Биохимические свойства молока

Витамины

     В молоке находятся все жизненно необходимые витамины хотя некоторые из них присутствуют в недостаточном количестве. Витамины делятся на две группы: жирорастворимые (A, D, Е, К. F) и водорастворимые (С, РР, группы В). Между обеими группами витаминов существуют функциональные различия. Так, жирорастворимые витамины; проявляют специфическое действие при образовании тканей и клеточных группировок; водорастворимые комплексы группы В входят в состав ферментов, в том числе ферментов молока. Многие витамины отличаются большой чувствительностью к высоким температурам, свету, действию кислот, оснований, кислорода. Поэтому молоко подвергают щадящей обработке, чтобы не разрушить витамины, так как они имеют большое значение для организма: входят в состав ферментов, принимающих участие в белковом, жировом и других обменах. Недостаток их приводит к авитаминозам. Некоторые витамины оказывают влияние на окислительно-восстановительный потенциал молока, поэтому действуют как антиокислители; есть витамины (В2), которые придают определенный цвет молоку и молочным продуктам. Витамин С предотвращает окислительные процессы в молоке и масле.

Жирорастворимые витамины. Витамин А — ретинол устойчив к высоким температурам и быстро разрушается под действием кислорода и кислот; образуется в кишечнике и печени животного из поступающего с кормом провитамина (β-каротина) под действием фермента каротиназы. При расщеплении одной молекулы каротина образуются две молекулы витамина А, который поступает в кровь, а из нее в молоко. I

Содержание витамина А и каротина в молоке зависит от количества каротина в кормах. По данным М. Захарченко, из корма в молоко переходит 1—1,6 % каротина. Чтобы в молоке содержалось достаточное количество витамина А, необходимо на каждые 100 кг живой массы коровы давать 15—25 мг каротина, а на 1 кг надаиваемого молока — 6— 15 мг. В 1 кг молока в среднем содержится 0,15 мг (от 0,13 до 0,35) каротина. Много витамина А в молозиве (15— on мг/кг), масле (4 мг/кг), сметане (2,55 мг/кг), в сыре П мг/кг). При хранении, пастеризации молока и при его распылительной сушке содержание витамина А уменьшается до 10—20 %, а при производстве кисломолочных продуктов возрастает на 10—33 % за счет превращения каротина в витамин. В молоке и молочных продуктах, полученных в летний период, витаминов больше. Учитывая, что β-каротин имеет интенсивную желтую окраску, в некоторых странах его используют как краситель, добавляя из расчета на 1 кг масла 1 мг .

Витамин D (кальциферол) тесно связан со стеринами. В среднем в молоке содержится 0,5 мкг/кг (0,07— 1,5) витамина D, представляющего собой комплекс витаминов D1, D2, D3 D4 и D5. Для человека практическое значение имеют D2 — эргокальциферол и D3 — холекальциферол.

Витамин D2 в сухом виде представляет собой бесцветные кристаллы, D3— желтовато-белые. Обе формы этого витамина легко растворяются в жирах, эфире, устойчивы к кислороду, свету и высокой температуре.

Провитамином D2 является находящийся в растениях эргостерин, а провитамином D3 — 7-дигидрохолестерин, обнаруживаемый в животном организме. Под действием солнечного света и ультрафиолетовых лучей провитамины превращаются в витамин D. При пастбищном содержании коров количество витамина D в молоке увеличивается в несколько раз, а при облучении молока ультрафиолетовыми лучами уровень его возрастает до 2—5 мкг/кг. В 1 кг молозива первых суток содержится 2,125 мкг витамина D, в молозиве вторых суток — 1,2 мкг.

Витамин Е (токоферол) объединяет несколько форм: α-, β-, γ-токоферолы. Наибольшей биологической активностью обладают α-, β -токоферолы. Витамин Е неустойчив к действию кислорода воздуха при повышенной температуре, в молочных продуктах — окисляется при хранении. В бескислородной среде витамин Е устойчив к высоким температурам. В молочном жире он является естественным антиокислителем и способствует лучшему усвоению витамина А. При хранении масла образуются различные перекиси, которые разрушают витамин Е.

Молоко коров, находящихся на пастбище и получающих зеленый корм, содержит больше витамина Е, чем молоко коров при стойловом содержании. Количество этого витамина в молоке (от 0,6 до 1,23 мг/кг) зависит от его содержания в кормах. К концу лактации количество витамина Е в молоке коров достигает 3 мг/кг. Содержание этого витамина уменьшается до 35 % во время длительного хранения молока при температуре ниже 10 °С и в процессе пастеризации его и до 25 % при хранении молока в течение 12 мес в замороженном состоянии. 

Витамин К в молоке находится в двух формах: (фетилменахннон) и К2 (менахинон). Этот витамин синтезируется зелеными растениями и некоторыми микроорганизмами; по биологической активности сходен с витамином Е

Витамин F — это жирные полиненасыщенные (незаменимые) кислоты: арахидоновая, линоленовая, линолевая, которые должны обязательно входить в рацион. В молоке их содержится 1,6—2 г/кг. Этот витамин нормализует водный и жировой обмены, предупреждает дерматиты, заболевание печени, а также способствует проявлению физиологического действия витамина С и каротина.

Водорастворимые витамины. Витамин С (аскорбиновая кислота) синтезируется в организме; количество его в 1 молоке зависит от индивидуальных особенностей коровы и колеблется от 3 до 35 мг/кг. В молоке, полуценном в летнее время, витамина С меньше, чем в зимнем; в молоке вечерних удоев его на 30 % больше, чем в молоке утренних удоев. В молозиве количество этого витамина больше, чем в молоке. При пастеризации и сгущении молока содержание его уменьшается на 30 %, а при сушке — до 50 %.

Аскорбиновая кислота участвует в окислительно-восстановительных реакциях организма, ускоряет образоваие стероидных гормонов в коре надпочечников, улучшает всасывание гормонов и инактивирует токсины. При недостатке витамина С возникает цинга. Этот витамин оказывает определенное влияние на окислительно-восстановительный потенциал молока.

Витамин B1 (тиамин) в чистом виде представляет собой белый кристаллический порошок. В растворах кислот стабилен, в растворах щелочей подвергается разложению. В 1 кг молока в среднем содержится около 500 мкг (от 200 до 700) тиамина в зависимости от сезона года. Его содержание в молоке находится в зависимости от микрофлоры желудочно-кишечного тракта.

При пастеризации молока разрушается 10—23 % витамина В1, при сушке — до 10, при сгущении —до 14 %. В кисломолочных продуктах количество витамина B1 увеличивается на 30 %. Много этого витамина в обезжиренном молоке (340 мкг/кг), пахте (350 мкг/кг), сыворотке (270 мкг/кг). Тиамин является коферментом декарбоксилазы, стимулирует рост молочнокислых бактерий.

Витамин В2 (рибофлавин) придает зеленовато-желтый цвет молочной сыворотке и желтую окраску молочному сахару-сырцу, входит в состав ферментов, участвующих в углеводном и белковом обменах. Рибофлавин обусловливает окислительно-восстановительный потенциал молока. При отсутствии этого витамина в рационе нарушается деятельность нервной системы. В молоко рибофлавин попадает из корма, а также синтезируется микроорганизмами желудочно-кишечного тракта.

В 1 кг молока в среднем содержится 1,6 мг (от 1 до 2,8) витамина В2, в 1 кг молозива — 6, сыра — 3,07 мг, в масле обнаруживаются следы. Этот витамин устойчив к температурам пастеризации молока; при сушке молока разрушается 10—15 %, в кисломолочных продуктах его обычно больше примерно на 5 %, чем в обычном молоке.

В обезжиренном молоке, пахте, сыворотке рибофлавина практически столько же, как и в цельном молоке.

Витамин В3 (пантотеновая кислота) является производной β-аланина. В 1 кг молока содержится 2,7 мг витамина В3, в обезжиренном — 3,6, в пахте — 4,6, в молочной сыворотке — 4,4 мг. Этот витамин устойчив к кислороду воздуха, разрушается при температуре стерилизации и нагревании в кислых и щелочных растворах. Пантотеновая кислота стимулирует рост молочнокислых бактерий, входит в состав кофермента А, который принимает участие в синтезе жирных кислот, стерола, лимонной кислоты и других соединений.

Витамин В6, (пиридоксин) синтезируется многими микроорганизмами желудочно-кишечного тракта. В молоке находится как в свободном состоянии (1,8 мг/кг), так и в связанном с белками (0,5 мг/кг); содержание его в масле достигает 2,6 мг/кг, в сгущенном молоке с сахаром —1 0,33—0,40 мг/кг. Устойчив к нагреванию, не изменяете даже при 120 °С. Недостаток витамина В6 в организме вызывает бессонницу, приводит к заболеванию кишечника и повышенной нервозности.

Витамин В12 (кобаламин) устойчив при нагревании до 120 °С; разрушается под действием света. По данными Р. Б. Давидова, в 1 кг молока кобаламина в среднем содержится 3,9 мкг. В осеннем молоке витамина В12 больше; меньше всего его в весеннем и летнем молоке; при стерилизации потери витамина достигают 90 %. При производстве кефира количество кобаламина снижается на 10—35 % за счет использования его молочнокислыми бактериями; у жвачных животных витамин В12 синтезируется микрофлорой желудочно-кишечного тракта. Кобаламин участвует в обмене веществ, катализирует реакции кровеобразования.

Витамин РР (ниацин, или никотиновая кислота) синтезируется микрофлорой кишечника жвачных. В 1 кг молока его содержится 1,51 мг (от 1,82 до 1,93). В зимнем молоке никотиновой кислоты больше, чем в летнем. Количество витамина РР в сухом молоке составляет 4,8 мг/кг, в сметане — 0,9, сливках—1, твороге—1,5, сыре — 0,37 мг/кг.

X о л и н  входит в состав лецитино-белковой оболочки жирового шарика. В 1 кг молока содержится от 60 до 480 мг холина, а в молозиве — в 2,5 раза больше, в сыре обнаружено 500 мг/кг холина, в сухом цельном молоке — 1500 мг/кг. При пастеризации молока теряется около 15 % холина, при выработке простокваши его количество увеличивается на 37 %, а при приготовлении кефира — в 2 раза.

Витамин Н (биотин) устойчив к высокой температуpe. В среднем в молоке его содержится 0,047 мг/кг (в летнем молоке в 2 раза больше). При пастеризации и высокотемпературной обработке молока биотин не разрушается. При сгущении и сушке молока потери этого витамина составляют 10—15 %.

Фолиевая кислота синтезируется микрофлорой желудочно-кишечного тракта жвачных. В молоке коровы содержится в среднем 0,5 мг/кг (от 0,04 до 2,6) фолиевой кислоты. В кисломолочных продуктах количество фолиевой кислоты возрастает на 22—49 % в результате синтеза ее молочнокислой микрофлорой. В пастеризованном молоке содержание фолиевой кислоты выше на 6—7 % (освобождаются связанные формы витамина), чем в непастеризованном.

ФЕРМЕНТЫ, ГОРМОНЫ, ИММУННЫЕ ТЕЛА И ПИГМЕНТЫ

В молоке обнаружено большое количество ферментов различного происхождения. Они образуются в клетках, которые участвуют в секреции молока или в клетках каких- либо других органов организма, а в молоко поступают через кровь. Попавшие в молоко бактерии обогащают его ферментами. Поэтому в нем различают ферменты нативные, образованные в крови и паренхиме железы, и бактериального происхождения. Содержание нативных ферментов в нормальном молоке с ненарушенной секрецией вымени коров постоянно, но в то же время на их количество и активность влияют индивидуальные особенности, физиологическое состояние, уровень кормления животных, стадия лактации. Избыток нативных ферментов в молоке служит доказательством нарушения его секреции. Количество ферментов бактериального происхождения зависит от обсеменения молока микробами (редуктазная проба). Повышенное количество этих ферментов в молоке указывает на его большую бактериальную загрязненность.

Г. С. Инихов предложил подразделять ферменты на группы в зависимости от специфического действия их на различные субстраты: 1) гидролазы и фосфорилазы; 2) ферменты расщепления; 3) окислительно-восстановительные.

Для молочной промышленности имеют важное технологическое значение ферменты молока, относящиеся к двум группам: гидролазам и окислительно-восстановительным (оксидоредуктазы). Фосфорилазы и ферменты расщепления принимают участие в биосинтезе составных частей молока или в обмене веществ микроорганизмов. Ферменты играют исключительно важную роль во многих отраслях пищевой промышленности (в сыродельной, цельномолочной, молочно- консервной, при производстве кисломолочных продуктов). Некоторые из ферментов могут служить для специалистов молочной промышленности и сельского хозяйства ценным показателем качества молока. Увеличенное количество нативных ферментов (выделяемых секреторными клетками вместе с молоком) может служить доказательством нарушения секреции вымени (каталазная проба).

Зооинженеры должны хорошо знать следующие ферменты молока.

Гидролазы и фосфорилазы. К ним относится липаза, которая в коровьем молоке впервые была обнаружена в 1902 г. Образуется она в организме животного (нативная) и с кровью поступает в молочную железу, а из нее в молоко. Этот фермент (бактериальная липаза) вырабатывается и микроорганизмами — плесенями, микрококками, сарцинами, попадающими в молоко. Липаза связана с жировой фазой молока и может адсорбироваться на поверхности жировых шариков. При гидролизе она расщепляет эфирные' связи в триглицеридах, в результате чего образуются жирные кислоты и глицерин.

Воздействию липазы в первую очередь подвергаются глицериды низкомолекулярных кислот. Липаза может быть причиной ярко выраженных пороков вкуса и запаха молока и молочных продуктов. При сильном перемешивании молока с образованием пены, при гомогенизации, перекачивании его насосом, замораживании и оттаивании, быстрой смене температур действие липазы активизируется и она вызывает липолиз. Липаза хорошо растворяется в жире и свободно проникает в жировые шарики молока и сливок. Поэтому в водных растворах липаза инактивируется при более низких температурах (60—70 °С), а в молоке полностью разрушается при температуре свыше 80 °С. Этим и объясняется то, что в маслоделии сливки пастеризуют при температуре свыше 80 °С.

В последнее время установлено, что клетками молочной железы выделяется мембранная липаза, связанная с оболочками жировых шариков, и плазменная, слабо связанная с казеином. Много мембранной липазы в молоке стародойных коров, а также при скармливании животным только сухих кормов. На соотношение этих видов липаз в молоке влияют индивидуальные особенности коров. Обнаружено, что при нарушении гормональной секреции увеличивается количество липазы в молоке.