Химический состав молока

Химический состав молока

ВВЕДЕНИЕ

Химия и физика как наука  начала свой отсчет в прошлом веке, в тот период она начинала с изучения химического состава молока. В нашей стране этим вопросом занимались Ильенко (1819-1877), затем Калантар (1859-1937). Химия молока (биохимия) как наука была создана в советское время пр. Иниховым и Зайковским, которые работали в Вологодском молочном комбинате, затем в Московском комбинате мясной и молочной промышленности (МГУБТ).  Ими в 20-30-ые годы  были написаны первые учебники по биохимии молока (Химия молока, Анализ молока: Химия и физика молока молока и молочной продукции. Большой вклад в развитие науки о молоке внесли великие русские ученые — Павлов и Мечников.

Значительный вклад в  развитие биохимии молока внес проф. Паращук (1873-1850 г.г.); развитию биохимии способствовали работы Белоусова, Брио, Граникова, Давидова, Диланяна, Дьяченко, Казанского, Климовского, Коваленко, Овчинникова, Чеботарева и  др.

В настоящее время ведут  исследования коллективы в области  химии и физики молока ВНИМИ, НИИ  Углич и ученые других высших учебных  заведений.

Предмет «Химия и физика молока»  базируется на достижениях смежных  наук, таких как органическая химия, физическая и коллоидная химия, физиология, биохимия питания. Эта наука изучает  химический состав молока, физико-химические свойства молока: плотность, кислотность, теплофизические, оптические и др. А  также системы молока, в которых  находятся  составные части: эта фаза истинного раствора, коллоидная фаза, фаза эмульсии. Особая роль отводится изучению изменений молока и его составных частей в процессе обработки и переработки. Это энергетическое воздействие, механические нагрузки, температурные воздействия, биохимические превращения. Без этих знаний невозможно вести технологические процессы производства молока и молочных продуктов, т. к. любые изменения традиционных способов производства могут так повлиять на составные части молока, что, в свою очередь, отразится на качестве молочных продуктов.

При использовании высокопроизводительного  оборудования очень важно сохранить  свойства молока и его составные  части. Вот почему технологи молочной промышленности должны обладать обширными  знаниями о химических, биохимических  и физических свойствах составных  частей молока.

МОЛОКО — полноценный  и полезный продукт питания. Оно  содержит все необходимые для  жизни питательные вещества, нужные для построения организма. Естественное назначение молока в природе заключается  в обеспечении питанием молодого организма после рождения. Состав молока различных млекопитающихся  в целом определяется теми условиями  окружающей среды, в которых происходит рост молодого организма. Это особенно четко проявляется в содержании белка и жира, чем больше их в  молоке матери, тем быстрее растет ее дитя.

Так, грудной ребенок удваивает  массу примерно за 180 дней, теленок  — за 50 дней, а щенок — уже  за 9 дней. Содержание белка в женском  молоке, по сравнению с молоком  различных животных, самое низкое — 1,6%, в коровьем — 3,4%, а в молоке собаки — 7,3% белка. Молочный жир служит прежде всего для удовлетворения потребности организма в энергии. В районах с холодным климатом потребность организма в энергии  выше, чем в зонах с умеренным  климатом. Вот почему молоко самки  оленя северного отличается более  высоким содержанием жира — 19,7%. Молоко пережило многие цивилизации, прежде чем стало продуктом питания и имеет свое назначение:

— в качестве продукта питания  для населения,

— средство для вскармливания  молодняка и корма в животноводстве,

— сырье для производства пищевых продуктов,

— источник получения отдельных  компонентов молока, которые, в свою очередь, служат сырьем для фармакологии и других отраслей промышленности.

Все возрастающее значение молока как полноценного продукта питания  и как сырьевого материала  привело к увеличению спроса на него. В результате этого производство молока стало одной из важнейших  отраслей сельхозпроизводства. В настоящее  время молоко составляет значительную долю в сельскохозяйственном валовом  продукте нашей страны.

Питательность 1 л молока составляет 685 ккал. Калорийность зависит, главным образом, от содержания жира, белка. Благодаря содержанию в молоке важнейших питательных веществ, главным образом белка, углеводов, витаминов, минеральных веществ, оно  является и защитным фактором. В  целях охраны здоровья на предприятиях, где существуют вредные условия  труда, работники получают молоко.

Молочный белок является важным защитным фактором, т. к. он в  силу своей алефотерной природы  связывает пары кислот и щелочей, а также нейтрализует ядовитые тяжелые  металлы (следы) и др. вредные для  здоровья вещества. Благодаря содержанию в молоке кальция, фосфора, витаминов  предотвращается развитие авитаминозов. Кроме питания человека молоко идет на кормление сельскохозяйственных животных: телят, свиней, птиц.

С помощью физических и  биохимических методов из сырого молока получают молочные продукты, которые  представляют собой частично обогащенные  продукты питания, благодаря чему эти  продукты характеризуются повышенной калорийность на каждые 100 г. Переработка  молока ведет к изменению его  пищевой ценности и вкусовых качеств, поэтому необходимо учитывать свойства каждого отдельного компонента молока. Сырьем для промышленности служат такие  составные части молока как казеин и лактоза. Определение веществу молока можно дать с различных  точек зрения, учитывая прежде всего  цель применения. Если считать молоко продуктом питания, то на первый план выдвигаются законодательные, гигиенические  и экономические требования, так  что можно дать определение сырому молоку.

«Сырое молоко — это  полученный в результате регулярного, полного выдаивания вымени у одной  или более коров от одного или  нескольких доений чистый и затем  охлажденный продукт, из которого ничто  не удалено и к которому ничего не добавлено».

Знания о количестве составных  частей молока с течением времени  постоянно расширялись. Это можно  объяснить целенаправленностью  научных исследований и применением  современных методов анализа, которые  позволяют, не применяя способа обогащения, обнаружить и количественно определить даже те составные части молока, которые присутствуют в нем в  виде следов. В настоящее время  известно свыше 200 различных компонентов  молока.

Составные части молока —  это все те компоненты, которые  выделяются из вымени при доении.

Химизация сельского хозяйства, лечение заболеваний крупного рогатого скота, а также заболеваний вымени с помощью химиотерапевтических средств привели к увеличению содержания в молоке посторонних  веществ, которые попадают в него различными путями.

2.  Химический состав молока

Составные части        

 Истинные                                                                       Не истинные

Главные              Второстепенные                 Посторонние

вода                                 соли (в форме катионов            антибиотики                                              и анионов)                                         гербициды    

белок                               лимонная кислота                инсектициды

лактоза                         фосфатиды                                     радионуклиды                 

                      стерины                

                      ферменты                

                         витамины                

                         газы

Молочный жир, лактоза, казеины, лактоглобулин и      -лактоальбумин являются специфическими компонентами молока. Они синтезируются в молочной железе и встречаются только в молоке. Остальные компоненты можно найти и в других биологических соединениях.

С технической и экономической  точек зрения молоко можно разделить  на воду, сухое вещество и сухой  обезжиренный остаток.

Молоко

Вода                                                        сухое вещество                

                                     жир                             сух. обезж. остаток                 

                                                 лактоза  казеин   сыворотка  соли

Наибольший удельный вес  в молоке занимает вода (более 85%, на остальные компоненты, входящие в  состав сухих веществ или сухих  остатков, приходится 11-14%). Содержание так называемого сухого обезжиренного  остатка молока (СОМО) составляет 8-9%. Его определяют по ГОСТ 3626-73 методом  высушивания навески молока при 102 +  2° до постоянной массы. Его можно найти расчетным путем — сложением содержания СОМО и количества жира в молоке. Для этого содержание СОМО определяют по формуле, используя показатели жирности и плотности молока.

Сухой остаток включает все  питательные вещества молока. Он определяет выход готовой продукции при  производстве молочных продуктов.

Содержание сухого вещества и отдельных его компонентов  непостоянно в течение периода  лактации. Количество жира подвержено самым большим колебаниям, затем  идет белки. Содержание лактозы и  солей, наоборот, почти не изменяется в течение всего периода лактации. Диапазон колебаний находится в  тесной связи с величиной частиц отдельных составных частей.

Составная часть                                                Диапазон частиц, НМ         

 Жир                                                                100 — 10.000    

 Казеин                                                                 5 — 100    

 Альбулин                                                             5 — 15    

 Молочный сахар                                             %    

 Ионы                                                         0,5

Эту зависимость сформулировал  Вигнер в законе, названном его  именем: «Содержание различных составных  частей сухого вещества молока колеблется тем меньше, чем в более тонком распределении они присутствуют в молоке».

Естественные изменения  содержания основных составных частей — жира и белка представляют экономический  технологический интерес. Оплата молока в зависимости от жирности, вследствие колебаний этого показателя, требует  постоянного контроля за содержанием  жира. Колебания затрудняют соблюдение постоянного соотношения между  определенными составными частями  в готовом продукте: например, в  сгущенном молоке между жиром  и сухим обезжиренным остатком. Фальсификацию  молока водой можно точно установить лишь по содержанию лактозы и ионов  путем определения точки его  замерзания.

Жир занимает особое экономическое  положение и служит основой оплаты молока, т. к. он подвержен резким колебаниям (до 4% — диапазон), затем идут белки, лактоза изменяется незначительно. Эти колебания зависят от породы скота, стадии лактации, возраста, состояния  здоровья животного, рациона кормления, условий доения и содержания, мышечной нагрузки животных.

Изменения в составе молока после доения можно объяснить  микробиологическим и технологическим  воздействием. Однако различные показатели могут быть получены и при разных методах анализа. Например, при определении  содержания жира бутирометрическим  методом показатели жирности на 0,05% выше, чем при использовании гравиометрического метода. Из показателя, характеризующего содержание лактозы, зачастую не ясно, какая форма лактозы учитывается  при этом — моногидратная или  безводная, что ведет к различиям  между показателями ее содержания, достигающими 0,24% на каждые 100 г молока.

Поэтому количественные данные о содержании сухого вещества и составных  частей молока требуют более точного  определения при их использования  с целью сравнения.

Вода 87 г				Сухой остаток 13 г
Белки				Липиды		Углеводы
Казеин - 2,6 г				Жир - 3,6 г		Лактоза - 4,8 г
Сыв. бел. - 0,65 г				Фосфор - 0,03 г		Глюкоза - 0,05 мг
b -лактоальб. - 0,12 г				стерин - 0,01 г		Галактоза-0,08 мг
Альбумин сыв.крови -0,03 г
иммуноглобулин - 0,05 г
протеозо-пейтоны -0,15
Минеральные вещества				Ферменты		Vit
Макр.,мг	Мик., мгк			Дегидрогенады		А - 0,025 мг
Са - 122	Fe - 70	Нg  - 0,3		Ксантиноксидаза		Д - 0,05 мкг
Р - 92	Сu - 12	Cd - 1		Пероксидаза		Е - 0,09 мг
K - 148	Z    - 400	Pb   - 5		Каталоза		С - 1,5 мг
N a  - 50	- 4	A s  - 4		Литаза		В6 - 0,005 мг
Mg   - 13	Al - 30	Ni - 2		Фосфаты		В12 - 0,40 мкг
Cl - 110	Mn - 6	Se - 4		Амилаза		В3 - 0,38 мг
	Mo - 5	- 18		Лизоцим		Ниацин - 0,1 мг
	Co-0,08 Si- - 200	Sn - 15		Протеины		Рибофлавин-0,15мг
	Cr - 2	Br - 15				Тиамин - 0,04 мкг
		B-18				Фолацин - 5 мкг
						Биотин - 3,2 мкг
Гормоны			Постоянные хим.в-ва		Пигменты
Пролактин			Антибиотики		b -каротин - 0,015 г
Окситоцин			Пестициды		Ксантофил-слезы
Кортикостероиды
Андрогены			Детергенты
Эстрогены			Дезинфектаны
Прогестерон			Афлатоксины и др.
Тироксин и др.