Химический состав молока

При увеличении количества ионов  кальция в плазме молока происходит их присоединение к ККФ К. В  результате уменьшается отрицательный  заряд мицелл казеина, они соединяются  в крупные агрегаты, которые коагулируют при нагревании. Чтобы  этого избежать, вносят соли — стабилизаторы или предварительная стерилизация или сгущение перед УВТ-обработкой.

От размера мицелл казеина: чем они мельче, тем более термоустойчивость  молока и наоборот. Это обусловливается  различным содержанием в мицеллах   -казеина и коллоидного фосфата кальция. Мелкие мицеллы казеина содержат больше    -казеина и меньше коллоидного фосфата кальция, чем крупные. Как известно,    -казеин, обладающий высоким (-) зарядом и сильными гидрофильными свойствами, стабилизирует мицеллы казеина. Коллоидный фосфат кальция, наоборот, способствует агрегации частиц казеина.

Термоустойчивость определяется составом казеиновых мицелл — так  снижение термоустойчивости молока объясняется выходом из состава  казеиновых мицелл комплекса b-лактоглобулина —    -казеина и для закрепления    -казеина в мицелле можно с помощью b-лактоглобулина (то есть молоко предварительно нагревают до температура  ³ 90оС при рН 6,5-6,7; и использование  веществ, связывающих белки поперечными связями — альдегиды, сахара. термоустойчивость определяется также содержанием жира в казеине фосфорной и глутаминовой кислот; чем их больше, тем ниже его устойчивость. Снижение термоустойчивости молока способствуют: высокое содержание выше 0,9% термолабильных сывороточных белков некоторых компонентов протеодо-пептонной фр__    термообработки, основными причинами низкой термоустойчивости казеина (молока) являются нарушеннный солевой и белковый состав, а также повышенная кислотность, которые зависят от времени года, стадии лактации, болезней, породы животных и районов кормления. Все перечисленные факторы в совокупности определяют способность казеина сохранять стабильность при температурной обработке.

Механизм и кинетика тепловой коагуляции казеина.

В начале нагревания происходит увеличение размера белковых частиц, это объясняется повышением количества седиментированного казеина (казеина, выделенного из молока с помощью  центрифугирования при 1,5 тыс. оборотов в минуту в течение 1 часа) и ростом относительной вязкости обезжиренного  молока. При дальнейшем нагревании наблюдается понижением первого  и второго показателей, затем  вновь их повышение перед наступлением видимой коагуляции. првоначальное  увеличение считают осаждение денатурированных сывороточных белков на поверхности  казеиновых мицелл после взаимодействия первых с   -казеином или соединение между собой мицелл с помощью денатурированного b-лактоглобулина. Однако исследование поведения мицелл, диспергированных в растворе, не содержащем сывороточных белков, показало, что оно почти аналогично поведению мицелл при нагревании обезжиренного молока. таким образом сывороточные белки не могут индуцировать ассоциацию казеиновых мицелл. Считают, что главную роль в агрегировании казеиновых мицелл играет кальций, то есть при нагревании происходит кальций — индуцированное осаждение каззеинов. В процессе нагревания кальций осаждается на поверхности мицелл и затем в форме Са2+ или образующегося коллоидного фосфата кальция агрегируют казеиновые частицы. Дополнительное агрегирующее действие на казеин могут оказывать взаимодействующие с ним денатурированные сывороточные белки (b-лактоглобулина) и продукты реакции Майера. Содержащийся в молоке коллоидный фосфат кальция (КФК) особого значения для агрегирования казеина не имеет.

Уменьшение количества осажденного  казеина при нагревании обезжиренного  молока при температуре 40оС образуется диссоциацией казеиновых мицелл и их агрегатов с образованием мелких мицелл и растворимого белка. В 1979 году ученые разработали кинетическую модель тепловой коагуляции молока типов Б  и А, применив теорию разветвленных, каскадных или цепных реакций. тепловую коагуляцию молока типа Б они рассматривают  как простой одностадийный процесс  полимеризации активированнх нагреванием  казеиновых мицелл.

Коагуляция молока типа А  является одностадийным процессом  в районе максимума кривой тепловой стабильности, а в районе минимума кривой — двухстадийным. Двухстадийный  включает осаждение на первой стадии медленно коагулирующих трехфункциональных маномеров одного типа, а на второй — полимеризация быстро коагулирующих  мономеров (молекул) другого типа. таким  образом тепловая коагуляция молока типа А в результате минимума предполагает наличие лактационного периода. Медленно коагулирующих молекулами, создающими зоны коагуляции являются крупные казеиновые мицеллы с  малым содержанием     -казеина.

Влияние различных температур на технологические свойства молока. Вызванные тепловой обработкой изменения  структуры и свойств казеина  и сывороточных белков (а также  изменения рН молока и солей кальция) влияют на технологические свойства молока, именно на качество и выход  сыра, консистенцию кисломолочных продуктов  и т. д.).

Первым нежелательным  следствием тепловой обработки является увеличение продолжительности свертывания  молока под действием сычужного  фермента. Так, продолжительность сычужного  свертывания молока не меняет при  нагревании до 60оС, пастеризация при 70оС после выдержки свыше 30 минут вызывает ее изменение, сильное снижение продолжительности  свертывания наблюдается после  пастеризации молока при 80 и 90оС.

УВТ-обработка при 125-140оС повышает продолжительность сычужного  свертывания молока в 4-5 раз, при  этом пароконтактный способ обработки  влияет на процесс свертывания в  меньшей степени по сравнению  с косвенным способом нагрева.

Тепловая обработка молока отрицательно влияет в основном на прохождение первой, или экзиматической, стадии (фазы) процесса сычужного свертывания, и в меньшей степени — на вторую стадию. Главной причиной замедление процессов свертывания является комплексообразование между денатурированными b-лактоглобулином и    -казеином мицелл, ингибирующее гиролиз     -казеина с освобождением растворимых пептидов на первой фазе.

Продолжительность сычужного  свертывания связана также со снижением в пастеризованном  молоке концентрации растворимого кальция, который участвует в прохождении  второй фазы процесса. На этот процесс  могут влиять изменения рН молока, размеров казеиновых мицелл и другие факторы.

Вторым отрицательным  следствием тепловой обработки молока является образование менее плотных  сычужных и кислотных сгустков, обладающих свойством плохо выделять сыворотку. Причина — включение в казеиновые сгустки сывороточных белков, придающих  им определенную «мягкость» и повышающих их влагоудерживающую способность.

Положительное влияние —  переход сывороточных белков в сгусток  повышает выход и биологическую  ценность готового продукта.

Теоретический и практический интерес представляют перспективы  применения при производстве сыров  УВТ-обработки молока, обеспечивающий значительный бактерицидный эффект. За рубежом УВТ-обработка применения лишь при выработке мягких сыров. В нашей стране проводили исследования по использованию УВТ-обработки  молока при производстве сычужных сыров.

УВТ-обработка молока значительно  снижает интенсивность формирования сычужного сгустка, понижает его  упругость, эластичность и ухудшает синеретические свойства. Поэтому ее применение при производстве сыров  требует использования специальных  способов подготовки молока — повышения (на 10-12оТ) кислотности молока сочетание  созревания молока с холодной ферментацией и др. Эти способы позволяют  интенсифицировать процессы образования, упрочения и синерезиса сгустков при выработке литовского сыра, сулугуни. Кроме того, применение УВТ-обработанного  при 135оС молока (в смеси с пастеризованным) способствовало повышению выхода и  качества продукта.

Образование молока

1). Строение секреторной  ткани и клеток молочной железы.

2). Биосинтез белков, липидов,  углеводов.

3). Формирование минеральных  веществ, витаминов,    

 антибактериальных и  др. веществ в молоке.

Образование молока - это  многоэтапный процесс, в котором  участвуют все системы лактирующего животного.

Вымя коровы состоит из четырех железистых долей, разделенных  соединительной тканью. Железистая ткань  включает множество альвеол, находящихся  в верхней части каждой доли вымени, которые книзу переходят в  разветвленные каверны-цистерны.

Альвеолы имеют  вид замкнутого пузырька диаметром 0,1-0,4 мм. Стенка альвеолы выстлана изнутри слоем секреторных (эпителиальных) клеток, свободные концы которых обращены в  альвеолярную полость (схема строения альвеолы на стр. 114 - Горбатов).

Своим основанием секреторные  клетки покоятся на плотной соединительной оболочке. В зависимости от степени  наполнения секретные клетки имеют  различную величину и форму (плоскую, кубическую или цилиндрическую). Клетка окружена очень тонкой (6-12 мм) мембраной, состоящей из липидов и  белков.

Через базаль    мембрану - она лежит в основании клетки, происходит поглощение из крови веществ — предшественников молока, а через верхушечный участок, обращенный в полость альвеол, происходит выход секрета в просвет альвеоле.

Отличительной особенностью секреторных клеток молочной железы является наличие в них сильно развитых структур гранулированного эндоплазматического  ретикулезма (ЭР) и аппарата Гольджи. Цистерны или каналы гранулированного (ЭР) несут на поверхности своих  мембран большое количество гибосом, где происходит синтез белков. Кроме  того, ЭР поставляет мембранный материал аппарату Гольджи, который в виде мембран вакуолей далее включается в состав клеточной мембраны при  потери ее фрагментов с шариками жира. Аппарат Гольджи расположен между  ядром и верхушкой клетки в  непосредственной близости к гладкому ЭР. При накоплении секрета наружные края его мембран образуют мелкие пузырьки, из которых формируются  большие вакуоли. В вакуолях аппараты Гольджи происходит накопление, концентрация, упаковка и  затем внутриклеточный транспорт продуктов секрета. Накопленное в альвеолах молоко выделяется в цистерны, а из них в сосковый канал, имеющий в конце гладкомышечный                     , препятствующий свободному вытеканию молока из цистерны. В каждой доле вымени может вырабатываться и выводиться из нее молоко независимо от других долей. (Делать рис. из                    ).

Схема строения вымени коровы.

В процессе молокообразования  большую роль и грает кровоснабжение вымени. Обильный приток крови к  железистой ткани способствует образованию  молока в альвеолярных клетках.

Процесс молокообразования  протекает постоянно. Без значительного  повышения давления внутри вымени время  заполнения его молоком составляет 8-13 часов. Затем давление возрастает, процесс молокообразования замедляется. В период между доениями около  трех четвертей молока концентрируется  в альвеолярной части вымени и  только одна четверть — в цистернах  и  сосках. Больше всего молока в вымени коровы образуется на III-V месяцах лактации. Активная молокоотдача наступает при раздражении нервных окончаний сосков вымени. Обмывание вымени теплой водой (40-45°), обтирание его салфеткой, с одновременным массажем способствует возбуждению рефлекса молокоотдачи. В этот  момент 85% молока из альвеоляярной части вымени переходит в крупные молочные протоки и цистерны. Набухание и розовение кожи вымени и сосков свидетельствует о начале активного припуска молока. В этот момент надо устанавливать доильные стаканы.

Биосинтез белков, углеводы, лактозы

Для синтеза молока клетки молочной железы используют составные  части крови, которые отличаются от составных частей молока. В крови  нет казеина, лактозы, а содержание глобулина, альбулина,     натрий в ней в несколько раз больше, чем в молоке. В молоке больше жира кальция и калия. Значит, лактоза, казеин и жир образуются в молочной железе путем сложной перестройки химических веществ крови. Переход же минеральных веществ из тока крови в молоко происходит избирательно. Без изменений переходят витамины, гормоны, пигменты, некоторые белки, ферменты. Для образования 1 литра молока должно пройти около 400 литров крови.

Белки — их синтез самый  сложный и не совсем изученный. Опыты  с мечеными АК показали, что непосредственно  из АК крови в клетках молочной железы синтезируются казеин,       — лактоглобулин, L — лактальбулин.

Остальные белки - альбулин сыворотки  крови, иммуноглобулина и многие ферменты переходят в молоко из крови. Основными источниками АК для  синтеза белков молока служат св. АК крови. Фонд АК могут пополнять АК, синтезируемые в клетках молочной железы. Участие плазменных белков в образовании АК незначителен.

Отдельные белковые фракции  синтезируются на рибосомах эндоплазматического  ретикулама клетки. Казеин мицеллы  формируются в вакуолях аппарата Гольджи. Механизм синтеза белков в  клетках молочной железы не отличается от известного механизма синтеза  белков крови. Продолжение процессов  синтеза секреции белков молока составляет 50-60 минут.

Биосинтез липидов. Молочный жир синтезируется в две стадии. На 1-ой образуются жирные кислоты и  глицерин. На 2-ой — триглицириды. Глицерин синтезируется в клетках молочной железы из глюкозы или поступает из крови. Основными предшественниками в молочной железе кислот (С18 и выше) являются липиды крови — триглиериды и С. Ж.к. (гл. образом стеариновая), которая в тканях железы превращается в оминовую. Низкомолочные ж.к. (С4 — С14) и некоторая часть высокомолекулярных кислот синтезируются клетками молочной железы из ацетата и оксибутирата, которые интенсивно образуются в рубце жвачного при сбраживании клетчатки корма микроорганизмами. Включение отдельных ж. к. в треглицериды регулируется специальными ферментами. Обычно низкомолекулярная ж. кислота комбинируется с двумя в м. ж. к., таким образом, ограничивается синтез жира с высокой точкой плавления. Синтез                     молочного жира и формирование из них жировых шариков различного диаметра происходит в эндоплазматической сети секреторных клеток молочной железы. Там же синтезируются и фосфатиды                   ( кефалин). Во время выхода  из клетки жировой шарик окружается плазматической мембраной клетки и вместе с ней поступает в просвет альвеол. Пре                       , что после выхода жирового шарика из клетки окружающая его трехслойная плазматическая мембрана разрушается и происходит ее перестройка в  оболочку шарика.

Биосинтез лактозы — осуществляется в аппарате Гольджи секреторных  клеток молочной железы. Выход  углеводов из клетки происходит одновременно с выходом белковых мицелл. В молекулу лактозы входит D -  глюкоза и D - гаматоза. Глюкоза всегда находится в крови, гаматоза же в крови не содержится. Установлено, что основной предшественник обеих гексоз - глюкоза, поступающая в молочную железу из крови. Механизм превращения глюкозы в  галактозу и образование лактозы в процессе секреции молока в настоящее время выяснены. Синтез лактозы катализируется ферментом лактозосинтетезой, которая состоит из двух специфических белков, одним из которых является L - лактальбулин, минеральные вещества, которые приходят вместе с кормами.