Физико-химические изменения молока при охлаждении, хранении и транспортировке

Химический состав молока

Молоко представляет собой биологическую жидкость, которая образу-ется в молочной железе млекопитающих и предназначена для вскармливания новорожденного.

Молоко имеет сложный состав. В нем насчитывается более ста различ-ных компонентов. Обычно в широкой практике химический состав молока характеризуют по важнейшим веществам, количество которых не является строго постоянным. Оно изменяется в зависимости от различных факторов. В среднем же молоко имеет следующий состав (процент):

- вода - 87,5;

- сухое вещество – 12,5.

В том числе:

а) молочный жир – 3,8;

б) белки 3,3 (казеин – 2,7, альбумин – 0,5, глобулин – 0,1);

в) молочный сахар – 4,7;

г) минеральные вещества – 0,7.

Отклонение в составе молока объясняются влиянием многих факторов – порода скота, кормление его, стадии лактации, возраст, состояние животно-го, сезонов года и др. причинами.

Наиболее ценной частью молока является сухой остаток. При произ-водстве молочной продукции стремятся к максимальному его сохранению. Сухим остатком называется все то, что остается после высушивания молока при температуре от 102 до 105 °С. В него входят все составные части молока, за исключением воды и веществ, улетучивающихся при высушивании. Наи-более изменчивой частью сухого остатка является жир, поэтому в практике чаще пользуются показателем сухого обезжиренного остатка (СОМО). Сухие вещества находятся в молоке в тонкодисперсном и растворенном состоянии, т.е. в наиболее благоприятном для усвоения виде; жир – в виде тонкой эмульсии, белки – в виде коллоидных растворов, молочный сахар – в моле-кулярном состоянии, минеральные соли – в коллоидном молекулярном и ионном состоянии.

Чем более тонко и равномерно диспергирована та или иная составная часть молока, тем меньше варьирует ее содержание: так содержание жира подвержено большим изменениям чем содержание белковых веществ. Наи-более постоянные по количественному содержанию части молока – лактоза и соли.

Наибольший удельный вес в молоке занимает вода.

В молоке содержится от 86 до 89 % воды, большая часть которой (от 83 до 86 %) находится в свободном состоянии, а меньшая часть (от 3 до 3,5 %) - в связанной форме. Свободная водаявляется растворителем органиче-ских и неорганических соединений молока (лактозы, минеральных элемен-тов, кислот, ароматических веществ и пр.). Как растворитель свободная вода участвует во всех биохимических процессах, протекающих в молоке при выработке молочных продуктов. Ее легко можно удалить, сгущая, высушивая и замораживая молоко.

Связанная водапо своим свойствам значительно отличается от сво-бодной воды. Она не замерзает при низких температурах (-40 °С), не раство-ряет электролиты, имеет плотность, вдвое превышающую плотность свобод-ной воды, не удаляется из продукта при высушивании и т. д. Связанная вода в отличие от свободной недоступна микроорганизмам. Поэтому для подавле-ния развития микрофлоры в пищевых продуктах свободную воду полностью удаляют или переводят в связанную, добавляя влагосвязывающие компонен-ты (сахар, соли, многоатомные спирты и пр.).

Основную часть связанной воды составляет адсорбционная вода, кото-рая удерживается молекулярными силами около поверхности коллоидных частиц (белков, фосфолипидов, полисахаридов). Особая форма связанной во-ды – химически связанная вода. Эта вода кристаллогидратов, или кристалли-зационная вода. Она в составных частях молока почти не встречается за ис-ключением молочного сахара, который кристаллизуется с одной молекулой воды (C₁₂H₂₂O₁₁·H₂O).

Казеин.

Является основным белком молока, его содержание колеблется от 2,1 до 2,9 %.

Все фракции казеина являются фосфопротеидами, т.е. содержат остат-ки фосфорной кислоты (органический фосфор), присоединенные к амино-кислоте серину моноэфирной связью (О-Р) После осаждения казеина из обезжиренного молока кислотой в сыворот-ке остается от 0,5 до 0,8 % белков (от 15 до 22 % всех белков), которые называют сывороточными. Главными из них являются β-лактоглобулин, α-лактальбумин, альбумин сыворотки крови, иммуноглобулины и компоненты протеозо-пептонной фракции.

Сывороточные белки по содержанию дефицитных незаменимых аминокис-лот (лизина, триптофана, метионина, треонина) и цистеина являются наиболее биологически ценной частью белков молока, поэтому их использование для пищевых целей имеет большое практическое значение. В настоящее время для их выделения в нативном состоянии из сыворотки и обезжиренного молока стали применять мембранный метод обработки - ультрафильтрацию.

Лактозавыполняет главным образом энергетическую функцию - на нее приходится около 30 % энергетической ценности молока. Содержание лактозы в молоке довольно постоянно и составляет от 4,5 до 5,2 %. Оно зависит от индивидуальных особенностей и физиологического состояния животных. Так, резкое снижение концентрации лактозы в молоке наблюдается при заболевании коров маститом.

В молоке лактоза находится в свободном состоянии в виде двух тауто-мерных (α и β) форм. Очень небольшая часть лактозы связана с другими Уг-леводами и белками.

В состав молочного жира входит свыше 100 жирных кислот, из них 14 основных кислот содержатся в количестве более 1 %, остальные найдены в не больших количествах (менее 1 % и некоторые < 0,1 %) состав жирных ки-слот молочного жира непостоянен и содержание отдельных жирных кислот в нем может меняться. Он зависит от кормовых рационов, стадии лактации, сезона, гео-графической зоны, породы животных и пр.

В составе триглицеридов жира преобладают насыщенные кислоты,

Минеральные вещества

Поступают в организм животного и переходят в молоко главным обра-зом из кормов и минеральных добавок. Поэтому их количество в молоке на-ходится в прямой зависимости от рационов кормления, окружающей среды (состава почвы, воды и т. д.), времени года, а также породы животного и его физиологических особенностей.

Для характеристики общего содержания минеральных веществ в пище-вых продуктах было введено понятие «зола». Это весь зольный остаток, по-лучаемый после сжигания и сухого озоления определенной навески продукта (молока). Количество золы в молоке составляет от 0,7 до 0,8 %. Зола - продукт искусственный и не может дать точного представления о минеральном составе молока. Входящие в состав золы элементы имеют как неорганиче-ское, так и органическое происхождение, и соотношения между ними за счет потерь летучих соединений могут несколько отличаться от соотношений в исходном продукте. Поэтому в настоящее время считается более приемле-мым метод мокрого озоления пробы продукта смесью кислот (азотной, сер-ной, хлорной) и метод сухого озоления с добавлением нитрата магния или разбавленной азотной или серной кислоты.

Исследование минерального состава золы молока, показало наличие в ней более 50 элементов: Са, Р, Mg, Na, К, Cl, S, Fe, Си, Mn, Zn, Al, Si, I, Br, Mo, Cd, Pb, Co, F, Cr, Ba, Hg, Sr, Li, Cs, Sn, Se, Ni, As, Ag, Ti, V_ и др. Из них около 30 определены количественно и разделяются на макро- и микроэле-менты.

Витамины

Молоко практически содержит все витамины, необходимые для нор-мального развития новорожденного в первые недели его жизни.

В молоке присутствуют жирораство-римые витамины A, D, Е, К в активной и неактивной формах (в виде прови-таминов). К водорастворимым витаминам молока относятся витамины группы В и аскорбиновая кислота.

Ферменты – биологические катализаторы, ускоряющие химические ре-акции в десятки тысяч и миллионы раз. Действие ферментов строго специ-фично, т.е. каждый фермент катализирует только одну химическую реакцию. По химической природе ферменты представляют собой белковые вещества (простые и сложные белки). Небелковая часть сложных белков называется коферментом. Коферментами могут быть металлы, витамины и др. соедине-ния. Ферменты называют по тому веществу на которое они действуют, при-бавляя к корню «аза» - липаза, лактаза, пептидаза. Ферменты подразделяют на шесть классов:

- оксидоредуктазы (катализируют окислительно-восстановительные реакции);

– трансферазы (переносящие группы);

– гидролазы (гидролитические ферменты);

– лиазы (отщепляют группы);

– изомеразы (изомеризация);

– синтетазы.

В молоко из крови переходят эндогенные гормоны (гормоны, выделяе-мые эндокринными железами животного) и экзогенные гормоны (гормональ-ные препараты, применяемые для стимулирования молочной продуктивно-сти, усвоения кормов, развития животных и т. д.). О содержании гормонов в молоке известно пока очень мало. По химическому строению некоторые из них являются пептидами и белками, большая группа имеет стероидную структуру, другие представляют собой производные аминокислот и жирных кислот.

Молозивный периодпродолжается от 7 до 10 дней после отела коро-вы. Молозиво существенно отличается от нормального молока но имеет спе-цифический вкус и запах, более вязкую консистенцию, цвет – светло желтый, повышенную плотность (в среднем от 40 до 50 ºА). Для молозива характерна повышенная кислотность, особенно в первые сутки (от 30 до 50 ºТ), затем резко снижающаяся и составляющая (от 22 до 25 ºТ) к концу молозивного периода. В молозиве в 2 раза больше сухих веществ (25 % вместо 12,5 % в нормальном молоке).

Повышение сухих веществ происходит за счет увеличения белков, причем белков сывороточных, имеющих огромное значение для новорож-денного теленка. Содержание альбумина в молозиве может достигать от 10 до 12 %, а глобулина от 8 до 15 %. При чем иммунные глобулины в первом удое составляют в среднем 70 % всех сывороточных белков. В молозиве в 1,5-2 раза больше минеральных веществ, значительно больше витаминов. Молозиво обладает прекрасными бактерицидными свойствами, защищаю-щими организм новорожденного от болезней и различных пищевых рас-тройств. В нем повышенно количество соматических клеток. Молозиво обладает послабляющим действием, возбуждает перистальтику кишечника и об-легчает освобождение новорожденного от микония (первородного кала), ска-пливающегося за внутриутробный период жизни.

Технологического значения молозиво не имеет никакого так как в нем значительно изменено соотношение основных компонентов за счет снижения технологически важных. Молозиво совершенно не выдерживает пастериза-ции, оно свертывается уже при 60 °С и свертывает всю партию молока, если примесь его составляет 10 % и более. Молочные продукты выработанные из молока с примесью молозива – не приятны на вкус и быстро портятся. Осо-бенно чувствителен к примеси молозива сыр. Технология сыров основана на сложнейших микробиологических и ферментативных процессах. И молозиво, обладающие бактерицидными свойствами, действует на сырную закваску подобно ингибиторам, затрудняя изготовление сыров. Сыроделы считают, что примесь всего 1 л молозива на 10 т молока не позволяет вырабатывать сыры высокого качества. Так как молозиво не имеет технологического зна-чения и может вызвать лишь порчу продукции в соответствии с действую-щими стандартами на сдаваемое для переработки молоко, не допускается сливание в общую партию молозива первых семи дней после отела.

Физико-химические изменения молока при охлаждении, хранении и транспортировке.

В процессе длительного хранения молока на фермах при температуре от 3 до 5 °С в течение от 2 до 5 суток и транспортировке на молочные заводы происходит в той или иной степени изменение почти всех основных состав-ных частей молока и его свойств. Более значительному изменению подвер-гаются жир и белки, менее значительному - витамины, соли. Нарушение структуры липидных и белковых компонентов часто сопровождается ухуд-шением органолептических и технологических свойств молока. Вследствие перехода жира из жидкого состояния в твердое при хранении несколько по-вышается вязкость и плотность молока, титруемая кислотность увеличивает-ся на 0,5-2 °Т и т. д.

Жир.В процессе хранения и транспортировки молока нарушается структура оболочек шариков жира и происходит гидролиз жира под действи-ем нативных и бактериальных липаз - липолиз. Гидролиз жира приводит к прогорканию молока

При хранении молока в условиях низких температур бактериальные липазы играют незначительную роль в липолизе.

Нативные липазы, вступая в контакт с жиром при определенных усло-виях, вызывают его гидролиз. При этом различают два вида липолиза: спон-танный (самопроизвольный) и индуцированный (наведенный).

Спонтанный липолизпроисходит при охлаждении молока, склонного к прогорканию. В процессе охлаждения плазменная липаза связывается с оболочками шариков жира и вызывает его гидролиз. Чувствительность моло-ка к липолизу обусловливается зоотехническими факторами - индивидуаль-ными особенностями животных, их физиологическим состоянием-, стадией лактации, режимами кормления и др. Спонтанный липолиз характерен для стародойного молока и молока, полученного от больных маститом живот-ных.

Индуцированный липолизвозникает при разрушении оболочек ша-риков жира в процессе получения и обработки молока с одновременным ак-тивированием липазы. Прогорканию молока способствуют многочисленные факторы. К ним следует отнести нарушение техники машинного доения - не-правильную установку молокопроводов, завышение их диаметра, особенно на стыках, подсос воздуха в системе и пр. Установлено, что частота возник-новения липолиза молока при доении коров вручную в 1,5-2 раза ниже, чем при машинном доении.

Сильное разрушение оболочек шариков жира и повышение активности липазы обусловлено интенсивным механическим воздействием на молоко при транспортировке, а также многократном перемешивании и переливании в процессе длительного хранения при низких температурах. Например, транспортировка молока на расстояние 100 км в цистернах со степенью заполнения 100, 75, 50 % способствует повышению количества СЖК соответ-ственно на 5, 12 и 20 %. Содержание же СЖК в молоке к концу первых суток хранения при 3-5 °С увеличивается в среднем на 30 %, к концу вторых суток - на 50 %

Белки.Распад белков (протеолиз) в сыром охлажденном молоке при длительном хранении могут вызывать нативные протеазы (протеиназы) мо-лока, а также протеолитические ферменты посторонней микрофлоры.

Нативные протеазы молока, обладающие специфичностью по отноше-нию к β-казеину, связаны главным образом с мицеллами казеина, и лишь не-большое их количество находится в плазме. При низких температурах (от 3 до 5 °С) происходит переход β-казеина и протеаз из мицелл казеина в плазму молока, в результате чего под действием ферментов β-казеин распадается на γ-казеины и компоненты протеозо-пептонной фракции.

Повышение содержания γ-казеина и протеозо-пептонной фракции мо-жет отрицательно влиять на сычужную свертываемость, синеретические свойства белковых сгустков, термоустойчивость молока и другие его техно-логические свойства.

Витамины и соли. При хранении и транспортировке молока не на-блюдается заметного снижения количества витаминов. Исключение состав-ляет витамин С. Так, при хранении молока в течение 2 суток он разрушается на 18 %, а в течение 3 суток - на 67 %. Общие потери витамина С при хране-нии и транспортировке молока могут составлять 50 % и более.

В процессе хранения может происходить перераспределение форм ми-неральных веществ (солей).