Химический состав молока

Содержание отдельных компонентов в молоке непостоянно. Состав и свойства молока изменяются под влиянием так называемых зоотехнических факторов – периода лактации, породы, возраста, рационов кормления, условий содержания и доения, состояния здоровья животных.

Молоко состоит из воды и распределенных в ней сухих веществ. Кроме того, в молоке содержатся также газы. Средний химический состав молока, поступающего в настоящее время на предприятия молочной промышленности, представлен на рис. 2.1. Приведены сведения о содержании как истинных составных частей молока, которые синтезируются в процессе нормального обмена при секреции молока, так и о неистинных (посторонних и чужеродных) компонентах, которые появились в молоке совсем недавно – 30−40 лет тому назад. Появление в молоке чужеродных веществ вызвано использованием новых методов лечения животных (антибиотики, гормоны), химизацией сельского хозяйства (пестициды, нитраты и нитриты), а также загрязнением окружающей среды различными выбросами (тяжелые металлы, радионуклиды, диоксиды и др.).

Вода. В молоке содержится 87−89 % воды. Вода выполняет различные функции и играет важную роль в биохимических процессах, происходящих при производстве молочных продуктов. Молекулы воды поляризованы – каждый из двух атомов водорода молекулы обладает частичным положительным зарядом, а атом кислорода несет частичный отрицательный заряд. Следовательно, молекула воды представляет собой электрический диполь. Дипольные молекулы могут ориентироваться и связываться как друг с другом, так и с другими молекулами.

Большая часть воды (84–86 %) находится в свободном состоянии. Свободная вода является растворителем для различных веществ, входящих в состав молока. Она доступна для развития микроорганизмов, протекания химических и биохимических процессов, именно она является причиной порчи молочных продуктов. Свободную влагу можно удалить с помощью высушивания, ультрафильтрации, сгущения, а также превратить в лед под действием отрицательных температур.

Другая часть воды (3–3,5 %) находится в связанном состоянии. Она лишена подвижности, не замерзает при низких температурах (−40 °С), с большим трудом удаляется из продукта при высушивании, недоступна микроорганизмам и в ней не протекают химические процессы.

По форме связи с компонентами связанная влага делится на три группы (согласно классификации П.А.Ребиндера): вода химической, физико-химической и физико-механической связи.

Наиболее прочной является химическая связь. В молочных продуктах химически связанная вода представлена водой кристаллогидратов молочного сахара (С₁₂Н₂₂О₁₁ · Н₂О). Ее можно удалить при нагревании гидратной формы сахара до температуры 125−130 °С,

Физико-химическая связь воды характеризуется средней прочностью, она образуется в результате притяжения диполей воды полярными группами молекул белков, фосфолипидов и др. В молоке связывают воду мицеллы казеина, β-лактоглобулин, оболочки жировых шариков и свободные фосфолипиды, а также лактоза и минеральные вещества.

Вода физико-механической связи отличается малой прочностью и по свойствам ближе к свойствам свободной влаги. Она захватывается и удерживается ячейками структуры (и капиллярами) продукта.

Для характеристики водосвязывающей способности пищевых продуктов исследователи часто используют термин «активность воды». Под активностью воды понимают отношение давления паров воды над данным продуктом к давлению паров над чистой водой при одной и той же температуре. По величине активности воды пищевые продукты делят на три группы: продукты с высокой влажностью (а_w= 1,0–0,9); продукты с промежуточной влажностью (а_w = 0,9–0,6); продукты с низкой влажностью (а_w = 0,6–0,0).

Развитие микроорганизмов и прохождение химических и биохимических реакций (окисление липидов, неферментативное потемнение, потеря витаминов), ферментативные процессы в пищевых продуктах подавляются низкой величиной а_w. Это относится к молочным продуктам с низкой влажностью (сухое молоко – а_w = 0,2 и другие сухие продукты) и к продуктам с промежуточной влажностью (казеин а_w= 0,7, сгущенное молоко с сахаром – а_w = 0,83, некоторые виды сыров), которые способны сравнительно долго сохранять свои органолептические свойства (вкус, запах, консистенцию).

Считают, что при а_w ниже 0,85 прекращается рост большинства бактерий, дрожжи (за исключением осмофильных видов Saccharomyces и др.) перестают развиваться при а_w ниже 0,80, а при а_w ниже 0,70 развиваются лишь некоторые виды плесеней.

Снижение величины а_w в пищевых продуктах может быть достигнуто частичным или полным удалением из них свободной влаги или переводом ее в связанную форму путем добавления сахара, хлорида натрия, белков или других водосвязывающих веществ.

Сухой молочный остаток (СМО).В сухой молочный остаток входят все составные части, которые остаются в молоке после удаления из него влаги.

Белки молока. Имеют сложный состав, разнообразны по строению и физико-химическим свойствам.

Казеин – основной белок молока по количеству и технологическому значению. Он синтезируется в молочной железе. По химическому составу казеин необнороден и представляет собой комплекс более 30 фракций, основными из которых являются: α_s1-(38 %), α_s2- (10 %), β- (39 %) и ϰ-(13 %) казеины, которые отличаются аминокислотным составом, отношением к ионам кальция и сычужному ферменту (α_s1-, α_s2- и β- казеины чувствительны к ионам кальция, ϰ-казеин не чувствителен, но осаждается сычужным ферментом) – табл.2.1.

Таблица 2.1.