содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

Раздел А.

ОБЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ МОЛОКА И МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Глава 1. ХАРАКТЕРИСТИКА МОЛОКА

СОСТАВ МОЛОКА



Молоко — биологическая жидкость, которая образуется в молочной железе млекопитающих и обладает высокой пищевой ценностью, иммунологическими и бактерицидными свойствами.

Молоко состоит из воды и распределенных в ней сухих веществ. В молоке содержатся также газы.

Средний химический состав коровьего молока приведен ниже.

Вода. Большая часть воды (84—84,5%) находится в свободном состоянии.

Свободная вода молока является растворителем для различных веществ, входящих в состав молока. Ее легко удалить при сгущении и высушивании молока.

Другая часть воды (3—3,5%) находится в связанном состоянии. Связанная вода, которая удерживается молекулярными силами около поверхности частиц (белков, фосфатидов, полисахаридов), не замерзает при низких температурах, не растворяет тли, сахара и др. Связанную воду нельзя удалить из молока , при высушивании.

Особая форма связанной воды — химически связанная вода, или кристаллизационная вода. В молочных продуктах кристаллизационная вода связана с кристаллами молочного сахара.

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

Молочный жир по химическому строению представляет гобой сложный эфир (глицерид) трехатомного спирта глицерина и жирных кислот. Молочный жир неоднороден по составу и состоит из смеси различных триглицеридов. В молочном жире в небольшом количестве обнаружены ди- и моноглицериды.

Свойства жира определяются составом и структурой жирных кислот, входящих в состав триглицеридов. В составе молочного жира обнаружено свыше 140 жирных кислот, из них 10—12 кислот являются основными.

Молочный жир по сравнению с другими жирами животного и растительного проирхождения характеризуется высоким содержанием низкомолекулярных летучих жирных кислот (масляной, капроновой, каприловой и каприновой), которые придают молоку специфические вкус и аромат.

В молочном жире содержится больше насыщенных (из них преобладают пальмитиновая, миристиновая и стеариновая), чем ненасыщенных жирных кислот. Среди ненасыщенных жирных кислот преобладает олеиновая кислота.

Большая часть насыщенных кислот и их триглицериды при комнатной температуре находятся в твердом состоянии и являются высокоплавкими веществами. Ненасыщенные кислоты и их триглицериды представляют собой жидкие легкоплавкие вещества. От содержания ненасыщенных и насыщенных жирных кислот в триглицеридах зависят консистенция и такие физические свойства молочного жира, как температура плавления, отвердевания и др.

Молочный жир находится в молоке в виде жировых шариков, окруженных защитными пленками (лецитино-белковыми оболочками), и представляет собой эмульсию жира в воде. В 1 мл молока содержится до 3 млрд. жировых шариков. Диаметр жировых шариков колеблется от 0,5 до 10 мкм. В молоке преобладают жировые шарики диаметром 3—6 мкм. От размера жировых шариков зависит степень перехода жира в продукт при производстве сливок, масла, творога, сыра и т. д.

Жировая эмульсия ;в молоке устойчива. Как правило, при технологической переработке молока (нагревании, охлаждении и механическом воздействии) оболочки жировых шариков не разрушаются. Устойчивость жировой эмульсии имеет важное значение, так как дестабилизация, т. е. появление не защищенного оболочкой свободного жира, является причиной окислительной порчи продукта.

В сухой обезжиренный молочный остаток (СОМО) входят все составные части молока, за исключением жира. СОМО определяют вычитанием массовой доли жира из массовой доли сухого молочного остатка. СОМО— величина, более постоянная, чем величина сухого молочного остатка.

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

Массовая доля белков в молоке приведена ниже.
 

Казеин — главный белок молока. Являясь сложным белком, он содержит в своем составе фосфатиды.

По химическому составу казеин неоднороден и представляет собой комплекс нескольких фракций — ae, Р, и и у, из которых основными являются a- и в-казеин. ж-Казеин является частью молекулы y-казеина.

Фракции казеина имеют различную молекулярную массу, отличаются друг от друга аминокислотным составом, содержанием остатков фосфорной кислоты, отношением к ионам кальция и сычужному ферменту.

Казеин в молоке содержится в виде сложного комплекса казеината кальция с коллоидным фосфатом кальция, так называемого казеинаткальцийфосфатного комплекса (ККФК), в состав которого входят лимонная кислота, магний, калий и натрий в небольших количествах. В свежем молоке ККФК находится в виде мицелл почти сферической формы, средний диаметр которых составляет 70—100 нм.

На поверхности казеиновых мицелл имеются положительно и отрицательно заряженные группы. Аминные группы основных аминокислот (лизина, аргинина) обусловливают положительные заряды, карбоксильные группы кислых аминокислот (глутаминовой и аспарагиновой) и гидроксильные группы остатков фocфоpнoй кислоты — отрицательные. Суммарный электрический заряд казеиновых мицелл отрицательный. Заряженные группы, находящиеся на поверхности и внутри казеиновых мицелл (NH2, СООН, ОН и др.), связывают значительное количество воды, которая образует гидратную оболочку.

Электрический заряд и гидратная оболочка обусловливают устойчивость коллоидных казеиновых мицелл в молоке.

Важным свойством казеина является способность к коагуляции, при которой происходит разрушение его коллоидного состояния. При выработке молочных продуктов коагуляцию казеина осуществляют с помощью кислот (кислотная коагуляция), сычужного фермента (сычужная коагуляция) и хлорида кальция (кальциевая коагуляция).

Сущность кислотной коагуляции заключается в следующем. Образующаяся при молочнокислом брожении лактозы молочная кислота снижает отрицательный заряд казеиновых мицелл, так как Н-ионы кислот подавляют диссоциацию карбоксильных групп казеина, а) также гидроксильных групп фосфорной кислоты. В результате уменьшается число отрицательных зарядов и достигается равенство положительных и отрицательных зарядов в изоэлектрической точке казеина (pH 4,6—4,7). В изоэлектрической точке казеин коагулирует. При кислотной коагуляции также нарушается структура казеинаткальций-фосфатного комплекса, что дополнительно дестабилизирует казеиновые мицеллы.

В промышленности кислотную коагуляцию применяют при выработке кисломолочных продуктов, кислотного пищевого и технического казеина, молочного-белка (копреципитата). Последний получают комплексным осаждением казеина и сывороточных белков.

При сычужной коагуляции казеина под действием сычужного фермента происходит ферментативный разрыв пептидной цепи х-казеина. В результате от мицеллы казеина отщепляется растворимый пептид, содержащий в своем составе углеводы. Углеводсодержащие пептиды х-казеина имеют высокий отрицательный заряд. При их отщеплении от х-казеина уменьшается электрический заряд на поверхности казеиновых мицелл, частично нарушается гидратная оболочка, в результате чего снижается устойчивость казеиновых мицелл и они коагулируют (гидролитическая теория).

Кроме того, сычужный фермент в молекуле казеина разрывает одну из связей фосфорной кислоты с казеином, в результате чего в мицелле казеина появляются дополнительные гидроксильные группы, которые взаимодействуют с ионами кальция, мицеллы казеина объединяются, образуется сгусток (фосфо-амидазная теория проф. П. Ф. Дьяченко).

Сычужную коагуляцию казеина используют в производстве сыров и казеина.

В производстве творога применяют осаждение казеина молочной кислотой и сычужным ферментом (кислотно-сычужная коагуляция).

Действие раствора хлорида кальция при кальциевой коагуляции связано* со снижением отрицательного заряда казеина под влиянием положительно заряженных ионов двухвалентного кальция. Хлорид кальция является сильным* дегидратирующим соединением, поэтому вызывает дополнительную дестабилизацию казеина, в результате чего уменьшается его гидрофильность В промышленности кальциевую коагуляцию применяют для осаждения молочных белков из обезжиренного молока. Коагуляцию хлоридом кальция обычно проводят при высокой температуре, поэтому ее называют термокальциевой коагуляцией. При повышенной температуре происходит денатурация сывороточных белков, которые коагулируют вместе с казеином. Полученный продукт называют молочным белком или копреципитатом.

К сывороточным белкам относятся альбумины, глобулины (иммуноглобулины) и протеозо-пептоны.

Альбумины и глобулины находятся в молоке в виде частиц меньшего размера, чем казеин (альбумины—15—20 нм, глобулины— 25—50 нм), и обладают высокой гидрофильностью. Вследствие высокой дисперсности и сильной гидратации альбумины и глобулины образуют в молоке устойчивый коллоидный раствора чем можно объяснить большую устойчивость этих белков по сравнению с казеином в кислых растворах и при добавлении в молоко сычужного фермента. Казеин коагулирует при pH 4,6— 4,7, в то время как глобулины и альбумины остаются в растворе (сыворотке), поэтому их называют сывороточными белками.

Альбумины и глобулины обладают более низкой термоустойчивостью, чем казеин. При нагревании молока до температур 60— 96 °С они сначала денатурируют, а затем коагулируют.

Наиболее термостабильной частью сывороточных белков являются протеозо-пептоны, которые не денатурируют при нагревании молока до температуры 96—100 °С в течение 20 мин.

Небелковые азотистые соединения (свободные аминокислоты, пептиды, мочевина, мочевая кислота, креатин, пуриновые основания и др.) попадают в молоко из крови животных через клетки молочной железы. Из всех небелковых азотистых соединений наибольшее значение имеют свободные аминокислоты и пептиды
так как они являются одним из основных источников азотистого питания молочнокислых бактерий в период их развития в молоке.

Молочный сахар (лактоза) является дисахаридом, построенным из остатков глюкозы и галактозы. Лактоза менее сладкая,, чем сахароза, и хуже растворяется в воде. В молоке лактоза присутствует в растворимом состоянии в двух формах (а и р), находящихся в равновесии. Формы различаются пространственным (расположением групп ОН у первого углеродного атома молекулы глюкозы и легко переходят одна в другую. а-Форма менее растворима, чем р-форма.

Из водных растворов лактоза кристаллизуется с одной молекулой кристаллизационной воды в а-гидратной форме. В такой форме лактозу получают из молочной сыворотки и используют в пищевой и фармацевтической промышленности.

Нагревание молока до температуры свыше 95°С вызывает его легкое побурение, которое обусловлено реакцией между лактозой и белками, а также между лактозой и некоторыми свободными аминокислотами. В результате этой реакции образуются; меланоидины, которые представляют собой вещества темного цвета с явно выраженным привкусом карамелизации. Эта реакция протекает при тепловой обработке молока в производстве топленого молока и ряженки.

Под действием разбавленных кислот, а также фермента лак-тазы, выделяемой молочнокислыми бактериями, дрожжами и другими микроорганизмами, молочный сахар гидролизуется, в результате чего образуются глюкоза и галактоза.

Молочный сахар может подвергаться более глубоким изменениям, называемым брожением.

В молоке обнаружены различные минеральные вещества, которые находятся в виде ионов (катионов и анионов). В зависимости от количественного содержания минеральные вещества молока делятся на макро- и микроэлементы. Микроэлементами принято считать минеральные вещества, концентрация которых невелика и измеряется в микрограммах на 1 кг продукта. К макроэлементам молока относятся катионы —

Катионы и анионы обусловливают солевой состав молока. В молоке содержатся соли кальция, калия, натрия, магния, неорганических и органических кислот. Среди них преобладают фосфаты и хлориды, которые находятся в виде ионно-молекулярных (истинных) и коллоидных растворов.

К микроэлементам молока относятся ионы меди, железа, цинка, кобальта, марганца, йода, свинца, кадмия и др. В молоке микроэлементы связаны с белками и оболочками жировых шариков.
 

Ферменты (энзимы)—это биологические катализаторы, ускоряющие химические реакции в живых организмах. По химической природе ферменты представляют собой белки.

Из молока выделено 20 истинных, или нативных, ферментов, которые образуются в клетках молочной железы или переходят в молоко из крови животного. В молоке содержатся также микробные ферменты.

В зависимости от свойств ферменты молока можно разделить на окислительно-восстановительные (редуктаза, пероксидаза, ка-талаза и др.) и гидролитические (липаза, фосфатаза, лизоцим и др.).

Редуктаза накапливается в молоке при размножении в нем бактерий. С увеличением количества бактерий активность редук-тазы возрастает. Редуктазу можно определить по продолжительности восстановления (обесцвечивания) добавленного к молоку .красителя метиленового голубого или резазурина (редуктазная проба). На предприятиях молочной промышленности с помощью редуктазной пробы устанавливают общую бактериальную обсемененность молока.

Пероксидаза содержится в молоке в больших количествах и является нативным ферментом молока. Фермент характеризуется термостабильностью, разрушается при температуре около 80 °С. Реакцией на пероксидазу на молочных заводах контролируют эффективность пастеризации (тепловой обработки) молока (проба на пероксидазу).

Каталаза окисляет пероксид водорода с о-бразованием молекулярного кислорода. По количеству выделившегося кислорода определяют содержание каталазы в молоке. Каталаза пqpexoдит в молоко из тканей молочной железы. В молоке, полученном от здоровых животных, каталазы мало, а в молоке, полученном от больных животных (мастит и другие заболевания), ее содержание увеличено. Поэтому определение активности каталазы используют при контроле молока, полученного от больных животных.

Липаза катализирует расщепление жиров. В молоке содержится нативная и микробная липаза. Количество нативной липазы незначительно, большая часть ее связана с казеином, меньшая— адсорбирована оболочками жировых шариков. Липазы, выделяемые микрофлорой молока, обладают высокой активностью. Они могут вызывать прогорклый вкус молока, масла и других продуктов. Некоторые плесневые липазы обусловливают образование вкуса и аромата сыров (рокфор, камамбер и др.). Нативная липаза инактивируется при температуре 80 °С, т. е. разрушается при принятых в молочной промышленности температурах тепловой обработки молока. Микробная липаза более термоустойчива. Она разрушается при температурах 80—90 °С.

Фосфатаза катализирует гидролиз эфиров фосфорной кислоты. Этот фермент попадает в молоко из клеток молочной железы, т. е. является нативным ферментом молока. В свежем молоке обнаружены щелочная фосфатаза (оптимум действия pH 9,6) и

незначительное количество кислой фосфатазы (оптимум действия pH около 5). Щелочная фосфатаза концентрируется на оболочках жировых шариков, кислая связана с белками. Щелочная фосфатаза молока чувствительна к повышенной температуре, кислая термостабильна. При нагревании молока до 80 °С без выдержки щелочная фосфатаза полностью теряет свою активность. На высокой чувствительности фосфатазы к нагреванию основан контроль эффективности пастеризации молока и сливок (фосфа-тазная проба).

Лизоцим — это важный фермент молока, который разрушает полисахариды стенок бактерий и вызывает их гибель. Бактерицидная активность молока обусловливается главным образом лизоцимом.

Витамины — это низкомолекулярные органические соединения разнообразного химического строения, необходимые для нормальной жизнедеятельности животных, человека, растений и микроорганизмов. Недостаток в пище витаминов приводит к нарушению обмена веществ и в итоге — к заболеванию. Молоко содержит практически все витамины, необходимые для нормального развития человека.

По признаку растворимости все витамины можно разделить на жирорастворимые — витамин А (ретинол), D (кальциферол), Е (токоферол), К (филохинон) и водорастворимые — витамин B1 (тиамин), В2 (рибофлавин), В6 (пиридоксин), В12 (цианкоба-ламин), С (аскорбиновая кислота), РР (ниацин).

Тепловая обработка молока в той или иной степени приводит к потере витаминов. При всех видах тепловой обработки наиболее значительны потери витамина С (10—30 %), массовая доля витамина А изменяется незначительно, а витамина В2 практически не снижается.

Окраска молока (и молочпного жира) обусловлена наличием в нем пигмента оранжевого цвета — каротина. При тепловой обработке молока каротин разрушается незначительно (на 10—13 %). Витамин В2 обусловливает желто-зеленую окраску молочной сыворотки.

Газы. При получении и обработке молока в нем растворяются газы, содержащиеся в воздухе. Непосредственно после дойки в молоке содержится значительное количество газов, затем оно снижается и устанавливается на определенном уровне. Содержание газов в молоке составляет 70 мл в 1 л молока. Из них приходится на долю углекислого газа 50—70 %, кислорода — 5—

10 %, азота — 20—30 %. При нагревании молока и развитии в нем газообразующих бактерий содержание газа в молоке увеличивается.

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..