Лекція 3. Ліпіди молока.

План.

1. Ліпіди молока, їх класифікація та стан в молоці.

2. Молочний жир, його склад.

3. Фізико – хімічні показники молочного жиру.

4. Структура і склад оболонок жирових кульок.

5. Фосфоліпіди та стерини молока, їх структура, властивості та біологічна роль.

Література: Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. – СПб.: ГИОРД, 2001 с. 39…46.

1. В молоці містяться такі ліпіди: нейтральний жир (молочний жир), фосфатиди (головним чином лецетин, кефалін), стерини і незначна кількість продуктів розпаду молочного жиру (ди-, моногліцериди і вільних жирних кислот) і гліколіпідів. Молочний жир знаходиться в вигляді жирових кульок, фосфатиди і стерини зв’язані з оболонками жирових кульок і частково з білками молока.

2. Вміст молочного жиру в молоці коливається від 2,8 до 5%. За хімічною будовою молочний жир являє собою суміш складних ефірів (гліцеридів) трьохатомного спирту гліцерину і жирних кислот. Гліцериди можуть бути моно-, ди-, тригліцеридами. Молочний жир являє собою суміш тригліцеридів, побудованих так:

СН₂ОСОR₁ де R₁, R₂, R₃ – вуглецеві радикали жирних кислот

(С₃Н₇ –радикал масляної кислоти,

С₁₇Н₃₅ –стеаринової,

СНОСОR₂ С₁₇Н₃₃ – олеїнової).

СН₂ОСОR₃

В склад жиру входить більше 60 жирних кислот, із них 12-15 основних кислот (з чіткою кількістю вуглецевих атомів) міститься в кількості більше 1 %, решта знайдені в невеликих кількостях (менше 1%, а деякі менше 0,1%).

Властивості жирів визначаються складом і структурою жирних кислот тригліцеридів. В залежності від вмісту ненасичених і насичених жирних кислот в тригліцеридах жир має м’яку або тверду консистенцію.

Жирно кислотний склад молочного жиру залежить від раціону годівлі, стадії лактації, пори року, породи тварин. В складі жиру переважають насичені жирні кислоти, вміст ненасичених кислот складає літом 34-44%, взимку 25-33%.

Із насичених жирних кислот в молочному жирі переважають пальмітинова і стеаринова. Серед ненасичених жирних кислот основне значення має олеїнова кислота. В порівнянні з іншими жирами тваринного і рослинного походження молочний жир характеризується високим вмістом низькомолекулярних летючих насичених жирних кислот – масляної, капронової, каприлової і капронової. Їх вміст на протязі року коливається від 7,4 до 9,5%. Воно зменшується в молозиві, збільшується взимку і при годівлі тварин великою кількістю картоплі, буряку.

Кількість біологічно важливих поліненасичених жирних кислот (лінолевої, ліноленової і арахідонової) в молочному жирі невисока і складає 3-5%. Весною і літом їх вміст в молочному жирі більший, ніж восени і взимку. Шляхом підбору відповідних кормових раціонів кількість поліненасичених жирних кислот в молочному жирі можна підвищити.

За вмістом жирних кислот тригліцериди поділяють на тринасичені і динасичені-мононасичені і моно насичено-диненасичені. Від їх співвідношень залежать фізичні властивості молочного жиру (температура плавлення, затвердіння). Взимку в молочному жирі збільшується кількість три насичених і динасичено-мононенасичених тригліцеридів. Влітку їх вміст знижується і збільшується кількість легкоплавких тригліцеридів, які містять ненасичені жирні кислоти. В наслідок цього вершкове масло, вироблене влітку, часто має м’яку консистенцію, вироблене взимку - тверду і крихку. Відповідно, сезонні зміни гліцеридного складу молочного жиру слід враховувати під час вибору технологічних режимів виробництва масла.

3. Фізико-хімічні властивості жирів визначаються властивостями жирних кислот, які входять їх до складу. Для їх характеристики служать показники або числа жирів. До хімічних чисел відносять число омилення, йодне число; до фізичних чисел – температура плавлення. Затвердіння і число рефракції.

Число омилення визначається кількістю міліграмів їдкого калію, яка необхідна для омилення 1 г жиру. Воно характеризує молекулярний склад жирних кислот жиру – чим більше в ньому міститься низькомолекулярних кислот, тим воно вище.

Йодне число показує вміст в жирі ненасичених жирних кислот. Воно виражається в грамах йоду, який зв’язує 100г жиру. йодне число молочного жиру залежить від стадії лактації, пори року, кормів. Воно підвищується влітку і знижується взимку.

Температурою плавлення жиру вважають температуру, при якій воно переходить в рідкий стан (і стає прозорим). Молочний жир є сумішшю тригліцеридів з різними температурами плавлення. Тому його перехід в рідкий стан проходить поступово.

Температурою затвердіння є температура, при якій жир набуває тверду консистенцію.

Число рефракції характеризує властивість жиру заломлювати промінь світла, який проходить крізь нього. Чим більше в жирі ненасичених кислот, тим вищий коефіцієнт заломлення або число рефракції.

Рис.5. Схема емульгування жиру:

1-гідрофільні групи емульгатора; 2-гідрофобні групи емульгатора.

4. Молоко є типовою емульсією жиру в воді, яка при низьких температурах переходить в суспензію.

Емульсіями називають дисперсні системи двох нерозчинних один в одному рідин, одна з яких в вигляді краплин диспергована (знаходиться в роздробленому стані) в іншій. Стійка емульсія повинна містити жир, стабілізований емульгатором. Роль емульгатора можуть виконувати поверхнево активні речовини – фосфатиди, солі жовчних кислот, білки. Молекули більшості поверхнево-активних речовин складаються з двох частин: гідрофобного вуглецевого радикалу і гідрофільних груп (ОН,СООН,ΝН₂).

Емульгатор, адсорбуючись на поверхні краплини

масла, своїми гідрофільними радикалами орієнтуються

в сторону води (рис.5.).

Стабілізуючий вплив емульгаторів пояснюється

створенням на поверхні краплинок жиру механічно міцних, електричнозаряджених і гідратованих (оточених молекулами води) плівок.

Молочний жир знаходиться в плазмі молока в вигляді жирових кульок, які оточені захисними плівками – лецитино-білковими оболонками. Розмір і кількість жирових кульок в молоці непостійні і залежать від породи тварин, стадії лактації, годівлі. В 1 мл молока в середньому міститься 3 млрд. жирових кульок, діаметром 2,5 мкм з коливанням від 0,5 до10 мкм. Розміри жирових кульок мають практичне значення тому, що визначають ступінь переходу жиру в продукт при виробництві вершків, масла, сиру.

За даними електронно-мікроскопічних досліджень, оболонки жирових кульок складаються з двох шарів різного складу. Перший внутрішній шар за своєю будовою подібний клітинним мембранам і являють собою комплексне з’єднання оболонок білку з фосфатидами (лецетином, цефаліном). Він щільно прилягає до шару тугоплавких тригліцеридів жирової кульки, має товщину 6-10 нм і порівняно щільно утримується на поверхні кульки. На внутрішньому шарі адсорбований другий шар, який складається із ліпопротеїдів, які складаються із ліпопротеїдних часточок (мікросом), які переходять в молоко із клітин молочної залози рис.6. Частинки мають сферичну приплюснуту форму, розміром від 30 до 300 нм, містять фосфатиди і ферменти (лужну фосфатазу, ксантиноксидазу). Вони слабко зв’язані з внутрішнім шаром і легко переходять в плазму при механічній та тепловій обробці молока. В той час внутрішній шар оболонки може адсорбувати із молока плазмові білки (казеїн, сироваточні білки).

В оболонках жирових кульок крім фосфатидів і білків визначені стерини, вітамін А, каротин, метали (мідь, залізо), ферменти (альдолаза, мембранна ліпаза). Ці складові частини молока адсорбуються оболонкою після її формування.

Зовнішній шар оболонки являє собою студнеподібну речовину, за допомогою якої великі жирові кульки можуть злипатись і підніматись на поверхню сирого молока, утворюючи шар вершків.

Жирова емульсія в молоці стійка. Нагрівання молока до відносно високих температур, механічний вплив насосів, мішалок не руйнують оболонки жирових кульок. Вони можуть бути зруйновані повністю тільки спеціальним механічним впливом, який застосовують при отриманні вершкового масла, або при впливі хімічних речовин (концентрованих кислот, лугів).

Однак в процесі зберігання молока, перекачування, охолодження, сепарування, гомогенізації, теплової обробки (пастеризації, стерилізації, згущення, сушки) оболонки змінюють свій склад і властивості і можуть частково руйнуватись. Це веде до появи дестабілізованого, незахищеного оболонкою, вільного жиру і утворенню накопичень, грудок жирових кульок. Вільний жир негативно впливає на якість продуктів, їх смак, консистенцію і стійкість при зберіганні.

Таким чином, стійкість жирової емульсії має важливе значення при виробництві ряду молочних продуктів (стерилізоване, згущене, сухе молоко, масло, сир).

5. В молоці (головним чином в оболонках жирових кульок) містяться жироподібні речовини - фосфатиди. Представниками їх є лецетин і кефалін. Фосфатиди відрізняються від тригліцеридів молочного жиру тим, що в їх склад крім гліцерину і жирних кислот входять фосфорна кислота і азотні основи:

СН₂ОСОR₁ де R₁ – насичена кислота (стеаринова, пальмітинова);

R₂ - ненасичена кислота(олеїнова, лінолева,

ліноленова, архідонова);

СНОСОR₂

А – азотисті основи, які в лецетині представлено

холіном, в кефаліні – етанолміном.

ОН

СН₂О Р О А

О

ОН

СН₃

ОН – СН₂ – СН₂ – Ν - СН₃ ОН – СН₂ – СН₂ – ΝН₂

СН₃

холін етаноламін

Найбільш поширений фосфатид молока – лецетин.

Особливість молекули лецетину (та інших фосфатидів) полягає в тому, що вона побудована з двох частин: гідрофобної (головки, яка несе електричний заряд) і гідрофобної (довгих вуглецевих ланцюгів – хвостів). З’єднуючою складовою між полярною головкою та хвостом служить залишок гліцерину.

С₁₅Н₃₁ОСО - СН₂

С₁₇Н₃₁ОСО – СН

ОН ОН СН₃

СН₂О - Р - О – СН₂ – СН₂ – Ν - СН₃

О СН₃

Наявність у молекул фосфатидів двох частин обумовлює їх здатність емульгувати жир. На поверхні розділу між жиром і плазмою вони утворюють мономолекулярний шар: неполярна (гідрофобна) частина орієнтується до жиру, полярна (гідрофільна) – до плазми(рис.5).

Фосфатиди мають здатність утворювати комплекси з білками. Ліпопротеїдний (лецитино-білковий) комплекс входить в склад оболонок жирових кульок і забезпечує стійкість жирової емульсії молока.

Внаслідок великий вміст поліненасичених жирних кислот фосфатиди легко окисляють киснем повітря (утворені в результаті окислення альдегіди можуть бути причиною появи в жирі сторонніх присмаків). Вони мають також властивості антиокисників.

Стерини являють собою високомолекулярні циклічні спирти. Молоко і молочні продукти містять холестерин, який разом з фосфатидами входить в склад оболонок жирових кульок. Холестерин має велике біологічне значення і є попередником жовчних кислот, вітамінів групи D, гормонів.