Состав и свойства молока как сырья для молочной промышленности

Молоко – биологическая жидкость, выделяемая молочной железой млекопитающих для поддержания жизни новорожденных. Оно синтезируется клетками эпителиальной ткани молочной железы. Питательные вещества, необходимые для синтеза молока поступают в железу с кровью. Составные части молока: белки, жиры, углеводы, находящиеся в легкоусвояемой форме.

В составе молока свыше 120 веществ, он непостоянен, зависит от возраста и породы коров, периода лактации, кормления животных. Основная доля приходится на воду 86-89%, 11-14%-сухой молочный остаток (СМО).

СМО – молочный жир от 3 до 4,5%, белки 2,8-3,6%, углеводы 4,7-4,9%. Среди белков от 2,5-3% казеина, 0,6-0,8-сывороточные белки. Также содержатся гормоны, ферменты, витамины.

Молоко представляет собой полидисперсную систему. Дисперсная фаза находится в ионно-молекулярном состоянии. Это лактоза и минеральные соли. Коллоидная система – белки, грубодисперсное состояние-дисперсный жир. Дисперсной средой является вода (основной компонент молока), она является диспергирующим элементом и растворителем отдельных компонентов. Она находится в свободном 83-86% и связанном от 3 до 5% состоянии. Свободная вода служит растворителем для водорастворимых компонентов (сахара, органические кислоты), замерзает при 0ºС и может быть удалена высушиванием.

Связанная вода входит в состав коллоидов, т.е. белков, на белках имеются ионизированные группировки или центры, которые взаимодействуют с водой. Образуется гидратная оболочка (белок казеин заряжен отрицательно).

Гидратная оболочка препятствует агретированию белков друг с другом. По свойствам связанная вода отличается от свободной. Она лишена подвижности, замерзает при температуре меньше 0ºС, недоступна микроорганизмам, нерастворяет лактозу и минеральные соли, её невозможно удалить при сушке. В сухом молоке 4% воды.

СМО – всё то, что остаётся при высушивании молока при 102-105ºС. Этот показатель определяется аналитическим путём.

СВ = ((4,9Ж + А)/4)+0,5, где Ж – процентное содержание жира, А-плотность молока в градусах ареометра

Молочный жир наиболее лобильная часть, поэтому часто говорят о сухом обезжиренном остатке СОМО. Молоко должно содержать не менее 8% СОМО, если меньше, значит в молоко добавлена вода.

Молочный жир – сложный эфир 3-х атомного спирта глицерина и жирных кислот. В молоке их более 60, причём много непредельных жирных кислот. Находятся в виде мельчайших жировых шариков от 2 до 5 мкм. Они окружены липопротеиновыми и гидратными оболочками. Модель Кинга – липопротеиновая оболочка (белки имеют заряд) и вокруг них образуется гидратная оболочка, модель стабильна, шарики не слипаются. В 1 мл молока находятся 4 млрд. шариков. В парном молоке жир находится в жидком состоянии, затем переходит в кристаллическое состояние под воздействием света, воздуха, тепла – изменение жира (гидролиз, осаливание, прогоркание –окисление жирных кислот).

Белки-высокомолекулярные соединения, более 80% их составляет казеин и 20% - сывороточные белки. Они отличаются качественным количественным составом. Сывороточные белки содержат больше незаменимых аминокислот, они более полноценны. При рН 4,6-4,7 происходит разделение белков – казеин выпадает в осадок, а сыворотные остаются на поверхности.

Казеин – фосфопротеид, он содержит фосфорную кислоту, присоединённую эфирной связью к остатку серина. Казеин в молоке находится в виде казеинаткальцийфосфатного комплекса ККФК, между фосфатом кальция и казеином есть связь. ККФК образует мицеллу, где несколько молекул казеина соединяются между собой кальциевыми мостиками.

Молекулярная масса казеина 20-25 тыс. Да. Казеин в молоке встречается в виде фракций альфа, бета и каппа. Этот белок свёртывается под действием сычужного фермента, кроме каппа фракции или под действием кислот. Поэтому доля каппа фракций не должна превышать 10 % в казеине. Изоэлектрическая точка казеина 4,6-4,7, при этом он выпадает в осадок. Эти свойства используют при производстве кисломолочных напитков и продуктов.

При повышении температуры (в том числе кипячении) казеин не изменяется. При созревании сыров на казеин действуют протеолитические ферменты и он распадается.

Сывороточные белки (альбумины, глобулины) не осаждаются под действием кислот и сычужного фермента, но осаждаются при нагревании.

Альбумин находится в виде альфа-лакто-альбумина, растворяется в воде, при нагревании молока до 70-75ºС выпадает в осадок в виде хлопьев белого цвета.

Глобулины-бетаглобулины, устойчивее альбумина, при нагревании слегка подкисленного молока до 80ºС выпадают в осадок.

Углеводы. Основной углевод – лактоза-дисахарид, состоящий из глюкозы и галактозы, присутствует только в молоке, находится в 2-х формах – альфа и бета, которые могут переходит друг в друга. При растворении сухой лактозы в воде альфа форма даёт насыщенный раствор и она может ещё растворяться, так как переходит в более растворимую бета форму. Переход продолжается до наступления состояния равновесия между ними. Лактоза менее сладкая, чем сахароза, её гидролиз протекает медленно, распадается под действием лактазы и бета-галактозидазы.

При гидролизе образуется более сладкий глюкозо-галактозный сироп. МКБ, используемые для получения ферментированных молочных продуктов используют её в качестве питательного вещества и образуют из неё молочную кислоту путём брожения. В желудке человека есть лактаза, однако у некоторых людей она отсутствует.

Минеральные соли. Содержатся как органические так и неорганические, есть кислые и основные. Соли могут быть в растворимом и коллоидном (соли фосфорной кислоты) состоянии. В растворимом состоянии соли определяют термостабильность молока. При тепловой обработке должно быть равновесие между солями лимонной кислоты (цитратами) и фосфатными. Его нарушение приводит к свёртыванию молока при тепловой обработке. При отсутствии солей кальция молоко не свёртывается сычужным ферментом.

Витамины А, Р, С, около 30% разрушаются до доставки молока на заводы, 70% водорастворимых витаминов разрушаются при тепловой обработке, остаются только жирорастворимые.