3. Фізико-хімічні та бактерицидні властивості молока.

План.

1. Фізичні властивості молока.

2. Хімічні властивості молока.

3. Бактерицидні властивості молока.

Література: Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. – СПб.: ГИОРД, 2001 с. 89…99.

1.Густина молока –це маса молока при 20⁰С, яка міститься в одиниці об’єму. В відповідності з вимогами ГОСТ 13264 густина молока визначається за допомогою ареометра і виражається в кг/м³або в градусах ареометра. Густина молока коливається в межах 1027-1032 кг/м³.

Густина молока вища за густину води (1000 кг/м³), тому що в молоці крім води містяться головним чином важкі компоненти – солі, молочний цукор, білки. Тільки один компонент молока легкий – це молочний жир, густина якого 922 кг/м³.

Отже, густина молока залежить від співвідношення в ньому важких та легких компонентів, тобто по густині можна судити про його хімічний склад і контролювати натуральність молока.

Якщо з молока видалити жир, то його густина підвищиться. По цій причині густина знежиреного молока вище густини незбираного молока і складає 1033-1035 кг/м³.

Таким чином підвищена густина при низькій жирності свідчить про фальсифікацію – підзняття вершків або додавання знежиреного молока.

Якщо до молока додати воду, то її густина зменшиться .

Густина молока залежить від періоду лактації та від здоров’я тварини.

Молозиво містить в порівнянні з нормальним молоком більше білків і тому має підвищену густину (1038-1050 кг/м³). Маститне молоко містить понижений вміст сухих речовин, особливо лактози, це веде до пониженої густини (1024-1025 кг/м³).

Густина свіжовидоєного молока нижча за густину виміряну через декілька годин. Це пов’язано з фізичним станом жиру і виділенням частини газів. Тому густина молока відповідно до ГОСТу 3625 повинна контролюватись не раніше ніж через 2 години після доїння. Крім того, необхідно пам’ятати про вплив на величину густини температури молока. Якщо вона не дорівнює 20⁰С, то необхідно до показів ареометра вносити відповідні поправки.

В’язкість (в’язке тертя) – це опір, який відчуває тіло рухаючись в рідині. Величина сили тертя (опір) залежить від властивостей рідини. Вона буде тим більша, чим більш густою або в’язкою біде рідина. Про ступінь в’язкості можна судити по тривалості виділення рідини із отвору або швидке падіння в ньому металічної кульки. Вимірюють в’язкість на спеціальних приладах, які називають віскозиметри. Виражають її в паскаль-секундах (Па·с).

В’язкість молока при 20⁰С в середньому дорівнює 1,8·10^-3 Па·с. Вона залежить від вмісту в молоці найбільш великих компонентів – білків і жиру, а також розміру їх частинок і ступеня агрегатування. Тому в’язкість молока збільшується з збільшенням кількості сухих речовин, ступеня подрібнення жирових кульок (гомогенізація) і утворення жирових та білкових агрегатів (при зберіганні та сквашуванні).

На молочних підприємствах в’язкість молока не контролюють. Але при виробництві кисломолочних продуктів, особливо резервуарним способом, необхідно слідкувати за змінами в’язкості заквашуваного молока, щоб мати уяву про утворення структури згустку і його міцність.

Поверхневий натяг виникає в рідинах на поверхні розділу фаз, (границя рідина – повітря) наявність поверхневого натягу можна пояснити так, в середині рідини будь-яка молекула оточена собі подібними молекулами, тобто має по всіх напрямах тяжіння. Молекули ж поверхневого шару відчувають більше тяжіння з сторони внутрішнього шару рідини, ніж з сторони молекул повітря. Вони втягуються всередину рідини, тому знаходяться в певній напрузі і при взаємодії утворюють своєрідну плівку.

Існують речовини, які знижують поверхневий натяг рідин, а особливо води. Вони називаються поверхнево-активними речовинами (ПАР). Молекули ПАР мають дві частини: гідрофобний вуглецевий залишок і гідрофільне скупчення. При потраплянні в воду (розчин) вони розміщуються на поверхневому шарі – гідрофільна частина взаємодіючи з водою (розчинником), а гідрофобна напрямлена до повітря. В результаті порушується плівка води і на її місці утворюється плівка із молекули ПАР. При цьому знижується поверхневий натяг розчину, тому що взаємне тяжіння між молекулами ПАР нижче, ніж між молекулами води.

Виміряти поверхневий натяг можна по визначенню кількості краплин, які утворюються при повільному витіканні із приладу, який нагадує піпетку, - сталагмометра. При цьому чим менша поверхня натягу рідини тим більш дрібні краплини з неї утворюються, тому що краплини відриваються в момент, коли їх маса перевищує поверхневий натяг рідини.

Молоко містить поверхнево-активні речовини (білки, фосфоліпіди, жирні кислоти), тому його поверхневий натяг нижче поверхневого натягу води і складає при 20⁰С становить 50·10^-3Н/м. Під час утворення плівки на поверхні свіжого молока беруть участь переважно поверхнево-активні молекули білків.

Поверхня натягу в молоці і вершках на границі розділу фаз «молочна плазма – повітря» сприяє утворенню піни, яка складається із повітряних кульок. Піноутворення може відігравати негативну та позитивну роль в процесах переробки молока.

Осмотичний тиск. Якщо розділити розчин і розчинник за допомогою напівпроникної перегородки (мембрани), яка пропускає вільно молекули розчинника і затримує молекули розчиненої речовини, то спостерігається самовільне переміщення молекул розчинника в розчин. Одностороння дифузія розчинника в розчині називається осмосом, а сила, яка обумовлює осмос, віднесена до одиниці поверхні мембрани – осмотичним тиском. Осмотичний тиск відіграє важливу роль в процесах життєдіяльності тварин, рослин і мікроорганізмів (харчування, обмін речовин).

Осмотичний тиск молока нормального хімічного складу – величина постійна і в середньому дорівнює 0,66МПа. Воно обумовлене головним чином високодисперсними речовинами – молочним цукром і солями, які знаходяться в молекулярному і йонному станах. Білкові речовини незначно впливають на осмотичний тиск молока, жир взагалі не впливає.

Температура замерзання та кипіння. Температура замерзання молока складає -0,54⁰С, температура кипіння 100,2⁰С.

Змінюється при розбавленні молока водою. На зміні температури замерзання молока заснований кріоскопічний метод контролю натуральності молока або встановлення фальсифікації молока.

Електропровідність характеризує здатність речовини або розчину проводити електричний струм. Вона є величиною, протилежною опору.

Електропровідність молока обумовлена наявністю йонів хлору, калію, натрію, водню. Внаслідок повільного переміщення йонів в в’язкому розчині і їх взаємного тяжіння питома електропровідність молока невисока і в середньому складає 46·10^-2См/м (Сіменс на метр 1См=1Ом^--1). Вона знижується при розбавленні молока і підвищується при наростанні кислотності. Підвищену електропровідність має молоко, яке отримане від тварин хворих маститом.

2. Титрована кислотність молока виражається в градусах Тернера. Під 1 градусом Тернера розуміють кількість мілілітрів 0,1 н. розчину гідроксиду натрію, яка необхідна для нейтралізації (титрування) 100 мл молока.

Титровану кислотність, як ступінь кислотності молока, визначають методом нейтралізації молока – титруванням кислих складових розчину гідроксиду натрію.

Метод нейтралізації зводиться до утворення молекул води із йонів водню і гідроксид-йонів. За допомогою нього кількісно визначають в розчині кислоти і лугу, а також солі слабких кислот.

В молоці нейтралізуються слабкі кислоти, такі як казеїн в формі аніона, молочка кислота та кислі солі (в першу чергу дигідрофосфати натрію та калію).

Всі перераховані з’єднання є слабкими електролітами, тобто в водних розчинах мають низьку ступінь дисоціації. Але в процесі титрування лугом в розчин вводяться гідроксид-йони, які зв’язують вільні йони водню. В результаті хімічна рівновага порушується і реакція зміщується вправо, тобто ступінь дисоціації кислот (і солей) зростає. В даному випадку вони дисоціюють майже до кінця.

При титруванні слабких кислот сильним лугом в момент еквівалентності внаслідок гідролізу утворених солей (солей слабких кислот і сильного лугу) розчин набуває лужну реакцію. Тому при визначенні титрованої кислотності нейтралізацію молока розчином гідроксиду натрію закінчують при лужній реакції. Для цього використовують індикатор фенолфталеїн, забарвлення якого змінюється в лужному середовищі.

Титрована кислотність молока складає 16-18⁰Т. Вважають, що 9-13⁰Т обумовлюють кислі солі, 4-6⁰Т – білки і 1-2⁰Т – диоскид вуглецю та інші компоненти молока.

Кислотність молока більше 18⁰Т вважається підвищеною. Підвищення кислотності викликає молочна кислота, яка утворюється в процесі зберігання молока внаслідок зброджування молочного цукру мікроорганізмами. Низька кислотність (менше 16⁰Т) свідчить про захворювання тварин, але частіше про фальсифікацію молока – розбавлення водою, додаванні до нього соди, аміаку. Тому кислотність молока за ГОСТ 13264 є критерієм свіжості і натуральності молока.

Активна кислотність. Під активною кислотністю молока розуміють концентрацію і ньому йонів водню, або водневий показник (рН).

Водневий показник розчину являє собою десятковий логарифм концентрації йонів водню, взятий з від’ємним знаком.

Свіже натуральне молоко має рН=6,5-6,7. Тільки значне порушення хімічного складу молока в результаті хвороби тварини або накопичення молочної кислоти при зберіганні молока можуть змінити рН молока

Постійність рН молока забезпечується буферними системами.

Молоко містить декілька буферних систем – білковий, фосфатний, цитратний, дикарбонатний буфер.

Білковий буфер складається із білків молока (в основному казеїну) і їх натрієвих або калієвих солей, які здатні вступати в реакції як з кислотами, так і лугами, таким чином нейтралізуючи їх. В випадку додавання або накопичення в молоці кислоти йони водню кислоти зв’язуються солю казеїну. При цьому утворюються вільний білок, який має властивості слабкої кислоти.

Оскільки дисоціація карбоксильних груп казеїну незначна, рН молока не змінюється, хоча титрована кислотність підвищується.

Буферні системи молока зберігають свою здатність регулювати величину рН і після секреції молока.

Завдяки буферним системам, які містяться в молоці, ми можемо виробляти кисломолочні продукти і сири. Молочнокислі бактерії заквасок можуть розвиватись тільки в визначеному інтервалі рН середовища. Низькі величини рН діють на них згубно. Відповідно молочна кислота утворена ними в процесі зброджування молочного цукру, нейтралізується буферними системами молока, до тих пір поки не нейтралізується вся буферна ємність молока.

Контролюють величину рН молока використовуючи прилади потенціометри або рН-метри.

3.Бактерицидні властивості молока.

В процесі отримання в молоко потрапляють мікроорганізми. Проте в свіжовидоєному молоці кількість їх протягом певного періоду, який називають бактерицидною фазою, не збільшується, а іноді зменшується, Тривалість бактерицидної фази залежить від початкової кількості бактерій в молоці, швидкості охолоджування і температури зберігання. Її можна підвищити, дотримуючись санітарних заходів, що знижують бактеріальну обсеміненість молока, і швидко охолоджуючи його до низької температури (4—6°С) відразу ж після видоювання і ретельного очищення. Збільшення тривалості бактерицидної фази має важливе практичне значення, оскільки дозволяє зберегти молоко в свіжому стані більший період часу.

Бактерицидні властивості молока обумовлюються наявністю антибактеріальних речовин. Їх кількість залежить від індивідуальних особливостей, фізіологічного стану тварин і змінюється протягом лактаційного періоду. Особливо високою антибактеріальною активністю володіє молозиво.

До природних антибактеріальних чинників свіжовидоєного молока відносяться антитіла (аглютиніни, бактеріолізини, антитоксини і т. д.) і інші антимікробні речовини, що виробляються організмом тварини і перехохятьі з крові і клітин молочної залози у молоко.

Антибактеріальними властивостями в молоці володіють раніше розглянуті імуноглобуліни (особливо імуноглобулін А), лізоцим, деякі ферменти (пероксидаза і ін.) і лейкоцити. Як відомо, багато форм лейкоцитів виконують в організмі фагоцитарну функцію — захоплюють і перетравлюють бактерії (грец. phagos — що пожирає + kytos —клітина). У 1 мл нормального молока міститься декілька сотні тисяч лейкоцитів. Всі антибактеріальні речовини молока при пастеризації руйнуються.