Химический состав молока

Молоко состоит более чем из 300 компонентов, основные из ко­торых вода, белки, жир, лактоза, микроэлементы, витамины, фермен­ты, гормоны и др.

Вода — среда, в которой растворены или распределены все ос­тальные компоненты молока, образующие устойчивую коллоидную систему, позволяющую подвергать молоко различным технологи­ческим процессам. 95-97% воды находится в свободном состоя­нии. Эту воду можно удалить при нагревании молока. В ней ра­створены лактоза, минеральные вещества, кислоты. Кроме того, раз­личают воду связанную (2,0-3,5%), набухания и кристаллизацион­ную. Способностью связывать воду обладают белковые вещества, полисахариды, фосфатиды, так как они имеют гидрофильные груп­пы. Вода набухания содержится в лиофильных коллоидах с мицел-лярным строением (в белках). Кристаллизационная вода связана с молекулами лактозы.

После высушивания навески молока при температуре 103-105°С до постоянной массы остается сухое вещество (сухой остаток), в со­став которого входят все компоненты молока, за исключением воды. Компоненты сухого вещества обусловливают пищевую ценность молока и его технологические свойства при производстве молоч­ных продуктов.

Белки. Содержание белков в молоке коров в среднем составляет 3,3%. 78-85% белков представлены казеином, остальная часть — сывороточные белки, к которым относятся а - лактальбумин, Р - лак­тоглобулин, альбумин, иммуноглобулины, протеозопептоны и лак-то-феррин. К белкам молока относятся также ферменты, некоторые гормоны (пролактин), белки оболочек жировых шариков и белковые вещества микробных клеток.

Казеин в молоке находится в количестве 2,7% в коллоидном состоянии. Он является гетерогенным белком и в зависимости от содержания фосфора, серы и способности к свертыванию кислотой или сычужным ферментом его можно разделить на альфа-, бета-, гамма- и каппа-фракции. Нефракционный казеин содержит угле­рода 53%, водорода - 7,1, азота - 15,6, кислорода - 22,6, серы - 0,8, фосфора - 0,9%. Гамма-формат казеина не изменяется под дей­ствием сычужного фермента, тогда как альфа- и бета-формы осаж­даются с образованием сгустка (параказеина). Каппа-фракция изу­чена слабо.

При рН свежего молока 6,8 казеин имеет отрицательный заряд. Равенство положительных и отрицательных зарядов (изоэлектри-

ческое состояние) наступает в кислой среде при рН 4,6-4,7. Он относится к фосфопротеинам (содержит фосфор) и имеет свобод­ные аминные и карбоксильные группы. Карбоксильных групп в казеине почти в 2 раза больше, чем аминных, поэтому в нем кис­лотные свойства преобладают над основными. В молоке казеин со­единен с кальциевыми солями и образует казеинфосфаткальцие-вый комплекс.

Казеин обладает амфотерными свойствами — кислотными и щелочными. Свободные аминогруппы казеина взаимодействуют с альдегидами, например, с формальдегидом, на чем основано опреде­ление содержания белков в молоке методом формольного титрова­ния. Казеин можно выделить и воздействием слабых кислот. В этом случае казеинфосфаткальциевый комплекс распадается на чистый казеин и соль кислоты, в реакцию с которой он вступил. Такая реакция наблюдается при естественном скисании молока, когда под действием молочно-кислых микроорганизмов происхо­дит разложение лактозы с образованием молочной кислоты.

Сывороточные белки. После осаждения казеина из обезжирен­ного молока сычужным ферментом или кислотой в сыворотке ос­тается 0,5-0,8% белков. Основными из них являются /3- лактогло-булин, о - лактальбумин, альбумин сыворотки крови, иммуноглобу­лины, протеозо-пептоны, лактоферрин. Сывороточные белки по со­держанию незаменимых аминокислот биологически более полно­ценны.

Р - лактоглобулин составляет около 50% всех белков сыворот­ки. При пастеризации он подвергается денатурации. Биологичес­кая роль его не выяснена.

а- лактальбумина в молоке 2-5% от общего количества его белков. Он тонкодисперсирован, не коагулирует в изоэлектричес-кой точке в силу большой гидратированности не свертывается под действием сычужного фермента, термостабилен. Необходим для син­теза лактозы из галактозы и глюкозы.

Иммунные глобулины составляют 1,9-3,3% общего количества белков молока. В молозиве их количество повышается и достигает 90% всех сывороточных белков. Они выполняют функции анти­тел. Из молока коров выделено 3 группы иммуноглобулинов: G, А и М. В количественном отношении преобладают иммуноглобули­ны группы G. Аминокислотный состав основных белков коровьего молока представлен в табл. 21.

Протеозо-пептоны составляют около 24% сывороточных белков и 2-6% всех белков молока, относятся к наиболее термостабиль­ным сывороточным белкам. Они не осаждаются при нагревании

-------------- 590-------------

до 100°С в течение 20 мин. Количество их увеличивается в процессе хранения молока при низких плюсовых температурах (3-5°С). Био­логическая роль этих белков не выяснена.

Лактоферрин — красный железосвязывающий белок, по свой­ствам напоминающий трансферрин крови. Обладает бактериостати-ческим действием. В молоке коров его содержится 0,1-0,4 мг/мл, в молозиве - 1-6, мг/мл.

Небелковые азотистые вещества молока представляют собой про­межуточные и конечные продукты азотистого обмена и поступают в молоко из крови. К ним относятся пептиды, аминокислоты, мочеви­на, аммиак, креатин, креатинин, оротовая, мочевая и гшшуровая кис­лоты. Они составляют около 5% всего содержания азота в молоке.

Ферменты. Из молока здоровых животных выделено более 20 истинных ферментов. Одни из них секретируются в клетках молоч­ной железы (щелочная фосфатаза, лактосинтаза, лизоцим), другие переходят в молоко из крови животных (альдолаза, каталаза, протеи-наза). Кроме истинных, в молоке присутствуют ферменты, вырабаты­ваемые микрофлорой молока. Ферменты, находящиеся в молоке и молочных продуктах, имеют большое практическое значение. На дей­ствии ферментов классов оксидоредуктаз, гидролаз, трансфераз и дру­гих основано производство кисломолочных продуктов и сыров. Про-теолитические и липолитические ферменты вызывают изменения, приводящие к снижению пищевой ценности и возникновению поро­ков молока и молочных продуктов. По активности некоторых фер­ментов можно судить о санитарно-гигиеническом состоянии сырого молока и эффективности его пастеризации. К оксидоредуктазам от­носят редуктазы, оксидазы, пероксидазу и каталазу.

Редуктазы накапливаются в сыром молоке при размножении в нем бактерий. Поэтому бактериальную обсемененность молока мож­но определить по продолжительности восстановления добавленно­го к молоку резазурина или метиленового голубого. Оксидазы вы­рабатываются клетками молочной железы (ксантиноксидаза) и мик­рофлорой молока (оксидазы аминокислот). Ксантиноксидаза ката­лизирует окисление пуриновых оснований — гипоксантина и ксан-тина до мочевой кислоты, а альдегидов — до карбоновых кислот. Пероксидаза синтезируется клетками молочной железы и частич­но освобождается из лейкоцитов, обладает антибактериальными свой­ствами; инактивируется при температуре около 80°С, что использу­ют в молочной промышленности для контроля эффективности пас­теризации молока.

Каталаза переходит в молоко из клеток молочной железы, а также вырабатывается микрофлорой молока и лейкоцитами. В молоке

—591

здоровых животных каталазы содержится мало, а в молозиве и мо­локе больных животных ее количество резко увеличивается. В свя­зи с этим определение активности каталазы используют в.качестве метода обнаружения молока, полученного от больных животных (мастит и др.).

Таблица 21 Аминокислотный состав основных белков молока коров, %

Фракции казеина

Сывороточные белки

Не-

циони- рован- ный казеин

Аминокислота

Белки оболочек жировых шариков

22,4 11,3 9,2 8,2 7,2 7,1 6,3 6,3 6,1 5,0 4,9 4,1 3,1 3,0 2,8 2,7 3,0 1,2 0,3

22,5 8,2 7,9 8,9 6,3 8,4 6,3 8,1 6,4 4,6 4,9 4,3 2,9 3,7 2,5 2,8 1,3 1,5 0,4

23,2 16,0 11,6 6,5 10,2 4,9 6,8 3,2 5,5 5,8 5,1 3,4 3,1 1,7 3,4 2,4 2,4 0,7 0,1

22,3 17,0 12,0 6,2 0,5 4,0 5,5 3,7 4,4 5,8 4,4 1,9 3,7 2,3 4,1 1,5 1,5 1,2 0,0

17,4 8,8 6,1 5,8 5,1 7,3 6,1 7,4 6,1 4,1 6,6 4,0 1,7 5,4 1,0 1,3 1,1 1,4

19,5 4,1 15,6 11,4 5,8 11,4 5,0 3,8 8,4 3,5 5,8 2,9 1,6 21,0 3,2 1,1 3,2 1,9 2,3

12,9 1,5 11,5 11,5 4,7 Д8.7 4,8 5,4 6,8 4,5 5,5 1,2 2,9 7,4 1,0 3,2 1,4 7,0 6,4

12,9 4,7 8,7 5,9 5,7 4,8 4,0 3,2 5,7 5,0 6,0 7,0 3,0 2,1 3,1 1,7 1,5

Глютаминовая

Пролин

19,5 13,5 19,8

Лейцин

Лизин

Валин

Аспарагиновая

Серии

Тирозин

6,2 7,4 20,6 8,4 4,0 2,1

Изолейцин

Фенилаланин

Треонин

Аргинин

Гистидин

Алании

Метионин

Глиюкол

5,1 6,2

Глищн

Триптофан

Цистин

К гидролазам и ферментам других классов относят липазы, фос- | фатазы, /3 - галактозидазу, лизоцим, протеиназы, рибонуклеазу и др.

Липазы представлены нативной и бактериальной липазами, А-, В-эстеразами, холинэстеразой и липопротеидлипазой. Они спо- | собствуют гидролизу жира с выделением низкомолекулярных кис­лот, что приводит к прогорканию молока. Истинные липазы раз­рушаются при температуре 74-80°С, бактериальные — при 85- |

-------------- 592----------------

90°С. Фосфатазы — в молоке содержатся щелочная фосфатаза, сек-ретируемая клетками молочной железы и микроорганизмами, а также фосфопротеидфосфатазы, неорганическая пирофосфатаза и АТФаза. Щелочная фосфатаза катализирует гидролиз эфиров фос­форной кислоты с образованием неорганического фосфора. Инак-тивируется она при температуре 72-74°С и выше, что положено в основу метода контроля эффективности пастеризации молока и

сливок.

Лактаза (/3- галактозидаза) синтезируется молочнокислой мик­рофлорой (бактериями и дрожжами). Катализирует реакцию гид­ролитического расщепления лактозы на моносахариды —глюкозу и галактозу. Амилаза связана с лактоглобулиновой фракцией бел­ка молока. Количество ее повышается при заболеваниях живот­ных. При пастеризации инактивируется. Лизоцим катализирует гидролиз полисахаридов клеточных стенок некоторых видов мик­робов. Он обусловливает бактерицидные свойства молока, термо­стабилен в кислой среде. В молоке коров его количество составляет около 13 мкг в 100 мл.

Протеиназы в молоко, видимо, переходят из крови, а также синтезируются микроорганизмами и лейкоцитами. Они катали­зируют гидролиз молока, в основном казеина. Микрофлора мо­лока (гнилостные бактерии, микрококки) синтезирует протеина­зы, вызывающие пороки вкуса молока и молочных продуктов. Молочнокислые бактерии вырабатывают кислые протеиназы, име­ющие важное значение при производстве кисломолочных про­дуктов и сыров. Рибонуклеаза переходит в молоко из крови. Она катализирует расщепление рибонуклеиновой кислоты на нук-

леотиды.

Трансферазы (истинные и бактериальные) катализируют пере-аминирование аминокислот в клетках молочной железы. Лиазы (истинные и бактериальные) в молоке представлены альдолазой, играющей важную роль в углеводном обмене молочной железы и микроорганизмов; карбоангидразой, катализирующей процесс де­гидратации угольной кислоты; декарбоксилазами, имеющими важ­ное значение при производстве кисломолочных продуктов. Изоме-разы играют важную роль в обмене веществ в клетках молочной железы и при брожении лактозы.

Липиды молока представлены молочным жиром и жироподоб-ными веществами — фосфолипидами и стероидами.

Молочный жир — производное спирта глицерина и жирных кислот. Среднее содержание его в молоке составляет 3,8%. В мо­лочном жире обнаружено около 150 жирных кислот с числом ато-

-------------- 593----------------

мов углерода от С₄ до С_ж (насыщенные, моно- и полиненасыщен­ные). Содержание в молоке главных жирных кислот представлено в табл. 22.

Таблица 22 Жирные кислоты молочного жира

Насыщенные	Ненасыщенные
Кислоты	Содержа­ние в жире, %	Тем­пера­тура плав­ления, °С	Кислоты	Содержа­ние в жире, %	Темпе­ратура плавле­ния,0 С
Масляная Капроновая Карпиловая Каприновая Лауриновая Миристиновая Пальмитиновая Стеариновая Арахиновая	2,4-5,0 1,0-3,5 0,4-1,7 0,8-3,6 0,8-3,9 7,6- 13,2 20,0-36,0 5,5 - 13,7 0,3-1,3	-7,9 -3,4 16,7 31,6 44,2 53,9 62,9 69,6 75,3	Капролеиновая Лауролеиновая Миристолеиновая Пальм итоле-иновая Олеиновая Линолевая Линоленовая Арахидоновая	0,1-0,4 0,2-0,4 1,5-3,5 1,5-5,6 16,7-37,6 1,0-5,2 0,1-2,1 0,1-0,5	12,0 15,0 18,5 0,5 13,4 5,0 11,0 49,5

В парном или нагретом молоке жир находится в состоянии эмульсии, а в охлажденном — в виде суспензии. В 1 мл коровьего молока содержится от 1 до 12 млрд жировых шариков диаметром 0,1-20 мкм. Поверхность жирового шарика окружена лецитино-белковой оболочкой. Температура плавления молочного жира 28-36°С, температура застывания 18-23'С, коэффициент преломления — 1,453-1,455.

Из насыщенных жирных кислот в молочном жире в большом количестве содержатся пальмитиновая, миристиновая и стеарино­вая, а из ненасыщенных — олеиновая, пальмитолеиновая, линоле­вая и миристолеиновая.

Из фосфолипидов в молоке имеется лецитин, кефалин, сфинго-миелин, цереброзиды. Суммарное их количество — около 0,06%. Фосфолипиды входят в состав оболочек жировых шариков, а также находятся в связи с белковой фазой и плазмой молока. Из стерои­дов в молоке присутствует холестерин (в комплексе с белками и в плазме молока) и эргостерин (входит в состав оболочек жировых шариков). В молоке стероидов 0,01-0,014%.

Лактоза в молоке коров составляет в среднем 4,7%, находится в молекулярном состоянии и представляет собой дисахарид, состо­ящий из глюкозы и галактозы. По сравнению с сахарозой лактоза в 5 раз менее сладкая и хуже растворима в воде.

------------- " 594------------

Минеральные вещества. Минеральный состав молока во мно­гом зависит от минерального состава кормов. Минеральных веществ в молоке содержится в среднем 0,7%. Их подразделяют на макро-и микроэлементы. Макроэлементы содержатся в относительно боль­ших количествах — 10-100 мг/кг, их концентрация в молоке срав­нительно постоянна; микроэлементы — в количествах, измеряемых микрограммами, концентрация их значительно варьирует в зависи­мости от кормления животных, условий первичной обработки и хранения молока.

К макроэлементам относят калий, натрий, кальций, магний, фос­фор, хлор и серу. Калий, натрий, кальций и магний находятся в молоке в основном в виде солей фосфорной и лимонной кислот. Около 95% калия и натрия присутствует в истинном растворе в виде легко диссоциирующих солей, остальное их количество связа­но с казеином и находится в коллоидном состоянии. Кальций име­ется в молоке в основном в коллоидной форме (около 30% — в виде коллоидного фосфата кальция и около 40% — в виде казеин-кальцийфосфатного комплекса). На долю истинного раствора при­ходится около 30% всего кальция.

Магний находится в молоке в истинном растворе (73-82%), ос­тальное его количество входит в состав коллоидного фосфата маг­ния и связано с казеином.

Фосфор в молоке представлен следующими соединениями (%): неорганическими солями в виде истинного раствора — 37, органи­ческими эфирами в виде истинного раствора — 7, казеинкальций-фосфатным комплексом — 20, неорганическими солями в виде коллоидного раствора — 38,5, липидами — 1,5. Сера входит глав­ным образом в состав белков.

Из микроэлементов в молоке содержатся алюминий, барий, бор, бром, ванадий, железо, йод, кадмий, кобальт, кремний, литий, марга­нец, медь, молибден, никель, селен, серебро, стронций, сурьма, фтор, хром, цинк. Распределение их между составными компонентами молока изучено недостаточно. Известно, что алюминий, медь, марга­нец, молибден, никель, цинк и йод связаны с белками молока, а бор — с жировой фазой. Около 90% всей меди молока связывается с казеином и сывороточными белками, 10% — с жировыми шарика­ми (2-3% — с оболочечными белками, остальные 7-8% — с фосфо-липидами). Большая часть железа соединяется с а-казеином, ос­тальная с /3 -казеином и лактотрансферрином. Марганец связыва­ется с сывороточными белками, олово — с /3 -казеином. С белками молока соединяется йод (около 30%), а около 60% его количества находится в небелковых органических соединениях. 40% йода при-

-------------- 595-------------

сутствует в сыворотке молока в виде неорганических соединений и около 5% связано с жиром.

Витамины содержатся в молоке в различных количествах, что обусловлено поступлением их в организм коровы с кормом, интен­сивностью синтеза микрофлорой рубца и степенью разрушения при обработке и хранении молока. Среднее содержание витаминов в 100 г молока составляет (мг): жирорастворимых - А - 0,02-0,2, Д -0,002, Е - 0,06; К - 0,032; водорастворимых - В_х- 0,05; В₂- 0,2; В„

- 0,1-0,15; В₁₂- 0,1- 0,3, РР - 0,05-0,4, В₃- 0,28-0,36, С - 0,5-2,8,
Н - 0,00001-0,00003.

Гормоны в молоко поступают из крови. Они принимают учас­тие в образовании и выделении молока (пролактин, тироксин, люте-остерон, фолликулин, окситоцин, адреналин, инсулин и др.).

Газы составляют 60-80 мл в 1 л молока, из них двуокиси углерода (углекислого газа) — 50-70%, азота — 20-30, кислоро­да - 5-10%.

Химический состав молока представляет собой сложную поли­дисперсную систему. На его показатели оказывают влияние корм­ление и содержание животных, состояние здоровья, породность и многие другие факторы. Все это необходимо учитывать при ветсан-экспертизе молока и молочных продуктов.