Состояние составных частей молока

Составные части содержатся в молоке в различных агрегатных состояниях – в виде молекул или ионов ( некоторые соли, лактоза, водорастворимые витамины и др.), в форме мелких коллоидных частиц (казеин, сывороточные белки, фосфат калия) или более крупных грубодиспергированных частиц ( молочный жир).

Казеин

В свежем молоке казеин содержится в виде мицелл почти сферической формы. Средний диаметр частиц составляет 70 – 100 нм. Казеиновые мицеллы состоят из субмицелл диаметром 10 – 20 нм. Субмицеллы представляют собой агрегированные фракции казеина, соединенные между собой гидрофобными связями и кальциевыми мостиками. При этом χ-казеин в состав субмицелл не входит, он располагается на поверхности мицелл. Соединение субмицелл в мицеллы происходит с помощью фосфата кальция и гидрофобных связей.

Казеиновые мицеллы сравнительно стабильны в свежем молоке. Они сохраняют свою устойчивость при нагревании молока и при его механической обработке ( сепарирование, гомогенизация). Стабильность мицелл зависит от содержания в молоке растворимых солей кальция, химического состава казеина, рН молока и других факторов.

Устойчивость коллоидных частиц казеина в молоке обусловлена зарядом и гидрофильностью. Казеиновые мицеллы на своей поверхности несут положительно и отрицательно заряженные группы с преобладанием последних, т.е. имеют отрицательный заряд.

Между заряженными коллоидными частицами действуют силы взаимного притяжения и отталкивания. Если между частицами преобладают силы отталкивания, система в целом устойчива. При уменьшении сил отталкивания, коллоидные частицы при сближении слипаются, укрупняются и коагулируют. Минимальные силы отталкивания наблюдаются у белков в изоэлектрической точке. Коагуляцию белков можно вызвать различными способами, но любой из них должен сопровождаться снижением отрицательного заряда.

При выработке молочных продуктов коагуляцию казеина осуществляют с помощью кислот (кислотная коагуляция), сычужного фермента (сычужная коагуляция) и хлорида кальция (кальциевая коагуляция).

Сущность кислотной коагуляции сводится к нейтрализации отрицательных зарядов казеина положительно заряженными ионами водорода кислоты. В промышленности кислотную коагуляцию применяют при выработке кисломолочных продуктов, пищевого и технического казеина, копреципитатов. Для осаждения казеина применяют в основном молочную кислоту, образующуюся в результате молочнокислого брожения молочного сахара. При получении казеина и копреципитатов используют соляную кислоту.

Сущность сычужной коагуляции заключается в отщеплении от χ-казина отрицательно заряженных гликомакропротеидов. сычужную коагуляцию казеина применяют при производстве сыров, творога и казеина. при производстве творога и сыра также применяют совместное осаждение казеина сычужным ферментом и молочной кислотой.

Действие раствора хлорида кальция при кальциевой коагуляции связано со снижением отрицательного заряда казеина под влиянием положительно заряженных ионов кальция. Кальциевую кагуляцию применяют для осаждения молочных белков из обезжиренного молока. Коагуляцию хлоридом кальция обычно проводят при высокой температуре (90 – 95^о С), поэтому она называется термокальциевой коагуляцией. Повышенная температура вызывает денатурацию сывороточных белков, которые коагулируют вместе с казеином. Белковый продукт, полученный на основе комплексного осаждения казеина и сывороточных белков, называется молочным белком и копреципитатом. Его используют для обогащения некоторых пищевых продуктов.

Молочный жир

Молоко – это типичная эмульсия жира в воде, которая при пониженных температурах переходит в суспензию.

Эмульсиями называются дисперсные системы двух нерастворимых друг в друге жидкостей, одна из которых в виде капелек диспергирована в другой. Суспензия – это взвесь твердых частиц в жидкости.

Молочный жир находится в плазме молока в виде жировых шариков, окруженных защитными пленками – лецитино-белковыми оболочками. Размеры и количество жировых шариков в молоке непостоянны и зависят от породы животных, стадии лактации, кормления и других факторов.

В оболочках жировых шариков обнаружены фосфолипиды, белки, стеарины, витамины (A, D, E), каротин, ферменты, металлы ( медь, железо, кальций, калий и др.). Часть этих компонентов прочно встроена в оболочку, а другая часть адсорбирована наружной поверхностью оболочки после ее формирования, и поэтому легко переходит в плазму при механической и тепловой обработки молока. Оболочки жировых шариков имеют отрицательный заряд и поэтому взаимно отталкиваются, и сильно гидратированы. Внешний слой оболочки представляет собой студенистое вещество, с помощью которого крупные жировые шарики могут слипаться и подниматься на поверхность, образуя слой сливок.

Жировая дисперсия в молоке достаточно устойчива - низкотемпературное нагревание молока, быстрое охлаждение до низких температур, механическое воздействие насосов, мешалок практически не разрушают оболочки жировых шариков. В процессе транспортирования, охлаждения и хранения, сепарирования, высокотемпературной тепловой обработки (пастеризации, стерилизации, сгущения, сушки) оболочки изменяют свой состав и свойства и могут частично разрушаться.

Оболочки жировых шариков могут быть полностью разрушены лишь специальным механическим воздействием (при производстве сливочного масла) или при действие химических веществ (концентрированных кислот, щелочей).

Соли кальция

Практический интерес представляют соли фосфорной кислоты. Они могут быть в виде фосфата Ca₃(PO₄)₂, гидрофосфата CaHPO₄, дигидрофосфата Ca(H₂PO₄)₂.

Одна часть фосфатов кальция представляет собой истинный раствор, другая часть – коллоидный; между ними устанавливается равновесие.

n CaHPO₄ ↔ (CaHPO₄)₂

истинный коллоидный

раствор раствор

Сдвиг солевого равновесия в ту или иную сторону зависит от рН молока температуры и других факторов. Фосфат кальция в форме истинного раствора является источником образования ионов кальция, от количества которых зависят устойчивость казеиновых мицелл при тепловой обработке и скорость сычужного свертывания.

Большая часть коллоидного фосфата кальция связана с казеинатом кальция и образует казеинаткальцийфостатный комплекс. Увеличение в молоке количества коллоидного фосфата кальция (при пастеризации, стерилизации) может вызвать снижение термоустойчивости казеиновых мицелл.

Контрольные вопросы:

1. Каким образом формируются казеиновые субмицеллы и мицеллы?

2. Назовите факторы, обуславливающие устойчивость казеиновых мицелл в молоке.

3. Перечислите виды коагуляции казеина и области их применения.

4. Что мы понимаем под солевым равновесием молока?

Лекция 11

СВОЙСТВА КОРОВЬЕГО МОЛОКА

Свежее натуральное молоко, полученное от здоровых животных, ха­рактеризуется определенными физико-химическими, органолептическими и технологичес­кими свойствами. Одна­ко они могут резко меняться под влиянием различных факторов (стадия лактации, болезни животных и др.), а также при фальсификации молока. Поэтому их определение позволяет оценить натуральность, качество и пригодность молока к переработке в те или иные молочные продукты.