7.2 Теоретичні відомості

ХІМІЧНИЙ СКЛАД І ХАРЧОВА ЦІННІСТЬ МОЛОКА

Молоко і продукти, що з нього виробляються, завдяки високій поживності, смаковим якостям і гарній засвоюваності є одним із найважливіших джерел живлення. Вони входять в рецептури різноманітних хлібобулочних і кондитерських виробів і широко використовуються у виробництві харчових концентратів, продуктів дитячого і дієтичного харчування.

Молоко коров'яче – полідисперсна система, в якій вода є дисперсійним середовищем. У ній містяться цукор (лактоза) і неорганічні солі в розчиненому стані, білки – в колоїдному, ліпіди – у вигляді емульгованих кульок. Свіже молоко містить  також гази 50...70% вуглекислого газу, 20...30% азоту і 5...10% кисню.

Молоко містить 87,5% води. Із 12,5% сухих речовин в середньому 3,5% припадає на жир, 3,2% - на білки, 0,04% – на небілкові азотисті основи, 4,7% – на лактозу, 0,7% – на мінеральні речовини. Крім перерахованих основних компонентів, в молоці містяться вітаміни, ферменти, пігменти (молоко містить вітаміни – В1, В2, В6, В12, РР, С, Н, А, D, Е; ферменти – природна та мікробна ліпаза, β-галактозидаза або лактаза; природні барвники – пігменти (каротин – забарвлює молоко та молочний жир в помаранчевий колір, рибофлавін або вітамін В2 – зумовлює жовто-зелене забарвлення молочної сироватки)). Перші 2...2,5 год свіжовидоєне молоко має імунні властивості.

Хімічний склад молока залежить від породи тварин, їх віку, умов утримання, стадії лактації, інших чинників і може бути різним в різних географічних районах (середня смуга, степова зона, передгір'я і т. д.).

Вода в молоці знаходиться у вільному і зв’язаному станах. Більша частина води (84...84,5%) міститься у вільному стані, виконуючи функції розчинника для водорозчинних компонентів – молочного цукру, мінеральних речовин, вітамінів, кислот.

Серед білків молока розрізняють чотири фракції: казеїнову (85...87%), лактоальбумінову (11...13%), лактоглобулінову (1,5...1,7%) і протеазо- пептонову (0,3...0,5%). Основний білок молока казеїн коагулює за рН 4,6...4,7. Білки, що залишаються після відділення казеїну називаються сироватковими.

Молочний жир складається з комплексу складних етерів гліцерину і монокарбонових жирних кислот, фосфоліпідів (лецитину, кефаліну та ін.), стеринів, жиророзчинних вітамінів та ін.

Вуглеводи в молоці представлені на 90% лактозою (молочним цукром) невеликою кількістю глюкози і галактози. Розрізняють α і β-форми лактози  остання краще розчиняється у воді. У молоці лактоза міститься в основному (60%) в β-формі. Обидві форми лактози існують в динамічній рівновазі і за певної температури можуть переходити ода в одну. 

Лактоза є основним вуглеводом молока. Вона позитивно впливає на організм людини: допомагає засвоєнню кальцію і фосфору їжі, поліпшує склад мікрофлори кишковика завдяки тому, що внаслідок бродіння лактози утворюється молочна кислота, яка подавляє розвиток гнилісних бактерій. Крім того, її компонент галактоза необхідна для побудови нервових і мозкових тканин людини.

Лактоза піддається бродінню після попереднього розщеплення лактазою (β-галактозідазою, яка виділяється молочнокислими бактеріями та деякими дріжджами) на її складові: глюкозу і галактозу. 

Організм деяких людей не синтезує достатню кількість β-галактозидази, що порушує засвоєння лактози і призводить до розладів травлення після вживання молока. Лише в цьому разі допускається обмеження частки молочних продуктів у структурі харчування або їх повне виключення з раціону.

Здатність лактози зброджуватися під дією ферментів молочнокислих бактерій лактоза використовується у виробництві кисломолочних продуктів і водночас ця властивість є причиною швидкого псування молока під час зберігання.

Солодкість лактози в 5...6 разів менше сахарози, у вона є розчинною у воді. За тривалого нагрівання молока (вище 90°С) лактоза утворює з вільними азотистими сполуками меланоїдини, що надають молоку кремового відтінку, змінюється смак і знижується його біологічна цінність. Найбільш активно реакція мелаїдиноутворення між лактозою і амінокислотами відбувається під час стерилізації, згущенні і сушці молока.

У молоці міститься декілька ферментів: оксидоредуктаза (редуктаза, пероксидаза), гідролази (протеаза, лактаза, амілаза, ліпаза, фосфатаза та ін.) і трансферази. З молока виділені 20 ферментів, більша частина яких потрапляє в молоко з молочної залози. Інші ферменти утворюються в молоці в результаті дії мікрофлори. Редуктаза накопичується в молоці за рахунок розвитку бактерій, тому редуктазна проба використовується для оцінки бактерійною обсіменіння молока. 

Все молоко, що надходить на переробку і в торгівельну мережу, проходить пастерізацію. Середню пробу молока для аналізу відбирають у відповідності до ГОСТу 26809-86. Відділений середній зразок ретельно перемішують. Якщо на стінках пляшки, пробки, пакету залишаються вершки, то їх нагрівають на водяній бані до 30...40ºС, після чого знову перемішують молоко і знову охолоджують до 20ºС.

МЕТОДИ АНАЛІЗУ МОЛОКА

Масову частку лактози в молоці визначають хімічними або фізичними методами. До хімічних відносяться стандартні методи: йодометричний та перманганатометричний. Поляриметричний та рефрактометричний методи відносяться до фізичних методів.

Хімічні методи визначення лактози та інших редукуючих цукрів ґрунтуються на їх відновлювальних властивостях у випадку взаємодії з певним окисником. Так, молекула лактози яка побудована із моносахаридів глюкози та галактози містить один глікозидний гідроксил, тому вона у розчинах перебуває у двох таутомерних формах – циклічній і альдегідній, які зв’язані між собою рухомою рівновагою. У зв’язку з цим лактоза виявляє відновні властивості. Альдегідна група в її молекулі легко окиснюється в карбоксильну і лактоза перетворюється на лактобіонову кислоту. Присутність вільних альдегідних або кетонових груп у складі моно- та дисахаридів зумовлює відновні властивості вуглеводів в окисно-відновних реакціях. Вуглеводи, які в окисно-відновних реакціях можуть виступати відновниками, називаються редукуючими (відновлюючими) цукрами. Таким чином, лактоза є редукуючим дисахаридом.

Таким чином, під час хімічного аналізу, знаючи точну концентрацію розчину окисника, за допомогою індикаторів визначається його кількість, яка вступила в реакцію з розчином редукуючого цукру невідомої концентрації. За відомою кількістю розчину окисника розраховують масову частку вуглеводу в розчині та перераховують її на масу продукту.

Якщо ж одразу використати певну відому кількість розчину окисника в надлишку, то в подальшому визначається не кількість окисника, яка пішла на взаємодію з редукуючим цукром, а залишок окисника після реакції. В цьому випадку поряд з основним проводять так званий контрольний дослід, де замість розчину редукуючого цукру використовують дистильовану воду. Масова частка редукуючого цукру визначається порівнянням результатів контрольного та основного дослідів. Одним із таких способів визначення кількості лактози в молоці стандартом (ГОСТ 8764-73) передбачений йодометричний метод.

Для аналізу молока існують сучасні прилади (рисунок 7.1), які дають змогу визначити основні його параметри за короткий час (від 80 сек і до 2 хв.).

Аналізатор молока ультразвуковий Лактоскан 60 (рисунок 7.1 а) вимірює відсотковий вміст жиру, білку, лактози, сухого знежиреного молочного залишку (СОМО), кислотність, вміст води, густину, температуру молока і точку замерзання, провідність (для визначення солей, мийних та інгібувальних речовин).

Аналізатор молока Клевер-2М (рисунок 7.1 б) призначений для виміру масової частки жиру, білку лактози, мінеральних солей (золи) і густини в молоці і молочних продуктах у відповідності з методикою виконання вимірів, атестованою у встановленому порядку. Додатково аналізатор вимірює або розраховує на основі виміряних даних масову частку сухого молочного залишку, знежиреного молочного залишку, міра гомогенізації і точку замерзання молока, а також відображає температуру проби і розраховує кількість доданої води. Принцип дії аналізатора заснований на тому, що через зразок пропускають ультразвукові коливання і реєструють значення вихідних сигналів в залежності від значень вимірюваних параметрів молочного продукту.

Аналізатор молока LactoStar (рисунок 7.1 в) визначає вміст жиру, білку, сухий знежирений молочний залишок (СОМО), мінеральні солі, точку замерзання. Це аналізатор з автоматичним промиванням і автоматичною установкою нульової точки, тобто щоденні процедури очищення, промивання і установки нуля здійснюються автоматично. LactoStar може містити в пам'яті 20 калібрувань для різних продуктів – різних типів молока, вершків і тому подібне. Можна швидко переходити від однієї калібрування до іншої, не перекалібровувавши прилад.

Аналізатор молока Bentley 150 (рисунок 7.1 г) – це компактний високоточний інструмент для аналізу молока і молочних продуктів, здійснює аналіз компонентів молока, включаючи жир, білок, лактозу, сухі речовини сухий знежирений залишок (СОМО) і воду. Продуктивність – 150 аналізів за годину. Має можливість аналізу не лише сирого молока але і пастеризованого, а також молочних продуктів (вершки, йогурт, сметана. Нині з використанням цього приладу розроблений новий Національний стандарт за визначенням жиру, білку, лактози, СОМО методом інфрачервоній спектрометрії.