Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Біохімія молока і молочних продуктів



 

 

ПЛАН

 

1. Значення молока і молочних продуктів в харчуванні.

2. Склад молока і властивості основних його компонентів.

a) Білки, ККФК

b) Жири.

c) ВВ

d) Солі, ферменти, вітаміни та інші хімічні речовини

3. Хімічні та бактерицидні властивості молока

4. Біохімічні та фізико-хімічні зміни молока при зберіганні та обробці

a) охолодження і заморожування

b) механічна дія

c) нагрівання

d) фальсифікація молока

5. Біохімічні процеси, які відбуваються при виробництві кисломолочних продуктів.

 


 

Складова частина біохімії, яка вивчає хімічний склад організмів і хімічні процеси які лежать в основі їх життєдіяльності називається технічною біохімією, зокрема, біохімія молока, м’яса, зерна і т.д. вона займається вивченням біохімічних процесів, які відбуваються в харчовій сировині рослинного і тваринного походження при його зберіганні і переробці.

Так, в основі виробництва молочних продуктів лежать біохімічні перетворення основних складових частин молока – ВВ, білків, жирів, солей. І тому курс “Біохімія молока” передбачає вивчення природи, складу, харчової цінності і біохімічних змін компонентів в процесі зберігання і обробки цього продукту.

1.“Джерелом здоров’я”, “білою кров’ю” називали його стародавні філософи. Завжди молоко вважалося самою легкою їжею і широко використовувалося при лікуванні і профілактиці різних хвороб людини. Особливе значення мають молочні продукти при лікуванні хвороб шлунково-кишкового тракту, печінки, нирок, легенів та ін.

Харчову цінність любого продукту розраховують по відповідності його хімічного складу формулі збалансованого харчування (тобто, потребам дорослої людини в харчових речовинах).

Молоко містить всі необхідні для харчування речовини які знаходяться в сприятливих співвідношеннях і дуже легко засвоюються організмом. Мабуть немає ні одного продукту, який би так влучно поєднував комплекс всіх необхідних речовин, як молоко.

Білки молока по вмісту незамінних амінокислот відносяться до повноцінних . Вміст незамінних амінокислот в молоці значно вищий, не лише в порівнянні з рослинними білками, але і в порівнянні з білками м’яса і риби.

У білках молока (сиру) міститься дуже важлива амінокислота метіонін, джерело утворення холіну, який бере участь в обміні речовин. Особливо багаті незамінними амінокислотами білки сироватки, вони містять більше по зрівнянню з казеїном більше триптофану, лізину та ін. амінокислот.

Важлива якість білків молока та, що вони знаходяться в розчиненому стані і тому легко атакуються і перетравлюються протеолітичними ферментами кишково-шлункового тракту. Ступінь їх засвоєння 96-98%.

Молочний жир містить недостатню кількість поліненасичених жирних кислот, але при вживанні 0,5 л молока забезпечується 20% їх добової потреби. Молочний жир краще засвоюється в організмі завдяки відносно низькій температурі плавлення (27-34°С), по-друге він знаходиться в молоці у вигляді дрібних жирових шариків. У жирі присутні значна кількість фосфатидів і вітамінів Е, А, D.

Молоко містить цінний ВВ – молочний цукор (джерело енергії). Постачання цього цукру в кишківник сприяє розвитку корисної мікрофлори, яка утворюючи молочну кислоту, подавляє процеси гниття. Не менш цінний і мінеральний склад. Насамперед це високий вміст солей Са і Р (молочні продукти забезпечують 80% добової потреби) які необхідні для формування кісток, кровотворення, діяльності мозку. Вони знаходяться не лише в формі, яка легко засвоюється, але і в збалансованому співвідношенні (1:1.5 відповідно Р:Са).

Молоко містить також К, Na, Mg, Cl, мікроелементи: Zn, Co, Mn, Cu, Fe, I, які беруть участь в побудові ферментів, гормонів, вітамінів.

Молоко – джерело майже всіх вітамінів. Так, добова потреба у відносно дефіцитному вітаміні В2 задовольняється на 42% за рахунок молочних продуктів. (м’яса і риби -24%, зернових - 17%)

 

Склад коров’ячого молока в %
Вода 85-89
Сухий залишок 11-15
В т. ч. жир 2,8-5
Фосфатиди, стерини 0,012-0,013
Казеїн 2,3-2,9
β-лактоглобулін 0,2-0,4
α- лактоальбумін 0,07-0,2
Імуноглобуліни 0,01-0,1
Інші білкові речовини 0,1-0,2
Молочний цукор 4,4-5,1
Мінеральні речовини, ферменти, вітаміни, гормони, пігменти 0,6-0,85

 

Мінеральних речовин (мг) у 100 г продукту
  Молочні продукти Сир Голандський сир Добова потреба
Са
P
Na
K
Mg
Fe 0.1 0.4 1.1

 

 

Вітаміни Вміст у мг /1кг молока Добова потреба
В1(тіамін) 0,4 1,5-2
В2 (рибофлавін) 1,5 2-2,5
С 50-70
РР (ніацин) 15-25
А (ретинол) 0,25 1,5-2,5
D (кальциферол) 0,005 0,0025-0,01

 

Білки

Казеїн являється головним біологічно повноцінним білком молока. складає 2,3-2,9%.(81% всіх білків) Він є комплексом декількох фракцій, з яких основні αs - ,β-, γ- і ǽ – казеїн.

γ-казеїн перетворюється в β-казеїн під дією ферментів при зберіганні.

Казеїн відноситься до фосфопротеїдів, тобто містить залишки фосфорної кислоти, приєднані до амінокислоти серину моноефірним зв’язком ( О-Р)

 


(45-55 %) a - казеїн – 8 залишків фосфатної кислоти;

(25-35) β- || - 4 залишки;

(8-15) ǽ - || - 1

(3-17) γ

Внаслідок наявності великої кількості залишків фосфату αs- і β-казеїн в присутності іонів Са2+ утворюють комплекси шляхом кальцієвих містків; ǽ - казеїн не осаджується, а розташовуючись на поверхні казеїнових міцел, виконує захисну роль. Під дією сичужного ферменту він розпадається на 2 частини (пара ǽ -казеїн і глікомакропептид) і втрачає захисні властивості. Тоді фракції казеїну коагулюють. (γ – казеїн – залишається в сироватці) (див. схема).

ǽ - казеїн є глюкопротеїдом (ВВ – трисахариди які складаються з галактозаміну, галактози, сіалової кислоти). Він має великі гідрофільні властивості і від цього залежить стійкість казеїнових міцел. Тому при розщепленні глікомакропептидів під дією сичужних ферментів (або високих температур) порушується гідратна оболонка і зменшується стабільність казеїнових частин.

Але гідрофільні властивості казеїну не лише визначають стійкість білкових частин у молоці, але і впливають на хід технологічних процесів (на здатність згустку утримувати і виділяти вологу).

Кількість вільних карбоксильних груп в казеїні більша ніж в інших білкових молекул, тому він має кислу реакцію.

У молоці казеїн міститься у вигляді казеїнатів кальцію, з’єднаних також з фосфатом кальцію.

Іони Са2+ можуть приєднуватися до карбоксильних груп казеїну.

 

Але в першу чергу вони взаємодіють з залишками фосфатної кислоти казеїну.

У першому випадку кальцій має вільний зв’язок і може утворювати кальцієвий місток між розташованими один проти одного серинфосфатними групами двох молекул казеїну. Такий кальцій називається структуроутворюючим. Ці містки сприяють агрегації колоїдних частинок при сичужній і кальцієвій коагуляції.

Неорганічний фосфор колоїдного фосфату кальцію (Са3(РО4)2)n або (Са2НРО4 )n також може приєднуватись до серинфосфатних груп казеїнових молекул і може з’єднувати молекули казеїну між собою містком.

Отже казеїн міститься у вигляді так званого казеїнат-кальцій-фосфатного комплексу (ККФК) (куди входить незначна кількість лимонної кислоти, Mg, K, Na.

Молоко – колоїдний розчин, у якому стійкість колоїдних частин казеїну обумовлена електричним зарядом NH2+, COOH- і гідрофільністю всіх складових (білків, жирів).

Стійкість системи порушується при ослабленні сил відштовхування (молекули зближаються , злипаються, коагулюють).

При виготовленні молочних продуктів коагуляцію казеїну здійснюють за допомогою кислот (кислотна), реніну (сичужна. коагуляція) і CaCl2 (кальцієва).

Суть кислотної коагуляції – це нейтралізація негативних зарядів казеїну позитивно зарядженими Н+ кислоти.

Кальцієвої коагуляції – іонами Са2+ , і високі температури.

Механізм дії сичужного ферменту – відщеплення від ǽ - казеїну негативно заряджених глікомакропептидів.

Після осадження казеїну (при кислотній коагуляції рН – 4,6-4,7 в сироватці залишається 0,6% білків (див. табл.), які являються більш цінними, їх видаляють з допомогою гель - фільтрації і використовують в якості білкових добавок до харчових продуктів.

β – лактоглобулін – коагулює при t 85-100° С. При пастеризації разом з Са3РО4 утворює комплекси з ǽ - казеїном і випадає в осад у складі молочного каменя на стінці посуди, цю властивість використовують при Са коагуляції (при високих t).

α – лактоальбумін стійкий до t, не звертається при сичужній ферментації і не коагулює в ізоелектричній точці. Це обумовлено наявністю в молекулі великої кількості S-S зв’язків. Його роль – участь у синтезі лактози і галактози.

Імуноглобуліни - володіють властивостями антитіл. Їх виділено 3 групи, особливо багате жіноче молоко. Денатурують при t до 70° С.

Лактоферин (червоний протеїн) – глікопротеїд (містить Fe) має антибіотичну активність до кишкової палички. У жіночому молоці в 10 разів більше ніж в коров’ячому (0,2 мг/мл)

Інші білки – це ліпопротеїди оболонок жирових шариків, лізоцим – фермент, який визиває лізис (руйнування) бактеріальних оболонок та ін. ферменти.

У молоці присутні небілкові азотисті сполуки: амінокислоти, пептиди, сечовина, креатин, пуринові основи та ін.

Ліпіди

Це молочний жир, фосфатиди (лецитин, кефалін), стерини, ліпідні продукти розкладу.

Молочний жир знаходиться у вигляді жирових шариків. За хімічним складом нічим не відрізняється. Це суміш складних ефірів гліцерину і жирних кислот ( їх > 60). Переважають насичені (стеаринова, пальмітинова) жирні кислоти, ненасичені (олеїнова, лінолева) становлять 34-44% влітку, 25-33% взимку. Високий вміст (7-9.5%) у молочному жирі низькомолекулярних жирних кислот (масляна, капронова).

Молоко – емульсія жиру у воді, яка при низьких температурах переходить у суспензію (завислі тверді частинки в рідкому середовищі). Шарики оточені лецитино – білковими оболонками.

Емульсія – крапельки диспергованої речовини (жир, стабілізований емульгатором). Роль емульгатора – ПАР виконують фосфатиди, білки та ін.

Емульгатори, адсорбуючись на поверхні крапельки масла своїми гідрофобними радикалами орієнтуються в бік жиру, а гідрофільними групами в бік води. Стабілізуюча дія емульгаторів пояснюється створенням на поверхні краплинок жиру міцних, заряджених гідратованих плівок.

В оболонках жирових шариків крім фосфатидів і білків виявлені стерини вітамін А, каротин, метали (Сu, Fe). Вони адсорбуються оболонкою. Зовнішній шар оболонки являє собою драглисту речовину, з допомогою якої шарики злипаються і піднімаються на поверхню, утворюючи шар вершків. (коли t підвищується або знижується, при механічній дії). Зруйнувати їх можна лише спеціальними засобами (при одержанні масла), або концентрованими лугами, кислотами. У процесі зберігання, охолодження, сепарування, гомогенізації, стерилізації оболонки змінюють склад і властивості і можуть руйнуватися. Вільний жир негативно впливає на якість продуктів.

Фосфатиди молока

Етаноламін (в кефаліні)
А – азотиста основа . Холін в лецитині

Ліпопр фосфогліцерид

Ліпопротеїдний (лецитино – білковий) комплекс містить фосфатиди які утворюють комплекси з білками, входять до складу оболонок жирових шариків і забезпечують стійкість жирової емульсії молока.

Стерини – високомолекулярні циклічні спирти.

Холестерин – попередник жовчних кислот, вітамінів групи Д і гормонів.

Вуглеводи

У молоці в незначній кількості містяться глюкоза, галактоза, фосфатні ефіри, і їх амінопохідні.

Вміст лактози – 4,5 – 5,2 % ( 7% - жіноче молоко)

 

Лактоза в 5-6 раз менш солодка ніж сахароза і гірше розчиняється у воді. Знаходиться в розчиненому стані в 2 – ох формах: α і β, які переходять одна в одну. З водних розчинів кристалізується з 1 молекулою води. У такій формі її одержують із сироватки і використовують у виробництві пеніциліну, в харчовій промисловості і фармацевтичній.

При нагріванні водних розчинів глюкози до t 100° (а також водного розчину вапна, до 35 ° С) молочний цукор перетворюється в лактулозу ( яка містить залишок фруктози). Вона більш солодка, її застосовують у виробництві продуктів дитячого - харчування (лакто-лактулозу). Це стимулює ріст біфідобактерій у кишківнику.

 

При високих температурах (160-180°С) відбувається карамелізація (дегідратація і полімеризація) молочного цукру і розчин лактози набуває коричневого забарвлення.

Нагрівання при високих температурах 95° визиває пожовтіння, згущення, обумовлене не карамелізацією, а реакцією між лактозою, білками і деякими вільними амінокислотами (реакція Майяра (Мейларда)). В результаті утворюються меланоїдини (темного кольору з присмаком карамелі).

На початковій стадії:

 

ЛАКТОЗАМІН

 

Подальший нагрів супроводжується переходом лактозаміну в лактулозамін. Потім після відщеплення аміну утворюються альдегіди (ацетальдегід, фурфурол, оксиметилфурфурол) і ін.

Ці речовини впливають на смак, запах а також можуть вступати в реакцію з амінами, утворюючи меланоїдини.

У реакцію з лактозою і іншими цукрами вступає переважно лізин. Комплекси важко розщеплюються ферментами травлення, погано засвоюються організмом.

Бродіння лактози

Молочнокисле бродіння - основний процес при виробництві кисломолочних продуктів.

Бродіння – це анаеробний процес розкладу цукру під дією ферментів мікроорганізмів.

Всі види бродіння до утворення піровиноградної кислоти йдуть по одному й тому шляху (що і процес дихання).

На першій стадії молочний цукор під дією лактази (β – галактозидази) розпадається на моносахариди. Подальший процес описано вище.

 

Макроелементи

Переважають солі Na+ , K+, Cа2+, Mg2+ ; аніони: фосфати, цитрати, хлориди та ін.

Ca3(PO4)2, CaHPO4, Ca(H2PO4)2, NaCI, KCI, Mg3(C6H5O7)2.

Солі Са – мають велике значення для людини і для процесів переробки молока. Недостатня їх кількість обумовлює повільне сичужне звертання молока, надлишок – коагуляцію білків при стерилізації. Рівновага між ККФК і колоїдним фосфатом кальцію обумовлює стійкість колоїдної системи молока. Порушення цієї рівноваги спричиняє звертання молока при нагріванні.

Мікроелементи молока: Fe, Cu, Zn, Mn, I, Co.

Ферменти

Найбільше практичне значення мають оксидоредуктази і гідролази.

Виділено 20 ферментів які переходять у молоко з крові тварини і утворюються в клітинах молочної залози. Багато ферментів утворюються мікроорганізмами. Так, в молоко з крові переходять:

Оксидоредуктази – це анаеробні і аеробні дегідрогенази, пероксидаза, каталаза.

Анаеробні дегідрогенази накопичуються в молоці при розмноженні в ньому бактерій. Із збільшенням бактерій активність їх зростає. З допомогою редуктазної проби на молокозаводах установлюють бактеріальне забруднення молока (за часом знебарвлення (відновлення) метиленового синього).

Анаеробні дегідрогенази мають велике значення у процесіах молочнокислого і спиртового бродіння (див.Схему) Це зокрема піруватдегідрогеназа, алкогольдегідрогеназа.

Інші ферменти переважно виробляються молочною залозою.

Визначення активності каталази використовують для контролю молока одержаного від хворих тварин (її більше).

Гідролітичні ферменти – прискорюють розклад жирів, ВВ, білків на прості сполуки і воду.

Це – ліпаза, яка визиває прогіркання молока. Інактивується при +80°С, бактеріальна при 90° С.

Фосфатаза інактивується при 700 С і використовується для контролю за пастеризацією, лактаза (молочна залоза не виробляє), амілаза, лізоцим (розщеплює бактеріальні стінки), протеази.

При виробництві сирів для звертання молока застосовують протеолітичний фермент – ренін, а також бактеріальні протеази.

Вітаміни.

А (ретинол) 0,025 мг% і каротину 0,015 мг%. Більш багате молоко літньо-осіннього періоду, масло з цього молока в 4 рази багатше на вітамін А, ніж зимове. У молозиві його в 10-12 раз > ніж в молоці. При пастеризації, стерилізації не руйнується. Зберігання при світлі зменшує кількість вітаміну на 24%.

Д (кальциферол). Регулює фосфорно – кальцієвий обмін в організмі. Утворюється в організмі з стеринів під дією УФ. При нестачі – рахіт. Влітку у молоці його в 5-8 разів більше ніж узимку.

Е (токоферол) зберігає жири від окиснення, синтезується лише в рослинах. Вітамін К синтезується рослинами і мікрофлорою кишківника.

Водорозчинні вітаміни

В1 (тіамін) в основному синтезується мікрофлорою рубця, стерилізація молока знижує його вміст на 10-25%.

В2 (рибофлавін) жовто-зелений пігмент, який видно в сироватці, синтезується мікрофлорою кишківника. При зберіганні продукту на світлі втрачається 45% вітаміну.

РР (нікотинова кислота). В молоці мало, але багато триптофану, з якого в організмі синтезується вітамін РР.

В12 (кобаламін) – в організмі не синтезується, синтезується мікроорганізмами (у промисловості добувають цим способом).

С – втрати при пастеризації до 30%. При зберіганні втрачається 50-75%.

В6 (піридоксин), В3 (пантотенова кислота), Н (біотин), фолієва кислота входять в склад коферментів.

Нестача їх в молоці навесні може бути причиною поганого зброджування бактеріальними заквасками (так як вітаміни необхідні для росту бактерій і дріжджів).

У молоці присутні гази СО2 (50-70%), О2 – 5-10%, N – 20-30%.

Пігменти: каротин, лактофлавін (жовто-зелений пігмент сироватки), кількість їх залежить від сезону.

Сторонні хімічні речовини:

Антибіотики порушують сичужне звертання молока, тому контролюється їх вміст, як і пестицидів.

Солі важких металів, радіонукліди, рослинні отрути.

 




©2015 studenchik.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.