| Федеральное агентство по образованию ФГОУ СПО «Сарапульский техникум пищевой промышленности»
Конспект
по дисциплине «Биохимия молока и молочных продуктов»
Студента
Группа
2008 г
1. Понятие о молоке, химический состав коровьего молока
Цель: Сформировать понятие о молоке, его химический состав.
1.1 Общие понятия о молоке
Молоко – полноценный, полезный продукт питания представляющий собой сложную физиологическую жидкость основными компонентами является белки, жиры, углеводы.
Состав молока различных млекопитающих определяется теми условиями окружающей среды, в которых происходит рост молодого организма.
№ п/п
|
Вещества необходимые для питания
|
Характеристика вещества
|
1.
|
Белки
|
Образуется в результате расщепление белков аминокислоты идут по построение клеток, организма, ферментов, защитных тел, гормонов. Особенно богаты незаменимыми аминокислотами. Содержится в растворенном состоянии легко атакуется и перевариваются протеолитическими ферментами пищеварительного тракта.
|
2.
|
Жир
|
Источник энергии, термоизоляция, защитная функция. Наличие в них полиненасыщенных жирных кислот.
|
3.
|
Лактоза (углевод)
|
Используется организмом в качестве источника энергии. Поступая в кишечник она способствует развитию полезной микрофлоры, которая, образуя молочную кислоту подавляет гнилостные процесс в организме.
|
Прежде всего следует отметить высокое содержание солей Ca2+и P, которые нужны организму для формирования костной ткани, восстановления крови, деятельности мозга и т.д. Около 80% суточной потребности человека в кальции удовлетворяется за счет молочных продуктов.
В молоке содержится такие важные микроэлементы, как K, Mg, Cl, а также микроэлементы – Zn, Co, Mn, Cu, Fe, J, которые участвуют в построении ферментов, гормонов и витаминов.
Молоко является постоянным и важным источником почти всех видов витаминов. Так суточная потребность в относительно дефицитном витамине В2 удовлетворяется на 42- 50% за счет молока и молочных продуктов. Также основным источником витамина А в питании человека является сливочное масло.
2. Составные части молока
Химический состав молока (Вода, ферменты, мин. вещества, белки, жиры, лактоза, витамины)
Химический состав молока
|
Придел колебания, %
|
Средние содержание, %
|
Вода
Молочный жир
Фосфолипиды
Стерины
Казеин
Альбумин
Глобулин
Небелковые азотистые соединения
Молочный сахар
Зола
|
83-89
2,7-6
0,2-0,08
0,01-0,06
2,2-4
0,2-0,6
0,05-0,2
0,02-0,08
4-5,6
0,6-0,85
|
87
3,4
0,05
0,03
2,7
0,4
0,2
0,1
4,7
0,7
|
Составные части молока
|
Характеристика составных частей молока (определение, способы определения, содержание)
|
Сухой остаток молока
|
В сухой остаток молока входят все химические составные части (жир, белок, молочный сахар, мин. вещества и др.), которые остаются в молоке после удаления из него влаги. Содержание сухого остатка зависит от состава молока и колеблется в значительных пределах (11 – 14%)
|
Сухой обезжиренный остаток молока
|
Содержание сухого обезжиренного молочного остатка – величина постоянная, чем содержание сухого остатка, и составляет 8-9%. По нему судят о натуральности молока – если СОМО ниже 8%, то молоко вероятно разбавлена водой.
|
3. Химический состав молока
№ п/п
|
Химический состав молока
|
Характеристика состава молока
|
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
|
Вода
Сухой остаток
Газы
Липиды
Углеводы
Мин. вещества
Казеин
Холестерин
Лактоза
Азотсодержащие вещества
Глюкоза
Галактоза
Альбумин
|
87-89% существенных изменений нет
11-13% изменений нет
Раньше было 6-12 мг. Сейчас содержится 50-86 см3.
Раньше 2,8-5,0%; Сейчас3-6%
Раньше 4,5-5%
Раньше 0,6-0,8%; Сейчас ≈1%
Раньше 2,6-3,4%; Сейчас 2-3%
0,01%; Сейчас 0,05%
4,5-5%; Сейчас 4-5%
0,024-0,035%, сейчас 3-4%
0,02%, сейчас 50%
0,02%, сейчас 50%
0,04%, сейчас 0,5-1%
|
Общая формула для расчета сухого вещества в молоке
 %
Где а – плотность молока; А
 % или  %
2. Вода, состав воды в молоке и молочных продуктов
2.1 Основные понятие о воде
Свойства воды
|
Функции воды
|
Вода обладает особым свойством образовать упорядоченную льдоподобную тетраэдрическую структуру. В такой структуре каждая молекула воды окружена четырьмя другими молекулами воды. Образование упорядоченности структуры объясняется тем, что молекулы воды поляризованы. Следовательно, молекула воды представляет собой электронный диполь. Дипольные молекулы могут ориентироваться и связываться как друг с другом, так и с другими молекулами.
|
Вода выполняет разнообразные функции и играет важную роль в биохимических процессах. Она является растворителем органических и неорганических веществ. В водной среды проходят все многочисленные реакции живого организма. В некоторых реакциях вода принимает не посредственное участие.
|
2.2 Свободная вода
Характеристика свободной воды
|
Методы удаления свободной воды
|
Свойства удаления из молока
|
Большая часть воды молока находится в свободном состоянии (84,5-85%), т.е. может принимать участие в биохимических реакциях. Свободная вода представляет собой раствор различных органических и неорганических веществ (сахар, солей и др.)
|
Ее легко можно превратить в состояние льда при замораживании молока при удалении при сгущении и высушивании.
Высушивание
Ультрафильтрация
Сгущение
Превращение в лед
|
Замерзает при температурах близких к 0оС
Доступна для развития м/о
Является причиной порчи молочных продуктов
|
3. Связанная вода
Свойства
|
Состав
|
Характеристика
|
Связанная вода по своим свойствам отличается от свободной. Она не замерзает при низких температурах, не растворяет соли, сахар и т.д. Связанную воду нельзя удалить из молока при высушивании.
|
Особая форма связанной воды – химически связанная вода. Это вода кристаллогидратов или кристаллизационная вода. В молоке кристаллизационная вода связана с кристаллами молочного сахара (С12Н22О11* Н2О)
|
По количеству связанной воды обычно судят о гидрофильности белков. На практике под понятием «гидрофильность белков», чаще понимают их способность связывать всю влагу (влагу первого и последующих) слоев.
|
Отличие связанной воды от свободной:
Лишена подвижности
Не замерзает при низких температурах
Не растворяет электролиты
Недоступна микроорганизмом
Имеет большую плотность
С большим трудом удаляется из продукта при высушивания
4. Роль активности воды, содержащейся в молоке и молочных продуктов
Активность – это отношение давление паров воды над данным продуктом с давлением паров на чистой водой при одной и той же температуре.
№ п/п
|
Классификация по форме связи
|
Характеристика
|
1.
|
Вода химическая
|
Химическая связь воды являются наиболее прочной в химических соединениях. Это связь возникает при строго определенных стехиометрических соотношениях и с трудом разрушается при нагревании. В молочных производствах химически связана вода представлена водой кристаллогидрата молочного сахара (С12Н22О11* Н2О). Ее можно удалить при нагревании гидратной формы сахара до t-ры 125-130оС
|
2.
|
Физико-химическая связь
|
Характеризуется средней прочностью (энергия связи более 80 кДж/моль), она образуется в результате притяжения диполей воды полярными группами молекул белков, фосфолипидов, аминосахоридов и другие. В молоке связывают воду мицеллы, казеина, β-глобулин, оболочки жировых шариков и свободных фосфолипиды, а так же лактоза и минеральные вещества. Воду первого слоя называют связанной водой, близлежайшей влагой или мономалекулярной адсорбции; воду остальных слоев влагой полималекулярной адсорбции, свойства которой близкой к свойствам связанной воды.
|
3.
|
Вода физико-механической связи
|
Вода этой связи отличается малой прочностью и по свойством ближе к свойствам свободной влаги. Она удерживается ячейками структуры ее, пока точно не установлена. К такому виду слабых связей относится значительная часть влаги (около 80%) макрокапилляров и стыковая влага сычужных сыров. Энергия влаги макропор и стыковой влаги составляет 3,48 и 1,98 кДж/моль
|
Продукт
|
Массовая доля влаги, %
|
aw
|
Молоко
Сливочное масло
Сыры сычужные:
Твердые
Терочные
С повышенной tо С 2огонагревания
С пониженной tо С 2огонагревания
С повышенным уровнем м/к брожения
Полутвердые
Мягкие
Сыры свежие к/м
Плавленые сыры
Сгущенное молоко с сахаром
Казеин
Сухое молоко
|
84…87
16
37…40
38…40
42…46
42…46
44…46
50…52
80
44…50
30
15
3
|
0,97…1
0,95…1
0,917…0,940
0,948…0,960*
0,950…0,970
0,950
0,950
0,950…0,985
0,988
0,950…0,960
0,83…0,85**
0,7
0,2
|
*Есть другие данные: aw= 0,90 и 0,875…0,905
**Есть другие данные: aw= 0,80…0,87
3. Белки молока. Казеин, как основной белок молока.
3.1 Общие понятие о белкам молока
Свойства белков
|
Содержание %
|
Углерод
Фосфор
Водород
Сера
Кислород
Железо
Азот
|
53
95
7
3
22
0,06мг – 0,4мг – 1,2мг
15 – 17
|
№ п/п
|
Классификация белков
|
Характеристика
|
1.
|
Протеины
|
Протеины состоят только из аминокислот. Относятся к группе простых белков. К протеинам относят глобулины, альбумины, казеин (2,7)
|
2.
|
Протеиды
|
Они помимо белков части имеются соединения небелковой природы. Например, липопротеиды кроме белка содержат липиды, гликопротеиды, фосфопротеиды – фосфорную кислоту.
|
Первичные
|
Вторичные
|
Третичные
|
Четвертичные
|
Последовательность аминокислотных остатков в полипептидных цепи, называется первичной структурой белка. Она специфична для каждого белка. Молекуле белка полипептидная цепь частично закручено в виде α – спирали, витки которых скреплены водородными связями.
Последние возникают между аминными и карбоксильными группами, расположен на противоположных витках спиралями. С=0…H-N.
|
Но не все участки белковой цепи находятся в виде α – спирали: некоторые аминокислоты (пропин, серин и др.) препятствуют ее образованию, и в этих местах спираль прерывается. Вид спирали характеризует вторичную структуру. Возможна также слоисто – складчатая структура
|
Пространственное расположение полипептидной цепи определяет третичную структуру белка. Отдельные цепи могут соединяться между собой прочными –s-s- связями (дисульфидными связями). Важное значение в образовании
третичной структуры имеют слабые связи. В зависимости от пространства расположения полипептидной цепи форма молекул белков может быть различной.
|
Характеризует способ расположения в пространстве отдельных полипептидных цепей в белковой молекуле состоящей таких цепей или субъединиц.
|
3.2 Свойства белков молока
№ п/п
|
Свойства
|
Белки молока
|
1.
|
Гидролиз полипептидов
|
Разрываются пептидные связи и образование свободных аминокислоты. Это р катализируется протеолитическими ферментами и играет большую роль переваривать белков в пищеварительном тракте, созреванию сыров и т.д.
|
2.
|
Коагуляция
|
Можно осуществить, добавляя раствор белков дегидрирующие вещества (спирт, ацетон, сульфат аммония), разрушающие гидратную оболочку. Происходит осаждение белков, т.е. удаление этих веществ белки вновь переходит в нативное состояние.
|
3.
|
Денатурация
|
Развертывается полипептидная связь белка, которая в нативной белковой молекуле была свернута. В результате развертывания на поверхности белковой молекулы выходят гидрофобные группы. При этом белок выпадает в осадок.
|
3.3 Классификация белков
№ п/п
|
Классификация
|
Характеристика
|
1.
|
Сывороточные белки молока
|
Β – лактоглобулин =52% ; α – лактоглобулин ≈ 23%; иммуноглобулин ≈ 16%; альбумин сывороточной крови ≈ 8%; лактоферрин и др. ≈ 1%
|
2.
|
Белки оболочек жировых шариков
|
Казеин 80%; а31-казеин = 38%; а52 = 10%; β - казеин = 39%; K – казеин = 13%.
|
3.4 Казеин, как основной белок молока
Состав
|
Состав
|
Казеин Са фосфатным комплексом
|
Элементарный
|
Фракционный
|
Углерод – 53,1
Водород – 7,1
Кислород – 22,8
Азот – 15,4
Сера – 0,8
Фосфор – 0,8
В виде мицелл, сложные комплексы фракций казеина с коллоидным фосфатом Са
|
Комплекс 4 фракций, а31, а52, β, х. Имеют молекулярную массу 19000 – 25000, различный аминокислотный состав.
|
Казеин является главным белком молока, его содержание колеблется 2,1 до 2,9% присутствии в виде казеина фосфатного комплекса. В чистом виде .
|
В молоке казеина содержится в виде казеинатов Са, соединенных с коллоидным фосфатом Са. Ионы Са могут присоединятся к карбоксильным группам нанесена
R – COOH+Ca2+=R – COOCa+
R- COO
2R – COOH+Ca2+= Ca
R- COO
В первую очередь они взаимодействуют с остатками фосфорной кислоты казеина. При этом Са соединяется
|
4. Липиды молока
4.1 Основные понятия о жирах
Липиды – общее понятие жиров и жиро – подобных веществ, обладающих одинаковыми физико-химическими свойствами.
Липиды не растворяются в воде, но хорошо растворяется в органических растворителях (эфире, хлороформе, ацетоне и др.). К ним относят нейтральные жиры, фосфолипиды (лецитин, кефалин, сфингомнелин и др.); гликолипиды (цереброзиды и др.), стирины и др.
Жиры служат энергетическим материалом, выполняют функции запасных и защитных веществ: фосфолипиды и гликолипиды являются структурными элементами мембран клеток.
4.2 Состав молочного жира
Молочный жир сложная смесь глицерида в которой все три кислоты различны т.е с разной степенью твердости.
Количество жира в молоке колеблется от 2 до 6%, в среднем жирность составляет 3,4%. В свежее выдоенном молоке, молочный жир находится в жидком состоянии.
Молочный жир выделенной из молока содержит сопутствующие жироподобные вещества или природные смеси. К ним относятся фосфолипиды, гликолипиды, стерины, жирорастворимые пигменты (каротин),витамины (А, D, Е) диамоноглицириды и свободные жирные кислоты. Фосфолипиды способствует обмену липида, стерин служит исходным материалом для синтеза витамина D. Каротин для образования витамина А. Витамин является естественным антиокислителем жира.
4.3 Классификация липидов
4.4 Свойства молочного жира
Молочный жир под действием некоторых факторов (сильная щелочь, ферменты) расщепляется на глицерин и свободные жирные кислоты. Расщепление жиров с присоединением частиц воды на глицерид и жирные кислоты называют гидролизом жира.
При расщеплении жира гидроксида натрия образуется глицерин и натриевая соль жирной кислоты, этот процесс называется омылением.
Молочный жир находится в молоке в виде жировых шариков диаметром 1-5мкм.
4.5 Состояние жира в молоке
Молочный жир
|
Эмульсия
|
Суспензия
|
Жидкое состояние
Она состоит из несмешивающихся жидкостей, одна из которых (жир.шар) в виде мельчайших капелек распре-делена в другой жидкости. Жировые шарики имеют шаровидную форму.
|
Твердое состояние
Она состоит из двух фаз – твердой и жидкой, где мелкие твердые частицы находятся во взвешенном состоянии. Жировые шарики имеют сферическую форму.
|
4.6 Липоиды
В молоке в небольшом количестве содержатся жироподобные вещества, называемые липоидами.
К ним относят фосфатиды и стерины. В молоке в среднем содержится 0,03 – 0,05% фосфатидов. Молекула фосфатидов состоит из трех молекул жирных кислот в сочетании с глицерином и фосфором.
Эргостерины под действием ультрафиолетовых лучей превращаются в витамин D. Липоиды имеют большое значение в технологических процессах, особенно в маслоделии.
При гомогенизации и пастеризации молока часть фосфолипидов от 5 – 15% переходят из оболочек жировых шариков в водную фазу. При сепарировании молока 65 – 70% фосфолипидов переходят в сливки, при сбивания сливок 55 – 70% фосфолипидов переходит в пахту.
Стерины в молоке представлены в основном холестерине. Содержание стеринов в молоке 0,012-0,014%. В основном они находятся в оболочке жировых шариков. В молочном жире составляет 0,2-0,4%.
5. Углеводы молока
5.1 Общие понятия о молоке
Молочный сахар вырабатываемый только молочной железой. Лактоза – это белый кристаллический порошок с tпл0 α и β – форм 2020С (гидраты). Лактоза плохо растворима в холодной воде. Она относится к восстановившимся дисахаридом. Она менее сладка, чем сахароза. Содержание лактозы зависит от индивидуальных особенности и физиологического состояния животного.
Снижение концентрации лактозы наблюдается в Молозиве и в молоке при заболевания коров маститом.
Поделитесь с Вашими друзьями: |
