Хімічний склад сировини (на прикладі однієї із галузей харчової промисловості)

До складу молока входить близько 250 основних компонентів, у тому числі 20 амінокислот білків, 25 основних карбонових кислот, кілька видів молочного цукру, 45 мінеральних речовин та мікроелементів, 25 вітамінів, значна кількість важливих для обміну речовин ферментів і гормонів, а також імунні тіла, пігменти, фосфатиди, стерини, лимонна кислота та гази.

До складу сухих речовин входять усі компоненти молока (білок, жир, молочний цукор, мінеральні солі тощо), за винятком води та летких речовин. Вміст сухих речовин свідчить про поживну цінність молока. За їх кількістю визначають вихід готових молочних продуктів. У практиці тваринництва продуктивність окремих корів, стад і порід слід оцінювати за надоєм, вмістом у молоці сухих речовин, жирністю та білковістю молока.

Найбільш змінною складовою частиною сухої речовини є жир. Тому у практиці частіше користуються показником сухого знежиреного молочного залишку (СЗМЗ).

Вміст сухих речовин у молоці варіює в межах 11 – 17 % із середнім значенням 12,7 – 13 %, СЗМЗ — від 7,4 до 8,8 %, у середньому 8,4 %.

Молочний жир (ліпіди). За хімічною будовою та фізико-хімічними властивостями молочний жир поділяють на прості (гліцериди та стериди) і складні ліпіди, або ліпоїди (фосфоліпіди чи фосфатиди).

Коров’яче молоко містить 3,2 – 4,5 % (97 – 95 %) простих і 0,04 – 0,06 % (2,5 %) складних ліпідів. Прості ліпіди — це складні ефіри спирту та жирних кислот. Гліцериди — ефіри, в яких жирні кислоти сполучені з гліцерином.

Молочний жир є переважно сумішшю гліцеридів, у якій переважають тригліцериди, а також моно– та дигліцериди, вільні жирні кислоти.

До складу молочного жиру входять переважно 10 насичених і 10 ненасичених жирних кислот, а всього понад 200 жирних кислот.

В 1 л молока міститься близько 3 млрд жирових кульок. Величина їх має важливе технологічне значення. Чим вони більші, тим легше відокремлюються під час сепарування. Цей показник залежить від породи, індивідуальних особливостей тварин, стадії лактації та годівлі корів. Молочний жир не стійкий проти впливу високих температур, світлових променів, водяної пари, кисню повітря, ферменту ліпази, розчинів лугів і кислот.

Стерини — складні ефіри одноманітних циклічних спиртів (стеринів) і жирних кислот. Вміст їх у молоці — до 0,03 %. З вільних стеринів в молоці трапляються холестерин та ергостерин.

Фосфатиди — складні ефіри спиртів та жирних кислот, до складу яких входять фосфорна кислота і азотисті сполуки. Мають важливе значення для організму людини і тварини. В молоці їх міститься 0,05 %. Вони беруть участь в окисно-відновних процесах і утворенні жиру молока в молочній залозі. Входять також до складу оболонок жирових кульок та сприяють утворенню стійкої емульсії у плазмі молока. До фосфатидів належать лецитин і кефалін.

Азотисті речовини молока. У молоці містяться білкові і небілкові азотисті сполуки. Найбільш біологічно цінними є білкові речовини, роль небілкових порівняно незначна.

Білкові речовини молока неоднорідні. До основних білків молока належать казеїн, альбумін і глобулін.

Вміст цих речовин у коров’ячому молоці коливається від 2,8 до 3,8 %, у середньому — близько 3,3 %, в тому числі казеїну близько 82 %, альбуміну 12 і глобуліну 6 % загальної кількості білків молока. Співвідношення зазначених білків у молоці змінюється залежно від періоду лактації, рівня годівлі та інших факторів.

Білки молока містять майже всі амінокислоти (більше 20), виділені з натуральних білків. Відношення різних білків у молоці та їх амінокислотний склад змінюються залежно від породи, періоду лактації, віку та рівня годівлі тварин.

Казеїн молока неоднорідний за своєю хімічною природою. Він складається із чотирьох основних фракцій: α, β, γ, ϰ.

Так, α_s-казеїн — фракція, чутлива до іонів кальцію, а ϰ-казеїн — нечутлива до них. Казеїн — фосфоровмісний та сірковмісний білок.

Казеїн — білий аморфний порошок без смаку й запаху, його молекулярна маса становить 1,26 – 1,3. Він не розчиняється у спирті й ефірі, погано розчиняється у воді й добре — у розчинах деяких солей. Два основних компоненти казеїну — кальцієва сіль (казеїнат кальцію) та кальцію фосфат — утворюють казеїн-кальцій-фосфатний комплекс. До складу цього комплексу входять також магній, калій, натрій і цитрати.

Білки сироватки. Після виділення із молока казеїну в сироватці залишається певна кількість розчинних білків, відомих під назвою сироваткові. Їх вміст у молоці корів різних порід змінюється.

Сироваткові білки відрізняються від казеїну амінокислотним складом.

Альбумін. У молекулі альбуміну замість фосфору міститься сірка. Він розчинний у воді, не осідає під дією кислоти й сичужного ферменту. Може бути виділений з молока насиченням його сульфатом амонію. При нагріванні молока до 70 – 75 °С альбумін випадає в осад, а при 85 – 100 °С виділяється повністю. Внаслідок зсідання під час нагрівання він втрачає можливість розчинятися у воді. Ізоелектрична точка альбуміну знаходиться при рН 4,55. У молоці його вміст коливається від 0,4 до 0,6 %, у молозиві — до 12 %. Це повноцінний білок, який повністю забезпечує організм, що росте, необхідними амінокислотами.

Виділено три фракції альбуміну: α-лактоальбумін, β-альбумін, який має властивості лактоальбуміну, та γ-альбумін — ідентичний альбуміну сироватки крові.

Глобулін. У молоці його міститься до 0,2 %, у молозиві — 8–15 %. Має важливе значення для новонароджених, оскільки характеризується бактерицидними властивостями, підвищує резистентність організму. Глобулін молока, подібно до глобуліну крові, є носієм імунних властивостей. Ізоелектрична точка глобуліну знаходиться при рН 5,4. При нагріванні підкисленого молока до температури 80 °С глобулін зсідається. Його зсідання зумовлює також магнію сульфат, доданий до молочної сироватки до насичення.

Цією властивістю користуються при відокремленні глобуліну від альбуміну. Розрізняють такі фракції глобуліну: β-лактоглобулін, евглобулін, псевдоглобулін.

Білок оболонок жирових кульок. Встановлено, що оболонка жирових кульок складається із суміші фосфоліпідів і білків, які називаються ліпопротеїнами.

Низькомолекулярні білки. До них належать протеази, пептони, поліпептиди. Ця фракція білків не осідає із знежиреного, підкисленого молока при нагріванні до температури 90 – 100 °С протягом 20 хв, але осідає під дією трихлористої кислоти. Вона становить близько 4 % від усіх білків молока.

Небілкові азотисті речовини. Такими є сечова кислота, сечовина, креатинін, креатин, ксантин, гуанідин, гіпурова кислота, пуринові основи, амінокислоти та аміак. Вони потрапляють у молоко з крові як продукт білкового обміну.

До небілкових азотистих речовин належать пігменти кормового походження — хлорофіл, ксантофіл, кератин.

На частку небілкових азотистих речовин молока припадає близько 6 % азоту. Кількість небілкових азотистих речовин у коров’ячому молоці становить від 0,1 до 0,2 %, у кобилячому — 0,5 – 0,6 %.

Вуглеводи молока. Вуглеводи — це альдегіди або кетони багатоатомних спиртів, а також полімери цих сполук.

Вони поділяються на моносахариди, олігосахариди та полісахариди. Виконують переважно енергетичну функцію.

У молоці містяться моносахариди (глюкоза, галактоза, а також манноза, фруктоза й арабіноза).

Моносахариди та їх похідні містяться в молоці як у вільному стані, так і в сполученні з білками, жирами та іншими вуглеводами (у складі мукопротеїдів, муколіпідів і мукополісахаридів).

Із складних цукрів у молоці міститься дисахарид — лактоза і в невеликій кількості — більш складні олігосахариди.

Молочний цукор, або лактоза, є тільки в молоці і являє собою дисахарид, до складу якого входить по одній молекулі глюкози й галактози, які різняться між собою просторовим розміщенням гідроксильних груп та водою. У залозистих тканинах вим’я корів глюкоза і галактоза сполучаються, утворюючи лактозу з виділенням молекули води.

Лактоза — це біла кристалічна речовина, у 5 – 6 разів менш солодка на смак, ніж буряковий цукор. Вона значно гірше розчиняється у воді, а в спирті та ефірі не розчиняється зовсім.

За поживністю молочний цукор не відрізняється від бурякового і майже повністю засвоюється (на 98 %) організмом

Усі мікробіологічні процеси бродіння при виготовленні молочних продуктів можливі лише за наявності молочного цукру.

Лимонна кислота. У складі молока її вміст сягає 0,2 %. Лимонна кислота має важливе значення для сольової рівноваги молока.

Мінеральні речовини та солі молока. У складі молока близько 1 % мінеральних речовин, хоча після їх спалювання залишається тільки 0,7 – 0,8 % золи. Молоко містить до 80 елементів періодичної системи Менделєєва. Їх поділяють на макроелементи (від 1 до 100 мг % і більше), мікрелементи (0,01 – 1 мг %) та ультрамікроелементи (менш як 0,01 мг %). До макроелементів належать кальцій, магній, натрій, калій, фосфор, сірка, хлор, а до мікроелементів — залізо, алюміній, хром, свинець, миш’як, олово, титан, ванадій, срібло, мідь, кобальт, марганець, цинк, йод, селен, молібден, нікель тощо.

Кальцій у складі молока зв’язаний з казеїном (22 – 26 % від його загальної кількості). Фосфор у вигляді солей фосфорної кислоти становить 63 – 66 % від його загального вмісту.

Мікроелементи мають важливе фізіологічне значення для живого організму. Вони входять до складу біологічно активних речовин — вітамінів, ферментів, гормонів.

У молоці мікроелементи зв’язані з казеїном і сироватковими білками (алюміній, марганець, мідь, цинк, селен, йод, залізо), з оболонками жирових кульок (до 25 % заліза і до 35 % міді) та небілковими органічними сполуками (до 60 % йоду). Вони мають важливе значення в утворенні молока, впливають на біологічну повноцінність та поживні якості молока та молочних продуктів.

Вітаміни мають важливе значення для живлення, обміну речовин, росту та розвитку людини і тварини. Вони беруть участь в окисно-відновних процесах організму. В молоці як фізіологічній рідині виявлено більшість вітамінів, які є в організмі тварини. Вітаміни молока — це важлива його складова частина, біологічно пов’язана з ним. Більшість вітамінів, сполучаючись з білками, утворюють ферменти. У молоці є достатня кількість різних вітамінів, і оскільки воно належить до поширених продуктів харчування, то є джерелом вітамінів для організму людини.

Жиророзчинні вітаміни. До цієї групи належать:

Вітамін А (ретинол), кількість якого в молоці залежить від вмісту каротину в кормах тварин. Вітаміну А найбільше в молоці та вершках літньо-осіннього періоду, коли тварини використовують зелений корм. Масло, виготовлене із літнього молока, містить у 4 рази більше вітаміну А, ніж масло із зимового молока.

Вітамін D (кальциферол) антирахітичний, має важливе значення в мінеральному обміні, особливо в обміні солей кальцію та фосфору. У молоці міститься вітамін D₃. Пасовищне утримання корів сприяє збільшенню цього вітаміну в молоці в кілька разів. У вершках кількість вітаміну D змінюється залежно від вмісту жиру.

Вітамін Е (токоферол) антистерильний, характеризується антиоксидними властивостями, сприяє засвоєнню вітаміну А. Його нестача або відсутність порушує утворення статевих гормонів гіпофізу і призводить до неплідності. Вітамін Е міститься в зелених частинах рослин, тому молоко корів, яких випасали, багате на цей вітамін.

Вітамін К (К₁ — філохінон, К₂ — фарнохінон) — фактор зсідання крові. Його кількість у молоці залежить від наявності в раціоні зелених кормів, сіна конюшини.

В організмі тварин та людей синтезується мікрофлорою кишок.

Вітамін F — комплекс ненасичених карбонових кислот: лінолевої, ліноленової, арахідонової. Ці кислоти значною мірою сприяють прояву фізіологічної дії тіаміну, аскорбінової кислоти, каротину.

Водорозчинні вітаміни.

Вітамін В₁ (аневрин, тіамін) бере участь у вуглеводному обміні організму, входячи до складу ферменту карбоксилази. Брак його спричинює у людей поліневрит, а у тварин — порушення функцій нервової системи. У складі молока цього вітаміну мало — в середньому 0,045 мг %. Корми на кількість вітаміну В₁ в молоці впливають незначною мірою. Він синтезується мікроорганізмами рубця жуйних.

Вітамін В₂ (рибофлавін, лактофлавін, С₁₂Н₂₀О₆N₄) має важливе значення для організму, оскільки входить до складу ферментів, що беруть участь у вуглеводному та білковому обмінах. Сприяє росту тварин, активізує кровотворення, бере участь у процесах відновлення зорового пурпуру. У разі його нестачі порушуються процеси окиснення органічних речовин, припиняється ріст тварин та ін.

Вітамін В₃ (пантотенова кислота) вперше виділений із дріжджів. Стимулює ріст молочних бактерій та інших мікроорганізмів. Пантотенова кислота входить до складу коферменту А, за участі якого відбувається синтез карбонових кислот, лимонної кислоти, багатьох амінокислот.

Вітамін РР (нікотинова кислота) має важливе значення для організму як складова частина ферментів, що беруть участь у клітинному диханні. Молоко, видоєне взимку, багатше на цей вітамін, ніж видоєне влітку.

Вітамін В₆ (піридоксин) входить до складу ферментів, має важливе значення для білкового і ліпідного обміну, бере участь у гемопоезі, синтезується рослинами і багатьма мікроорганізмами.

Вітамін Н (біотин) сприяє росту деяких дріжджів. Поширений у природі, в організмі тварини, людини може бути як у вільному стані, так і в складі активної групи карбоксилаз білків, інтенсивно утворюється плісенями та дріжджами. У зв’язку з цим на поверхні м’яких сирів його значно більше, ніж усередині.

Фолієва кислота складається із залишків глютамінової, параамінобензойної кислот та пуринових основ. Синтезується у рослинах, в організмі тварин — мікрофлорою рубця. Міститься як у вільному стані, так і в складі ферментів. Є фактором росту багатьох мікроорганізмів.

Холін є основною складовою частиною фосфатиду лецитину і регулює жировий та білковий обмін в організмі. В молоці холін міститься у складі фосфатиду ліцетину, тому холін є здебільшого в тих молочних продуктах, в яких збереглися жирові кульки. У разі його нестачі розвивається жирове переродження печінки. Холін синтезується рослинами в організмі жуйних тварин і мікроорганізмами.

Вітамін В₁₂ (кобаламін) має високу біологічну активність, містить кобальт, бере участь у процесі обміну речовин, каталізує реакції, пов’язані з утворенням крові, сприяє переходу каротину у вітамін А. Синтезується бактеріями в рубці жуйних.

Вітамін С (аскорбінова кислота, антицинготний вітамін, С₆Н₈О₆) — фактор обміну речовин. Є одним з ланцюгів окисно-відновних ферментних систем. Дуже чутливий до окиснення, руйнується за високої температури (пастеризація руйнує до 30 % вітаміну С, сушіння — до 50 %, згущення — до 30 %) і в лужному середовищі, під дією ультрафіолетових променів. Вітамін синтезується в організмі тварин (мікроорганізмами рубця). При зберіганні молока кількість аскорбінової кислоти зменшується. На вміст вітаміну С впливають погода, індивідуальні особливості тварин, лактація, клімат, умови одержання і зберігання молока.

Ферменти — це хімічні речовини, які утворюються в рослинах, організмах тварин, синтезуються мікроорганізмами. Всі вони мають білкову природу, високу молекулярну масу, утворюють колоїдні розчини. Беруть участь у багатьох обмінних реакціях і окисно-відновних процесах. Ферменти можуть каталізувати реакції великої кількості речовин. Так, одна частка сичужного ферменту може зумовити зсідання 17 – 18 млн частинок молока.

За існуючою класифікацією всі ферменти поділяють на три групи: ферменти гідролаз і фосфорилаз, ферменти розщеплення, окисно-відновні.

Ферменти гідролаз і фосфорилаз поділяють на ферменти естерази, карбогідрази та протеази. До останніх належать сичужний фермент, рослинні протеїнази та пепсин.

Естерази — ферменти, що каталізують розщеплення і синтез складних ефірів. Це ліпаза і фосфатаза.

Ліпаза каталізує гідроліз жиру на гліцерин і жирні кислоти. Міститься в молоці в невеликих кількостях. Руйнується за температури вище 80 °С. Молоко, багате на ліпазу, гірке на смак і характерне для пізніх стадій лактації перед запуском корів.

Фосфатаза гідролізує органічно складні ефіри фосфорної кислоти. Вона є в організмі тварин, рослин і мікробів. У молоко потрапляє з молочної залози, виробляється мікроорганізмами.

Карбогідрази — ферменти, які каталізують гідроліз і синтез ди– та полісахаридів.

Лактаза входить до складу молока і розщеплює лактозу на глюкозу і галактозу. Вона потрапляє в молоко з молочної залози і утворюється молочнокислими бактеріями, дріжджами, плісенями.

Амілаза каталізує гідроліз крохмалю до мальтози. Очевидно, цей фермент бере участь у перетворенні глікогену на молочний цукор.

Галактазу також виявлено у складі молока.

Протеази гідролізують білок з утворенням пептонів, поліпептидів та амінокислот. До протеолітичних ферментів рослинного походження належать ферментні препарати, одержані з вищих рослин, грибів, плісені та бактерій. Протеолітичними ферментами тваринного походження є пепсин, ренін і трипсин.

До ферментів розщеплення належать каталаза, яка розщеплює пероксид водню на воду і молекулярний кисень. Цей фермент поширений у природі, входить до складу крові, молока, міститься у печінці, різних мікроорганізмах. Каталаза руйнує отруйний для клітин організму пероксид водню, що утворюється в процесі дихання. В молоко потрапляє з молочної залози і бактеріальних клітин.

До окисно-відновних ферментів належать пероксидаза і редуктаза. Пероксидаза окиснює ті чи інші сполуки за допомогою пероксиду водню чи будь-яких органічних пероксидів. Вона розщеплює пероксид водню до води і активного кисню.

Пероксидаза міститься в рослинах, тілі тварин, лейкоцитах, молоці, її немає у бактерій, вона руйнується внаслідок нагрівання протягом будь-якого часу до високої температури.

Гормони виділяються залозами внутрішньої секреції і надходять у кров. Безпосередній зв’язок з утворенням молока і його складом мають гормони пролактин і тироксин.

Пролактин — гормон передньої частки гіпофіза, стимулює виділення молока, а гормон жовтого тіла яєчників — прогестерон затримує його. Інший гормон яєчників — фолікулін стимулює ріст і розвиток залозистої тканини молочної залози.

Тироксин — гормон щитовидної залози, регулює в організмі білковий, вуглеводний і жировий обміни, підвищує жирність молока. В молоці також виявлено гормони адреналін (гормон наднирників), інсулін (гормон підшлункової залози), окситоцин (гормон гіпоталамусу).

Імунні тіла. Організм тварин здатний боротися з хвороботворними мікроорганізмами завдяки наявності в крові імунних тіл — антитоксинів, аглютинінів, опсонінів (білі кров’яні тільця), преципітинів та ін. Імунні тіла потрапляють у молоко з крові, особливо їх багато в молозиві. Наявність імунних тіл у молозиві сприяють формуванню захисних сил молодого організму (імунітету). Вони зумовлюють також бактерицидні властивості молока.

Антибіотики. В молоко антибіотики можуть потрапляти природним шляхом внаслідок синтезу їх у молочній залозі, а також у процесі росту й розмноження мікроорганізмів, здатних виробляти антибіотичні речовини.

До антибіотиків належать лактеніни (речовини білкового походження), що утворюються в молочній залозі і зумовлюють якості сирого молока.

Стрептококові форми молочнокислих бактерій, ацидофільна паличка та деякі дріжджі здатні продукувати антибіотичні речовини, завдяки наявності яких багато кисломолочних продуктів мають лікувальні властивості. В чистому вигляді виділено дві антибіотичні речовини — нізин (кристали) та диплококцин.

Інші речовини молока. Пігменти. Забарвлення молока (слабко-жовте, кремове) і молочного жиру зумовлюється наявністю в них каротину, вміст якого в молоці залежить від його кількості в кормах і від породи тварин. У молоці містяться пігменти хлорофіл і ксантофіл. Перший надає рослинам зеленого кольору, другий — оранжевого. Пігмент лактофлавін (вітамін В₂) зумовлює жовто-зелене забарвлення сироватки молока.

Гази. При видоюванні і обробці молоко контактує з повітрям, гази якого розчиняються в ньому. Їх вміст в 1 л молока становить близько 70 мл (7 об’ємних відсотків), з яких приблизно 60 – 70 % — це вуглекислий газ, 25 – 30 % — азот і 5 – 10 % — кисень.

Шкідливі хімічні речовини молока. Радіоактивна забрудненість. У результаті розщеплення ядер радіоактивних речовин утворюється близько 200 радіоактивних ізотопів 35 елементів. Найбільшу загрозу для людини становлять ізотопи з тривалим періодом напіврозпаду, насамперед стронцій-90 і цезій-137. Вміст зазначених радіоактивних речовин у молоці підвищується навесні та на початку літа.

Забруднення пестицидами. В молоці і молочних продуктах не повинно бути залишкових хімічних засобів захисту рослин і тварин (отрутохімікати, пестициди). Найбільш загрозливими для здоров’я людини є хлорорганічні препарати (ДДТ, гексахлоран, ліндан тощо), фосфорорганічні (фосфамід, хлорофос та ін.).

Дата добавления: 2015-05-08