Физиологические и физико-химические свойства молока

предположения относительно свойств молока по отношению к определенным технологическим воздействиям все еще остаются элитерическими и не могут служить основой тонких математических расчетов;

от взаимодействия истинно растворимых составных частей молока во многом зависят свойства молочной сыворотки и тем самым они влияют на стабильность других фаз системы.

Молочный сахар, растворяясь в плазме молока, образует молекулярный раствор. Он содержится в виде гидратных и -форм, находящихся в равновесии: -лактоза -лактоза. Равновесие между ними зависит от температуры и сдвинуто обычно в сторону -формы, т. к. последняя более растворима в молоке (Н₂О), чем -форма. Так, при 20С содержание -формы в молоке составляет около 60%, а -формы -- около 40%. Константа равновесия между ними -формы

К = 11,8/ 7,4 = 1,59

11,8 - растворимость -формы в г/100 мл воды, ;

7,4 - растворимость - формы.

Насыщение раствора лактозой и выпадение ее в кристаллической форме наблюдается при сгущении молока и последующем охлаждении сгущенного молока с сахаром, а также при сгущении молочной сыворотки в процессе получения молочного сахара.

Таким образом, в молоке содержится несколько взаимно влияющих друг на друга дисперсных систем с различными физико-химическими видами равновесий, которые обуславливают сложную структуру молока и его чувствительность к физическим, химическим и биологическим воздействиям. Наиболее ясно выражены равновесные отношения между коллоидной системой и истинным раствором, например, равновесие между:

-- устойчивостью коллоидных белков ионной силой молочной сыворотки;

-- коллоидно-растворимым фосфатом Са ионизируемым Са

Са₃(РО₄)₂ Са₃(РО₄)₂ 3Са⁺⁺ + 2НРО₄^{3 --}

Между другими фазами тоже существует определенная зависимость.

Поэтому перед инженером-технологом стоит задача: выбрать такой щадящий режим отработки молока, чтобы влияние на равновесные отношения в нем было по возможности незначительным.

В то же время нужно с помощью физических методов проводить разделение полидисперсной системы молока на ее главные составные части, не оказывая при этом существенного влияния на свойства компонентов молока. Чем лучше удается разделение на отдельные фазы, тем выше выход готового продукта.

Значительную роль при этом играют свойства отдельных дисперсных систем в молоке.



18. Органолептические свойства молока

1) Изучение вкусовых и ароматических веществ

2) Нормальный вкус и запах молока и молочных продуктов

3) Основы сенсорной оценки молока

Вкусовые и ароматические соединения молока и молочных продуктов изучают для того, чтобы понять причины пороков запаха и вкуса, научиться предупреждать их и тем самым сохранять и улучшать качество продуктов, следить за течением реакций, обусловливающих образование вкусовых и ароматических веществ с целью сознательного управления ферментативными процессами; для изготовления искусственных ароматизаторов полусинтетических пищевых продуктов, а также при разработке стандартов для сенсорного анализа. При этом необходима химическая идентификация и характеристика соединений, вызывающих вкусовые и обонятельные ощущения. Однако содержание ароматических веществ часто бывает ниже минимальных величин, определяемых с помощью анализа, хотя органы чувств отчетливо их воспринимают

Применение современных методов определения вкуса с помощью хромотографии, спектрофотометрии позволяет их идентифицировать: например, при окислении молочного жира образуются карбонильные соединения, придающие окисленный вкус молочного жира; или при самоокислении жира обазуются альдегиды, усиливающие вкус, которые по химическим и физическим свойствам незначительно отличаются друг от друга.

Изучение аромата возможно путем использования газовой хромотографии, особенно он служит для разделения натуральных ароматических комплексов, так как они отличаются летучестью

С помощью хромотографического метода можно зарегистрировать следы в соотношении 1:10⁷ случаях -- вещества в концентрации 0,00001%, при этом некоторые из них находятся в пределах сенсорного восприятия. Анализ газохромотограмм показал, что в образовании аромата молочных продуктов участвует большое количество отдельных соединений, которые можно идентифицировать вышеперечисленными методами. Применение инфракрасных спектров позволило определить вещество б-делактон, как вещество, придающее испорченному жиру вкус, напоминающий вкус кокосового ореха.

Свежее сырое молоко характеризуется определенными органолептическими свойствами (показателями): внешним видом, консистенцией, цветом, вкусом и запахом. В соответствии с ГОСТом “Молоко коровье, требования при закупаках” молоко должно быть однородной жидкостью без осадков и хлопьев, от белого до слабо-желтого цвета, без посторонних привкусов и запахов.

Белый цвет и непрозрачность (мутность) молока обусловливают рассеивающие свет коллоидные частицы белков и шарики жира, желтоватый оттенок -- растворимый в жире каротин, слабовыраженный (сладковатый), присущий только молоку вкус -- лактоза, хлориды, жирные кислоты, а также жир и белки. Приятный едва уловимый запах сырого молока зависит от наличия в нем небольшого количества диметилсульфата, ацетона, летучих жиров, кислот, ацетальдегида и др. карбонильных соединений.

Количество хлоридов в молоке зависит от состояния здоровья животных и ст. лактации содержание диметилсульфида -- от вида скармливаемого корма, ацетона -- от режимов кормления и состояния здоровья животных, жирных кислот от степени гидролиза жира. Ярко выраженный вкус и запах у молока считается ненормальным явлением. Ароматические и вкусовые вещества адсорбируются прежде всего на белках, с которыми они и попадают в молочные продукты. Поэтому молочный продукт с нормальным вкусом можно получить только из сырого молока, безупречного с точки зрения запаха и вкуса. При обработке и переработке молока происходят физические и химические процессы, которые способствуют образованию новых вкусовых и ароматических веществ из его компонентов.

Так, изменение во вкусе и запахе питьевого молока по сравнению с сырым, происходят за счет образования продуктов распада -лактоглобулина, которые содержат SH-группы и следы H₂S, придающие запах и вкус пастеризации и потребителем это воспринимается вполне нормально. Образованию аромата способствуют не только отдельные химические компоненты, но и физическое состояние продукта. Это можно проследить на примере со сливками. Аромат их изменяется в такой последовательности: сладкие сливки, взбитые сливки -- масло, хотя во всех случаях присутствуют одинаковые компоненты и ароматические вещества.

В сливках происходит накопление жира и жировых примесей. Благодаря этому вкусовые качества молочного жира становятся ярче выраженными, т.к. сливки пастеризуют при более высоких t-рах. Тепловая денатурация белков в них происходит интенсивнее и наряду с ароматическими веществами образуется и CH₃SH (метилсульфид); (CH₃)₂S (диметилсульфид) 0,01 мг%; CH₃-S-CH₂-

О

CH₂-C (метиональ).

Н

В образовании вкуса сливок, прежде всего, принимают участие ненасыщенные альдегиды. Они образуются из различных изомеров жирных кислот -- С₁₈. Однако более ярко выраженные желаемые изменения аромата происходят при производстве кисломолочных продуктов и при созревании сыра в результате биохимических реакций распада.

Характерный аромат кисломолочных продуктов, йогурта, сливок, кислосливочного масла, диетического кисломолочного творога и др. появляется в результате деятельности молочнокислых бактерий. Он образуется от карбонильных соединений и летучих кислот, которые накапливаются при сквашивании молока в качестве побочных продуктов.

В формировании аромата кисломолочных продуктов участвуют следующие компоненты: кислоты -- молочная, лимонная, пропионовая, уксусная, муравьиная; CO₂ , ацетальдегид, этиловый спирт, ацетон, ацетоин, диацетил.

Типичный аромат йогурта обусловлен ацетальдегидом; основной компонент аромата кислосливочного масла -- диацетил

СН₃--С--С--СН₃

О О

-- это желтая жидкость, при большом разбавлении она обладает приятным запахом; продуцируется ароматообразующими бактериями --стрептоккоками. Накопление его зависит от температуры, величины рН. Исходным веществом служить лимонная кислота и лактоза; причем при добавлении в молоко цитратов увеличивается выход диацетила. Пировиноградная кислота -- промежуточный продукт распада лактозы -- реагирует с ацетальдегидом, который образуется из пировиноградной кислоты в результате отщепления СО₂ и переходит в ацетилмолочную кислоту.

При декарбоксилировании этой кислоты образуется ацетоин.

Накоплению диацетила способствует достаточное количество О₂. Это подтверждается на практике тем, что при сквашивании сливок обогащение из воздухом способствует усилению аромата, а при периодическом способе сбивания масла увеличивается содержание диацетила. Диацетил растворяется в воде и поэтому в водной фазе его содержания больше, чем в чистом молочном жире. Только 10-15% диацетила из сливок, попадает в масло. Высокое содержание диацетила в закваске им сливках является условием получения ароматного кислосливочного масла. Ацетона как правило больше, чем диацетила. Добавляя в закваску лимонную кислоту, можно получить 580 мг% диацетила и ацетоина. Определение диацетила основано на взаимодействие р-ра NaOH -- дает розовое окрашивание. Это качественная реакция.

Ароматические и вкусовые вещества сыра формируются при созревании -- сложном биохимическом процессе, при котором протекают ферментативные реакции: сквашивание с образованием кислот; молочной и пропионовой; распад белков до аминокислот; образование продуктов распада аминокислот, гидролиз жира, появление продуктов распада и окисление свободных жирных кислот.

Пропионовая кислота является типичным вкусовым компонентом эмментальского сыра, более сладкого на вкус, чем другие сыры. Это объясняется наличием аминокислот -- пролина, оксипролина, а также солей оксикислот.

При распаде беков образуются полипептиды, часто горькие на вкус, а горечь является отклонением по вкусу; придавать горький вкус могут и аминокислоты:

Более интенсивным вкусом, чем аминокислоты обладают продукты их распада. Они содержатся главным образом в сыре с поверхностной плесенью.

Жирные кислоты принимают большее участие в образовании вкуса и аромата сыра, чем аминокислоты и продукты их распада:

Интересно то, что свободные жирные кислоты, которые в молоке и масле вызывают пороки вкуса, в некоторых видах сыра создают характерный и желаемый аромат -- таких видов сыра, как рокфор...

Причины и сроки возникновения пороков органолептических показателей молока разнообразны и зависят от ряда факторов: перед доением -- это пороки, вызванные изменением химического состава молока при нарушении физиологических процессов в организме животного (в начале и конце лактации, при заболевании и пр.); поступление в молочную железу с кровью веществ корма, обладающих специфическим вкусом и запахом (маститного, стародойного -- горький, соленый) коровий, силосный, капустный, чесночный.

После доения -- при нарушении правил хранения, транспортировки и первичной обработки молока: прогорклый, окисленный, мыльный и др. привкусы и запахи молока, вызываются липолизом и окислением жира.

Разнообразные пороки обусловливаются абсорбцией запахов плохо вымытой тары, невентилируемого помещения, смазочных масел, бензина и т.д., а также загрязнением молока моющими и дезинфицирующими веществами, лекарствами, пестицидами и др. химикатами.

Знание причин, вызывающих пороки вкуса и запаха молока очень важно для работников молочных заводов, т.к. позволяет разработать меры по их предупреждению или ослаблению.

Воспринимаемые органами чувств такие свойства молока, как вкус, запах и внешний вид играют решающую роль при формировании спроса потребителей. Оцениваются эти свойства органолептическим путем. В различное время сложились понятия “органолептика” и “сенсорика”. Оба они включают оценку свойств, ощущаемых непосредственно органами чувств. Однако результаты органолептического анализа носят выраженный субъективный характер, т.к. при этом не контролируется работоспособность органов чувств экспертов, проводящих оценку -- пробу на вкус, запах и внешний вид.

Сенсорика предполагает проведение оценки специально обученными высококвалифицированными экспертами с применением особых методов и при условиях воспроизводимости результатов оценки. Результаты органолептической оценки не могут быть обработаны статистически, а результаты сенсорной оценки могут обработать статистически.

Сенсорная оценка включает следующие ощущения: вкусовые -- вкус; обонятельные -- обоняние; гаптические -- осязание; оптические -- зрение.

Сенсорика представляет собой 6-стадийный процесс: восприятие, осознание, фиксирование, запоминание, воспроизведение, оценка. Восприятие осуществляется с помощью органов чувств -- рта, носа и глаз. Только хорошо обученные и постоянное тренирующиеся эксперты могут дать воспроизводимые результаты оценки с точным описанием ощущений.



19. Физико-химические показатели при хранении молока и механической обработке

1). Изменение составных частей при хранении и транспортировании молока

2). Изменение составных частей при механической обработке

3). Изменение составных частей при его охлаждении и замораживании

В процессе длительного хранения молока на фермах при температуре 3-5 градусов С в течение 2-5 суток и транспортировке на молочные заводы происходит в той или иной степени изменение почти всех основных составных частей молока и его свойств. Более значительному изменению подвергаются жир и белки, менее значительному -- витамины, соли. Нарушается структура липидных и белковых компонентов, а это ухудшает органолептические и технологические свойства молока. Так, жир переходит из жидкого состояния в твердое при хранении молока, что увеличивает его вязкость, кислотность увеличивается на 0,5-2Т.

В процессе хранения и транспортирования молока нарушается структура оболочек шариков жира и происходит гидролиз жира под действием нативных и бактериальных липаз-липолиз. Гидролиз приводит к прогорканию молока. При хранении молока в условиях низких температур бактериальные митазы играют незначительную роль в липолизе. Нативные липазы при определенных условиях вызывают 2 вида липолиза: спонтанный (самопроизвольный) и индуцированный (наведенный).

Первый вид происходит при охлаждении молока, склонного к прогорканию. Плазменная липаза связывается с оболочками шариков жира и вызывает его гидролиз. Спонтанный липолиз характерен для стародойного молока и маститного.

Индуцированный -- возникает при сильном разрушении оболочек шариков жира, тем самым повышается активность липазы. Это происходит при транспортировке, многократном перемешивании и переливании в процессе длительного хранения при низких температурах. Увеличивается содержание СВЖК, которые вызывают прогорклый вкус молока, при концентрации их более 20 мг %. Молочные продукты, выработанные из такого молока, имеют пороки вкуса и запаха. Для их предупреждения необходимо устранить причины их появления и контролировать степень липолиза перед переработкой молока химическим путем и органолептическим.

Белки -- в сыром охлажденном молоке при длительном хранении происходит их распад под действием протеиназ. Нативные связаны с мицеллами -казеина и небольшое количество их находится в плазме. Протеазы бактерии в начальной стадии протеолиза оказывают действие на казеин аналогичное действию нативных протеаз молока. При низких температурах и длительном хранении (2 суток и более) молока в нем увеличивается количество Y-казеина и протеозопептонной фракции, которые отрицательно влияют на сычужную свертываемость, синеретические свойства белковых сгустков, термоустойчивость молока и др. технологические свойства.

Витамины и соли. При хранении и транспортировке молока количество витаминов не снижается, кроме витамина С: в течение двух суток он разрушается на 18%; в течение 3 суток -- на 67%. Соли -- происходит перераспределение их форм.

Изменение составных частей при механической обработке. Механическое воздействие на молоко в процессе его получения и обработки на предприятиях молочной промышленности неизбежно: это перекачивание насосами, транспортирование по трубопроводам и преднамеренное сепарирование, изменение состояния, центробежная очистка, гомогенизация, центрифугирование, сбивание.

Подобные механические воздействия сопровождаются изменениями степени дисперсности и стабильности жировой фазы. Это проявляется в дроблении крупных жировых шариков или наоборот агрегировании, скоплении, слиянии их, и зависят от конструкции аппаратов, условий работы на них, температуры, кислотности молока. Физико-химические показатели изменяются незначительно. Исключение составляет вязкость молока, которая после гомогенизации повышается.

При центробежной очистке, при бактофугировании жир почти не претерпевает существенных изменений, потеря его незначительны. Бактофугирование является самым эффективным способом очистки молока от бактерий, который при температуре 8-10 С он наиболее низкий, при этом происходит частичное подсбивание жира.

Следовательно, при производстве молочных продуктов, особенно жира, целесообразно очищать молоко бактофугированием, совмещенным с пастеризацией.

При сепарировании происходит обезжиривание молока, которое зависит от состава и физико-химических свойств его. Так, длительно хранившееся молоко при 3-5C имеет повышенную вязкость и кислотность, которые снижают степень обезжиривания, а также перекачивание, перемешивание и пастеризация отрицательно влияют на степень обезжиривания, т.к. при механической и тепловой обработке может происходить дробление шариков жира и частичное подсбивание сливок.

Пена, образующаяся при сбивании сливок, способствует частичной дестабилизации шариков жира и белков. Жир выделяется на поверхность, слипается и образуются комочки его. Жирность сливок и повышенная температура привоит к дестабилизации жира.

При перекачивании молока происходит диспергирование крупных шариков жира (4-6 мкм и более) с одновременным уменьшением количества мелких шариков (2 мкм) и увеличением числа средних, и частичная дестабилизация жира, которая увеличивается с повышением напора в линии нагнетания, жирности и кислотности молока, а также при подсасывании в молоко воздуха. Центробежные насосы жировую фазу больше разрушают, чем ротационные.

Перемешивание парного молока мешалками существенно не влияет на дитергирование и стабильность жировой фазы. Однако, неоднократное перемешивание и переливание молока в процессе длительного хранения до поступления на молочные заводы снижают стабильность жировой эмульсии. Так, в парном молоке содержание дестабилизированного жира составляет 0,3-0,7%, а в переработанном -- 1,1-2,5%.

Гомогенизация молока и сливок повышает стабильность жировой эмульсии молока и молочных продуктов, улучшает их консистентность, вкус, способствует лучшей переваримости молочного жира организмом человека. В таком молоке не происходит скопление жира и отстоя сливок. В гомогенизированных сливках могут образовываться агрегаты и скопления шариков жира, что объясняется следующим образом. В процессе гомогенизации резко увеличивается общая площадь поверхности шариков жира и происходит изменение состава оболочек. Нативных оболочечных компонентов недостаточно для того, чтобы покрыть возросшую для того, чтобы покрыть возросшую поверхность шариков жира. Поэтому дефицит оболочечного вещества компенсируется за счет адсорбцирования белков молочной плазмы -- казеина и сывороточных белков. Следовательно, в гомогенизированных молоке и сливках формируются новые оболочки шариков жира из нативных оболочечных компонентов, казеина и сывороточных белков. В молоке с низким содержанием жира процесс адсорбции ПАВ плазмы происходит быстро, что приводит к восстановлению и даже повышению стабильности жировой эмульсии. При гомогенизации сливок, особенно с повышенным содержанием жира, формирование новых оболочек шариков идет медленнее, чем в молоке, и часть жира может остаться незащищенным. Для образования новых оболочек необходимо иметь в сливках отношение СОМО/жир выше 0,6-0,85.

Белки, соли, ферменты. Общие потери азотистых веществ при центробежной очистке не превышает 2,5% Незначительны потери белков при центрифугировании и сепарировании. Попадание в молоко воздуха в процессе перекачивания может снизить стабильность частиц белка. Однако изменение степени дистергирования белков обычно незначительно и не отражается на способности молока к сычужному свертыванию.

В процессе гомогенизации изменяется структура и свойства белков. Диаметр мицеллы казеина уменьшается, часть их распадается на субмицеллы, которые адсорбируются поверхностью шариков жира.

С повышением давления гомогенизации в молоке и особенно в сливках наблюдается агрегация частиц казеина. Меняются и структурно-механические, а также синтетические свойства кислотного и сычужного сгустков: повышается прочность сгустков и замедляется синерезис.

На соли и ферменты молока более значительное влияние оказывает гомогенизация. Меняется солевой состав: в плазме молока увеличивается количество кальция в ионно-малекулярном состоянии, а часть коллоидного фосфата и цитрата кальция адсорбируется поверхностью шариков жира. После гомогенизации часто наблюдается активация ферментов молока -- ксантиноксидазы, липазы и др. Активация липазы может сопровождаться образованием свободных жирных кислот, повышением титруемой кислотности и прогорканием молока.

Физико-химические свойства. При механической обработке они меняются следующим образом. Титруемая кислотность молока в результате центробежной очистки снижается на 0,5-4Т, а при батофугировании -- на 3-4 Т. Плотность молока после перекачивания насосами незначительно отличается от исходной, а вязкость в результате диспергирования жира несколько возрастает. В результате гомогенизации понижается поверхностное натяжение и увеличивается вязкость молока.

Повышение вязкости гомогенизированного молока и сливок обусловлено увеличением общей площади поверхности жировой фазы, образование агрегатов шариков жира и адсорбцией белков на их оболочках.

Охлаждение, замораживание

Понижение температуры препятствует росту бактерий, главным образом кислотообразующих. При охлаждении из системы молоко удаляет тепло, что ведет к замедлению теплового молекулярного движения и изменяет состояние многих составных частей молока. Консервирование охлаждением проводится в трех диапазонах: нормальное охлаждение при 6-10С, глубокое -- 2-6; замораживание и хранение в замороженном состоянии при -12 -25С. Прежде всего при охлаждении затрагиваются составные части с гидрофобными связями -- казеины, которые ослабевают, распадаются на более мелкие образования, вблизи точки замерзания количество субмицелл возрастает, что приводит, в частности, к прекращению коагуляции под действием сычужного фермента при температуре ниже 10С, так как гидрофобные части казеинового комплекса, например -казеина выступает из мицелл, а не агрегируется. После хранения молока при температуре 2-6С способность к свертыванию сычужным ферментом заметно ухудшается, продолжительность процесса увеличивается на 20%. Сгусток, полученный из молока, хранившегося при низкой температуре, отличается меньшей прочностью. Другим последствием неустойчивости гидрофобных связей является усиленная десорбция ксантиноксидазы с поверхности оболочек жировых шариков. Охлаждение сырого молока ведет к повышению концентрации ксантиноксидазы в молочной сыворотке и к усилению ее активности, хотя скорость реакции с понижением температуры уменьшается. Кроме того, при охлаждении начинается отвердевание жира в жировых шариках. При этом происходит частичное расслоение триглицеридов, с более высокой температурой плавления. Они откладываются в виде слоя под мембраной и тем самым стабилизируют оболочку, опасность разрушения ее уменьшается. Однако вследствие одновременно происходящей кристаллизации в фосфалипидной мембране триглициридный слой теряет эластичность и становится более подверженным механическому воздействию. Глубоко охлажденное молоко все еще содержит определенную часть жидкого жира в жировых шариках. Переохлаждения недостаточно для полной кристаллизации триглициридной фракции, но остающийся жидкий жир служит предпосылкой для сбивания сливок в масло. Таким образом, охлаждение -- это не только один из способов получения продукта требуемого качества, но крайне необходимый технологический прием, позволяющий оказывать целенаправленное воздействие на составные части молока.

Охлаждение почти всегда связано с механической нагрузкой. При неправильной работе мешалок повышается опасность повреждения жировых шариков, следствием чего является липолиз, вызываемый нативными липазами молока или психротрофными бактериями.

Охлаждение изменяет состав микрофлоры -- начинают преобладать психротрофные бактерии, способные размножаться даже при низких температурах. В охлажденном молоке они образуют нежелательные продукты распада, которые придают молоку плодовый привкус и тягучую слизистую консистенцию. Психротрофные микрорнизмы выделяют протеолетические и липолитические ферменты, которые обладают активностью даже после пастеризации, поэтому они представляют наибольшую опасность для качества молока и молочных продуктов.

Изменения в молоке при охлаждении

Составная часть	Изменения	Последствия охлаждения
Молоко	Повышенная вязкость. Десорбция ксантиноксидазы	Повышенная активность
Молочный жир	Частичная кристаллизация и частичное расслоение в жире молока	--
Белки	Дезагрегация казеиновых мицелл	Пониженная способность к свертыванию под действием сычужных ферментов. Увеличение времени свертывания, пониженная прочность сгустка
Сывороточные белки	Распад псевдоглобуллина



Замораживание (при нем происходят более глубокие изменения, чем при охлаждении)

Молоко и его составные части	Изменения	Микроскопические явления	Последствия замораживания
Молоко	Расслоение	--	Повышенное содержание сухих веществ в остаточной жидкости
Молочный жир	Кристаллизация, дестабилизация оболочек жирового шарика	Свободный жир	Увеличение жира в пахте
Казеин	Дезагрегация казеиновых мицелл, изменение электрофолептической подвижности, обратимое осаждение ККФК, необратимое осаждение казеина	Образование хлопьев	Понижение способности к свертыванию под действием сычужного фермента
Ферменты	Активизация плазменной липазы	Усиленный липолиз	Ухудшение вкуса продукта



20. Физико-химические изменения белков молока при тепловой обработке

1). Изменение составных частей и свойств молока при пастеризации, УВТ обработке и стерилизации

2). Понятие о денатурации белков

Тепловую обработку (пастеризацию и стерилизацию) применяют для предохранения молочных продуктов от порчи и повышения стойкости при хранении. При нагревании содержание энергии в молоке повышается. Тепловое движение частиц и колебание атомов в молекулах усиливаются. При определенной температуре поглощённая энергия достигает величины энергии активации для развития и образования связей. Вследствие этого при нагревании все составные части молока с незначительной энергией связи претерпевают изменения. Белки с высоким содержанием водородных связей и легко расщепляемых ковалентных связей особенно подвержены изменениям при нагревании. Тепловые воздействия происходят незаметно для глаза. Однако по мере увеличения времени выдержки при температуре нагревания они усиливаются. Данные, приведенные в таблице, показывают изменения в молоке при нагревании.

ИЗМЕНЕНИЯ	ПОСЛЕДСТВИЯ
Первичные	Вторичные
1. Уменьшение межмолекулярных сил взаимодействия	Усиленное тепловое движение отдельных частиц	Снижение вязкости и поверхностного натяжения
2. Разрыв гидрофобных связей	Десорбция эвглобулина с поверхности жировых шариков	Ухудшение способности сливок к отстою
3. Разрыв водородных и ковалентных связей с незначительной энергией	Денатурация сывороточных белков в форме структурных изменений и флокуляции	Снижение окислительно-восстановительного потенциала, ухудшение способности к свертыванию
4. Изменение растворимости,главным образом фосфатов и цитратов.	Смещение равновесия распределения между истинно и коллоидно-растворимыми фазами	Уменьшение активности сычужного фермента
5. Усиление диссоциации потенциальных электролитов и воды	Изменение диссационного равновесия	Снижение pH
6. Разрыв ковалентных связей концевых групп	Образование низкомолекулярных продуктов распада	Изменение вкуса
	Разрушение ферментов и чувствительности к нагреванию витаминов	Отсутствие ферментативных реакций, снижение содержания витаминов
7. Разрыв и образование новых ковалентных связей	Образование углеводно-белковых соединений вследствие реакции Майяра	Изменения вкуса и цвета

Как видно из таблицы, сильные изменения претерпевают при нагревании сывороточные белки, ферменты и витамины.

Казеин обладает высокой термоустойчивостью, он термостабилен и при пастеризации, стерилизации, УВТ-обработке молока не происходит его коагуляции, даже в течение 60 мин. при температуре 140С. Сывороточные белки термолабильны, и многие из них полностью денатурируются в процессе нагревания молока при температуре 30С в течение 10-30 мин.

Однако появление денатурированных сывороточных белков на поверхностях нагрева, как правило, невелико вследствие их прикрепления к стабильным казеиновым мицеллам.

При длительном воздействии высоких температур изменяются составные части молока, его физико-химические свойства, органолептические и технологические свойства, что видно из таблицы.

Понятия о денатурации белков.

Под выражением “денатурация белков” понимают изменение нативной пространственной структуры макромолекулы, приводящее к утрате природных свойств белка, т.е. происходит конформационные изменения молекул с нарушением четвертичной, третичной и вторичной структур. Глубина нарушения нативной структуры белка зависит от природы денатурирующего агента, типа белка, окружающей среды и т.д.

В результате денатурации изменяются многие физико-химические свойства белка: растворимость, константа седиментации, вязкость, оптические, электрохимические свойства и др. Денатурацию белков вызывают некоторые химические соединения и физические факторы. К последним относится и нагревание. В процессе тепловой денатурации компонента свернутая молекула белка превращается в беспорядочный клубок.

Как правило, глобулярновые белки могут находиться только в двух состояниях -- нативном и полностью денатурированном (развернутом). Некоторые из них ( -лактальбумин) при тепловой денатурации переходят в промежуточное компактное состояние, которое сочетает в себе характеристики нативного и полностью денатурированного (развернутого) состояния. Промежуточное состояние белка характеризуется близкими к нативным размерам молекулы и содержанием вторичной структуры при отсутствии нативной пространственной (третичной структуры).

Следовательно, денатурация белков глобулярных -- это сложный ступенчатый процесс, который включает образование одного или нескольких промежуточных состояний. Переход из промежуточного состояния в развернутое, т.е. истинного разворачивания белковой молекулы, может происходить лишь при больших концентрациях сильных денатурантов.

Многие белки в процессе биосинтеза переходят из развернутого в промежуточное состояние имеющего, вторичную структуру, более или менее близкую к нативной, но отличающееся от нее третичной структурой. Затем после завершения формирования третичной структуры, белок приобретает свои уникальные свойства и биологическую активность.

Денатурация зависит от РН растворов белка, усиливают ее хлорид натрия, некоторые другие соли, анионы, катионы: ингибируют процесс некоторые сахара, аминокислоты, натриевые соли жирных кислот, неорганические соли, ионы кальция, марганца и пр.

Так как денатурация белка сопровождается в той или иной степени развертыванием структуры белковых молекул, то следует ожидать, что будет изменяться (увеличиваться) энергия межмолекулярных взаимодействий. Так, при разупорядочивании белковых молекул наблюдается повышение реактивности сульфидрильных групп цистина, финольных -- тирозина; гуанидиновых -- аргинина; -аминогрупп -- лизина и др. А это сопровождается усилением склонности белковых молекул к агрегации (ассоциации или полимеризации). Основную роль в агрегации денатурированных белковых молекул играют гидрофобные взаимодействия и реакции окисления -- восстановления тиольных групп в дисульфидные связи (S--S--связи).

При достаточно высоких концентрациях белка агрегация приводит к коагуляции и гелеобразованию. Оба процесса возможны лишь при определенном балансе сил межмолекулярного притяжения и электростатического отталкивания между молекулами. Силы отталкивания минимальны вблизи изоэлектрической точки. Следовательно, межмолекулярные взаимодействия зависят значительно и от рН раствора белка.

Полная денатурация (развертывание) белковой молекулы в большинстве случаев необратима. Однако, если белок претерпевает мягкую денатурацию, то при удалении денатурирующего агента может наблюдаться более или менее полное восстановление нативных свойство белка, т.е. ренатурация. По-видимому, в данном случае надо говорить об относительной обратимости денатурации, т.к. ренатурированный белок не полностью идентичен нативному; совпадая с ним по одним свойствам, он может отличаться по другим. Степень обратимости тепловой денатурации белков зависит от природы белка, интенсивности и длительности нагрева, а также от условий ренатурации и присутствия некоторых веществ, стабилизирующих нативное состояние белковой молекулы. Кроме того, ренатурации белков в большей степени препятствует агрегация денатурированных молекул.

Таким образом, тепловая денатурация глобулярных белков является двухстадийным процессом: на первой стадии происходит обратимое или необратимое развертывание глобул белка, на второй -- агрегация необратимо денатурированных (развернутых) белковых молекул.

Однако развертывание и агрегация белковых молекул представляют собой два различных процесса, активность некоторых может по-разному меняться при изменении рН, концентрации белков, солей и т.д.

Этапы:

очищается

гомогенизируем

стерилизуется в потоке при t 135-140С 2-4 сек.

охлаждается - 35-40С

розлив в узкогорлые бутылки

укупорка пробкой

2-ая стерилизация в вертикальном 4-башенном стерилизаторе

в 1 колонке молоко нагревается до 90С

во 2 колонке стерилизуется при t 116-118С 16-20 минут

в 3 и 4 колонках молоко охлаждается.

Кислотность должна быть не выше 20Т. Гарантия срока хранения 10 суток при t не выше 20С.

В промышленности применяют несколько режимов пастеризации.

Длительная t 63-65C -- выдержка 30 мин.

Кратковременная t 72-76С -- выдержка 15-20 сек.

Моментальная t 85С -- без выдержки.

Цель пастеризации -- уничтожить всю вегетативную и патогенную микрофлору при максимальном сохранении пищевой и биологической ценности молока. Пастеризация позволяет пролить срок хранения молочных продуктов и создать благоприятные условия для развития молочнокислых бактерий, который вносят при производстве кисломолочных продуктов и сыров.

Стерилизация -- нагрев молока выше 100С. Проводят непрерывным методом при t от 135 до 150С с выдержкой от 2 до 4С. При непрерывном методе стерилизации молока в бутылках обрабатывают при 104С -- 45 мин.

при 109С -- 30 мин.

при 120 С -- 20 мин.

Цель стерилизации -- уничтожаются не только вегетативные виды микрофлоры, но и их споры, при этом исключается повторное продукта после упаковки и стерилизации, что позволяет значительно увеличить сроки его хранения и при комнатной температуре.

Белки - при нагревании молока выше 60С в первую очередь меняются структура и свойства сывороточных белков. Сначала в результате тепловой денатурации глобулы белков теряют компактность и развертываются. Полипептидные цепи собираются в нитевидные и хлопьевидные аграгаты, которые частично выпадают на греющих поверхностях и частично остаются в растворе.

Степень денатурации сывороточных белков молока зависит от t и продолжительности тепловой обработки. Так, при t 72-74С она составляет около 10%; при t 85-90С -- свыше 30%; при t 110-145С -- 50-90%.

Менее устойчивыми белками при нагревании, т.е. термолабильными, являются иммуноглобулины и альбумин сыворотки крови -- они почти полностью динатурируются при t 60-70С. Р-лактоглобулин и L-лакальбулин более устойчивы. Для их полной денатурации необходима длительная выдержка молока при t 85-95С. ____-лактоглобулин не только денатурируется и агрегирует, но и вступает во взаимодействие с казеиновыми ницеллами, с которыми затем осаждается при кислотной и сычужной коагуляции белков.

Казеин является весьма термоустойчивым белком -- он выдерживает нагревание молока до 130-150С, однако он может в некоторых случаях коагулировать даже при более низкой температуре (105С и ниже). Это вызывается нарушением солевого состава молока, повышением его кислотности и т. д.

Однако выяснено, что тепловая обработка при высоких температурах изменяет состав и структуру казеиновых мицелл. Кроме того, на поверхности частиц казеина осаждаются денатурированный ___ -лактоглобулин и коллоидный фосфат кальция. Что приводит к увеличению размера частиц, изменению термоустойчивости молока и его способности свертываться сычужным ферментом.

Жирные кислоты	Формула	Температура плавления, С	Летучесть с водяным паром	Растворимость в воде при 20С г на 100 г	Молеку лярный вес	Содержание кислоты в жире молока, % по массе
Насыщенные: Сn Н2n+1 СООН
уксусная	СН3 СООН	16,7	+	хорошо растворяется в воде	60,3	1
масляная	С3Н7 СООН	- 7,9	+	- * -	88,06	2,5 - 5
капроновая	С5Н11 СООН	- 3,4	+	0,968	116,09	1 - 3,5
каприловая	С7Н15 СООН	+ 16,7	+	0,068	144,12	0,4 - 1,7
каприновая	С9Н19 СООН	+31,6	+	0,015	172,15	0,8 -33,6
лауриновая	С11Н23СООН	44,2	+	практически не растворяется	200,19	0,8 - 3,9
миристиновая	С19Н27СООН	53,9	-	- * -	228,22	7,6 - 13,2
пальмитиновая	С15Н31СООН	62,9	-	- * -	256,26	20 - 36
стеариновая	С17Н35СООН	69,6	-	- * -	284,29	5,5 - 13,7
арахиновая	С19Н39СООН	75,3	-	не растворяется	312,32	0,3 - 1,3
диоксистеариновая	С17Н35О2СООН	136,5	-	- * -	316,28	-
( -- )
Ненасыщенные
9-деценовая	С10 : 1	12,0	-	не растворяется		0,1 - 0,4
додеценовая	С12 : 1	15,0	-	- * -		0,2 - 0,4
тетрадеценовая	С14 : 1	18,5	-	- * -		1,5 - 3,5
гексадеценовая	С16 : 1	0,5	-	- * -		1,5 - 5,6
олеиновая	С17Н33СООН	13,4	-	- * -	282,27	16,7 - 37,6
линолевая	С21Н31СООН	- 0,5	-	- * -	280,25	1 - 5,2
линосеновая	С17Н29СООН	- 11,0	-		278,23	0,1 - 2,1
арахидоновая	С19Н31СООН	- 49,5	-	- * -		0,1 - 0,5