Влияние высоких температур на лактозу козьего молока

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное Государственное Общеобразовательное Учреждение высшего Профессионального Образования « Калининградский Государственный Технический Университет»

Курсовая работа по биохимии:

«Влияние высоких температур на лактозу козьего молока»

Содержание

Введение

1. Биохимическая ценность козьего молока

1.1 Белково-липидный состав козьего молока

1.2 Минералы и витамины козьего молока

1.3Лактоза

1.3.1 Строение лактозы

1.3.2 Биосинтез лактозы

1.3.3 Функции углеводов в организме животных

1.3.4 Биологическая ценность лактозы

1.4 Изменение состава и свойств козьего молока в процессе стерилизации

2. Экспериментальная часть

2.1 Материалы исследования

2.2 Методы исследования

2.3 Результаты исследования

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Молоко -- один из важнейших продуктов питания человека. Особенно оно полезно для детей, беременных, кормящих женщин и людей пожилого возраста. Академик И. П. Павлов говорил: «...Между сортами человеческой еды в исключительном положении находится молоко... пища, приготовленная самой природой, отличающаяся легкой удобоваримостью и питательностью, по сравнению с другими видами пищи...» [6]. Естественное предназначение молока -- вскармливание детёнышей, которые ещё не способны переваривать другую пищу. По мнению диетологов, физиологов [10] молоко и молочные продукты имеют огромное значение для людей, так как они являются источником белков, углеводов, липидов, витаминов, ферментов и минеральных веществ. В настоящее время молоко входит в состав многих продуктов, используемых человеком, а его производство стало крупной отраслью промышленности.

Всемирное ежегодное производство молока - приблизительно 524 миллиона тонн. На долю козьего молока приходится около 1,6% от общего количества [4]. Козье молоко и молочные продукты из него играют важную роль в питании населения развивающихся стран. Высок интерес к нему и в некоторых развитых странах, где имеется тенденция к потреблению здоровой пищи. Исследования показали, [15] что козье молоко выгодно отличается по составу от коровьего молока; белки, лактоза и липиды легче усвояемы, к тому же, козье молоко успешно применяется как для профилактики, так и для лечения некоторых болезней.

Однако при промышленном производстве молока применяются различные режимы термической обработки для предохранения продуктов от порчи и повышения стойкости при хранении, при этом в биохимическом составе молока происходят изменения, которые были рассмотрены в данной курсовой работе.

Цель работы: Изучить влияние высоких температур на содержание лактозы в козьем молоке

Задачи: 1) Изучить биохимический состав козьего молока

2) Изучить строение лактозы

3) Изучить биосинтез лактозы

4) Изучить биохимические функции лактозы в организме млекопитающих

5) Изучить влияние высоких температур на биохимический состав козьего молока

6) Изучить влияние ультравысокотемпературной стерилизации на содержание лактозы в козьем молоке

1. Биохимическая ценность исследуемого сырья

1.1 Белково-липидный состав козьего молока

Химический состав молока животных очень сложный. В молоке содержатся аминокислоты, белки, углеводы, липиды, фосфатиды, стероиды, витамины, ферменты, соли, газы, вода, кальций. С технологической и экономической точки зрения молоко можно разделить на воду и сухое вещество, в которое входит молочный жир и сухой обезжиренный молочный остаток (СОМО).

Наибольший удельный вес в молоке занимает вода (85 - 89 %), которая неоднородна по физико-химическим свойствам, и роль ее неодинакова. Большая часть воды молока (83,5 - 84%) находится в свободном состоянии, т.е в виде раствора различных органических и неорганических веществ (сахара, солей и пр.). Меньшая часть воды (3 - 3,5 %) находится в связанном состоянии за счет молекулярных сил около поверхности коллоидных частиц (белков, фосфолипидов, полисахаридов). Особая форма связанной воды - химически связанная вода. Это вода кристаллогидратов, или кристаллизационная. В молоке такая вода связана с кристаллами молочного сахара С₁₂Н₂₂О₁₁ • Н₂О.

В сухой остаток молока входят все химические составные части (липиды, белки, молочный сахар, минеральные вещества и др.), которые остаются в молоке после удаления из него влаги.

Таблица 1 - Содержание основных компонентов в козьем молоке, %

Компонент	Содержание	Суточная потребность взрослого человека (вес 65 кг),г
Вода	87,3	1975
Белки	3,2	90
Липиды	4,2	90
Углеводы	4,5	450
Зола	0,8	22,5

Из таблицы 1 видно, что литр козьего молока может удовлетворить суточную потребность взрослого человека в воде на 45%, в белках на 35, в углеводах на 10 и в минеральных веществах - на 36.

Таблица 2 - Химический состав молока различных млекопитающих, %

Животное	Содержание
	Воды	липидов	белка	лактозы	минеральных веществ
			всего	в том числе казеина
Корова	87,5	3,8	3,3	2,8	4,7	0,7
Коза	86,8	4,3	3,6	3	4,5	0,85
Овца	81,6	6,7	5,9	4,8	4,8	0,96
Буйволица	82,6	7,7	4,3	3,6	4,6	0,8
Кобылица	89,3	1,8	2,1	1,2	6,4	0,4
Ослица	90,1	1,4	1,9	0,7	6,2	0,45
Антилопа	77,2	10,6	7,2	6	3,9	1,1

Из таблицы 2 видно, что наибольшее содержание белка и липидов в антилопьем и овечьем молоке, минимальное содержание белка и липидов в кобыльем молоке и молоке ослиц. Наибольшим содержанием минеральных веществ отличается овечье и козье. Химический состав и свойства козьего молока в целом близки к составу и свойствам коровьего молока. Однако в козьем молоке содержание белка больше на 9%, липидов - на 12 и минеральных веществ - на 18, а содержание лактозы на 5% меньше, чем в коровьем молоке.

Белки молока более полноценны, чем белки мяса и рыбы, и быстрее перевариваются.

Козье молоко относится к группе казеиновых, также как и коровье, однако в козьем практически не содержится б-1s-казеина, который является основным источником аллергических реакций на коровье молоко, поэтому оно показано людям, страдающим аллергией на коровье молоко. Высокое содержание в-казеина приближает козье молоко к женскому грудному молоку. Большая часть белков козьего молока из-за повышенного содержания в них альбуминов расщепляется на составные части - свертывается в мелкие хлопья, а не всасывается в не переваренном виде, поэтому оно легче усваивается организмом, не вызывая расстройств пищеварительной системы [10]. Молочный белок является важным защитным фактором, так как он в силу своей алефотерной природы связывает пары кислот и щелочей, а также нейтрализует ядовитые тяжелые металлы (следы) и другие вредные для здоровья вещества. Белки молочной сыворотки (лактальбумин, лактоглобулин и иммуноглобулин) имеют наивысшую скорость расщепления среди цельных белков. Степень усвоения белков молока составляет 96--98%. [13].

Таблица 3 - Фракционный состав различных видов молока, %

Компонент	Молоко
	Козье	коровье	Женское
Белок	3,80	3,21	1,32
Сумма казеинов	2,84	2,52	0,46
В том числе: бs1-казеин	0,40	0,84	0,04
бs2-казеин	0,13	0,26	-
в-казеин	2,17	0,93	0,30
к-казеин	0,14	0,37	0,12
г-казеин	-	0,12	-

Из таблицы 3 видно, что козье молоко, как и коровье относятся к казеиновым, так как в белковом составе данных продуктов содержится более 50% казеина. Соотношение казеина к общему белку в козьем молоке - 75, в коровьем - 85, а в женском - 33%. Большую часть всего казеина козьего молока (76%) составляет в-казеин, также как и в женском молоке, где он составляет 65% от общего числа казеинов, коровье молоко содержит только 32% в-казеина.

Содержание к-казена в козьем молоке практически соответствует содержанию его в женском молоке, а также в козьем молоке, как и в женском отсутствует г-казеин, в отличие от коровьего, где содержание г-казеина соответствует 5% от всего количества казеина.

Электрофоретический анализ в полиакриламидном геле также подтвердил различие фракционного состава белков, в частности, большая часть сывороточных белков козьего молока относится к б-лактальбумину, а коровьего - к в-лактоглобулину. [15]

Исследование аминокислотного состава выделенных фракций козьего молока [16] позволили установить специфичность белковых оболочек жировых шариков. Характерной особенностью этих белков является высокое содержание лейцитина, глютаминовой и аспарагиновой аминокислот, необходимых для повышения степени высвобождения энкефалинов, уменьшающих боль и способствующих заживлению кожи.

Аминокислотный состав сырого козьего молока приведен в таблице 4.

Таблица 4 - Содержание незаменимых аминокислот в козьем молоке, мг/100г

Аминокислоты	содержание	Суточная потребность человека (вес 65кг), мг	Аминокислотный скор,%
Валин	191	4000	88
Изолейцин	172	4000	105,5
Лейцин	298	6000	104
Лизин	233	5000	103,8
Метионин + цистин	100	7000	77
Триптофан	42	1000	102
Треонин	143	3000	88,3
Фенилаланин + тирозин	241	8000	98,5
Сумма незаменимых аминокислот	1420	38000

Из таблицы 4 видно, что в козьем молоке присутствуют все незаменимые аминокислоты, необходимые для нормального функционирования организма человека. Это значит, что белки козьего молока относятся к белкам первой категории. При этом литр козьего молока может удовлетворить суточную потребность взрослого человека в незаменимых аминокислотах на 48%. Также из таблицы видно, что лимитирующими аминокислотами козьего молока являются метионин и цистин, т.к. их суммарный скор минимален (77%). Однако в целом аминокислотный состав белка козьего молока близок к аминокислотному составу наиболее сбалансированного идеального белка (эталону). Потенциальная биологическая ценность белка козьего молока равна 80,3%.

Недостаток в пище даже одной незаменимой аминокислоты приводит к нарушению роста и общей дистрофии. Недостаточное поступление какой-либо аминокислоты проявляется также в виде заболеваний со специфическими признаками. Так, например, недостаток триптофана приводит к нарушению функций сердца и помутнению хрусталика, вследствие чего развивается катаракта. Снижение уровня метионина в организме приводит к поражению поджелудочной железы, жировой инфильтрации печени. Недостаток лизина сопровождается изменением процессов торможения в центральной нервной системе.

Следует подчеркнуть, что недостаточное поступление с пищей одной из незаменимых аминокислот ведет к неполному усвоению других аминокислот.
Аминокислотный состав сывороточных белков наиболее близок к аминокислотному составу мышечной ткани человека, а по содержанию незаменимых аминокислот и аминокислот с разветвленной цепью: валина, лейцина и изолейцина, они превосходят все остальные белки животного и растительного происхождения. Кроме того, примерно 14% белков молочной сыворотки находится в виде продуктов гидролиза (аминокислот, ди-, три- и полипептидов), которые являются инициаторами пищеварения и участвуют в синтезе большинства жизненно важных ферментов и гормонов. Также белки молочной сыворотки заметно снижают уровень холестерина в крови.

В молоке присутствуют различные группы липидов, в том числе жирные кислоты, нейтральные липиды, фосфолипиды, сфинголипиды, стероиды, простагландины.

Основными липидами молока являются триацилглицерины. Содержание нейтральных липидов в молоке может колебаться в пределах 2,8…4,5%. При этом содержание моно- и диацилглицеринов составляет около 1,2 - 2% [8]. Основными фосфолипидами молока являются фосфотидилхолин и фосфотидилэтаноламин, содержание которых составляет более 60% всех фосфолипидов. При этом основная их часть входит в состав оболочки жировых шариков (60…70%). Основным стеарином молока является холестерин, который также входит в состав жировых шариков.

Жировые шарики в козьем молоке в 10 pаз мельче, чем в коровьем (0.001 мм), и поэтому лучше усваиваются организмом. При жирности 4-4,4%, козье молоко усваивается практически на 100%.

Таблица 5 - Содержание липидов в козьем молоке, %

Компонент молока	Содержание	Суточная потребность человека (вес 65 кг), г
Липиды	4,2	100
В том числе: Триглицериды	4	95
Фосфолипиды	0,04	5
Холестерин	0,03	2

Таким образом, 95% липидов козьего молока составляют триацилглцериды. Из таблицы видно, что 1 литр козьего молока может восполнить 42% суточной потребности человека в липидах, 8 - в фосфолипидах, и 15 - в холестерине.

По температуре плавления различают две фракции козьего молока, отличающиеся по жирнокислотному составу. Первая имеет температуру плавления 26,2°С, вторая - 13,7°С.

Таблица 6 - Содержание жирных кислот в липидах козьего молока, г

Жирные кислоты	Содержание	Суточная потребность человека (вес 65 кг), г
Сумма жирных кислот	3,98
Сумма насыщенных кислот, в т.ч.	2,64	12
С14:0 (миристиновая)	0,21
С16:0 (пальмитолеиновая)	0,38
С18:0 (стеариновая)	0,39
Сумма мононенасыщенных кислот, в т.ч.	1,14	15
С14:1 (миристолеиновая) щ6	0,03
С16:1(пальмитолеиновая) щ7	0,1
С18:1 (олеиновая) щ9	0,93
Сумма полиненасыщенных кислот, в т.ч.	0,21	14
С18:2 (линолевая) щ6	0,13	4
С18:3 (линоленовая) щ3	0,08	1,5

биохимический ценность козье молоко

Из таблицы 6 видно, что 66% всех жирных кислот в козьем молоке составляют насыщенные, 28 - мононенасыщенные и 5,7 - полиненасыщенные жирные кислоты. При этом 100г козьего молока может обеспечить организм 22% от суточной потребности в насыщенных жирных кислотах, на 7,6 - в мононенасыщенных и на 5,6 - в полиненасыщенных жирных кислотах.

А также 100г козьего молока может обеспечить организм 3,5% суточной нормы линолевой и 5,3% линоленовой кислот. Эти жирные кислоты повышают устойчивость организма к инфекционным заболеваниям и нормализуют холестериновый обмен, т.е. обладают противоатеросклеротическим действием. Причем линолевая и линоленовая кислоты являются незаменимыми, т.к. не синтезируются в организме млекопитающих и должны поступать в организм вместе с растительной пищей.

В козьем молоке содержится 67% ненасыщенных жирных кислот, в коровьем - 61%. Эти кислоты обладают уникальной метаболической способностью препятствовать отложению холестерина в тканях организма человека. [8]

Содержание жира в козьем молоке зависит от многих причин, например, от сезона года.

В умеренном климате в конце лета в козьем молоке зарегистрированы самые низкие показатели жира и белка и самые высокие показатели активной кислотности.

В зависимости от сезона, содержание жира в молоке может меняться на 2%, а содержание белка на 1%.

Таблица 7 - Содержание липидов и белка в козьем молоке в зависимости от сезона, %

Показатель	сезон года
	Весна	лето	Осень
Липиды	4,01±0,1	3,48±0,1	4,42±0,21
Белок	3,67±0,11	3,51±0,09	3,79±0,06

Из таблицы 7 видно, что содержание белка и липидов в молоке сильно зависит от сезона. Осенью козье молоко содержит до 0,8% больше белка и до 2,1% больше липидов, по сравнению с летним периодом.

Наряду с сезонной зависимостью, на содержание жира и белка влияют и сроки лактации.

Рождение козлят и начало лактации приходятся, как правило, на начало весны. Низкий уровень жира и белка в козьем молоке в конце лета совпадает с низким уровнем, который обычно всегда наблюдается на четвертом месяце лактации [4].

При уменьшении удоев происходит изменение содержания белка в молоке, в то время как содержание жира остается почти без изменений. В конце лактации, с уменьшением объема молока, увеличивается и содержание белка.

Кроме того, содержание белка и липидов в молоке зависит и от породы коз.

Таблица 8 - Содержание жира и белка в молоке различных молочных пород коз, %

Порода	Жир	Белок
Альпийская	3,5	3,1
Ламанча	3,9	3,4
Нубийская	4,5	3,7
Оберхазли	3,7	3,2
Зааненская	3,4	3,0
Тоггенбргская	3,4	3,1

Из таблицы 8 видно, что молоко коз нубийской породы содержит на 12,5% больше липидов и на 13,5% больше белка, чем в молоке других пород. Молоко коз альпийской, зааненской и тоггенбургской пород, которые наиболее распространены на территории РФ, обладает средними показателями жирности и содержания белка в молоке.

1.2 Минеральный и витаминный состав козьего молока

Молоко содержит все необходимые для нормальной жизнедеятельности организма минеральные вещества - до 80 элементов периодической системы Менделеева. Минеральные вещества поступают в организм животного и переходят в молоко из кормов и минеральных добавок. Поэтому их количество в молоке находится в прямой зависимости от рационов кормления, окружающей среды, времени года и других факторов [8].

Исследование минерального состава золы молока показало наличие в ней более 50 элементов: ( Ca, P, Mg Na, Cl, K, S, Cu, Fe, Mn, Zn, Al, Si, I, Br, Mo, Cd, Pb, Co, F, Cr, Ba, Hg, Sr, Li, Sn, Se, Ni, As, Ag, Ti и др. )

Таблица 9 - Содержание макроэлементов в козьем молоке, мг/100г

Макроэлементы	Содержание	Суточная потребность взрослого человека (вес 65 кг), мг
Кальций	143	1100
Калий	145	4000
Магний	14	400
Натрий	47	5000
Фосфор	89	1000
Хлор	35	1800

Из таблицы видно, что 100 г козьего молока содержит 13% суточной нормы кальция, 3,7% суточной нормы калия, 3,5% суточной нормы магния, а также 8,9% суточной потребности человека в фосфоре и 2% суточной потребности человека в хлоре.

Для лучшего усвоения фосфора отношение между кальцием и фосфором должно быть 1:1,5 - 2. Такое соотношение между этими элементами имеется в козьем молоке. Кальций и фосфор находятся в молоке в легкоусвояемой форме, а их высокое содержание в козьем молоке делает его особенно полезным для детей с признаками рахита [10]. Микроэлементы необходимы для восстановления крови, лимфы, желудочного и кишечного сока, пота, слюны, слез и т.д. Без их участия была бы невозможна деятельность таких важных желез внутренней секреции, как щитовидная, половые и др. Недостаток в пище микроэлементов может привести к тяжелым расстройствам здоровья. Установлено, например, что медь необходима для образования гемоглобина, кобальт входит в состав витамина В₁₂, цинк принимает участие в процессах размножения, марганец - в окислительно-восстановительных процессах и образовании витаминов С, В и D. Недостаток лития в организме ведет к психическим заболеваниям, фтор предупреждает кариес зубов. Отсутствие ванадия замедляет рост. Недостаток в пище йода вызывает тяжелое заболевание щитовидной железы. Минеральные соли поддерживают кислотно-щелочное равновесие в организме. Содержание минеральных солей в молоке сравнительно постоянно, т.к. при недостатке их в пище они переходят в молоко из костной ткани.

Таблица 10 - Содержание микроэлементов в козьем молоке, мкг/100 г

Микроэлемент	Содержание	Суточная потребность человека (вес 65 кг), мкг
Алюминий	22	40000
Железо	100	15000
Йод	2	150
Кобальт	7,4	100
Марганец	17,3	4000
Медь	20	2500
Молибден	7	270

Из таблицы 10 видно, литр козьего молоко может восполнить 0,55% суточной нормы алюминия, 0,7% суточной нормы железа, 1,33% суточной нормы йода, 7,4% суточной потребности в кобальте, 0,5% потребности в марганце, 0,8% потребности в меди и 2,7% суточной нормы молибдена.

Козье молоко, как и коровье, является бедным источником железа. Железо необходимо не только для синтеза гемоглобина крови, но и для обеспечения нормальной работы иммунной системы. У взрослых дефицит железа связывается с повышенной реакцией на охлаждение. Однако железо козьего молока усваивается намного лучше (30 %), чем железо коровьего молока (10 %), но не достигает уровня усвоения железа женского молока (50 %) [10].

В настоящее время количественно определено около 23 витаминов молока.

Таблица 11 - Содержание витаминов в козьем и коровьем молоке, мг %

Витамины	Молоко	Суточная потребность взрослого человека (вес 65 кг), мг
	Козье	коровье
A	0,06	0,025	0,9
в-каротин	0,04	0,015	2,5
D	0,06	0,05	2,5
E	0,09	0,09	9
С	2	1,5	60
В6	0,05	0,05	5
В12	0,1	0,4	2
Биотин	0,0031	0,0032	0,07
Ниацин	0,3	0,1	17
Пантотеновая кислота	0,3	0,38	15
Рибофлавин	0,14	0,15	1,5
Тиамин	0,04	0,04	1,2
Фолацин	0,001	0,005	0,1
Холин	14,2	23,6	1000

Из таблицы 11 видно, что в козьем молоке содержится в 2,4 раза больше витамина А (влияющего на состояние кожи и глаз), в 2,7 раза больше в-каротина, в 1,2 раза больше витамина D, участвующего в регуляции фосфорно-кальциевого обмена, в 1,4 раза больше витамина С, активно участвующего в обмене веществ, в 3 раза больше ниацина, чем в коровьем молоке. Содержание рибофлавина, биотина, витамина В₆, тиамина в обоих продуктах практически одинаково. В козьем молоке содержится меньше, чем в коровьем фолацина, холина и витамина В₁₂.

Кроме того, литр козьего молока может обеспечить 6% суточной нормы витамина А, 1,6 - в-каротина, 2,4 - витамина D, 1 - витамина Е, 3,3 - витамина С, 1 - витамина В6, 5 - витамина В12, 4,42 - биотина, 1,7 - ниацина, 9,3 - рибофлавина, 3,3 - тиамина, 1 - фолацина и 1,5 - холина.

Козы обладают способностью практически на 100% превращать каротин корма в витамин А, поэтому козье молоко имеет более бледную окраску, чем коровье.

Козье молоко, полученное в хороших санитарных условиях, имеет прекрасные вкусовые качества без каких-либо посторонних запахов.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что козье молоко обогащает организм полноценными белками, жирами, минералами и микроэлементами, очень благотворно действует на нормализацию обмена веществ, что способствует здоровью и долголетию.

Из факторов, влияющих на состав и свойства молока, главными являются период лактации, порода, возраст и здоровье животного, условия кормления и содержания, способ и частота доения.

В целом состав козьего молока похож на состав коровьего, но колебания под воздействием различных факторов в нем происходят сильнее, чем в коровьем.

1.3 Лактоза

1.3.1 Строение лактозы

Основным углеводом молока является дисахарид лактоза, или молочный сахар, которого в козьем молоке содержится 4,0...4,5 %. Кроме того, в молоке может быть до 0,2 % галактозы и 0,01.. .0,1 % глюкозы.

Лактоза (молочный сахар) по современной номенклатуре углеводов относится к классу олигосахаридов, а именно дисахаридов (биоз). По номенклатуре IUPAC лактоза называется

4

Таблица 12 - Элементарный состав лактозы, %

Составная часть	массовая доля
	Гидрат	Ангидрид
Углерод	46,60	42,11
Водород	6,11	6,43
Кислород	48,89	51,46
Кристаллизационная вода	5,00	-

Из приведённых в таблице данных следует, что основными составляющими молекулы лактозы является кислород и углерод. Присутствие водорода, с учетом соотношения с кислородом и наличие углерода, дало основание для названия класса этих соединений - углеводы, к которым следует относить и лактозу молочного сырья.

Полагают [5], что лактоза может находиться в пяти изомерных формах: б, в, г, д и е; Причем б- и в-формы являются основными. Каждая из форм лактозы может быть гидратной и ангидридной, то есть безводной.

Лактоза содержит 12 связанных атомов углеродов 22 атома водорода, 9 гидроксильных атомов, 1 эфирный и 1 карбоксильный. Лактоза может синтезироваться химическим и биологическим путем. Теоретический химический синтез лактозы может быть осуществлен по равенству:

С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆ С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О

^{глюкоза галактоза лактоза вода}

1.3.2 Биосинтез лактозы

Лактоза является основным углеводом молока и больше нигде не обнаружена. Поэтому основным местом синтеза лактозы являются лактоциты -- клетки молочной железы. Лактоза относится к группе дисахаридов, основным местом синтеза служат структуры аппарата Гольджи. Лимитирующей стадией процесса синтеза лактозы является образование лактозосинтазы. Компонентом фермента служит б-лактальбумин, синтез которого происходит на мембранах гранулярного эндоплазматического ретикулума. После этого б-лактальбумин переносится в аппарат Гольджи, где образует комплекс с галактозилтрансферазой. Образовавшаяся в результате лактозосинтаза завершает процесс синтеза лактозы, которая поступает в просвет альвеол в составе белковых комплексов.
Синтез лактозы осуществляется путем превращения D-гликозильного остатка в D-галакторильный остаток с участием пяти цитоплазматических ферментов (гексокиназа, фосфоглюкомутаза, глюкозо- 1- фосфатуридилтрансфераза, УДФ-глюкозоэпимераза, лактозосинтаза) [10].

1.3.3 Функции углеводов в организме животных

Углеводы в организме животных углеводы следующие функции: 1) обеспечивают энергетические потребности живых организмов за счет окисления в различных метаболических процессах: гликолизе, ПДК, ЦТК, окислительном фосфорилировании; 2) участвуют в протекании процессов синтеза стероидов за счет образования в пентозофосфатном пути НАДФН. Кроме того, в результате реакций пентозофосфатного цикла превращения углеводов образуются несколько различных пентоз (рибулоза, рибоза, ксилулоза), которые входят в состав нуклеозидов, нуклеотидов и нуклеиновых кислот; образуемые в пентозофосфатном цикле триозы могут быть использованы в процессах синтеза триацилгицеринов, фосфолипидов или быть окисленными до СО₂ и воды, обеспечивая энергетические потребности клетки; 3) отложение углеводов в печени и мышцах в виде полисахарида гликогена обеспечивает их резервирование в организме; 4) многие углеводы могут входить в состав функциональных белков в результате реакций гликолизирования (так, например, углеводы, входящие в состав пероксидазы, способны защитить фермент от инактивирующего действия свободных радикалов, образующихся при протекании оксидазных и пероксидазных реакций, обеспечивают растворимость фермента в полярных растворителях обусловливают взаимодействие фермента с мембранами и за счет этого способствуют встраиванию фермента в определенные участки мембран органелл и клетки, защищают фермент от инактивирующего действия высоких температур и растворителей.); 5) в составе мембран клеток и клеточных органелл углеводы способны индивидуализировать их поверхностные структуры, т. е. определяют свойство мембран и придают отличие внешней стороны мембраны от внутренней: 6) в составе гормональных рецепторов (гликопротеинов) обеспечивают избирательность их регуляторного действия; 7) в составе АТФ, ГТФ, ЦТФ и других нуклеозидфосфатов углеводы участвуют в энергетических процессах, обеспечивая их функциональное действие [12].

Биологическая ценность лактозы

Биологическая ценность лактозы обусловлена следующим: установлено, что лактозе присуще серологическая и бифидогенная активность [5], она оказывает остеогеоное и гепатозащитное действие. Способствуя усвоению кальция , а также магния и фосфора, лактоза препятствует декальцинированию костей, вследствие чего предупреждается развитие рахита у детей, что особенно важно для растущего организма. Составная часть лактозы -- галактоза -- необходима для синтеза цереброзидов и мукополисахародов, которые являются составляющими элементами тканей смутентной оболочки головного мозга. В организме ребенка глюкоза не может трансформироваться в галактозу. Следовательно, для обеспечения нормального физического и умственного развития детей раннего возраста лактоза должна поступать в организм с пищей (женское молоко или полноценные заменители). Взрослый организм сам обладает способность синтезировать галактозу из глюкозы крови [5]. Физиологическое действие лактозы липотропно холину: увеличивая содержание лецитина, она тем самым уменьшает количество нейтральных жиров. Потребление лактозы не приводит к ожирению, как это имеет место при избыточном потреблении сахарозы.

При гидролизе лактозы не образуются токсичные вещества, что является весьма важным при получении ее гидролизатов. В целом считают [5], что потребление лактозы благоприятно сказывается на углеводном, жировом и холестериновом обмене. Продолжительность жизни животных, которым с кормом давали молочный сахар, больше, чем животных, получавших сахарозу. В целом это соответствует теории И.И. Мечникова о лактотерапии (Лечение молочными продуктами). Имеются сведения [12], что лактоза предохраняет организм от отравления, например аллоксаном, что было доказано на опыте с крысами. Лактоза обладает также лечебной ценностью [5], проявляя мочегонные и послабляющие свойства без побочных явлений. Слабительное действие лактозы проявляется при потреблении 2 г на каждый килограмм массы тела. Следовательно, взрослому человеку (80 кг) для этой цели необходимо потребить 3л молока в сутки, что значительно больше физиологической нормы (0,5 л молока).

Непосредственное употребление чистого препарата лактозы в пищу не является и, вероятно, в дальнейшем не будет являться желательным из-за незначительной сладости, малой растворимости и твердости кристаллов. Наиболее целесообразный путь использования лактозы с молоком и молочными продуктами, а также в качестве наполнителя или основы при производстве медицинских препаратов и продуктов для диетического и функционального питания.

Медленное всасывание лактозы стенками желудка и кишечника вследствие ее плохой гпдролизуемости широко используется в фармацевтической промышленности для получения таблеток пролонгированного действия. Витамины, некоторые антибиотики, сердечные, желудочные и кишечные таблетки готовят с использованием молочного сахара [13]. Появляются и новые оригинальные препараты на основе лактозы. Лактоза не криогенна. В полости рта она тормозит образование нерастворимого глюкана, который подвержен разложению в присутствии Strept. mutans с образованием кислоты, разлагающей эмаль зубов.

Таким образом, пищевая, диетическая и лечебная ценность лактозы обусловливают необходимость получения ее в виде молочного сахара, свободного от других компонентов молока.

1.4 Изменение состава и свойств козьего молока в процессе стерилизации

Термическую обработку (пастеризацию и стерилизацию) молока применяют для предохранения молочных продуктов от порчи и повышения стойкости при хранении.

Вместе с тем, в процессе тепловой обработки изменяются основные компоненты молока и свойства его: вязкость, кислотность, поверхностное натяжение, вкус, запах, цвет молока, его способность к отстою сливок, сычужному свертыванию и пр. При всех видах тепловой обработки стремятся максимально сохранить исходные данные молока, его пищевую и биологическую ценность, т. к. длительное воздействие высоких температур может вызвать необратимое изменение структуры и свойств белков и прочих составных частей молока.

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 агрегаты, которые частично выпадают на греющих поверхностях и частично остаются в растворе.

Степень денатурации сывороточных белков молока зависит от температуры 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 денатурируются при t 60-70С. Р-лактоглобулин и L-лакальбулин ещё более устойчивы [11].

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

Липиды. Молочный жир под действием высоких температур подвергается незначительному гидролизу. При этом увеличивается количество в молоке диглециридов и снижается на 2-3 % содержание в триглицеридах ненасыщенных жирных кислот. Более существенно изменяется состав оболочек жировых шариков: денатурируется их белковый компонент, и часть веществ оболочки переходит в плазму молока. В результате снижается механическая прочность оболочек и наступает частичная дестабилизация жировой эмульсии -- происходит слияние

некоторых жировых шариков и вытапливание жира.

Витамины и ферменты. Тепловая обработка молока приводит к разрушению части витаминов и потере активности почти всех ферментов. В большей степени разрушаются водорастворимые витамины (тиамин, В₁₂ , С), количество жирорастворимых витаминов изменяется мало.

Из ферментов наиболее чувствительны к нагреванию амилаза, каталаза, фосфатаза, наитивная липаза. Более устойчивы пероксидаза, бактериальная липаза и ксантиноксидаза. Фосфатаза и некоторые другие ферменты молока после потери своей активности в результате пастеризации могут вновь ее восстановить, т. е. обладают свойствами реактивации. Случай реактивации ферментов, например, фосфатазы, наблюдаются в основном после кратковременной высокотемпературной обработки высокожирного сырья [11].

Ферменты, сохранившие свою активность, могут вызывать в молоке и молочных продуктах нежелательные биохимические процессы, в результате которых снижаются качество, вкусовые свойства и пищевая ценность продуктов. Наибольшую опасность представляют липазы и протеиназы бактериального происхождения: липазы способствуют прогорканию молочных продуктов, протеиназы вызывают свертывание УВТ-молока.

Соли. В процессе тепловой обработки молока изменяется в первую очередь состав солей кальция. В плазме молока нарушается соотношение форм фосфатов Са; фосфорнокислые соли кальция, находящиеся в виде истинного раствора переходят в коллоидный фосфат кальция, который агрегирует и осаждается на мицеллах казеина. При этом происходит необратимая минерализация казеинат кальций фосфатного комплекса (ККФК), что приводит к нарушению структуры мицелл и снижению термоустойчивости молока.

Часть фосфата кальция выпадает на поверхности теплообменных аппаратов, образуя вместе с денатурированными сывороточными белками отложения -- так называемый молочный камень и молочный пригар.

В результате пастеризации и стерилизации в молоке снижается количество ионно-молекулярного кальция (на 11-50%), что ухудшает способность молока к сычужному свертыванию. Поэтому при выработке творога и сыра в пастеризованное молоко вносят для восстановления солевого равновесия растворимые соли в виде хлористого кальция.

Влияние тепловой обработки на лактозу молока

Стерилизация молока также вызывает разложение лактозы с образованием углекислого газа и кислот -- муравьиной, молочной, уксусной и др. При этом кислотность молока увеличивается на 2-3Т [9].

В процессе высокотемпературной пастеризации молока и, особенно при стерилизации, происходит изомеризация лактозы (образование лактулозы) и ее взаимодействие с аминокислотами (реакция меланоидинообразования).

Образование лактулозы из лактозы в результате перегруппировки Амадори:

В результате образования меланоидинов изменяется вкус и цвет молока. Механизм меланоидинообразования до сих пор окончательно не установлен. Выяснено, что реакция идет в две стадии. Первая стадия изучена подробно. Вначале лактоза взаимодействует со свободными аминогруппами. Аминокислоты, преимущественно NH₂ с группой лизина, в результате образуется гликозид (лактозолизин), затем образуется лактулозилизин, который распадается на фруктозолизин и галактозу или ее изомер тагатозу.

Образование фруктозолизина снижает биологическую ценность молочных продуктов, так как он не расщепляется пищеварительными ферментами и не усваивается организмом человека. В результате тепловой обработки часть лизина белков «блокируется» и тем самым снижается количество «доступных» аминокислот. Лизин может образовывать комплексы и с другими соединениями. Например, при стерилизации молока в автоклавах возможно его взаимодействие с аланином, образующийся в результате лизиноаланин также плохо переваривается в организме человека и обладает токсичными свойствами. Следовательно, при выборе режимов тепловой обработки для сохранения пищевой ценности молочных продуктов следует контролировать содержание доступного лизина.

Часть образовавшегося фруктозолизина вовлекается в дальнейшие реакции. Из его сахарного компонента образуются разнообразные карбонильные и другие соединения. К промежуточным продуктам реакции Майера относятся альдегид, кетоны, паравиноградная кислота, уксусная, муравьиная, молочная, левулиновая, лактоны и др.

Большинство из них обнаружено в пастеризованном и стерилизованном молоке. Некоторые обладают выраженным вкусом и запахом и могут влиять (+ и -) на вкус молочных продуктов.

Вторая стадия -- меланоидинообразование -- до конца не изучена. Известно, что она включает реакции полимеризации и конденсации карбонильных соединений при участии аминокислт. В результате образуется смесь азотосодержащих циклических соединений типа производных пиразина, пиррола, пиридина и пр., которые имеют различную молекулярную массу, не растворимы в воде, окрашены в коричневый цвет. Альдегиды принимают участие в формировании аромата продукта [3]

2. Экспериментальная часть

2.1 Материалы исследования

Для проведения эксперимента были взяты два образца: 1)контроль - парное молоко от козы зааненской породы четвертой лактации 2) опыт - стерилизованное козье молоко производства ООО «Чистая линия», г. Долгопрудный, Московская область, колхоз «Красная нива», хранившееся 16 дней до первого дня эксперимента. Согласно данным, представленным на официальном сайте ООО «Чистая линия» [17], исследуемое козье молоко стерилизовалось в современных автоклавах с применением ультравысокотемпературного режима стерилизации (стерилизация продукта в потоке при ультравысокотемпературном режиме -135-150 градусов с выдержкой несколько секунд с последующим фасованием его в асептических условиях в стерильную тару).

2.2 Методика исследования

Количественное определение лактозы в молоке методом йодометрического титрования

Цель работы: Изучить влияние температуры 135-150 градусов в течение 10-15 секунд на содержание лактозы в козьем молоке методом йодометрического титрования.

Оборудование: Колба Эрленмейера на 500мл, конические колбы с притертыми стеклянными пробками на 25-300мл, мерные колбы на 1000 и 500мл; пипетки с меркой для прямого слива на 10 и 50мл; мерный цилиндр на 10 мл; бюретки на 50-100мл.

Материалы и реактивы: свежее и стерилизованное козье молоко, формалин (30-40% раствор), CuSO₄, NaOH (0,1М и 1М растворы), гипосульфат натрия (0,1М раствор), 0,1М раствор йода, HCl (0,5М раствор)

Ход анализа:

1) В мерную колбу на 500 мл отмерить 25г козьего молока, прилить дистиллированную воду до половины объема из бюретки (или пипеткой) отмерить 10мл раствора CuSO₄; прилить 4мл 1М раствора гидроксида натрия, перемешать. Довести содержимое колбы дистиллированной водой до метки, снова перемешать и оставить на 30 мин.

2) Оставшуюся жидкость отфильтровать на стеклянной воронке через складчатый бумажный фильтр в сухую колбу, причем первые пороки фильтрата (10-20мл) удалить.

3) 50мл фильтрата перевести пипеткой в коническую колбу на 250-300мл с притертой робкой.

4) В колбу к фильтрату из бюретки прилить 25мл 0,1М раствора йода и медленно при непрерывном перемешивании добавить из бюретки 37,5мл 0,1м раствора гидроксида натрия. Закрыв колбу пробкой, оставить на 20 минут при 20° С.

5) После стояния в колбу добавить цилиндром 8мл 0,5М раствора HCl и оттитровать избыток йода 0,1М раствором гипосульфата натрия. Индикатор (1% раствор крахмала) ввести к концу титрования, когда окраска в реакционной колбе приобретет соломенно-желтый цвет. Титрование продолжать до исчезновения синего цвета. (опыт)

6) Параллельно провести титрование контрольного раствора, отмерив в колбу для титрования дистиллированной воды.

7) Количество лактозы вычисляется по формуле:

X = 0.01801*(V₁ - V)*100*0.97/m

где Х - количество лактозы в %, 0,01801 - количество лактозы, соответствующее 1мл йода

V₁ - количество NaHSO₄, пошедшее на титрование йода в контрольном растворе

V - количество NaHSO_4, пошедшее на титрование опытного раствора

0,97 - эмпирическая поправка

m - масса молока в 50мл фильтрата

2.3 Результаты исследования

Таблица 13 - Количество раствора 0,1М NaHSO₄, пошедшего на титрование козьего молока, мл

Молоко	Объем NaHSO4
контроль	8,9 8,8 8,7
Опыт	10,6 10,8 10,6

Расчет содержание лактозы в сыром козьем молоке:

Х₁ = 0,6988*(21,75-8,9)= 8,98

Х₂ = 0,6988*(21,75-8,8)=9,05

Х₃ = 0,6988*(21,75-8,7)=9,12

Х_{среднее} = (8,98+9,05+9,12)/3 = 9,02

Расчет содержания лактоза в стерилизованном козьем молоке:

Х₁ = 0,6988*(21,75-10,6)= 7,79

Х₂ = 0,6988*(21,75-10,8)= 7,65

Х₃ = 0,6988*(21,75-10,6)= 7,79

Х_{среднее} = (7,79+7,65+7,79)/3= 7,74

Таблица 14 - Влияние температуры 135-150 градусов в течение 10-15 секунд на содержание лактозы в козьем молоке, %

молоко	Количество лактозы	Литературные данные
контроль	8,98	8,5
	9,05
	9,12
	Хсреднее =9,02
опыт	7,79	7,75
	7,65
	7,79
	Хсреднее =7,74

Из данных, приведенных в таблице, видно, что содержание лактозы в парном молоке превышает литературные данные Рогожина В.В (В.В. Рогожин, 2006) на 6 %. Это может объясняться зависимостью содержания лактозы в козьем молоке от различных условий (в т.ч. порода козы, возраст, сезон, условии содержания и т.д.). При нагревании козьего молока при температуре 135°С в течение 10-15 секунд содержание лактозы в нем уменьшается на 14,2% по сравнению с контролем. Полученный результат согласуется с приведенными литературными данными [2]. Уменьшение содержания лактозы может объясняться переходом лактозы в лакулозу, а также образованием меланоидинов.

Выводы

1) Козье молоко обладает большой биологической ценностью ввиду высокого содержания биологически активных веществ (незаменимых аминокислот, высокомолекулярных полиненасыщенных кислот, витаминов, минералов и др. веществ)

2) Биосинтез лактозы из глюкозы в организме млекопитающих происходит в клетках молочной железы - лактоцитах при участии шести ферментов (гексоконазы, фосфоглюкомутазы, уридилтрансферазы, УДФ-глюкозадегидрогеназы, УДФ-глюконолактондегидрогеназы и лактосинтетазы ).

3) Молоко является единственным натуральным источником лактозы, которая необходима для синтеза цереброзидов и мукополисахаридов, способствует усвоению кальция, фтора и магния, участвует в регуляции липидного обмена,а так же является источником энергии в организме.

4) В результате влияния высоких температур на козье молоко в первую очередь меняется структура сывороточных белков, инактивируются ферменты, меняется витаминно-минеральный состав молока, лактоза переходит в меланоиды, липиды молока при нагревании гидролизуются на 2-3%.

5) При нагревании молока до 130-135°С в течение 10-15 секунд, содержание лактозы в козьем молоке уменьшается на 14,2%, за счёт перехода лактозы в лактулозу, а также образования меланоидинов, однако, срок хранения стерилизованного козьего молока увеличивается до 6 месяцев.

Список используемой литературы

1. Бартон Г. Стерилизация молока: Пер.с англ./ Г.Бартон,Дж.Пиен,Г.Тиеулин.- М.: Пищ.пром-сть, 1972.- 79с.

2. Бухтарева Э.Ф. Товароведение пищевых жиров, молока и молочных продуктов: Учеб./ Э.Ф.Бухтарева,Т.П.Ильенко-Петровская,Г.В.Твердохлеб.- М.: Экономика, 1985.- 296с.

3. Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов:Учебник/ 2-е изд., перераб. и доп..- М.: Колос, 1997.- 288с.

4. Коваленко П. Козы и овцы: содержание, разведение, переработка мяса, шерсти и молока/ П. Коваленко.- Ростов-н/Дон: Феникс, 1999.- 347 с..-(Подворье)

5. Лактоза и ее производные = Lactose and its derivatives/ Б.М. Синельников, А.Г. Храмцов, И.А. Евдокимов и др. ; науч. ред. : А.Г. Храмцов.- СПб.: Профессия, 2007.- 767 с.

6. Молоко и молочные продукты как источник витаминов /Р.Б.Давидов,Л.Е.Гулько,Л.А.Круглова,Б.И.Файнгар.- М.: Пищ.пром-сть, 1972.- 183с.

7. Назаров Б.А. Товароведение молочных товаров и жиров/ Б.И. Назаров.- М.: Экономика, 1965.- 151с.

8. Рогожин В.В. Биохимия молока и молочных продуктов: учеб. пособие/ В.В. Рогожин.- СПб.: ГИОРД, 2006.- 316 с.

9. Ростроса Н.К. Технология молока и молочных продуктов: Учебник.- М.: Пищ.пром-сть, 1973.- 232с.: ил.

10. Тамбовцева В.И. Биохимия материнского молока/ В.И.Тамбовцева,О.П.Фомина,И.В.Давыдова.- М.: Знание, 1990.- 30с.: ил..-(Новое в жизни,науке,технике.Химия;8/1990)

11. Справочник технолога молочного производства. Технология и рецептуры: в 4 т..- СПб.: ГИОРД. т. 1: Цельномолочные продукты. Производство молока и молочных продуктов (СанПиН 2.3.4.551-96)/ Л.И. Степанова.- 2000.- с. 378.

12. The acceptability of milk and milk products in populations with a high prevalence of lactose intolerance. Am J Clin Nutr 1988; 48:1079. Copyright ©1988 American Society for Clinical Nutrition. (www.uptodate.com)

13. Меркушева И.Н. Пищевая и биологическая ценность козьего молока/ И.Н. Меркушева // журн. Изв. Вузов. Пищевая технология. - 2005 - № 2-3 - С. 44-46.

14. Нестеренко Н.Г. Характеристика режимов стерилизации молока/ Н.Г. Нестеренко// журн. Вестник СевКавГТУ, серия «Продовольствие» №1 (7), 2004 С. 12-13.

15. Остроумова Т.Л. Козье молоко - натуральная формула здоровья/ Т.Л. Остроумова и др.// журн. Молочная промышленность. - 2005 - №8 -С. 69-70

16. Протасова Д.Г. Свойства козьего молока/ Д.Г. Протасова// Молочная промышленность. 2001. - №8.

17. www.chistayalinia.ru - официальный сайт ООО «Чистая линия».

Размещено на Allbest.ru