Производство доброкачественного молока

Химический состав молока, степень дисперсности его составных частей определяют химические и физические свойства молока.

Молоко и молочные продукты, характеризуются энергетической ценностью, которая дополняет пищевую ценность продукта. Ее можно рассчитать по следующей формуле:

 
Э = (37,7Ж + 16,7Б + 15,9Л) * 1,

 

где Э - энергетическая ценность, кДж; Ж, Б, Л - соответственно массовая доля содержания жира, белка и лактозы в сырье или продукте, %; 37,7, 16,7 и 15,9 - коэффициенты.

 
1.3.Питательные вещества молока

Большая часть влаги в молоке (до 85%) находится в свободном состоянии и может представлять угрозу для сохранности молочных продуктов, однако она сравнительно легко удаляется при сгущении и сушке.

Средняя массовая доля сухого вещества в коровьем молоке составляет 12,5%, но она может колебаться в течение лактации, а также в зависимости от возраста животных, рационов кормления и других факторов. В сухое вещество входят жир, белок, молочный сахар, минеральные вещества, витамины, ферменты и др. При вычитании из массовой доли сухого вещества массовой доли жира получают сухой обезжиренный молочный остаток (СОМО), содержание которого должно быть равным 8% или выше. Существуют различные формулы для расчета сухого вещества. Формула Фаррингтона:

 

С=4,9*Ж + А / 4+0,5

 

где С - массовая доля сухого вещества, %; Ж - массовая доля жира в молоке, %; А - плотность молока при 20°С, выраженная в градусах лактоденсиметра (ареометра).

Показатели сухого вещества (и сухого обезжиренного остатка) обусловливают не только пищевую ценность молока, но и его расход при производстве молочных продуктов.

Молочный жир

Средняя массовая доля жира в молоке - 3,6%. Молочный жир - источник энергии, энергетическая ценность 1 г его равна 37,681 кДж (9 ккал). Он является ценной частью молока, однако с биологической точки зрения и физиологии питания белки превосходят молочный жир. В молоке жир присутствует в виде эмульсии или суспензии в молочной плазме. Диаметр жировых шариков колеблется от 0,1 до 20 мкм средний размер - 3...4 мкм. Число жировых шариков в 1 см3молока составляет около 15 млрд. Каплю жира окружает тонкая защитная оболочка (5...10 нм), имеющая довольно сложный состав.

Молочный жир представляет собой смесь различных триацилглицеринов, при незначительном содержании ди-, моноглицеридов и жирных кислот. Жирные кислоты, входящие в состав молочного жира, разнообразны по составу; среди них преобладают насыщенные кислоты (около 65%), а содержание незаменимых полиненасыщенных жирных кислот - линолевой, линоленовой и арахидоновой - незначительно (3...5%), что снижает его пищевую ценность.

В состав оболочек жировых шариков входят фосфолипиды, липопротеины, протеины, цереброзиды, стерины, ферменты, витамины (A, D, каротин) и другие сопутствующие вещества.

Содержание жира в заготовляемом молоке имеет важное значение при производстве масла и других высокожирных молочных продуктов.

Белки

Приблизительно четвертую часть общего содержания сухих веществ в коровьем молоке составляют белки. Они имеют наиболее благоприятный качественный и количественный аминокислотный состав, что определяет их высокую биологическую ценность. В организме человека белки играют роль пластического материала, необходимого для построения новых клеток и тканей, а также для образования биологически активных веществ (ферментов и гормонов). Степень чистой утилизации молочного белка в организме человека составляет 75%. Основой белковых молекул являются более 20 аминокислот, 18 из которых обнаружены в молочном белке. К незаменимым аминокислотам относятся 8 из 18. Большая часть из них (метионин, триптофан, лизин, фенилаланин, лейцин) в белке молока содержится в количествах, значительно превышающих их содержание в белках растительных продуктов.

Средняя массовая доля белков в молоке составляет 3,2% (с колебаниями от 2 до 4,5%). В состав белков входят казеин (в среднем 2,5...2, б %) и сывороточные белки (0,6%).

Казеин молока является гетерогенным белком. Он состоит из as1-, aS2-, β - и к-фракций (преобладают as1 - и β - казеин, а к-казеин выполняет защитную функцию при образовании частиц (мицелл).

В молоке белок находится в виде коллоидных частиц размером 50...300 нм и характеризуется высокой термоустойчивостью.

Сывороточные белки представлены β - лактоглобулином (0,4%), a-лактальбумином (0,1%), а также иммуноглобулинами и альбумином сыворотки крови, в сумме составляющими около 0,1%. Глобулины и альбумины молока находятся в коллоидно-дисперсном состоянии, имеют размер частиц 15...50 нм и выше, не свертываются под действием сычужного фермента, являются термолабильными белками (при нагревании молока частично выпадают в осадок и вместе с солями образуют "молочный камень").

Биологическая ценность сывороточных белков выше, чем казеина, поэтому они широко используются при производстве детских и диетических продуктов (альбуминного творога, различных паст и др.).

От содержания белков в заготовляемом молоке зависит выход продукции при выработке творога, сычужных сыров, казеина и молочно-белковых концентратов.

 

Углеводы

В молоке углеводы представлены в основном лактозой - углеводом, характерным только для молока, а также глюкозой и галактозой. Лактоза - дисахарид, находящийся в молоке в виде молекулярной дисперсии. Лактоза присутствует практически во всех молочных продуктах, участвует в формировании их свойств, обусловливает пищевую и энергетическую ценность молока. В организме человека под действием лактазы и микроорганизмов желудочно-кишечного тракта лактоза сбраживается до молочной кислоты, создавая среду, препятствующую развитию гнилостных микроорганизмов. В молоке средняя массовая доля его - 4,7% (колебания от 4,5 до 5,3%).

Молочный сахар - углевод, необходимый для питания новорожденных в первые дни жизни; он нужен для нормального обмена веществ, работы сердца, почек и печени. Калорийность 1 г лактозы составляет 3,8 ккал (15,909 кДж). В чистом виде молочный сахар представляет собой кристаллический порошок белого цвета. На предприятиях вырабатывается молочный сахар-сырец и рафинированный, которые используются для получения лактулозы и в фармацевтической промышленности. Лактоза является источником углерода для молочнокислых бактерий, которые подвергают ее сбраживанию под действием ферментов - на этом свойстве основано производство кисломолочных продуктов, сыра, кислосливочного масла.

 

 

Минеральные вещества

Молоко служит постоянным источником поступления в организм минеральных веществ, наибольшее значение из которых имеют макроэлементы - кальций, фосфор, калий, натрий и магний. Больше половины всех минеральных веществ составляют соли кальция и фосфора. Кальций в молоке находится в растворимом состоянии, и значительная часть его связана с казеином в виде казеинаткальцийфосфатного комплекса (ККФК), что делает его практически полностью усвояемым. Фосфор входит в состав белка всех клеток организма, является компонентом нервной ткани и клеток мозга. Микроэлементы молока (железо, медь, иод, марганец, цинк, кобальт и др.) имеют большое значение для нормального обмена веществ в организме, синтеза витаминов, ферментов, гормонов.

В настоящее время начался выпуск молочных продуктов, обогащенных кальцием, железом и йодом.

В молоке находятся все жизненно необходимые витамины. Витамины делятся на две группы: жирорастворимые (A, D, Е, К) и водорастворимые (С, группы В, биотин и др.). Между этими группами витаминов существуют функциональные различия. Так, жирорастворимые витамины участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, транспорте кальция и фосфора, обладают антиоксидантными свойствами; водорастворимые комплексы витаминов входят в состав ферментов, в том числе ферментов молока. Многие витамины отличаются большой чувствительностью к высоким температурам, свету, действию кислот, оснований, кислорода. Учитывая большое значение витаминов для жизнедеятельности организма, в промышленности налажено производство различных продуктов, обогащенных витаминами.

Ферменты и гормоны

В молоке обнаружено большое количество ферментов различного происхождения. Различают ферменты нативные и бактериального происхождения. В зависимости от специфического действия на различные субстраты ферменты подразделяются на окислительно-восстановительные, трансферазы, гидролазы, ферменты расщепления и др.

Для молочной промышленности имеют важное значение ферменты молока, относящиеся к группам оксидоредуктаз и гидролаз.

Так, оксидоредуктазы играют исключительно важную роль во многих технологических процессах в сыроделии, при производстве кисломолочных продуктов и т.д. Количество некоторых ферментов, например каталазы, служит ценным показателем качества молока. Концентрация лактопероксидазы обусловливает антибактериальную активность молока, а результаты пероксидазной (и фосфатазной) пробы дают представление об эффективности пастеризации молока.

Липаза, относящаяся к гидролазам, образуется в организме животного (нативная) и с кровью поступает в молочную железу, а затем - в молоко. Бактериальная липаза вырабатывается посторонней микрофлорой - плесенями, микрококками, псевдомонадами, попадающими в молоко. Липаза может адсорбироваться на поверхности жировых шариков. При гидролизе она расщепляет эфирные связи в триацилглицеринах, в результате чего образуются жирные кислоты и глицерин.

Воздействию липазы в первую очередь подвергаются глицериды низкомолекулярных кислот. Она может быть причиной ярко выраженных пороков вкуса и запаха молока и молочных продуктов. Максимальное действие липазы (нативной) проявляется при рН 8,8 и температуре 37°С, бактериальной - при рН 7. В свежем молоке молочный жир обычно не подвергается самопроизвольному воздействию липазы. Однако при сильном перемешивании молока с образованием пены, при гомогенизации, перекачивании его насосами, быстрой смене температур липаза активируется при низких температурах (65...75°С), а бактериальная - полностью разрушается при температуре выше 80°С.

Другая гидролаза - фосфатаза попадает в молоко из секреторных клеток вымени, а также вырабатывается некоторыми бактериями молока. Она катализирует гидролиз сложных эфиров фосфорной кислоты. В молоке присутствуют кислая и - в большем количестве - щелочная фосфатаза.

К гидролазам также относятся протеазы, лизоцим и некоторые другие ферменты. Нативная протеаза - плазмин переходит в молоко из сыворотки крови, бактериальные протеазы вырабатываются посторонней микрофлорой. Плазмин проявляет специфичность по отношению к фракциям казеина - наиболее чувствителен к нему р-казеин. В результате его действия образуются γ-казеины, при этом снижается выход творога и сыра (γ - казеин мы "теряем" с сывороткой) и могут образовываться горькие пептиды. Лизоцим обладает антибактериальными свойствами - разрушает клеточные стенки стафилококков и других возбудителей мастита коров.

К гормонам молока относятся пролактин, окситоцин, соматотропин, половые гормоны, тироксин и др.

1.4.Выделение молока

Даже в древности люди знали о важности и необходимости стимулирования рефлекса молоковыделения. На пещерных рисунках было описано влияние вагинальной стимуляции для молоковыделения, а также важность нахождения поблизости от коровы во время дойки телёнка. Насколько важно стимулировать рефлекс молоковыделения во время дойки у коров, содержащихся на современных молочных фермах. Существует ли это явление, важность которого была снижена при генетическом селекционировании? Для того, чтобы ответить на эти вопросы, я рассмотрел биологические эффекты, происходящие перед выделением молока.

Во время доения и сосания активизируются чувствительные к давлению нервные рецепторы в коже соска. Это механическое стимулирование вызывает передачу импульсов к гипофизу в мозгу, в котором высвобождается гормон окситоксин. Гормон переносится к вымени через кровь.

Схема рефлекса секреции молока (Рис. 4).

В молочной железе гормон вызывает сужение миоэпителиальных клеток, окружающих альвеолы, вследствие чего молоко выталкивается из молочных протоков и молочных цистерн (Рис. 5).

Время от начала стимуляции соска до выделения молока составляет примерно 30-60 секунд, но оно варьируется в зависимости от коровы, а для одной коровы также зависит от этапа лактации. Ранее считалось, что секреция окситоксина мгновенна и выброс этого гормона осуществляется сразу при начале доения. Однако последние исследования показали, что окситоксин выбрасывается в течение всей процедуры доения.

Рефлекс молочной секреции, включая секрецию окситоксина, может быть стимулирован многими путями, например использованием различной техники тактильной стимуляции соска, применяемой до настоящего времени, корова может находиться рядом с телёнком или слышать его, а также скармливанием концентрата, связываемым с доением (Рис. 6).

Наиболее эффективная стимуляция сосков для молоковыделения осуществляется при использовании теленка. Следовательно оптимальная техника дойки должна имитировать сосание. Сосание, выполняемое теленком, состоит из предварительной стимуляции, потребления молока и пост-стимуляции.

Необходимость стимулирования сосков

Предварительная стимуляция

В общем случае предварительная стимуляция представляет собой процедуру, выполняемую перед установкой доильных стаканов. Предварительная стимуляция состоит из мойки и сушки сосков, массажа сосков и вымени и отцеживания контрольного молока. Во время предварительной стимуляции стимулируются рецепторы в сосках и активизируется рефлекс секреции молока.