Химическая структура молочного жира

В свежевыдоенном молоке при температуре 37°С молочный жир находится в жидком состоянии. Это означает, что шарики жира легко изменяют форму при умеренном механическом воздействии (например, при подаче молока насосом или при протекании его по трубопроводам) без разрушения их оболочек.

Таблица 2.3

Количественный состав молока

Все жиры относятся к группе веществ, называемых сложными эфирами, являющимися соединениями спиртов и кислот. Молочный жир является смесью разных эфиров жирных кислот, называемых триглицеридами, которые состоят из спирта, называемого глицерином, и различных жирных кислот, составляющих до 90% молочного жира. Молекулы жирных кислот состоят из углеводородной цепи и карбоксильной группы и имеют формулу RCOOH. В насыщенных жирных кислотах углеродные атомы соединены вместе в цепь простыми связями, в то время как в ненасыщенных жирных кислотах в углеводородной цепи присутствуют и двойные связи. Каждая молекула глицерина может присоединять три молекулы жирной кислоты, а присоединенные кислоты не обязательно являются одинаковыми, что приводит к очень большому разнообразию глицеридов в молочном жире.

В таблице 2.4 приведены наиболее важные жирные кислоты триглицеридов молочного жира.

Этот жир характеризуется относительно высоким содержанием масляной и капроновой кислот.

Таблица 2.4 показывает, что наибольшее процентное содержание в молочном жире соответствует миристиновой, пальмитиновой, стеариновой и олеиновой кислотам. Первые три из них являются твердыми, а последняя жидкой при комнатной температуре. Как показывают приведенные данные, относительноесодержание различных жирных кислот может значительно изменяться. Это изменение может влиять на твердость жира. При этом жир с высоким содержанием высокоплавких кислот, таких как пальмитиновая, будет твердым. С другой стороны, жир с высоким содержанием низкоплавкой олеиновой кислоты определяет мягкость приготовляемого масла.

Определение относительного количества отдельных жирных кислот само по себе является предметом чисто научного интереса. Для практических же целей достаточно определение одного или нескольких констант или индексов, обеспечивающих определенную информацию об относительном составе жира.

Таблица 2.4

Основные жирные кислоты молочного жира

Йодное число

Жирные кислоты с одним и тем же числом атомов С и Н, но с различным числом простых и двойных связей имеют совершенно различные характеристики. Наиболее важным и наиболее часто применяемым методом индикации специфических характеристик этих кислот является измерение йодного числа (IV) жира.

Йодное число указывает на процент йода, который может связать жир. Йод присоединяется по двойным связям ненасыщенных жирных кислот. Так как одной из самых распространенных из ненасыщенных жирных кислот является жидкая при комнатной температуре олеиновая кислота, то йодное число, а тем самым и мягкость жира, в значительной мере характеризует содержание этой кислоты.

Йодное число жировой фракции масла обычно лежит в пределах 24–46. Такой разброс его значения зависит от вида корма коров. Зеленый подножный корм летом вызывает повышение содержания олеиновой кислоты, так что летний молочный жир является мягким (с высоким йодным числом). Некоторые кормовые концентраты, такие как жмых подсолнечника или льняных семян, тоже способствуют получению мягкого жира, в то время как такие типы корма, как жмых кокосовых орехов или пальмового масла или ботва корнеплодов, дают твердый жир. Поэтому подбором подходящей диеты для коров можно влиять на консистенцию молочного жира. Масло с оптимальной консистенцией должно иметь йодное число в пределах 32–37.

Показатель преломления

Содержание различных жирных кислот в животном жире влияет и на то, как он преломляет свет. Поэтому получила распространение практика определения показателя преломления жира, который может быть использован для расчета йодного числа. Это является быстрым способом оценки твердости жира. Показатель преломления жира обычно меняется в пределах 40–46.

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР)

Вместо использования значений йодного числа или показателя преломления количественное отношение насыщенного жира к ненасыщенному можно определить при помощи импульсного ЯМР. При желании полученные данные по ЯМР можно при помощи соответствующего коэффициента преобразовать в величины йодного числа.

Метод с применением ЯМР может быть также использован и для определения кинетики степени кристаллизации жира. Опыты, проведенные в лаборатории SMR в Мальмё (Швеция) в 1979–1981 гг., показывают, что кристаллизация в 40%-ных сливках, охлажденных с 60°С до 5°С, протекает длительное время.

Отмечается также, что в течение 2 минут после достижения 5°С закристаллизовывалось только 15–20% жира. Показания ЯМР по содержанию жировой фракции в масле обычно изменяются в пределах 30–41%.

Жир с высоким содержанием высокоплавких жирных кислот является твердым.

Жир с высоким содержанием низкоплавких жирных кислотявляется мягким.

Кристаллизация жира

Во время кристаллизации жировые шарики являются очень чувствительными и легко разрушаются даже при умеренных механических воздействиях.

Исследования, проведенные с помощью электронного микроскопа, показали, что жир кристаллизуется в мономолекулярные сферы. В это же время происходит фракционирование жира, приводящее к образованию внешних сфер из триглицеридов с самой высокой температурой плавления. Из-за того, что кристаллический жир имеет более низкий удельный объем, чем жидкий жир, внутри шариков жира при кристаллизации возникают напряжения, которые придают им нестабильность и предрасположенность к распаду.

Это приводит к выделению жидкого жира в молочную плазму с образованием комочков агломератов, в которых свободный жир склеивает распавшиеся жировые шарики вместе (такое же явление происходит и при получении масла). Кристаллизация жира идет с выделением теплоты плавления, повышающей в некоторой степени его температуру (40%-ные сливки, охлажденные с 60 до 7–8°С, в период кристаллизации становятся теплее на 3–4°С). Это важное свойство молочного жира необходимо учитывать при получении сливок различного применения.

Молочные белки

Белки являются существенной частью нашего рациона. Потребляемые нами белки распадаются на более простые соединения в пищеварительной системе и в печени. Эти соединения транспортируются к клеткам организма, где они используются в качестве строительного материала для собственных белков организма. В огромном большинстве химические реакции, происходящие в организме, регулируются активными белками, называемыми ферментами.

Белки – это гигантские молекулы, состоящие из меньших единиц – аминокислот. Белковая молекула состоит из одной или нескольких цепей с внутренними связями между аминокислотами, расположенными в специфическом порядке. Белковая молекула обычно содержит около 100–200 соединенных аминокислот, хотя известны белки как с большим, так и с меньшим числом аминокислот.

Аминокислоты

Аминокислоты являются строительными блоками, образующими белки, и характеризуются одновременным присутствием в их молекулах по одной аминогруппе (NH₂) и по одной карбоксильной (СООН) группе. Белки образуются из специфических аминокислот – α-аминокислот, то есть таких, у которых карбоксильная группа и аминогруппа присоединены к одному и тому же углеродному атому – α-углероду. Аминокислоты принадлежат к группе химических соединений, которые могут выделять ионы гидроксония в щелочных растворах и присоединять эти ионы в растворах кислот. Такие соединения называются амфотерными электролитами, или амфолитами. Эти аминокислоты могут существовать в трех состояниях:

1 Отрицательно заряженными в щелочных растворах

2 Нейтральными при равных количествах положительных и отрицательных зарядов

3 Положительно заряженными в кислотных растворах.

Белки конструируются приблизительно из 20 аминокислот, 18 из которых найдены в белках молока.

Важным фактом с точки зрения питания является то, что восемь (для детей девять) из 20 аминокислот не могут быть синтезированы человеческим организмом. Так как они являются необходимыми для поддержания соответствующих процессов обмена веществ, то непременно должны поступать в организм вместе с пищей. Они называются незаменимыми аминокислотами и как раз все присутствуют в белках молока.

Тип и порядок аминокислот в белковой молекуле определяют природу белка. Любое изменение в типе аминокислот или в местах их расположения в молекулярной белковой цепи вызывает соответствующие изменения в свойствах белков. Так как число возможных комбинаций 18 аминокислот в цепи, содержащей 100–200 аминокислот, почти неограниченно, то и число белков с различными свойствами неограниченно в такой же степени. Характерной чертой аминокислот является то, что они содержат аминогруппу (–NH₂) со слабыми основными свойствами и карбоксильную группу (–СООН) со слабыми кислотными свойствами. Эти группы присоединены к боковой цепи (R).

R– органический радикал, присоединенный к центральному углеродному атому.

Если боковая цепь полярна, свойство притяжения воды основной и кислотной группами, в дополнение к полярной боковой цепочке, будет преобладать, то есть вся аминокислота в этом случае будет притягивать воду и легко растворяться в ней.

Такую аминокислоту называют гидрофильной (водолюбивой).

С другой стороны, если боковая цепь является углеводородной и не содержит гидрофильных радикалов, то будут доминировать свойства этой цепи. Длинная углеводородная цепь отталкивает воду и делает аминокислоту менее растворимой или менее совместимой с водой. Такая аминокислота называется гидрофобной (водоотталкивающей).

При наличии в углеводородной цепи некоторых радикалов, таких как гидроксильные (–ОН) или аминогруппы (–NH₂), ее гидрофобные свойства могут быть изменены в сторону повышения гидрофильности. Если гидрофобные аминокислоты превалируют в одной части белковой молекулы, эта ее часть будет обладать гидрофобными свойствами. Совокупность гидрофильных аминокислот в другой части данной молекулы будет по аналогии придавать ей гидрофильные свойства. Поэтому белковая молекула может быть гидрофильной, гидрофобной, промежуточной или же локально гидрофильной или гидрофобной.

Некоторые белки молока демонстрируют очень большую разницу внутри молекулы в отношении совместимости с водой, что сильно влияет на некоторые очень важные свойства этих белков.

Гидроксильные группы в аминокислотных цепях у казеина могут быть эстерифицированы фосфорной кислотой. Такие группы придают способность казеину связывать ионы кальция или коллоидный гидроксифосфат кальция с образованием прочных мостиковых связей внутри белковых молекул или между ними.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: