Пищевое значение и биологические свойства молока

Молоко представляет собой сложную биологическую жидкость, которая образуется в молочной железе самок млекопитающих и облада­ет высокой пищевой ценностью, иммунологическими и бактери­цидными свойствами. Оно является незаменимой полноценной пищей для новорожденных и высокоценным продуктом питания человека всех возрастов. Высокая пищевая ценность молока со­стоит в том, что оно содержит все вещества (белки, жиры, уг­леводы, минеральные вещества, витамины, ферменты, гормоны и др.), необходимые для человеческого организма, в оптималь­но сбалансированных соотношениях и легкоусвояемой форме. Молоко занимает особое место в питании детей, беременных и кормящих грудью женщин, а также пожилых и больных людей. Белки молока в организме человека играют роль пластиче­ского материала для построения новых клеток и тканей, обра­зования биологически активных веществ − ферментов и гормо­нов. Высокая биологическая ценность белков молока обусловле­на их составом, сбалансированностью аминокислот, хорошей пе­реваримостью и усвояемостью организмом (96−98 %). Незаме­нимые аминокислоты − метионин, триптофан, лейцин, изолейцин, валин и фенилаланин − содержатся в белке молока в зна­чительно больших количествах, чем в белках мяса, рыбы и рас­тительных продуктов. Биологическая ценность молочного жира обусловлена содержанием в нем ненасыщенных и насыщенных жирных кислот, наличием фосфолипидов. Биологически важно наличие в молочном жире полиненасыщенных кислот − линолевой, линоленовой, арахидоновой, играющих большую роль в процессах обмена веществ. Эти кислоты участвуют во внутри­клеточном обмене, входят в состав нервных клеток, регулируют уровень холестерина в крови, повышают эластичность сосудов, способствуют синтезу простогландинов. Липиды молока − но­сители жирорастворимых витаминов A, D, Е, К, которых мало в других жирах. Хорошей усвояемости молочного жира (98 %) способствует и низкая температура его плавления (от 28 ºС до 36 °С).

Лактоза − хороший источник энергии для работы сердца, печени, почек, входит в состав клеток, витаминов. Разлагаясь в кишечнике до молочной кислоты, она способствует жизнедея­тельности микрофлоры, тормозящей развитие гнилостных про­цессов. Организмом человека лактоза усваивается на 98 %.

Минеральные вещества молока, поступающие в организм человека, поддерживают кислотно-щелочное равновесие в тканях: и осмотическое давление в крови, способствуют нормальной жизнедеятельности организма. Молоко − источник жирораство­римых и водорастворимых витаминов. В молоке содержатся биологически активные вещества − гормоны, ферменты, простогландины, бактериостатические и бактерицидные вещества (лизоцим, иммуноглобулины, лактенины, лактоферрин и др.), повышающие устойчивость организма к инфекционным болез­ням.

Велика роль в питании человека и молочных продуктов − кисломолочных, масла, сыров и др. Кисломолочные продукты (кефир, творог, катык, сметана, кумыс, ацидофильное молоко и др.) наряду с высокой пищевой ценностью обладают диетичес­кими и лечебными свойствами (улучшают пищеварение, оказы­вают терапевтическое действие при желудочно-кишечных забо­леваниях, хроническом бронхите, туберкулезе, малокровии, за­болеваниях печени, почек, сердечно-сосудистой системы). Мас­ло и сыр обладают высокой пищевой ценностью, обусловленной их химическим составом и хорошей усвояемостью организмом.

Молокообразование

Синтез молока осуществляют клетки молоч­ной железы самок из составных частей крови. Основные компо­ненты молока (жир, казеин, лактоза) синтезируются в ре­зультате перестройки химических веществ, поступающих с кро­вью. Из крови в молоко избирательно переходят минеральные вещества и без изменений − витамины, гормоны, фер­менты, некоторые белки и пигменты.

Из аминокислот крови в клетках молочной железы образу­ются казеин, лактальбумин, лактоглобулин. Альбумин, им­муноглобулины переходят в молоко из крови. Основной источ­ник аминокислот для синтеза белков молока − свободные ами­нокислоты крови. В процессе синтеза белков принимают учас­тие ДНК, РНК, АТФ, ГТФ и ферменты. Молочный жир, фосфолипиды, стерины и другие липиды молока синтезируются в клет­ках молочной железы. Жирные кислоты поступают в молочную железу в составе липидов крови или синтезируются ее клетка­ми. Из липидов крови образуются главным образом высокомо­лекулярные жирные кислоты. Низкомолекулярные жирные кис­лоты образуются в клетках молочной железы. Их предшествен­никами являются ацетат и оксибутират, содержащиеся в кро­ви животных.

Под действием фермента лактосинтазы в клетках молочной железы из D-глюкозы и УДФ-галактозы синтезируется лактоза.

Из клеток молочной желе­зы путем активной диффузии через мембраны клеток без повреждения или с частичным нарушением ее цело­стности осуществляется выведение компонентов молока.

Секреторная деятельность молочной железы находится в не­разрывной связи с функцией остальных систем и органов жи­вотного − нервной, пищеварительной, дыхательной, кровенос­ной, эндокринной и др. Главный регулирующий центр образо­вания и выведения молока − центральная нервная система. Ре­гуляция осуществляется нейрогуморальным путем − через нерв­но-рефлекторные связи и посредством гормонов эндокринных желез.

В результате взаимодействия нервной, эндокринной и сосудистой систем осуществляется рефлекс выведения молока.

Химический состав молока

Состав молока включает более чем 300 компонентов, основные из которых − вода, белки, жир, лактоза, микроэлементы, витамины, ферменты, гормоны и др.

Вода − среда, в которой растворены или распределены все остальные компоненты молока, образующие устойчивую колло­идную систему, позволяющую подвергать молоко различным технологическим процессам. От 95 % до 97 % воды находится в свобод­ном состоянии. Эту воду можно удалить при нагревании моло­ка. В ней растворены лактоза, минеральные вещества, кисло­ты. Кроме того, различают воду связанную (2,0−3,5 %), набу­хания и кристаллизационную. Способностью связывать воду обладают белковые вещества, полисахариды, фосфатиды, так как они имеют гидрофильные группы. Вода набухания содер­жится в лиофильных коллоидах с мицеллярным строением (в белках). Кристаллизационная вода связана с молекулами лактозы.

После высушивания навески молока при температуре

от 103 °С до 105 °С до постоянной массы остается сухое вещество (сухой ос­таток), в состав которого входят все компоненты молока, за исключением воды. Компоненты сухого вещества обусловлива­ют пищевую ценность молока и его технологические свойства при производстве молочных продуктов.

Белки. Содержание белков в молоке коров в среднем со­ставляет 3,3 %. От 78 % до 85 % белков представлены казеином, осталь­ная часть − сывороточные белки, к которым относятся лактальбумин, лактоглобулин, альбумин, иммуноглобулины, протеозопептоны и лактоферрин.
К белкам молока относятся так­же ферменты, некоторые гормоны (пролактин), белки оболочек жировых шариков и белковые вещества микробных клеток.

Казеин [NH₂R(COOH)₄(COO)₂Ca] в молоке находится в количестве 2,7 % в коллоидном состоянии. Он является гетероген­ным белком и в зависимости от содержания фосфора, серы и спо­собности к свертыванию кислотой или сычужным ферментом его можно разделить на альфа-, бета-, гамма- и каппа-фракции. Нефракционированный казеин содержит углерода 53 %, водо­рода – 7,1 %, азота − 15,6 %, кислорода − 22,6 %, серы − 0,8 %, фосфо­ра – 0,9 %. Гамма-форма казеина не изменяется под действием сычужного фермента, тогда как альфа- и бета-формы осажда­ются с образованием сгустка (параказеина). Каппа-фракция изучена слабо.

При рН свежего молока казеин имеет отрицательный заряд. Равенство положительных и отрицательных зарядов (изоэлектрическое состояние) наступает в кислой среде при рН 4,6−4,7. Он относится к фосфопротеинам (содержит фосфор) и имеет свободные аминные и карбоксильные группы. Карбоксильных групп в казеине почти в 2 раза больше, чем аминных, поэтому в нем кислотные свойства преобладают над основными. В мо­локе казеин соединен с кальциевыми солями и образует казеинфосфаткальциевый комплекс.

Казеин обладает амфотерными свойствами − кислотными и щелочными. Свободные аминогруппы казеина взаимодействуют с альдегидами, например, с формальдегидом, на чем основано определение содержания белков в молоке методом формольного титрования. Казеин можно выделить и воздействием слабых кислот. В этом случае казеинфосфаткальциевый комплекс рас­падается на чистый казеин и соль кислоты, в реакцию с кото­рой он вступил. Такая реакция наблюдается при естественном скисании молока, когда под действием молочнокислых микро­организмов происходит разложение лактозы с образованием молочной кислоты. Эту реакцию можно представить в следую­щем
виде:

NH₂—R—(СООН)₄(СОО)₂Са+2СН₃СН(ОН)СООН= =[CH₃CH(OH)COO]₂Ca+NH₂—R— (СООН)₆

При этом спо­собе осаждения казеина получается осадок в виде мелких хлопьев, кислых на вкус.

Сывороточные белки. После осаждения казеина из обезжи­ренного молока сычужным ферментом или кислотой в сыво­ротке остается 0,5−0,8 % белков. Основными из них являются лактоглобулин, лактальбумин, альбумин сыворотки крови, иммуноглобулины, протеозо-пептоны, лактоферрин. Сывороточ­ные белки по содержанию незаменимых аминокислот биологи­чески более полноценны. β-Лактогло-булин составляет около 50 % всех белков сыво­ротки. При пастеризации он подвергается денатурации. Биоло­гическая роль его не выяснена. α-Лактальбумина в молоке от 2 % до 5 % от общего количества его белков. Он тонкодиспергирован, не коагулирует в изоэлектрической точке в силу большой гидратированности, не свертыва­ется под действием сычужного фермента, термостабилен. Не­обходим для синтеза лактозы из галактозы и глюкозы.

Иммунные глобулины составляют 1,9−3,3 % общего количе­ства белков молока. В молозиве их количество повышается и достигает

90 % всех сывороточных белков. Они выполняют функцию антител. Из молока коров выделено 3 группы иммуно­глобулинов: G, А и М. В количественном отношении преоблада­ют иммуноглобулины группы G.

Протеозо-пептоны составляют около 24 % сывороточных бел­ков и 2−6 % всех белков молока, относятся к наиболее термо­стабильным сывороточным белкам. Они не осаждаются при нагревании до 100°С в течение 20 мин. Количество их увеличи­вается в процессе хранения молока при низких плюсовых температурах (3−5 ^оС). Биологическая роль этих белков не выяснена.

Лактоферрин − красный железосвязывающий белок, по свой­ствам напоминающий трансферрин крови. Обладает бактериостатическим действием. В молоке коров его содержится от 0,1 до 0,4 мг/мл, в молозиве – от 1 до 6 мг/мл.

Небелковые азотистые вещества молока представляют со­бой промежуточные и конечные продукты азотистого обмена и поступают в молоко из крови. К ним относятся пептиды, амино­кислоты, мочевина, аммиак, креатин, креатинин, оротовая, мо­чевая и гиппуровая кислоты. Они составляют около 5 % всего содержания азота в молоке.

Ферменты.Из молока здоровых животных выделено более 20 истинных ферментов. Одни из них секретируются в клетках молочной железы (щелочная фосфатаза, лактосинтаза, лизоцим), другие переходят в молоко из крови животных (альдолаза, каталаза, протеиназа). Кроме истинных, в молоке присутст­вуют ферменты, вырабатываемые микрофлорой молока. Фер­менты, находящиеся в молоке и молочных продуктах, имеют большое практическое значение. На действии ферментов клас­сов оксидоредуктаз, гидролаз, трансфераз и других основано производство кисломолочных продуктов и сыров. Протеолитические и липолитические ферменты вызывают изменения, при­водящие к снижению пищевой ценности и возникновению поро­ков молока и молочных продуктов. По активности некоторых ферментов можно судить о санитарно-гигиеническом состоянии сырого молока и эффективности его пастеризации. К оксидоредуктазам относят редуктазы, оксидазы, пероксидазу и каталазу.

Редуктазы накапливаются в сыром молоке при размножении в нем бактерий. Поэтому бактериальную обсемененность моло­ка можно определить по продолжительности восстановления добавленного к молоку резазурина или метиленового голубого. Оксидазы вырабатываются клетками молочной железы (ксантиноксидаза) и микрофлорой молока (оксидазы аминокислот). Ксантиноксидаза катализирует окисление пуриновых основа­ний − гипоксантина и ксантина до мочевой
кислоты, а альдеги­дов − до карбоновых кислот. Пероксидаза синтезируется клет­ками молочной железы и частично освобождается из лейкоци­тов, обладает антибактериальными свойствами; инактивируется при температуре около 80 °С, что используют в молочной про­мышлен-ности для контроля эффективности пастеризации мо­лока.

Каталаза переходит в молоко из клеток молочной железы, а также вырабатывается микрофлорой молока и лейкоцитами. В молоке здоровых животных каталазы содержится мало, а в молозиве и молоке больных животных ее количество резко увеличивается. В связи с этим определение активности каталазы используют в качестве метода обнаружения молока, получен­ного от больных животных (мастит и др.).

К гидролазам и ферментам других классов относят липа­зы, фосфатазы, β-галактозидазу, лизоцим, протеиназы, рибонуклеазу и др.

Липазы представлены нативной и бактериальной липазами, эстеразами, холинэстеразой и липопротеидлипазой. Они способствуют гидролизу жира с выделением низкомолекуляр­ных жирных кислот, что приводит к прогорканию молока. Ис­тинные липазы разрушаются при температуре от 74 °С до 80 °С, бактериальные – при температуре от

85 °С до 90 °С. Фосфатазы − в молоке содержат­ся щелочная фосфатаза, секретируемая клетками молочной же­лезы и микроорганизмами, а также фосфопротеидфосфатазы, неорганическая пирофосфатаза и
АТФаза. Щелочная фосфата­за катализирует гидролиз эфиров фосфорной кислоты с образо­ванием неорганического фосфора. Инактивируется она при тем­пературе от 72 °С до 74 ^оС и выше, что положено в основу метода конт­роля эффективности пастеризации молока и сливок.

Лактаза (β-галактозидаза) синтезируется молочнокислой микрофлорой (бактериями и дрожжами). Катализирует реак­цию гидролитического расщепления лактозы на моносахари­ды − глюкозу и галактозу. Амилаза связана с лактоглобулиновой фракцией белка молока. Количество ее повышается при за­болеваниях животных. При пастеризации инактивируется. Ли­зоцим катализирует гидролиз полисахаридов клеточных стенок некоторых видов микробов. Он обусловливает бактерицидные свойства молока, термостабилен в кислой среде. В молоке ко­ров его количество составляет около 13 мкг в 100 мл.

Протеиназы в молоко переходят из крови, а также синтезируются микроорганизмами и лейкоцитами. Они катали­зируют гидролиз белков молока, в основном казеина. Микро­флора молока (гнилостные бактерии, микрококки) синтезиру­ют протеиназы, вызывающие пороки вкуса молока и молочных продуктов. Молочнокислые бактерии вырабатывают кислые про­теиназы, имеющие важное значение при производстве кисломо­лочных продуктов и сыров. Рибонуклеаза переходит в молоко из крови. Она катализирует расщепление рибонуклеиновой кис­лоты на нуклеотиды.

Трансферазы (истинные и бактериальные) катализируют переаминирование аминокислот в клетках молочной железы. Лиазы (истинные и бактериальные) в молоке представлены альдолазой, играющей важную роль в углеводном обмене молочной железы и микроорганизмов; карбоангидразой, катализирующей процесс дегидратации угольной кислоты; декарбоксилазами, имеющими важное значение при производстве кисломолочных продуктов. Изомеразы играют важную роль в обмене веществ в клетках молочной железы и при брожении лактозы.

Липиды молока представлены молочным жиром и жироподобными веществами − фосфолипидами и стероидами.

Молочный жир − производное спирта глицерина и жирных кислот. Среднее содержание его в молоке составляет 3,8 %. В молочном жире обнаружено около 150 жирных кислот с чис­лом атомов углерода от С₄ до С₂₆ (насыщенные, моно- и поли­ненасыщенные).

В парном или нагретом молоке жир находится в состоянии эмульсии, а в охлажденном − в виде суспензии. В 1 мл коровье­го молока содержится от 1 до 12 млрд жировых шариков диа­метром 0,1−
20 мкм. Поверхность жирового шарика окружена лецитино-белковой оболочкой. Температура плавления молоч­ного жира от 28 °С до 36 °С, температура застывания от 18 °С до 23 °С, коэф­фициент преломления − 1,453−1,455.

В молочном жире в боль­шом количестве содержатся насыщенные жирные кислоты − пальмитиновая, миристиновая и стеариновая, и ненасыщенные − олеиновая, пальмитолеиновая, линолевая и миристолеиновая.

Из фосфолипидов в молоке имеется лецитин, кефалин, сфингомиелин, цереброзиды. Суммарное их количество − около 0,06 %. Фосфолипиды входят в состав оболочек жировых шари­ков, а также
находятся в связи с белковой фазой и плазмой молока. Из стероидов в молоке присутствует холестерин (в комп­лексе с белками и в плазме молока) и эргостерин (входит в со­став оболочек жировых шариков). В молоке стероидов от 0,01 % до 0,014 %.

Лактоза в молоке коров составляет в среднем 4,7 %, на­ходится в молекулярном состоянии и представляет собой дисахарид, состоящий из глюкозы и галактозы. По сравнению с са­харозой лактоза в 5 раз менее сладкая и хуже растворима в воде.

Минеральные вещества. Минеральный состав моло­ка во многом зависит от минерального состава кормов. Мине­ральных веществ в молоке содержится в среднем 0,7 %. Их под­разделяют на макро- и микроэлементы. Макроэлементы со­держатся в относительно больших ко-личествах – 10−100 мг/кг, их концентрация в молоке сравнительно
постоянна; микроэле­менты − в количествах, измеряемых микрограммами, концент­рация их значительно варьирует, в зависимости от кормления животных, условий первичной обработки и хранения молока.

К макроэлементам относят калий, натрий, кальций, магний, фосфор, хлор и серу. Калий, натрий, кальций и магний нахо­дятся в молоке в основном в виде солей фосфорной и лимонной кислот. Около 95 % калия и натрия присутствует в истинном растворе в виде легкодиссоциирующих солей, остальное их количество связано с казеином и находится в коллоидном со­стоянии. Кальций имеется в молоке в основном в коллоидной форме (около 30 % − в виде коллоидного фосфата кальция и около 40 % − в виде казеинаткальцийфосфатного комплекса). На долю истинного раствора приходится около 30 % всего каль­ция.

Магний находится в молоке в истинном растворе (73−82 %), остальное его количество входит в состав коллоидного фосфата магния и связано с казеином.

Фосфор в молоке представлен следующими соединениями (%): неорганическими солями в виде истинного раствора − 37, органическими эфирами в виде истинного раствора − 7, казеинкальцийфосфатным комплексом − 20, неорганическими соля­ми в виде коллоидного раствора − 38,5, липидами − 1,5. Сера входит главным образом в состав белков.

Из микроэлементов в молоке содержатся алюминий, барий, бор, бром, ванадий, железо, йод, кадмий, кобальт, кремний, литий, марганец, медь, молибден, никель, селен, серебро, строн­ций, сурьма, фтор, хром, цинк. Алюминий, медь, марганец, молибден, никель, цинк и йод связаны с белками молока, а бор − с жировой фазой. Около 90 % всей меди молока связывается с казеином и сывороточными белками, 10 % − с жировыми шариками (2−3 % − с оболочечными белками, остальные 7−8 % − с фосфолипидами). Большая часть железа соединяется с казеином, остальная с лактотрансферрином. Марганец связывается с сывороточными белками, олово − с β-казеином. С белками молока соединяется йод (около 30 %), а около 60 % его количества на­ходится в небелковых органических соединениях. 40 % йода при­сутствует в сыворотке молока в виде неорганических соедине­ний и около 5 % связано с жиром.

Витамины содержатся в молоке в различных количест­вах, что обусловлено поступлением их в организм коровы с кор­мом, интенсивностью синтеза микрофлорой рубца и степенью разрушения при обработке и хранении молока. Среднее со­держание витаминов в 100 г молока составляет (мг): жиро­растворимых А − 0,02−0,2, D − 0,002, Е − 0,06; К − 0,032; водорастворимых B₁ − 0,05, В₂ − 0,2, В₆ − 0,1–0,15,
B₁₂ − 0,1–0,3, РР − 0,05–0,4, В₃ − 0,28–0,36, С − 0,5–2,8, Н − 0,00001–0,00003.

Гормоны в молоко поступают из крови. Они принимают участие в образовании и выделении молока (пролактин, тирок­син, лютеостерон, фолликулин, окситоцин, адреналин, инсулин и др.).

Газы составляют от 60 до 80 мл в 1 л молока, из них двуокиси углерода (углекислого газа) – от 50 до 70 %, азота − от 20 % до 30 %, кис­лорода – от 5 до 10 %.

Химический состав молока представляет собой сложную по­лидисперсную систему. На его показатели оказывают влияние кормление и содержание животных, состояние здоровья, пород­ность и многие другие факторы. Все это необходимо учитывать при ветсанэкспертизе молока и молочных продуктов.

Сырое молоко и продукты его переработки должны соответствовать данным, отраженным в таблицах 1–19.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: