Федеральное агентство по образованию ФГОУ СПО «Сарапульский техникум пищевой промышленности»
Конспект
по дисциплине «Биохимия молока и молочных продуктов»
Студента
Группа
2008 г
1. Понятие о молоке, химический состав коровьего молока
Цель: Сформировать понятие о молоке, его химический состав.
1.1 Общие понятия о молоке
Молоко – полноценный, полезный продукт питания представляющий собой сложную физиологическую жидкость основными компонентами является белки, жиры, углеводы.
Состав молока различных млекопитающих определяется теми условиями окружающей среды, в которых происходит рост молодого организма.
№ п/п
|
Вещества необходимые для питания
|
Характеристика вещества
|
1.
|
Белки
|
Образуется в результате расщепление белков аминокислоты идут по построение клеток, организма, ферментов, защитных тел, гормонов. Особенно богаты незаменимыми аминокислотами. Содержится в растворенном состоянии легко атакуется и перевариваются протеолитическими ферментами пищеварительного тракта.
|
2.
|
Жир
|
Источник энергии, термоизоляция, защитная функция. Наличие в них полиненасыщенных жирных кислот.
|
3.
|
Лактоза (углевод)
|
Используется организмом в качестве источника энергии. Поступая в кишечник она способствует развитию полезной микрофлоры, которая, образуя молочную кислоту подавляет гнилостные процесс в организме.
|
Прежде всего следует отметить высокое содержание солей Ca2+и P, которые нужны организму для формирования костной ткани, восстановления крови, деятельности мозга и т.д. Около 80% суточной потребности человека в кальции удовлетворяется за счет молочных продуктов.
В молоке содержится такие важные микроэлементы, как K, Mg, Cl, а также микроэлементы – Zn, Co, Mn, Cu, Fe, J, которые участвуют в построении ферментов, гормонов и витаминов.
Молоко является постоянным и важным источником почти всех видов витаминов. Так суточная потребность в относительно дефицитном витамине В2 удовлетворяется на 42- 50% за счет молока и молочных продуктов. Также основным источником витамина А в питании человека является сливочное масло.
2. Составные части молока
Химический состав молока (Вода, ферменты, мин. вещества, белки, жиры, лактоза, витамины)
Химический состав молока
|
Придел колебания, %
|
Средние содержание, %
|
Вода
Молочный жир
Фосфолипиды
Стерины
Казеин
Альбумин
Глобулин
Небелковые азотистые соединения
Молочный сахар
Зола
|
83-89
2,7-6
0,2-0,08
0,01-0,06
2,2-4
0,2-0,6
0,05-0,2
0,02-0,08
4-5,6
0,6-0,85
|
87
3,4
0,05
0,03
2,7
0,4
0,2
0,1
4,7
0,7
|
Составные части молока
|
Характеристика составных частей молока (определение, способы определения, содержание)
|
Сухой остаток молока
|
В сухой остаток молока входят все химические составные части (жир, белок, молочный сахар, мин. вещества и др.), которые остаются в молоке после удаления из него влаги. Содержание сухого остатка зависит от состава молока и колеблется в значительных пределах (11 – 14%)
|
Сухой обезжиренный остаток молока
|
Содержание сухого обезжиренного молочного остатка – величина постоянная, чем содержание сухого остатка, и составляет 8-9%. По нему судят о натуральности молока – если СОМО ниже 8%, то молоко вероятно разбавлена водой.
|
3. Химический состав молока
№ п/п
|
Химический состав молока
|
Характеристика состава молока
|
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
|
Вода
Сухой остаток
Газы
Липиды
Углеводы
Мин. вещества
Казеин
Холестерин
Лактоза
Азотсодержащие вещества
Глюкоза
Галактоза
Альбумин
|
87-89% существенных изменений нет
11-13% изменений нет
Раньше было 6-12 мг. Сейчас содержится 50-86 см3.
Раньше 2,8-5,0%; Сейчас3-6%
Раньше 4,5-5%
Раньше 0,6-0,8%; Сейчас ≈1%
Раньше 2,6-3,4%; Сейчас 2-3%
0,01%; Сейчас 0,05%
4,5-5%; Сейчас 4-5%
0,024-0,035%, сейчас 3-4%
0,02%, сейчас 50%
0,02%, сейчас 50%
0,04%, сейчас 0,5-1%
|
Общая формула для расчета сухого вещества в молоке
 %
Где а – плотность молока; А
 % или  %
2. Вода, состав воды в молоке и молочных продуктов
2.1 Основные понятие о воде
Свойства воды
|
Функции воды
|
Вода обладает особым свойством образовать упорядоченную льдоподобную тетраэдрическую структуру. В такой структуре каждая молекула воды окружена четырьмя другими молекулами воды. Образование упорядоченности структуры объясняется тем, что молекулы воды поляризованы. Следовательно, молекула воды представляет собой электронный диполь. Дипольные молекулы могут ориентироваться и связываться как друг с другом, так и с другими молекулами.
|
Вода выполняет разнообразные функции и играет важную роль в биохимических процессах. Она является растворителем органических и неорганических веществ. В водной среды проходят все многочисленные реакции живого организма. В некоторых реакциях вода принимает не посредственное участие.
|
2.2 Свободная вода
Характеристика свободной воды
|
Методы удаления свободной воды
|
Свойства удаления из молока
|
Большая часть воды молока находится в свободном состоянии (84,5-85%), т.е. может принимать участие в биохимических реакциях. Свободная вода представляет собой раствор различных органических и неорганических веществ (сахар, солей и др.)
|
Ее легко можно превратить в состояние льда при замораживании молока при удалении при сгущении и высушивании.
Высушивание
Ультрафильтрация
Сгущение
Превращение в лед
|
Замерзает при температурах близких к 0оС
Доступна для развития м/о
Является причиной порчи молочных продуктов
|
3. Связанная вода
Свойства
|
Состав
|
Характеристика
|
Связанная вода по своим свойствам отличается от свободной. Она не замерзает при низких температурах, не растворяет соли, сахар и т.д. Связанную воду нельзя удалить из молока при высушивании.
|
Особая форма связанной воды – химически связанная вода. Это вода кристаллогидратов или кристаллизационная вода. В молоке кристаллизационная вода связана с кристаллами молочного сахара (С12Н22О11* Н2О)
|
По количеству связанной воды обычно судят о гидрофильности белков. На практике под понятием «гидрофильность белков», чаще понимают их способность связывать всю влагу (влагу первого и последующих) слоев.
|
Отличие связанной воды от свободной:
Лишена подвижности
Не замерзает при низких температурах
Не растворяет электролиты
Недоступна микроорганизмом
Имеет большую плотность
С большим трудом удаляется из продукта при высушивания
4. Роль активности воды, содержащейся в молоке и молочных продуктов
Активность – это отношение давление паров воды над данным продуктом с давлением паров на чистой водой при одной и той же температуре.
№ п/п
|
Классификация по форме связи
|
Характеристика
|
1.
|
Вода химическая
|
Химическая связь воды являются наиболее прочной в химических соединениях. Это связь возникает при строго определенных стехиометрических соотношениях и с трудом разрушается при нагревании. В молочных производствах химически связана вода представлена водой кристаллогидрата молочного сахара (С12Н22О11* Н2О). Ее можно удалить при нагревании гидратной формы сахара до t-ры 125-130оС
|
2.
|
Физико-химическая связь
|
Характеризуется средней прочностью (энергия связи более 80 кДж/моль), она образуется в результате притяжения диполей воды полярными группами молекул белков, фосфолипидов, аминосахоридов и другие. В молоке связывают воду мицеллы, казеина, β-глобулин, оболочки жировых шариков и свободных фосфолипиды, а так же лактоза и минеральные вещества. Воду первого слоя называют связанной водой, близлежайшей влагой или мономалекулярной адсорбции; воду остальных слоев влагой полималекулярной адсорбции, свойства которой близкой к свойствам связанной воды.
|
3.
|
Вода физико-механической связи
|
Вода этой связи отличается малой прочностью и по свойством ближе к свойствам свободной влаги. Она удерживается ячейками структуры ее, пока точно не установлена. К такому виду слабых связей относится значительная часть влаги (около 80%) макрокапилляров и стыковая влага сычужных сыров. Энергия влаги макропор и стыковой влаги составляет 3,48 и 1,98 кДж/моль
|
Продукт
|
Массовая доля влаги, %
|
aw
|
Молоко
Сливочное масло
Сыры сычужные:
Твердые
Терочные
С повышенной tо С 2огонагревания
С пониженной tо С 2огонагревания
С повышенным уровнем м/к брожения
Полутвердые
Мягкие
Сыры свежие к/м
Плавленые сыры
Сгущенное молоко с сахаром
Казеин
Сухое молоко
|
84…87
16
37…40
38…40
42…46
42…46
44…46
50…52
80
44…50
30
15
3
|
0,97…1
0,95…1
0,917…0,940
0,948…0,960*
0,950…0,970
0,950
0,950
0,950…0,985
0,988
0,950…0,960
0,83…0,85**
0,7
0,2
|
*Есть другие данные: aw= 0,90 и 0,875…0,905
**Есть другие данные: aw= 0,80…0,87
3. Белки молока. Казеин, как основной белок молока.
3.1 Общие понятие о белкам молока
Свойства белков
|
Содержание %
|
Углерод
Фосфор
Водород
Сера
Кислород
Железо
Азот
|
53
95
7
3
22
0,06мг – 0,4мг – 1,2мг
15 – 17
|
№ п/п
|
Классификация белков
|
Характеристика
|
1.
|
Протеины
|
Протеины состоят только из аминокислот. Относятся к группе простых белков. К протеинам относят глобулины, альбумины, казеин (2,7)
|
2.
|
Протеиды
|
Они помимо белков части имеются соединения небелковой природы. Например, липопротеиды кроме белка содержат липиды, гликопротеиды, фосфопротеиды – фосфорную кислоту.
|
Первичные
|
Вторичные
|
Третичные
|
Четвертичные
|
Последовательность аминокислотных остатков в полипептидных цепи, называется первичной структурой белка. Она специфична для каждого белка. Молекуле белка полипептидная цепь частично закручено в виде α – спирали, витки которых скреплены водородными связями.
Последние возникают между аминными и карбоксильными группами, расположен на противоположных витках спиралями. С=0…H-N.
|
Но не все участки белковой цепи находятся в виде α – спирали: некоторые аминокислоты (пропин, серин и др.) препятствуют ее образованию, и в этих местах спираль прерывается. Вид спирали характеризует вторичную структуру. Возможна также слоисто – складчатая структура
|
Пространственное расположение полипептидной цепи определяет третичную структуру белка. Отдельные цепи могут соединяться между собой прочными –s-s- связями (дисульфидными связями). Важное значение в образовании
третичной структуры имеют слабые связи. В зависимости от пространства расположения полипептидной цепи форма молекул белков может быть различной.
|
Характеризует способ расположения в пространстве отдельных полипептидных цепей в белковой молекуле состоящей таких цепей или субъединиц.
|
3.2 Свойства белков молока
№ п/п
|
Свойства
|
Белки молока
|
1.
|
Гидролиз полипептидов
|
Разрываются пептидные связи и образование свободных аминокислоты. Это р катализируется протеолитическими ферментами и играет большую роль переваривать белков в пищеварительном тракте, созреванию сыров и т.д.
|
2.
|
Коагуляция
|
Можно осуществить, добавляя раствор белков дегидрирующие вещества (спирт, ацетон, сульфат аммония), разрушающие гидратную оболочку. Происходит осаждение белков, т.е. удаление этих веществ белки вновь переходит в нативное состояние.
|
3.
|
Денатурация
|
Развертывается полипептидная связь белка, которая в нативной белковой молекуле была свернута. В результате развертывания на поверхности белковой молекулы выходят гидрофобные группы. При этом белок выпадает в осадок.
|
3.3 Классификация белков
№ п/п
|
Классификация
|
Характеристика
|
1.
|
Сывороточные белки молока
|
Β – лактоглобулин =52% ; α – лактоглобулин ≈ 23%; иммуноглобулин ≈ 16%; альбумин сывороточной крови ≈ 8%; лактоферрин и др. ≈ 1%
|
2.
|
Белки оболочек жировых шариков
|
Казеин 80%; а31-казеин = 38%; а52 = 10%; β - казеин = 39%; K – казеин = 13%.
|
3.4 Казеин, как основной белок молока
Состав
|
Состав
|
Казеин Са фосфатным комплексом
|
Элементарный
|
Фракционный
|
Углерод – 53,1
Водород – 7,1
Кислород – 22,8
Азот – 15,4
Сера – 0,8
Фосфор – 0,8
В виде мицелл, сложные комплексы фракций казеина с коллоидным фосфатом Са
|
Комплекс 4 фракций, а31, а52, β, х. Имеют молекулярную массу 19000 – 25000, различный аминокислотный состав.
|
Казеин является главным белком молока, его содержание колеблется 2,1 до 2,9% присутствии в виде казеина фосфатного комплекса. В чистом виде .
|
В молоке казеина содержится в виде казеинатов Са, соединенных с коллоидным фосфатом Са. Ионы Са могут присоединятся к карбоксильным группам нанесена
R – COOH+Ca2+=R – COOCa+
R- COO
2R – COOH+Ca2+= Ca
R- COO
В первую очередь они взаимодействуют с остатками фосфорной кислоты казеина. При этом Са соединяется
|
4. Липиды молока
4.1 Основные понятия о жирах
Липиды – общее понятие жиров и жиро – подобных веществ, обладающих одинаковыми физико-химическими свойствами.
Липиды не растворяются в воде, но хорошо растворяется в органических растворителях (эфире, хлороформе, ацетоне и др.). К ним относят нейтральные жиры, фосфолипиды (лецитин, кефалин, сфингомнелин и др.); гликолипиды (цереброзиды и др.), стирины и др.
Жиры служат энергетическим материалом, выполняют функции запасных и защитных веществ: фосфолипиды и гликолипиды являются структурными элементами мембран клеток.
4.2 Состав молочного жира
Молочный жир сложная смесь глицерида в которой все три кислоты различны т.е с разной степенью твердости.
|
