4. Окислительно-восстановительный потенциал

Окислительно-восстановительный потенциал молока (Е) – редоксипотенциал - является количественной мерой способности системы отдавать (процесс окисления) или присоединять (процесс восстановления) электроны.

Нормальное свежее молоко имеет потенциал от 250 до 350 МВ. В качестве измерительных приборов для определения этого показателя в молоке используют рН-метры со шкалой в милливольтах. Основными факторами, влияющими на величину потенциала, являются концентрация растворенного кислорода и присутствие химических соединений, способных отдавать или присоединять электроны. Основные компоненты молока (жир, лактоза, белки) не влияют на величину окислительно-восстановительного потенциала.

Молоко содержит ряд химических соединений, способных отдавать или присоединять электроны: аскорбиновую кислоту, токоферолы, цистеин, рибофлавин, молочную кислоту, коферменты окислительно-восстановительных ферментов, металлы и др.

В окислительно-восстановительную систему молока входят разнообразные системы, например:

аскорбиновая кислота дегидроаскорбиновая кислота;

2 цистеин цистин;

молочная кислота пировиноградная кислота.

На величину окислительно-восстановительного потенциала оказывают значительное влияние концентрация ионов водорода, а также виды и количество ферментов. Значимость этих факторов зависит от многих условий: содержания бактерий в молоке и их разновидностей, режимов тепловой обработки и хранения и др.

Любое изменение концентрации содержащихся в молоке окислителей и восстановителей может вызвать изменение окислительно-восстановительного потенциала. Например, нагревание ведет к улетучиванию растворимого кислорода и к разрушению аскорбиновой кислоты. Поэтому потенциал пастеризованного молока значительно ниже, а сухое молоко имеет еще меньший потенциал, в результате чего характеризуется повышенной устойчивостью к окислительным воздействиям.

Максимальное изменение окислительно-восстановительного потенциала обусловлено активным обменом веществ микроорганизмов. Микроорганизмы потребляют кислород и вырабатывают ферменты, которые оказывают восстановительное действие. Величина окислительно-восстановительного потенциала при этом резко снижается. На изменении его величины основан метод определения бактериальной обсемененности молока по редуктазной пробе. При определенном значении Е индикаторы метиленовый голубой, или резазурин, внесенные в молоко, восстанавливаются, обесцвечиваясь или изменяя окраску. Чем больше бактерий в сыром молоке, тем быстрее падает Е и восстанавливаются метиленовый голубой и резазурин.

От величины Е зависит интенсивность протекания в молочных продуктах биохимических процессов (сыры, кисломолочные продукты): протеолиз, распад аминокислот, лактозы, липидов и др. и накопление ароматических веществ (диацетила и др.). Возникновение в молоке и молочных продуктах таких пороков вкуса, как окисленный, металлический привкус обусловлено повышением окислительно-восстановительного потенциала среды.

4. Вязкость и поверхностное натяжение

Вязкость – это свойство среды оказывать сопротивление относительному смещению ее слоев. За единицу вязкости в Международной системе единиц (СИ) принята паскаль-секунда (Па с). Паскаль-секунда – это динамическая вязкость среды, касательное напряжение в которой при ламинарном течении и разности скоростей слоев, находящихся на расстоянии 1 м по нормали к направлению скорости, равной 1 м/с, равно 1 Па.

Жидкости, вязкость которых не зависит от скорости сдвига, называются «ньютоновскими». Цельное и обезжиренное молоко несущественно отличается от «ньютоновских» жидкостей. Вязкость молока можно представить как сумму вязкости воды и приращений вязкости от дисперсных фаз (белки, жиры, углеводы). Вязкость цельного молока составляет в среднем при 20^оС 1,8^.10^-3 Па с (обезжиренного – 1,5^.10^-3 Па с, молочной сыворотки 1,2^.10^-3 Па с).

Вязкость молока зависит от содержания жира, казеина, степени дисперсности и гидратации мицелл казеина и шариков жира, а также от кислотности, температуры и способов обработки молока. Так, вязкость гомогенизированного молока выше, чем негомогенизированного. Это обусловлено увеличением общей площади поверхности жировых шариков и адсорбцией белков на их оболочках, а также повышением степени дисперсности частиц белковой фазы.

В молочной промышленности большой практический интерес представляет вязкость сильно структурированных молочных продуктов – сметаны, кисломолочных напитков и др. Вязкость этих продуктов, обусловленная образованием внутренних структур, отличается от истинной вязкости ньютоновских жидкостей (к которым условно относят цельное молоко). Для них введено понятие «эффективная вязкость», которая характеризует равновесное состояние между процессами восстановления и разрушения структуры.

Поверхностное натяжение молока рассматривается как сила, действующая на единицу длины границы раздела фаз молоко-воздух, и стремящаяся сократить поверхность до минимума при заданных объемах фаз.

Поверхностное натяжение молока при 20^оС составляет около 44^.10^-3 Н/м, что в 1,7 раза ниже поверхностного натяжения воды. Это объясняется тем, что молоко содержит поверхностно активные вещества (ПАВ): белки, фосфолипиды, жирные кислоты. Поверхностное натяжение молока зависит от температуры, химического состава, состояния белковой и жировой фаз, активности липаз, продолжительности хранения, режимов технологической обработки. Поверхностное натяжение снижается при нагревании молока и особенно сильно при липолизе, так как в результате гидролиза жира образуются ПАВ-ди- и моноацилглицерины, свободные жирные кислоты, понижающие величину поверхностной энергии.

При переработке молока поверхностное натяжение возникает также на границе раздела других фаз: жир-плазма и воздух-плазма, способствуя гидратации оболочек жировых шариков и пенообразованию. Пенообразование имеет большое значение для некоторых процессов переработки молока, например для маслообразования, фризерования смеси при производстве мороженого, в производстве взбитых десертов и др. Однако, пенообразование при получении, транспортировании, перекачивании, сепарировании и сгущении молока отрицательно влияет на качество молока и вырабатываемых продуктов. Это объясняется возможностью дестабилизации жировой эмульсии при пенообразовании, появления свободного жира, активизации липаз и, как следствие, гидролитичечского расщепления жира, а также окисления свободного жира.