Тема 4. Общая характеристика химического состава молока

1. Общая характеристика составных компонентов молока

Молоко – биологическая жидкость, которая образуется в молочной железе млекопитающих. Естественное назначение молока в природе – обеспечение питания молодого растущего организма после рождения. В ходе общественного развития человечества значение молока расширилось от пищи для новорожденных до продукта питания и далее до промышленного сырья.

Использование молока в качестве сырья для производства продуктов питания определяется физико-химическими свойствами составных частей.

Знания о количестве составных частей молока постоянно расширяются, это объясняется целенаправленностью научных исследований и применением современных методов анализа, позволяющих обнаружить и количественно определить даже те компоненты, которые присутствуют в виде следов.

В настоящее время известно около 200 различных компонентов молока. Компоненты молока – это все те его составные части, что образуются при секреции молока в молочной железе.

Компоненты молока

Истинные Неистинные

(посторонние):

антибиотики;

Выраженные в Содержащиеся в гербициды;

количественном незначительном пестициды;

отношении: количестве (менее радионуклиды;

вода 1%): соли (в форме нитраты;

лактоза катионов и анионов); тяжелые металлы;

жир фосфатиды; органи- афлатоксины

белки ческие кислоты;

ферменты, гормоны;

витамины;

газы

Химизация сельского хозяйства, лечение заболеваний животных с помощью химиотерапевтических средств, различные загрязнения окружающей среды, в том числе и радиоактивные, привели к увеличению содержания в молоке посторонних веществ.

Таким образом, составные части молока можно разделить на истинные (образующиеся в процессе нормального обмена веществ при секреции молока) и неистинные (посторонние).

Среднее содержание основных компонентов молока характеризуется следующими данными (табл. 4.1).

Таблица 4.1 Химический состав молока

Компоненты	Массовая доля % (среднее значение)	Массовая доля % (пределы колебаний)
Вода	87,5	85,0-89,0
Сухое вещество (сухой молочный остаток – СМО)	12,5	11,0-15,0
Сухой обезжиренный молочный остаток – СОМО	8,9	7,8-10,0
Белки, в том числе: казеин сывороточные белки	3,2 2,6 0,6	3,1-3,9 2,2-3,0 0,5-0,8
Липиды	3,6	3,1-4,6
Углеводы (лактоза)	4,8	4,5-5,3
Минеральные вещества	0,7	0,6-0,8

В зависимости от состояния составные части молока подразделяют на три группы.

1. Вещества, находящиеся в эмульгированном состоянии:

• молочный жир как смесь триглицеридов (триацилглицеринов);

• ди- и моноглицериды (моноацилглицерины);

• фосфатиды (лецитин, кефалин, сфингомиелин);

• стерины;

• жирорастворимые витамины (групп А, Д, Е);

• свободные жирные кислоты.

1. Вещества, находящиеся в коллоидной дисперсии:

• казеины (a_S-; b-; κ-; g-);

• альбумины (альбумин сыворотки крови, a-лактальбумин);

• глобулины (b-лактоглобулин, иммуноглобулины);

• ферменты (каталаза, пероксисдаза, фосфатазы, протеиназы, липазы, амилаза; ксантиноксидаза, альдолаза, дегидрогеназы и др.).

1. Вещества, находящиеся в истинном растворе:

• углеводы (a-гидратная форма лактозы, b-лактоза, глюкоза, галактоза, аминосахара (глюкозамин, галактозамин) и фосфорные эфиры моносахаров: глюкозо-1–фосфат, глюкозо-6-фосфат, галактоза-1-фосфат, фруктозо-1,6-дифосфат;

• катионы (Са⁺⁺; Mg⁺⁺; K⁺; Na⁺);

• анионы (фосфаты – Н₂РО₄^-; НРО₄^{- -}; РО₄^{- - -} ;

цитраты С₆Н₅О₇^{- - -}; С₆Н₆О₇^{- -} ; С₆Н₇О₇^-;

хлорид Cl^-; сульфат SO₄^{- -}; гидрокарбонат НСО₃^-);

• водорастворимые витамины (тиамин – В₁; рибофлавин – В₂; пантотеновая кислота – В₃; пиридоксин – В₆; фолацин – В₉; кобаламин – В₁₂; ниацин – РР; биотин – Н; аскорбиновая кислота – С);

• соединения остаточного азота (аммиак, аминокислоты, мочевина, креатин, креатинин, метилгуанидин, гуанин и др.);

• микроэлементы (около 20: Mn; Zn; Cu; Li; Ba; Sr; B; Fe; Co; J; Mo; Se; Cr; Ag; F; Br и др);

• газы (углекислый кислород, азот).

Из всех компонентов молока молочный жир, лактоза, казеины, лактоглобулины и a-лактальбумин являются его специфическими компонентами, то есть синтезируются в молочной железе и встречаются только в молоке.

В настоящее время установлено, что диапазон колебаний в содержании основных компонентов молока находится в тесной связи с величиной их частиц. По величине диаметра частиц компоненты молока располагаются следующим образом:

вода – от 150 до 200 нм;

жир – от 200 до 10000 нм;

казеины – от 40 до 300 нм;

b-лактоглобулин – от 25 до 50 нм;

a-лактальбумин – от 5 до 20 нм;

молочный сахар – от 1 до 1,5 нм;

ионы – 0,5 нм.

Естественные изменения содержания основных компонентов – жира и белков – представляют экономический и технологический интерес.

Жир занимает особое экономическое положение и служит основой оплаты молока и учета на предприятиях. Этот показатель по сравнению с другими подвержен значительно большим изменениям по сравнению с другими компонентами.

С технологической и экономической точек зрения молоко можно разделить на сухой молочный остаток (СМО) и воду или сухой обезжиренный молочный остаток (СОМО), жир и воду.

Молоко

Вода СМО

СОМО Молочный жир

Белки (ка- Углеводы Минераль-

зеины и сы- (лактоза) ные соли

вороточные

белки)

СМО – это показатель содержания всех компонентов молока кроме воды, определяющий выход молочных продуктов. Содержание СМО определяют путем высушивания навески молока при 105^оС.

СОМО – показатель, характеризующий содержание сухих веществ за исключением жира. Это более постоянный показатель, поскольку наибольшим изменениям в молоке подвержено содержание жира. Поэтому в практике молочной промышленности при проведении расчетов по нормализации исходного сырья чаще всего используют этот показатель. Содержание СОМО определяют путем вычитания из сухого молочного остатка содержания жира, либо используют ориентировочные расчетные формулы.

где: Ж – массовая доля жира в молоке, %;

Д – плотность молока, ^оА.

Содержание жира и плотность определяются в каждой партии молока, поступающего на предприятие.

Вода – это важнейший компонент молока. Она является плазмой, в которой распределены все составные части молока. В молоке содержится 85-89% воды. Большая часть (83-84%) воды находится в свободном состоянии, а от 2 до 5 % ее – в связанном. Свободная вода является растворителем органических и неорганических соединений молока (органических кислот, минеральных солей, углеводов, водорастворимых витаминов и др.). Как растворитель, свободная вода участвует во всех биохимических процессах, протекающих в молоке при его хранении и выработке молочных продуктов, она доступна микроорганизмам. Свободную воду можно легко удалить, высушивая или замораживая молоко, либо снизить ее содержание при сгущении.

Связанная вода (по классификации Ребиндера П.А.) делится на три группы: первая – вода химической связи; вторая – вода физико-химической связи; третья – вода механической связи.

Эти формы связи отличаются природой и величиной энергии (прочностью) связи.

Химическая связь воды (наиболее прочная) – вода в химических соединениях – кристаллогидратах. В молоке химически связанная вода представлена водой кристаллогидратов молочного сахара (С₁₂Н₂₂О₁₁ ^. Н₂О). При высушивании химически связанная вода не удаляется. Удалить ее можно только при нагревании до высокой температуры (до 130^оС).

Физико-химическая связь воды характеризуется средней прочностью. Она образуется в результате притяжения диполей воды полярными группами белков (характерна для белков молока). Гидратация частиц белка обусловлена наличием на их поверхности полярных групп: -СООН; -SH; -OH; -NH₂; -PO₃ и др. При адсорбировании воды диполи располагаются несколькими слоями вокруг гидрофильных центров молекул белков, образуя гидратную оболочку, препятствующую соединению белковых частиц. Первый слой гидратной оболочки – мономолекулярный – связан с белком наиболее прочно. Остальные слои имеют значительно меньшую энергию связи – влага полимолекулярной адсорбции. От интенсивности и прочности гидратной оболочки зависит стабильность мицелл казеина. Около 84% из всей связанной воды в молоке связано с белками. Аналогичные гидратные оболочки образуются и вокруг жировых шариков, поскольку в состав оболочек, формирующих их поверхность, входят белки.

Связанная вода не замерзает при низких температурах (минус 40^оС), не растворяет электролиты и сахара, не удаляется при высушивании продукта и она недоступна микроорганизмам. Поэтому для предотвращения развития микроорганизмов, а следовательно и порчи продукта, свободную воду удаляют (сушат продукт) или переводят в связанную, добавляя влагосвязывающие компоненты (сахар, соль – при консервировании).

Вода механической связи обладает свойствами свободной воды. Она механически захватывается и удерживается ячейками структуры и капиллярами продукта (сухое молоко, сыр, казеин) влага заполняет макро- и микрокапилляры, а также удерживается поверхностью частиц продукта – гигроскопическая влага. Эти свойства необходимо учитывать при выборе влажностных режимов хранения подобных молочных продуктов.

В структурированных молочных продуктах (кисломолочные напитки) вода механической связи заполняет внутренние объемы структурированных систем. Эта влага может быть удалена при высушивании, либо выкристаллизована при замораживании. Способность воды изменять фазовое состояние при замораживании используют для сохранения продуктов, соответственно выбирая режимы замораживания, позволяющие сохранить структурно-механические свойства продукта.

Характеристика других компонентов молока: белков, липидов, углеводов, минеральных веществ будет подробно рассмотрена при изучении последующих тем.

2. Сравнительная оценка состава молока коров с молоком других сельскохозяйственных животных и с женским молоком

Наряду с использованием коровьего молока для питания и в качестве промышленного сырья как в нашей стране, так и в других странах используется также молоко других сельскохозяйственных животных – овец, коз, кобылиц, буйволиц. Содержание основных компонентов в молоке различных животных имеет существенные различия. Как правило, содержание белка и минеральных веществ больше в молоке тех животных, детеныши которых удваивают свою массу в более короткий срок.

Содержание жира в молоке различных видов животных определяется условиями окружающей среды и наличием резервов жира в организме новорожденного. Так молоко самки оленя содержит много жира (22,5%), так как ее детеныш после рождения нуждается в большем количестве энергетического материала. Молоко свиньи характеризуется высоким содержанием жира (8,3 %) по причине отсутствия его резервов в теле поросенка.

Существенны различия и в качественном составе белков и жира молока. По содержанию казеина и сывороточных белков молоко всех млекопитающих можно разделить на две группы: казеиновое и альбуминовое. В казеиновом – не менее 75 % казеина от всех белков, а в альбуминовом – не более 50 %. К первой группе (казеиновое молоко) относится молоко большинства животных: коровы, козы, овцы, буйволицы, верблюдицы; ко второй – кобылицы, ослицы. Женское молоко – альбуминовое.

Таблица 4.2 Химический состав молока различных видов сельскохозяйственных животных и женского молока

Животное	Массовая доля, %
	сухих веществ	жира	белков	в т.ч. казеина	лактозы	минер. веществ
Корова	12,5	3,6	3,2	2,6	4,8	0,7
Коза	13,2	4,3	3,6	3,0	4,5	0,8
Овца	18,4	6,7	5,9	4,8	4,8	1,0
Буйволица	17,4	7,7	4,3	3,6	4.6	0,8
Самка северного оленя	36,7	22,5	10,3	8,7	2,5	1,4
Верблюдица	15,0	5,4	3,8	2,9	5,1	0,7
Кобылица	10,7	1,8	2,1	1,2	6,4	0,4
Ослица	9,9	1,4	1,9	0,7	6,2	0,4
Свинья	18,5	8,3	6,0	3,5	3,2	1,0
Химический состав женского молока
	12,0	3,5	1,5	0,7	6-7	0,3

Козье молоко имеет состав близкий к составу коровьего молока. Отличается несколько повышенным содержанием белков и жира, из минеральных веществ – кальция. Жир козьего молока отличается от коровьего жирнокислотным составом и шарики жира имеют меньший диаметр, чем шарики коровьего молока, что способствует его лучшему усвоению организмом человека. Козье молоко имеет более крупные мицеллы казеина по сравнению с коровьим и женским, более богато витаминами А и С. Отличается меньшей термоустойчивостью из-за повышенного содержания кальция. Используют для детского питания и в смеси с овечьим молоком для приготовления брынзы и некоторых рассольных сыров.

Овечье молоко содержит в 1,5 раза больше сухих веществ по сравнению с коровьим, отличается высоким содержанием жира, белков, кальция и фосфора. Характеризуется высокой биологической ценностью (высокое содержание незаменимых аминокислот, витаминов С, А, гр.В). Используют для приготовления брынзы и рассольных сыров.

Буйволиное молоко – характерно высокое содержание сухих веществ, в основном за счет жира. Шарики жира и мицеллы казеина более крупные, чем в коровьем молоке. Богато кальцием, фосфором, витаминами А и С. Используется для выработки сливочного масла, кисломолочных продуктов (мацун, сметана), рассольных сыров.

Молоко буйволиц быстрее свертывается под действием сычужного фермента, но белки отличаются ограниченной способностью к протеолизу, что затрудняет использование его в сыроделии.

Молоко самки северного оленя мало изучено, характеризуется высоким содержанием жира и белков и низким – лактозы.

Молоко верблюжье содержит больше жира, белков, лактозы по сравнению с коровьим. Белки содержат значительное количество незаменимых аминокислот. В жире верблюжьего молока содержится больше полиненасыщенных жирных кислот, чем в жире коровьего молока, в том числе незаменимых. Богато витаминами С, А и В₁. Молоко верблюжье используют для лечебного питания больных язвенной болезнью.

Молоко кобылье значительно отличается по составу от коровьего молока и других животных. Содержит в 2 раза меньше белков, жира, минеральных веществ и почти в 1,5 раза больше лактозы, чем в коровьем. По составу белков и содержанию лактозы приближается к женскому молоку. Оно относится к молоку альбуминовой группы.

При свертывании кобыльего молока не образуется плотного сгустка, белок выпадает в виде нежных мелких хлопьев. Это молоко относят к продуктам высокой биологической ценности, так как его белки и жир хорошо усваиваются. Жир кобыльего молока по сравнению с жиром коровьего более диспергирован, содержит больше низкомолекулярных жирных кислот и ненасыщенных. Белки имеют хорошо сбалансированный аминокислотный состав.

Используют для приготовления ценного диетического и лечебного продукта – кумыса.

Молоко ослиное - имеет состав аналогичный составу кобыльего.

Состав и свойства женского молока. Женское молоко по составу значительно отличается от молока коровьего и других сельскохозяйственных животных, ближе всего к нему по составу кобылье молоко.

При разработке ассортимента и рецептур молочных детских продуктов за эталон принимают женское молоко. Так как основным сырьем в производстве детских молочных продуктов служит коровье молоко, то необходимо знать отличия в его составе от состава женского молока.

Прежде всего существенные различия заключаются в белковом составе молока.

В женском молоке общее содержание белков в 2-3 раза ниже, чем в коровьем. Причем в коровьем молоке основная часть белков представлена казеином – около 80 %, а на долю сывороточных белков приходится 20 %. В женском молоке соотношение белков имеет другой характер: казеина – 40-50 %, т.е. отношение казеина и сывороточных белков составляет 1:1, а в коровьем – 7-8:1.

Сывороточные белки особенно богаты незаменимыми аминокислотами, поэтому биологическая ценность их выше по сравнению с казеином. Кроме этого, основным сывороточным белком коровьего молока является b-лактоглобулин (» 55 % от их общего содержания), а женского – иммуноглобулины (около 70 %), что обусловливает высокие иммунологические свойства женского молока.

Соотношение белковых фракций обусловливает характер белкового сгустка, образующегося в желудке ребенка под действием ферментов. При свертывании женского (альбуминового) молока белки выпадают в виде мелких хлопьев. Поэтому они легче усваиваются организмом, чем белки коровьего молока. При свертывании коровьего (казеинового) молока образуется более плотный сгусток, так как мицеллы казеина коровьего молока более крупные и это молоко имеет более высокое содержание солей кальция по сравнению с женским, участвующих в формировании плотной структуры сгустка.

По этой причине при выработке молочных продуктов для детского питания прежде всего проводят корректировку белкового состава молока, что достигается использованием концентратов сывороточных белков, и обессоливанием (удаление солей кальция).

Жир женского молока более тонко диспергирован по сравнению с жиром коровьего молока. Различен и их жирнокислотный состав. В жире женского молока в 1,5-2 раза больше ненасыщенных жирных кислот, чем в жире коровье молока, в том числе и незаменимых полиненасыщенных жирных кислот – линолевой, линоленовой, арахидоновой. Поэтому при производстве детских молочных продуктов коровьего молоко (исходное сырье) обогащают полиненасыщенными жирными кислотами, добавляя растительные масла: кукурузное, подсолнечное и др.

Молочный сахар. Концентрация молочного сахара в женском молоке в 1,5 раза выше, чем в коровьем. В связи с этим при выработке продуктов детского питания концентрацию лактозы доводят до ее концентрации в женском молоке. В целях оптимизации углеводного состава применяют такие углеводы, как сахароза, глюкоза, фруктоза, крахмал и др., путем введения в смеси свекловичного или тростникового сахара, солодового экстракта, кукурузной патоки и других компонентов, а также используют сироп лактолактулозы. Лактолактулозу получают путем изомеризации лактозы в щелочной среде, в результате чего происходит изомеризация глюкозы, входящей в состав лактозы, во фруктозу. Лактолактулоза является бифидогенным фактором в желудочно-кишечном тракте ребенка, необходимым для развития бифидобактерий.

Минеральные вещества. Общее содержание солей в женском молоке в 3-4 раза ниже, чем в коровьем. Большую часть среди минеральных солей в молоке составляют соли кальция и фосфора. Концентрация кальция в коровьем молоке составляет около 130 мг на 100 г; фосфора – 90 мг на 100 г, а в женском 30 и 15 мг на 100 г, соответственно. Корректировку минерального состава коровьего молока проводят путем удаления избытка солей кальция и фосфора с помощью ионнообменных смол или электродиализной обработки, а также введения в смесь солей калия и натрия лимоннокислых трехзамещенных.

Женское молоко значительно богаче микроэлементами ( медью, цинком, кобальтом, йодом, железом и др.), поэтому с целью корректировки минерального состава коровьего молока вводят сульфат меди, хлорид марганца, сульфат цинка, сульфат железа, йодид калия, хлорид магния и др.

Витамины и защитные факторы. Женское молоко значительно богаче витаминами А, С, РР, но в нем меньше содержится витаминов В₁, В₂, В₆, В₁₂ по сравнению с коровьим. Однако, при тепловой обработке коровьего молока происходит частичная потеря водорастворимых витаминов. Поэтому при выработке детских продуктов вводят витамины А, Д₂, Е, В₁, В₂, В₆, В₁₂, С, РР и др.

Преимуществом женского молока является наличие в нем защитных факторов, способствующих высокой иммунологической резистентности ребенка. В этой связи молочные продукты детского питания обогащают рядом защитных факторов: лизоцимом, лизоцимными добавками с бифидобактериями, иммуноглобулинами.

4.3. Влияние зоотехнических факторов на состав и свойства

молока

Химический состав молока обусловлен рядом факторов: индивидуальными особенностями организма животного, породной принадлежностью, сезонам года, зоотехническими факторами – стадией лактации, условиями кормления и содержания животных, а также технологическими факторами – условиями транспортирования, хранения, обработки и переработки молока.

Влияние технологических факторов мы рассмотрим несколько позже, когда познакомимся с составом молока, характеристикой его основных компонентов и физико-химических свойств.

Рассмотрим влияние отдельных зоотехнических факторов на состав молока. В дальнейшем при более глубоком изучении характеристик составных компонентов молока мы будем возвращаться к этому вопросу и конкретизировать сведения об изменении состава и свойств молока под влиянием различных факторов.

Породная принадлежность.

Порода коров является доминирующим фактором с точки зрения их продуктивных качеств и состава молока.

Продуктивные качества (удой за лактацию), а также состав молока генетически обусловлены для каждой породы животных. Однако, имеются колебания в составе молока одной и той же породы, что объясняется наследственными факторами, т.е. индивидуальными особенностями организма и условиями содержания и кормления.

Главными показателями при районировании отдельных пород являлись долгое время общая продуктивность (удой) и содержание жира в молоке. В последние годы у нас в стране и за рубежом наметилась тенденция к более глубокому изучению белковых веществ молока, поскольку белки обусловливают не только питательную ценность молока, но и технологические свойства, качество и выход продуктов: сыра, творога, молочно-белковых концентратов. Поэтому при ведении племенной работы в настоящее время обязательно учитывают показатель – содержание белков в молоке.

У нас в стране насчитывается около 30 пород и породных групп крупного рогатого скота. Но основными, распространенными во всех районах страны являются только три: симментальская, красная степная и черно-пестрая. Молоко коров различных пород существенно различается по содержанию основных компонентов. Так, массовая доля белков в молоке коров различных пород колеблется в пределах от 3,1 до 3,9 %; жира – от 3,4 до 4,6 (у отдельных пород от 5 до 6 %); сухих веществ – от 11,5 до 15,5 %.

Наряду с отличиями в содержании основных компонентов молока наблюдается и некоторые различия в его физико-химических свойствах, в содержании минеральных солей, в размерах частиц белков и жировых шариков.

В каждой конкретной сырьевой зоне предприятия породность животных является наиболее стабильным фактором, так как в этой зоне районирована определенная порода или породная группа. Однако, вследствие проведения направленной селекционной работы могут быть выведены новые породы животных для местных условий. В данном случае необходимо учесть состав и свойства молока для обеспечения рационального использования сырья на предприятиях и нормальных технологических процессов производства продуктов.

Стадия лактации.

Химический состав молока коров значительно изменяется в течение лактации. Лактацией называют период образования и выделения молока из молочной железы. У коров этот период в среднем составляет около 10 месяцев (300 суток). В период лактации различают три стадии: первые 5-10 суток после отела – секреция (выделение) молозива; последующие 275-385 суток – секреция нормального молока (поступает на промышленную переработку), последние 7-15 суток перед окончанием лактации – секреция стародойного молока.

Молоко, полученное в различные стадии лактации, существенно отличается по своему химическому составу и свойствам.

Молозиво. Массовая доля сухого вещества в молозиве составляет от 25 до 30 % (в нормальном молоке – 11,5-13,5 %). Массовая доля белков в молозиве в 3-5 раз больше, чем в нормальном молоке. При этом существенно изменяется соотношение белков в молоке: в молозиве от 60 до 80 % всех белков составляют сывороточные белки, а в нормальном молоке – около 80 % казеина. В составе сывороточных белков молозива преобладают иммуноглобулины (более 90 %), содержание которых в нормальном молоке составляет от 1,5 до 3,0%.

Массовая доля жира в молозиве почти в 1,6 раза больше, чем в нормальном молоке. В молочном жире молозива в 3,5 раза большефосфолипидов, в 3-4 раза – каротина и жирорастворимых витаминов.

Молозиво отличается повышенным содержанием минеральных солей, в том числе и микроэлементов, водорастворимых витаминов, ферментов, гормонов и защитных факторов – иммуноглобулинов, лизоцима, лактоферрина, лейкоцитов, предохраняющих молодой растущий организм от заболеваний.

Кислотность молозива за счет повышенного содержания белков и кислых солей составляет от 20 до 40 ^оТ (нормального молока – 16-18 ^оТ), плотность за счет повышенного содержания сухих веществ – 1037-1055 кг/м³ (нормального молока – 1029-1031 кг/м³). Оно имеет интенсивно желтый цвет, солоноватый вкус, специфический запах, густую, вязкую консистенцию и является непригодным для промышленной переработки по следующим причинам. Во-первых, из-за высокого содержания сывороточных белков, основная часть которых относится к термолабильным и при нагревании денатурирует, а технологический регламент производства всех без исключения молочных продуктов предполагает тепловую обработку: пастеризацию или стерилизацию малоко-сырья. Во-вторых, повышенное содержание в молозиве защитных факторов создает неблагоприятные условия для развития заквасочных культур молочнокислых бактерий, которые используют в производстве всех кисломолочных продуктов.

В течение лактации постепенно происходит снижение содержания основных компонентов молока. В первый месяц лактации молоко имеет самые низкие показатели сухого вещества, жира и плотности. Такое молоко менее пригодно для производства белковых молочных продуктов, консервов. К третьему месяцу лактации состав молока стабилизируется, укрупняются частицы казеина, меняется соотношение фракций казеина. Такое молоко является оптимальным для технологической переработки.

К концу лактации (9-10 месяцы) состав молока постепенно приближается к характерному для молозива – стародойное молоко. Состав стародойного молока характеризуется повышенным содержанием жира, белков, минеральных солей, главным образом, основных солей – хлоридов, ферментов (особенно липазы, катализирующей гидролиз молочного жира, следствием чего является увеличение содержания свободных жирных кислот), снижением содержания лактозы. Титруемая кислотность стародойного молока снижается до 12-14^оТ (иногда до 9-10^оТ). Плотность стародойного молока относительно повышена и составляет 1032 кг/м³. Повышенное содержание свободных жирных кислот и хлоридов обусловливает горьковато-солоноватый вкус стародойного молока. Такое молоко является непригодным для промышленной переработки.

Комплекс факторов: рационы кормления, стадия лактации, сезон года.

Кормление коров как внешний фактор среды оказывает существенное влияние на синтез составных частей молока, а следовательно на продуктивность животных, состав и свойства молока. Названный фактор нельзя рассматривать вне связи с сезонностью получения молока, поскольку структура рационов, качество кормов значительно различаются по сезонам года, особенно в условиях Сибири, а также не учитывая при этом стадию лактации, на которой находится животное.

По этой причине целесообразно поставить рассмотрение вопроса следующим образом: изменения в содержании основных компонентов молока под влиянием этих факторов.

Жир. Содержание жира служит одним из основных показателей, характеризующих питательные свойства и товарные качества молока. Массовая доля жира в сборном молоке в первые шесть месяцев года несколько снижается (с января по июнь), а в следующие шесть месяцев – повышается. Минимальное содержание жира, как правило, имеет место в апреле - мае, максимальное – в ноябре – декабре. Чем это объясняется? Повышенное содержание жира в молоке в осенне-зимние месяцы объясняется стадией лактации (к концу лактации повышается содержание жира в молоке), снижением к этому времени общего объема продуцируемого молока, а также качеством кормов. (Заготовленные корма осенью и в начале зимы еще хорошо сохраняют свои питательные свойства).

Весной, как правило, резко снижается питательная ценность кормов вследствие длительных сроков их хранения (особенно силоса), в результате чего снижается и содержание жира в молоке.

Особенно заметно влияние уровня кормления коров на состав молока в переходный период, при переводе животных со стойлового содержания на пастбищное. Включение в рационы коров зеленых кормов обусловливает повышение общей продуктивности коров на 25-30 %, а жирность молока при этом снижается в среднем на 0,1 – 0,2 %.

Названные факторы оказывают определенное влияние не только на общее содержание жира в молоке, но и на его качественные характеристики: соотношение фракций жира, насыщенных и ненасыщенных жирных кислот в молочном жире.

Большое количество зеленых кормов в рационе, богатых непредельными жирными кислотами, приводит к качественным изменениям молочного жира. Такой жир богат полиненасыщенными жирными кислотами, имеет мягкую консистенцию, пониженную температуру плавления. Такие же свойства приобретает молочный жир и при скармливании кормов с высоким содержанием растительных масел (подсолнечниковых и льняных жмыхов, шротов). Несомненно, что эти свойства молочного жира передаются и молочным продуктам (масло имеет излишне мягкую консистенцию, нестойко в хранении). При скармливании же большого количества углеводистых кормов (сахарная свекла, картофель и др.) в молочном жире повышается содержание насыщенных жирных кислот группы С₄-С₁₂ и масло приобретает твердую, крошливую консистенцию.

Белки молока. Молоко, полученное в весенние месяцы (март-май), содержит меньше белков по сравнению с другими сезонами года (в среднем на 0,2-0,4 %). Снижение массовой доли белков в молоке весеннего периода объясняется, главным образом, снижением биологической и питательной ценности кормов в это время. Как правило, в весенний период не только снижается общее содержание белков, но и изменяется их фракционный состав, что отрицательно сказывается на процессах производства белковых молочных продуктов (в первую очередь сыров). В весенний период более чем в 2 раза повышается содержание в молоке g-фракции казеина, что приводит к снижению выхода сыра. Существенное влияние оказывают и рационы кормления на белковый состав молока. Использование силосных рационов с минимальным количеством в них концентрированных и других кормов приводит также к увеличению g-фракции казеина (более, чем на 50%), а массовая доля a_S- и b-казеинов при этом снижается, что также отрицательно сказывается на процессах выработки сыра и выходе готового продукта.

Главным условием полноценного кормления животных является обязательное балансирование рационов прежде всего по питательным веществам, минеральным, в том числе микроэлементам, витаминам. При нарушении структуры рационов, как правило, снижается продуктивность животных и изменяются состав и свойства молока.

Так, при скармливании животным в больших количествах кормов, бедным солями кальция (барда, картофель, кислый жом, пивная дробина, силос), в продуцируемом молоке снижается содержание солей кальция, что ухудшает технологические свойства молока – способность свертываться под действием сычужного фермента (сычужно-вялое молоко мало пригодно для производства сыра).

В последние годы в практике кормления лактирующих коров находят все большее применение добавки солей микроэлементов (меди, марганца, кобальта, йода, цинка и др.); концентратов витамина Д; азотсодержащих соединений – мочевины (карбамида), сульфата аммония и др.; легкоферментируемых углеводов, а также различные сочетания этих добавок.

Разумное сочетание рекомендуемых добавок позволяет повысить питательную и биологическую ценность рационов и как следствие, улучшить состав и технологические свойства молока.

Снижение биологической и питательной ценности рационов, что имеет место особенно в весенний период, обусловливает ухудшение биологических свойств молока, что очень важно с технологической точки зрения. Биологические свойства молока определяются целым рядом признаков: наличием составных частей молока, их- соотношением, а также наличием биологически активных веществ – свободных аминокислот, микроэлементов, витаминов и др. В весенний период в молоке значительно снижается массовая доля свободных аминокислот, особенно незаменимых – по сравнению с летним периодом – в 5 раз, с зимним – в 1,5 раза (свободные аминокислоты – источник азотистого питания микроорганизмов).

Состояние здоровья животных.

Общее состояние здоровья животных влияет как на их продуктивность, так и состав и свойства молока.

При различных заболеваниях животных (туберкулез, бруцеллез, лейкоз, мастит и др.) резко изменяется состав, физико-химические и органолептические свойства молока.

Туберкулез легких. Снижается массовая доля белков, в начальной стадии повышается массовая доля жира; кислотность снижается до 14^оТ, а затем резко снижается массовая доля жира, лактозы, увеличивается содержание белков, кислотность снижается до 7^оТ, молоко приобретает мыльный и соленый привкус.

Бруцеллез. Снижается удой, жирность молока, изменяется состав белков, ухудшаются технологические свойства.

Лейкоз. Увеличивается содержание жира, снижается содержание казеина и сывороточных белков, молочного сахара, молоко имеет повышенное содержание лейкоцитов и микроорганизмов. Примесь такого молока нарушает технологические и микробиологические процессы при выработке сыра.

Очень распространены заболевания вымени животного – маститы различного характера.

Мастит – воспаление ткани вымени (в основном инфекционного происхождения), сопровождается нарушением секреции молока, изменением его состава и свойств.

Маститы бывают с ярко выраженными клиническими признаками и скрытые (субклинические), Субклинические формы мастита наиболее распространены и наиболее опасны. Из-за трудности диагностики этого заболевания молоко коров, больных субклинической формой мастита может попадать в общий удой. Помимо технологических трудностей переработки такого молока имеется опасность инфицирования его токсигенными стафилококками, попадание которых в молочные продукты (особенно в сыр) приводит к накоплению энтеротоксина, вызывающего тяжелые отравления.

Молоко коров больных субклинической формой мастита прежде всего имеет повышенное содержание соматических клеток (СК – клетки эпителия ткани вымени, лейкоциты) – более 500 тысяч в 1 см³. В молоке здоровых животных содержание СК не превышает 500 тысяч в 1 см³. На свойстве СК взаимодействовать с поверхностно-активными веществами и изменении при этом вязкости смеси, основан метод определения примеси анормального молока (в том числе и молока от больных маститом коров) с препаратом «Мастоприм» (ГОСТ 23453-90. Молоко. Методы определения соматических клеток).

Наряду с повышением содержания СК в молоке при заболевании маститом значительно снижается удой и изменяется химический состав молока. Влияние заболевания маститом проявляется прежде всего в снижении общего содержания сухих веществ и в изменении количественного соотношения между компонентами молока. В зависимости от степени заболевания в составе молока происходят следующие изменения: массовая доля сухих веществ снижается на 5-15%; жира на 5-12%; казеина – на 5-8%; кальция – на 2-5%.

При этом увеличение массовой доли сывороточных белков составляет около 20%. Объясняется это тем, что частично пораженная ткань вымени при заболевании становится проницаемой для сывороточных белков. Кроме этого в молоке повышается содержание хлоридов, ферментов уменьшаются размеры мицелл казеина; изменяется соотношение его фракций, меняется жирнокислотный состав триглицеридов молочного жира: повышается содержание ВЖК (высокомолекулярных жирных кислот) и понижается – низкомолекулярных. Молоко приобретает горьковато-солоноватый вкус. За счет изменений в составе молока изменяются и его основные физико-химические показатели: титруемая кислотность снижается до 12^оТ (от 5 до 13^оТ); повышается величина рН – 6,83-7,19 (6,6-6,8 – нормального); снижается плотность до 1024-1025 кг/м³ (за счет снижения содержания сухих веществ). Молоко с различными отклонениями в химическом составе называют анормальным.

На предприятия молочной промышленности поступает сборное молоко, поэтому отклонения в химическом составе и физико-химических показателях зависят от количества примеси анормального молока в сборном. При наличии в молоке от 5 до 20% примеси анормального (количество СК – 2 млн/см³) практически не обнаруживаются отклонения в его химическом составе. Однако при этом значительно ухудшаются технологические свойства молока, что обнаруживается при выработке молочных продуктов. В чем заключается ухудшение технологических свойств?

Во-первых, вследствие уменьшения размеров мицелл казеина снижается его способность к коагуляции под действием сычужного фермента, что приводит к нарушениям технологических процессов производства сыров, снижению выхода готового продукта и ухудшению его качества.

Во-вторых, снижается термоустойчивость молока, в результате чего вырабатываемое из такого молока сгущенное или стерилизованное молоко имеет хлопья или осадок.

В-третьих, молоко с повышенным содержанием СК может явиться причиной ухудшения качества масла (отсутствие аромата, нестойкость в хранении).

В-четвертых, имеются сведения и об ухудшении органолептических показателей кисломолочных напитков и творога при использовании для их производства молока с повышенным содержанием СК. Поэтому на предприятиях молочной промышленности проводится обязательная оценка молока–сырья на количество в нем соматических клеток.

Контрольные вопросы

1. Дать характеристику химического состава молока коров.

2. Что понимают под истинными и неистинными компонентами молока?

3. Какие компоненты молока находятся в эмульгированном состоянии, в состоянии коллоидной дисперсии и в истинном растворе?

4. Охарактеризовать свойства воды как важнейшего компонента молока.

5. Молоко каких сельскохозяйственных животных используют в промышленном производстве молочных продуктов и каковы особенности его состава?

6. В чем заключаются особенности состава женского молока и каковы способы корректировки молока коров в производстве детских молочных продуктов?

7. Какие факторы влияют на химический состав и свойства молока?

8. Каковы отличительные особенности состава и свойств молозива и стародойного молока?

9. Каким образом изменяется состав молока под влиянием рационов кормления и сезона года?