Молока и молочных продуктов
Скачать 3.34 Mb.
|
| К. К. Горбатова БИОХИМИЯ МОЛОКА И МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 3-е издание, переработанное и дополненное санкт-петербург • ГИОРД • 2001 УДК 637.12.04/05:577.1(0.75.3) ББК 36.95 Г67 Горбатова К.К. Г67 Биохимия молока и молочных продуктов. — 3-е изд., перераб. и доп. - СПб.: ГИОРД, 2001. -320 с.: ил. ISBN 5-901065-48-4 Рассмотрены химический состав, свойства молока, биохимические и физико-химические изменения молока при хранении и обработке. Описаны процессы, происходящие при производстве кисломолочных продуктов, сыра, масла, молочных консервов, детских и других продуктов. Книга, состоящая из теоретической части и практикума, предназначена для студентов средних специальных учебных заведений по спецаль-ности «Технология молока и молочных продуктов». ББК 36.95 УДК 637.12.04/05:577.1(0.75.3) ISBN 5-901065-48-4 © Издательство «Пищевая промышленность», 1980 © Издательство «Колос», 1997 © Издательство «ГИОРД», 2001 ^ С учетом изменений, которые произошли в биохимии молока и молочных продуктов с момента выхода в свет первого издания учебника (1980), уже во втором (1997) он дополнен в соответствии с программой предмета; существенно переработано содержание учебника и несколько изменена его композиция. Так, например, слишком громоздкий материал первой главы был разделен на три: «Составные части молока», «Образование и состояние в молоке составных частей» и «Состав и энергетическая ценность молока различных сельскохозяйственных животных»; в главу «Физико-химические процессы при производстве молочных консервов» включен материал о процессах, происходящих при выработке заменителя цельного молока (ЗЦМ); введена дополнительная глава «Биохимические основы производства детских молочных продуктов». С целью облегчения понимания предмета и большей наглядности введены новые схемы и иллюстрации, ряд сложных рисунков заменен более простыми, а для лучшего усвоения и контроля знаний учащихся включены контрольные вопросы. Согласно пожеланиям рецензентов первого издания учебника для второго и третьего изданий написан практикум, главная задача которого заключается в том, чтобы помочь учащимся закрепить теоретический материал предмета и приобрести практические навыки для будущей работы по специальности. Большинство используемых в практикуме методов исследования молока и молочных продуктов имеет прямое отношение к работе современных лабораторий предприятий молочной промышленности, поэтому даются в строгом соответствии с действующими стандартами. Материал практикума разделен соответственно главам (темам) учебника. Содержанию практикума предшествуют методические указания по проведению лабораторных работ и правила техники безопасности в лаборатории биохимии. В начале каждой работы дается перечень требуемых приборов, материалов для исследования и реактивов, а в конце практикума даны приложения с описанием способов приготовления и контроля наиболее сложных реактивов. В конце многих методов дается анализ причин получения неточных результатов или их недостатки. Кроме того, перечисляются наиболее перспективные методы контроля. Все указанные выше изменения, а также вновь внесенные дополнения дают основания автору надеяться, что новое издание учебника «Биохимия молока и молочных продуктов» поможет более успешному освоению материала данного предмета будущими специалистами молочной промышленности. Проф. К. К. Горбатова ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 12 ^ Глава 1. Составные части молока 18 Вода 19 Сухой и сухой обезжиренный остаток молока 20 Белки 21 Казеин 28 Сывороточные и другие белки молока 36 Липиды 39 Молочный жир 41 Фосфолипиды, стерины и другие липиды 46 Углеводы 47 Лактоза (молочный сахар) 49 Другие углеводы 53 Минеральные вещества 54 Макроэлементы 54 Микроэлементы 56 Ферменты 57 Оксидоредуктазы 59 Гидролитические и другие ферменты молока 61 Витамины 65 Жирорастворимые витамины 66 Водорастворимые витамины • 68 Гормоны и газы 70 Посторонние химические вещества 70 Антибиотики 71 Пестициды, моющие и дезинфицирующие вещества 72 Соли тяжелых металлов и радиоактивные вещества 72 Растительные, микробные яды и другие вещества 73 ^ Биосинтез составных частей молока 77 Состояние составных частей молока 79 Казеин 79 Молочный жир 82 Соли кальция 84 ^ сельскохозяйственных животных 86 Кисломолочные напитки 13 Сметана '39 Творог 140 Пороки кисломолочных продуктов 142 143 Физико-химические процессы при выработке мороженого ^ при производстве сыра 147 Сычужное свертывание молока 148 Состав и свойства молока '50 Режим пастеризации • '5 Активность и состав бактериальной закваски и сычужного фермента 153 Биохимические и физико-химические процессы при обработке сгустка и сырной массы 155 Обработка сгустка '55 Формование и прессование сыра 157 Посолка сыра '57 Биохимические и физико-химические процессы при созревании сыров 159 Изменение составных частей сыра '59 Изменение содержания влаги и минеральных веществ 167 Формирование структуры, консистенции и рисунка сыра 168 Образование вкусовых и ароматических веществ сыра 173 Особенности созревания отдельных видов сыра 174 Твердые сыры '74 Мягкие и рассольные сыры I'7 Физико-химические процессы при производстве плавленых сыров 178 Пороки сыров 181 ^ при производстве и хранении масла 183 Производство масла методом сбивания сливок 183 Производство масла методом преобразования высокожирных сливок 186 Влияние режимов подготовки сливок на процессы маслообразования 188 Пастеризация сливок '89 Охлаждение сливок 190 Сквашивание сливок '92 Структура масла 192 Изменения масла в процессе хранения 194 Гидролитическая порча жира 194 Окислительная порча жира 195 Факторы, влияющие на стойкость масла при хранении 197 Пороки масла 199 ^ молочных консервов я ЗЦМ 202 Сгущенное молоко с сахаром 202 Состав и свойства молока 203 Пастеризация и сгущение молочной "смеси 203 Охлаждение сгущенного молока с сахаром 205 Сгущенное стерилизованное молоко 207 Термоустойчивость исходного молока 207 ^ свойства молока 89 Физико-химические свойства 89 Кислотность 89 Окислительно-восстановительный потенциал 92 Плотность 94 Вязкость и поверхностное натяжение 94 Осмотическое давление и температура замерзания 96 Электропроводность 96 Тештофизические характеристики 97 Показатель преломления 98 Органолептические свойства 98 Технологические свойства 99 ^ влиянием различных факторов 102 Зоотехнические факторы 102 Стадия лактации 102 Порода скота 104 Состояние здоровья животных 104 Рацион кормления 106 Время года 106 Фальсификация молока 108 ^ при его хранении и обработке 111 Холодильная обработка молока 111 Охлаждение 112 Замораживание 113 Механическая обработка молока 114 Центробежная очистка и сепарирование 115 Перекачивание и перемешивание 116 Мембранные методы обработки 117 Гомогенизация 117 Изменение составных частей-молока при тепловой обработке 120 Белки 120 Соли 122 Молочный сахар 123 Молочный жир 124 Витамины и ферменты 124 Пороки молока 125 ^ при производстве кисломолочных продуктов и мороженого 128 Биохимические и физико-химические процессы при производстве кисломолочных продуктов 128 Брожение молочного сахара 128 Коагуляция казеина и гелеобразование .' 131 Влияние состава молока, бактериальных заквасок и других факторов на брожение лактозы и коагуляцию казеина 134 Биохимические основы производства отдельных видов кисломолочных продуктов 137 ^ свойства молока 89 Физико-химические свойства 89 Кислотность 89 Окислительно-восстановительный потенциал 92 Плотность 94 Вязкость и поверхностное натяжение 94 Осмотическое давление и температура замерзания 96 Электропроводность 96 Тештофизические характеристики 97 Показатель преломления 98 Органолептические свойства 98 Технологические свойства 99 ^ влиянием различных факторов 102 Зоотехнические факторы 102 Стадия лактации 102 Порода скота 104 Состояние здоровья животных 104 Рацион кормления 106 Время года 106 Фальсификация молока 108 ^ при его хранении и обработке 111 Холодильная обработка молока 111 Охлаждение 112 Замораживание 113 Механическая обработка молока 114 Центробежная очистка и сепарирование 115 Перекачивание и перемешивание 116 Мембранные методы обработки 117 Гомогенизация 117 Изменение составных частей-молока при тепловой обработке 120 Белки 120 Соли 122 Молочный сахар 123 Молочный жир 124 Витамины и ферменты 124 Пороки молока 125 ^ при производстве кисломолочных продуктов и мороженого 128 Биохимические и физико-химические процессы при производстве кисломолочных продуктов 128 Брожение молочного сахара 128 Коагуляция казеина и гелеобразование .' 131 Влияние состава молока, бактериальных заквасок и других факторов на брожение лактозы и коагуляцию казеина 134 Биохимические основы производства отдельных видов кисломолочных продуктов 137 Особенности пастеризации, сгущения и стерилизации молока 208 Сухие молочные продукты и ЗЦМ ( 209 Особенности пастеризации, сгущения и гомогенизации молока 210 Сушка молока 212 Пороки молочных консервов 214 ^ продуктов 218 Состав и свойства женского молока 218 Методы приближения молочных смесей к женскому молоку 220 Физиологические и биохимические основы производства сухих и жидких детских молочных продуктов 222 ^ молочно-белковых концентратов и молочного сахара 224 Молочно-белковые концентраты 225 Казеин 225 Казеинат натрия 227 Казецит и копреципитаты 228 Концентраты сывороточных и других белков 229 Молочный сахар 229 ^ Правила безопасной работы в лаборатории 234 Лабораторные работы к главам 1—3 236 Правила отбора проб заготовляемого молока и подготовка их к анализу 236 Определение в молоке массовой доли жира 237 Кислотный метод Гербера 237 Методы с использованием полуавтоматических и автоматических приборов 242 Определение в молоке массовой доли белков 243 Метод формольного титрования 244 Рефрактометрический метод 246 Колориметрический метод 246 Методы с использованием фотоколориметрических и других приборов 247 Определение в молоке массовой доли лактозы 248 Определение в молоке массовой доли кальция 251 Определение в молоке массовой доли аскорбиновой кислоты 253 Определение в молоке сухого вещества 255 Расчет энергетической ценности молока 257 Лабораторные работы к главам 4и5 258 Определение органолептических свойств молока 258 Определение кислотности молока 259 Определение титруемой кислотности 259 Определение предельной кислотности 260 Определение водородного показателя (рН) 262 ВВЕДЕНИЕ Предмет «Физико - химические основы молока». Биологическая химия, или биохимия, — наука, изучающая химический состав организмов и химические процессы, лежащие в основе их жизнедеятельности. Одной из важнейших составных частей биологической химии, занимающейся изучением биохимических процессов, протекающих в сырье растительного и животного происхождения при его хранении и переработке, является техническая биохимия, в частности, биохимия молока, биохимия мяса, биохимия зерна и т. д. В основе производства молочных продуктов лежат биохимические превращения основных составных частей молока — углеводов, белков, липидов и солей. В связи с этим в курсе «Физико - химические основы молока» значительное место отведено изучению состава молока с рассмотрением химической природы, структуры, биологической ценности, функциональных свойств, а также биохимических изменений компонентов молока в процессе его хранения и переработки. Большое внимание уделяется биохимическим и физико-химическим процессам, протекающим в молоке при выработке основных молочных продуктов, предотвращению возникновения различных пороков, снижению потерь сырья и т.д. Правильная организация и совершенствование технологических процессов, улучшение качества и свойств молочных продуктов невозможны без знания основ биохимии молока и молочных продуктов. При изучении биохимии молока и молочных продуктов используют достижения смежных наук, таких как органическая, физическая и коллоидная химия, физиология, животноводство, биохимия питания и др. Вместе с тем, биохимия молока служит научной основой для последующего изучения технологии, микробиологии молока и молочных продуктов. Краткая история развития биохимических исследований молока и молочных продуктов. Началом научно-исследовательских работ в области биохимии молока следует считать год создания первой в России молоч (1883 г.). Организатором этой лаборатории был проф. Ав. А. Калантар (1859—1937) — выдающийся ученый и педагог. Ему принадлежит обширное научное наследство в области химии и технологии молочных продуктов (применение при производстве швейцарского сыра солей кальция, разработка лактоденсиметра, формул для расчета сухих веществ молока и т. д.). Важным этапом развития научно-исследовательских работ в области молочного дела стало открытие в 1902—1904 гг. научно-испытательных лабораторий в городах Западной Сибири и центральной части России. В Томске такой лабораторией руководил проф. С. М. Кочергин, в Ярославле — проф. С. В. Паращук, в Кургане — проф. Г. С. Инихов. Лаборатории проводили огромную работу по исследованию состава и свойств молока, получаемого от коров местных пород, констант молочного жира, применению чистых культур молочнокислых бактерий в производстве масла и т. д. последующее развитие маслоделия и сыроделия в нашей стране потребовало создания специального учебного и научно-исследовательского института. В 1913 г. был открыт Вологодский молочнохозяйственный институт. В институте работали профессора Г. С. Инихов, С. А. Королев, Я. С. Банковский и др. Многочисленные исследования Г. С. Инихова (1886—1969) по изучению состава и свойств молока и молочных продуктов, разработка методов контроля качества сырья и готовой продукции послужили основой для написания им первых учебников «Химия молока» и «Анализ молока» (1922—1926). В дальнейшем его учебники и практические руководства по биохимии молока и молочных продуктов для техникумов и вузов переиздавались много раз. Проф. С. В. Паращук (1873—1950) является основоположником русской школы сыроделия и маслоделия. Им проведена большая работа по изучению влияния кормов на состав и свойства молока и масла, свойств сычужного фермента и пепсина, разработаны основы производства диетических кисломолочных и детских лечебных молочных продуктов. Научная деятельность проф. Я. С. Зайковского (1887—1952) была посвящена изучению природы белков молока, развитию теории образова- ния масла, изучению физико-химических основ производства сгущенного и сухого молока. Широкую известность получил труд Я. С. Зайковского «Химия и физика молока и молочных продуктов». Огромный вклад в развитие научно-исследовательских работ в области биохимии молока внес проф. П.Ф.Дьяченко (1905-1995). Он много лет работал во ВНИМИ и Московском технологическом институте мясной и молочной промышленности (в настоящее время МГУПБ). За долгую жизнь он много сделал в области химии белков молока. Им разработана фосфоа-мидазная теория сычужной коагуляции казеина, технология получения ка-зеинатов, термокальциевых копреципитатов и других белковых продуктов. В настоящее время большую научно-исследовательскую работу в области молочного дела осуществляют коллективы сотрудников открытого в 1930 г. Всероссийского научно-исследовательского института молочной промышленности в Москве (ВНИМИ) и Всероссийского научно-исследовательского института маслодельной и сыродельной промышленности в Угличе (ВНИИМС), а также их филиалов. Следует отметить, что большой вклад в развитие биохимии молока внесли В. П. Аристова, А. П. Белоусов, Н. П. Врио, Д. А. Граников, Р. Б. Давидов, 3. X. Диланян, И. И. Климовский, А. И. Овчинников, А. И. Чеботарев и др. Роль молока и молочных продуктов в питании населения. Молоко — один из самых ценных продуктов питания человека. По пищевой ценности оно может заменить любой продукт, но ни один продукт не заменит молоко. Недаром по древней легенде Геракл в младенчестве питался именно молоком, хлынувшим по воле Зевса с Олимпийских высот. Разлившееся после этого по всей Вселенной молоко образовало Галактику, или Млечный Путь. Роль молока как полноценного пищевого продукта в поддержании процессов жизнедеятельности организма хорошо известна. Со времен глубокой древности молоко используют в лечебных целях. «Источником здоровья», «белой кровью» называли молоко древние философы. Молоко и молочные продукты широко применяют при лечении и профилактике различных болезней человека. Особое значение имеют молочные продукты при лечении болезней печени, легких, желудочно-кишечного тракта и др. Молоко содержит все необходимые для питания человека вещества — белки, жиры, углеводы, которые находятся в сбалансированных соотношениях и очень легко усваиваются организмом. Кроме того, в нем содержатся многие ферменты, витамины, минеральные вещества и другие важные элементы питания, необходимые для обеспечения нормального обмена веществ. Пожалуй, нет ни одного продукта в питании человека, который бы так удачно сочетал комплекс всех необходимых веществ, как молоко. Особую ценность представляют белки молока — наиболее важные в биологическом отношении органические вещества. Образующиеся в результате расщепления белков аминокислоты идут на построение клеток организма, ферментов, защитных тел, гормонов и т. д. Некоторые аминокислоты легко образуются в организме из других кислот, но есть и такие, которые должны поступать с пищей (человеческий организм не способен их синтезировать). Эти аминокислоты (лизин, триптофан, метио-нин, фенилаланин, лейцин, изолейцин, треонин, валин) называют незаменимыми. Недостаток в пище даже одной незаменимой аминокислоты приводит к нарушению обмена веществ в организме человека. По содержанию незаменимых аминокислот белки молока относят к белкам высокой биологической ценности. Особенно богаты незаменимыми аминокислотами сывороточные белки молока — они содержат больше по сравнению с казеином лизина, триптофана и некоторых других аминокислот. Количество многих незаменимых аминокислот в них значительно выше не только по сравнению с белками растительных продуктов, но и с некоторыми белками мяса и рыбы. Поэтому использование белков молока в хлебопекарной, кондитерской и мясной промышленности повышает биологическую ценность многих пищевых продуктов. Кроме того, казеин и сывороточные белки молока обладают рядом важных функциональных свойств (водосвязывающая, эмульгирующая пенообразующая способность и др.), позволяющих использовать их концентраты в качестве стабилизаторов, эмульгаторов разнообразных продуктов (мороженое, кремы, пудинги и др.). Одним из важнейших свойств белков молока является то, что они содержатся в растворенном состоянии, легко атакуются и перевариваются протеолитическими ферментами пищеварительного тракта. Степень усвоения белков молока составляет 96—98%. Большое значение в питании человека имеет молочный жир. Жиры являются источником энергии и выполняют многообразные функции в организме человека (термоизоляция, защита органов и т.д.). Биологическая ценность жиров определяется, в первую очередь, наличием в них полиненасыщенных жирных кислот (линолевой, линоленовой и арахи-доновой). Эти жирные кислоты не синтезируются в организме человека. При их недостатке в пище нарушаются процессы обмена веществ. Лино-левая и линоленовая кислоты имеются в большом количестве в растительных жирах, арахидоновая — преимущественно в животных. Молочный жир содержит недостаточное количество полиненасыщенных жирных кислот. Однако при употреблении 0,5 л молока покрывается около 20% суточной потребности человека в этих кислотах. Присутствие в молочном жире значительных количеств фосфолипидов и витаминов (A, D, Е) повышает его биологическую ценность. Кроме того, молочный жир, по сравнению с другими жирами, лучше усваивается организмом человека. Этому способствуют, во-первых, относительно низкая температура плавления жира (27—34°С), во-вторых, нахождение его в молоке в эмульгированном состоянии — в виде мелких жировых шариков. В состав молока входит ценный углевод — лактоза (молочный сахар), используемый организмом в качестве источника энергии. Поступление лактозы в кишечник ребенка способствует развитию полезной микрофлоры, которая, образуя молочную кислоту, подавляет гнилостные процессы. Не менее ценны и минеральные компоненты молока. Прежде всего следует отметить высокое содержание солей кальция и фосфора, которые нужны организму для формирования костной ткани, восстановления крови, деятельности мозга и т. д. Оба элемента находятся в молоке не только в прекрасно усвояемой форме, но и в хорошо сбалансированных соотношениях, что позволяет организму максимально их усваивать. Около 80% суточной потребности человека в кальции удовлетворяется за счет молочных продуктов. В молоке содержатся такие важные макроэлементы, как калий, натрий, магний, хлор, а также микроэлементы — цинк, кобальт, марганец, медь, железо, иод, которые участвуют в построении ферментов, гормонов и витаминов. Например, иод является структурным элементом гормона щитовидной железы, железо входит в состав гемоглобина и некоторых ферментов, медь — катализатор окислительно-восстановительных процессов в организме, кобальт входит в состав витамина В12 и т. д. 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 (мясо и рыба дают лишь 24%, злаковые — 17%). Также основным источником витамина А в питании человека является сливочное масло. Исключительно высокая биологическая ценность и степень усвоения основных компонентов молока и молочных продуктов делают их незаменимыми продуктами питания для людей всех возрастов (табл. 1). Таблица 1 Примерные физиологические нормы потребления молока и молочных продуктов, рекомендуемые Институтом питания РАМН
По данным Департамента пищевой и перерабатывающей промышленности Минсельхозпрода РФ, фактическое потребление молочных продуктов за последние годы резко снизилось. Так, если в 1990 г. оно составляло 386 кг в год, то в 1992—1994 г. — только 278— 281 кг и продолжало снижаться дальше (рис. 1). Как видно из рис. 1, в 1999 г. потребление россиянами молока и молочных продуктов составило 206 кг или около 53% к рекомендуемой норме. Причем изменилась структура российского рынка молочных продуктов — в несколько раз сократилось потребление цельномолочных продуктов, масла, сыров и брынзы. Таким образом, перед специалистами молочной промышленности стоит весьма важная роль в улучшении структуры питания населения страны за счет увеличения выпуска (и потребления) цельномолочных продуктов, сыра и других продуктов, ассортимент которых должен постоянно расширяться. | ||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 | Методические указания для подготовки курсовой работы по дисциплине... Целью курсовой работы является закрепление теоретических знаний и навыков в области физико-химических основ производства молока и... | | Содержание Введение Технологическая часть Характеристика готовой... В связи с этим рациональное и рентабельное использование сырья, выработка высококачественных молочных продуктов могут быть достигнуты... |
 | Содержание Введение Технологическая часть Характеристика готовой... В связи с этим рациональное и рентабельное использование сырья, выработка высококачественных молочных продуктов могут быть достигнуты... |  | Вообще, диета доктора Дюкана делится на четыре этапа «атаки»), то есть употребление только продуктов животного происхождения, содержащих большое количество белка, а также молочных продуктов... |
| Книга написана для массового читателя, поэтому содержащиеся в ней... Сотни раз меня просили написать небольшую книгу о правильном сочетании пищевых продуктов. И я написал ее простым языком и снабдил... | | Сухая заквасочная культура Творог один из самых полезных кисломолочных продуктов. в процессе приготовления творога из молока выделяются самые ценные компоненты... |
| Вегетарианцам не грозит белковое голодание; трудно представить себе... «При совместном употреблении овощей, зерновых и молочных продуктов, большинство вегетарианцев в день получают двойную порцию протеина». Доктор... | | Класс(ы) патента: A01J9/04 Целью изобретения является снижение расхода энергии и сохранении массы молока при его охлаждении, повышение надежности и эффективности... |
| Малая академия наук школьников крыма «искатель» ленинский районный... Молоко – это пища, которая «…приготовлена самой природой, отличается легкой удобоваримостью и питательностью» | | 1. Метод а харберга Харбергеровские треугольники. Проблема чистой... Структура рынка и разнообразие продуктов. Рынок однородных продуктов, рынок дифференцированных продуктов. Модель монополистической... |