В состав коровьего молока входит свыше 120 различных веществ. Состав этот непостоянный и зависит от возраста и породы коров, периода лактации, условий кормления, содержания, здоровья животных и др.
Химический состав молока приведен ниже.
Примечание. Приведенные компоненты или группы компонентов молока содержатся в свежевыдоениом молоке.
Вода. Вода молока является диспергирующим элементом и растворителем отдельных компонентов молока.
Сухой остаток. Сухой остаток, остающийся в молоке после выпаривания воды, составляет 12—14%. Более постоянной величиной является сухой обезжиренный молочный остаток (СОМО). В нормальном молоке СОМО содержится 8-10%.
Молочный жир. Состав молочного жира молока различных животных приведен в табл. I—1. Молочный жир является смесью сложных эфиров (глицеридов) трехатомного спирта глицерина и жирных кислот. Молочный жир представляет собой в основном смесь триглицеридов.
В состав молочного жира входит свыше 60 жирных кислот.
В молоке содержатся следующие липиды: молочный жир, фосфатиды, стерины и незначительное количество продуктов распада молочного жира (димоноглицеридов и свободных жирных кислот) и гликолипидов. Молочный жир находится в молоке в виде жировых шариков, фосфатиды и стерины связаны с оболочками жировых шариков и частично с белками молока.
Свойства жиров определяются составом и структурой жирных кислот триглицеридов. Жирные кислоты бывают двух видов —насыщенные и ненасыщенные. Насыщенные жирные кислоты (и их триглицериды) при температуре 20—25° С — твердые, часто высокоплавкие; ненасыщенные (и их триглицериды) —жидкие, легкоплавкие. В зависимости от процентного содержания ненасыщенных и насыщенных жирных кислот в триглицеридах жир имеет мягкую или твердую консистенцию.
Состав жирных кислот молочного жира изменяется в зависимости от состава и рациона кормов, сезона года, стадии лактации, породы животных и других причин. В составе жира преобладают насыщенные жирные кислоты, содержание ненасыщенных кислот составляет летом 34—44%, зимой 25—33%.
Физико-химические свойства животного жира в сравнении с физико-химическими свойствами растительного масла представлены в табл. I—2 (средние данные).
Число омыления—это количество миллиграммов едкого кали, необходимого для омыления 1 г жира. Чем больше в нем содержится низкомолекулярных кислот, тем выше число.
Йодное число показывает содержание ненасыщенных жирных кислот в жире. Оно выражается в граммах йода, которое связывается 100 г жира. Йодное число молочного жира зависит от стадии лактации, сезона года, качества кормов. Оно повышается летом и понижается зимой.
Число Рейхерта-Мейссля характеризует содержание летучих, растворимых в воде жирных кислот (масляной, капроновой) в 5 г жира. Молочный жир в отличие от других имеет высокое число Рейхерта — Мейссля.
Число Поленске показывает количество летучих нерастворимых в воде жирных кислот (каприловой, каприновой и частично лаурииовой) в 5 г жира.
Число рефракции характеризует способность жира преломлять луч света, проходящий через него. Чем больше в жире ненасыщенных жирных кислот, тем выше коэффициент преломления или число рефракции.
Температурой плавления является температура, при которой жир переходит в жидкое состояние. Молочный жир является смесью триглицеридов с различными температурами плавления, поэтому его переход в жидкое состояние происходит постепенно.
Температура отвердевания та, при которой жир приобретает твердую консистенцию.
Фосфатиды. Фосфатиды содержатся в оболочках жировых шариков. Их представителями являются лецитин, кефалин, сфингомиэлин. Фосфатиды отличаются от триглицеридов молочного жира тем, что в их состав, кроме глицерина и жирных кислот, входят фосфорная кислота и азотистое основание, последнее представлено в лецитине холином, в кефалине — этаиоламином. Под действием тепла и в результате окисления фосфатиды легко разрушаются, поэтому являются важным фактором в самоокислении молочного жира и развитии олеистого привкуса масла. Фосфатиды обладают свойствами антиокислителей. При сепарировании молока 65—70% фосфатидов переходит в сливки, а при сбивании 55—70% фосфатидов сливок — в пахту, а остальные остаются в плазме масла. Фосфатиды придают стойкость эмульсии жира в молоке.
Стерины. В молоке содержится холестерин, который вместе с фосфатидами входит в состав оболочек жировых шариков. Холестерин участвует в регулировании клеточного обмена. Нарушение холестеринового обмена приводит к заболеваниям. Холестерин имеет большое биологическое значение, являясь предшественником желчных кислот, витаминов группы D, гормонов. Витамин D образуется в организме животных из провитаминов — стерииов при ультрафиолетовом облучении животных.
Белки. Более 80% общего количества белков составляет казеин, а альбумин и глобулин — около 20%.
Существующие в природе белки молока различаются прежде всего количественным и качественным аминокислотным составом (табл. I—3).
Сывороточные белки содержат больше незаменимых аминокислот, чем казенны, поэтому являются более полноценными в питании. По сравнению с другими белками в казеинах больше глютаминовой кислоты, пролииа, определяющего структуру белков. α-Лактоальбумии характеризуется высоким содержанием триптофана.
Содержание аминокислот и нуклеиновых кислот в молоке различных животных приведено в табл. I—4 (в среднем).
Элементарный состав белков коровьего молока приведен в табл. I—5 (в среднем).
Небелковые азотистые вещества составляют в молоке около 6% общего азота. Их роль пока мало изучена.
Свойства белков молока приведены в табл. I—6 (в среднем).
Молочный сахар. Молочный сахар состоит из одной молекулы глюкозы и молекулы галактозы. Содержание углеводов и органических кислот в молоке приведено в табл. I—7 (в среднем).
Минеральные вещества. Содержание минеральных веществ в 100 г молока различных животных приведено в табл. I—8 (в среднем).
Ферменты. Физиологическое значение ферментов молока полностью еще не выявлено. Полагают, что они способствуют перевариванию пищи новорожденными, у которых пищеварительная система еще не полностью развита.
В настоящее время из молока выделено, очищено и изучено не менее 20 ферментов (табл. I—9).
Ферменты молока принимают участие в созревании сыров, вырабатываемых из сырого молока. Поскольку большинство ферментов молока полностью или частично инактивируются при пастеризации, роль их в сырах, вырабатываемых из пастеризованного молока, незначительна. Однако, несомненно, они оказывают влияние на биохимические процессы в молоке до его пастеризации. Так, липазы молока при механических повреждениях оболочек жировых шариков или температурных воздействиях, аэрации могут вызвать прогоркание жира, что приводит к появлению прогорклого вкуса в сыре, выработанном из такого молока.
В течение определенного времени в свежевыдоенном молоке размножение микроорганизмов не происходит из-за наличия в нем антимикробиальных веществ. Время, в течение которого в молоке не размножаются микроорганизмы, называют бактерицидной фазой. Продолжительность бактерицидной фазы зависит от температуры и степени обсеменения молока микробами. В неохлажденном молоке микроорганизмы начинают размножаться уже через 2 ч после выдаивания, в молоке, охлажденном сразу же после выдаивания до 10° С,— примерно через 24 ч.
Естественные антимикробиальные вещества молока полностью разрушаются при нагревании его до 95° С в течение 5 мин.
Изученные антимикробиальные вещества молока приведены ниже.
Специфический тип ингибирования
Иммуноглобулины
Переходят в молоко из крови, а также образуются в самой молочной железе. Образование специфических иммуноглобулинов в молочной железе индуцируется антигенами из кишечника коровы, микроорганизмами, попавшими в железу через сосковый канал, из доильных машин, от телят подсосного периода и нз других объектов внешней среды. Содержание иммуноглобулинов в молозиве достигает 15%, что предохраняет телят от инфекции в период, пока не сформировались их собственные защитные системы
Клеточный иммунитет
Клеточный иммунитет обусловлен наличием в молоке клеток В и Т — лимфоцитов, которые способны реагировать на бактериальные клетки, попавшие в молоко (антигены) и образовывать специфические антитела, уничтожающие эти микроорганизмы.
Фагоцитоз
В 1 мл нормального молока содержится 1—5x10s соматических клеток, из которых 80—90% составляют эпителиальные клетки, не более 8% лолиморфноядерные лейкоциты и лимфоциты, менее 1%—макрофаги. В 1 мл молока из инфицированных долей вымени- количество соматических клеток повышается до 10s— 107, из которых >90% являются полнморфно- ядерные лейкоциты и лимфоциты, обладающие в молоке пониженной бактерицидной активностью, так как захватывают жировые шарики и казеин
Не специфический тип ингибирования
Лизоцим
Лизоцим молока обладает значительно большей активностью и более - широким спектром действия, чем наиболее изученный из лизоцимов—-лизоцим яичного белка
Лактоферрин
Лактоферрин — белок, связывающий железо, встречается в молоке и других биологических жидкостях, полиморфноядерных лейкоцитах и лимфоцитах. Лактоферрин связывает Fe только в присутствии бикарбонатов (моль/моль). Бактериостатическое действие лактоферрина исчезает в присутствии цитратов и усиливается в присутствии- специфических антител. В женском молоке по сравнению с коровьим лактоферрина содержится примерно в 100 раз больше
Система лактопероксидаза
(тиоцинат, перекись водорода)
В лактопероксидазной системе лактопероксидаза катализирует окисление тиоцинатов перекисью водорода, промежуточные продукты этого окисления задерживают рост многих микроорганизмов. Лактопероксидазы и тиоцинаты попадают в молоко нз организма коровы, перекись водорода образуют сами микроорганизмы, в том числе молочнокислые бактерии. Тиоцинаты могут образовываться из глюкозидов непосредственно в молоке под действием фермента роданазы.
Кроме естественных аитимикробиальных систем в перерабатываемом молоке могут быть ингибиторы роста бактерий, отсутствующие в нормальном молоке. Ингибиторы попадают в молоко через организм коров при.использовании недоброкачественных кормов или лечении коров химическими препаратами, из внешней среды после получения молока, в результате жизнедеятельности в молоке вред- v ных для сыра микроорганизмов.
При загрязнении молока антибиотиками, лекарственными веществами и дезинфицирующими соединениями ухудшаются гигиенические свойства молока. Употребление его в пищу может привести к возникновению аллергических заболеваний. Присутствие в молоке антибиотиков даже в незначительных дозах отрицательно влияет на развитие микрофлоры бактериальной закваски (табл. I—10). При неудовлетворительном удалении остатков моющих средств, применяемых для мойки и дезинфекции оборудования, хлорсодержащие соединения при содержании хлора >25 мг/л, йодофоры при содержании йода >10 мг/л, четырехаммонийные соединения в концентрации I—2 мг/л задерживают развитие молочнокислой микрофлоры в молоке при приготовлении бактериальной закваски, которая становится непригодной для выработки сыра.
Естественные антимикробиальные системы только что выдоенного молока полезны (позволяют сохранить его качество), инородные ингибиторы вредны (нарушают ход технологического процесса и могут привести к снижению качества сыра и пищевым отравлениям).
Чувствительность микроорганизмов к антибиотикам представлена в табл. I—11.
Общая продолжительность выделения некоторых антибиотиков с молоком при введении их в молочную железу представлена в табл. I—12.
Витамины. В молоке содержатся все необходимые витамины. Однако их количество чаще всего недостаточно для удовлетворения потребностей человека. В молозиве содержится значительно больше витаминов, чем в нормальном молоке.
Содержание витаминов в молоке зависит от стадии лактации, вида и качества кормов, условий содержания коров, в меньшей степени от породы животных. Минимальное содержание витаминов наблюдается" в весеннем молоке, максимальное —в летне-осеннем.
В процессе переработки молока часть витаминов разрушаетси. Обогащение молока воздухом, солнечный свет, тяжелые металлы снижают содержание витаминов в молоке. Тем не менее в сырах обнаруживается большая часть присутствующих в молоке жирорастворимых витаминов и значительное количестео водорастворимых (водорастворимые витамины в большом количестве остаются в сыворотке). Микрофлора, участвующая в созревании сыров, обогащает сыры некоторыми витаминами. Например, пропионовокислые бактерии образуют в. сырах витамины В12, микрофлора поверхностной слизи — фолиевую кислоту. Молоко нормального состава полностью обеспечивает потребности микрофлоры закваски витаминами.
Ретинол (А) — содержание в молоке 25 мкг на 100 г (13—35)
Антиинфекционный и антиксерофтальмическнй витамин (ксерофтальмия — высыхание роговицы и конъюнктивы глаз). Образуется в организме человека и животных из каротинов, которые синтезируются зелеными растениями, а также микроорганизмами, в том числе обитающими в рубце и кишечнике жвачных. Содержание витамина А в молоке зависит от содержания каротина в кормах. Оио снижается к концу стойлового и повышается к концу пастбищного периода. Витамин А и каротин чувствительны к окислению; окисление ускоряют свет и тяжелые металлы, особенно медь. Термоустойчивы в отсутствии кислорода. Почти полностью переходят в сыры вместе с жиром. Каротин иногда применяют для окраски сыров и масла в желтый цвет
Кальциферолы (D) — содержание в молоке 0,05 мкг на 100 г (0,2—0,04)
Группа родственных антирахитических витаминов (эргокальциферол — D2, холекальциферол—D3 и др.). Образуются из провитаминов прн облучении солнечным светом и УФ-лучами. Провитамины образуются растениями и микроорганизмами. В летнем молоке витаминов группы D содержится в несколько раз больше, чем в зимнем. Чувствительны к действию света, кислорода, особенно прн нагреваннн, но в отсутствие кислорода термостойки. В сыры почти полностью переходят с жиром
Токоферолы (Е) — содержание в молоке 90 мкг на 100 г (10—420)
Антистерильные витамины, включающие семь родственных соединений. В молоке содержится а-токоферол (наиболее активный) н у-токоферол. Синтезируются только растениями. Содержание токоферолов в молоке зависит от качества и вида кормов; летом их содержание повышается. Токоферолы легко окисляются, особенно прн облучении УФ-лучами, а также используются в качестве антиокислителей. В сыры переходит большая часть токоферолов молока
Филлохиноны (К) — содержание в молоке 32 мкг на 100 г
Антнгеморрагический витамин, способствующий свертыванию крови. Образуется в растеинях микроорганизмами, а также в пищеварительном тракте млекопитающих. Содержание в молоке исследовано недостаточно. При кипячении молока (pH выше 7,9 или ниже 7) быстро расщепляется. Чувствителен к УФ-лучам
Аскорбиновая кислота (С) — содержание в молоке 1500 мкг на 100 г (700—2600)
Антицинготный витамин. Синтезируется растениями, животными, но не синтезируется человеком. Содержание в молоке значительно изменяется: весной оно минимально, в начале осени максимально. В водных растворах быстро разрушается под действием кислорода, нагревания, тяжелых металлов, особенно меди, света, УФ-лучей, некоторых ферментов. В сухом виде устойчив, в кислой среде более устойчив, чем в нейтральной или щелочной. Сильный антиокислитель. Концентрация в сырах такая же, как и в молоке, или несколько более высокая.
Пиридоксин (В6) — содержание в молоке 50 мкг на 100 г (15—76)
Группа витаминов (пиридоксии, пиридоксаль, пиридоксамин). Оии ,участвуют в азотистом и липидном обмене, обеспечивают нормальный рост организма животных. Синтезируются растениями, микрофлорой пищеварительного тракта. Содержание в молоке зависит от стадии лактации: оно максимально в мае — июле и минимально в январе — марте. Витамины устойчивы к кипячению, чувствительны к свету и у-лучам. Концентрация витаминов в сырах в 2—3 раза выше, чем в молоке.
Цианокобаламин (В12) —содержание в молоке 0,40 мкг на 100 г (0,18—0,71)
Антианемический витамин. Содержится только в кормах животного происхождения. Синтезируется микрофлорой рубца и кишечника. Устойчив в водных растворах при pH от 4 до 7. Чувствителен к свету. Концентрация витамина в сырах выше, чем в молоке, в 3—4 раза
Биотин (витамин Н) — содержание в молоке 3,2 мкг на 100 г
Антисеборейный витамин. Содержится в кормах растительного и животного происхождения, продуцируется многими микроорганизмами, особенно дрожжами. Содержание в молоке увеличивается при хранении вследствие синтеза микроорганизмами. Устойчив при нагревании, разрушается перекисью водорода, концентрированными кислотами и щелочами, УФ-лучамн. В сырах концентрация витамина ниже, чем в молоке
Никотиновая кислота (РР, ииацин) —содержание в молоке 100 мкг на 100 г (50—200)
Антипеллагрический витамин. Синтезируется растениями, микроорганизмами, животными. Содержание в молоке относительно стабильно. Устойчив при нагревании (не разрушается при 12КС в течение 5 ч), к свету и окислителям. В сырах концентрация никотиновой кислоты возрастает по сравнению с молоком в 2—8 раз
Пантотеиовая кислота (В3)— содержание в молоке 380 мкг на 100 г (180—640)
Участвует в синтезе кофермента А, обмене жирных кислот и стери- нов. Синтезируется растениями и микроорганизмами. Содержание в молоке зависит от содержания в кормах, а в кормах — от типа почв. Витамин В3 неустойчив к нагреванию, щелочам и кислотам, устойчив в нейтральных растворах и к окислению. Концентрация в сырах примерно такая же, как и в молоке
Рибофлавин (В2) — содержание в молоке 150 мкг на 100 г (90—200)
Участвует в окислительно-восстановительных реакциях, катализируемых флавопротеидами, влияет на рост и развитие плода. Синтезируется растениями и микроорганизмами. Содержание в молоке летом выше, чем зимой; увеличивается при хранении. Прямые солнечные лучи н УФ-лучи быстро разрушают рибофлавин. Чувствителен к щелочам, более устойчив в кислых растворах. Относительно термоустойчив. Обусловливает желто- зеленый цвет сыворотки. Концентрация в сырах в 2—3 раза выше, чем в молоке
Тиамин (В,) — содержание в молоке 40 мкг на 100 г (30—50)
Антиневротический витамин. Участвует в углеводном обмене, обеспечивает нормальный рост организма. Синтезируется растениями, микроорганизмами, в том числе в желудочно-кишечном тракте жвачных животных. Содержание витамина в молоке зависит от типа кормления, стадии лактации. В кислой среде устойчив к кипячению, а также к окислителям, в нейтральной и щелочной быстро разрушается при нагревании. Очень чувствителен к сульфитам, осаждается тяжелыми металлами. Концентрация в сырах такая же, как и в молоке
Фолиевая кислота (фалацин; Вс) —содержание в молоке 5,00 мкг на 100 г (3,5—17,8)
Участвует в синтезе нуклеиновых кислот. Синтезируется растениями, большинством микроорганизмов, в том числе микрофлорой желудочно-кишечного тракта животных, Содержание в молоке в начале лактации примерно в 4—б раз выше, чем через 4 мес и позднее после начала лактации. Сравнительно устойчива к нагреванию и окислению, разрушается под действием света и УФ-лучей. Содержание в молоке увеличивается во время хранения вследствие синтеза ее микроорганизмами
Холин (В4)— содержание в молоке 23 600 мкг на 100 г (16 500—40 000)
Витамииоподобное соединение. Обладает мощным липотропиым действием, участвует в передаче нервных импульсов. Синтезируется растениями, животными, не синтезируется кишечной микрофлорой. Содержание в молоке относительно стабильно; осенью оно несколько выше, чем весной. При хранении молока содержание холина снижается. Мгновенная пастеризация молока при 95° С или стерилизация разрушает около 23% холина.