Остроумова Т. А.

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Т.А.ОСТРОУМОВА

ХИМИЯ И ФИЗИКА МОЛОКА

Рекомендовано Учебно-методическим объединением

по образованию в области технологии сырья и продуктов

животного происхождения в качестве учебного пособия

для студентов высших учебных заведений, обучающихся

по направлению 655900 – Технология сырья и продуктов

животного происхождения по специальности

271100 – Технология молока и молочных продуктов

Кемерово 2004

УДК: 637.1.[54+53]

Печатается по решению Редакционно-издательского совета Кемеровского технологического института пищевой промышленности

Рецензенты: Заведующий кафедрой технологии продуктов питания Алтайского государственного технического университета им. И. И. Ползунова, д-р.техн.наук, профессор М. П. Щетинин

Директор ГНУ Сибирский научно-исследовательский институт сыроделия СО РАСХН,

д-р.техн.наук. А. А. Майоров

Остроумова Т. А.

Химия и физика молока: Учебное пособие. -

Кемеровский технологический институт пищевой

промышленности. - Кемерово, 2004.- 196 с.

ISBN 5-89289-250-6

Представлена характеристика компонентов молока, их структура, состав, особенности биосинтеза, физико-химические, химические, органолептические и технологические свойства. Изложены вопросы равновесных отношений между различными фазами молока как единой полидисперсной системы. Проведен анализ изменений составных компонентов в процессах получения, хранения, транспортирования, обработки молока и выработки молочных продуктов.

Предназначено для студентов специальности 271100 – Технология молока и молочных продуктов.

Ил.- 12, табл.- 3, библ.назв.- 12

О

ISBN-5-89289-250-6 © Кемеровский технологический

институт пищевой промышленности

О Г Л А В Л Е Н И Е

Введение…………………………………………………. 6

Тема 1. Роль отечественных ученых в развитии науки

«Химия и физика молока»…………………….. 7

Тема 2. Современное состояние молочной промышлен-

ности, основные направления развития техно-

логии молочных продуктов и задачи исследова-

ний в области химии и физики молока………… 10

Тема 3. Роль молока и молочных продуктов в питании

человека. Экономические аспекты рациональ-

ного использования молока в производстве

молочных продуктов……………………………. 12

Тема 4. Общая характеристика химического состава

молока……………………………………………. 15

4.1. Общая характеристика составных компо-

нентов молока………………………………. 15

4.2. Сравнительная оценка состава молока ко-

ров с молоком других сельскохозяйствен-

ных животных и с женским молоком……… 21

4.3. Влияние зоотехнических факторов на сос-

тав и свойства молока………………………. 26

Тема 5. Белки молока…………………………………….. 34

5.1. Современная номенклатура белков молока.

Характеристика фракций казеина и сыво-

роточных белков……………………………. 35

5.2. Структура белков…………………………… 45

5.3. Состав белков: элементарный и аминокис-

лотный……………………………………….. 53

5.4. Физико-химические свойства белков……… 55

5.5. Химические свойства белков………………. 62

5.6. Биосинтез белков в молочной железе……… 64

Тема 6. Липиды молока ………………………………….. 66

6.1. Значение липидов. Классификация………… 67

6.2. Глицеридный состав молочного жира……… 69

6.3. Жирнокислотный состав молочного жира…. 72

6.4. Физико-химические свойства молочного

жира…………………………………………… 76

6.5. Химические свойства молочного жира……… 79

6.6. Фосфолипиды, стерины и другие липиды…… 82

6.7. Биосинтез липидов…………………………….. 84

Тема 7. Углеводы молока……………………………………. 90

7.1. Общая характеристика углеводов молока. Зна-

чение лактозы…………………………………… 90

7.2. Структура лактозы, ее изомерные формы и

физические свойства……………………………. 91

7.3. Химические свойства лактозы…………………. 95

7.4. Биосинтез лактозы………………………………. 97

Тема 8. Минеральные вещества молока……………………… 98

8.1. Общая характеристика минеральных веществ.

Солевой состав молока………………………….. 98

8.2. Солевое равновесие молока. Факторы, влияю-

щие на солевое равновесие……………………… 100

8.3. Роль макро- и микроэлементов в молоке и мо-

лочных продуктах………………………………… 103

Тема 9. Биологически активные и другие вещества молока… 106

9.1. Витамины молока и их биологическая роль……. 107

9.2. Характеристика ферментов молока. Использо-

вание свойств ферментов в оценке качества

молока……………………………………………… 111

9.3. Гормоны и газы…………………………………… 118

Тема 10. Молоко как полидисперсная система………………. 120

10.1. Общая характеристика дисперсных систем…… 120

10.2. Молоко как коллоидная система………………. 122

10.2.1. Структура мицелл казеина, обусловливаю-

щая коллоидное состояние золя…………….. 122

10.2.2. Условия дестабилизации коллоидного сос-

тояния золя и формирование геля при раз-

личных способах коагуляции…………… … 126

10.2.3. Совместное осаждение казеина и сывороточ-

ных белков при термокальциевом и термо-

кислотном способах коагуляции…………….. 130

10.3. Молоко как эмульсия жира в плазме…………… 131

10.3.1. Факторы агрегативной устойчивости жиро-

вой эмульсии…………………………………… 131

10.3.2. Факторы нарушения устойчивости жировой

эмульсии……………………………………….. 136

10.4. Молоко как истинный раствор…………………. 140

Тема 11. Физико-химические, органолептические и техноло-

гические свойства молока…………………………… 143

11.1. Плотность ………………………………………. 145

11.2. Титруемая кислотность………………………… 146

11.3. Активная кислотность и буферные свойства… 147

11.4. Окислительно-восстановительный потенциал.. 151

11.5. Вязкость и поверхностное натяжение………… 152

11.6. Осмотическое давление и температура замер-

зания…………………………………………….. 154

11.7. Электропроводность и теплофизические

свойства…………………………………………. 155

11.8. Органолептические свойства………………….. 156

11.9. Технологические свойства…………………….. 158

Тема 12. Физико-химические изменения молока при его

хранении и обработке………………………………. 162

12.1. Изменения при хранении в условиях низких

температур и транспортировке………………. 164

12.2. Изменения при механических воздействиях… 166

12.3. Изменения при тепловой обработке………….. 168

Тема 13. Физико-химические и биохимические изменения

составных частей молока в процессе его перера-

ботки и при хранении молочных продуктов………. 174

13.1. Изменения составных компонентов молока

при сгущении и сушке………………………… 175

13.2. Биохимические изменения составных ком-

понентов молока при его переработке………. 178

13.2.1. Брожение молочного сахара. Виды броже-

ния……………………………………………… 178

13.2.2. Роль продуктов брожения в формировании

вкуса, аромата и консистенции молочных

продуктов………………………………………. 186

13.2.3. Протеолиз и формирование органолепти-

ческих показателей…………………………… 189

13.2.4. Изменения липидных компонентов………… 191

Библиографический список……………………………………. 195

В В Е Д Е Н И Е

«Химия и физика молока» является дисциплиной специального цикла, формирующего профессиональные знания инженера-технолога молочной промышленности. Наряду с другими эта дисциплина обеспечивает теоретическую базу для изучения технологии молока и молочных продуктов.

Цель настоящего курса – освоение основ химии и физики молока в объеме, необходимом для решения производственных задач отрасли и в исследовательской деятельности.

Основными задачами курса являются приобретение теоретических знаний, практических умений и навыков для дальнейшего использования их в профессиональной деятельности: в проведении анализа состава и свойств молока, выборе направлений их улучшения и корректировки, выборе и обосновании технологических параметров обработки и переработки молока, обосновании экономической целесообразности использования молока на производство тех или иных молочных продуктов.

В результате изучения дисциплины Вы должны знать и уметь:

- химический состав, физико-химические и органолептические свойства молока;

- характеристику компонентов молока, их структуру, состав, физико-химические свойства, обусловливающие питательную, биологическую ценность и технологические свойства молока как сырья для молочной промышленности;

- способы корректировки состава молока, необходимые в производственных условиях;

- влияние различных факторов: зоотехнических и технологических на состав и свойства молока;

- роль молока и его отдельных компонентов в обеспечении рационального питания человека;

- равновесные отношения между различными фазами молока как единой полидисперсной системы;

- физико-химические изменения молока при его хранении и обработке;

- физико-химические процессы при производстве различных групп молочных продуктов;

- теоретические основы методов исследования состава и свойств молока;

- применять теоретические знания в конкретных производственных ситуациях;

- проводить исследования состава и свойств молока;

- теоретически обосновывать выбор технологических параметров обработки и переработки молока.

Тема 1. РОЛЬ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ УЧЕНЫХ В РАЗВИТИИ НАУКИ «ХИМИЯ И ФИЗИКА МОЛОКА»

Становление науки «Химия и физика молока» непосредственно связано с организацией сначала кустарного, а затем промышленного производства молочных продуктов.

Организация промышленного производства молочных продуктов диктовала необходимость развития теоретических знаний в области состава и свойств молока, научных объяснений и обоснований технологических процессов, а также подготовки профессиональных кадров.

Выдающаяся роль в создании и развитии отечественной промышленной переработки молока принадлежит Николаю Васильевичу Верещагину (1839-1907 гг). Бывший военно-морской офицер решил заняться в своем имении молочным делом. Он отправляется в Европу Швейцария, Голландия) для изучения организации переработки молока. Воплощение своих планов, идей Н.В.Верещагин начал с организации в с.Отроковичи первой крестьянской сыроварни в 1866 году. Этот год считается годом рождения отечественной сыродельной отрасли. Создавая целую сеть сыроварен в Тверской и Ярославской губерниях, а затем на Кавказе и в Сибири, Н.В.Верещагин добивался в течение нескольких лет создания в России школы по подготовке мастеров и специалистов-организаторов молочного хозяйства. Наконец, в 1871 году с разрешения Министерства Земледелия была открыта первая в России школа молочного хозяйства в с.Едимоново Тверской губернии, ее возглавил Н.В.Верещагин. Он был убежден, что без подготовки отечественных кадров средней и высшей квалификации невозможно развитие молочного производства, поэтому еще в 90-е годы он неоднократно выдвигает идею создания специальных высших учебных заведений. В том, что в 1911 году в Вологде открылся первый в России в области молочного хозяйства институт – немалая заслуга Н.В.Верещагина.

Идеи Верещагина Н.В. по организации молочного хозяйства в России горячо поддержал профессор химии Д.М.Менделеев, при этом он оказал большую практическую помощь в организации школы молочного хозяйства.

Соратникам и ученикам Н.В.Верещагина был Аветис Айрапетович Калантир, который 55 лет своей жизни посвятил молочному делу и его по праву считают основоположником отечественного молочного дела, положившим начало систематическому изучению свойств молока и молочных продуктов. В 1883 году он организовал при Едимоновской молочной школе первую в России молочную лабораторию по исследованию состава и свойств молока. В начале XX столетия по его инициативе были основаны 20 школ и шесть испытательных лабораторий. А.А.Калантар внес большой вклад в развитие науки о молоке: еще в свои студенческие годы он изучает химический состав некоторых русских сыров. Это по существу первое исследование по молочному делу в России. В 1879 году он поступает практикантом в Едимоновскую школу, а затем по окончании в 1882 году академии его приглашают работать в этой школе. Организовав научную лабораторию, Калантар развернул целый ряд актуальных направлений исследований: сравнительная продуктивность различных пород молочного скота, химический состав и свойства молока коров различных пород, влияние кормления на состав, свойства молока и качество сыра, масла. В этот же период он провел первую в России работу по установлению величины жировых шариков молока коров распространенных в России пород. Эта работа была представлена в с/х Академию для получения ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук.

В 1886 году Калантар реорганизует свою лабораторию в молочно-хозяйственную опытную станцию. Он сам сконструировал небольшие лаборатории с необходимыми приборами и реактивами, которые использовали при исследовании состава и свойств молока. Результаты этой работы были представлены в докладе на съезде естествоиспытателей. Тема доклада – «Состав молока как принцип улучшения пород молочного скота». Этот принцип явился новостью во всем мире, так как до тех пор нигде не применялся. Огромная заслуга принадлежит Калантару в развитии науки о молоке как сырье для производства сыра, а также в области технологии сыров, масла.

Развитие науки о молоке, особенно в области физических и биологических свойств молока, связано с именами Георгия Сергеевича Инихова и Яна Станиславовича Зайковского.

Г.С.Инихов, проводя исследования состава и свойств молока, много внимания уделял разработке методов контроля качества и молока и молочных продуктов. Его книги и учебники по химии молока были первыми на русском языке - «Химия молока и молочных продуктов» и «Анализ молока» (1922-1926 гг).

Я.С.Зайковский внес большой вклад в развитие химии и физики молока. Его работы по изучению состава, физико-химических свойств молока, механизма сычужного свертывания, разработке теории маслообразования представляют до сих пор определенный научный интерес. Я.С.Зайковскому принадлежит капитальный труд «Химия и физика молока и молочных продуктов» (издан в 1930 году, переиздан в 1938 и 1950 гг).

Основополагающие исследования в области химии молока и молочных продуктов выполнены И.И.Климовским, А.П.Белоусовым, Н.П.Брио, П.Ф.Дьяченко, Р.Б.Давидовым и другими. Для проведения научных исследований в 1929 году был создан научно-исследовательский институт молочной промышленности (в настоящее время Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности в г.Москве – ВНИМИ), который стал первым в стране научным подразделением, призванным осуществлять научное обеспечение молочной промышленности по всем направлениям переработки молока. На базе подразделений этого института и в связи с необходимостью научного обеспечения быстро развивающихся сыродельной и маслодельной отраслей в 1936 году была создана Научно-исследовательская лаборатория сыроделия в г.Угличе Ярославской области, которая в 1954 году получила статус Центрального, а в 1958 году – Всесоюзного научно-исследовательского института маслодельной и сыродельной промышленности – ВНИИМС (теперь Всероссийский). С 1992 года ВНИИМС входит в состав Отделения хранения и переработки сельхозпродукции Российской сельскохозяйственной академии. В настоящее время вопросами изучения состава и свойств молока занимаются и другие институты Российской сельскохозяйственной академии, Всероссийский НИИ детских продуктов (г.Истра), кафедры технологии молока и молочных продуктов высших учебных заведений страны.

Контрольные вопросы

1. Показать роль отечественных ученых в развитии науки «Химия и физика молока».

Дата добавления: 2015-07-16