Физико-химические свойства углеводов молока

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5

▷ Похожие статьи

1. Свободный полуацетальный гидроксил в глюкозном остатке лак­тозы обусловливает реакции, характерные для восстанавливающих сахаров. Для лактозы характерна легкая окисляемость со слабыми окислителями жидкостью Фелинга, йодом и др. с образованием лактобионовой кислоты. Это свойство используется для количественного определения ее в молоке (метод Бертрана и йодометрический).

2. При восстановлении лактозы образуется спирт лактит или лактитол. Лактитол в отличие от лактозы хорошо растворим в воде, по сладости приближается к глюкозе, имеет чистый освежающий вкус, хорошие адсорбционные и эмульгирующие свойства.

Так, например, мороженое (рекомендовано для диабетиков) с лактитолом имеет кремообразную консистенцию, хорошо взбивается и в нем отсутствует порок «песчанистость».

3. Кристаллическая лактоза практически не растворима в спирте, серном эфире и других органических растворителях. По сравнению с сахарозой она в 5-6 раз менее сладкая и хуже растворима в воде — в 100 см³ воды при 25°С растворяется 21,6 г и 139 г — при 89°С. Растворимость β-лактозы выше, чем α-лактозы. Это свойство следует учитывать при производстве сгущенных молочных консервов с тем, чтобы избежать основного порока – песчанистости.

4. Лактоза оптически активна. Обе ее формы вращают плоскость поляризации вправо. Вследствие явления мутаротации удельное вращение свежеприготовленных растворов лактозы при хранении изменяется. Это объясняется тем, что α- и β-изомеры лактозы при растворении и выдержке растворов переходят через альдегидную форму друг в друга. Так для каждого изомера характерна своя величина угла удельного вращения, то через определенное время устанавливается средняя величина. Скорость перехода одной формы в другую зависит от температуры раствора. Величина угла вращения составляет 52,6-53,9°.

5. Из перенасыщенных растворов лактоза кристаллизуется при температуре ниже 93°С. Она выделяется с одной молекулы кристаллизационной воды в α-гидратной форме. При температуре больше 93°С – в безводной β-форме. Получаемый из молочной сыворотки молочный сахар представляет собой α-гидратную форму лактозы. Температура ее плавления 201,6°С, плотность 1545,30 кг/м³. При нагревании кристаллов α-гидратной формы до 120°С-130°С происходит потеря кристаллизационной воды и образование безводной α-лактозы. При нагревании больше 160°С кристаллы лактозы вследствие карамелизации окрашиваются в коричневый цвет.

6. В щелочной среде при нагревании до 100°С и выше происходит трансформация глюкозы во фруктозу и образуется лактулоза, которая лучше растворима в воде, имеет большую сладость (в 1,6-2 раза более сладкая чем лактоза). Температура плавления 158-165°С.

Кристаллическая лактулоза имеет удельное вращение [α]₀²⁰ — 51,4°, хорошо растворяется в воде (не кристаллизуется даже в концентри­рованных растворах), в 1,6-2 раза более сладкая чем лактоза. Кроме лактулозы образуется небольшое количество эпилактозы, или маннолактозы, являющейся 4-О-((β-D-галактопиранозидо)-D-маннозой и имеющей [α]₀²³ = 26,8°.

Лактулозу считают наиболее активным бифидогенным фактором. Это свойство лактулозы было открыто в 1957 г. австрийским врачом-пе­диатром Петуэли. Выяснено, что она не переваривается в верх­нем отделе желудочно-кишечного тракта, проходит в толстый кишеч­ник, где стимулирует развитие бифидобактерий, которые превращают данный изомер лактозы в молочную, уксусную и другие органические кислоты, подавляющие рост посторонней кишечной микрофлоры.

Вначале лактулозу использовали только в производстве продук­тов детского питания — в виде ее смеси с лактозой, называемой лакто-лактулозой. С 1998 г. началось промышленное производство рос­сийской пищевой лактулозы «Лактусан». В настоящее время лактулозу широко применяют не только для выработки продуктов детско­го и диетического питания, но и в медицине — при лечении различ­ных кишечных заболеваний, цирроза печени, диабета и др.

7. Лактоза в присутствии аммиака и аминов при нагревании буреет, что объясняется образованием в результате реакции Майяра сначала N-гликозидов, а затем веществ темного цвета с ярко выраженным привкусом карамелизации меланоидинов, что проявляется при производстве топленого молока.

8. Под действием растворов сильных щелочей и кислот лактоза подвергается гидролизу. Сначала в результате разрыва гликозидной связи образуются моносахариды (галактоза и глюкоза), которые затем в щелочной среде превращаются в сахариновые кислоты, а в кислой – в оксиметилфурфурол. При дальнейшем нагревании щелочных растворов образуется сложная смесь, содержащая молочную кислоту, глицеральдегид, диоксиацетон и др. Нагревание кислых растворов вызывает превращение оксиметилфурфурола в левулиновую и муравьиную кислоты. Гидролиз лактозы может быть осуществлен и ферментативным путем с помощью β-галактозидазы (лактазы), получаемой из дрожжей и микроскопических грибов. Ферментативный гидролиз и глубокий распад (брожение) лактозы происходит в молоке и сыворотке под действием ферментов дрожжей и молочно-кислых бактерий.

9. При брожении лактоза распадается на разнообразные соединения: кислоты, спирты, эфиры, газы. В зависимости от образующихся продуктов различают молочно-кислое, спиртовое, пропионово-кислое, масляно-кислое и другие виды брожений.

Все виды брожений до образования пировиноградной кислоты идут по одному пути. На первой стадии молочный сахар под влиянием лактазы распадается на моносахариды: глюкозу и галактозу. Галактоза не подвергается непосредственному брожению и переходит в глюкозу:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О → С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆

лактоза глюкоза галактоза

Далее из каждой молекулы глюкозы образуются две молекулы пировиноградной кислоты:

С₆Н₁₂О₆ → 2СН₃СОСООН

глюкоза пировиноградная

к-та

Дальнейшие превращения пировиноградной кислоты в зависимости от вида брожения идут в различных направлениях.

Лекция 7

Тема: Минеральные вещества

Содержание в молоке и общая характеристика минеральных веществ

Макроэлементы

Микроэлементы

Содержание в молоке и общая характеристика минеральных веществ

В виде солей неорганических и органических кислот в молоке при­сутствуют почти все элементы таблицы Менделеева. Минеральные вещества поступают в организм животного и в молоко из кормов и содержатся в небольших количествах, но играют важную роль в жизнедеятельности животного организма и в технологии производства молочных продуктов. В молоке обнаружено более 50 элементов минеральных веществ. Около 30 определены количественно и подразделяются на макро- и микроэлементы. Макроэлементы содержатся в больших количествах -10-100 мг/кг и более, и концентрация их в молоке относительно постоянна. Микроэлементы присутствуют в незначительных количествах, изме­ряемых в микрограммах, концентрация их значительно колеблется в зави­симости от зоотехнических факторов, условий первичной обработки мо­лока и его хранения.

Содержание минеральных веществ в молоке изменяется по сырье­вым районам и зависит от времени года, периода лактации, рационов кормления, применяемых минеральных добавок, состава почвы, физиоло­гических особенностей животных.

Общее содержание минеральных веществ в молоке составляет в среднем 1%. Для характеристики общего содержания минеральных веществ в пищевых продуктах введено понятие зола – это весь зольный остаток, который получается после сжигания и сухого озоления навески молока. Содержание золы в молоке – 0,7-0,8 %.

Макроэлементы

К макроэлементам относятся Са, Р, Мg, K, Na, Cl, S.

- Кальций и фосфор относятся к важным макроэлементам молока. Они содержатся в молоке в легко усвояемой форме и хорошо сбалансированных соотношениях. Физиологическая и биохимическая роль их для организма очень важна, особенно для новорожденных. Содержание Са в молоке составляет 100-140 мг%. Его содержание зависит от рационов кормления, породы животных, стадии лактации и времени года, летом оно ниже, чем зимой.

В молоке кальций находится в трех формах: в виде свободного или ионизированного кальция (10 %), в виде солей – фосфатов и цитратов (68 %) и Са прочно связанного с казеином. Это структурообразующий кальций (22 %).

Фосфаты смогут быть в форме: Са₃ (РО₄) ₂, СаНРО₄, Са(Н₂РО₄)₂ и др. более сложных солей. Цитраты в виде - Са₃ (С₆Н₅О₇) ₂, СаС₆Н₆О₇

Большая часть этих солей находится в коллоидном состоянии. Только 30-40% - в виде истинного раствора. Между ними устанавливается равновесие. Соотношение этих форм играет важную роль в поддержании определенной степени дисперсности, гидратации белковых частиц, их стабилизации при тепловой обработке, и в прохождении сычужного свертывания.

Большое значение для человека, особенно в детском возрасте, имеют соли кальция, поступающие из молока и молочных продуктах:

Общее содержание Р в молоке колеблется от 74 до 130 мг%. Оно мало меняется в течение года, лишь незначительно снижается весной, в основном зависит от рационов кормления, породы животного и стадии лактации. Р содержится в молоке в минеральной и органической формах. Неорганические соединения представлены фосфатами Са и другими металлами (63-66 % от общего количества). Органические соединения - это фосфор в составе казеина, фосфолипидов, фосфорных эфиров, ряда коферментов и т.д.

- Магний содержится в молоке в незначительных количествах – 12-14 мг%. Магний играет важную роль в развитии иммунитета новорожденного, увеличивает его устойчивость к кишечным заболеваниям, улучшает рост и развитие новорожденного, положительно влияет на продуктивность взрослых животных.

Встречается в молоке в тех же химических соединениях и выполняет ту же роль, что и Са. Состав солей магния аналогичен составу солей Са, однако доля истинного раствора составляет 65-75% (из них 16 % ионизировано).

- Калий, натрий, хлор. Содержание К – 130-160 мг%; натрия – 30-60 мг%; хлора – 90-120 мг%. Их количество зависит от физиологического состояния животного и незначительно изменяется в течение года. Резкое повышение концентрации хлоридов (на 25-30 %) в молоке наблюдается при заболевании животных.

Натрий и калий содержится в ионно-молекулярном состоянии в виде хорошо диссоциирующих хлоридов, фосфатов и цитратов. Они имеют большое физиологическое значение. Так, хлориды натрия и калия обеспечивают определенную величину осмотического давления крови и молока. Их фосфаты и карбонаты входят в состав буферных систем организма, поддерживающих постоянство иона Н⁺ в узких пределах. Фосфаты и цитраты натрия и калия обеспечивают так называемое солевое равновесие молока, т.е. определенное соотношение между ионами кальция и анионами фосфорной и лимонной кислот. От него зависит количество ионизированного Са, который, в свою очередь, влияет на дисперсность мицелл казеина и их свойства. Количество цитратов в молоке – важный показатель его биологической активности. Цитраты необходимы для развития ароматобразующих бактерий, кроме того, они входят в состав буферных систем молока и казеиновых мицелл. Установлено, что лимонная кислота накапливается как побочный продукт в клетках молочной железы. Цитрат служит переносчиком ацетильных групп из митохондрий в цитоплазму клеток.

Содержание хлора (хлоридов) в молоке колеблется от 90 до 120 мг%. Резкое их повышение на 25-30 % свидетельствует о заболеваниях животного маститом.

Микроэлементы

К микроэлементам относят Fe, Cu, Zn, Mn, Co, I, Mo, F, Al, Si, Sn, Cr, Pb и т.д. Микроэлементами принято считать минеральные вещества, концентрация которых невелика и измеряется в мкг на 1 кг продукта. В молоке они связаны с оболочками шариков жира (Fe, Cu), с казеином и сывороточными белками (Fe, Cu, Zn, Mn, I, Al, Se), входят в состав ферментов (Fe, Zn, Mn, Mo), витаминов(Со), гормонов (Cu, Zn, Mn) и т.д. Их количество в молоке значительно колеблется в зависимости от состава кормов, почвы, состояния здоровья животных, от условий хранения и переработки молока.

В сравнительно больших количествах в молоке присутствуют цинк, железо, медь, кремний алюминий, в значительно меньших количествах в молоке содержится титан, никель, стронций, кадмий, мышьяк, серебро, ванадий, уран и т.д. Их называют ультрамикроэлементами. Многие из них случайно накапливаются в организме животного и не выполняют какой-либо биологической функции.

Микроэлементы имеют огромное физиологическое значение для новорожденного теленка и обуславливают пищевую и биологическую ценность молока для человека. Они обеспечивают построение, активность жизненно важных ферментов, витаминов и гормонов, без которых невозможно их превращение пищевых веществ в организме. Кроме того, от поступления многих микроэлементов зависит жизнедеятельность микроорганизмов рубца жвачных. Чувствительны к содержанию некоторых микроэлементов (Fe, Zn, Mg, Co) многие молочно-кислые бактерии, входящие в состав бактериальных заквасок.

В коровьем молоко содержит очень мало селена, меньше чем в женском молоке, особенно низкий уровень наблюдается в районах Восточной Сибири, Мордовии (районы с малой доступностью селена для растений).

Количество некоторых микроэлементов (Mg, Co, Мо, Cu, I, Zn) в молоке можно увеличить при внесении их препаратов в корм животного.

Вместе с тем многие элементы могут попадать в молоко дополнительно после дойки с оборудования, тары, из воды. Количество внесенных микроэлементов может в несколько раз превышать количество нативных (натуральных). Например, содержание меди в отдельных случаях может быть 100-500 мкг на 1 кг, железа – 1000 мкг на 1 кг и более. В результате этого снижается качество молока и молочных продуктов, окисляется витамин С, появляются посторонние привкусы, понижается устойчивость масла против порчи и т.д. Загрязнение молока Fe, Cu, Zn, Sn, и особенно Pb, Hg, Cd, As, и также некоторыми радиоактивными элементами представляет угрозу для человека, особенно для детей.

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?