Биохимия молочных и кисломолочных продуктов

XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Биохимия молочных и кисломолочных продуктов

Бордина Ю.И. 1
1ГОУ "ЗабКЛИ" 11
Плотникова О.К. 1
1Читинская государственная медицинская академия
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Актуальность выбранной темы:

Сегодня на прилавках магазинов огромный выбор молочных и кисломолочных продуктов. Реализатор также, как и производитель заинтересован в повышении объема производимой продукции при этом не увеличивая расходы на её производство. Поэтому некоторые прибегают к фальсификации молока и кисломолочной продукции. Нам, как потребителям, важно знать какие производители честны с нами, а какие нет

Цель:

Провести биохимический анализ молока и молочных продуктов, реализуемых в торгово-розничных сетях г.Читы

Задачи:

Изучить литературные источники по теме технологий производства молочной и кисломолочной продукции.

Опытным путём установить качество молока и кисломолочных продуктов, реализуемых в торгово-розничных сетях города Читы.

Изучить биохимические показатели образцов

Сравнить полученные результаты и на их основе сделать вывод о том какую продукцию покупать следует покупать

Методы:

•Органолептические свойства

• Метод определения фальсификации молока

• Метод качественного анализа

• Метод определения содержания органических веществ в молоке

• Метод количественного анализа (титрование)

Таблица 1

Материалы:

пробы

Название

Жирность

№1

Образец 1

6

№2

Образец 2

2,5

№3

Образец 3

2,5

Теоретическая часть

1.1 Состав

Молоко – один из самых ценных продуктов питания человека. По пищевой ценности оно может заменить любой продукт, но ни один продукт
не заменит молоко.

В зависимости от стадии лактации, состояния здоровья и возраста, кормов, породы животных, времени года, индивидуальных особенностей, условий содержания и техники доения изменяется содержание отдельных компонентов в молоке.

Молоко является сложной полидисперсной системой, в которой содержится более 100 разных химических и биологических веществ. Дисперсионной средой в нем является вода (83—89%), дисперсной фазой — жир, белки и другие компоненты (17—11 %). Молочный сахар и соли растворены в воде. Степень дисперсности отдельных веществ отличается друг от друга. Так, белковые вещества присутствуют в молоке в виде коллоидных растворов, молочный жир — в виде эмульсии микроскопических жировых шариков в молочной плазме.

Химический состав молока определяет пищевую и биологическую ценность, а также влияет на технологическую переработку, выход и качество готовой продукции.

Вода

В молоке содержится в среднем 88 % воды. Большая часть воды молока (84,5–85 %) находится в свободном состоянии, т. е. может принимать участие в биохимических реакциях. Эта вода представлена в виде раствора различных органических и неорганических веществ. Ее легко можно удалить при сгущении и высушивании, а также превратить в состояние льда, заморозив молоко. Меньшая часть (3–3,5 %) воды находится в связанном состоянии. Существует 2 формы связи воды в молоке: адсорбционно связанная, которая удерживается молекулярными силами около поверхности коллоидных частиц (белков, фосфолипидов, полисахаридов) и химически связанная – это вода кристаллогидратов, или кристаллизационная. В молоке кристаллизационная вода связана с кристаллами молочного сахара (С12Н22O11 • Н2O).

Белки

Белки или протеины (от греч. protos — первый) — высокомолекуляр­ные полимерные соединения, построенные из аминокислот. В их состав входит около 53 % углерода, 7 % водорода, 22 % кислорода, 15-17 % азота и от 0,3 до 3 % серы. В некоторых белках присутствуют фосфор, железо и другие элементы.

В молоке содержится в среднем около 3,2 % белков. В состав молока входят три группы белков: казеин, белки оболочек жировых шариков, сывороточные белки.

Главным белком в молоке является казеин, его содержание колеблется от 2,1 до 2,9 %. Он содержит несколько частей, отличающихся аминокислотным составом и отношением к ионам кальция. Казеин в молоке находится в виде мицелл, представляющих собой сложные комплексы фракций казеина с коллоидным фосфатом кальция.

Липиды

Липиды (от греч. lipos — жир) — это общее название жиров и жироподобных веществ, обладающих одинаковыми физическими и химическими свойствами. Липиды не растворимы в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях таких как эфир, хлороформ, ацетон и др.

Молочный жир. Содержание молочного жира в молоке колеблется
от 2,8 до 4,5 %. Молочный жир по своему химическому строению ничем не отличается от других жиров. Он представляет собой смесь многочисленных триглицеридов. Триглицериды молочного жира содержат, как правило, остатки разных кислот.

Выделенный из молока молочный жир, содержит жироподобные вещества, или природные примеси. К таким веществам относятся стерины, гликолипиды, фосфолипиды, жирорастворимые пигменты и витамины (A, D, Е).

В состав молочного жира входит свыше 100 жирных кислот. В составе жира преобладают насыщенные жирные кислоты, среднее количество которых составляет 65 % (колебания от 53 до 77 %). Содержание ненасыщенных кислот в среднем равно 35 %.

Углеводы

Углеводы представляют собой альдегиды или кетоны многоатомных спиртов и полимеры этих соединений. Их делят на моносахариды, оли­госахариды и полисахариды.

Лактоза (молочный сахар) Содержание лактозы в молоке коров составляет в среднем 4,6 % (4,4 - 4,9 %).

При нагревании молока до температуры выше 100 °С (особенно при стерилизации и высокотемпературной обработке) молочный сахар частич­но превращается в лактулозу. Лактулоза отличается от молочного сахара тем, что содержит вместо остатка глюкозы остаток фруктозы.

Минеральные вещества

Минеральные вещества выполняют разнообразные функции. Они обеспечивают построение костной ткани (Са, Р, Mg), создают осмотиче­ское давление и буферные системы крови (Na, К), входят в состав неко­торых гормонов (I, Zn, Си), ферментов и витаминов (Fe, Со) и т. д. В золе молока, содержание которой составляет 0,7—0,8 %, обнаружены следующие элементы: Са, Mg, Р, Na, К, Cl, Fe, Си, Со, I, F, Mn, Zn, Se и др. В молоке данные элементы содержатся в виде катионов и анионов в прочном соединении с органическими веществами (в составе белков, ферментов, нуклеиновых кислот) и др. Среднее содержание наиболее важных макроэлементов в молоке (в мг%) следующее: кальций — 120, фосфор — 95, калий — 140, натрий — 50, магний — 12, хлор — 100

В молоке кальций находится в легко усвояемой и хорошо сбалан­сированной с фосфором форме. Свою потребность в кальции человек покрывает именно за счет потребления молока и молочных продуктов. Известно, что кальций, поступающий с другой пищей, как пра­вило, нерастворим в воде и плохо всасывается тонким кишечником. Около 22 % всего количества кальция прочно связано с казеином

Ферменты

Ферменты (от лат. fermentum — закваска) — биокатализаторы, которые ускоряют химические реакции в живых организмах. Благодаря действию ферментов крупные молекулы жиров, углеводов, белков расщепляются на более мелкие молекулы. В свою очередь благодаря другим ферментам продукты распада окисляются с освобождением энергии, которая в них содержится.

Действие ферментов возможно только при определенной температуре и pH среды, а их активность зависит от присутствия химических веществ — активаторов и ингибиторов.

1.2 Технология производства

Технология изготовления кисломолочных продуктов состоит из:

Подготовки сырья

Нормализации молока или сливок по жиру

Тепловой обработки

Гомогенизации

Охлаждения до температуры сквашивания

Процесса заквашивания

Сквашивания и охлаждения до температуры не выше +8 °с

Существуют два способа производства кисломолочных продуктов: термостатный и резервуарный.

При термостатном способе молоко очищают, нормализуют, пастеризуют либо стерилизуют, подвергают гомогенизации, охлаждают до температуры заквашивания и потом заквашивают. Заквашенное молоко (или сливки) разливают в упаковку (бутылки, банки и др.), укупоривают и помещают в термостатные камеры для сквашивания. Потом продукт охлаждают в хладостатной камере до +8°С и выдерживают для созревания от 6 до 12 ч.

При применении резервуарного способа заквашивание и сквашивание молока, охлаждение и созревание продукта происходит в больших резервуарах (танках) и в упаковку разливается уже готовый продукт. При этом способе очищенное молоко нагревают до +72 - 75°С и отправляют на пастеризацию. Затем его выдерживают 10 мин и подают в гомогенизатор, в котором обрабатывают под давлением.

Гомогенизированное молоко охлаждают до +22 °С и отправляют для сквашивания. От вида закваски зависит продолжительность сквашивания – от 2,5 до 7 ч. После появления сгустка и достижения требуемой кислотности продукты немедленно охлаждают до температуры не выше +8 °С, а потом разливают в упаковку. Резервуарный способ получения кисломолочных продуктов является более экономичным, чем термостатный при этом качество продукции выше.

К кисломолочным продуктам относятся напитки из сыворотки, но у них нет сгустка из-за отсутствия белка – казеина. По содержанию белков и жира кисломолочные продукты почти не отличаются от цельного молока.

Для изготовления кефира применяют кефирные грибки, микрофлора которых состоит из сочетания молочнокислых стрептококков и палочек, ароматобразующих бактерий, молочных дрожжей, микодермы и уксусных бактерий. Кефирные зерна являются материнской закваской, из которой получают все последующие закваски для производства кефира.

Закваски, используемые для значительного накопления молочной кислоты, готовят с использованием гомоферментативных микроорганизмов. Качество кисломолочных продуктов сильно зависит от состава закваски.

Практическая часть

2.1 Органолептические свойства

Свежее сырое молоко характеризуется определёнными органолептическими или сенсорными показателями: внешним видом, консистенцией, цветом, вкусом и запахом. Согласно нормативной документации, закупаемое Молоко должно быть однородной жидкостью без осадка и хлопьев, от белого до слабо-кремового цвета, без посторонних, несвойственных ему привкусов и запахов.

Белый цвет и непрозрачность молока обуславливают рассеивающие свет коллоидные частицы белков и шарики жира, кремовый оттенок – растворенный в жире каротин, приятный, сладковато-солоноватый вкус лактоза, хлориды, жирные кислоты, а также жир и белки. Жир придаёт молоку некоторую нежность, лактоза - сладость, хлориды солоноватость, белки и некоторые соли - полноту вкуса. (Приложение 1, опыт 1), (Приложение 1, опыт 2), (Приложение 1, опыт 3)

 

Таблица 2

Определение органолептических свойств

 

Органолептические свойства

Цвет

Запах

Вкус

Консистенция

Плотность

Кислотность

Образец 1

Белое

Приятный, соответствует запаху молока

Сладкий, не кислый

Жидкое

1,025

6,9

Образец 2

Белое

Кислый

Кислованый

Вязкое

1,122

4,5

Образец 3

Белое

Практически не чувствуется

Слабый

Жидкий, заметно расслоение на воду

––

4,2

2.2 Метод определения фальсификации молока

Опыты:

Определение термоустойчивости молока:

Алкогольная проба

Метод основан на действие этилового спирта на белки молока, которые и образуют хлопья при сворачивании молока. (Приложение 1, опыт 4)

 

Таблица 3

Алкогольная проба на термоустойчивость

№ пробы

Продукты

Результат

 

№1

Образец 1

Хлопья не образовались

 

№2

Образец 2

Наблюдали образование хлопьев

 

№3

Образец 3

Наблюдали образование хлопьев

 

Кальциевая проба

 

Таблица 4

Кальциевая проба на термоустойчивость

№ пробы

Продукты

Результат

 

№1

Образец 1

Хлопья не образовались

 

№2

Образец 2

Наблюдали образование хлопьев

 

№3

Образец 3

Наблюдали образование хлопьев

 

Проба на фальсификацию молока Н2О2 (Приложение 1, опыт 5)

 

Таблица 5

Определение фальсификации молока Н2О2

 

№ пробы

Продукты

Результат

 
 

№1

Образец 1

Отсутствует

 
 

№2

Образец 2

Отсутствует

 
 

№3

Образец 3

Отсутствует

 

Проба на разбавление молока водой. Проба Похельсона (Приложение 1, опыт 6)

   

Таблица 6

Определение разбавления проб водой

 

№ пробы

Продукты

Результат

 
 

№1

Образец 1

оранжевая окраска

разбавление незначительное

 
 

№2

Образец 2

кирпично-красная окраска

присутствует разбавление

 
 

№3

Образец 3

кирпично-красная окраска

присутствует разбавление

 

Проба на фальсификацию молока содой

Опыт 1

 

Таблица 7

Определение фальсификации молока Na2CO3

 

№ пробы

Продукты

Результат

 
 

№1

Образец 1

Отсутствует

 
 

№2

Образец 2

Отсутствует

 
 

№3

Образец 3

Отсутствует

 

Опыт 2

 

Таблица 8

Определение фальсификации молока Na2CO3

 

№ пробы

Продукты

Результат

 
 

№1

Образец 1

Отсутствует

 
 

№2

Образец 2

Отсутствует

 
 

№3

Образец 3

Отсутствует

 
         

2.3 Определение органических веществ в молоке

Биуретовая проба

Биуретовая реакция – качественная на все без исключения белки, а также продукты их неполного гидролиза, которые содержат не менее двух пептидных связей. Принцип метода. Биуретовая реакция обусловлена присутствием в белках пептидных связей (- СО – NH -), которые в щелочной среде образуют с сульфатом меди (ІІ) окрашенные в красно-фиолетовый цвет медные слоеобразные комплексы. (Приложение 1, опыт 7)

 

Таблица 9

Биуретовая проба

 

№ пробы

Продукты

Результат

 
 

№1

Образец 1

Дало фиолетовое окрашивание

 
 

№2

Образец 2

Дало фиолетовое окрашивание

 
 

№3

Образец 3

Дало фиолетовое окрашивание

 

Проба Троммера

В основе реакции Троммера лежит окислительно-восстановительный процесс: в щелочной среде при нагревании альдегидная группа сахара окисляется, а гидрат окиси меди (осадок голубого или синего цвета) восстанавливается в гидрат закиси меди (кирпично-красный осадок).

Углевод при этом дает различные продукты окисления, так как при окислении в щелочной среде моносахариды претерпевают глубокие изменения с расщеплением углеродной цепи. Среди продуктов окисления не удается выделить кислоту с тем же числом атомов углерода, как у исходного сахара (в отличие от окисления обычных альдегидов). Сахара, не имеющие свободной альдегидной группы, пробу Троммера не дают. (Приложение 1, опыт 8)

 

Таблица 10

Определение

 

№ пробы

Продукты

Результат

 
 

№1

Образец 1

Дало жёлтое окрашивание

 
 

№2

Образец 2

Дало жёлтое окрашивание

 
 

№3

Образец 3

Дало жёлтое окрашивание

 

Титрование

Титриметрический анализ (титрование) — метод, основанный на измерении объёма раствора реактива точно известной концентрации, расходуемого для реакции с определяемым веществом. Титрование проводят при помощи бюретки, заполненной титрантом до нулевой отметки. Конечную точку титрования определяют с помощью индикаторов. Результаты анализа рассчитывают по количеству затраченного на титрование рабочего раствора.

На кислотность (Приложение 1, опыт 9)

Таблица 11

Кислотность

пробы

Продукты

Кислотность

По ГОСТу

В опыте

№1

Образец 1

16 – 22

18

№2

Образец 2

60 – 130

113

№3

Образец 3

85 – 150

43,5

На белки ( Приложение 1, опыт 10)

Таблица 12

Содержаниебелка

 

Пробы

Содержание белка в %

Содержание белка указанное на упаковке в %

Образец 1

3,4

3,0

Образец 2

3,84

3,0

Образец 3

1,6

3,2

Определение кальция комплексонометрическим методом ( Приложение 1, опыт 11), ( Приложение 1, опыт 12)

Таблица 13

Содержаниекальция

 

№ пробы

Продукты

Содержание кальция в мг %

№1

Образец 1

54,32

№2

Образец 2

58,2

№3

Образец 3

93,12

Вывод/Заключение

Проведя исследование молочных и кисломолочных продуктов, можно сказать, что эти продукты содержат ценные компоненты (минеральные вещества, белки, углеводы и т.д). Однако в Образцах 2 и 3 было выявлено сильное разбавление водой, тем временем как в Образце 1 как такового разбавления обнаружено не было. В остальном наличие заявленных в составе компонентов подтвердилось. Обобщением проделанной работы является постер формата А3, который направлен на то, чтобы в наглядной форме донести до аудитории основные положения и результаты проекта. (Приложение 2)

Список литературы

Горбатова. Биохимия молока и молочных продуктов, - М.: Легкая промышленность, 1984г., 344 с.

Рогожин В.В. Биохимия молока и молочных продуктов: Учебное пособие.-СПб: ГИОРД, 2006г.-320 с.

Крусь Г.Н. Технология молока и молочных продуктов. М.: Колосс, 2004г.- 456 с.

Интернет-ресурсы:

https://www.bibliofond.ru

https://ru.wikipedia.org

Приложение

Приложение 1

 

Опыт 1. Определение кислотности с помощью индикаторной бумаги

 

Опыт 2. Определение кислотности с помощью универсального жидкого индикатора

 

Опыт 3. Определение кислотности с помощью рН метра

 

Опыт 4. Алкогольная проба на термоустойчивость молока

 

Опыт 5. Проба на фальсификацию молока пероксидом водорода

 

Опыт 6. Проба на разбавление молока водой. Проба Похельсона

 

Опыт 7. Биуретовая проба

 

Опыт 8. Проба Троммера на восстанавливающие сахара(лактозу)

 

Опыт 9. Титрование на кислотность

 

Опыт 10. Титрование на белки

 

Опыт 11. Определение кальция комплексонометрическим методом (по Дуденкову)

 

Опыт 12. Определение кальция комплексонометрическим методом (по Дуденкову)

Приложение 2

 

Просмотров работы: 93