XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Исследование коровьего молока с точки зрения питательной ценности
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1.Введение.
В мире много продуктов полезных для человека. Молоко по праву является одним из самых ценных продуктов питания человека. По пищевой ценности оно может заменить любой продукт, но ни один продукт не заменит молоко. Молоко – первая пища человека, появившегося на свет. И еще долгое время этот созданный самой природой уникальный продукт остается его основным продуктом питания. Молоко содержит практически весь набор питательных веществ, необходимых организму. С молоком и молочными продуктами организм получает полноценный животный белок, молочный жир, молочный сахар – лактозу, минеральные вещества, ферменты, иммунные тела, микроэлементы и витамины, имеющие высокую питательную и биологическую ценность.
Пищевая ценность молока состоит в том, что оно содержит все необходимые для человеческого организма пищевые вещества (белки, жиры, углеводы и т.д.) в хорошо сбалансированных соотношениях и легко усвояемой форме.
Биологическая ценность молока дополняется тем, что оно способствует созданию кислой среды в кишечнике и подавлению развития гнилостной микрофлоры, поэтому молоко и молочные продукты широко используются как лечебное средство при интоксикации организма ядовитыми продуктами гнилостной микрофлоры.
Исключительное значение молоко имеет в питании детей, особенно в первый период их жизни. В оболочечном белке жировых шариков содержится значительное количество аминокислот, нормализующих процессы роста и развития организма. Молоко является основным источником легкоусвояемых фосфора и кальция для построения костных тканей.
Кроме питательных качеств, с древних времен известны также лечебные свойства молока. Белки, входящие в состав молока, перевариваются и усваиваются лучше, чем белки мяса, рыбы и злаков. Их усвояемость составляет 95-97%. Поэтому молоко и молочные продукты относятся к самой легкоусвояемой пище, незаменимой в детском питании.
Актуальность.
Обязательным и незаменимым продуктом детского питания является молоко и молочные продукты. Молоко по своему химическому составу и биологическим свойствам занимает исключительное место среди продуктов животного происхождения, используемых в питании детей всех возрастных групп. Но не все дети с удовольствием пьют молоко и едят блюда, приготовленные на основе молоко и молочных продуктов (каши, молочные супы, творожные запеканки, сыр и т.д.). Каждый день в школьной столовой учащимся дают молоко или молочные блюда по проекту «Стакан молока». Часто я наблюдаю, что основная масса учащихся не съедает молочные блюда. Возникает вопрос: Зачем переводятся продукты? Но взрослые все равно продолжают твердить, что молочные блюда полезны. В чем польза молока?
Проблема исследования.
Проблема заключается в том, что дети школьного возраста не понимают значимости молока и молочных продуктов в развитии растущего организма.
Цель исследования.
Исследовать химический состав молока, его пищевую ценность.
Объект исследования: коровье молоко
Предмет исследования: химический состав коровьего молока
Задачи.
1. Изучить необходимые источники и литературу о составе молока.
2. Изучить состав молока.
3. Определить значимость молока для организма детей.
4. Провести социологический опрос среди учащихся с целью выяснения количества детей употребляющих и не употребляющих в пищу молоко.
5. Исследовать состав молока в лабораторных условиях.
6. Выяснить какие молочные продукты больше всего употребляют дети.
Гипотеза.
Молоко является первой пищей человека с рождения, потому что содержит в себе все необходимые компоненты для роста и развития младенца. Действительно ли молоко является ценным для детского питания?
Методы исследования.
1. Изучение литературных источников.
2.Анкетирование.
3. Эксперимент.
4.Измерения.
5. Вычисления.
6. Наблюдение.
Практическая значимость.
Результаты работы можно использовать на уроках биологии и химии для изучения тем: органические вещества живых клеток, пищеварение, пищевая ценность продуктов питания, а также для пропаганды здорового питания.
Глава 1.Теоретическая часть.
1.1. Химический состав молока.[9]
Химический состав молока не только определяет его пищевую и биологическую ценность, но и влияет на технологическую переработку, выход и качество готовой продукции. [9]
[1] Химический состав молока животных очень сложен. В молоке содержатся аминокислоты, белки, углеводы, липиды, фосфатиды, стероиды, витамины, ферменты и др. Основу молока составляют вода, минеральные соли, газы, кальций. Коровье молоко содержит 83…88 % воды, 12…17 % сухого вещества, в которое входят липиды, белки (в том числе 2,1…2,8 % казеина), азотистые основания, молочный сахар (лактоза), минеральные вещества и др.
Вода.
Вода выполняет разнообразные функции и играет важную роль в биохимических процессах. Она является растворителем органических и неорганических веществ. В водной среде проходят все многочисленные реакции живого организма. В некоторых реакциях вода принимает непосредственное участие (реакции гидролиза, окисления веществ и др.).
В молоке содержится в среднем 88 % воды (с колебаниями от 86 до 89 %). Вода, входящая в состав молока и молочных продуктов, неоднородна по физико-химическим свойствам, и роль ее неодинакова.
Большая часть воды молока (84,5 - 85%) находится в свободном состоянии, т. е. может принимать участие в биохимических реакциях. Свободная вода молока представляет собой раствор различных органических и неорганических веществ (сахара, солей и пр.). Ее легко можно превратить в состояние льда при замораживании молока или удалить при сгущении и высушивании.
Белки молока.
Белки или протеины — высокомолекулярные полимерные соединения, построенные из аминокислот.
Казеин является главным белком молока; его содержание колеблется от 2,1 до 2,9 %. Элементарный состав казеина (в %) следующий: углерод — 53,1; водород — 7,1; кислород — 22,8; азот — 15,4; сера — 0,8; фосфор — 0,8. В молоке казеин находится в виде специфических частиц, или мицелл, представляющих собой сложные комплексы фракций казеина с коллоидным фосфатом кальция.
Способность казеина связывать воду характеризует его гидрофильные свойства. От этих свойств казеина зависит устойчивость казеиновых мицелл в молоке (связанная вода образует вокруг казеиновых мицелл защитную гидратную оболочку), также зависят водосвязывающая и влагоудерживающая способность сырной массы при созревании сыров, консистенция готового продукта.
Сывороточные белки и белки оболочек жировых шариков молока.
После осаждения казеина из молока кислотой в сыворотке остается около 0,6 % белков, которые называют сывороточными. Они состоят из (3-лактоглобулина, а-лактальбумина, иммуноглобулинов, альбумина сыворотки крови, лактоферрина и других минорных белков.
Липиды.
Липиды — это общее название жиров и жироподобных веществ, обладающих одинаковыми физико-химическими свойствами. Липиды не растворяются в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях (эфире, хлороформе, ацетоне и др.). К ним относятся нейтральные жиры, фосфолипиды (лецитин, кефалин и др.), гликолипиды (цереброзиды и др.), стерины (стеролы) и др. Жиры служат энергетическим материалом, выполняют функции запасных и защитных веществ. Жирные кислоты молока могут частично синтезироваться в молочной железе, а частично поступают из крови. Содержание нейтральных липидов в молоке может колебаться в пределах 2,8…4,5 %.
Молочный жир.
Содержание молочного жира в молоке колеблется от 2,8 до 4,5 %. По химическому строению молочный жир ничем не отличается от других жиров.
Углеводы.
Основным углеводом молока является дисахарид лактоза, или молочный сахар, которого содержится 4,5…5,0 %. Кроме того, в молоке может быть до 0,2 % галактозы и 0,01…0,1 % глюкозы. Углеводы делят на моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Они выполняют главным образом энергетическую функцию, а также принимают участие в построении сложных органических соединений (гликопротеинов и др.), выполняющих важную физиологическую роль.
Минеральные вещества.
В молоке содержится более 30 макро- (Са, Р, Mg, Na, К, Cl, S) и микроэлементов(Fe, Си, Zn, I и др.), которые присутствуют в свободном виде или в составе белков и биологически активных соединений. 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 молоке данные элементы содержатся в виде катионов и анионов в прочном соединении с органическими веществами (в составе белков, ферментов, нуклеиновых кислот) и др.
Ферменты.
Ферменты — биологические катализаторы, ускоряющие химические реакции в живых организмах. Под действием ферментов крупные молекулы белков, углеводов, жиров расщепляются на более мелкие. В свою очередь, продукты распада благодаря другим ферментам окисляются, освобождая энергию, содержащуюся в них. Ферменты ускоряют реакции в десятки тысяч и миллионы раз. Действие ферментов строго специфично, то есть каждый фермент катализирует только одну химическую реакцию.
Примеры ферментов молока:
1.Пероксидаза. Фермент катализирует окисление различных соединений с помощью пероксида водорода.
2.Каталаза. Этот фермент катализирует окисление пероксида водорода.
3.Липазы. Ферменты катализируют гидролиз триацилглицеролов молочного жира.
4.Лактаза. Катализирует реакцию гидролитического расщепления лактозы на глюкозу и галактозу
Витамины.
Витамины — низкомолекулярные соединения разнообразного химического строения, необходимые для нормальной жизнедеятельности животных, человека, растений и микроорганизмов. Витамины играют важную роль в обмене веществ, так как многие из них входят в состав активных групп двухкомпонентных ферментов. Отсутствие или недостаток в пище витаминов приводит к нарушению обмена веществ, и в конечном итоге к заболеваниям.
В молоке коров содержится более 23 витаминов. Основными источниками витаминов для животных являются травянистые растения, и только часть из них синтезируются микрофлорой рубца. На содержание витаминов в молоке оказывает влияние рацион кормления, физиологическое состояние, вид и порода животного и время года. Кроме того, на содержание витаминов в молоке могут влиять условия хранения и транспортировки продукции, а также воздействие различных физических факторов (низкая и высокая температура, УФ-излучение и др.). Особенно высокое содержание в молоке отмечено следующих витаминов: А (каротин), В1, В2, В3, В12 и С.
Гормоны.
В молоко из крови переходят гормоны — химические стимуляторы, вырабатываемые железами внутренней секреции и регулирующие биохимические процессы и физиологические функции организма. По химическому строению они могут быть белками и пептидами (пролактин, соматотропин, окситоцин и др.), стероидами (половые гормоны), производными аминокислот (тироксин и др.), а так называемые тканевые гормоны, образующиеся в различных тканях организма, являются производными жирных кислот (простагландины и др.). Из них представляют интерес следующие:
— пролактин (лактогенный гормон), стимулирующий развитие молочных желез, образование и секрецию молока;
— соматотропин (гормон роста), ускоряющий рост и массу тела животного;
— окситоцин, стимулирующий сокрашение мышц матки, а также обеспечивающий образование и секрецию молока;
— эстрогены (женские половые гормоны), определяющие половой цикл, периоды беременности и лактации, являются стероидами
— тироксин (тироидный гормон), ускоряющий белковый синтез, способствующий повышению массовой доли жира в молоке;
— простагландины, влияющие на состояние кишечника, матки, бронхов, ингибирующие образование тромбов в сосудах.
Газы.
Молоко при получении и обработке соприкасается с воздухом, газы которого растворяются в нем согласно общим законам растворимости газов в воде. Общее количество газов, растворенных в молоке, составляет 72 Глава 1. Составные части молока около 60— 120 мг в I кг молока. Из них на долю углекислого газа приходится 60—70 %, кислорода — 6—1,0 %, азота — 25—30 % (содержание аммиака незначительно).
1.2 Экскурсия на молокоперерабатывающий завод
В рамках своего исследования я с разрешения директора посетила МПЗ откуда в столовую Гимназии регулярно поставляется молоко и масло.
Экскурсию провела главный технолог – начальник производства ООО «МПЗ. Во время экскурсии я познакомилась со всеми этапами переработки молока и производства молочных продуктов от момента приемки сырья у поставщиков и до отгрузки готовой продукции потребителям. Евгения Федоровна очень подробно рассказала о каждом этапе, о работе всех высокотехнологичных аппаратов и о санитарных требованиях к безопасности продукции, рассказала о работе лаборатории и методах исследования состава и качества молока.
Качество молока зависит от поставщика и за последние 10 лет оно значительно улучшилось, что связано с использованием новых методов откорма и содержания коров, ответственного отношения фермеров к сбору, доставке и хранению молока.
Также наглядно была показана методика определения плотности молока с помощью молочного ареометра (плотность молока=1,027г/мл) и жирности молока с помощью жиромера (жирность – 3,4%), что невозможно в рамках школьной лаборатории.
Кроме этого, я узнала, что из организма животного в молоко могут попадать посторонние вещества, опасные для здоровья человека: антибиотики, пестициды, моющие и дезинфицирующие вещества, соли тяжелых металлов, радиоактивные вещества, токсины, нитраты, нитриты и пр. Поэтому существуют жесткие правила контроля за соблюдением сроков применения лекарств, использования химических средств защиты растений и применения удобрений, за соблюдением гигиенических норм на всех стадиях работы с молочными продуктами.
МПЗ предлагает потребителю самую разнообразную продукцию: молоко разной жирности, кисломолочные продукты – йогурты, кефир, варенец, ряженку, бифидок, а также творожки, сырки и конечно наше знаменитое ташлинское сливочное масло с неповторимым орехово-сливочным вкусом.
Экскурсия была очень познавательной, интересной и информативной для моего исследования.
Глава 2. Лабораторное исследование состава молока.
2.1 В нашей школе существует проект «Стакан молока», который очень трудно реализуется, потому что современные дети не употребляют молоко и молочные продукты. Среди учащихся 1-11 классов мною был проведен социологический опрос, в котором учащимся было предложено выбрать одно из подходящих утверждений:
Большинство опрошенных учащихся в возрасте 6-18 лет отметили, что употребляют молоко и молочные продукты не регулярно. Анализируя полученные данные социологического опроса, мы выяснили, что 65,2% всех учеников школы употребляют молоко и молочные продукты не регулярно, 18,5% употребляют молоко на постоянной основе, 15,4% не употребляют молоко и 0,98% имеют противопоказания.
Полученные данные записали в таблицу.
|
Класс |
Общее количество учащихся |
Возраст |
Регулярно употребляют молоко и молочные продукты |
Вообще не употребляют молоко и молочные продукты |
Не регулярно употребляют молоко и молочные продукты |
Имеют противо-показаня |
|
1а,б |
67 |
6-7 |
10/14,9% |
12/17,9% |
44/65,6% |
1/1,4% |
|
2а,б |
53 |
7-8 |
12/22,6% |
8/15% |
33/62,2% |
Не имеют |
|
3а,б |
64 |
8-9 |
10/15,6% |
9/14% |
44/18,8% |
1/1,6% |
|
4а,б |
63 |
9-10 |
14/22,2% |
10/15,8% |
39/61,9% |
Не имеют |
|
5а,б,в |
80 |
10-11 |
15/18,7% |
14/17,5% |
48/60% |
3/3,7% |
|
6а,б,в |
72 |
11-12 |
13/18% |
10/13,8% |
49/68% |
Не имеют |
|
7а,б |
68 |
12-13 |
11/16,2% |
12/17,6% |
45/66,2% |
Не имеют |
|
8а,б |
55 |
14-15 |
8/14,5% |
9/16,3% |
38/69% |
Не имеют |
|
9а,б |
58 |
15-16 |
12/20,6% |
5/8,6% |
41/70,7% |
Не имеют |
|
10 |
16 |
16-17 |
4/25% |
3/18,8% |
9/56,2% |
Не имеют |
|
11 |
16 |
17-18 |
4/25% |
2/12,5% |
9/56,2% |
1/6,3% |
|
Итог по учащимся всей школы: |
612 |
6-18 |
113/18,5% |
94/15,4% |
399/65,2% |
6/0,98% |
Проанализировав полученные при опросе данные, мы решили подробнее изучить химический состав молока и выяснить почему процент людей регулярно употребляющих молоко и молочные продукты среди школьников достаточно низкий.
2.2 Лабораторный анализ молока.
[3]Материал для исследования: сырое свежее домашнее молоко. Исследование органолептических свойств молока.
Свежее молоко характеризуется определенными органолептическими или сенсорными свойствами – внешним видом, консистенцией, цветом, запахом и вкусом. Непрозрачность и белый цвет молока обуславливают коллоидные частицы белка и жировые шарики, рассеивающие свет, желтоватый оттенок придает молоку растворенный в жире каротин.
Слабовыраженный сладковатый, присущий только молоку вкус придают основные компоненты молока: жир – нежность, лактоза – сладость, белки и соли – полноту вкуса.
На вкус и запах сырого молока влияют многочисленные факторы – стадия лактации, рационы кормления, продолжительность и условия хранения.
Исследуемое молоко - однородная жидкость без осадка и хлопьев. Слабовыраженный кормовой привкус и запах, что допускается в осенне-зимний период. Цвет белый.
Опыт 1. Определение титруемой кислотности молока.
Опыт 2. Определение в молоке массовой доли белков.
Опыт 3. Осаждение казеиногена.
Опыт 4. Осаждение молочного альбумина и глобулина.
Опыт 5. Открытие лактозы.
Опыт 6. Открытие солей фосфорной кислоты.
Опыт 7. Открытие солей кальция.
Опыт 8. Открытие каталазы в молоке.
Опыт 9. Обнаружение витамина А по реакции Друммонда с концентрированной серной кислотой.
Опыт 10. Качественная реакция на витамин Е с FeCl3.
Опыт 11. Качественная реакция на витамин В2.
Таблица 2. Результаты химического исследования молока.
|
№ опыта |
Определяемое вещество |
Признак реакции |
Наличие вещества в молоке |
|
1 |
кислотность |
появление слабой розовой окраски |
19 °Т |
|
2 |
массовая доля белка |
появление слабой розовой окраски |
3,45% |
|
3 |
казеиноген |
фиолетовое окрашивание |
есть |
|
4 |
альбумин и глобулин |
белый аморфный осадок |
есть |
|
5 |
лактоза |
красно-коричневое окрашивание |
есть |
|
6 |
соли фосфорной кислоты |
желтый кристаллический осадок |
есть |
|
7 |
соли кальция |
белый осадок |
есть |
|
8 |
каталаза |
выделение газа |
есть |
|
9 |
витамин А |
нет признаков реакции |
|
|
10 |
витамин Е |
||
|
11 |
витамин В2 |
Как пояснил технолог МПЗ отсутствие признаков реакции при определении в молоке витаминов говорит о том, что в зимнем молоке содержание витаминов настолько мало, что определить их наличие можно только хроматографическим методом, что в школьной лаборатории пока невозможно.
Заключение.
Цель работы состояла в установлении состава и пищевой ценности коровьего молока. В результате проведения социологического опроса, мы выяснили, что употребление молока, среди всех учащихся нашей школы, не является регулярным.
Анализ состава и качества молока проводился на основе органолептических и физико – химических показателей. При определении органолептических свойств были исследованы такие показатели как: кислотность, pH, электропроводность молока. В ходе исследования органолептических показателей, мы установили, что исследуемое нами молоко соответствует норме кислотности, без примесей. Также мы провели опыты по выявлению в молоке белков, лактозы, солей фосфорной кислоты, солей кальция, каталазы, витаминов А, Е, В2.
Исходя из вышеизложенного, мы доказали наличие в молоке питательных веществ полезных для организма человека.
Молоко как исключительно ценный пищевой продукт имеет огромное значение в питании человека, поскольку молоко и молочные продукты содержат весь спектр питательных веществ, в том числе и незаменимых, необходимых человеку для жизни.
Список источников.
1. Горбатова К. К. Химия и физика молока : учебник для вузов. – Санкт-Петербург : Гиорд, 2004.
2. (Карплюк И.А., Попов В.И., Догель Л.3., Волкова Н.А., Гордо Г.Н.); СанПиН 2.3.4.551-96 Санитарные правила и нормы 2.3.4. Предприятия пищевой и перерабатывающей промышленности(ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ. СЫРЬЕ). Производство молока и молочных продуктов.
3. Практикум по анализу пищевых продуктов: учебное пособие / Н.В. Важева, Э.М. Ергалиева. – Костанай: КГПУ, 2018. – 100 с.
4. Родионов Г. В. Организация производственного контроля качества молока-сырья / Г. В. Родионов, Ю. А. Юлдашбаев, Ю. А. Кочеткова. – Москва : Издательство Российского государственного аграрного университета–Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева, 2009.
5. Свириденко Г. М. Требования безопасности молока и молочных продуктов, определяемые Техническим регламентом Таможенного союза. Основные положения. Спорные моменты // Молочная промышленность. – 2014. – № 8. – С. 9–12.
6. Степанова И.В.. Всё о молоке. – М.: ЭКСМО, 2006.
Интернет-ресурсы:
7.https://sch7stv.gosuslugi.ru/netcat_files/userfiles/met_rekom_pitanie.pdf?ysclid=lt5lev12ix759212941
8. https://fabricators.ru/article/molochnaya-promyshlennost
9. https://studfile.net/preview/1696978/page:4/
Приложение. Фотоотчет.
Определение титруемой кислотности молока.
Качественные реакции на белки и углеводы
Получение казеиногена.