VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Физико-химический анализ и сравнительная характеристика молока разных производителей

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Толочная А.И. 1

---

1МБОУ СОШ №9

Орлова Е.Ю. 1

---

1МБОУ СОШ №9

Работа в формате PDF

742.5 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Молоко – один из важнейших продуктов питания человека, именно с него начинается наше питания. Природа чрезвычайно внимательно позаботилась о молоке, наделив его биологически активными веществами в наиболее полезных сочетаниях. Оно незаменимо для питания людей. К настоящему времени молоко является исходным сырьем для создания огромного количества пищевых продуктов повышенной биологической ценности, физиологическое действие которых приближается к действию лекарственных препаратов. Пищевая и биологическая ценность молока заключается в том, что его компоненты хорошо сбалансированы, они очень легко усваиваются организмом.

В последнее время всё большую актуальность на рынке производства приобретает проблема несоответствия качества товара установленным критериям. И молоко не является исключением. Мы можем видеть по телевизору много разоблачающих передач, утверждающих, что молоко не так уж и полезно и, кроме того, может содержать различные добавки. Так ли это? Да и цены на молоко разные… Может это зависит от того, что в магазине продаётся молоко разного качества? Но какое же из них выбрать? Везде ли будет хороший состав? Именно такие вопросы невольно возникают, когда заходишь в продуктовый магазин. Поэтому я решила исследовать физико-химический состав молока от разных производителей.

Цель: определить качество молока по органолептическим и физико-химическим показателям.

Задачи:

1. провести анализ литературных источников по составу, свойствам и качеству молока, установленных ГОСТом;
2. освоить методы определения показателей качества молока;
3. изучить и дать сравнительную характеристику образцов молока, взятых от разных фирм производителей;
4. сравнить полученные результаты с государственным стандартом.

Объект исследования: молоко, его состав и свойства.

Предмет исследования: сравнительный анализ молока различных марок и фирм-производителей.

Материал исследования: молоко, которое продаётся в продуктовых магазинах г. Брянска.

Актуальность исследования: в настоящее время на полках магазинов большое разнообразия молока разной цены. Но чем больше выбор, тем большая вероятность приобрести некачественный товар. Многие потребители, осуществляя покупку, ориентируются на известные марки и более высокую цену. Однако, как отмечают специалисты, это не является гарантией высокого качества. В своей исследовательской работе я решила экспериментально узнать, соответствует ли молоко, которое продаётся в наших магазинах стандартам, предъявляемым к молоку ГОСТом.

Гипотеза: магазинное молоко может содержать различные добавки, не

соответствующие требованиям ГОСТ.

Этапы работы: работа с литературными источниками; проведение экспериментальных исследований; обработка полученных результатов; отчёт по работе.

Методы исследования: теоретические – сбор и систематизация материала по теме исследования; практические – проведение опытов, анализ результатов, полученных в ходе  исследования.

1. Теоретическая часть

    1.1 Молоко и его полезные свойства

Питьевое молоко – молочный продукт с массовой долей жира менее 10%, подвергнутый термической обработке, без добавления сухих молочных продуктов и воды, расфасованный в потребительскую тару. Коровье молоко, как и все молочные продукты, очень полезно для человека. Оно содержит все питательные вещества (микроэлементы, белки, витамины, гормоны, антитела), необходимые для здоровья человека, начиная от рождения до старости.  По своему составу с молоком не может сравниться ни один продукт.

1.2. Требования к качеству молока

Питьевое молоко, предназначенное для использования в пищу, должно соответствовать ГОСТу 31450–2013. ГОСТ выдвигает требования по физико-химическим, органолептическим показателям. Молоко должно быть натуральным, иметь чистый, приятный, сладковатый вкус и запах, свойственный свежему молоку; цвет от белого до светло-кремового, консистенция однородная, без сгустков белка и комков жира, без осадка, плотностью 1024 – 1030 кг/м3.  Не допускается в молоке резко выраженных кормовых привкусов, особенно лука, чеснока, полыни, которые не исчезают при технологической обработке. Молоко не должно содержать антибиотиков, иметь прогорклый и затхлый привкус, тягучую консистенцию.

1.3. Классификация молока

Питьевое молоко в зависимости от молочного сырья изготовляют из цельного, нормализованного и обезжиренного молока. Продукт в зависимости от режима термической обработки подразделяют на пастеризованный, топленый, стерилизованный и ультрапастеризованный (приложение 1). По содержанию жира различают молоко обезжиренное (0,1% жирности), нежирное (0,3 - 1%), маложирное (1,2 - 2,5%), классическое (2,7 - 4,5%), жирное (4,7 - 7%) и высокожирное (7,2 -9%).

1.4. Состав молока

В состав коровьего молока входит большое количество витаминов: Е, D, Н, РР, бета–каротин, практически все витамины группы В. Также оно содержит ряд кислот: аскорбиновую, нуклеиновые, жирные и аминокислоты. В состав молока входит в большом количестве белок. Молоко богато и является микроэлементами, такими как кальций, калий, фосфор, хлориды и ряд других компонентов. Таким образом, молоко – полезный и вкусный природный продукт, который способен поддержать организм человека в хорошей физической форме, а также может послужить профилактикой различных заболеваний.

2. Практическая часть

Молоко производят в соответствии с требованиями стандарта по технологическим инструкциям с соблюдением гигиенических требований для предприятий молочной промышленности, действующих на территории государства, принявшего стандарт. Для определения качества молока, мы взяли молоко четырех разных производителей с одинаковой жирностью (приложение 2, фото 1).

    2.1 Определение органолептических показателей качества молока (внешний вид, цвет, запах, вкус, консистенция)

Для проводимых экспериментов используем: исследуемое молоко, пробирки, необходимые реактивы и оборудование.

• Визуальный метод. Определение внешнего вида и цвета

Внешний вид продукта оценивается при его осмотре по показателям: однородность, загрязнения, осадок, примеси и цвет. Согласно с ГОСТ 31450–2013 молоко – это непрозрачная жидкость без осадка и хлопьев. Цвет молока должен быть белый. Ход эксперимента: наливаем каждое молоко в пробирку и смотрим на свет (приложение 3, фото 1). Результаты исследования подтверждают, что каждое молоко имеет соответствующий цвет и  ни в одном из них не содержится осадка и хлопьев (приложение 4).

• Обонятельный метод

По ГОСТ 31450-2013  молоко должно быть без посторонних запахов. По интенсивности запах может быть сильным, отчётливым, слабым, очень слабым. Ход эксперимента: наливаем каждое молоко в пробирку и нагреваем его на водяной бане до 30°С и анализируем запах. Результаты исследования подтверждают, что каждое исследуемое молоко удовлетворяет критериям, имеет слабый специфический запах (приложение 5).

• Вкусовой метод

Вкус и вкусовые ощущения имеют наибольшее значение при оценке качества товаров. Согласно  ГОСТ 31450–2013 вкус характерный для молока должен быть без посторонних привкусов, приятным и слегка сладковатым, с легким привкусом кипячения. Все образцы молока имеют приятный слегка сладковатый вкус, нет ничего постороннего. В молоке Образец 4  вкус почти не сладкий из-за меньшего содержания лактозы (приложение 6).

• Осязательный метод

Он основан на восприятии консистенции. Молоко должно быть жидким, однородным, не тягучим, слегка вязким, без хлопьев белка и сбившихся комочков жира. Консистенция молочного продукта определяется по следу, который должен оставаться на стенках пробирки после встряхивания (приложение  7, фото 1, 2). Результаты исследования подтверждают, что каждая марка молока имеет нужную консистенцию, оставляет равномерный белый след (приложение 8).

2.2. Определение физико-химических показателей качества молока

• Определение кислотности молока

Кислотность – это показатель свежести молока, поэтому определяется она всегда в не консервированных пробах. В свежем молоке водородный показатель должен находиться в интервале от 6,47 до 6,67.Такая кислотность благоприятна для развития молочнокислых бактерий. Ход эксперимента: наливаем наше молоко в пробирки и опускаем в каждую лакмусовую бумагу. Используя универсальный рН индикатор, определяем рН среду в каждой пробе (приложение 9, фото 1, 2, 3). Каждое молоко имеет рН среду не менее 6, которая благоприятна для развития молочнокислых микроорганизмов (приложение 10).

• Обнаружение белка

Ксантопротеиновая реакция

Относится к цветным реакциям на протеины, в которых присутствуют ароматические и гетероциклические аминокислоты. Ход эксперимента: в пробирки наливаем 2 мл молока, добавляем несколько капель концентрированной азотной кислоты, нагреваем пробирку, наблюдаем появления осадка жёлтого цвета. После охлаждения добавляют 1–2 мл 20% раствора гидроксида натрия, наблюдаем, что осадок становится оранжевым (приложение 11, фото 1). Следовательно, в каждой пробе молока содержится белок (приложение 12).

Биуретовая реакция

Реакция обусловлена присутствием в белках пептидных связей, которые в щелочной среде образуют с сульфатом меди (ІІ) окрашенные в синий цвет медные солеобразные комплексы. Ход эксперимента: в пробирки наливаем 1мл молока, добавляем равный объем 10% раствора гидроксида натрия, затем 2–3 капли 1% раствора сульфата меди. При положительной реакции появляется фиолетовая окраска с красным либо синим оттенком (приложение 13, фото 1, 2). В пробе молока Образец 2 цвет полученного раствора получился самым бледным, что говорит о меньшем содержании белка (приложение 14).

• Обнаружение крахмала

Большинство предприятий молочной промышленности в целях уменьшения затрат и удешевления производства добавляют крахмал в обезжиренное молоко, чтобы придать ему таким образом густоту и увеличить срок хранения. Ход эксперимента: наливаем в пробирки немного молока, капаем в него 10 % спиртовой раствор йода. Если жидкость приобрела синеватый оттенок, значит, в молоке имеется крахмал. При его отсутствии молоко должно окраситься в бледно–жёлтый оттенок (приложение 15, фото 1, 2). Результаты исследования подтверждают, что ни в одном молоке не содержится крахмал (приложение 16).

• Обнаружение антибиотиков

Антибиотики широко используются в ветеринарии: ими лечат или предупреждают разные заболевания, стимулируют рост животных. Их остатки впоследствии могут попадать в молочный продукт. По санитарным правилам молоко от коров, которым давали антибиотики, в течение 5–10 дней  должно  сливаться, пить  такое молоко нельзя.   Из молока с антибиотиками невозможно изготовить кисломолочный продукт. Ход эксперимента: наливаем молоко в банки и закрываем крышками. Оставляем в теплом месте чуть больше, чем на сутки (приложение 17, фото 1, 2, 3, 4). По результату исследования мы видим, что из всех марок молока получилась простокваша, кроме одного образца, который остался неизменным. Поэтому мы можем предположить, что в молоке Образец 1 присутствуют антибиотики (приложение 18).

• Определение плотности

Одним из основных показателей, характеризующих состав молочного продукта, является тест, определяющий плотность молока. Определение плотности позволяет выявить фальсификацию молока. Плотность молочного продукта зависит от его жирности, поэтому варьирует в пределах 1024–1030. Если плотность меньше, то это значит, что молочный продукт разбавлен водой. Для определения плотности молока используют специальный прибор – ареометр (°А). Ход эксперимента: тщательно перемешиваем молоко и наливаем в стеклянный стакан по стенке во избежание пенообразования. Затем ареометр медленно погружаем в молоко, после чего оставляем в свободно плавающем состоянии, не касаясь стенок стакана. Через минуту изучаем показания плотности (приложение 19, фото 1). Полученная плотность во всех образцах равна 1027 , что подтверждают, что не один из производителей не разводит своё молоко водой (приложение 20).

• Обнаружение молочного жира

Жирность молока у коровы – один из основных показателей качества этого продукта. Ход эксперимента: в пробирку наливаем 20 мл молока, разбавляем его в 2 раза водой. Затем добавляем по каплям 0.1% раствор уксусной кислоты до прекращения выделения осадка казеина, который и увлекает с собой жиры. Осадок отфильтровываем с помощью фильтровальной бумаги. Часть осадка обрабатываем 1% раствором гидроксида натрия. После этой реакции казеин растворится, а жир останется в виде эмульсии (приложение 21, фото 1, 2). В каждом образце наблюдаем жир в виде эмульсии (приложение 22).

• Обнаружение лактозы (молочного сахара)

Лактоза (C12H22O11) – углевод группы дисахаридов, в молоке содержится 4–4,5%, дающий реакцию серебряного зеркала. Ход эксперимента: наливаем 20 мл молока в пробирку, приливаем столько же воды, добавляем несколько капель 0.1% уксусной кислоты для свёртывания молока. Выделившийся казеин отфильтровываем. Для реакции серебряного зеркала берём нитрат серебра, добавляем к нему гидроксид натрия, приливаем 10%  аммиачный раствор, добавляем 8 мл полученного нами фильтрата. Нагреваем полученную смесь. Спустя некоторое время на стенках пробирки начинает оседать тонкий слой серебра (приложение 23, фото 1, 2). Результаты исследования подтверждают, что каждое молоко содержит в себе молочный сахар-лактозу (приложение 24).

• Обнаружение растительного жира

Пальмовое масло из-за его дешевизны часто добавляют во многие продукты питания. Молочная продукция не является исключением, поэтому мы решили проверить наше молоко на наличие растительных жиров. Ход эксперимента: исследуемое молоко наливаем по 8 мл в пробирки, помещаем в центрифугу на 30 минут при 1000 об/мин. После того, как время прошло, достаём  молоко из центрифуги (приложение 25, фото 1, 2). Во всех образцах  отсутствует чёткий жировой слой. Проделываем опыт повторно, но при более большой скорости центрифуги. Результат тот же. Делаем вывод, что пастеризованное молоко не подходит для опыта. Решаем проверить, удастся ли этот эксперимент с цельным молоком, у которого жирность 3.5–4.5% (приложение 26, фото 1). Проделываем опыт при 1500 об/мин, достаём пробирку и видим, что на ней выделился хорошо заметный верхний слой жира. Охлаждаем пробирку до температуры 4°С. Соскабливаем получившийся жировой слой и перекладываем его в другую чистую пробирку, нагреваем на водяной бане до обесцвечивания жира, добавляем 3 мл 80% этилового спирта и немного воды. С помощью пипетки перемещаем одну каплю раствора на предметное стекло, аккуратно распределяем и накрываем её покровным стеклом. Теперь можем рассматривать кристаллы стеаринов в нашей пробе под микроскопом при увеличении 200 раз (приложение 27, фото  1, 2, 3, 4). Кристаллы стеаринов можно различить по форме и их углу: параллелограмм с углом 100– холестерин, в котором нет растительных жиров; перевёрнутый угол – смесь холестерина и растительного жира; удлинённый шестиугольник с углом 108– растительный жир. В цельном молоке растительные жиры не обнаружены.

Заключение

Целью моей исследовательской работы было определение качества молока по органолептическим и физико-химическим показателям. Подводя итог можно сказать, что цель работы достигнута и поставленные задачи выполнены.  После того, как мы изучили литературу по молочным продуктам и провели опыты на определение качества молока, было открыто много интересного и познавательного, что пригодится в дальнейшей жизни. Гипотеза о том, что магазинное молоко может содержать различные добавки, не соответствующие требованиям ГОСТ, была в небольшом количестве подтверждена, так как мы видели небольшие отклонения от норм во время опытов. Полученные данные свидетельствуют о неплохом качестве представленной продукции на полках магазина г. Брянска.

Результаты данной работы могут быть использованы для проведения бесед о пользе молока, а также в качестве дополнительного материала на уроках химии и биологии.

Список источников и литературы:

1. ГОСТ 28283–89. Молоко коровье. Метод органолептической оценки запаха и вкуса. [Электронный ресурс] – Режим доступа: docs.cntd.ru/document/1200021673
2. ГОСТ 31450–2013 Молоко питьевое. Технические условия. [Электронный ресурс] – Режим доступа: docs.cntd.ru/document/1200103303
3. Скопичев В.А., Максимюк Н.Н. Молоко [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/35803.html.— ЭБС «IPRbooks»
4. Закревский В.И. Молоко и молочные продукты [Электронный ресурс] – Режим доступа: mirror7.ru.indbooks.in/?p=282538
5. Рогожин В. В. Практикум по биохимии молока и молочных продуктов. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://mexalib.com/view/38889

Приложения

Приложение 1

  Пастеризация — это процесс одноразового нагревания жидких продуктов или веществ до 60 °C в течение 60 минут или при температуре 70–80 °C в течение 30 минут. Эта технология была открыта в середине XIX века французским микробиологом Луи Пастером — отсюда и название. Применяется она для обеззараживания пищевых продуктов, а также для продления срока их хранения. При пастеризации в продукте погибают вегетативные формы микроорганизмов, однако споры остаются в жизнеспособном состоянии и при возникновении благоприятных условий начинают интенсивно развиваться. Поэтому пастеризованные продукты хранят при пониженных температурах в течение небольшого времени. Считается, что пищевая ценность продуктов при пастеризации практически не изменяется, так как сохраняются вкусовые качества и ценные компоненты (витамины, ферменты). В зависимости от вида и свойств пищевого сырья используют разные режимы пастеризации. Различают длительную (при температуре 63–65 °C в течение 30–60 минут), короткую (при температуре 85–90 °C в течение 0,5–1 минут) и мгновенную пастеризацию (при температуре 98 °C в течение нескольких секунд). Такое молоко хоть и сохраняет большую часть полезных составляющих, но не является совершенно свободным от микробов, поэтому киснет быстро. Пастеризация не защищает полностью от микробов и вредных бактерий — избавляясь от одних, другие (споры) она лишь делает менее активными. Поэтому пастеризованное молоко долго не стоит — даже в запечатанном виде и на холоде оно может храниться всего несколько дней. При комнатной температуре его жизнь сокращается до нескольких часов.

• Ультрапастеризация молока

Ультрапастеризация — это процесс термической обработки с целью продлить срок годности продукта питания. Этот вид обработки позволяет производить качественное питьевое молоко, которое не нужно кипятить, т. к. во время  кипячения молоко утрачивает многие свои целебные свойства. Во время кипячения происходит разложение белков и уничтожается чувствительный к теплу витамин С. Кальций и фосфор переходят в нерастворимые соединения, которые не усваиваются организмом человека. Во время ультрапастеризации жидкость на 2–3 секунды нагревают до температуры 135–150 °C и тут же охлаждают до 4–5 °C. При этом патогены и микроорганизмы уничтожаются полностью. Молоко после такой обработки хранится 6 недель и дольше при комнатной температуре. Из молока таким образом убирается микрофлора и споры бактерий, которые приводят к скисанию молока, а природные полезные свойства сохраняются с минимальными потерями. Упаковка молока после обработки происходит в стерильных условиях в герметичный многослойный пакет — тетрапак. Применяют два способа ультрапастеризации: контакт жидкости с нагретой поверхностью при температуре от 125–140 °C, прямое смешивание стерильного пара при температуре от 135–140 °C. Ультрапастеризованное молоко остается свежим только в герметично закрытой, асептической упаковке. После того как пакет открыли, хранить молоко в холодильнике следует не более 4–5 дней, иначе оно испортится. Но молоко, в котором изначально нет бактерий, не скисает так явно, как это происходит с обычным молоком. Такое молоко через некоторое время просто прогоркает. Есть мнение, что из ультрапастеризованного питьевого молока не получить домашней простокваши или творога. На самом деле, это не так. В ультрапастеризованном молоке нет своей микрофлоры, в том числе и молочнокислых бактерий, поэтому ему необходима помощь в виде закваски. Сейчас ультрапастеризация — самая передовая и популярная методика обработки молока в мире. Институт пищевых технологий США в 1989 году назвал эту систему «наибольшим достижением пищевых технологий ХХ–го века». Ультрапастеризированное молоко — это качественный продукт, который благодаря науке и уникальной технологии термообработки не уступает по качеству парному молоку, надолго сохраняя все необходимые человеку полезные вещества.

• Стерилизация молока

         Стерилизация — полное освобождение от всех видов микроорганизмов, включая бактерии и их споры, грибы, вирионы, а также от прионного белка. Осуществляется термическим, химическим, радиационным, фильтрационным методами. Молоко при стерилизации выдерживается при

температуре выше 100°С в течение 20–30 минут. Такое молоко полностью стерильно и имеет продолжительный срок хранения, но теряет значительную часть полезных составляющих.

Приложение 2, фото 1

Приложение  3, фото 1

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение  7, фото 1, 2

Приложение 8

Приложение 9, фото 1, 2, 3

Приложение 10

Приложение 11, фото 1

Приложение 12

Приложение 13, фото 1, 2

Приложение 14

Приложение 15, фото 1, 2

Приложение 16

Приложение 17, фото 1, 2, 3, 4

Приложение 18

Приложение 19, фото 1

Приложение 20

Приложение 21, фото 1, 2

Приложение 22

Приложение 23, фото 1, 2

Приложение 24

Приложение 25, фото 1, 2

Приложение 26, фото 1

Приложение 27, фото 1, 2, 3, 4