VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение органолептических и физико-химических характеристик молока разной тепловой обработки

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Кальянова А.С. 1

---

1МБОУ СОШ №2

Лысоконь И.А. 1

---

1МБОУ СОШ №2

Работа в формате PDF

333.5 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Аннотация

Интерес для выполнения данной работы вызвала статья, найденная в Интернете по исследованию свойств молока. Я решила провести свой исследования, используя продукты, приобретённые в наших магазинах и на рынке.

 «Молоко, - писал академик И.П.Павлов, - это изумительная пища, приготовленная самой природой». Установлено, что этот продукт содержит  свыше ста ценнейших компонентов. В него входят все необходимые для жизнедеятельности организма вещества – белки, жиры, углеводы, минеральные соли, витамины. Все эти компоненты молока хорошо сбалансированы, благодаря чему легко  полностью усваиваются. 

Свежее сырое молоко характеризуется определёнными органолептическими или сенсорными показателями: внешним видом, консистенцией, цветом, вкусом и запахом. В соответствии с ГОСТ 13264- 88 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 придает молоку некоторую нежность, лактоза — сладость, хлориды — солоноватость, белки и некоторые соли — полноту вкуса.

Молоко издавна используется и как лечебное средство от многих болезней:  при лечении сердца, почек и других органов.

Однако полезными свойствами обладает только высококачественное как в пищевом, так и в санитарном отношении молоко. При несоблюдении правил технологии и нарушении санитарно – гигиенических условий производства, обработки, транспортировки молока оно не только утрачивает свою питательную ценность, но и становится весьма опасным для здоровья употребившего его в пищу человека. Молоко, поступающее в продажу в магазины, отличается по режиму тепловой обработки и содержанию жира – эта информация содержится на упаковке продукта. Кроме этого, на рынках реализуется молоко, произведённое в частных хозяйствах,  и информация о его составе покупателю недоступна. Для безопасного использования такое молоко необходимо подвергнуть кипячению.

В нашей работе мы решили исследовать основные физико-химические показатели и состав молока разной температурной обработки и выяснить, какое молоко наиболее соответствует общепринятым стандартам качества.

Целью наших исследований явилась оценка качества молока по органолептическим и физико- химическим показателям. 

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

- провести обзор литературных и Интернет-данных об основных характеристиках молока как пищевого продукта,  способах тепловой обработки молока, методах химического анализа, применяемых при изучении молока

- исследовать опытным путём молоко разной тепловой обработки: сырое, кипячённое, пастеризованное и стерилизованное;

- проанализировать зависимость изменения исследуемых показателей молока от метода его тепловой обработки.

При проведении  исследований нами применялись методы  количественного и качественного анализа:

-титриметрический метод определения общей кислотности;

-йодометрический метод определения содержания витамина С;

-метод адсорбционной хроматографии для определения содержания  ионов металлов;

Также использован органолептический метод оценки цвета, запаха и вкуса молока.

В результате проведённого исследования нами были получены данные, что наиболее соответствует общепринятым стандартам качества сырое молоко, приобретённое на рынке. Однако, употребление такого молока  без кипячения противоречит санитарно-гигиеническим правилам. На основании этого был сделан вывод, что для употребления в пищу лучше использовать кипяченое молоко, приобретённое на рынке или пастеризованное молоко.

I. Обзор литературных данных

1.1. Основные характеристики молока как пищевого продукта

1.1.1. Состав молока

              Молоко – это продукт нормальной секреции  молочной железы коровы. С физико-химической точки зрения молоко представляет собой сложную систему, состоящей из воды и веществ, находящиеся в молекулярном, коллоидном и эмульсионном состоянии

  Молочный сахар и минеральный соли образуют молекулярные и ионные растворы. Белки находятся в растворенном и коллоидном состоянии, молочный жир в виде эмульсии. С технологической и экономической точки зрения молоко можно разделить на воду и сухое вещество, в который входит молочный жир и сухой обезжиренный молочный остаток  ( СОМО):

Наибольшие колебания в химическом составе молока происходят за счет изменения содержания воды и жира. Лактоза, минеральные вещества и белки отличаются постоянством. Поэтому по содержанию СОМО(сухой обезжиренный молочный остаток) можно судить о натуральности молока.

Белки молока - это высокомолекулярные соединения, состоящие из   аминокислот, связанных характерной для белков пептидной связью. Белки делят на две группы – казеины и сывороточные белки.

Казеин в сухом виде – белый порошок без вкуса и запаха. В молоке казеин находится в коллоидном растворе в виде растворимой кальциевой соли. Под действием кислот, кислых солей и ферментов он свертывается и выпадает в осадок. Эти свойства позволяют выделить общий казеин из молока. После удаления казеина в молоке остаются сывороточные белки.

Сывороточные белки с точки зрения физиологии питания более полноценные. Чем казеин, так как содержат больше незаменимых кислот и серы и являются носителями иммунных свойств.

Молочный жир находится в молоке в виде жировых шариков. Он малоустойчив к воздействию высоких температур, световых лучей, водяных паров, кислорода воздуха, растворов щелочей и кислот. Под влиянием этих факторов он гидролизируется, осаливается, окисляется и прогоркает.

Молочный сахар (лактоза) играет важную роль в физиологии развития, так как является практически единственным углеводородом, который получает новорожденное млекопитающее с пищей. Химическая формула лактозы С12Н22О11. При расщеплении лактозы выделяется энергия. Также лактоза регулирует в организме обмен кальция. Молочный сахар имеет важное физиологическое значение; он входит в состав ферментов, участвует в синтезе белков, жиров, ферментов, витаминов, необходим для нормального внутриклеточного обмена, нормальной работы сердца. Высокое содержание лактозы в пище действует послабляюще и повышает содержание в печени холестерина.

Минеральные вещества (соли молока)  содержатся в молоке в количестве 0,7 – 0,8%. Большую часть составляют средние и кислые соли ортофосфорной кислоты. Из солей органических кислот присутствуют соли казеиновой и лимонной кислот.

В зависимости от концентрации в молоке минеральные вещества делят на макроэлементы- катионы Na, K, Ca, Mg и микроэлементы – катионы Fe, Cu, Co, Zn, Mn и др.

В молоке содержатся все жизненно необходимые витамины, но некоторые в недостаточных количествах. Содержание витаминов зависит от сезона года, породы животных, качества кормов, условий хранения и обработки молока. (Родионов Г. В., Рекомендации по повышению термоустойчивости молока коров, Агроконсалт,  Москва – 2003г).

Жирорастворимые витамины А, Д, Е, К и каротин устойчивы к нагреванию и начинают разрушаться при температуре свыше 120 ˚С (витамин А), но не устойчивы к действию воздуха, ультрафиолетовых лучей и кислот. Витамин А придает сливочному маслу желтый цвет. Витамин Е  является антиокислителем жиров и защищает витамин А от окислительного разрушения.

Водорастворимые витамины, за исключением С и В12 , устойчивы к нагреванию. Они хуже выдерживают нагревание в щелочной среде. Витамин РР практически полностью сохраняется после тепловой обработки и в процессе хранения молока. В наибольшей степени разрушается при пастеризации и хранении витамин С. (www.Omoloke.ru. Факторы, влияющие на свойства молока.)

Вода – основная часть молока. Количество ее определяет физическое состояние продукта, физико-химические и биохимические процессы в нем.

1.1.2. Основные физико-химические характеристики молока.

Плотность – это отношение массы вещества к занимаемому им объему. Плотность молока зависит от плотности его компонентов и изменяется от 1015 до 1033кг/м3. Белки, углеводы, минеральные вещества повышают, а жир понижает плотность молока. Между плотностью, содержанием жира и сухого обезжиренного остатка существует прямая связь. Плотность обезжиренного молока выше, чем сырого. Плотность молока изменяется при фальсификации- при добавлении воды понижается, и повышается при  снятии сливок и разбавлении обезжиренным молоком. Поэтому по величине плотности косвенно судят о натуральности молока при подозрении на фальсификацию.(http:// www.Buterbrodam.net/news3,html. Физико – химические свойства молока)

Общая (титруемая) кислотность является важнейшим показателем свежести молока. Титруемая кислотность отражает концентрацию составных частей молока, имеющих кислотный характер. Она выражается в градусах Тернера (°Т) и для свежевыдоенного молока составляет 16-18 °Т. Основными компонентами молока, обусловливающими титруемую кислотность, являются кислые фосфорнокислые соли кальция, натрия, калия, лимоннокислые соли, углекислота, белки. На долю участия белков в создании титруемой кислотности молока приходится 3-4 °Т. При хранении молока титруемая кислотность увеличивается за счет образования молочной кислоты из лактозы.

1.2. Способы тепловой обработки молока

Различают несколько способов тепловой обработки молока.

1.2.1. Пастеризация

Пастеризацией называют один из способов уничтожения вредных микроорганизмов в пищевых продуктах нагреванием их до температуры не выше 100°С (но не ниже 63°С). Назван по имени французского микробиолога Л. Пастера, впервые предложившего этот способ.

Пастеризация — наиболее простой и дешевый способ обеззараживания молока.

Пастеризацией без заметного изменения свойств молока уничтожаются туберкулезные, бруцеллезные и другие болезнетворные бактерии, полезная микрофлора молока, витамины остаются. При этом сохраняются и бактерии, вызывающие молочнокислое брожение. Потому и срок хранения такого молока недолгий, как правило, до пяти дней.

1.2.2.Стерилизация

Стерилизованное молоко получают, нагревая молоко в особых условиях, обеспечивающих уничтожение не только бактерий, попавших в сырое молоко, но и их спор. При стерилизации  происходит тотальное уничтожение микрофлоры - как вредной, так и полезной. К слову, стерилизованное молоко мало того, что хранится до полугода - оно вообще не скисает в обычном понимании этого процесса.

Стерилизуют молоко при повышенном давлении и температуре 125—145°С    в  течение 2—10 с. Чтобы предотвратить отстаивание сливок и повысить усвояемость молока, перед стерилизацией проводят гомогенизацию его, т.е. размельчение жировых шариков.

После стерилизации молоко охлаждают, а затем в стерильных условиях фасуют в бумажные пакеты, покрытые внутри полимерной пленкой и алюминиевой фольгой. Если после охлаждения молоко фасуют в стеклянные бутылки, то стерильность нарушается, поэтому после укупорки бутылок проводят повторную стерилизацию в течение нескольких минут при 115—120°С.

1.2.3. Кипячение

Молоко, которое покупают на рынке, необходимо кипятить, так как оно может содержать возбудителей туберкулеза, бруцеллеза, сибирской язвы, брюшного тифа, полиомиелита, дизентерии и других заболеваний. Однако кипячение молока резко снижает его ценные питательные свойства, которые, образно говоря, оседают на стенках кастрюли в виде белого налёта. А с ними теряется значительная часть казеиново-кальциевого комплекса, кипячение разрушает и витамины, и ценные сывороточные белки.

1.3. Методы химического анализа, применяемые при изучении молока

При изучении молока используют методы количественного и качественного анализа.

1.3.1.Количественный анализ

Применяют для определения плотности и кислотности молока. Для определения плотности применяется ареометрический метод; при  необходимости его можно заменить прямым определением плотности путём взвешивания молока определённого объёма. Для определения кислотности используется титрометрический метод, суть которого заключается в постепенном прибавлении титрованного (рабочего) раствора к другому раствору. Для определения кислотности молока проводят кислотно-основное титрование, сущность которого в нейтрализации кислот основанием в присутствии индикатора. Для определения содержания в молоке витамина С используют йодометрический метод, основанный на взаимодействии йода с крахмалом.

1.3.2. Качественный анализ

Применяется для определения соединений и ионов, входящих в состав молока: белков, лактозы, ионов металлов. Частным случаем качественного анализа является адсорбционная хроматография, основанная на различной степени адсорбируемости ионов или молекул. Если адсорбируемые вещества сами не окрашены, то их «проявляют» реактивом, дающим с адсорбированными веществами различно окрашенные соединения.

II. Исследование некоторых органолептических и физико-химических характеристик молока разной тепловой обработки

Цель работы: сравнение  органолептических и физико-химических характеристик молока разных способов тепловой обработки.

Объекты исследования:

1.  Молоко стерилизованное,  жирность 2,5%

2.   Молоко  пастеризованное, жирность 3,9%

3. Молоко, приобретённое на рынке, сырое

4. Молоко, приобретённое на рынке, кипячёное

Ход исследования:

1. Определение органолептических свойств молока

1) Определение цвета молока

Отмерили в мерном цилиндре по 50 мл молока каждого вида, перелили в химические стаканы.Провели определение цвета каждого образца, используя белый фоновый экран.

2)_ Определение запаха молока

20 мл  каждого образца подогрели  в водяной бане до температуры 350 С. Произвели оценку запаха молока.

3) Определение вкуса молока

Провели оценку вкуса молока 1, 2 и 4 образца. Оценку вкуса сырого молока (3) не производили, следуя санитарно-гигиеническим правилам.

2. Определение физико-химических свойств молока

1) Определение плотности молока

В связи с отсутствием в школьной лаборатории ареометра, определение плотности проводили путём взвешивания на весах проб молока (температура 20˚С), взятых объёмом 100 мл. Расчёт плотности производили по формуле:

Р= m/V,

где Р- плотность молока (г/мл), m- масса молока, V – объём молока, равный 100мл. Полученные результаты перевели в стандартные единицы измерения плотности (кг/м3).

2) Определение кислотности молока

Бюретку наполнили  раствором гидроксида натрия (0,1 н),  установив уровень её на нулевом делении. В коническую колбу вместимостью 100 мл отмерили пипеткой 10 мл молока, добавили 20 мл дистиллированной воды и три капли фенолфталеина. Смесь тщательно перемешали и, держа колбу левой рукой, при непрерывном перемешивании её содержимого легким вращательным движением тировали по одной капле 0.1 н раствором гидроксида натрия до появления слабо- розового окрашивания, не исчезающего в течение 1 мин. По шкале бюретки отметили количество щёлочи (в мл),  пошедшей на титрование 10 мл молока. Чтобы выразить кислотность молока в градусах Тернера, объем щелочи (мл), израсходованной на титрование 10 мл молока,  умножили на 10, т.е. пересчитали на 100 мл продукта. 

3. Определение белка в молоке

В пробирки поместили по 5 мл молока,  добавили в каждую по  5 капель раствора уксусной кислоты. Произвели нагревание проб. Наблюдали створаживание молока, после чего раствор профильтровывали через воронку с бумажным фильтром. На фильтре оставалась творожистый осадок, который поместили в пробирку и прилили 3 капли концентрированной азотной кислоты. О присутствии в осадке белков судили по появлению ярко-жёлтого окрашивания.

4. Определение лактозы в молоке

Фильтрат, полученный в предыдущем опыте,  нейтрализовали раствором гидроксида натрия до слабощелочной реакции по индикатору фенолфталеину. Разделили фильтрат пополам. В чистую пробирку налили 2 мл раствора гидроксида натрия и по каплям добавили при встряхивании раствор сульфата меди(II) до появления осадка гидроксида меди(II) голубого цвета. Полученную смесь взболтали и прибавили первую половину фильтрата. Появление ярко-синего окрашивания указывало на присутствие в фильтрате лактозы. При нагревании окраска раствора изменялась до красного цвета. Вторую часть фильтрата выпарили в фарфоровой чашечке. Образование на стенках чашечки коричневого налёта с характерным карамельным запахом указывает на присутствие лактозы.

5. Определение витамина С в молоке

Использовали йодометрический метод определения аскорбиновой кислоты. Приготовили раствор крахмала:1 г развели его в небольшом количестве холодной воды, вылили в стакан кипятка и прокипятили около 1 минуты. Приготовили раствор йода: аптечный раствор йода с концентрацией йода 5% разбавили водой в 40 раз при этом получили 0,125%-ный раствор. Отмерили 20 мл молока и разбавили водой до объема  100 мл. Влили 1 мл раствора крахмала и добавляли по каплям раствор йода. Появление устойчивого синего окрашивания, не исчезающего в течение 10-15 с, указывает на присутствие в молоке аскорбиновой кислоты..

Полученные в ходе исследования результаты представлены в таблице 1 (см. Приложение)

III. Выводы

На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы:

1. Органолептический анализ показывает:

- молоко, приобретённое на рынке, вне зависимости от способа тепловой обработки, обладает лучшими органолептическими характеристиками;

- органолептические характеристики пастеризованного молока удовлетворительные;

- цвет и вкус стерилизованного молока соответствуют норме; запах данного образца не выражен, что может свидетельствовать об изменении этой характеристики в ходе тепловой обработки либо об изменении состава молока на заводе-изготовителе.

2. Анализ плотности показывает:

- плотность молока, приобретённого на рынке, и сырого, и кипячёного соответствует норме; меньшее значение  плотности сырого молока по сравнению с кипячёным  может быть связано с погрешностью при измерении;

- плотность пастеризованного молока незначительно повышена, что свидетельствует о возможном подснятии сливок или разбавлении обезжиренным молоком (водой);

- плотность стерилизованного молока не соответствует норме, что говорит о разбавлении натурального молока на заводе-изготовителе;

3. Анализ кислотности показывает:

- в сыром молоке, приобретённом на рынке, наибольшая кислотность по сравнению с остальными образцами; это свидетельствует о наличии в молоке молочно-кислых бактерий, перерабатывающих лактозу в молочную кислоту;

- при кипячении молока его кислотность снижается, а, следовательно, уменьшается число молочно-кислых бактерий;

- в пастеризованном молоке кислотность такая же, как и в сыром молоке, так как в процессе пастеризации сохраняются молочно - кислые бактерии, которые способствуют брожению лактозы, в результате чего и образуется молочная кислота;

- в стерилизованном молоке погибают все бактерии, в том числе и те которые провоцируют молочно-кислое брожение, в результате чего кислотность не повышается.

4. Анализ содержания белка показывает:

- все исследованные образцы молока содержат белок; это говорит о том, что способ тепловой обработки не влияет на содержание в молоке белка.

5. Анализ содержания лактозы показывает:

- в молоке, подвергнутом стерилизации, содержание лактозы снижается по сравнению с пастеризованным, сырым и кипячёным молоком.

6. Анализ содержания витамина С показывает:

- в пастеризованном молоке витамин С отсутствует, что связано с его разрушением при тепловой обработке;

- наличие витамина С в стерилизованном молоке может быть связано с его искусственной витаминизацией после тепловой обработки на заводе-изготовителе.

Из проведённых нами исследований молока разной тепловой обработки видно, что  лучшими органолептическими и физико-химическими свойствами обладает сырое молоко, приобретённое на рынке. Кипячение молока, приобретённого на рынке, снижает содержание в нём молочно-кислых бактерий и витамина С.

Пастеризация – процесс, более щадящий по отношению к природным свойствам молока, чем стерилизация. Он убивает вредные микроорганизмы, например, кишечную палочку, а полезная микрофлора молока и  витамин С  сохраняется.

Исследуемые характеристики стерилизованного молока ниже, чем у пастеризованного, сырого и кипячённого молока, приобретённого на рынке.

Таким образом, для употребления в пищу лучше использовать кипячёное молоко, приобретённое на рынке или пастеризованное молоко.

Литература

       1. Волков В.Н., Солодова Р.И., Волкова Л.А., Определение качества молока и молочных продуктов, Химия в школе, 2002, №1.

       2. К.К.Горбатов, «Биохимия молока и молочных продуктов», СПб, Гиорд, 2006.

3. Ермакова С.О., Виноградова Ю. В., «Молочные продукты от всех болезней», Мир    книги, 2007.
4. Родионов Г. В., Рекомендации по повышению термоустойчивости молока коров, Агроконсалт,  Москва – 2003г.
5.  «Эрудит», Химия. – М.:ООО «ТД « Издательство Мир книги», 2007г.

Интернет – ресурсы

1.   http:// www. Znaytovar.ru. Состав и потребительские свойства молока.

2. http:// www. Buterbrodam.net/news3,html. Физико – химические свойства молока.
3. www. Omoloke.ru. Факторы, влияющие на свойства молока.

Приложение

Таблица 1.