VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Исследование состава разных видов молока в домашних условиях

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Шаманаева Е.А. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 43 г. Ставрополя им. Героя РФ В. Д. Нужного

Ларионова Н.А. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 43 г. Ставрополя им. Героя РФ В. Д. Нужного

Работа в формате PDF

0.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Молоко имеет огромное значение в питании детей всех возрастов и особенно первого года жизни. Молоко домашних животных - прекрасная пища для поддержания жизни, обеспечения роста и развития ребенка. В детских садах и начальной школе в рацион здорового питания входит молоко, молочные и кисломолочные продукты [14]. Но не все дети любят молоко, поскольку не знают о его составе и пользе.

В настоящее время на полках продуктовых магазинов можно видеть большой ассортимент молока и молочных продуктов. При этом зачастую вкус молока различается в зависимости от вида и производителя.

В лабораториях по определению состава и качества молочных продуктов используют специальные методики и оборудование, в котором протекают сложные биохимические процессы [1, 8, 16] и которые невозможно повторить в домашних условиях.

Таким образом, возникает проблема: Почему молоко разное по вкусу и можно ли узнать состав молока в домашних условиях?

Гипотеза: вкус молока зависит от его состава и происхождения.

Актуальность работы: Правильное питание – это основа хорошего здоровья и правильного физического развития. Необходимо знать состав продуктов, которые потребляешь в пищу, в том числе и молока. Так как молоко мы употребляем в пищу каждый день, представляет интерес ответ на вопрос, есть ли «домашние» способы определения состава продукта, чтобы можно было проверять молоко на собственной кухне. Привлечение же детей к подобным экспериментам позволит в наглядной форме показать пользу молока и будет способствовать формированию положительного отношения к его употреблению.

Когда я изучала литературу по выбранной теме исследования, отметила, что статьи в Интернете и авторы существующих работ [2, 4, 18] ставят перед собой задачи по определению именно качественных характеристик молочных продуктов, таких как наличие воды, крахмала, соды и других примесей, то есть выявление фальсификации молока в домашних условиях. Употреблять в пищу качественные продукты несомненно важно, однако на мой взгляд, в первую очередь представляет интерес ответ на вопрос о том, из чего состоит молоко и что влияет на его вкус.

Также сегодня появляются в продаже и получают популярность напитки из орехов, бобовых, зерна. В названии этих напитков также звучит слово «молоко», например, «соевое молоко», «кокосовое молоко», «овсяное молоко» и другие. Но действительно ли такие напитки имеют состав и свойства, схожие с молоком?

Цель работы изучить состав разных видов молока в домашних условиях.

Задачи исследования:

Изучить литературу о молоке, определить значимость молока для растущего организма;

Исследовать состав молока различного вида и происхождения, от разных производителей;

Обработать результаты и сделать выводы: выявить особенности состава молока различного происхождения.

Объекты исследования: молоко коровье различной жирности, сливки, молоко из растительного сырья.

Предмет исследования состав молока.

Методы исследования: изучение литературы, эксперимент, сравнение, наблюдение, анализ полученных результатов.

Практическая значимость: В работе исследуются и предлагаются практические способы по определению состава молока, которые можно провести в домашних условиях. Данные материалы могут быть использованы на уроках окружающего мира, во внеклассной работе по теме «Разговор о правильном питании».

Также в работе предпринята попытка проанализировать состав напитков из растительного сырья и сравнение их с коровьим молоком, что отражает новизну работы.

1 ВИДЫ МОЛОКА И ИХ СВОЙСТВА

Молоко - питательная жидкость, вырабатываемая молочными железами самок млекопитающих. Естественное предназначение молока – вскармливание потомства (в том числе и у человека), которое ещё не способно переваривать другую пищу. В настоящее время молоко входит в состав многих продуктов, используемых человеком, а его производство стало крупной отраслью промышленности [9].

Молоко по своему химическому составу – смесь воды с растворенными в ней солями, сахарами, белками и жиром. Всего в молоке установлено более 160 химических веществ, которые в комплексе удовлетворяют энергетическую и биологическую потребности организма человека, а также формируют вкус, цвет, запах и другие свойства [17].

Компоненты и пищевые вещества находятся в молоке в оптимальном сбалансированном соотношении и легко усваиваются, что особенно важно для организма ребенка [11].

Белок в молоке представлен казеином и сывороточными белками (альбумин, глобулин, иммуноглобулин), которые содержат 18 аминокислот, в том числе 9 незаменимых, которые не синтезируются в организме, но необходимы для обеспечения интенсивного роста и развития детей, а в организме взрослых людей из белка образуются новые клетки взамен отмирающих.

Кроме того, казеин выполняет также и транспортную функцию по перемещению в составе своих частиц кальция, фосфора и магния. Иммуноглобулины обладают защитными свойствами, являются носителями иммунитета [17].

Белки молока легко перевариваются, не требуя напряженной работы пищеварительных желез, что важно в условиях несовершенства физиологических процессов пищеварения организма ребенка [11].

Содержание жира в молоке составляет от 2,7% до 6%. Молочные жиры содержат все основные классы жирных кислот, что способствует их нормальному обмену и обеспечивает стабильное состояние биомембран клеток. Структура молочного жира обеспечивает его легкую перевариваемость и усвояемость, что особенно важно для детей раннего возраста, у которых активность ферментов пищеварительного тракта находится в стадии становления.

По сравнению с другими жирами животного и растительного происхождения молочный жир характеризуется большим количеством низкомолекулярных летучих жирных кислот – масляной, капроновой, каприловой и каприновой. Именно они придают молочному жиру специфические свойства, неповторимый вкус и аромат [17].

Углеводы в основном представлены лактозой и составляют от 4,5 до 5%. Лактозу еще называют «молочным сахаром». Лактоза медленно расщепляется в пищеварительном тракте и тем самым поддерживает уровень сахара крови на оптимальном уровне. Другим достоинством лактозы является ее положительное влияние на развитие полезной микрофлоры кишечника. С помощью этого углевода улучшается всасывание кальция, необходимого для растущего детского организма [11].

Немаловажным компонентом молока являются минеральные соли, в первую очередь, кальция, фосфора, калия и натрия. Необходимо отметить, что содержание кальция и фосфора в коровьем молоке находится в оптимальном соотношении, что способствует формированию скелета, зубов у ребенка.

В молоке содержатся практически все основные витамины: водорастворимые В2, В12, С, фолиевая кислота и жирорастворимые А, D, Е.

Ферменты молока представлены липазой, расщепляющей жиры; лактазой, расщепляющей молочный сахар; каталазой, способствующей кроветворению; фосфатазой, регулирующей обмен фосфора.

В молоке содержатся такие микроэлементы, как железо, йод, фтор, цинк и другие.

Учитывая перечисленные полезные свойства молока, ученые рекомендуют его использование в питании детей всех возрастных групп с учетом среднесуточных норм потребления. Для детей дошкольного возраста рекомендуется ежедневное употребление молока и кисломолочных продуктов от 390 до 450 мл, а для школьников от 450 до 480 мл [11].

Самое распространенное – коровье молоко. Однако в питании применяется молоко и других животных: кобылиц, коз и овец, верблюдиц и олених, буйволиц и ослиц, самок яков и зебу. А некогда ценили даже молоко свиней, практически вышедшее сейчас из употребления [3].

Козье молоко по сравнению с коровьим содержит больше белка, жира и кальция, но мало каротина и менее термоустойчиво из-за повышенного содержания кальция. Жировые шарики мельче, чем в коровьем, больше каприновой и линолевой кислот. Козье молоко лучше усваивается организмом человека, чем коровье, поэтому иногда используется для детского питания [10].

Овечье молоко по сравнению с коровьим более чем в 1,5 раза богаче жиром (5,4-8,5 %) и белком, благодаря высокому содержанию белка и солей характеризуется высокой кислотностью. В жире овечьего молока содержится больше каприновой кислоты. Оно имеет высокую биологическую ценность, содержит в значительных количествах незаменимые аминокислоты, витамины С, А, В, В2. В основном используется для приготовления брынзы и других сыров.

Молоко кобылицы отличается от коровьего повышенным содержанием лактозы, меньшим количеством жира, солей и белков. Оно обладает высокими бактерицидными свойствами, по составу и свойствам оно мало отличается от женского. Используется для приготовления кумыса — ценного диетического и лечебного продукта.

В зависимости от степени и типа обработки на предприятии различают следующие виды молока и молочных продуктов [10]:

Сырое молоко — молоко, не подвергавшееся термической обработке при температуре более чем 40 °С или обработке, в результате которой изменяются его составные части.

Питьевое молоко — молоко с массовой долей жира не более 9 %, произведенное из сырого молока и (или) молочных продуктов и подвергнутое термической обработке или другой обработке в целях регулирования его составных частей (без применения сухого цельного молока, сухого обезжиренного молока).

Цельное молоко — молоко, составные части которого не подвергались воздействию посредством их регулирования.

Нормализованное молоко — молоко, значения массовой доли жира или белка приведены в соответствие с нормами, установленными в нормативных или технических документах.

Восстановленное молоко — молочный напиток, изготовленный путем добавления питьевой воды в концентрированный, сгущенный или сухой продукт переработки молока до достижения соответствующих органолептических и физико-химических свойств исходного продукта.

По виду тепловой обработки молоко классифицируют на пастеризованное, ультрапастеризованное и стерилизованное.

Пастеризация — это процесс одноразового нагревания молока до температуры 60-80 °C и выдержки при этой температуре в течение длительного времени. При пастеризации в продукте погибают микроорганизмы, однако их споры остаются в жизнеспособном состоянии и при возникновении благоприятных условий начинают интенсивно развиваться [17]. Поэтому пастеризованные продукты хранят в холодильнике в течение всего лишь небольшого времени.

Считается, что пищевая ценность молока при пастеризации практически не изменяется, так как сохраняются вкусовые качества и ценные компоненты (витамины, ферменты).

При ультрапастеризации молоко обрабатывают при температуре 130 °C нескольких секунд и затем охлаждают.

При стерилизации молоко выдерживается при температуре выше 100°С в течение 20-30 минут. При такой обработке погибают все виды микроорганизмов, включая бактерии и их споры, грибы. Такое молоко полностью стерильно и имеет продолжительный срок хранения, но теряет значительную часть полезных составляющих [17].

В последние годы среди потребителей наблюдается всплеск интереса к так называемому «растительному молоку». Это – вытяжка из семян, орехов, злаков или проростков, которые измельчаются, смешиваются в определенной пропорции с водой (в зависимости от того, какой густоты напиток нужно получить), а после отжимаются и процеживаются через сито [6, 7, 15].

Из всего разнообразия растительного молока (таблица 1) наиболее популярны кокосовое, соевое, миндальное, рисовое, овсяное.

Таблица 1 – Виды молока

«Растительное молоко» обычно имеет внешний вид, напоминающий молоко и достаточно приятный вкус и аромат, в результате чего может выступать в качестве вкусовой замены во многих блюдах, но по своему составу существенно отличается от коровьего молока. [15].

Таким образом, изучив литературные источники, можно сделать вывод, что молоко имеет огромное значение в питании людей всех возрастов, особенно это важно для детей. Вкусовые качества и состав молока, а, следовательно, и польза для организма человека, зависят от вида молока и режимов его обработки на предприятии.

На следующем этапе исследования представляет интерес самостоятельное экспериментальное определение состава молока разных видов и их сравнение.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В опытной части работы я попыталась в домашних условиях определить в молоке наличие трех основных компонентов, определяющих пищевую ценность любого продукта: жиров, белков и углеводов.

В качестве объектов исследования были выбраны следующие образцы молока, сливок и растительных напитков разных производителей:

Образец № 1. Молоко пастеризованное 2,5 %;

Образец № 2. Молоко стерилизованное 5 %;

Образец № 3. Молоко стерилизованное 1,5 %;

Образец № 4. Сливки ультрапастеризованные 20 %;

Образец № 5. Напиток «Молоко соевое» 2%;

Образец № 6. Напиток овсяный 3,2 %.

2.1 Определение жира в молоке и молочных продуктах

В лабораторных условиях для определения содержания жира в молочных продуктах используют сложный гравиметрический метод определения жира [8, 16]. Я же для определения жира в образцах молока использовала метод капли на фильтровальной бумаге. Для этого на фильтровальную бумагу нужно нанести по капле каждого образца молока. Капли должны быть одинаковые. Когда они подсохнут, измеряют линейкой диаметр каждого пятна. Чем он больше, тем больше содержание жира в молоке.

Результаты эксперимента представлены на рисунке 1.

Опыт показал, что в составе всех видов молока есть жир, животный или растительный. У всех видов коровьего молока размер пятен больше, чем у растительных. То есть, они жирнее.

Рисунок 1 – Результаты эксперимента по определению жира в молоке и молочных продуктах

Следует отметить, что все капли, кроме сливок (образец 4), после высыхания имеют едва заметные контуры. А у сливок, хоть и самый маленький отпечаток, но четко видно жирное пятно. Когда проводила опыт, я наблюдала, как капля долго оставалась на месте и не растекалась. На мой взгляд, это связано с тем, что молочный жир находится в молоке в виде шариков [17]. Шарики защищены оболочками из белка, поэтому они не слипаются и жир не растекается.

2.2 Обнаружение белка в молоке

Для определения белков в молоке в лабораторных условиях используют сложные методы, требующие специальных химических умений, таких как метод Кельдаля, титрование, калориметрический метод [1 8, 16].

В домашних условиях наиболее просто сделать качественную реакцию на пептидные связи - Биуретовая реакция [12]. Для этого в чистые пробирки налить одинаковое количество исследуемых образцов молока, добавить 1 мл медного купороса и 2 мл щелочи до появления фиолетово-синего окрашивания раствора.

Когда я к образцам молока добавила растворы щелочи и медного купороса, они приобрели фиолетовый цвет разной яркости (рисунок 2). Это говорит о том, что в любом молоке содержатся белки. Самая яркая окраска у соевого молока, значит содержание белка там больше всего. Среди образцов коровьего молока больше всего белка у молока с жирностью 1,5 %, а меньше всего – у сливок. Таким образом, можно сделать вывод, что среди различных видов коровьего молока больше белка там, где меньше жира.

а) б)

Рисунок 2 – Образцы молока: а) до добавления раствора медного купороса и 10% КОН; б) после добавления раствора медного купороса и 10% КОН

Как было написано в 1-ой главе, в молоке животных содержится несколько видов белка. Когда молоко свежее, все белки находятся в растворенном виде. Основной белок – это казеин. Именно он окрашивает молоко в белый цвет. Кроме того, в молоке живут молочнокислые бактерии [5]. Если молоко хранится при комнатной температуре, то молочнокислые бактерии начинают активно размножаться. При этом они поедают лактозу и выделяют молочную кислоту. От этого молоко делается кислым — «скисает». Казеин перестаёт быть растворимым и начинает собираться в комочки. Молоко превращается в простоквашу. Долго постоявшая простокваша, в свою очередь, разделяется на сыворотку — воду с молочной кислотой и недоеденным бактериями молочным сахаром, и белок (плотный белый слой). Чем кислее среда, тем хуже казеину, тем больше он сворачивается. А если ещё и подогреть, то денатурация пойдет ещё сильнее.

Чтобы ускорить процесс сворачивания белка, можно добавить уксусную или лимонную кислоту и получить осадок казеина [18]. Так я сделала и увидела в образцах 1, 2 и 3 образование белых хлопьев. Это и есть казеин. При этом, в молоке жирностью 1,5 % хлопья самые крупные и их больше всего (рисунок 3).

Образец № 3. Молоко, 1,5% Образец № 4 Сливки

Рисунок 3 – Результат сворачивания белка

В образце 4 образовалась однородная густая масса (рисунок 3). Изучив литературу, я выяснила, что у меня получилась сметана. Именно так и делают сметану, сквашивают сливки молочнокислыми бактериями [13].

В образцах 5 и 6 тоже произошло выделение мелких частиц белка, но не казеина, а растительного.

Когда образцы постояли некоторое время, стало видно, что белок осел и появились слои желтоватой сыворотки (рисунок 4).

Рисунок 4 – Отделившаяся сыворотка

В сыворотке могут остаться другие белки и лактоза. Чтобы убедиться в этом, я отфильтровала осадок и к полученной сыворотке снова добавила раствор медного купороса и щелочи.

Образцы коровьего молока приобрели различные цвета с фиолетовым оттенком (рисунок 5). То есть в сыворотке еще остается белок. Поэтому сыворотка тоже полезна и питательна.

В образцах сыворотки из-под растительного молока, а также сливок, фиолетового окраса не появилось. Вероятно, в такой сыворотке белка нет.

а) б)

Рисунок 5 - Биуретовая реакция сыворотки от исследуемых образцов: а) до добавления раствора медного купороса и 10% КОН; б) после добавления раствора медного купороса и 10% КОН

Обнаружение углеводов в исследуемых образцах

На следующем этапе я убедилась, что в сыворотке, а значит и в молоке, есть углеводы. Для этого я налила немного сыворотки от каждого образца в металлическую чашку и стала нагревать на огне.

При нагревании (рисунок 6) испаряется жидкость, сыворотка обугливается и появляется сладкий запах жженного сахара. Это доказывает, что в молоке есть углеводы. Именно углеводы придают молоку сладковатый привкус. Углевод молока называют лактозой или молочным сахаром.

а) б) в)

Рисунок 6 – Обнаружение углеводов в молоке: а – проведение эксперимента; б - образец № 1. Молоко коровье пастеризованное 2,5 %; в - образец № 5. Напиток «Молоко соевое» 2%

В завершение практической части работы все результаты наблюдения и экспериментов сведены в таблицу и представлены в Приложении 1.

Рецензия на выполненную работу представлена в Приложении 2.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, своим исследованием я подтвердила выдвинутую гипотезу. На вкус молока влияет его состав, то есть соотношение жиров, белков и углеводов.

Экспериментально доказала, что возможно определить качественный состав молока в домашних условиях.

В коровьем молоке находятся все необходимые для растущего организма компоненты: жиры, белки и углеводы – главные источники энергии и строительный материал для человека.

Количество белка в молоке связано с его жирностью. Чем меньше жирность, тем больше белка.

В кислой среде казеин молока сворачивается и образует осадок в виде творога. В результате скисания сливок получается сметана.

Сыворотка молока, получившаяся после сворачивания казеина, также питательна и полезна, так как в ней остаются сывороточные белки (альбумин, глобулин, иммуноглобулин) и лактоза.

В растительных напитках, имеющих в названии слово «молоко», также присутствуют жиры, белки и углеводы, но отличные от коровьего молока и в ином количестве. Для определения вида этих компонентов необходимы более сложные эксперименты, которые можно провести только в условиях лаборатории.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

Анализ современных способов определения качества молока / Г.Н. Самарин, А.Н. Васильев, А.К. Мамахай, В.А. Ружьев // Известия ОГАУ. 2019. №5 (79). - https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-sovremennyh-sposobov-opredeleniya-kachestva-moloka.

Булдова Т.В., Сивуха В.М. Определение качества молока в домашних условиях - https://intolimp.org/publication/opriedielieniie-kachiestva-moloka-v-domashnikh-usloviiakh.html

Интересные факты о молоке - https://pandia.ru/text/81/440/30495.php

Как проверить качество молока самостоятельно дома - https://nyamkin.ru/advice/kak-proverit-kachestvo-moloka-samostoyatelno-doma

Лыткин П.А. Из какого молока лучше готовить творог в домашних условиях? // I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся «Старт в науке» - https://school-science.ru/1/1/29578.

Медведев О.С., Медведева Н.А. Растительные заменители молока: особенности, преимущества, использование в питании. // Вопросы диетологии. 2018; 8(1) – С. 52-58.

Медведева, Анна. Растительное молоко: правда и мифы о пользе супер-продукта – Агропромышленный портал - https://www.agroxxi.ru.

Методические указания МУ 4.1./4.2.2484-09 «Методические указания по оценке подлинности и выявлению фальсификации молочной продукции» (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 11 февраля 2009 г.)

Молоко - https://ru.wikipedia.org.

Молоко и молочные продукты. Состав и польза - http://www.ukzdor.ru/molochnye-produkty.html

О роли молока и молочных продуктов в питании детей - http://22.rospotrebnadzor.ru

Определение физико-химических показателей молока. Химия. 10 класс. Практическая работа. - Источник: https://rosuchebnik.ru/material/opredelenie-fiziko-himicheskih-pokazateley-moloka-himiya-10-klass/

Российская электронная школа. Предмет «Технология» - http://resh.in.edu.ru/subject/8/6/.

СанПиН 2.4.5.2409-08 Санитарно-эпидемиологические требования к организации питания обучающихся в общеобразовательных учреждениях, учреждениях начального и среднего профессионального образования.

Соколова, О.В. Сравнительная характеристика аминокислотного состава коровьего молока и основных видов «растительного молока» // Инновации в пищевой биотехнологии: сборник тезисов VII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Кемерово : Кемеровский государственный университет. 2019. - С. 381-382.

Сучкова, Е.П. Методы исследования молока и молочных продуктов: Учеб.-метод. пособие. / Е.П. Сучкова, М.С. Белозерова– СПб. : Университет ИТМО; ИХиБТ, 2015. – 47 с.

Сычева, О.В. Молоко. Качество, состав, свойства. Проблемы и решения. – Директ-Медиа, 2015. – 114 с.

Ярослав Яшин. Домашняя лаборатория молока - https://biomolecula.ru/articles/domashniaia-laboratoriia-moloka.

Приложение 1

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Приложение 2