Молоко — это секрет молочных желёз млекопитающих, которым мать кормит своё потомство. Это сбалансированная смесь питательных веществ, которая обеспечивает растущий организм энергией, белками, жирами, углеводами, минеральными веществами и витаминами и защищает его от инфекций. Именно этот баланс делает молоко таким ценным продуктом на столе человека.
Состав коровьего и женского молока удивительно похож, поэтому коровье молоко хорошо подходит для нашего повседневного питания. А вот в молоке разных видов животных содержание жира сильно различается: жирность молока китов и дельфинов превышает 40 %, и именно китовый жир обеспечивает детёнышам энергию, необходимую в холодной воде. Слоновье молоко содержит в среднем 20 % жира, молоко северного оленя — более 15 %, тогда как у коровы и у человека жирность составляет примерно 4 %.
Что такое молоко и почему важен его состав
Человек доит коров, буйволиц, коз и овец и использует их молоко как важную часть рациона. Помимо макронутриентов, в молоке есть и микрокомпоненты, которые обеспечивают работу эндокринной системы и транспорт веществ в организме.
Коровы производят заметно больше молока, чем нужно их телятам. Благодаря селекционным программам удалось заметно увеличить объём надоев и улучшить их качество. Коровье молоко содержит в среднем 87,3 % воды и 12,7 % сухого вещества. Сухое вещество, в свою очередь, состоит в среднем из 3,9 % жира, 3,2 % белка, 4,7 % молочного сахара, или лактозы, и 0,9 % минеральных веществ и витаминов. Компоненты присутствуют в молоке в разной форме: лактоза — в растворённом виде, белки — в коллоидном, а липиды — в виде эмульсии в воде.
Молочный жир и продукты из него — сливочное масло, сыр, йогурт, творог и сливки — богаты питательными веществами, но при этом чувствительны. Именно эта чувствительность предъявляет строгие требования к обращению с молоком.
Молочный жир: состав и измерение
Липиды, содержащиеся в молоке, называют общим термином «молочный жир». Жир находится в виде жировых шариков, покрытых белковой оболочкой, диаметр которых составляет от 0,1 до 20 мм. Поскольку молочный жир легче остальных компонентов, при отстаивании он поднимается на поверхность и образует слой сливок.
Это нужно учитывать при взятии проб молока, потому что результат анализа пробы служит основанием для оплаты молока. Уже через несколько часов отстаивания разница в жирности нижнего и верхнего слоёв молока может превысить один процент. Если брать пробу утром из неперемешанного вечернего удоя, то обычно в нижнем слое оказывается 0,5–1,0 % жира, а в верхнем — 6,0–6,5 %. К жировым шарикам прилипают и бактерии с соматическими клетками, которые тоже поднимаются на поверхность.
Молочный жир — самый разнообразный по составу из природных жиров: он содержит несколько сотен жирных кислот. Часть из них препятствует развитию болезнетворных микробов. Среди них есть и незаменимые жирные кислоты — арахидоновая и линоленовая, необходимые для построения нервных клеток. С биологической точки зрения молочный жир — энергоёмкий питательный компонент и в то же время самый хорошо усваиваемый жир: молочный жир, изначально находящийся в эмульгированном виде, усваивается до 99 %.
В молочной промышленности жирность имеет коммерческое и технологическое значение. Эталонный метод — метод Розе — Готлиба: к молоку добавляют спирт и аммиак, под действием спирта белки осаждаются, аммиак их растворяет, и высвобождается жир, который затем взвешивают. Однако экстракция занимает много времени и обходится дорого, поэтому были разработаны более быстрые методы.
Первые быстрые и экономичные методы были бутирометрическими. В методе Гербера в бутирометр пипеткой вносят определённое количество молока и добавляют серную кислоту и амиловый спирт. При смешивании концентрированной серной кислоты с водой, содержащейся в молоке, выделяется тепло, которое разрушает белок; амиловый спирт помогает высвободить жир. После центрифугирования в стандартных условиях и нагревания на водяной бане содержание жира считывают со шкалы бутирометра.
В анализе жира чётко выделяются два исторических периода: разработка гравиметрических методов и внедрение повседневных бутирометрических методов. Последние использовались в контроле качества молока с начала 1900-х до конца 1960-х годов. Сегодня молочные предприятия работают с анализаторами, но стандарты, необходимые для их калибровки, по-прежнему получают методом Розе — Готлиба.
Белки молока: казеин и сывороточные белки
С точки зрения питания человека белки — самый ценный компонент молока. Азотистые соединения в молоке делятся на три основные группы: казеины, сывороточные белки и небелковый азот (НБА). Исследования показывают, что около 76 % азотистых соединений приходится на казеин, 18 % — на сывороточные белки и 6 % — на НБА.
Казеин, который используют при изготовлении сыров, находится в молоке в виде комплекса казеината кальция и фосфата кальция; он хорошо связывает воду и снабжает растущий организм аминокислотами для построения белков тела. Сывороточные белки с высокой биологической ценностью при изготовлении сыра уходят в сыворотку, но их можно выделить с помощью ультрафильтрации и использовать дальше. НБА состоит из азота с низкой молекулярной массой, около половины которого приходится на мочевину, а остальное — на креатин и свободные аминокислоты.
Быстрые инструментальные методы сделали содержание белка одним из основных показателей качества, по которому фермерам платят за молоко. В отличие от жира, белок распределяется в молоке равномерно и не поднимается на поверхность.
Белки — сложные органические вещества, содержащие углерод, водород, кислород и азот, а кроме того, в них могут присутствовать сера, фосфор и другие элементы. Молекулы белков состоят из аминокислот, а список разных белков очень длинный. Однако у всех белков относительно постоянное содержание азота, на основе которого датский химик Кьельдаль в 19 веке разработал классический эталонный метод. Согласно ему, молоко обрабатывают концентрированной серной кислотой и сульфатом калия, сульфат меди работает как катализатор, органическое вещество сгорает, а азот превращается в сульфат аммония.
После охлаждения содержимое колбы подщелачивают гидроксидом натрия, выделяющийся аммиак отгоняют и титруют. Так определяют общее количество азота в пробе, по которому рассчитывают общий белок. При выплате премий за качество большинство стран ориентируется именно на общее количество белка.
Молочный сахар, минеральные вещества и витамины
После воды лактоза — основной компонент молока, в среднем 4,7 %. Коровье молоко — главный источник лактозы, одного из самых распространённых природных дисахаридов. В молоке лактоза находится в растворённом виде и даёт около 30 % энергии, получаемой с молоком. Вместе с минеральными веществами лактоза создаёт осмотическое давление молока, которое связано с осмотическим давлением крови, — поэтому содержание лактозы в молоке здоровой коровы не может заметно меняться. Кроме того, лактоза способствует усвоению кальция в организме. В небольших количествах в молоке есть и моносахариды — глюкоза и галактоза.
Углеводы служат пищей и для бактерий, вызывающих скисание молока, и для бактерий закваски: в результате их работы лактоза превращается в молочную кислоту — на этом держится приготовление йогурта и сыра. При производстве сыра большая часть молочного сахара остаётся неиспользованной, а поскольку лактоза растворяется в воде, она уходит в сыворотку. В последние годы сывороточные белки начали выделять с помощью ультрафильтрации; лактозу гидролизуют до глюкозы и галактозы, которые используют как подсластитель в кондитерской промышленности, а фармацевтическая промышленность применяет лактозу для покрытия лекарств глазурью.
Сегодня содержание лактозы, жира и белка чаще всего измеряют инфракрасными анализаторами. Поскольку это не стандартный метод, его точность зависит от калибровки, выполненной на основе стандартного метода. Эталонные методы определения лактозы — поляриметрический и гравиметрический.
Коровье молоко содержит в среднем 0,7 % минеральных веществ, и в нём есть большинство необходимых организму элементов. Молоко — хороший источник кальция, фосфора, калия, цинка, йода и селена. Весь кальций, содержащийся в молоке, усваивается человеком. Железа, магния, меди и фтора в молоке относительно мало. Минеральные вещества регулируют кислотно-щелочной баланс, поддерживают структуру тканей, сохраняют осмотическое давление и обеспечивают транспорт питательных веществ; они также входят в состав многих ферментов и витаминов.
Токсичные соединения — свинец, кадмий и ртуть — попадают в молоко в основном с кормом и из окружающей среды, хотя большая их часть откладывается в организме коровы и до молока не доходит. Радиоактивные изотопы стронция и йода встречаются в молоке в очень малых количествах.
В молоке присутствуют все известные витамины, прежде всего витамины A, B и D. Среди ферментов особого внимания заслуживает липаза, которая расщепляет молочный жир и может вызвать горьковатый привкус и запах. Температуры охлаждения, близкие к точке замерзания, и частые перепады температуры усиливают действие липазы. То же делают и слишком мощные центробежные насосы при приёмке и перекачке молока — они повреждают белковую оболочку, окружающую жировые шарики.
Физические свойства молока
По количеству вода — самый крупный компонент молока. Задача воды — удерживать остальные вещества в растворённом, эмульгированном или взвешенном виде, что обеспечивает их хорошее усвоение организмом. Вместе с тем высокое содержание воды — причина того, почему молоко хранится недолго и легко портится.
Плотность молока зависит от соотношения веществ, которые в нём содержатся. Высокое содержание жира снижает плотность, а высокое содержание белка, молочного сахара и минеральных веществ — повышает. Средняя плотность коровьего молока при 20 °C — от 1028 до 1035 кг/м3. Литр молока тяжелее литра воды и весит в среднем 1,033 кг. Если в молоко добавить воду, плотность заметно падает — это самый простой способ обнаружить значительное разбавление.
Ещё точнее фальсификацию можно доказать измерением точки замерзания. Благодаря растворённым компонентам, прежде всего молочному сахару и минеральным веществам, точка замерзания молока ниже, чем у воды, — у отдельных коров примерно от -0,512 до -0,545 °C. При добавлении воды точка замерзания повышается и приближается к 0 °C.
Производство качественного молока
Молочный жир, получаемый при дойке из чистого вымени, не содержит бактерий в сколько-нибудь значимом количестве. Некоторое загрязнение среды доения и оборудования неизбежно, но в охлаждённом молоке, отвечающем требованиям гигиены, общее число бактерий должно оставаться ниже 10 000 бактерий/мл. Когда число бактерий растёт, жиры, белки и молочный сахар начинают разлагаться, и появляются посторонние привкусы.
Часто задаваемые вопросы о молоке
Почему коровье молоко так хорошо подходит человеку?
Состав коровьего и женского молока схож: жирность у обоих около 4 %, а соотношение макро- и микронутриентов довольно хорошо соответствует потребностям человека. Именно это сходство делает коровье молоко ценным продуктом повседневного питания.
Не разбавлено ли молоко водой?
Проще всего ориентироваться на плотность: если она падает ниже 1028 кг/м3, коровье молоко, скорее всего, разбавлено водой. Ещё точнее — измерение точки замерзания: при добавлении воды она повышается в сторону 0 °C.
Почему молоко при отстаивании расслаивается?
Молочный жир легче остальных компонентов и при хранении поднимается на поверхность, образуя слой сливок. В течение нескольких часов разница в содержании жира между нижним и верхним слоем может превысить один процент, поэтому при взятии проб молоко всегда нужно тщательно перемешивать.
Автор: Marek Morozov
Источник: WHO – здоровое питание.
PS Приходи на тренировку! ArtGym
