Piim

1. Piim
Imetajad eritavad oma järeltulijate toitmiseks piima. Piim on väga hästi tasakaalustatud toitainete segu, mille esmane ülesanne on noore organismi täielik varustamine vajalike toitainetega ja tema kaitsmine võimalike infektsioonide eest. Imetajate piima koostis erineb väga suurel määral. Selleks, et oma järeltulijaid vajaliku energiaga varustada, on näiteks vaalade ja delfiinide piima rasvasisaldus suurem kui 40%, elevandipiima keskmine rasvasisaldus on 20% ja põhjapõdral üle 15%. Lehma ning inimese piima rasvasisaldus on oluliselt madalam, ligikaudu 4%. Inimene lüpsab lehmade, pühvlite, kitsede ja lammaste piima ning kasutab seda toidulaua olulise osana. Sarnane piima koostis inimesel ja lehmal teeb piima eriti väärtuslikuks. Piisava ja sobiliku suhtelise sisaldusega makrotoitainete kõrval on piimas esindatud ka vajaminevad mikrokomponendid, mis tagavad organismi normaalseks funktsioneerimiseks vajaliku endokriinsüsteemi töö ja ainete transpordi.

Lehmad toodavad tunduvalt rohkem piima, kui nende järeltulijad vajavad ning inimene on seda enda huvides juba väga kaua ära kasutanud. Aretusprogrammidega on õnnestunud lehmade poolt toodetava piima kogust ja kvaliteeti oluliselt suurendada. Lehmapiim sisaldab keskmiselt 87,3% vett ja 12,7% kuivainet, mis omakorda koosneb keskmiselt 3,9% rasvast, 3,2% valgust, 4,7% piimasuhkrust ehk laktoosist ja 0,9% moodustavad mineraalained ja vitamiinid. Komponendid esinevad piimas erineval füüsilisel kujul, näiteks lahustunud laktoos, kolloidsed valgud ja vees emulgeeritud lipiidid.

Piim ja piimast valmistatud tooted, nagu või, juust, jogurt, kohupiim ja koor on väga väärtuslikud toiduained ning sisaldavad palju toitaineid. Piim ja piimatooted ei ole mitte ainult kvalitatiivselt väga kõrgeväärtuslikud, vaid ka väga tundlikud.

2. Piimarasv
Piimas sisalduvaid lipiide nimetatakse ühiselt piimarasvaks. Rasv esineb piimas valgulise kilega kaetud rasvakuulikestena, mille läbimõõt on väga erinev ja kõigub piires 0,1 kuni 20 mm. Kuna piimarasv on kergem kui piima ülejäänud koostisosad, siis tõuseb see seismisel pinnale ja piim kattub pinnalt koore kihiga. See protsess on küllaltki kiire ja sellega peab alati arvestama piimaproovide võtmisel, et saada objektiivset informatsiooni piima koostisest, mis on reeglina piima eest maksmise aluseks. Juba mõnetunnisel seismisel võib piima alumises ja ülemises kihis olla rasvasisalduse vahe üle ühe protsendi. Segamata õhtuse lüpsi piimast hommikul proovi võttes on tavaline olukord, kus piima alumises kihis on rasvasisaldus 0,5- 1,0% ja ülemises kihis 6,0-6,5%. Lisaks kleepuvad rasvakuulikeste külge ka bakterid ja somaatilised rakud ning tõusevad koos rasvaga samuti piima pinnale. Piimarasv on looduslikest rasvadest kõige mitmekesisema koostisega, sisaldades mitusada erinevat rasvhapet, millest enamuse sisaldus on väga väike. Nende toime on väga erinev. Nii on teada, et osa neist takistavad haigustekitavate mikroobide arengut. Nende hulgas on ka asendamatud rasvhapped arhhidoonhape ja linoleenhape, mis on vajalikud närviraku ülesehitamisel. Bioloogilisest seisukohast on tegemist toitainega, mis annab suurel hulgal energiat. Piimarasv on kõige kergemini seeditav rasv, sest esineb juba algselt emulgeeritud kujul. Piimarasva seeditavus on kuni 99%.

Piima rasvasisaldus on piimatööstuse seisukohast kaubandusliku ja tehnoloogilise tähtsusega. Piimas sisalduva rasva mõõtmiseks kasutatav etalonmeetod on Rose-Gottliebi meetod, mille puhul piimale lisatakse alkoholi ja ammoniaaki. Alkoholi toimel valgud sadestuvad ja vabaneb rasv. Ammoniaak lahustab valgud ning seejärel toimub rasva eraldamine, mis kaalutakse. Seda meetodit kasutatakse piima ja mitmete piimatoodete rasvasisalduse määramiseks. Sedalaadi ekstraheerimistehnikad on aeganõudvad ja kulukad. Igapäevaseks piima rasvasisalduse määramiseks on püütud leida kiiremaid meetodeid. Esimesed kiired ja majanduslikult ökonoomsed meetodid olid butüromeetrilised meetodid. Sedalaadi meetodeid piima rasvasisalduse määramiseks on mitmeid, kuid neil kõigil on sama põhimõte ning neid on võimalik kasutada mitte üksnes piima, vaid ka piimatoodete rasvasisalduse määramiseks. Gerberi meetodi puhul pipeteeritakse butüromeetrisse kindel kogus piima ja töödeldakse seda väävelhappe ja amüülalkoholiga. Kontsentreeritud väävelhappe ja piimas sisalduva vee segunemisel tekib soojus, mis aitab proovis sisalduvat piimavalku lagundada. Rasva vabanemisele on abiks amüülalkohol. Seejärel tsentrifuugitakse butüromeetrit standardtingimustes. Pärast butüromeetri sisu soojendamist vesivannil loetakse proovi rasvasisaldus vahetult butüromeetri gradueeritud osas.
Seega võib rasvasisalduse analüüsimises täheldada kahte ajaloolist perioodi: gravimeetriliste, tänini kasutusel olevate meetodite väljatöötamine ning igapäevaste butüromeetriliste meetodite väljatöötamine. Viimatinimetatut kasutati piima kvaliteedikontrollis alates 1900-ndate aastate algusest kuni 1960-ndate aastate lõpuni.

Tänapäeval kasutatakse laialdaselt erinevaid analüsaatoreid. Analüsaatorid vajavad aga kalibreerimist ning analüsaatorite kalibreerimiseks vajalikke standardeid saadakse siiani Rose-Gottliebi meetodit kasutades.

3. Valgud piimas
Inimese toitumisest ja piimatoodete tähtsusest rääkides on valgud kõige väärtuslikumad piimas sisalduvad toitained. Vaatamata sellele, et erinevaid lämmastikühendeid on piimas väga palju, grupeeritakse neid siiski kolmeks põhiliseks rühmaks; kaseiinid, vadakuvalgud ja mittevalguline lämmastik (mvl).
Uurimused on näidanud, et umbes 76% lämmastikuühenditest moodustab kaseiin; 18% läheb vadakuvalkude ja 6% mvl arvele. Juustude valmistamisel kasutatav kaseiin on piimas kaltsiumkaseinaat-kaltsiumfosfaatkompleksina, mis seob tugevalt vett ja mille esmane ülesanne on tagada kasvav organism kehavalkude ülesehitamiseks vajalike aminohapetega. Suure bioloogilise tähtsusega on piimas sisalduvad vadakuvalgud. Kaseiin kasutatakse juustu valmistamisel ära, vadakuvalgud ja mvl seevastu lähevad selle protsessi käigus kaduma. Oma kasulike omaduste tõttu pakuvad vadakuvalgud erilist huvi ning neid on vadakust võimalik ultrafiltreerimist rakendades eraldada.
Mvl koosneb madala molekulmassiga lämmastikust, millest umbes poole moodustab karbamiid, ülejäänu kreatiin ja vabad aminohapped.

Nimetatud asjaolud koos kiireid tulemusi andvate instrumentaalmeetodite olemasoluga on tekitanud olukorra, kus piima valgusisaldus on kujunenud üheks kvaliteedinäitajaks, mida võetakse talunikele piima eest maksmisel üha enam aluseks. Erinevalt rasvast ei tõuse valk kunagi piima pinnale, vaid jääb piimas ühtlaselt jaotunuks.

Valgud on suure molekulmassiga keerukad orgaanilised ained, mis sisaldavad süsinikku, vesinikku, hapnikku ja lämmastikku. Lisaks võivad valgud sisaldada ka väävlit, fosforit ja muid elemente. Valgumolekulid koosnevad aminohapetest. Erinevatest aminohapetest moodustuvate valkude nimekiri on väga pikk.
Kõikide valkude puhul on ühiseks nimetajaks suhteliselt muutumatu proportsiooniga lämmastikusisaldus. Selle baasil arendas Taani keemik Kjeldahl 19. sajandil välja klassikalise etalonmeetodi, mida siiani edukalt valgusisalduse määramiseks kasutatakse. Kjeldahli meetodi puhul töödeldakse piima kontsentreeritud väävelhappe ning kaaliumsulfaadiga, mida kasutatakse keemistemperatuuri tõstmiseks. Katalüsaatorina kasutatakse selle reaktsiooni puhul vasksulfaati. Reaktsiooni käigus põletatakse orgaaniline aine ning toimub lämmastiku muundumine ammooniumsulfaadiks.

Pärast reaktsiooni toimumist lastakse kolbi sisul jahtuda ja muudetakse see kontsentreeritud naatriumhüdroksiidi lisades leeliseliseks. Reaktsiooni käigus moodustunud ammoniaak vabaneb valgulisest lämmastikust, destilleeritakse ning määratakse tiitrimise teel kindlaks selle hulk.

Sel moel saame proovis sisaldunud üldlämmastiku hulga, mille baasil arvutatakse välja proovi üldvalgu sisaldus. Kvaliteedipreemiate maksmisel võtab suurem osa riikidest aluseks valgu üldkoguse.

4. Piimasuhkur ehk laktoos
Vee kõrval on laktoos põhiliseks piimakomponendiks, mis on keskmiselt 4,7%. Laktoos üks olulisematest imetajate piimas sisalduvatest süsivesikutest. Sellest tulenevalt on imetajate piim peamiseks laktoosi, ühe kõige levinuma loodusliku disahhariidi allikaks. Piimas esineb laktoos lahustunud kujul. Laktoos annab umbes 30% piimaga saadavast energiast. Koos mineraalainetega tekitab laktoos piima osmootse rõhu ja kuna see on seotud ka vere osmootse rõhuga, siis ei saa laktoosisisaldus terve lehma piimas palju muutuda.

Vähesel määral esineb piimas ka monosahhariide glükoosi ja galaktoosi. Laktoos soodustab kaltsiumi omastamist organismis.
Piimas sisalduvad süsivesikud on oluliseks toitaineks piima hapnemist põhjustavatele bakteritele, mis arenevad toatemperatuuril ning on süsivesikute allikaks jogurtite ja juustu valmistamise protsessi käivitamiseks vajalikele juuretiste bakteritele, mille tegevuse tulemusel laktoos muutub piimhappeks.

Juustu valmistamisel jääb küllalt suur kogus piimasuhkrust kasutamata ning kuna tegemist on lahustuva ainega, siis läheb see vadakusse. Viimastel aastatel on vadakuvalkusid hakatud ultrafiltreerimist kasutades eraldama ning ka laktoos kogutakse vadakust kokku ning hüdrolüüsitakse glükoosiks/galaktoosiks, mida kasutatakse magusainena kondiitritööstustes. Laktoosi kasutatakse ka farmaatsiatööstuses ravimite katmiseks glasuuriga.

Kõige levinumaks meetodiks, mida piimas sisalduva laktoosi- ning samuti rasva- ja valgusisalduse määramiseks kasutatakse, on määramine infrapunaste analüsaatoritega. Kuna tegemist ei ole standardmeetodiga, sõltub selle abil saadud tulemuste täpsus sellest, kui korrektselt on toimunud selle kalibreerimine standardmeetodi baasil. Laktoosi määramise standardmeetod on polaromeetriline- ja gravimeetriline meetod.

5. Mineraalained piimas
Lehmapiim sisaldab mineraalaineid keskmiselt 0,7% ja selles leidub enamus organismile vajalikke mineraalaineid. Piim on hea kaltsiumi, fosfori, kaaliumi, tsingi, joodi ja seleeni allikas. Kogu piimas olev kaltsium on inimesele omastatav. Suhteliselt vähe esineb piimas rauda, magneesiumi, vaske ja floori. Mineraalained reguleerivad organismis happe-aluse tasakaalu, aitavad säilitada kudede struktuuri, reguleerivad osmootset rõhku ning vahendavad toitainete transporti. Nad on vajalikud paljude ensüümide toimimiseks ning kuuluvad piimas sisalduvate vitamiinide koostisse. Toksilised ühendid plii, kaadmium ja elavhõbe satuvad piima põhiliselt loomasöödast ja ümbritsevast keskkonnast, kuigi valdav osa nendest ladestub lehma organismis ja ei jõua piima. Radioaktiivseid strontsiumi ja joodi isotoope leidub piimas väga väikestes kogustes.

6. Vitamiinid ja ensüümid piimas
Vitamiinid ja ensüümid on olulise tähtsusega ainevahetusprotsessis. Vitamiinide puudusel organismis tekib avitaminoos. Piimas esineb kõiki tuntud vitamiine, eelkõige A, B ja D vitamiini. Piimas esinevatest ensüümidest peab eriti tähelepanu pöörama lipaasile, mis lõhustab piimarasva ja võib põhjustada piima mõrkjat maitset ja lõhna. Külmumispunkti lähedased jahutustemperatuurid ja piima temperatuuri sage muutus suurendavad lipaasi mõju. Lipaasi toimet suurendavad ka liigse võimsusega tsentrifugaalpumbad piima vastuvõtul ja ümberpumpamisel, kahjustades rasvakuulikesi ümbritsevat valgulist kilet.

7. Vesi piimas
Vesi on koguseliselt piima suurim koostisosa. Vee ülesandeks on piimas sisalduvate ainete hoidmine lahustunud, emulgeerunud ja suspenseerunud kujul. Selline piima koostiskomponentide jagunemise viis tagab nende hea kasutamise organismi poolt. Samal ajal on piima suur veesisaldus ka piima suhteliselt lühikese säilivusaja ja kiire riknemise põhjuseks.

8. Piima erikaal ja külmumistäpp
Piima erikaal on sõltuv selles esinevate ainete vahekorrast ja hulgast. Kõrge rasvasisaldus vähendab erikaalu, samas kui kõrge valgu-, piimasuhkru- ja mineraalainete sisaldus suurendab erikaalu. Lehmapiima keskmine erikaal on 20 oC juures vahemikus 1028 kuni 1035 kg/m3. Liiter piima on seega raskem kui liiter vett ning kaalub keskmiselt 1,033 kg. Kui piimale lisatakse vett, siis väheneb erikaal märgatavalt. Piima erikaalu mõõtmine on lihtsaim viis suuremal hulgal lisatud vee kindlaksmääramiseks.

Piima külmumistäpi kindlakstegemisega saab täpsemini tõestada piimale vee lisamist, selle võltsimist. Tänu piimas esinevatele lahustunud koostisosadele, nagu piimasuhkur ja mineraalained, on piima külmumistäpp madalam kui vee oma.

See on üksikutel lehmadel umbes -0,512 kuni -0,545 °C. Kui piimale lisatakse vett, tõuseb külmumistäpp märgatavalt ja läheneb vee külmumistäpile, s.o. 0 °C.

9. Kvaliteetse piima tootmine
Puhtast udarast lüpstav piim ei sisalda olulisel määral baktereid. Vaatamata sellele, et lüpsikeskkonna ja seadmete teatud saastumine bakteritega on möödapääsmatu, peaks bakterite üldarv headele hügieeninõuetele vastavas jahutatud piimas jääma siiski alla 10 000 bakteri/ml. Juhul kui bakteriarvul piimas lastakse olulisel määral suureneda, võib see tuua endaga kaasa rasvade, valkude ja piimasuhkru lagunemise, millega omakorda kaasneb kõrvalmaitsete tekkimine.

Autor: M.M.