Изучение физико-химических и биохимических показателей молока и кисломолочных продуктов на предприятии ТОО «Казмолторг»

Аннотация

В статье изучены физико- химические и биохимические свойства молочных продуктов (молоко, творог, сливочное масло), которые являются важнейшими компонентами питания человека.

Для установления качества сырья определили фармакопейные показатели растения Linosyris villosa. Получили водно- спиртовый экстракт из растения и изучили методом двумерной бумажной хроматографии. Установили качественный состав экстракта, в частности, показали присутствие флавоноидов, которые методом распределительной хроматографии на полиамиде и адсорбционной хроматографии на оксиде алюминия отделили от сопутствующих веществ и выделили кверцетин (флавонол). Полученный кверцетин, впервые в лабораторных условиях изучили на антиоксидантную активность (творог, сливочное масло). Результаты исследования показали, что кверцетин обладает антиоксидантным действием. C помощью качественных реакций доказали также присутствие в молоке и кисломолочных продуктах следующих веществ: белки, жиры, углеводы, каротины, аминокислоты и витамины (A, B_b B₂, C и Р). Биологическая ценность молока делает его незаменимым для населения всех возрастов, что способствует созданию новых, экологически чистых, эффективных продуктов питания.

Введение

Молоко - самый важный продукт питания человека. В молоке содержатся все необходимые для питания человека вещества - белки, жиры, углеводы, которые находятся в сбалансированном соотношении и очень легко усваиваются организмом.

Молоко является лечебным средством для больных с нарушением функций печени и желудочно- кишечного тракта. Кроме того, в молоке присутствуют многие ферменты, витамины и минеральные вещества, необходимые для нормального обмена веществ [1].

Важную роль играют белки молока. При их распаде образуются аминокислоты, которые идут на построение защитных тел и гормонов. Одни аминокислоты легко образуются в организме человека, другие поступают с пищей. Их называют незаменимыми. Недостаток в пище даже одной незаменимой аминокислоты приводит к нарушению обмена веществ в организме человека. Использование белков молока в хлебопекарной, кондитерской и мясной промышленности приводит к повышению биологической ценности многих пищевых продуктов.

Казеин и сывороточные белки молока используют в качестве стабилизаторов, эмульгаторов и разнообразных продуктов (мороженное, кремы и пудинги). Белки молока легко перевариваются протеолитическими ферментами пищеварительного тракта. Степень усвоения белков молока составляет 96-98%. Значимую роль в питании человека имеет молочный жир. Его ценность определяется наличием в нем омега-6 и омега-3 (линолевая, линоленовая, арахидоновая) кислот. Эти жирные кислоты не синтезируются в организме человека. При их недостатке в пище нарушаются процессы обмена веществ. Присутствие в молочном жире значительных количеств липоидов и витаминов A, D, E повышают его энергетическую ценность. Кроме того, жир, по сравнению с другими жирами, лучше усваивается организмом человека. Этому способствуют его низкая температура плавления (27-34°С) и нахождение жира в молоке в виде мелких жировых шариков [2].

В состав молока входит также углевод - лактоза, который используется организмом в качестве источника энергии. Поступление углевода в кишечник способствует развитию полезной микрофлоры, которая, образуя молочную кислоту, подавляет гнилостные процессы. Не менее ценны и минеральные компоненты молока. Прежде всего, следует отметить высокое содержание солей кальция и фосфора, которые нужны организму для формирования костной ткани, восстановления крови и деятельности мозга. Около 80% суточной потребности человека в кальции удовлетворяется за счет молочных продуктов [5].

Молоко является постоянным источником почти всех витаминов. Так, суточная потребность в дефицитном витамине Вг удовлетворяется на 42-50% за счет молочных продуктов (мясо и рыба дают лишь 24%, злаковые - 17%). Основным источником витамина А в питании человека является сливочное масло. Общая калорийность молока составляет 650 ккал/кг[6].

Объектом нашего исследования являлось молоко, которое поступало от фермерских хозяйств: Большая малышка, Петровка, ИП Леонов, Петерфельд, ИП Степанова, Андреевка и кисломолочные продукты, выпускаемые предприятием ТОО «КазМолТорг».

Цель работы: определить физико-химические показатели молока и некоторых кисломолочных продуктов. Установить присутствие витаминов, углеводов, белков и жиров в молоке и кисломолочных продуктах. Показать роль молочных продуктов в жизни человека.

Новизна: впервые в лабораторных условиях апробирован кверцетин (флавонол) растения Linosyris villosa на антиоксидантную активность. Проведен качественный и количественный анализ аскорбиновой кислоты в молоке и кисломолочных продуктах.

Актуальность: Молоко - важный продукт питания человека. Его ценность делают молоко и кисломолочные продукты незаменимыми для людей страдающих заболеваниями желудочно- кишечного тракта и печени, что способствует созданию новых, экологически чистых, эффективных продуктов питания.

Методы исследования

Для определения физико-химических свойств молока использовали термометр, ареометр, жиромеры. Для выделения кверцетина применяли аппарат Сокслета, различные виды хроматографии (бумажная двумерная, адсорбционная колоночная), и подтверждение гипотезы об антиоксидантной активности природных полифенолов (кверцетина).

Результаты исследования

Диетические свойства молока и молочных продуктов заключаются, прежде всего в том, что они улучшают обмен веществ, стимулируют выделение желудочного сока и возбуждают аппетит. Наличие в их составе микроорганизмов, способных приживаться в кишечнике и подавлять патогенную микрофлору, приводит к торможению гнилостных процессов и прекращению образования ядовитых продуктов распада белка, поступающих в кровь человека [3].

При производстве кисломолочных продуктов осуществляются как биохимические так и физико- химические процессы - брожение молочного сахара, коагуляция казеина и гелеобразование.

Важным биохимическим процессом, протекающим при выработке молочных продуктов, является брожение молочного сахара, которое вызывается микроорганизмами бактериальных заквасок. Его скорость и направление определяют консистенцию, вкус и запах готовых продуктов [4].

Объектом нашего исследования являлось молоко, доставляемое на предприятие ТОО «КазМолТорг» от фермерских хозяйств: Петерфельд, Большая малышка, Петровка, ИП Леонов, ИП Степанова и Андреевка.

При приеме поступившего молока определяли следующие органолептические свойства молока: консистенция, запах и вкус, цвет.

Данные приведены в Таблице 1.

Таблица 1 Определение органолептических свойств молока при приеме

Для изучения состава молока определяли физико-химические показатели молока-сырья (кислотность, плотность, температуру). Согласно CT PK 1733-2015 поступившее молоко представляет собой однородную, гомогенную жидкость, без осадка, без всякого запаха и привкусов. При приеме молока на предприятии температуру измеряли после отбора пробы из транспортных емкостей [5]. Температуру молока замеряли спиртовым термометром типа ТС-7М1 №-01813. Данные приведены в Таблице 2.

Таблица 2 Определение температуры сырого молока

Следует подчеркнуть, что температура молока в зимнее время должна быть не ниже O⁰C, а в летнее время не выше IO⁰C. В случае, если температура молока выше

IO⁰C или ниже O⁰C, то молоко проверяется повторно по физико-химическим показателям [6].

Плотность молока - сырья определяли ареометром АМТ-2 ГОСТ 184881-81 №364. Результаты плотности молока приведены в Таблице 3.

Таблица 3 Показатели плотности сырого молока

Плотность - это отношение массы молока при температуре 20°С к массе такого же объема воды при температуре 4°С. Если плотность молока ниже 1,027 г/см³, то оно считается разбавленным водой. Плотность молока зависит от составных частей, белков, жиров и солей в первую очередь. На предприятии систематически определяли плотность сборного молока. Она находилась в диапазоне 1,027-1,032 г/см³ [7].

Главным показателем свежести молока является кислотность, она указывает на сорт молока. Для молока существуют титруемая и предельная кислотности. Титруемая кислотность отражает концентрацию составных частей молока, имеющих кислотный характер. Она выражается в градусах Тернера (T) и для свежего молока равна 16-18°Т. Повышенная кислотность, обуславливается загрязненностью молока (отсутствие или некачественная фильтрация), а также недостаточное охлаждение, что приводит к развитию в молоке различной микрофлоры и повышенной бактериальной обсемененности. Результаты кислотности сырого молока приведены в Таблице 4 [8].

Для определения в заготавливаемом молоке массовой доли жира, использовали жиромеры с пределами измерения от 0 до 6% с ценой деления 1%. От жирности молока зависят качество молока и качество продуктов изготовления. Результаты жирности сырого молока указаны в Таблице 5.

Таблица 4 Показания кислотности сырого молока

Таблица 5 Показания жирности сырого молока

Проведен также анализ сырого молока на термоустойчивость [9]. Термоустойчивость молока устанавливают алкогольной, кальциевой и тепловой пробами. Данные приведены в Таблице 6.

Таблица 6 Показания жирности сырого молока

Молоко-сырье контролировали так же на присутствие маститного молока. Часто для определения количества маститного молока берут количество соматических клеток (лейкоцитов), содержащихся в молоке. В молоке здоровых животных эти клетки так же присутствуют. Их максимальное количество не превышает 500 тыс./см³. Данные приведены в Таблице 7.

В процессе переработки молока так же контролировали пастеризацию молока. Пастеризация молока - это процесс тепловой обработки, при которой уничтожается патогенная микрофлора молока.

При длительной пастеризации молоко нагревают до температуры 60°С в течение 30 минут, при кратковременной пастеризации до 70-80°С в течение 20-30 секунд и моментальной 80-90°С без выдержки времени.

На предприятиях используют кратковременную пастеризацию (при температуре IOO⁰C, с выдержкой 1-2 с.) и длительную пастеризацию (при температуре 60°С в течение 30 мин) [10].

Таблица 7 Содержание соматических клеток в молоке

Следующим этапом нашей работы было исследование растения Linosyris villosa Северо-Казахстанской популяции. Воздушно-сухое сырье измельчали и многократно экстрагировали водным этанолом. Полученный водно-спиртовый экстракт изучили качественными реакциями на присутствие аминокислот, белков, углеводов, жиров и каротинов, а качество сырья определили фармакопейными показателями (влажность, зольность, количество экстрактивных веществ)

Данные приведены в Таблице 8.

Таблица 8 Фармакопейные показатели сырья

Так как влажность Linosyris villosa составляла меньше 10%, то, следовательно, сырье являлось качественным.

Воздушно-сухое сырье экстрагировали водным раствором этанола. Экстракцию вели до отрицательной реакции на флавоноиды. Получили 400 мл экстракта. Водноспиртовый экстракт упаривали до объема 5мл и исследовали методом двумерной бумажной хроматографии в системах БУВ (4:1:5) и 2%-ой уксусной кислоте. На хроматограмме обнаружили 20 веществ, из которых 8 соединений являются флаваноидами. Оставшийся элюат наносили на колонки с капроном. Элюирование вели дистиллированной водой до отрицательной реакции с а- нафтолом (углеводы). Затем продолжали элюирование веществ с колонки 70%-ым этанолом до отрицательной реакции с аммиаком на флаваноиды. Элюат концентрировали досуха, затем растворяли в 96%-ом этаноле и наносили на колонку с оксидом алюминия. Элюирование вели спиртом- ректификатом. Элюат концентрировали досуха, кристаллизовали из водного спирта. Получили вещество желтовато- зеленого цвета с температурой плавления 309- 311⁰C. Вещество оказалось идентичным кверцетину при сравнении его с метчиком. Полученный кверцетин, наработали в количестве 100 мг и использовали для приготовления 0,1%-го водного раствора, с целью исследования его на антиоксидантную активность на продуктах питания: творог и сливочное масло. Раствор кверцетина разливали по 10 мл в чашечки Петри, в которые помещали заготовки размером IOx 10 см из пергаментной бумаги, прикрывали верхней чашечкой и пропитывали бумагу в течение 2-х часов, пока не заканчивался раствор. Брали навески по 5 г творога и сливочного масла. Опыты проводили в сравнении с контролем при температуре 23 ⁰C [11, 12].

Первые пороки запаха появились у творога в контроле через 28 часов, у сливочного масла также в контроле через 36 часов. В кисломолочных продуктах наиболее часто наблюдаются пороки консистенции. Проводимый эксперимент подтверждает данный вывод. Так в контроле у творога из пороков в консистенции следует отметить отделение сыворотки через 38 часов, крошливость и резинистость через 3 суток (72 ч). В случае опыта с творогом изменений не наблюдали. К порокам запаха масла относят прогоркание, окисленный вкус и штафф. В контроле с маслом через 80 часов появился неприятный запах и поверхностные слои масла приобрели темно-желтый оттенок (порок штафф). В опыте с маслом в течении всего периода исследования никаких существенных изменений не наблюдали [13, 14].

Антиоксидантную активность кверцетина на твороге и сливочном масле изучали в течение 30 дней. Никаких пороков в опытах с творогом и сливочным маслом не наблюдали. Следовательно, предварительно можно сказать, что кверцетин обладает антиоксидантным действием.

Заключение

Известно, что молоко содержит все необходимые компоненты питания для человека. К таким веществам относятся белки, жиры, углеводы, которые находятся в сбалансированном соотношении и очень легко усваиваются организмом. Ценность молока определяется наличием незаменимых аминокислот. Особую ценность в молоке представляют белки.

При распаде белков образуются аминокислоты, которые используются организмом для биосинтеза новых молекул белков, гормонов и ферментов. Некоторые аминокислоты легко образуются в организме человека, другие поступают в организм с пищей. Такие аминокислоты называют незаменимыми. Недостаток в пище даже одной незаменимой аминокислоты приводит к нарушению обмена веществ в организме человека. Использование белков молока в хлебопекарной, кондитерской и мясной промышленности приводит к повышению ценности многих пищевых продуктов [15,16]. При производстве молочных продуктов осуществляются как биохимические, так и физико- химические процессы - это брожение молочного сахара, коагуляция казеина и гелеобразование. Качество кисломолочных продуктов, главным образом, их консистенция, зависят от состава и свойств молока, вида и активности бактериальных заквасок, режимов пастеризации, гомогенизации, сквашивания, созревания и других факторов [17].

Таким образом, в результате проведенной работы:

• Подготовили сырье в воздушно-сухом состоянии и определили фармакопейные показатели сырья: влажность (7,95%), зольность (4,45%) и количество экстрактивных веществ (29,72%);
• Получили водно-спиртовый экстракт из растения и изучили методом двумерной бумажной хроматографии в системах БУВ (4:1:5) и 2%-ой уксусной кислоте обнаружили на хроматограмме 20 веществ из них 8 соединений флавоноидной природы;
• C помощью адсорбционной колоночной хроматографии на капроне и оксиде алюминия отделили кверцетин от сопутствующих веществ и изучили в качестве антиоксиданта;
• Определили качество молока по органолептическим и физико-химическим показателям;
• Провели качественный анализ молока и кисломолочных продуктов на присутствие аминокислот, белков, углеводов, жиров и каротинов. Результаты анализа подтвердили их присутствие в молоке, твороге и сливочном масле;
• Провели качественный анализ молока и кисломолочных продуктов на присутствие жиро- и водорастворимых витаминов. Установили наличие следующих витаминов: А (каротины), Bi EF C и Р;

Литература:

1. Горбатова К.К.. Гунькова П.И. Биохимия молока и молочных продуктов. - СПб: ГИОРД. 2010. - 329 с.
2. Биологическая химия. / Под рсд. Губаревой А.Е. - M.: ГЭОТАР- Медиа. 2016. с. 197-217.
3. Голубева Л.В. Справочник технолога молочного производства. - СПб: ГИОРД. 2005. с. 41- 49.
4. Шидловская В.П. Органолептические свойства молока и молочных продуктов. - M.: Колос. 2000. - 280 с.
5. ГОСТ 32261- 2013 Масло сливочное. Технические условия,- M.: Введение - 01.07.2015 - 18 с.
6. Лях В.Я.. Харитонов В.Д. Качество молока. - M.: ГИОРД. 2008. - 208 с.
7. Сеннов С.Н. Практикум по технологии молока и молочных продуктов. - СПб.: Лань, 2016. - 384 с.
8. Кошелева Е. А. Общая технология молочной отрасли. - Новосибирск: 2006. - 24с.
9. ГОСТ 3624- 92 Молоко и молочные продукты. Титриметрические методы определения кислотности, - M.: Введение. - 01.01.1994,-20 с.
10. ГОСТ 3625- 84 Молоко и молочные продукты. Методы определения плотности. - M.: Введение.- 30.06.1985,- 13 с.
11. Новокшанова А.Л.. Биохимия для технологов. Люберцы: Юрайт. 2015. - 508 с.
12. Комов В.П. Биохимия. - Люберцы: Юрайт. 2015. - 640 с.
13. Сеннов С.Н. Практикум по технологии молока и молочных продуктов. - СПб.: Лань. 2016. - 384 с.
14. Лоу К. Все о витаминах. - M.: КРОН- ПРЕСС. 2000. - 352 с.
15. Горбатова К.К. Физико- химические и биологические основы производства молочных продуктов. - СПб.: ГИОРД. 2002. - 352 с.
16. Валенкевич Л.Н.. Яхонтова О.И. Молоко и молочные продукты в практике врача. - M.: Политехника. 2005. - 160 с.
17. Зобкова З.С. Пороки молока и молочных продуктов и меры их предупреждения. - M.: Молочная промышленность. 1998. - 76 с.