Контрольная работа: Биохимия молока и мяса

Биохимия молока и мяса

1. Образование молока в молочной железе

Вымя коровы представляет собой молочную железу. Оно состоит из четырех долей - четвертей: двух передних и двух задних. Доли вымени не сообщаются между собой, и поэтому молоко из одной доли не может попасть в другие. Каждая доля вымени имеет свой сосок.

Левая и правая половины вымени разделены эластичной перегородкой, которая не только разделяет молочную железу, но и поддерживает ее. У старых коров она ослабевает, и поэтому с возрастом вымя становится более отвислым.

Вымя состоит из железистой, жировой и соединительной тканей, каждая из которых выполняет свои функции. Образование молока происходит в железистой ткани, которая состоит из большого количества мельчайших пузырьков - альвеол. Внутренняя поверхность альвеол выстлана клетками, в которых и образуется молоко. Накопившееся в альвеолах молоко поступает в мельчайшие молочные протоки, соединяющиеся в молочные каналы, которые укрупняются по мере их слияния и формируют молочные ходы. По еще более широким молочным протокам молоко поступает в четыре молочные цистерны. Каждая цистерна заканчивается сосковым отделом цистерны. В соске расположен выводной канал, который на конце имеет круговой мускул - сфинктер, препятствующий самопроизвольному выведению молока наружу. При доении сфинктер расслабляется, что позволяет извлекать молоко из вымени.

К моменту доения в цистернах содержится до 25 % накопленного в вымени молока, а остальное находится в протоках и альвеолах. Если в сосок вымени вставить катетер, представляющий собой полую трубку, то цистернальное молоко самопроизвольно вытечет. Однако полного опорожнения вымени, можно достигнуть только путем доения.

Соединительная ткань в вымени расположена вокруг железистой, выполняя опорную функцию и предохраняя вымя от неблагоприятных воздействий внешней среды.

Вымя имеет множество чувствительных нервных окончаний, которые передают в центральную нервную систему сигналы о раздражении, например о начале доения и др.

Снаружи вымя покрыто эластичной кожей с редким коротким волосом. Поэтому она при неблагоприятных воздействиях внешней среды, плохом уходе, сырости и сквозняках в помещении, быстром движении коров легко повреждается, что может быть причиной возникновения мастита. У высокоудойных коров кожа вымени тоньше и эластичнее. По этому признаку можно судить о продуктивных качествах коровы.

После доения вымя спадает и на нем, особенно с задней стороны, образуется много складок. Это так называемый запас вымени, по выраженности которого можно судить о емкости молочной железы.

У молодых коров более развита емкостная система вымени, что следует учитывать при организации их раздоя. Рост и развитие железистой ткани продолжается до 6 -7-й лактации, а затем по мере старения организма железистая ткань постепенно вытесняется соединительной, в результате чего продуктивность падает.

Образование молока - сложный физиологический процесс, в котором участвует не только молочная железа, но и другие органы и системы. Для образования молока используются питательные вещества, поставляемые к вымени с кровью. В свою очередь, в кровь питательные вещества поступают из пищеварительной системы. Поэтому для высокопродуктивной коровы очень важное значение имеет хорошее развитие органов пищеварения.

Для образования 1 л молока через вымя должно пройти 400-500 л крови. Следовательно, у коровы должна быть система органов кровообращения, способная к постоянной напряженной работе.

Регулируется образование молока нервной и гормональной системами. Из желез внутренней секреции ведущее значение имеет гипофиз, который выделяет в кровь гормоны, в частности пролактин, вызывающий секрецию молока.

Раздражение нервных окончаний сосков при доении или сосании активизирует работу гипофиза, что способствует усилению секреции молока.

Секреция молока осуществляется в молочной железе. Эпителиальные клетки, выстилающие полость альвеол, синтезируют основные составные части молока: белки, жиры и молочный сахар - лактозу из питательных веществ, поступающих с кровью. В процессе синтеза они претерпевают значительные изменения. Так, белок казеин, кроме молока, нигде в природе не встречается.

Витамины, минеральные соли, гормоны и ферменты поступают в плазму из крови животного в готовом виде. Однако и в этом случае секреторные клетки выполняют не пассивную, а активную роль, работая избирательно. Поэтому концентрация этих веществ в молоке и крови различна. Например, в молоке коровы по сравнению с плазмой крови кальция больше в 14 раз, калия - в 9, фосфора - в 10 раз, натрия меньше в 7 раз.

Тем не менее, большое значение для образования молока имеет количество и качество «предшественников», то есть веществ, из которых образуются составные части молока.

У лактирующих коров молоко в вымени образуется непрерывно. Вначале молоко заполняет полости альвеол, выводные протоки, затем - более крупные протоки и в последнюю очередь - молочные цистерны. По мере накопления в вымени молока вследствие снижения тонуса гладкой мускулатуры сократительная сила мышечных волокон ослабевает. В результате до определенного периода существенного увеличения давления в вымени не происходит и сохраняются условия для накопления молока. Заполнение всех полостей вымени происходит в течение 10 - 12 ч, затем внутреннее давление начинает повышаться, кровеносные сосуды сдавливаются, что приводит к постепенному снижению секреторной деятельности молочной железы. Если корову не доить 14 - 16 ч, то давление в вымени возрастет настолько, что секреция молока полностью прекратится. Если и после этого корова не будет выдоена, то начинается обратный процесс-всасывание компонентов молока.

Следовательно, для поддержания высокой интенсивности молокообразования необходимо регулярное выведение молока из вымени. Пропуск доения, чрезмерно большой интервал между доениями тормозят молокообразование и приводят к снижению удоев.

Чтобы не происходило переполнение вымени молоком в промежутках между дойками, оно должно быть достаточно емким. Увеличить емкость вымени можно путем соответствующей подготовки нетелей к отелу.

2. Кислотность молока

Кислотность молока выражают в единицах титруемой кислотности (в градусах Тернера) и величиной рН при 20 °С.

Титруемая кислотность. Титруемая кислотность по ГОСТ 13264-88 «Молоко коровье. Требования при заготовках» является критерием оценки качества заготовляемого молока. Титруемую кислотность молока и молочных продуктов, кроме масла, выражают в условных единицах - градусах Тернера (°Т). Под градусами Тернера понимают количество миллилитров 0,1 Н раствора едкого натра (кали), необходимого для нейтрализации 100 мл (100 г) молока или продукта.

Кислотность свежевыдоенного молока составляет от 16 до 18 °Т. Она обусловливается кислыми солями - дигидрофосфатами и дигидроцитратами (около 9-13 °Т), белками - казеином и сывороточными белками (от 4 до 6 °Т), углекислотой, кислотами (молочной, лимонной, аскорбиновой, свободными жирными и др.) и другими компонентами молока (в сумме они дают около 1-3 °Т).

При хранении сырого молока титруемая кислотность повышается по мере развития в нем микроорганизмов, сбраживающих молочный сахар с образованием молочной кислоты. Повышение кислотности вызывает нежелательные изменения свойств молока, например снижение устойчивости белков к нагреванию. Поэтому молоко с кислотностью 21°Т принимают как несортовое, а молоко с кислотностью выше 22 °Т не подлежит сдаче на молочные заводы. м

Хотя титруемая кислотность является критерием оценки свежести и натуральности сырого молока, следует помнить, что молоко может иметь повышенную (до 26 °Т) или пониженную (менее 16 °Т) кислотность, но тем не менее его нельзя считать недоброкачественным или фальсифицированным, так как оно термостойко и выдерживает кипячение или дает отрицательную реакцию на наличие соды, аммиака и примеси ингибирующих веществ. Отклонение естественной (нативной) кислотности молока от физиологической нормы в этом случае связано с нарушением рационов кормления. Такое молоко принимается как сортовое на основании показаний стойловой пробы (пробы, взятой при контрольной дойке), подтверждающей его натуральность. Более точно кислотность молока можно контролировать, используя рН-метод.

рН (активная кислотность). Водородный показатель свежего молока, отражающий концентрацию ионов водорода колеблется (в зависимости от состава молока) в довольно узких пределах - от 6,55 до 6,75. Так как в действующих ГОСТах и технологических инструкциях кислотность выражается в единицах титруемой кислотности, для сопоставления с ними показании рН для молока и основных кисломолочных продуктов имеются установленные ВНИМИ и ВНИИМСом усредненные соотношения.

Например, для заготовляемого молока эти соотношения следующие:

Таблица 1 - Усредненные соотношения рН и титруемой кислотности

Из приведенных данных видно, что при титруемой кислотности сырого молока выше 18 °Т, когда происходит образование молочной кислоты, рН понижается незначительно. Медленное изменение рН объясняется наличием в молоке ряда буферных систем - белковой, фосфатной, цитратной, бикарбонатной и т. д.

Буферные системы, или буферы обладают способностью поддерживать постоянный рН среды при добавлении кислот или щелочей. Буферные системы состоят из слабой кислоты и ее соли, образованной сильным основанием, или из смеси двух кислых солей слабой кислоты. Например, бикарбонатный буфер включает H2CO3 и NaHСO3, фосфатный - NaH2PO4 и Na2HPO4 и т.д.

Буферная способность белков молока объясняется наличием аминных и карбоксильных групп. Карбоксильные группы вступают в реакцию с ионами водорода образовавшейся или добавленной молочной кислоты:

Кислотная диссоциация белков незначительна, поэтому концентрация ионов водорода остается постоянной, в то время как титруемая кислотность повышается, так как при ее определении в реакцию со щелочью вступают как активные, так и связанные ионы водорода.

Буферная способность фосфатов заключается во взаимном переходе гидрофосфатов в дигидрофосфаты и обратно. При образовании кислоты часть гидрофосфатов переходит в дигидрофосфаты:

-+Н+ → Н2РО4-.

Так как анион H2PO4- слабо диссоциирует на ионы Н+ и НРО42-, рН молока почти не изменяется, а титруемая кислотность возрастает.

При добавлении к молоку щелочи белки и фосфаты реагируют следующим образом:

Цитраты и бикарбонаты при добавлении кислоты или щелочи вступают в реакцию с ионами Н+ и ОН- аналогично фосфатам:

Изменение рН молока при добавлении к нему кислоты или щелочи произойдет в том случае, если будет превышена буферная емкость систем молока. Под буферной емкостью молока понимают количество кислоты или щелочи, которое необходимо добавить к 100 мл молока, чтобы изменить величину рН на единицу.

Наличие буферных систем в биологических жидкостях имеет большое значение - это своего рода защита живого организма от возможного резкого изменения рН, которое может неблагоприятно или губительно повлиять на него. Буферная способность составных частей молока играет большую роль в жизнедеятельности молочнокислых бактерий при производстве кисломолочных продуктов и сыров.

3. Пороки вкуса и запаса молока, вызванные изменением жира

Ферментативный гидролиз жира (липолиз) в сыром молоке является нежелательным процессом, так как образующиеся масляная и другие низко-молекулярные жирные кислоты могут вызывать различные пороки вкуса молока и молочных продуктов. Липолиз в процессе длительного хранения сырого молока при низких температурах протекает под действием нативных липаз и липолитических ферментов, выделяемых психротрофными бактериями. Степень гидролиза жира зависит от многих факторов: содержания свободного жира, активности нативных липаз, интенсивности механической обработки молока, обсемененности липолитической микрофлорой, продолжительности хранения и т.д.

Следствием гидролиза жира в молочных продуктах является выраженность вкуса и аромата, т. е. этот процесс играет положительную роль, но только при условии накопления оптимальных количеств СЖК. Активация процесса с одновременным повышением концентрации СЖК приводит к ухудшению вкуса и запаха большинства молочных продуктов, особенно масла. При выработке и хранении масла целесообразно создавать условия, позволяющие замедлить гидролиз жира. Однако при выработке многих сыров вследствие накопления СЖК органолептические свойства продукта улучшаются, поэтому необходимо усиливать липолитическое расщепление жира.

Основными источниками липолитических ферментов при выработке молочных продуктов являются микроорганизмы заквасок.

При хранении продуктов усиливается деятельность посторонней липолитической микро-флоры - мезофильных и психротрофных бактерий, микроскопических грибов и дрожжей.

Прогорклый вкус связан с изменением жира, возникает при хранении молока, содержащего фермент липазу. Пол воздействием липаз происходит гидролитическоерасщепление (липолиз) молочного жира. В молоке накапливаются свободные жирные кислоты - масляная, капроновая, каприловая, каприновая и лауриновая. Эти продукты распада жира обладают неприятным прогорклым вкусом. При их содержании в количестве более 20 мг% молоко приобретает прогорклый вкус, часто с мыльным и рыбным привкусами и запахами. Гидролиз жира в сыром молоке может вызывать появление различных пороков вкуса и запаха в молочных продуктах (масло и др,),

Липолиз в молоке обуславливают нативные и бактериальные липазы. Процесс усиливается при наличии следов меди. Прогорклый вкус часто появляется в стародойном и маститном молоке. Примесь такого молока может вызвать прогоркание всего сборного молока.

Окисленный (картонный) привкус обусловлен окислительной порчей липидов. В первую очередь окисляются полиненасыщенные жирные кислоты, содержащиеся в фосфолипидах оболочек жировых шариков и свободном жире. Порок обусловливается образованием различных альдегидов и оксикислот. Развитию окисленного привкуса способствуют свет, наличие меди ижелеза. Окисленный привкус характеризуется едким вяжущим вкусом, часто сопровождающимся салистым, олеистым, металлическим и рыбным привкусами.

4. Процессы, протекающие при выработке мороженого

Созревание смеси

Процесс созревания смеси заключается в быстром охлаждении ее после пастеризации и гомогенизации до 0-6 °С и выдержке при этой температуре с перемешиванием от 30 мин до нескольких часов (4-15 ч). В охлажденную смесь вносят стабилизаторы, эссенции, ванилин и другие ароматические вещества.

При физическом созревании смеси происходят гидратация белков молока, набухание стабилизатора или связывание им свободной влаги, кристаллизация глицеридов молочного жира в жировых шариках. Низкие положительные температуры созревания (0-6 °С) благоприятствуют этим процессам.

При пастеризации степень гидратации белков значительно уменьшается, а при созревании смеси вновь увеличивается.

Стабилизаторы, набухая, связывают большое количество свободной влаги и создают вместе с другими компонентами молочной смеси определенную упорядоченную структуру.

Процессы связывания свободной влаги белками и стабилизатором, повышение в связи с этим вязкости, формирование ориентированной упорядоченной структуры смеси обусловливают при ее замораживании равномерное по всей массе вы кристалл и зовы ванне свободной воды в виде мелких, не ощутимых на вкус кристалликов льда.

При физическом созревании смеси проходит очень важный для формирования структуры и консистенции мороженого процесс отвердевания жировой дисперсии. Охлаждение до низких положительных температур созревания (0-6 оС) и выдержка создают условия для образования сначала многочисленных центров кристаллизации, а затем и мелких смешанных кристаллов глицеридов жировых шариков.