Херсон 2009

Модуль 1. Склад і властивості молока

ЛЕКЦІЯ №4 (2 год.)

тема: МОЛОЧНИЙ ЦУКОР

Молочний цукор – це дисахарид, який при гідролізі розщеплюється на глюкозу і галактозу ферментом лактазою і є не тільки джерелом енергії, а й одним з факторів, що регулює кальцієвий обмін. Утворені під час гідролізу молочного цукру глюкоза і галактоза мають однаковий хімічний склад, але різне розміщення атомів водню і гідроксильних груп біля атомів вуглецю, з якими вони зв’язані.

У залозистій тканині вим’я галактоза і глюкоза утворюють дисахарид – лактозу. У чистому вигляді молочний цукор – це кристалічний порошок білого кольору, кристали якого мають довжину 10-20 нм і більше. Гідрат лактози приблизно в шість разів менш солодкий, ніж сахароза. Розчинність у воді лактози підвищується при нагріванні. Так, при 20^оС у 100 мл води розчиняється 19 г лактози, а при 80^оС –104 г. у розчиненому вигляді молочний цукор одночасно перебуває в двох ізомерах a- і b- формах, які відрізняються між собою деякими фізичними і хімічними властивостями. Зміна властивостей триває, поки не утвориться рівновага: b: a= 1, 59 при 20^оС. При температурі нижче за 93, 5^оС a - форма виявляє меншу розчинність, ніж b-форма, що має важливе значення для кристалізації молочного цукру під час виробництва згущеного молока з цукром. Молоко, нагріте вище 100^оС, має коричневе забарвлення. Це пояснюється утворенням меланоїдинів у результаті реакції між амінокислотами білків і карбонільною групою молочного цукру. При нагрівання лактози до 110-130^оС вона втрачає кристалізаційну воду, а при подальшому нагріванні до 185^оС відбувається її карамелізація.

За харчовою цінністю молочний цукор не відрізняється від бурякового і майже повністю засвоюється організмом (близько 98%). Він має важливе значення під час годівлі молодняку тварин. Вміст лактози в молоці становить 4, 7-4, 8%.

Молочний цукор відіграє важливу роль у технології молочних продуктів. Під дією мікроорганізмів їх ферментів, що вносяться в молоко як закваски, процес бродіння молочного цукру можна спрямувати у бажаному напрямі.

Залежно від кінцевих продуктів розщеплення розрізняються такі види бродіння.

Молочнокисле бродіння викликається ферментами молочнокислих бактерій. Спочатку під дією ферменту лактози молочний цукор приєднує частину води і розпадається на гексону- галактозу і глюкозу. Із гексоз утворюється піровіноградна кислота, яка відновлюється за участю лактодегідрази з утворенням молочної кислоти:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О = 2С₆Н₁₂О₆ → 4С₃Н₆О₃

Лактоза Гексоза Молочна кислота

Отже, з однієї молекули молочного цукру утворюється чотири молекули молочної кислоти. Молочнокисле бродіння відбувається в анаеробних умовах, проте може відбуватися і в аеробних, оскільки молочнокислі бактерії є факультативними. Молочна кислота, яка нагромаджується в молоці, викликає зсідання білка та змінює його властивості. Це бродіння є основою виробництва кисломолочних продуктів, сирів і кисловершкового масла.

Пропіоновокисле бродіння відбувається при дозріванні твердих сирів під дією ферментів, які виділяють пропіоновокисле бактерії, внаслідок чого в сирій масі з’являються вічка – результат нагромадження вуглекислого газу. Продуктами цього бродіння є пропіонова та оцтова кислоти, оксид вуглецю (ІУ), вода:

3С₁₂Н₂₂О₁₁ +3Н₂О = 6С₆Н₁₂О₆→ 8С₃Н₆О₂ +4С₂Н₄О₂ + 4СО₂ + 4Н₂О

Лактоза Гексоза Пропіонова Оцтова

кислота кислота

Спиртове бродіння. Молочний цукор піддається спиртовому бродінню, хоча процес протікає повільніше, ніж серед інших дисахаридів. Тільки деякі види дріжджів (ToruLa Lactis) можуть інвертувати молочний цукор і з продукції інверсії (гексоз) утворювати спирт і вуглекислий газ:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О = 2С₆Н₁₂О₆ → 4С₂Н₅ОН + 4СО₂

Лактоза Гексоза Етиловий спирт

Спиртове бродіння разом з молочнокислим відбувається при виробництві кумису, кефіру, айрану, в результаті чого в цих продуктах нагромаджується від 0, 2 до 3% спирту.

Маслянокисле бродіння відбувається під дією ферментів спороутвоюючих маслянокислих бактерій:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О + 2С₆Н₁₂О₆ → 2С₄Н₈О₂ + 4СО₂ 4Н₂

Лактоза Гексоза Масляна кислота

У результаті цього бродіння утворюються масляна кислота, пероксид водню та водень. Цей вид бродіння небажаний у виробництві молочних продуктів, оскільки вони псуються, набувають неприємних смаку і запаху, сири, крім того, спучуються. Це бродіння відбувається в антисанітарних умовах одержання молока і при забруднення його споровими бактеріями, які потрапляють у молоко з часточками гною при недбалому доїнні, при згодовуванні дійним коровам недоброякісного корму.

Лимонна кислота – один з компонентів молока. Її вміст у молоці коливається від 0, 1 до 0, 2%. Вона є триосновною кислотою:

На стійкість молока при його тепловій обробці (пастеризації, кип’ятінні, стерилізації, згущенні) впливає кількісний вміст мінеральних солей і кислот, в тому числі лимонної. Аромат масла, простокваші, сметани, кефіру та інших кисломолочних продуктів зумовлюється багатьма речовинами, зокрема діацетилом, що утворюється з лимонної кислоти під час бродіння, в якому беруть участь молочнокислі бактерії. Лимонна кислота відіграє важливу роль у мінеральному обміні, сприяє виділенню з організмів важких і радіоактивних металів.