Анализ физического и химического состава молока

МБОУ «Лицей № 43»

(естественно-технический)

Анализ физического и химического состава молока

Ганчина Ангелина,

Косинская Дарья

11 А класс

Саранск

2016

Содержание

Введение        3

Литературный обзор        4

1. Понятие о молоке и его значение        4

2. Химический состав        4

3. Свойства молока        5

3.1. Биохимические        5

3.2. Физические        6

Практическая часть        9

Выводы        12

Приложения        13

Введение

Актуальность: Молоко – это полноценная, незаменимая пища для новорожденных и необходимый продукт питания для человека любого возраста. В его состав входят питательные вещества, наиболее полезные организму для развития и поддержания жизненных функций. Неправильная технологическая переработка молока, неправильное соблюдение санитарных норм и условий его хранения могут способствовать проникновению в молоко посторонних веществ. При этом изменяются химический состав, технологические и биологические свойства молока, что снижает его ценность.

Цель работы: оценка качества 5-ти торговых марок молока, изготовляемого в  Республике Мордовия, и проверка его на соответствие нормам.

Для достижения цели потребовалось решить следующие задачи:

Изучить литературу и материалы сети Интернет по данной теме. Произвести покупку молока. Приобрести необходимые для анализа химического состава молока лабораторное оборудование и реактивы.

Объект исследования: молоко торговых марок «Глубинка», «Ясный Луг»,

«Милкоф», «Мураньская буренка», Агрофирма «Юбилейная».

       Методы: теоретический, практический.

Литературный обзор

1. Понятие о молоке и его значение

Молоко – биологическая жидкость сложного химического состава, вырабатываемая  молочной железой самок млекопитающих животных. Оно содержит все необходимые для жизнедеятельности организма питательные вещества.

Благодаря воздействию человека на организм сельскохозяйственных животных от них стали получать молока больше, чем требуется для вскармливания детеныша, молоко начали использовать в питании населения и для производства молочных продуктов. Молоко используют в хлебопекарной и кондитерской промышленности, а также как источник для получения отдельных его компонентов, применяемых в фармацевтической, авиационной (казеиновый клей) и других отраслях промышленности.

В связи с возрастающим значением молока и, как следствие, увеличением на него спроса производство молока стало одной из важнейших отраслей сельского хозяйства. Во многих странах молоко составляет значительную долю в сельскохозяйственном валовом продукте.
       Состав молока следует рассматривать не как механическую смесь отдельных частей, а как сложную коллоидную систему. Нормальное коровье молоко имеет однородную консистенцию, желтовато-белый или белый цвет, сладковатый вкус, специфический запах.

Содержание в молоке высококалорийных разнообразных веществ при их сбалансированности и наилучшем соотношении обусловливает высокую питательность этого продукта. При употреблении ежедневно 0,5 л молока на 50 % покрывается суточная потребность человека в жире, почти на 30 % − в белке животного происхождения, на 17,5 % − в полиненасыщенных жирных кислотах и на 6,3 % − в фосфолипидах. Молоко  служит хорошим источником минеральных веществ (в особенности кальция, фосфора), микроэлементов, витаминов.

Составные части молока имеют высокую переваримость и усвояемость. Так, переваримость казеина достигает 95 %, альбумина – 97 %. Белки молока полноценны. В них содержатся незаменимые, жизненно важные аминокислоты: триптофан, фенилаланин, метионин, лизин, валин, треонин, аргинин, цистин, лейцин и изолейцин. Усвояемость молочного жира составляет 95 %, а молочного сахара – 98 %. Усвояемость молока происходит при самой малой секреторной работе пищеварительных желез, молоко активизирует работу желудочно-кишечного тракта.

Особый состав молока, хорошая переваримость его составных частей, высокая усвояемость белков, жиров и углеводов обусловливают его диетические свойства. Помимо этого, оно принимает участие в регулировании кислотно-щелочного равновесия в организме. При употреблении молока организм лучше защищен от воздействия неблагоприятных факторов среды. Молочный белок является важным защитным фактором, так как он, обладая амфотерными свойствами, связывает пары кислот и щелочей, нейтрализует ядовитые тяжелые металлы и другие вредные для здоровья вещества. Находящиеся в молоке кальций, фосфор и витамины предотвращают развитие авитаминозов.[1]

2. Химический состав

Молоко содержит белки, жир, сахар, минеральные, жироподобные (фосфатиды, стерины) и другие вещества. Жир находится в грубодисперсном состоянии, белки – в коллоидном, молочный сахар и минеральные вещества – в молекулярно-ионном. Различная дисперсность составных частей молока и их определенное соотношение обеспечивают устойчивость молока как коллоидной системы. Также в молоко входят витамины (растворимые в жире – А, каротин, D, E, F; растворимые в воде – C и  витамины группы В), ферменты (гидролизующие – липаза, фосфатаза, лактаза; окислительно-восстановительные – редуктаза, пероксидаза, каталаза), красящие вещества (каротин, ксантофилл), газы (около 70 в 1 л молока, в том числе до 5,5 , 45,9 − , 19,6 ). Состав молока непостоянен и изменяется под влиянием таких факторов, как порода и возраст животного, период лактации, кормление и содержание, техника доения, состояние животного, его индивидуальные особенности.[2]

Показатели	Среднее содержание	Колебания
Вода	87,5	82,7 – 90,7
Сухое вещество	12,5	9,3 – 17,3
Жир	3,8	2,7 – 7,0
Белки В том числе:   казеин   альбумин   глобулин   другие белки	3,3 2,7 0,5 0,1 0,1	2,0 – 5,0 1,8 – 4,5 0,2 – 0,7 0,05 – 0,15 0,05 – 0,2
Небелковые соединения	0,05	0,02 – 0,08
Молочный сахар (лактоза)	4,7	4,0 – 5,3
Минеральные вещества (зола)	0,7	0,5 −1,0
Соли неорганических кислот	0,65	0,5 −0,9
Соли органических кислот	0,3	0,1 – 0,5

3. Свойства молока

3.1. Биохимические

Кислотность является одним из важнейших показателей биохимических свойств молока. Различают титруемую и активную кислотность.

Титруемая кислотность.

Титруемая кислотность выражается в условных градусах, или градусах Тернера. Под условными градусами понимают количество миллилитров 0,1 н раствора щелочи (КОН или NаОН), необходимое для нейтрализации 100 мл молока, разбавленного вдвое дистиллированной водой при индикаторе фенолфталеине.

Титруемая кислотность свежего молока находится в пределах 16−18 °Т. Она обусловливается наличием в молоке лимонной кислоты и ее солей, однозамещенных фосфорнокислых солей, на долю которых приходится 10−11 °Т, кислотным характером казеина (4 – 5 °Т), растворенным в плазме молока углекислым газом (1 – 2 °Т). Показатель кислотности может изменяться в зависимости от ряда факторов: породы, индивидуальных особенностей, условий кормления, стадии лактации коров.

Показатель титруемой кислотности позволяет установить повышение кислотности в результате развития микроорганизмов и используется для установления сорта молока при его продаже молочным предприятиям, а также для выявления возможности пастеризации и переработки на молочные продукты.

Активная кислотность

Активная кислотность выражается величиной pH (отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов). Этот показатель колеблется в пределах 6,3−6,9, в среднем равен 6,5, что свидетельствует о слабокислой реакции молока. Между активной и титруемой кислотностью нет полного соответствия, так как титруемая кислотность указывает не на содержание в молоке каких-либо кислот, а на перемещение pH с 6,6 до окраски фенолфталеина, вносимого в молоко.

Показатель pH имеет большое значение, так как от него зависят стабильность полидисперсной системы молока, условия роста микрофлоры и ее влияние на процессы созревания сыра, быстрота образования компонентов, от которых зависят вкус и запах молочных продуктов, термоустойчивость белков молока, активность ферментов. По величине pH оценивается качество сырого молока и молочных продуктов.

Буферная емкость молока определяется тем количеством миллилитров щелочи или кислоты, которое нужно добавить, чтобы изменить величину pH на единицу. Буферная емкость молока по отношению к кислотам более высокая, чем к щелочам. Она не является постоянной величиной и изменяется в зависимости от pH. Наибольшая буферная емкость молока при pH 4 – 6; при других значениях pH она снижается.

Буферная емкость имеет важное значение в молочной промышленности. В молоке и особенно в сыре только в результате высокой буферной емкости возможно развитие микрофлоры, несмотря на высокую титруемую кислотность.

Бактерицидные свойства.

Свойство молока не давать возможности развиваться попавшим в него бактериям называется бактерицидным, а продолжительность действия этих свойств – бактерицидной фазой.

Очень сильным бактерицидным свойством обладает молозиво, что предохраняет новорожденных телят от заболеваний. Бактерицидные вещества образуются в организме коровы и через кровь поступают в молоко при его синтезе. Действие их ведет как к задержанию развития микроорганизмов, так и к полной их гибели. Пока сохраняются бактерицидные вещества, молоко не скисает.

Природа бактерицидных веществ молока пока полностью не раскрыта. Предположительно основными бактерицидными веществами являются антитела, связанные с фракцией г-глобулинов, лактенин I, лактенин II, лактенин III. Таким образом, бактерицидные вещества молока тесно связаны с его иммунными свойствами.

Продолжительность бактерицидной фазы за висит от следующих факторов:

промежутка времени, прошедшего с момента выдаивания до охлаждения молока: чем короче это промежуток, тем дольше сохраняются бактерицидные свойства; степени охлаждения: чем ниже температура, до которой охладили молоко, тем дольше действуют бактерицидные вещества; степени бактериальной загрязненности молока во время доения коров и сразу же после него.[1]

3.2. Физические

Показатели физических свойств молока в последнее время представляют большой интерес для специалистов молочной промышленности, для зооинженеров и других работников молочных ферм, поскольку во все большей мере используются для оценки его качества.

Физические свойства являются отражением взаимосвязей между изменениями количественного и энергетического характера компонентов и дают представление о молоке через измеряемые величины. Физические свойства перерабатываемого молока и получаемых из него молочных продуктов необходимо знать для создания  и эксплуатации современных устройств и оборудования с оптимальной производительностью при одновременном строгом контроле за свойствами сырья.

К физическим свойствам молока относятся плотность, вязкость, поверхностное натяжение, точки замерзания и кипения, электропроводность, удельная теплоемкость, окислительно-восстановительный потенциал, число рефракции.

Плотность – это масса при 20 °C, заключенная в единице объема (г/). Показатель плотности используется для пересчета молока, выраженного в килограммах, в литры и наоборот, для установления натуральности молока, расчета по формулам количества сухого вещества и сухого обезжиренного остатка и других компонентов при использовании специальных коэффициентов.

Плотность молока выражается в градусах ареометра (°А). Определяют плотность специальным ареометром или лактоденсиметром при температуре молока 20 °C. Допускается определение плотности при температуре 15 – 25 °C с приведением ее через поправку к 20 °C. Для этого на каждый температурный градус, отличный от 20 °C, вносится поправка: ± 0,2 °А. Если температура выше 20 °C, поправка будет с плюсом, если ниже 20 °C – с минусом.

На плотность молока влияют все его компоненты, независимо от того, в каком состоянии они находятся: коллоидном, истинно растворенном или в виде эмульсии. В целом плотность молока складывается их плотностей его компонентов.

Вязкость – это сопротивление, которое испытывают и оказывают частицы молока при перемещении их относительно друг друга. Единицей измерения вязкости молока является сантипауза. В молоке для практических целей в основном определяют относительную вязкость по отношению к воде, вычисляя ее по формуле:, где – относительная вязкость; П – плотность молока; t – время истечения молока, с; – время истечения воды, с.

Показатель вязкости связан с диаметром жировых шариков. В гомогенизированном молоке вязкость выше, что объясняется дроблением жировых шариков и увеличением их поверхности, присоединением мицелл казеина к частицам жира и их «комкованием».

При нагревании молока до 65 °C вязкость его уменьшается вследствие разрушения конгломератов жировых шариков, при более же высокой температуре она снижается из-за коагуляции сывороточных белков, осаждения солей и изменения структуры других белков. Во время хранения вязкость возрастает. В только что полученном молоке вязкость составляет 1,89 сантипаузы, через 4 ч – 1,92 и через 6−12 ч – 1,84 сантипаузы, затем уровень ее сохраняется. Поэтому вязкость молоку нужно определять спустя 6 ч после выдаивания коровы. Вязкостью пользуются для контроля за правильностью технологических процессов. Данная величина характеризует консистенцию продуктов.

Поверхностное натяжение – это сила, действующая вдоль поверхности жидкости. Оно измеряется в н/м (или дин/см). Поверхностное натяжение можно определить сталагмометром, в этом случае его устанавливают по массе падающей из капиллярной трубки капли. При помощи сталагмометра в одном и том же объеме при одинаковой температуре определяют число капель молока, а затем число капель воды, затем расчитывают по формуле поверхностное натяжение (Н): , где М – число капель молока; В – число капель воды; П – плотность молока.

На границе воздух – плазма поверхностное натяжение имеет практическое значение для процессов переработки молока – пенообразовании в аппаратах при сушке, сгущении молока, приготовлении мороженого масла.

Точка замерзания. Под точкой замерзания понимается температура, при которой молоко превращается в твердое состояние (замерзает). Ее устанавливают с помощью термометра Бекмана. Для нормального коровьего молока точка замерзания в среднем равна 0,54 °C. В зависимости от состава молока этот показатель может колебаться от  минус 0,525 до минус 0,565 °C.

Зависимость точки замерзания от концентрации растворимых составных компонентов молока позволяет использовать ее на практике для установления фальсификации молока и расчета количества добавленной воды.

Точка кипения определяется химическим составом молока и атмосферным давлением. Для нормального молока при давлении 760 мм рт. столба она приблизительно равна 100,2 – 100,5 °C.

Электропроводность.

Молоко является проводником электрического тока. В основном электропроводность определяется наличием в нем ионов, зависящих от солей, а также от заряда других компонентов. Наибольшее влияние на электропроводность молока оказывают хлорид-ионы и ионы натрия.

При добавлении в молоко воды его электропроводность снижается, при добавлении неорганических диссоциирующих консервирующих веществ, увеличении концентрации сухого вещества – повышается. Однако при содержании в продукте свыше 28 % сухого вещества электропроводность начинает уменьшаться.

Удельная теплоемкость – это количество тепла, выраженное в килокалориях, необходимое для нагревания 1 кг молока на 1 °C при интервале температуры от 14,5 до 15,5 °C.

Теплоемкость молока зависит от содержания в ней воды, химического состава продукта и физического состояния жира. Показатель удельной теплоемкости необходим для расчетов затрат тепла и холода на нагревание и охлаждение молока.

Теплопроводность молока – свойство молока передавать тепло от более теплых точек к более холодным.

Окислительно-восстановительный потенциал является мерой окисляющей и восстанавливающей способности молока. Окислительно-восстановительную систему молока создают содержащиеся в нем вещества: витамин С, лактофлавин, токоферол, пигменты, цистин, продукты жизнедеятельности организмов. Окислительно-восстановительный потенциал определяют электрометрическим способом. В свежем молоке этот показатель колеблется от 250 до 350 мВ.

Коэффициент преломления молока колеблется от 1,3470 до 1,3615. Ему соответствует показатель рефракции – 37,5−41,2. Величина коэффициента преломления находится в прямой зависимости от концентрации растворенных в молоке веществ.

Коэффициент рефракции используется для определения натуральности молока, молочного жира, содержания молочного сахара в молоке.

Органолептические свойства молока.

Цвет молока здоровых коров – слегка желтоватый или белый. Желтоватый оттенок зависит от содержания липохромов молочного жира и каротина. Определяют цвет молока в стеклянном цилиндре при отражающем дневном свете.

Запах молока приятный, специфичный. Определяется при переливании молока из доильного ведра в молокомер или во время открывания сосуда, в котором доставлено молоко. При небрежном получении и хранении молока оно приобретает посторонние запахи – хлевный, затхлый, аммиачный, рыбный, силосный и др.

Вкус молока слегка сладковатый, не должно быть посторонних привкусов. Оценивают его следующим образом: берут глоток молока, стараясь смочить им всю полость рта до корня языка. Ртом надо захватить побольше воздуха и медленно выдохнуть через нос. При исследовании молоко должно иметь комнатную температуру, так как слабые привкусы молока выявляют при повышенной температуре.

Консистенция молока однородная, без слизи, хлопьев белка и нетягучая. Определяют консистенцию при медленном переливании молока из одного сосуда в другой.

Органолептические свойства молока обусловливаются веществами, входящими в его состав. Например, молочный сахар придает сладость, жир – нежность, белки и минеральные вещества формируют вкус молока. В органолептических свойствах молока часто наблюдаются отклонения – пороки. Они бывают кормового (обнаруживаются после выдаивания молока) и бактериального происхождения (выявляются при хранении). Пороки могут проявляться вследствие заболевания коров, а также при несоблюдении надлежащих условий хранения молока.

Практическая часть

В ходе работы был проведен анализ физического (плотность, органолептическая оценка) и химического (проверка кислотности, на наличие воды и крахмала) состава молока 5-ти торговых марок: «Глубинка», «Ясный Луг», «Милкоф», «Мураньская буренка», Агрофирма «Юбилейная».

Органолептическая оценка

Оценка проводилась по 5-тибальной шкале в соответствие с приведенными в таблице характеристиками запаха и вкуса: отлично – 5, хорошо −4, удовлетворительно – 3, плохо – 1.

Запах и вкус	Оценка
Глубинка	Ясный Луг	Милкоф	Мураньская буренка	Агрофирма «Юбилейная»
Чистый, приятный, слегка сладковатый	5	5	−	−	−
Недостаточно выраженный, пустой	−	−	4	−	4
Слабый кормовой. Слабый окисленный, слабый липолизный, слабый нечистый	−	−	−	3	−
Горький, плесневелый; запах и вкус нефтепродуктов, моющих средств и других химикатов	−	−	−	−	−

Определение плотности

Техника определения. В тщательно перемешанное молоко медленно погрузили сухой ареометр так, чтобы он не касался стенок цилиндра, после чего оставили его свободно плавать (Приложение 1).

Торговая марка	Плотность (кг/)
Глубинка	1021
Ясный Луг
Милкоф
Мураньская буренка
Агрофирма «Юбилейная»

       

Плотность нормального молока обычно колеблется в пределах 1027-1033 кг/, что и учитывается для установления натурального молока. При добавлении в молоко воды плотность его уменьшается. Так, молоко, плотность которого ниже 1027 кг/, считается разбавленным водой.

Молоко с кислотностью 22°Т и выше считается прокисшим, а молоко с кислотностью ниже 15°Т − сильно разбавленным водой.

Определение кислотности арбитражным методом

Приготовление 0,1 н. раствора NaOH

100 г NaOH поместили в фарфоровую кружку с 125 мл дистиллированной воды. Размешали стеклянной палочкой. После растворения перелили в колбу, закрыли резиновой пробкой и оставили в покое на некоторое время. Осадок выпал на дно, а на поверхности образовался прозрачный слой 7,5 н. раствора NaOH. Отмерили в  мерную колбу 3,5 мл 7,5 н. раствора NaOH и добавили 500 мл дистиллированной воды.

Техника определения. С помощью воронки заполнили бюретку раствором NaOH. В колбу вместимостью 150 мл отмерили пипеткой 10 мл молока, прибавили 20 мл охлажденной дистиллированной воды и 3 капли фенофталеина. Смесь тщательно перемешали и протитровали 0,1 н. раствором едкого натра до появления розовой окраски (Приложение 2).

Кислотность молока = 10 * V(NaOH)

Лужок

  V(NaOH)=1,7 мл

  Кислотность молока = 10 ∙ 1,7=17° (по Тернеру)

Ясный Луг

  V(NaOH)=2,0 мл

  Кислотность молока = 10 ∙ 2,0=20° (по Тернеру)

Милкоф

  V(NaOH)=2,1 мл

  Кислотность молока = 10 ∙ 2,1=21° (по Тернеру)

Мураньская буренка

  V(NaOH)=1,8 мл

  Кислотность молока = 10 ∙ 1,8=18° (по Тернеру)

Агрофирма «Юбилейная»

  V(NaOH)=1,7 мл

  Кислотность молока = 10 ∙ 1,7=17° (по Тернеру)

       

Титруемая кислотность (°Т)	Пределы pH
16	6.75-6.72
17	6.71-6.67
19	6.60-6.55
20	6.54-6.49
21	6.48-6.44
22	6.43-6.39
23	6.38-6.34
24	6.33-6.29
25	6.28-6.24
26	6.23-6.19
27	6.18-6.14

Торговая марка	Кислотность (°Т)
Глубинка	17
Ясный Луг	20
Милкоф	21
Мураньская буренка	18
Агрофирма «Юбилейная»	17

Опыт со спиртом

Смешали молоко и спирт в соотношении 1:2. Взболтали смесь в закрытой емкости и оставили на некоторое время (Приложение 3).

Если молоко не разбавлено, то через 5-7 секунд в жидкости появятся хлопья. Если же хлопья появятся через большой промежуток времени, то молоко разбавлено водой.

Торговая марка	Появление хлопьев  (t = 5 с)
Глубинка	+
Ясный Луг	−
Милкоф	+
Мураньская буренка	+
Агрофирма «Юбилейная»	+

Опыт с йодом

       Для  того чтобы придать молоку густоту, в него добавляют крахмал или муку.  Чтобы определить его содержание, добавили в молоко несколько капель йода, перемешали. Молоко с примесью синеет,  а чистое молоко желтеет (Приложение 4).

Торговая марка	Появление синей окраски	Появление желтой окраски
Глубинка	−	+
Ясный Луг	−	+
Милкоф	−	+
Мураньская буренка	−	+
Агрофирма «Юбилейная»	−	+

       

Выводы

В результате проделанной нами работой мы выявили следующее: по запаху и вкусу наиболее высокую оценку  получило молоко торговых марок «Глубинка» и «Ясный Луг», а наиболее низкую – молоко «Мураньская буренка». Плотность молока всех торговых марок составила ниже 1027 кг/, следовательно, на основе этого можно предположить, что оно разбавлено водой. Кислотность молока варьирует в пределах 17-21 °Т, то есть молоко всех торговых марок является свежим. Опыт со спиртом показал, что молоко «Ясный Луг» по сравнению с остальными торговыми марками разбавлено водой. При добавлении йода молоко окрасилось в желтый цвет, значит в нем не содержится крахмал.

В итоге наиболее оптимальным выбором для покупателя будет молоко торговых марок «Глубинка», «Милкоф» и Агрофирма «Юбилейная».

Библиографический список

Молочное дело. – М.: Колос, 1983. – 414 с., ил. – (Учебники и учебн. пособия для высш. с.-х. учебн. заведений). и Практикум по молочному делу. Изд. 6-е, перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1988. – 224 с. С ил. (Учебники и учеб. пособия для высш. с.-х. учеб. заведений). [Электронный ресурс]Режим доступа: http://www. grandars. ru/college/tovarovedenie/kachestvo-moloka. html [Электронный ресурс]Режим доступа: http://livescience. ru/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D0%B8:%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%BA%D0%B0-%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%BA%D0%B0-%D0%BD%D0%B0-%D0%BA%D0%B0%D1%87%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE

Приложения

Приложение 1. Определение плотности молока

Приложение 2. Приготовление 0,1 н. р-ра NAOH и определение кислотности молока

Приложение 3. Опыт со спиртом

Приложение 4. Опыт с йодом