про молоко

рибофлавин (витамин В2)

Рибофлавин содержится в молоке в свободном состоянии и входит в состав коферментов (ФМН и ФАД) окислительно-восстановительных флавиновых ферментов молока. Его количество в молоке значительно и колеблется от 1 до 2,8 мг/кг. В молозиве его содержится в 3-4 раза больше, чем в молоке. Витамин переходит в молоко из корма и синтезируется микрофлорой рубца животных.

Ниацин (никотиновая кислота, витамин РР).

Никотиновая кислота и ее амид встречаются в природных продуктах, в том числе в молоке, в свободном состоянии и в составе коферментов НАД и НАДФ дегидрогеназ:

никотиновая кислота никотинамид Молоко характеризуется сравнительно малым количеством никотино-

вой кислоты и ее амида (от 0,7 до 1,5 мг/кг), однако его белки богаты триптофаном, который в организме животного и человека метаболизируется до никотиновой кислоты.

Пиридоксин (витамин В6).

В тканях животных и получаемых из них продуктов витамин В6 в основном находится в виде пиридоксаля, пиридоксамина и их фосфорных эфиров:

Фосфоропроизводное пиридоксаля - пиридоксальфосфат - является коферментом очень важных ферментов класса трансфераз, катализирующих переаминирование аминокислот в клетках молочной железы. Содержание пиридоксина и его производных в молоке составляет от 0,2 до 1,7 мг/кг. Осенью концентрация витамина в молоке выше, чем зимой и летом.

Пантотеновая кислота.

Пантотеновая кислота содержится в зеленых растениях, а также синтезируется дрожжами и микрофлорой желудочно-кишечного тракта животных. Биохимическая роль пантотеновой кислоты заключается в том, что она входит в состав кофермента А, играющего важную роль в синтезе жирных кислот, триглицеридов, фосфолипидов, лимонной кислоты и т. д. В клетках молочной железы она также принимает участие в биосинтезе составных частей молока. Для дрожжей и молочнокислых бактерий Пантотеновая кислота выполняет функцию фактора роста

H3C

HO - H2C - C -CHOH - CO - NH - CH2 - CH2 - COOH

H3C

пантотеновая кислота

Молоко содержит от 2 до 3,8 мг/кг пантотеновой кислоты.

41

Биотин (витамин Н).

В животном организме биотин принимает участие в реакциях транскарбоксилирования, например, в образовании щавелевоуксусной кислоты из пирови-ноградной, малонил-КоА из ацетил-КоА и т.д. Он также необходим для развития дрожжей и молочнокислых бактерий. Формула биотина следующая:

биотин (витамин Н)

В молоке содержится от 0,02 до 0,05 мг/кг биотина. Фолиевая кислота (фолацин).

Фолиевая кислота широко распространена в растительных кормах, кроме того, у животных она синтезируется микрофлорой кишечника. Фолацин находится в организме как в свободном, так и в связанном состоянии, выполняя вместе с витамином B12 роль кофермента в реакциях метилирования.

В молоке содержание фолиевой кислоты колеблется от 0,004 до 2,6 мг/кг. Фолиевая кислота и входящая в ее состав парааминобензойная кислота являются факторами роста для многих микроорганизмов. Поэтому недостаток ее и других факторов роста - ниацина, пантотеновой кислоты и биотина - в молоке весной может быть причиной замедлительного развития молочнокислых бактерий заквасок.

Цианкобаламин (витамин B12).

Витамин B12 синтезируется микроорганизмами рубца и кишечника животных и поступает с кормами животного происхождения (рыбная и мясокостная мука, сыворотка и др.). У жвачных он принимает участие в метаболизме пропионовой кислоты, синтезе нуклеиновых кислот, метионина, холина и т. д. Количество витамина в молоке составляет от 2,2 до 5,9 мг/кг. Витамин В12 и фолиевая кислота в молоке связаны с защитным белком.

Аскорбиновая кислота (витамин С).

Аскорбиновая кислота активно участвует в окислительновосстановительных процессах, происходящих в организме животных (и молоке). Она легко окисляется в дегидроаскорбиновую кислоту

L-аскорбиновая дегидроаскорбиновая кислота кислота

Количество витамина С в молоке колеблется от 3 до 20 мг/кг. Оно зависит от индивидуальных особенностей животных, обычно повышается осенью и зимой, а понижается летом. Окисление аскорбиновой кислоты в молоке ускоряется в присутствии металлов (железа, меди), света, воздуха, а также при нагревании.

42

2.5.2 Ферменты

Ферменты – биологические катализаторы, ускоряющие химические реакции в десятки тысяч и миллионы раз. Действие ферментов строго специфично, т.е. каждый фермент катализирует только одну химическую реакцию. По химической природе ферменты представляют собой белковые вещества (простые и сложные белки). Небелковая часть сложных белков называется коферментом. Коферментами могут быть металлы, витамины и др. соединения. Ферменты называют по тому веществу на которое они действуют, прибавляя к корню «аза» - липаза, лактаза, пептидаза. Ферменты подразделяют на шесть классов:

- оксидоредуктазы (катализируют окислительновосстановительные реакции);

–трансферазы (переносящие группы);

–гидролазы (гидролитические ферменты);

–лиазы (отщепляют группы);

–изомеразы (изомеризация);

–синтетазы.

Наибольшее практическое значение имеют оксидоредуктазы и гидролазы. При температуре от 60 до 80 °С белок, образующий фермент, денатурирует и фермент инактивизируется (теряет активность). При денатурации белка происходит развертывание полипептидной цепи с потерей им биологических свойств. Некоторые ферменты способны восстанавливать свою активность после тепловой денатурации, происходит повторное свертывание полипептидной цепи (реактивация фермента).

Из молока полученного от здорового животного выделено более 20 истинных или нативных ферментов. Одни из них (фосфотаза, лизоцим и др.) синтезируются непосредственно в секреторных клетках молочной железы, другие (каталаза, рибонуклеаза и др.) поступают в молоко из крови животного.

Большая часть нативных ферментов молока всех млекопитающих являются нормальными компонентами секреторных клеток, которые участвуют в- клеточном метаболизме и синтезе составных частей молока и затем переходят в молоко при повреждении клеток во время процесса секреции. Возможно, некоторые гидролитические ферменты (протеиназы, липазы и др.) специально секретируются клетками молочной железы для оказания помощи новорожденному в усвоении питательных веществ молока.

Кроме нативных ферментов в молоке присутствуют многочисленные внеклеточные и внутриклеточные ферменты, продуцируемые микрофлорой молока и бактериальных заквасок. Некоторые ферментные препараты (сычужный фермент, пепсин, β-галактозидаза и др.) специально вносят в молоко при изготовлении молочных продуктов.

Ферменты, встречающиеся в молоке и молочных продуктах, имеют большое практическое значение. Так, на действии ферментов классов гидролаз, оксидоредуктаз, трансфераз и других основано производство кисломолочных продуктов и сыров. Многие липолитические, протеолитические и

43

другие ферменты вызывают глубокие изменения составных частей молока во время выработки и хранения молочных продуктов, что может привести к снижению их пищевой ценности и возникновению пороков. Кроме того, по активности некоторых нативных и бактериальных ферментов можно судить о санитарно-гигиеническом состоянии сырого молока или эффективности его пастеризации.

Группу оксидоредуктаз в молоке представляют:

а) дегидрогеназы Многочисленные дегидрогеназы (редуктазы) накапливаются в сыром

молоке при размножении в нем бактерий. Активность редуктаз и бактериальную обсемененность молока можно определить по продолжительности восстановления (обесцвечивания) добавленного к молоку метиленового голубого или резазурина.

Дегидрогеназы, вырабатываемые молочнокислыми бактериями и дрожжами бактериальных заквасок, принимают активное участие в молочнокислом и спиртовом брожениях. Так, образование молочной кислоты из пировиноградной происходит с участием лактатдегидрогеназы, образование спирта из уксусного альдегида - с участием алкогольдегидрогеназы и т.д.;

б) оксидазы.

К оксидазам молока относятся ксантинокси-даза, вырабатываемая клетками молочной железы, и оксидазы аминокислот, продуцируемые микрофлорой молока.

Ксантиноксидаза молока выделена в кристаллическом виде. Фермент содержит железо и молибден, имеет молекулярную массу около 300000, оптимум рН от 6 до 9. Его содержание в коровьем молоке высокое и составляет в среднем 160 мг/л. Оно увеличивается к концу периода лактации и зависит от содержания в кормах молибдена. Некоторые авторы связывают образование окисленного привкуса в молоке с активностью ксантиноксидазы. Окисляет альдегиды до кислот;

в) пероксидаза.

Нативная пероксидаза молока (лактопероксидаза) синтезируется клетками молочной железы. Часть пероксидазы может освобождаться из лейкоцитов. Лактопероксидаза выделена в кристаллическом виде, фермент имеет молекулярную массу 82000, оптимум рН 6,8, содержится в молоке в больших количествах (от 30 до 100 мг/л), обладает антибактериальными свойствами. Лактопероксидаза довольно термостабильна, инактивируется при температуре около 80 °С, обладает способностью к реактивации.

Фермент катализирует окисление различных органических соединений перекисью водорода, но может окислять и некоторые неорганические соединения, например иодид калия:

Данную реакцию используют в молочной промышленности для кон-

44

троля эффективности пастеризации молока (проба на пероксидазу); г) каталаза.

Нативная каталаза переходит в молоко из клеток молочной железы. Фермент также вырабатывают содержащиеся в молоке бактерии и лейкоциты. Количество ката-лазы в молоке непостоянно. В свежем молоке, полученном от здоровых животных, каталазы содержится мало. В молозиве и в молоке, полученном от больных животных, ее количество резко увеличивается. Поэтому определение активности каталазы используют как метод обнаружения молока, полученного от больных животных (мастит и другие заболевания вымени).

Каталаза катализирует окисление перекиси водорода:

катаза

2Н202 ---------> 2Н2О + О2

Контроль активности каталазы молока основан на определении количества кислорода, выделившегося из добавленной к молоку перекиси водорода, или на измерении количества неразложенной перекиси водорода.

Наиболее важными из группы гилролаз являются: а) липазы.

Липаза (трацилглицерол-липаза) катализирует гидролиз триглицеридов молочного жира. Большинство липаз обладает позиционной специфичностью. Так, липаза молока катализирует отщепление жирных кислот преимущественно в 1-м и 3-м положениях (с образованием 1,2- и 1,3-диглицеридов или моноглицеридов):

Количество нативной липазы в нормальном молоке незначительно, по свойствам она аналогична панкреатической липазе.

Фермент связан главным образом с казеином и иммуноглобулинами (плазменная липаза), и лишь небольшая часть его (от 1 до 10 %) адсорбирована оболочками шариков жира (мембранная липаза).

В молоке, склонном к прогорканию, в результате охлаждения происходит перераспределение липазы с белков на оболочку шарика жира. При этом наступает гидролиз жира, выделяются низкомолекулярные жирные кислоты

45

(масляная, капроновая, каприловая и др.) и молоко прогоркает; б) фосфатазы.

В свежевыдоенном молоке обнаружены щелочная фосфатаза (с оптимумом рН 9,6) и незначительное количество фосфопротеид-фосфатазы с оптимумом рН около 5.

Щелочная фосфатаза попадает в молоко из клеток молочной железы, но может вырабатываться микрофлорой молока (Е. coli и др.). Она концентрируется на оболочках шариков жира (фосфопротеид-фосфатаза связана с белками). Фермент катализирует гидролиз большого числа различных эфиров фосфорной кислоты с образованием неорганического фосфата:

ОН

фосфатаза

R—О—Р=О + Н2О -----------> R—ОН+ Н3РО4

ОН

Щелочная фосфатаза молока чувствительна к повышенной температуре - полностью инактивируется при 72-74 °С и выше (фосфопротеидфосфатаза термостабильна). Высокая чувствительность щелочной фосфатазы к нагреванию положена в основу метода контроля эффективности пастеризации молока и сливок (фосфатазная проба).

Известно, что нативная фосфатаза молока может восстанавливать свою активность после кратковременной высокотемпературной пастеризации. Поэтому в спорных случаях необходимо проводить дифференцированное определение реактивированной и остаточной фосфатазы;

в) лактаза.

Лактаза - катализирует реакцию гидролитического расщепления, лактозы на моносахариды (галактозу и глюкозу). Клетки молочной железы лактазу практически не синтезируют, ее вырабатывают молочнокислые бактерии и некоторые дрожжи. Фермент имеет оптимум действия при рН 5;

г) амилаза.

В нормальном молоке содержится в основном α-амилаза (β-амилаза обнаружена в молоке лишь отдельных животных). Фермент катализирует расщепление полисахарид-ных цепей крахмала с образованием декстринов и мальтозы. Количество амилазы в молоке повышается при заболевании животных. Фермент связан с лактоглобулиновой фракцией молока, имеет оптимум действия при рН 7,9, инактивируется при пастеризации;

д) лизоцим (мурамидаза).

Гидролизует связи в полисахаридах клеточных стенок бактерий и вызывает их гибель.

Наряду с другими антибактериальными факторами лизоцим обусловливает бактерицидные свойства молока. Коровье молоко содержит неболь-

46

шое количество лизоцима - в среднем 13 мкг в 100 мл. Лизоцим выделен из молока в чистом виде, изучены его физико-химические, иммунохимические свойства, аминокислотный состав. Он является основным белком с молекулярной массой 18000 и оптимумом действия при рН 7,9, термостабилен в кислой среде;

е) протеиназы (протеазы).

В молоке содержатся разнообразные нативные и бактериальные протеиназы (сериновые, тиоловые, кислые), отличающиеся строением каталитического центра, оптимумом рН и субстратной специфичностью. Все они катализируют гидролиз пептидных связей белков молока, в основном α и β- казеина:

Нативная протеиназа молока близка по строению к протеиназе плазмы крови - плазмину, попадает в молоко, вероятно, из крови. Она вызывает гидролиз β-казеина с образованием γ-казеинов и некоторых компонентов проте- озо-пептонной фракции. Фермент термостабилен, инактивируется при температуре выше 75 °С.

Микрофлора молока (микрококки, гнилостные бактерии) выделяет активные протеиназы, которые могут вызывать различные пороки вкуса молока и молочных продуктов.

Из класса синтетаз следует отметить фермент лактозосинтазу – осуществляющий синтез лактозы из глюкозы и галактозы, а из класса лиаз – декарбоксилазу (участвует в спиртовом брожении при производстве кефира и кумыса и в созревании сыров).

2.5.3 Гормоны молока

Гормоны – химические стимуляторы.

В молоко из крови переходят эндогенные гормоны (гормоны, выделяемые эндокринными железами животного) и экзогенные гормоны (гормональные препараты, применяемые для стимулирования молочной продуктивности, усвоения кормов, развития животных и т. д.). О содержании гормонов в молоке известно пока очень мало. По химическому строению некоторые из них являются пептидами и белками, большая группа имеет стероидную структуру, другие представляют собой производные аминокислот и жирных кислот.

Пролактин (лактогенный гормон). Это гормон передней доли гипофиза, стимулирующий развитие молочных желез, образование и секрецию молока. Представляет собой белок с молекулярной массой 24000

Содержание пролактина в молоке составляет (от 15 до 17) 10-3 мкг/мл. В молозиве пролактина в 2-7 раз больше, чем в молоке.

Окситоцин. Это гормон задней доли гипозифа, который стимулирует секрецию молока. Его содержание в молоке неизвестно.

Кортикостероиды (кортикостерон, кортизол). Они являются гормона-

47

ми коры надпочечников, оказывают значительное влияние на обмен углеводов и белков. Вместе с другими стероидными гормонами способствуют развитию молочной железы, образованию и секреции молока.

Кортикостероиды в молоке связаны с белками, их количество сравнительно постоянно и составляет около 4·10-3 мкг/мл.

Андрогены (андростендион, тестостерон). Они относятся к мужским половым гормонам. Содержание андростендиона в молоке составляет (от 0,5 до 2) 10-3 мкг/мл, тестостерона - (от 0,5 до 0,15) 10-3 мкг/мл.

Эстрогены и прогестерон. Это женские половые гормоны, определяющие половой цикл, периоды беременности и лактации. Они также вызывают рост молочных желез, влияют на белковый, жировой и водно-солевой обмен и т.д.

В молоко переходит около 1 % содержащихся в крови экстрогенов и прогестерона.

Содержание экстрогенов в молозиве составляет (от 1до 2) 10-3 мкг/мл, в нормальном молоке оно в 10-20 раз ниже. Количество прогестерона в молоке коррелирует с содержанием жира и колеблется от 5-10-3 до 12,5·10-3 мкг/мл.

Тироксин, принимает активное участие в регулировании биохимических процессов в рубце, способствует повышению массовой доли жира в молоке.

О содержании тироидных гормонов в коровьем молоке известно очень мало. В секрете молочной железы за 4 дня до отела количество тироксина составляет 4,8·10-3 мкг/мл, затем оно постепенно понижается и на 16-й день лактации достигает величины 1,2·10-3 мкг/мл. В женском молоке его содержится больше - 46·10-3 мкг/мл. Содержание трийодтиронина в молоке много ниже, чем тироксина.

2.5.4 Газы молока

Молоко при получении, хранении, транспортировке и обработке соприкасается с воздухом, газы которого растворяются в нем согласно общим законам растворимости газов в воде. Общее содержание газов в 1 л молока составляет от 60 до 80 мл, из них на долю углекислого газа приходится от 50 до 70 %, кислорода - от 5 до 10 %, азота - от 20 до 30 %. В молоке содержится также незначительное (около 0,2·10-3 М) количество аммиака. После дойки содержание газов в молоке устанавливается на определенном постоянном уровне. При хранении, транспортировке и обработке молока количество отдельных газов в нем меняется. Так, в процессе хранения молока вследствие развития микроорганизмов количество аммиака увеличивается, а кислорода понижается. Поэтому представляется возможным контролировать качество принимаемого молока по содержанию в нем этих газов.

В процессе очистки, перекачивания, а также при транспортировке молока количество кислорода в нем может повыситься, что способствует увеличению окислительно-восстановительного потенциала и появлению в молоке во время хранения окисленного привкуса. При пастеризации, наоборот, растворенный кислород и углекислый газ улетучиваются, что сопровождает-

48

ся снижением окислительно-восстановительного потенциала и титруемой кислотности молока.

2.5.5 Посторонние вещества в молоке

Внастоящее время серьезное внимание уделяется проблеме загрязнения (контаминации) кормов и пищевых продуктов посторонними, или чужеродными, веществами, многие из которых являются токсичными для животных и человека, а некоторые обладают гепатотропным и канцерогенным действием. К посторонним химическим веществам молока, имеющим значение с точки зрения охраны здоровья человека, относится широкий круг примесей.

Антибиотики. В последние годы при лечении мастита и других заболеваний животных широко применяют антибиотики: пенициллин, стрептомицин, окситетрациклин (терромицин) и др. Наиболее распространены в ветеринарной практике антибиотики пенициллинового ряда.

Растворы антибиотиков часто вводят непосредственно в пораженные бактериальными инфекциями доли молочной железы лактирующих животных. Доказано, что антибиотики переходят в молоко (в количестве от 10 до 40 % используемой дозы) в течение от 48 до 72 ч и более после инъекции в молочную железу. Их содержание в молоке зависит от дозы, свойств применяемого препарата и индивидуальных особенностей животного. Тепловая обработка молока незначительно разрушает антибиотики.

Использование молока с остатками пенициллина может вызвать аллергические реакции у людей с повышенной чувствительностью к антибиотикам, а также возникновение у патогенных микроорганизмов резистентности к этим препаратам. Присутствие в молоке антибиотиков даже в небольших концентрациях подавляет развитие молочнокислых бактерий, применяемых при производстве кисломолочных и других молочных продуктов. Наиболее чувствительны к антибиотикам термофильный стрептококк и молочнокислые палочки. Антибиотики нарушают сычужное свертывание молока при производстве творога и сыра, что отрицательно сказывается на консистенции и вкусе этих продуктов.

Всвязи с этим молоко, полученное в течение 2-5 дней после применения антибиотиков, нельзя сдавать на молочные заводы. Допустимые концентрации антибиотиков в молоке по рекомендации ФАО/ВОЗ не должны превышать: для пенициллина - 0,06, тетрациклина и окситетрациклина - 0,1, стрептомицина - 0,2 МЕ/мл.

Микотоксины. Значительную опасность представляет развитие в кормах (сене, соломе, фураже и др.) микроскопических грибов, выделяющих микотоксины, среди которых наиболее опасны афлатоксины – канцерогенные вещества. Скармливание заплесневелых кормов может привести к отравлению животных и выделению части микотоксинов в молоко. Ввиду высокой токсичности афлатоксинов ФАО/ВОЗ рекомендована допустимая их концентрация в кормах для молочного скота – 20 мгк/кг. В молоке содержание афлатоксина составляет от 0,02 до 0,25 мкг/кг. При пастеризации молока

49

количество афлатоксинов снижается незначительно. В соответствии с существующими нормами допустимый уровень содержание в молоке и молочных продуктах афлатоксина М1 <0,0005 мг/кг.

Пестициды. Поступая с кормами в организм коров, пестициды накапливаются в разных органах и тканях, выделяются с молоком. Пестициды поступают в молоко не только вследствие поедания животными обработанных кормов ядохимикатами, но также во время и после обработок кожного покрова животных против эктопаразитов. Для этих целей в настоящее время широко используют фосфорорганические пестициды (ФОП), в прошлом хлорорганические (ХОП). Токсичность этих двух групп соединений и степень перехода их в молоко – различна. ХОП обладают высокой стойкостью, при поступлении в организм они аккумулируются в жировой ткани и в течении нескольких лет могут выделяться с молоком. Они не удаляются из молока при его пастеризации и стерилизации. ХОП связываются с триглицеридами молочного жира и поэтому их количество увеличивается в масле и сливках. Переработка молока в сыры сопровождается снижением остаточных количеств ХОП (разрушаются под действием молочных дрожжей). Очень эффективной в этом отношении оказывается переработка загрязненного ХОП молока в кумыс. Также целесообразно перерабатывать загрязненное молоко на кислосливочное масло с применением дрожжевых культур. Это обьясняется тем, что дрожжевые культуры используют ХОП как источник углеродного питания.

ФОП в сравнении с ХОП имеют большую растворимость в воде, устойчивы к кислой среде и гидролизуются в щелочной. В процессе кипячения молока их уровень снижается практически на 100 %. Эффективным способом, позволяющим снизить концентрацию ФОП, является приготовление из него кисломолочных продуктов, снижение составляет 80-100 %. Однако при высоких концентрациях (100-1000 мг/кг). ФОП в молоке могут угнетать жизнедеятельность молочнокислой микрофлоры.

Нитраты. Обычно нитраты корма и образующиеся из них нитриты почти полностью разрушаются в организме животного. Но при большом содержании их в кормах может наблюдаться активный переход нитратов и нитритов в молоко и накопление в таких количествах, что оно становится опасным для здоровья человека. Нитраты в организме человека могут переходить в канцерогенный нитрозамин.

Молоко от коров, перенесших отравление нитратами, можно использовать в пищу при получении его через 72 часа после клинического выздоровления животных. Из лишнее содержание нитратов ухудшает органолептические и технологические показатели молока, снижает качество вырабатываемых молочных продуктов. Молоко обычно содержит незначительное количество нитратов (от 0,2 до 0,8 мг/кг и нитритов от 2 до 3 мкг/кг).

Тяжелые металлы и мышьяк. Эти минеральные вещества поступают в окружающую среду с отходами промышленных предприятий, выхлопными газами, удобрениями и через корм попадают в организм животного и затем в молоко. Некоторые из этих веществ в определенных количествах присутст-

50