Материал: Рогожин В.В., Рогожина Т.В. Биохимия сельскохозяйственной продукции

18.7. Химический состав молозива

Эпителий тонкого кишечника новорожденных телят имеет специальную тубуловязикулярную сеть, по которой микроскопические шарики молозива передвигаются, а затем попадают в лимфатические и кровеносные сосуды.

В молозиве второго удоя уровень колостральных иммуноглобулинов снижается в 2 раза, на 7-е сутки лактации — в 100…200 раз. Через 48 ч после отела в молозиве коров содержится отдельных компонентов иммуноглобулинов ниже нормы. В нормальных условиях концентрации иммуноглобулинов в сыворотке крови теленка достигает максимума примерно через 24 ч после рождения. Затем их уровень понижается, достигая минимума между 2…4-й и 5-й неделями жизни животного. Скорость снижения зависит от количества иммуноглобулинов, полученных теленком с молозивом и абсорбированных в желудочно-кишечном тракте, а также от интенсивности их эндогенного синтеза, который начинается уже с первых дней жизни теленка.

Колостральным путем с молозивом новорожденным могут передаваться аутоантитела и сенсибилизированные лимфоциты против определенных клеточных, тканевых и органных антигенов при аутоиммунных поражениях органов у матерей. Поступившие с молозивом аутоантитела

исенсибилизированные лимфоциты вызывают у новорожденных повреждения тех органов, к антигенам которых они образовались. Так, при аутоиммунных поражениях печени, поджелудочной железы, кишечника

ижелудка у коров новорожденные телята с молозивом получают большое количество аутоантител и сенсибилизированных лимфоцитов, обуславливающих повреждение органов пищеварения, нарушения образования ферментов и их ингибирование, что ведет к несварению, интоксикации

идиарее.

Помимо иммуноглобулинов, в молозиве содержатся и другие антимикробные факторы, которые служат для повышения неспецифической резистентности новорожденных телят. К ним относятся лизоцим, лактоферрин, пероксидазная система, ксантиноксидаза, витамин В12, фолиевая кислота и др. В молозиве коров обнаружен также ряд ингибиторов бактерий (пропердин, коглютинин и др.), значение которых в системе иммунной защиты у новорожденных телят пока не ясно.

К числу факторов, способствующих повышению естественной резистентности новорожденных, относится неспецифическая антивирусная активность молозива, обусловленная присутствием в нем фермента рибонуклеазы. Содержащаяся в молозиве нейраминовая кислота, являющаяся продуктом конденсации D-маннозамина и пировиноградной кислоты, стимулирует рост бифидобактерий, которые предотвращают развитие гнилостной микрофлоры. Витамины В1, В2, K стимулируют функцию органов пищеварения и кроветворения.

403

Глава 18. Биохимия молока

18.8.ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА И СВОЙСТВ МОЛОКА ПРИ ФИЗИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

18.8.1.Изменения в составе молока при охлаждении и замораживании

Хранение молока при низких температурах оказывает влияние на качественные показатели основных компонентов молока: мицеллы казеина и жировые шарики.

Показано, что при низкой температуре часть казеина из мицелл переходит в раствор. При этом растворимый казеин может подвергаться действию протеаз, которые способны гидролизовать белок. Кроме того, часть белков молока при низкой температуре агрегируют и при длительном хранении молока при +4 °С могут выпасть в осадок на дно сосуда. Скорость агрегирования белков зависит от содержания ионов кальция. При высоких концентрациях кальция скорость осаждения белков возрастает.

Низкая температура хотя и обеспечивает более длительное сохранение свойств молока (например, понижая скорость размножения бактерий), однако не может избавить продукт от потери витаминов. В частности, витамин С (аскорбиновая кислота) в течение 2…3 суток может окислиться на 50…70 %. В молоке при низкой температуре меняется и состав жировых шариков. При этом изменения касаются состава жирных кислот, часть которых может переходить в раствор, где они быстро окисляются активными формами кислорода. Больше всего окислительному действию подвергаются ненасыщенные жирные кислоты, продукты окисления которых — альдегиды придают молоку неприятный привкус. Разрушение структуры жировых шариков приводит к ухудшению органолептических, физико-химических и технологических свойств молока. При длительном хранении молока при низкой температуре происходит частичный переход фосфолипидов из оболочек жировых шариков в раствор. Причем скорость перехода зависит от времени и температуры хранения.

Понижение температуры молока приводит к изменению шарообразной формы жировых шариков и к ускоренному их агрегированию; длительное воздействие низкой температуры усиливает этот процесс, способствуя образованию гроздевидных скоплений жировых шариков. При этом мелкие жировые шарики сливаются с крупными. Этот процесс ускоряется при повышении температуры от 3 до 20 °С. Причиной образования гроздевидных скоплений является потеря поверхностного заряда жировыми шариками по мере их охлаждения и переходе части жирных кислот из жидкого состояния в твердое. Поэтому длительное хранение молока при низкой температуре крайне нежелательно.

404

18.8. Физико-химические изменения состава и свойств молока

Температура замерзания молока ниже, чем у воды и может колебаться в пределах от –0,53 до –0,57 °С. Причем по изменению точки замерзания можно определять количество добавленной в молоко воды. Замораживание молока может происходить при резком понижении температуры среды в течение нескольких минут — процесс быстрого замораживания, который зависит от количества молока и температуры окружающей среды. При продолжительном в течение нескольких часов воздействии низкой температуры наблюдается этап длительного замораживания. Оба этапа оказывают специфичное влияние на состояние молока во время замораживания, в процессе хранения и, в особенности, на состав компонентов молока после размораживания. Процесс замораживания оказывает влияние на состояние мицелл казеина и жировые шарики. При этом кристаллизованная вода нарушает целостность мицелл казеина, вызывая денатурацию белков. Вследствие этого часть белков с нарушенной структурой может выпасть в осадок. Оптимальная температура хранения замороженного молока от –18 до –25 °С.

В дестабилизации белков играют роль ионы кальция, которые за счет образования связей с поверхностными карбоксильными группами белков активируют процесс их агрегации. При этом вместе с белками агрегированию подвергаются и мицеллы казеина.

При охлаждении мелкие жировые шарики начинают сливаться с крупными. Однако их белковые оболочки могут подвергаться разрушению. При этом часть липидов выходит наружу, что способствует их быстрому окислению. Замороженное и оттаявшее молоко быстрее подвергается сбиванию и при нагревании образует капли липидов, всплывающие на поверхность, которые могут подвергаться липолизу.

Рекомендуется способ быстрого замораживания молока до температуры –20 °С. При этом предварительная гомогенизация и добавление антиоксидантов повышают сохранность липидов. Температура хранения замороженного молока должна быть не ниже –20 °С.

18.8.2. Изменения в составе молока при нагревании

Температура кипения молока несколько выше, чем у воды, и равна 100,2 °С. Поэтому кратковременное воздействие высоких температур используется при проведении пастеризации и стерилизации молока. При этом достигается понижение содержания бактерий или их частичное угнетение активности. Однако длительное действие высоких температур может оказывать влияние на химический состав молока и его технологические показатели.

Действие температуры может нарушить нативную структуру белков, в частности сывороточных. При этом происходит разворачивание их ком-

405

Глава 18. Биохимия молока

пактной глобулярной структуры и переход в неупорядоченное состояние, когда доступными молекулам воды становятся ранее глубоко погруженные аминокислотные остатки полипептидной цепи. Такие белковые структуры очень неустойчивы в растворе и могут агрегировать, образуя крупные ассоциаты, которые выпадают в осадок.

Денатурации подвергаются белки при повышении температуры среды до 60…70 °С. При этом часть белков, обладающих каталитической активностью, также разрушаются, выпадая в осадок.

С повышением температуры обычно каталитическая активность ферментов возрастает. Это наблюдается при возрастании температуры в диапазоне от 23 до 60 °С. Однако при высоких температурах (выше 60…65 °С) стабильность молекулярной структуры белковой глобулы понижается. Критической является температура 65…70 °С, при которой высокоактивный фермент вследствие высокой подвижности аминокислотных остатков в области активного центра утрачивает каталитическую активность, переходя в денатурированную форму.

Основные белки молока (казеины, β-лактоглубулины и α-лакталь- бумины) обладают высокой термостабильностью и поэтому способны сохранять стабильность белковой структуры при воздействии на молоко высоких температур (60…70 °С). Причем в случае нарушения структуры белковой глобулы некоторые белки при понижении температуры способны к ренатурации, т. е. к восстановлению исходной структуры белковой глобулы. Однако устойчивость белков к действию высоких температур зависит не только от величины температуры, но и от продолжительности действия фактора. Длительное действие высокой температуры не только разрушает белок, но и способствует быстрому гидролизу его пептидных связей.

Эффект денатурации белков может возрастать при изменении рН среды, возрастании концентрации ионов кальция. При этом образование комплексов кальция с денатурированными белками способствует их агрегации и быстрому выпадению в осадок.

Высокие температуры способны разрушить мицеллы казеина, понижая сычужную свертываемость молока, способствуя при этом коагуляции белков во время хранения молока и молочных продуктов. Кроме того, тепловая обработка молока может оказывать влияние на структурно-ме- ханические свойства кислотного и кислотно-сычужных сгустков.

При высокой температуре лактоза может переходить в форму лактулозы с перемещением атомов водорода при втором атоме углерода к первому атому углерода. Изомеризация затрагивает молекулу глюкозы, которая переходит во фруктозу. Содержание лактулозы в молоке зависит от температуры, продолжительности действия фактора и рН среды и может достигать значений 50…800 мг/кг.

406

18.8. Физико-химические изменения состава и свойств молока

CH2OH

Лактулоза

Высокотемпературное воздействие на молоко способствует агрегации ионов кальция на мицеллах казеина и денатурированных белках, что сопровождается нарушением их структуры и понижением термоустойчивости компонентов молока, проявляемым в образовании осадка. При этом концентрация ионов кальция в растворе может понижаться, поэтому при выработке творога и сыра в пастеризованное молоко добавляют хлорид кальция.

Длительное действие температуры может приводить к денатурации поверхностных белков жировых шариков, что способствует агрегации липидов в крупные образования, которые могут всплывать на поверхность молока с образованием липидной пленки. Кроме того, тепловое воздействие может способствовать разрушению витаминов молока. Так, например, наиболее быстро разрушаются аскорбиновая кислота, рибофлавин, ретинол и др.

Температурное воздействие инактивирует многие ферменты. Чувствительными к действию температуры являются ферменты прежде всего с четвертичной структурой: щелочная фосфатаза, каталаза и липаза.

Пастеризация — это способ понижения содержания активных бактерий в молоке, вызванное частичным разрушением в бактериях структуры функциональных белков и нуклеиновых кислот при воздействии высокой температуры.

Перед началом и в конце пастеризации необходимо отбирать пробы молока для определения содержания молочнокислых бактерий. В пастеризованном молоке должно содержаться от 5 · 104 до 105 бактерий в 1 см3, и в пробе не должно быть патогенных бактерий.

Длительная пастеризация — время нагрева молока 30 мин при 63…65 °С. Кратковременная пастеризация — нагревание молока в течение 15…20 с при 72…75 °С. Мгновенная пастеризация — нагревание молока до 85…98 °С с последующим быстрым охлаждением.

18.8.3.Влияние механических воздействий на свойства молока

Гомогенизация — это метод диспергирования компонентов молока, результатом которого является получение однородных по размеру жировых шариков.

407