Молочная промышленность

Изменения химического состава и свойств молока под влиянием различных факторов

Химический состав, физико-химические, органолептические и технологические свойства молока зависят от многочисленных факторов, среди которых особое место занимают зоотехнические факторы — стадия лактации, порода, состояние здоровья животных и т. д. В некоторых случаях изменение состава и свойств молока вызывают различные виды фальсификации — разбавление молока водой, добавление соды и др.

Все перечисленные факторы могут привести к столь значительным изменениям молока, что оно становится непригодным для переработки на молочные продукты.

Зоотехнические факторы

Стадия лактации

Продолжительность лактационного периода у коров в среднем составляет 305 дней. В свою очередь, его можно разделить на три периода: молозивный (продолжается 7–10, а иногда 15 дней после отела), период выделения нормального молока (285–277 дней) и период получения стародойного молока (7–15 дней перед запуском коровы).

Молоко, полученное в первые дни после отела, называется молозивом или колострумом. Оно значительно отличается от нормального молока по органолептическим, физико-химическим свойствам, химическому составу и пригодностью к технологической переработке. Молозиво имеет желто-бурый цвет, солоноватый вкус, специфический запах, густую вязкую консистенцию. По данным Г. С. Инихова, оно содержит больше сывороточных белков, жира, минеральных веществ, меньше лактозы (таблица 1), чем нормальное молоко. В нем содержится больше каротина, витаминов (А, D, Е, С, В12 и др.), ферментов (каталазы, лактопероксидазы), а также иммуноглобулинов, лактоферрина, лизоцима, факторов роста, нуклеотидов и лейкоцитов, предохраняющих теленка от заболеваний. В связи с высоким содержанием белков и солей кислотность молока достигает 40°Т и выше. Вследствие наличия в нем большого количества глобулинов и альбуминов оно легко свертывается при нагревании. Через 6–10 дней после отела молоко приобретает нормальные свойства.

Таблица 1 - Показатели молока разных удоев
Таблица 1 – Показатели молока разных удоев

Молозиво непригодно для производства молочных продуктов, так как оно свертывается при нагревании, плохо коагулирует под действием сычужного фермента, имеет измененный состав жира, мелкие жировые шарики, солоноватый привкус. Продукты, приготовленные из молока с примесью молозива, быстро портятся и имеют неприятный вкус.

Молоко, полученное в первые 7 дней после отела, не подлежит сдаче на молочные заводы.

Дальнейшие изменения химического состава в течение лактационного периода (при полноценном кормлении и нормальных условиях содержания) незначительны.

Минимальное содержание жира и белков в молоке чаще всего наблюдается во втором месяце лактации, который характеризуется максимальным удоем. После четырех-пяти месяцев лактации содержание этих компонентов в молоке при снижающихся удоях равномерно возрастает.

Количество молочного сахара и минеральных веществ в течение лактации практически не изменяется. Кислотность молока в последние месяцы лактации, по сравнению с первым, уменьшается на 2–3 °Т.

Состав молока, его физико-химические и технологические свойства перед запуском коровы могут резко изменяться. В стародойном молоке повышается содержание жира, белков, ферментов, минеральных веществ, уменьшается содержание молочного сахара, кислотность снижается до 15–16 °Т, а иногда до 6–12 °Т. Вкус стародойного молока из-за повышенного количества свободных жирных кислот, образующихся при действии на жир липазы, и хлоридов становится горьковато-солоноватым. В нем плохо развиваются молочнокислые бактерии. Молоко плохо свертывается сычужным ферментом, имеет мелкие жировые шарики и казеиновые мицеллы. Стародойное молоко нельзя перерабатывать. Молоко в последние 7 дней лактации не подлежит сдаче на молочный завод. Его, как и молозиво, используют для выпойки телят, поросят.

Порода скота

Коровы разных пород имеют неодинаковую продуктивность и состав молока.

Высокая жирность молока у коров красной горбатовской, тагильской, черно-пестрой пород, низкая — у коров холмогорской породы. Максимальное содержание белков (3,2–3,5 %) характерно для молока коров джерсейской, красной горбатовской, ярославской, симментальской пород, среднее (3,1–3,2 %) — для молока коров красной степной, швицкой и бестужевской пород, и минимальное (2,9–3,1 %) — для молока коров черно-пестрой породы.

Заметно различаются породы скота и по соотношению жира и белка в молоке, которое выражается в количестве граммов белка, приходящемся на 100 г жира. Этот показатель имеет важное значение при выработке белковых продуктов (определяет выход готового продукта).

Технологические свойства молока различных пород скота неодинаковы. Например, молоко коров симментальской, костромской, швицкой пород содержит больше кальция и быстрее свертывается сычужным ферментом, чем молоко коров черно-пестрой и красной степной пород, которое характеризуется мелкими мицеллами казеина и высокой термоустойчивостью. Жировые шарики крупнее в молоке коров красной горбатовской, ярославской, черно-пестрой пород и мельче в молоке коров красной степной.

Состояние здоровья животных

Состояние здоровья животных значительно влияет на продуктивность и качество молока. При заболевании животных (туберкулезом, ящуром, лейкозом, маститом и др.) могут резко изменяться химический состав и свойства молока.

В молоке коров, больных туберкулезом в начальной стадии, повышается содержание жира, уменьшается количество белка. Кислотность молока снижается до 14 °Т, вкус молока не меняется. В дальнейшем резко уменьшается содержание молочного сахара, жира, увеличивается содержание белка, кислотность понижается до 7 °Т, молоко приобретает мыльный, соленый вкус.

При бруцеллезе (без клинических признаков болезни) химический состав молока и его свойства почти не изменяются.

В молоке коров, подозрительных по заболеванию лейкозом, незначительно увеличивается количество сухих веществ, жира и уменьшается количество казеина и молочного сахара. Оно содержит повышенное количество лейкоцитов, клеток микроорганизмов.

При вирусном заболевании скота ящуром наблюдается резкое падение удоев. В молоке увеличивается содержание сухих веществ, жира и лейкоцитов. Кислотность молока понижается, оно приобретает горьковатый привкус. В нем плохо развиваются молочнокислые бактерии.

В последние годы появились малоизвестные инфекционные заболевания крупного рогатого скота — листериоз, иерсиниоз, лептоспироз, кампилобактериоз, коровье бешенство, или губчатая энцефалопатия коров.

Вместе с тем значительное место среди заболеваний коров занимает мастит. Мастит — воспаление тканей молочной железы, которое сопровождается нарушением секреции молока, изменением его состава и свойств.

Воспалительный процесс в молочной железе возникает и развивается в результате многочисленных причин. Наиболее частые причины маститов — инфекция, нарушение правил доения и ухода за выменем и доильными аппаратами. Возбудителями мастита являются патогенные стафилококки, и стрептококки, а также эшерихии, дрожжеподобные грибы и др.

Маститы могут быть как с ярко выраженными клиническими признаками, так и протекать вяло, скрыто — это так называемые скрытые (субклинические) маститы.

Субклинический мастит неблагоприятно влияет на химический состав и свойства молока. В таком молоке понижается количество сухих веществ, жира, молочного сахара, витаминов, кальция, содержание казеина (при увеличении количества κ-казеина), а количество сывороточных белков возрастает. В молоке повышено содержание лейкоцитов и других соматических клеток (от греч. soma — тело), бактерий, ферментов, хлоридов. Оно имеет солоноватый вкус. Титруемая кислотность молока понижается до 12–15 °Т, рН повышается до 6,83–7,19, плотность снижается до 1024–1025 кг/м3, а электропроводность молока возрастает.

Маститное молоко плохо свертывается сычужным ферментом, при этом получается дряблый сгусток, выделение сыворотки ухудшается. Молочнокислые бактерии в таком молоке развиваются медленно. Качество продуктов (сыра, масла, сгущенного молока и др.), выработанных из молока с примесью 8–15 % маститного, ниже качества продуктов, полученных из нормального молока. Примесь маститного молока особенно резко снижает качество сыра, поэтому к переработке на сыр не допускается молоко с содержанием соматических клеток более 500 тыс. в 1 см 3. Для определения примеси маститного молока к сборному разработаны специальные методы.

Рацион кормления

Практика показывает, что рационы кормления определенным образом влияют на процессы синтеза молока и, следовательно, на продуктивность животных и состав молока. Однако только неполноценное, однообразное кормление при недостатке или избытке белков, углеводов и минеральных веществ приводит к заметным изменениям состава, физико-химических, органолептических и технологических свойств молока.

Скармливание животным большого количества льняных и подсолнечных жмыхов приводит к повышению жирности молока и увеличению в молочном жире количества ненасыщенных жирных кислот. Жир приобретает мягкую, мажущуюся консистенцию, имеет пониженную точку плавления, нестоек при хранении. При скармливании больших количеств хлопчатниковых жмыхов, кормовой свеклы, картофеля, соломы в молочном жире повышается содержание насыщенных жирных кислот, и он приобретает твердую и крошливую консистенцию.

Если животным дают корм, бедный солями кальция (барда, кислый жом, силос), или они пасутся на болотистых лугах и пастбищах с кислыми травами, то может образоваться сычужно-вялое молоко, характеризующееся низким содержанием кальция и плохой сычужной вертываемостью.

Отдельные виды кормов воздействуют на вкус и запах молока. Так, при скармливании животным больших количеств кормовой свеклы, капусты, силоса (особенно силоса из кукурузы и брюквы), зеленой ржи, зеленого ячменя молоко приобретает кормовой привкус. Кормовой привкус — наиболее распространенный порок вкуса и запаха молока. В осенне-зимнее и весеннее время он составляет 60—80 % всех пороков органолептических свойств молока. Химические соединения, обусловливающие кормовой привкус молока, до конца еще не выяснены. Однако в молоке с кормовым привкусом обнаружено повышенное количество диметилсульфида, ацетона, некоторых альдегидов, спиртов и эфиров.

При поедании коровами некоторых сорняков и трав (полынь, лютик, пижма, дикий чеснок, лук, полевой хвощ и др.) молоко приобретает неприятные привкусы — горький, чесночный, луковый, мыльный и др.

Сезон года

Состав сборного молока и молока отдельных животных в течение года непостоянен. Под влиянием одновременно действующих факторов (стадия лактации, рацион кормления, условия содержания и т. д.) происходят сезонные изменения содержания основных компонентов молока и некоторых его свойств. По данным РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, молоко, полученное в племхозе ЗАО «Наро-Осановский», отличается не только сезонностью производства, но и изменением его качественных показателей — содержания белка (и жира), плотности (рисунок 1 и 2) и технологических свойств (термоустойчивости, сыропригодности). Молоко более низкого качества получено весной и в летний период, что объясняется изменением типа кормления коров и сменой погодных условий.

Рисунок 1 - Сезонные изменения содержания белка в молоке
Рисунок 1 – Сезонные изменения содержания белка в молоке
Рисунок 2 - Сезонные изменения плотности молока
Рисунок 2 – Сезонные изменения плотности молока

Следовательно, в молоке в зависимости от времени года меняется содержание основных компонентов, определяющих расход сырья, и его технологические свойства (сычужная свертываемость, термоустойчивость). Все это необходимо учитывать технологу при производстве сыра, творога, масла, консервов и других молочных продуктов.

Фальсификация молока

Всякое преднамеренное изменение состава и свойств натурального молока называется фальсификацией. Возможны следующие виды фальсификации качества молока: разбавление водой, добавление обезжиренного молока или подснятие сливок, добавление нейтрализующих (соды, аммиака) и консервирующих (формальдегида, пероксида водорода) веществ, фосфатных солей-стабилизаторов, пастеризация сырого молока и т. п. Изменения, происходящие в молоке при фальсификации, зависят от ее вида (таблица 2). При фальсификации нарушается естественное соотношение между составными частями молока, изменяются его физико-химические свойства, пищевая ценность. Фальсифицированное молоко (путем добавления воды) нельзя использовать для производства кисломолочных продуктов, сыра, молочных консервов.

Таблица 2 - Изменение показателей молока при фальсификации
Таблица 2 – Изменение показателей молока при фальсификации

При разбавлении молока водой снижаются кислотность, плотность, содержание жира, белков, лактозы, сухого остатка. Молоко плохо свертывается сычужным ферментом, причем получается дряблый сгусток, снижается выход продукции, увеличиваются потери. При подозрении на фальсификацию сборного молока натуральность его устанавливают косвенным путем по плотности. Принято считать, что плотность молока понижается примерно на 3 кг/м3 на каждые 10 % добавленной воды.

Более точно фальсификацию молока можно установить по температуре замерзания, которая при разбавлении водой повышается (таблица 3). Для этого используют термисторный криоскопический метод (ГОСТ 30502).

30502). Таблица 3 - Зависимость температуры замерзания молока от степени разбавления его водой
Таблица 3 – Зависимость температуры замерзания молока от степени разбавления его водой

Чтобы снизить кислотность молока, в него при фальсификации добавляют соду или аммиак. Такое молоко имеет мыльный привкус, быстро портится и становится непригодным для переработки и употребления в пищу. Это связано с тем, что нарастание кислотности вызывается размножением в молоке в основном молочнокислых бактерий. Накопление молочной кислоты препятствует развитию в нем гнилостных бактерий. Добавление к молоку с повышенной кислотностью нейтрализующих веществ устраняет этот сдерживающий развитие бактерий фактор. Поэтому гнилостные бактерии беспрепятственно размножаются, в результате чего в молоке накапливаются ядовитые продукты.