Физика и химия пищевых систем. Молоко и молочные продукты: теория и практикум

ПРЕДИСЛОВИЕ 3 ВВЕДЕНИЕ 4 Глава 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МОЛОКЕ 8 Химический состав молока, молозива, стародойного молока 8 Молоко 8 Молозиво 11 Стародойное молоко 12 Химический состав молока коров, больных маститом 12 Соматические клетки и молозивные тельца 14 Молоко как полидисперсная система 15 Контрольные вопросы и задания 16 Глава 2 ХАРАКТЕРИСТИКА СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ МОЛОКА 17 2.1 Вода 17 Свободная и связанная вода 17 Активность воды 19 АВТОМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАГИ И СУХОГО ОСТАТ-КА 20 Контрольные вопросы и задания 23 2.2 СУХОЙ ОСТАТОК МОЛОКА 23 Контрольные вопросы и задания 24 2.3 БЕЛКИ МОЛОКА 25 Аминокислотный состав белков молока 25 Определение и классификация аминокислот 25 Свойства аминокислот 27 Казеин – коллоидная фаза молока 28 Элементарный состав и строение казеина 29 Факторы устойчивости мицелл казеина 32 Физико-химические свойства казеина 35 Растворимость казеина 35 Коагуляция казеина под действием кислоты 35 Денатурация казеина под действием электролитов 37 Амфотерные и буферные свойства казеина 38 Электрохимические свойства казеина 38 Сывороточные белки – фаза ВМС 39 β-лактоглобулин (β-Лг) 40 α-Лактальбумин (α-Ла) 40 Альбумин сыворотки крови (СА) 41 Лактоферрин 41 Иммуноглобулины (Иг) 41 Протеозо-пептоны 42 Небелковые азотистые соединения 42 Биологическая ценность белков молока 43 Переваривание и всасывание белков молока 44 Гидролиз казеина 46 АВТОМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БЕЛКОВ В МОЛОКЕ 46 Контрольные вопросы и задания 47 2.4 ЛИПИДЫ – ЭМУЛЬСИОННАЯ ФАЗА МОЛОКА 47 Состав липидной фазы 47 Жирнокислотный состав молочного жира 48 Строение жирового шарика 51 Факторы устойчивости жировой эмульсии 53 Физические и химические числа молочного жира 53 Физические числа 53 Плотность молочного жира 53 Температуры плавления и отвердевания молочного жира 54 Вязкость молочного жира 58 Показатель преломления и число рефракции молочного жира 59 Химические числа 60 Кислотное число молочного жира 60 Число омыления молочного жира 61 Йодное число молочного жира 62 Числа Рейхерта-Мейссля и Поленске молочного жира 63 Влияние кислотности на устойчивость жировой эмульсии молока 65 Влияние механических воздействий на устойчивость жировой эмульсии молока 65 Изменения липидов при хранении 66 Гидролиз жира 66 Перекисное окисление (прогоркание) молочного жира 66 Кетонное окисление (прогоркание) молочного жира 69 Антиоксиданты и синергисты 70 Переваривание и всасывание молочного жира в организме человека 72 Фосфолипиды молока 74 Стерины молока 75 АВТОМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССОВОЙ ДОЛИ ЖИРА В МОЛОКЕ 77 Контрольные вопросы и задания 78 2.5 УГЛЕВОДЫ МОЛОКА – ФАЗА ИСТИННОГО РАСТВОРА 78 Определение, биологическое значение, номенклатура и классификация углеводов 78 Моносахариды. Свойства моносахаридов 79 Оптические свойства моносахаридов 79 Образование циклических форм 80 Редуцируюшие свойства моносахаридов 82 Лактоза 82 Свойства лактозы 83 Редуцирующие свойства 83 Оптические свойства 83 Формы лактозы и кристаллизация 84 Брожение лактозы 85 Молочнокислое брожение 85 Пропионовокислое брожение 87 Спиртовое брожение 88 Уксуснокислое брожение 89 Маслянокислое брожение 90 Гидролиз лактозы 91 Переваривание и всасывание лактозы 92 Контрольные вопросы и задания 93 2.6 БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ МОЛОКА 94 Ферменты молока 94 Химическая природа ферментов 94 Классификация ферментов 95 Оксидоредуктазы 95 Дегидрогеназы 96 Оксидазы 96 Пероксидазы 98 Трансферазы 99 Гидролазы 100 Липазы 101 Фосфолипазы 101 Протеиназы 102 Карбогидразы 103 Лиазы 103 Лигазы 104 Изомеразы 104 Контрольные вопросы и задания 104 2.7 ВИТАМИНЫ МОЛОКА 105 Определение, значение и классификация витаминов 105 Жирорастворимые витамины 107 Витамин А, ретинол, антиксерофтальмический, витамин роста 107 Витамин Д, холекальциферол, эргокальциферол, антирахитический 109 Витамин Е, токоферолы, антиоксидантный 110 Водорастворимые витамины 112 Витамин С, аскорбиновая кислота, противоцинготный фактор 112 Витамин В1, тиамин, антиневритный 114 Витамин В2, рибофлавин, лактофлавин 114 Витамин В3, РР, ниацин, никотинамид, антипеллагрический 115 Витамин В5, пантотеновая кислота, антидерматитный 117 Витамин В6, пиридоксол, антидерматитный 118 Витамин В12, цианокобаламин 119 Витамин В9, фолацин, антианемический 121 Витамии Н (В7), биотин, антисеборейный 122 Витамин В4, холин, капилляроукрепляющий 123 Витаминизация молока и молочных продуктов 124 Контрольные вопросы и задания 125 2.8 МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 126 Классификация минеральных веществ 126 Всасывание и выведение солей из организма 128 Кальций 130 Фосфор 131 Магний 133 Хлор 134 Медь 135 Железо 136 Цинк 138 Селен 139 Токсичные микроэлементы 141 Кадмий 141 Свинец 142 Ртуть 143 Мышьяк 145 Радионуклиды стронция, цезия, йода 146 Контрольные вопросы и задания 146 2.9 ГОРМОНЫ 148 Определение, общий механизм действия, классификация гормонов 148 Отдельные представители гормонов 149 Гормоны гипофиза 149 Гормон роста, соматотропный, соматотропин 149 Пролактин 150 Вазопрессин, антидиуретический гормон 151 Окситоцин 152 Эндорфины 152 Гормон щитовидной железы 153 Йодсодержащие гормоны 153 Кальцитонин 154 Гормоны паращитовидных желез, паратгормон 155 Гормоны поджелудочной железы 156 Инсулин 156 Глюкагон 158 Гормоны надпочечников 158 Гормоны мозгового слоя надпочечников: адреналин и норадреналин 158 Гормоны коры надпочечников 159 Минералокортикоиды 159 Глюкокортикоиды 160 Половые гормоны: андрогены, тестостерон 160 Простагландины 161 Контрольные вопросы и задания 162 Глава 3 ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОЛОКА 163 Титруемая кислотность молока 163 Активная кислотность молока, рН 164 Буферные свойства молока 165 Окислительно-восстановительный потенциал молока 166 Плотность молока 169 Температура замерзания молока 170 Осмотическое давление молока 171 Вязкость молока 172 Поверхностное натяжение молока 173 Электропроводность молока 175 Оптические свойства молока 177 Контрольные вопросы и задания 177 Глава 4 ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОЛОКА 179 Органолептические свойства молока 179 Общие понятия о вкусе и запахе пищевых продуктов 179 Основные вещества, формирующие вкус и запах молочных продуктов 181 Органолептические свойства молока 183 Технологические свойства молока 184 Термоустойчивость молока 184 Сычужная свёртываемость молока 186 Контрольные вопросы и задания 187 Глава 5 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ МОЛОКА ПРИ ЕГО ХРАНЕНИИ И ОБРАБОТКЕ 188 Физико-химические изменения компонентов молока при охлаждении замора-живании 188 Физико-химические изменения компонентов при сепарировании 190 Физико-химические изменения компонентов молока при термообработке 190 Физико-химические изменения компонентов молока при гомогенизации 193 Контрольные вопросы и задания 194 Глава 6 БИОХИМИЯ КИСЛОМОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 196 Общие сведения о кисломолочных напитках 196 Общая технологическая схема производства кисломолочных напитков 198 Пастеризация молока 198 Гомогенизация молока 198 Охлаждение гомогенизированного молока 200 Заквашивание и сквашивание молочной смеси 200 Сбраживание лактозы при сквашивании. Роль молочной кислоты 200 Застудневание казеина. Факторы, влияющие на структуру сгустка 202 Протеолиз в кисломолочных напитках 202 Созревание напитков 203 Карбоновые кислоты 204 Карбонильные соединения 206 Хранение готового продукта 207 Технологический процесс производства и микроструктура кисломолочных напитков 207 Кефир. Микроструктура кефира 207 Простокваша обыкновенная 208 Сметана. Микроструктура сметаны 208 Творог. Микроструктура творога 210 Контрольные вопросы и задания 211 Глава 7 БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ И СОЗРЕВАНИИ СЫРА 213 Требования к качеству полутвёрдых сычужных сыров 213 Требования к качеству молока для выработки сыра 213 Требования к качеству сырых сливок и соли 217 Требования к функционально необходимым компонентам 217 Бактериальные закваски 217 Молокосвёртывающие ферменты 217 Общая схема производства полутвёрдых сычужных сыров 218 Теория сычужной коагуляции (застудневания) казеина 219 Биохимические процессы при посолке сыра 219 Диффузия соли в сыр 220 Осмотический перенос воды в рассол 220 Биохимические процессы при созревании сыра 221 Динамика развития микроорганизмов. Сбраживание лактозы. 222 Изменения казеина 223 Изменения молочного жира 224 Вкус и аромат сыров 224 Гидролиз белков: свободные амино- и жирные кислоты, амины 224 Нейтральные жиры: свободные жирные кислоты, кетоны 225 Сбраживание углеводов: карбоновые кислоты, карбонильные соединения, спирты 225 «Раннее» и «позднее» вспучивание сыров 226 Микроструктура твёрдых сычужных сыров 227 Контрольные вопросы и задания 230 Глава 8 БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МАСЛА 232 Общие сведения о масле 232 Требования к сырью при производстве сладко-сливочного масла 233 Производство масла способом сбивания 234 Физическое созревание сливок 234 Отвердевание и кристаллизация триацилглицеринов молочного жира 234 Смещение адсорбционного равновесия 235 Частичное разрушение оболочек жировых шариков 235 Микроструктура созревших сливок 235 Биологическое созревание сливок 236 Сбивание сливок 236 Теоретические основы процесса сбивания сливок 237 Гидродинамическая теория 237 Кавитационная теория 237 Флотационная теория 237 Изменение микроструктуры сливок в процессе сбивания 239 Производство масла способом преобразования высокожирных сливок 240 Контрольные вопросы и задания 242 Глава 9 БИОХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МОЛОЧНЫХ КОНСЕРВОВ 243 Теоретические основы консервирования 243 Классификация молочных консервов 244 Цельное сгущённое молоко с сахаром 245 Требования к качеству цельного сгущённого молока с сахаром 245 Технологический процесс производства сгущённого молока с сахаром 246 Изменения компонентов молока при консервировании 249 Изменения лактозы 249 Изменения липидов 250 Изменения белков 250 Микроструктура цельного сгущённого молока с сахаром 251 Пороки молочных консервов 251 Сухие молочные консервы 252 Классификация сухих молочных консервов 252 Молоко коровье цельное сухое 253 Требования к качеству молока коровьего цельного сухого 253 Технологический процесс производства сухого цельного молока 254 Распылительная сушка 254 Плёночная сушка 255 Сублимационная сушка 256 Изменения компонентов сухого молока при сушке и хранении 256 Казеин 256 Лактоза 256 Липиды 257 Витамины 257 Микроструктура сухого молока 257 Пороки сухих молочных продуктов 258 Контрольные вопросы и задания 259 Глава 10 ПИЩЕВАЯ, БИОЛОГИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ МОЛОКА 260 Расчёт пищевой ценности молока и молочных продуктов 260 Расчёт биологической ценности белков молока 261 Расчёт биологической эффективности липидов молока 261 Расчёт энергетической ценности молока и молочных продуктов 262 Контрольные вопросы и задания 263 ПРАКТИКУМ 264 Глава 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МОЛОКЕ 265 Работа 1. Определение разбавления молока водой 265 Работа 2. Определение в сборном молоке примеси анормального молока 266 А. Визуальный метод определения количества соматических клеток в молоке 267 Б. Определение соматических клеток в молоке с применением вискозиметра и анализатора «Соматос» 268 В. Определение соматических клеток в молоке ионометрическим методом по концентрации ионов хлора 270 Работа 3. Определение молоке остаточных количеств хлорорганических пестицидов 272 Работа 4. Определение в молоке консервирующих веществ 276 Работа 5. Определение в молоке нейтрализующих веществ 279 А. Определение соды и аммиака с бромтимоловм синим и реактивом Несслера 279 Б. Определение соды и аммиака ионометрическим методом по концентрации ионов натрия и аммония 280 Глава 2 ХАРАКТЕРИСТИКА СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ МОЛОКА 284 2.1 СУХОЙ ОСТАТОК МОЛОКА 284 Работа 6. Определение массовой доли сухого остатка и влаги в молоке методом высушивания 284 Работа 7. Определение массовой доли сухого остатка молока методом расчёта по плотности и массовой доле жира 286 2.2 БЕЛКИ – КОЛЛОИДНАЯ ФАЗА МОЛОКА 288 Работа 8. Определение массовой доли общего белка в молоке методом Кьель-даля 288 А. Метод Кьельдаля с улавливанием аммиака раствором борной кислоты 288 Б. Метод Кьельдаля с улавливанием аммиака раствором серной кислоты 292 Работа 9. Определение массовой доли белка методом Лоури (в модификации Дэвени и Гергей) 293 Работа 10. Определение массовой доли белков в молоке методом формольного титрования 297 Работа 11. Определение массовой доли белка, казеина и сывороточных белков в молоке рефрактометрическим методом 302 Работа 12. Определение массовой доли белков в молоке методом колориметрии 306 Работа 13. Определение массовой доли казеина в молоке методом кислотного осаждения 313 Работа 14. Влияние солей кальция на ферментативную коагуляцию казеина 315 Работа 15. Влияние кислотности на устойчивость белков молока (кислотно-кипятильная проба) 317 Работа 16. Переваривание белков молока протеиназами панкреатической желе-зы 319 2.3 ЛИПИДЫ – ЭМУЛЬСИОННАЯ ФАЗА МОЛОКА 322 Работа 17. Определение массовой доли жира в молоке кислотным методом 322 Работа 18. Определение йодного числа молочного жира 325 Работа 19. Определение числа омыления молочного жира 327 Работа 20. Определение числа Рейхерта-Мейссля молочного жира 329 Работа 21. Определение числа Поленске молочного жира 332 Работа 22. Определение температуры плавления и отвердевания молочного жира 333 А. Определение температуры плавления 333 Б. Определение температуры отвердевания 335 Работа 23. Определение показателя преломления и числа рефракции молочно-го жира 336 Работа 24. Определение кислотного числа молочного жира 340 Работа 25. Определение перекисного числа молочного жира 342 Работа 26. Определение кетонного прогоркания молочного жира 344 Работа 27. Определение окислительной порчи жира по реакции с нейтральным красным 345 Работа 28. Исследование динамики переваривания молочного жира липазой 346 2.4 УГЛЕВОДЫ МОЛОКА – ФАЗА ИСТИННОГО РАСТВОРА 349 Работа 29. Определение массовой доли углеводов в молоке методом Бертрана 349 Работа 30. Определение массовой доли углеводов в молоке йодометрическим методом 353 Работа 31. Определение массовой доли лактозы в молоке рефрактометрическим методом 356 Работа 32. Определение массовой доли лактозы в молоке поляриметрическим методом 359 Работа 33. Переваривание лактозы β-галактозидазами 364 2.5 ФЕРМЕНТЫ МОЛОКА 367 Работа 34. Проба на редуктазу 367 Работа 35. Определение эффективности пастеризации молока пробой на лактопероксидазу 369 Работа 36. Определение эффективности пастеризации молока пробой на фосфатазу 371 А. Метод определения фосфатазы по реакции с 4-аминоанипирином 372 Б. Метод определения фосфатазы по реакции с фенолфталеинфосфатом натрия 373 Работа 37. Определение активности каталазы 374 2.6 ВИТАМИНЫ МОЛОКА 377 Работа 38. Определение массовой доли аскорбиновой кислоты в молоке 377 2.7 МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 379 Работа 39. Определение массовой доли кальция в молоке комплексонометрическим (трилонометрическим) методом 379 Работа 40. Определение массовой доли магния в молоке 382 Работа 41. Определение массовой доли хлоридов в молоке с осаждением белков раствором сульфата алюминия 384 Работа 42. Определение массовой доли хлоридов в молоке с осаждением белков раствором сульфата меди 386 Глава 3 ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОЛОКА 388 Работа 43. Определение титруемой кислотности молока с использованием индикатора фенолфталеина 388 Работа 44. Определение титруемой кислотности молока потенциометрическим методом 389 Работа 45. Определение активной кислотности молока 390 Работа 46. Определение буферной ёмкости молока (по П. Ф. Дьяченко) 392 Работа 47. Определение плотности молока 394 Работа 48. Определение температуры (точки) замерзания молока на анализато-ре натуральности молока АНМ-1М 395 Работа 49. Определение осмотического давления молока 400 Работа 50. Определение вязкости молока 401 Работа 51. Определение поверхностного натяжения молока сталагмометриче-ским методом 403 Работа 52. Определение электропроводности молока 406 Глава 4 ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОЛОКА 409 Работа 53. Определение органолептических (сенсорных) свойств молока 409 Работа 54. Определение термоустойчивости молока 411 А. Определение термоустойчивости молока по ГОСТ 25228-82 412 Б. Определение термоустойчивости молока по алкогольной пробе (в модификации К. К. Горбатовой и П. И. Гуньковой) 413 В. Определение термоустойчивости молока по тепловой пробе с использованием прибора «Термол-1» 414 Г. Определение термоустойчивости молока по количеству ионов кальция (по К. К. Горбатовой и П. И. Гуньковой) 415 Глава 5 БИОХИМИЯ КИСЛОМОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 418 Работа 55. Определение титруемой кислотности кисломолочных напитков 418 Работа 56. Определение массовой доли спирта в заквасках и кисломолочных напитках 420 Глава 6 БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ И СОЗРЕВАНИИ СЫРА 423 Работа 57. Определение сычужной свёртываемости молока 423 А. Сычужно-бродильная проба 424 Б. Сычужная проба 424 Работа 58. Определение массовой доли влаги в сыре на приборе К. Н. Чижовой 426 Глава 7 БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МАСЛА 429 Работа 59. Определение массовой доли влаги в масле с использованием масляных весов 429 Глава 8 БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МОЛОЧНЫХ КОНСЕРВОВ 432 Работа 60. Определение массовой доли сухих веществ и влаги в сгущённом молоке с сахаром рефрактометрическим методом 432 Работа 61. Определение массовой доли сахарозы в сгущённом молоке с саха-ром йодометрическим методом 434 Работа 62. Определение массовой доли сахарозы в сгущённом молоке с саха-ром поляриметрическим методом 438 Глава 9 ПИЩЕВАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ МОЛОКА И МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 444 Работа 63. Исследование пищевой и энергетической ценности молока и молочных продуктов 444 ГЛОССАРИЙ 447 ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Приготовление растворов 460 ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Приготовление растворов этилового спирта 485 ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Буферные смеси 486 ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Кислотно-основные индикаторы 489 ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Формула сбалансированного питания и химический состав молока и молочных продуктов 491 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 494