Кислотность и рН молока

Нормальная величина рН молока при комнатной температуре составляет 6,5-6,7. Реакция молозива более кислая, а рН маститного молока обычно выше и достигает 7,3. Иногда (не очень часто) стрептококки вырабатывают в молочной железе кислоту, которой достаточно для того, чтобы уровень рН молока упал ниже нормы. По мере увеличения температуры рН снижается, потому что фосфат кальция переходит в нерастворимую форму. Фосфаты - основной компонент молока, который стабилизирует его рН (то есть обладает буферными свойствами). Молоко обладает низкой буферной емкостью в области фенолфталеиновой точки (рН 8,3), что используется для проверки титруемой кислотности. Для определения рН молока чаще всего пользуются электрометрическим рН-метром со стеклянными электродами.

Кислотность свежего молока (видимая кислотность) в США выражается через эквивалентные проценты молочной кислоты. В европейских странах кислотность выражают через миллилитры щелочи (обычно 0,1N), затраченной на титрование молока заданного объема. При объеме молока 100 мл этот показатель выражается условными градусами Тернера (кислотность по Тернеру, °Т). Большинство проб свежего молока по кислотности находится в пределах 1,5-1,8 мэкв кислоты на 100 мл молока или титруемой кислотности от 0,15 до 0,18%. В свежем молоке нет молочной кислоты или же она появляется очень редко в незначительных количествах. Видимая кислотность (титр) появляется в результате наличия углекислого газа, белков, фосфатов, цитрата и второстепенных компонентов. Все эти вещества действуют как кислоты. Поэтому по мере увеличения в молоке нежирных сухих веществ титруемая кислотность возрастает. Титруемая кислотность отражала высокое содержание компонентов, обладающих буферными свойствами.

Наибольшую озабоченность при переработке и продаже молока вызывает развившаяся (действительная) кислотность молока. Этот показатель отражает деятельность бактерий, при которой лактоза разлагается до молочной кислоты. Обычно человек говорит о молоке, что оно прокисло, когда титруемая кислотность выше 0,25%. Это равно примерно 0,07-0,10% развившейся кислотности, которая вместе с 0,15% видимой кислотностью достигает 0,25%.

Окислительно-восстановительный потенциал молока

Свежее молоко, выдоенное без контакта с воздухом, имеет отрицательный окислительно-восстановительный потенциал. Если в такое молоко добавить метиленовую синь, то она восстанавливается и становится бесцветной. В атмосфере кислорода происходит Окисление (отдача электронов) метиленовой сини, и она вновь приобретает синий цвет. Уэбб и Джонсон сделали вывод, что обратимая окислительно-восстановительная реакция с участием аскорбат-дегидроаскорбатной системы является основной реакцией, стабилизирующей потенциал молока, содержащего кислород в зоне от +0,2 до 0,3 В. По мере скисания молока потенциал обычно снижается. Растворенный кислород используется бактериями. После того как весь кислород, по существу, исчерпывается, оксидантами становятся другие вещества. Краски, такие, как метиленовая синь или резорцин, функционируют аналогичным образом. При нагревании молока до появления кипяченого привкуса выделяются сульфгидрильные группы в результате денатурации белка (главным образом b-лактоглобулина) и окислительно-восстановительный потенциал снижается. Деаэрация (вакуум) также снижает потенциал. Такая обработка обычно стабилизирует сухое молоко по отношению к окислительному разложению. Загрязнение молока медью повышает его Е_h. Медь, конечно, является потенциальным окислительным агентом, который катализирует образование металлического и окисленного привкуса и запаха в молоке и молочных продуктах.

Плотность и удельная масса молока

Масса данного объема молока или молочных продуктов может быть важным показателем при количественном определении состава и при упаковке и продаже. Плотность - это масса в единице объема при данной температуре. Например, плотность воды, по существу, равна 1,000 при 4° С. Удельная масса - это плотность вещества, деленная на плотность воды при той же температуре.

При повышении температуры плотность молока снижается, но удельная масса остается относительно постоянной, примерно равной 1,032. На суммарную плотность молока оказывают влияние плотности составных компонентов. Молочный жир имеет плотность, примерно равную 0,9 г при 60° С. Плотность лактозы, белков и других сухих веществ составляет вместе около 1,616.

Удельная масса используется для контроля состава концентрированных молочных продуктов (сгущенное молоко) в процессе производства. Он используется для определения нежировых сухих веществ и общего содержания сухих веществ в молоке и для исследования проб на наличие добавленной в молоко воды.

Вязкость молока

Вязкость нормального молока колеблется от 1,5 до 2,0 сантипуаз (единица вязкости) при 20° С. Казеин является основным компонентом, влияющим на вязкость. Однако жир также является важным фактором, влияние которого зависит от количества и размера жировых шариков и степени эмульгирования. Лактоза, белки сыворотки молока и соли мало меняют вязкость молока.

С увеличением температуры вязкость молока, как правило, возрастает до точки коагуляции ввиду образования белковых агломератов. Факторами, так или иначе влияющими на вязкость, являются кислотность, солевой баланс и активность некоторых ферментов. Гомогенизация увеличивает вязкость молока из-за увеличения площади поверхности жира и количества белка, абсорбированного жиром. Увеличение вязкости происходит, как правило, пропорционально степени гомогенизации.

Поверхностное и межфазное натяжение молока

Молоко обладает низким поверхностным натяжением (около 50 дин на 1 см при 20° С) вследствие того, что белки, фосфолипиды, молочный жир и свободные жирные кислоты стремятся сконцентрироваться на поверхностях раздела. Основной поверхностью раздела в случае с молоком является поверхность жидкости и воздух (место поверхностного натяжения) и поверхность между водной и липидными фазами (место межфазного натяжения).

На поверхностях раздела возникает натяжение, потому что некоторые молекулы взаимно притягиваются, причем число их гораздо больше с одной стороны поверхности, чем с другой. В воздухе концентрация молекул сравнительно мала. Жир и вода не смешиваются, и их молекулы имеют небольшую силу притяжения, поэтому две фазы остаются раздельными. Однако некоторые молекулы движутся к поверхности, где они снижают напряжение (понижают натяжение) в процессе адсорбции. Другие молекулы проявляют тенденцию оставлять поверхностные пленки (отрицательная адсорбция), увеличивая таким образом поверхностное натяжение.

Факторами, которые способствуют понижению поверхностного натяжения молока в значительной степени, являются развитие прогоркания (в ходе этого процесса выделяются жирные кислоты) и сбивание масла (освобождаются фосфолипиды). При подогревании молока поверхностное натяжение увеличивается до такой степени, что становится возможной денатурация и коагуляция белков.

Индекс рефракции молока

Свет, падающий под непрямым углом из воздуха в воду, в более плотную среду, преломляется - явление, которое носит название «рефракция». Величина отклонения называется индексом рефракции. При 20° С и длине волны 589,3 нм индекс рефракции воды равен 1,33299. Растворение веществ в воде увеличивает индекс рефракции. Ни коллоиды (казеин), ни эмульсоиды (жир) не влияют на индекс рефракции, но в молоке они затрудняют определение этого показателя, поэтому до проведения анализа их необходимо удалить, по крайней мере жир. Индекс рефракции водной фазы обычно колеблется от 1,3440 до 1,3480. Приблизительное содержание сухих веществ в сгущенном снятом молоке можно получить методом рефрактометрии, который также используется для определения содержания казеина после осаждения и повторного суспендирования. Выявление добавления воды в молоко рефрактометрией не столь надежно, как криоскопией (определением точки замерзания).

Точка замерзания молока

Определение точки замерзания основано на том факте, что коллигативные свойства молока - осмотическое давление, точка замерзания и другие - контролируются количеством веществ, растворенных в нем. Последнее, в свою очередь, зависит от концентрации веществ, растворенных в крови, которая поддерживается в определенных пределах. Потребление коровой воды в больших количествах может вызвать ограниченное снижение осмотического давления в крови с последующим повышением точки замерзания молока. Другие факторы, оказывающие влияние на точку замерзания, - сезон, вид кормов, окружающая температура, порода и время доения. 75% изменчивости точки замерзания обусловлено лактозой и хлоридами.

Чистая вода замерзает при 0°С. Большинство проб молока замерзает в пределах от -0,530 до -0,550° С. Добавление воды в молоко в количестве 1 % повышает точку замерзания молока несколько более чем на 0,006° С. Термисторные криоскопы чувствительны к изменениям температуры менее чем 0,001° С.

Общепринятая верхняя граница точки, замерзания молока равна -0,530° С. Однако добавление воды в молоко считается доказанным, если точка замерзания исследуемой пробы выше по сравнению с точкой замерзания аутентичной пробы. Аутентичной называется проба, которая взята служащим контрольного учреждения (например, отдела здравоохранения) таким образом, который исключает фальсификацию молока водой.

На точку замерзания может оказывать влияние вакуумная обработка, стерилизация, замораживание и хранение образцов в таком виде до анализов. Увеличение сухих веществ, солей или сахара в молоке значительно понижает точку замерзания, а также развитие кислотности при скисании молока.

Точка кипения молока

Точку кипения молока определяют состав и давление. В норме молоко кипит приблизительно при 100,5° С и абсолютном атмосферном давлении 760 мм ртутного столба. При удвоении концентрации сухих веществ в молоке точка кипения повышается на 0,5° С, при повышении в 3 раза - на 0,75° С.