Document 2747877

Цель работы: исследование состава молока как сырья для молочной
промышленности, экспериментальное определение
содержания основных
компонентов молока (белков, жиров, углеводов, минеральных веществ, витаминов).
Сведения из теории
Молоко – это биологическая жидкость, выделяемая молочной железой
млекопитающих и предназначенная для поддержания жизни и роста
новорожденного. Молоко синтезируется клетками эпителиальной ткани молочной
железы. Питательные вещества, необходимые для синтеза молока, поступают в
молочную железу с кровью.
Молоко представляет собой полидисперсную систему. Дисперсные фазы
молока находятся в ионно-молекулярном (минеральные соли, лактоза), коллоидном
(белки, фосфат кальция) и грубодисперсном (жир) состоянии. Водная фаза молока
является дисперсионной средой.
Таблица.
Химический состав коровьего молока
Содержание в 100 г молока, г
Компонент молока
среднее
Интервал
колебаний
Вода
87,3
85,5-88,8
Сухое вещество
12,7
11,2-14,5
Белки
3,2
3,05-3,85
В том числе казеин
2,6
2,2-3
сывороточные белки
0,6
0,5-0,8
Ферменты
0,025
0,02-0,03
Липиды
3,6
3,12-4,6
В том числе триглицериды
3.5
3-4,5
фосфолипиды
0,03
0,007-0,04
холестерин
0,01
0,01-0,04
Углеводы (лактоза)
4,8
4,43-5,23
Органические кислоты (лимонная)
0,16
0,15-0,2
Минеральные вещества (зола)
0,7
0,6-0,8
Газы: диоксид углерода
0,01
--Кислород
0,0016
--Азот
0,0006
--В зависимости от назначения молоко оценивают по различным показателям.
Если молоко используют непосредственно в пищу, то важны такие показатели как
санитарно-гигиенические и экономические. Если молоко используют как сырье для
молочной промышленности, то наряду с вышеперечисленными показателями
необходимо знать физико-химические характеристики молока.
Краткая характеристика основных компонентов молока
Вода. В молоке содержится 87-88% воды, которая находится в свободном и
связанном состоянии. Свободная вода – это вода, не связанная с компонентами
молока и легко удаляемая при высушивании. Эта вода является растворителем
органических и неорганических соединений молока, при 100ºС она переходит в
2
парообразное состояние. Связанная вода – это вода, удерживаемая молекулярными
силами гидрофильных групп белков (-NH2, -COOH, -OH, =NH,-CO-, -SH и др.). В
молоке содержится 2-3,5% связанной воды. Она замерзает при температуре ниже
0ºС, не растворяет солей и сахаров, не удаляется при сушке, недоступна
микроорганизмам. Особые свойства связанной воды объясняются распределением
полярных молекул воды в виде мономолекулярного слоя на поверхности
заряженной коллоидной частицы. Равновесное парциальное давление паров воды на
коллоидной частице уменьшается, и на ней сорбируются другие молекулы воды,
образуя новые слои связанной воды. По мере удаления от поверхности коллоидной
частицы эти слои менее прочно связаны. Вокруг частицы образуется
рыхлосвязанная диффузионная водная среда, внешний слой которой легко
отделяется при повышении температуры, внесении электролитов, под действием
других факторов. Особую форму связанной воды представляет кристаллизационная
вода, связанная с лактозой.
Сухие вещества. Сухие вещества – это вещества, которые остаются в молоке
после высушивания при 103-105ºС до постоянной массы. Массовая доля сухих
веществ составляет от 12 до 13% и изменения этого показателя связаны главным
образом с колебаниями содержания жира в молоке. Массовая доля сухого
обезжиренного остатка (СОМО) составляет 8-10%. Ее получают, вычитая из
массовой доли сухих веществ массовую долю жира.
Белки. Белки являются важнейшей составной частью молока. Количество
белков в молоке составляет 3,05-3,85%. В их состав входит около 82% казеина, 12%
альбумина, 6% глобулина. Соотношение казеина, альбумина и глобулина
изменяется в зависимости от периода лактации, кормления животных и других
факторов. При технологической обработке молока белки молока изменяются. При
производстве пастеризованного и стерилизованного молока требуется сохранить
стойкость белков, а при производстве творога, сыра, казеина необходимо добиться
быстрой коагуляции белков.
При рН молока 4,6 происходит разделение белков на казеин и сывороточные
белки, при этом казеин переходит в нерастворимое состояние и выпадает в осадок, а
сывороточные белки остаются в растворе. Казеин и сывороточные белки не
являются гомогенными, а состоят из смеси разных белков. Разделение казеина и
сывороточных белков на отдельные фракции осуществляется благодаря их
различной растворимости в растворителях, а также электрофоретической
подвижности.
Нефракционированный казеин является фосфопротеидом и в отличие от
сывороточных белков содержит фосфор. Из казеина выделены следующие основные
фракции, отличающиеся по свойствам: группы αs1 – казеинов, αs2 – казеинов βказеинов, и χ- казеинов. Казеин представляет собой белый аморфный порошок, без
запаха и вкуса. В молоке казеин находится в виде растворимой кальциевой соли.
Под действием кислот, щелочей, ферментов казеин свертывается (коагулирует) и
выпадает в осадок. Коагуляцией казеина обусловлено свертывание молока под
действием молочной кислоты, образующейся
в результате молочнокислого
брожения. При производстве творога и сыров казеин осаждают сычужным
ферментом.
3
Казеинкальцийфосфатный комплекс образует в молоке мицеллы размером 40300 нм, состоящие из казеина и неорганических компонентов, важнейшими из
которых являются кальций и фосфаты. Одна часть кальция в комплексе связана с
фракциями казеина, другая входит в состав фосфата кальция, который присутствует
во всех мицеллах казеина. Между фосфатом кальция и казеином существует
химическая связь:
НО
\
О=Р—О—Са—О—фосфосерин казеина
/
―Са—О
Существует много моделей мицеллы казеина, однако структура ее до конца не
установлена. По модели Д.Г.Шмидта субмицеллы состоят из фракций казеина,
связанных фосфатом кальция. Гидрофобные остатки фракций находятся внутри
ядра, а заряженные группы - на ее поверхности. В поверхностном слое содержится
много остатков фосфосерина и гликомакропептидная часть χ-казеина. χ-Казеин
занимает часть поверхности субмицеллы. Субмицеллы объединяются в мицеллы с
помощью коллоидного фосфата. Часть казеина не объединяется в мицеллы и не
выделяется из молока при суперультрацентрифугировании. Вероятно, этот казеин
находится в виде мономеров фракции, не объединенных в мицеллы. В свежем
молоке доля растворимого казеина составляет 5-10% всего казеина.
Мицеллы казеина связывают значительное количество воды. Часть воды
(около 50% массы казеина) настолько прочно связана с частицами, что не
растворяет лактозу.
Стойкость казеинкальцийфосфатного комплекса определяется степенью
гидратации и поверхностным суммарным зарядом частицы: чем они выше, тем
выше стойкость комплекса. Также на стойкость комплекса влияют компоненты
молока, находящиеся как в истинно растворенном состоянии, так и в коллоидном
состоянии.
В состав сывороточных белков входят фракции β – лактоглобулина и α –
лактоальбумина. Альбумины находятся в молоке в растворенном состоянии и
выпадают в осадок при нагревании до 70˚С. Выпавший в осадок альбумин
денатурирует и вновь не растворяется. Для альбумина характерно высокое
содержание такой незаменимой аминокислоты как триптофан (около 7%), которую
не содержит ни один белок молока. Глобулины находятся в молоке в растворенном
состоянии. Свертываются при нагревании до 72-75˚С в слабокислой среде. Как
альбумин, так и глобулин – белки плазмы крови. Они являются носителями
иммунных свойств и содержание их выше в молозиве.
Кроме указанных белков в молоке содержатся белки оболочек жировых
шариков.
Наряду с белками в молоке содержится небольшое количество других
азотистых соединений: продукты частичного гидролиза казеина, ферменты и
гормоны, а также низкомолекулярные азотистые соединения, например, свободные
аминокислоты, попадающие в молоко непосредственно из крови животного.
4
Липиды. Липиды молока состоят в основном из молочного жира и
жироподобных веществ (фосфолипидов, стеринов и пр.). Молочный жир является
наиболее энергетически ценным компонентом молока, обуславливает определенный
вкус и консистенцию молочных продуктов, их пищевую ценность. В молоке
молочный жир находится в виде суспензии или эмульсии и имеет форму мелких
шариков (размер частиц от 200 до 10000 нм). Жировые шарики окружены
оболочкой, состоящей из фосфолипидов и белков.
По
химическому
составу
молочный
жир
представляет
смесь
триацилглицеринов (ТАГ), из которой выделено до 20 жирных кислот. Насыщенные
жирные кислоты в составе ТАГ определяют консистенцию жира, вкус, способность
к плавлению. С увеличением длины углеродной цепи насыщенных кислот
повышаются температура плавления и плотность жира. Количество
низкомолекулярных жирных кислот – от масляной (С4) до лауриновой (С12) –может
составлять до 21% (мольных), что характерно только для молочного жира.
Низкомолекулярные жирные кислоты обуславливают запах и вкус молочного жира.
Ненасыщенные жирные кислоты в составе ТАГ гораздо сильнее влияют на
физические и химические свойства молочного жира, чем насыщенные. Они имеют
изомеры, легко переходящие из одной формы в другую, легко окисляются
кислородом воздуха, взаимодействуют с галогенами.
Температура плавления молочного жира, при которой он переходит в жидкое
состояние, колеблется от 28 до 36˚С, температура затвердевания – от 18 до 23˚С.
В молочном жире растворены витамины А, D, E.
Кроме ацилглицеринов в молоке находятся фосфолипиды и стерины.
Основной фосфолипид – лецитин – входит в состав оболочек жировых шариков.
Фосфолипиды содержат фосфор, необходимый для регулирования обмена веществ в
организме.
Эмульсия жира в молоке довольно устойчива. Транспортирование молока,
механические воздействия, нагревание незначительно влияют на стабильность
эмульсии. Состав и структура оболочки жировых шариков изменяются в процессе
обработки, охлаждения и хранения молока. Нарушение целостности оболочки
жирового шарика приводит к выделению свободного жира и частичному
нарушению жировой эмульсии.
К стеринам относятся холестерин и эргостерин, из последнего под действием
ультрафиолетовых лучей образуется витамин D.
Углеводы. Основным углеводом молока является дисахарид лактоза (90%
всех углеводов). Она присутствует в молоке в виде молекулярной дисперсии и
содержится во всех молочных продуктах, участвует в формировании свойств и
качества молока. Она является главным источником питания молочнокислых
бактерий, которые сбраживают лактозу до молочной кислоты. Молочная кислота
отщепляет от казеина кальций, и казеин выпадает в осадок. Этот процесс
используют при производстве творога, простокваши, сметаны и других
кисломолочных продуктов.
В сыром молоке лактоза находится в виде гидратных α- и β-форм. Более
устойчивой является гидратная α-форма. При нагревании как в растворе, так и в
твердом состоянии лактоза претерпевает химические превращения, вызывающие
5
потемнение и изменение вкуса продукта, что является нежелательным. Длительное
нагревание молока при температуре 100˚С и выше приводит к изменению цвета, что
обусловлено образованием меланоидинов при взаимодействии лактозы и других
сахаров с белками.
В молоке содержатся также моносахариды (глюкоза, галактоза) и их
производные (аминосахара, фосфаты сахаров, дезоксисахара и др.), олигосахариды.
Минеральные соли. В молоке присутствуют соли кальция, магния, калия,
железа лимонной и фосфорной кислот, а также в очень небольших количествах
микроэлементы. При недостатке или избытке минеральных солей нарушается
равновесие коллоидной системы и белки выпадают в осадок. Так нормальной
концентрацией ионизированного кальция считается величина 110 мг/кг, если она
уменьшается до 80 мг/кг, молоко становится «сычужновялым»; при концентрации
его более 160 мг/кг – молоко нестабильно и легко свертывается при повышении
температуры. Аналогичное влияние оказывают соли магния, но их в молоке
существенно меньше, и влияние солей магния можно не учитывать. При
производстве разных молочных продуктов используют повышение или снижение
концентрации кальция для смещения равновесия между солями молока в нужную
сторону, вводя в молоко различные соли: хлорид кальция, фосфаты и цитраты калия
и натрия.
Витамины. В молоке имеются все жизненно важные витамины. Их
содержание не постоянно и зависит от кормового рациона, условий содержания
животных и других факторов. Для молочной промышленности основной интерес
представляют витамины А, D, E, B1, B2, C, которые являются важными
компонентами молока. Часть витаминов влияет на ход окислительновосстановительных процессов, протекающих в молоке, и играет роль
антиоксидантов липидов. Многие витамины являются необходимыми факторами
роста микроорганизмов заквасок, а каротиноиды и витамин В2 - природными
красителями молочных продуктов. Некоторые витамины разрушаются при тепловой
обработке молока, транспортировании и хранении. Широко используется в
молочной промышленности обогащение молока и молочных продуктов витаминами,
например, витамином С.
Ферменты. В молоке содержатся нативные (истинные) ферменты,
попадающие в него в процессе молокообразования из секреторных клеток молочной
железы или непосредственно из крови, и микробные ферменты, попадающие в
молоко вследствие инфицирования молочной железы или жизнедеятельности
микроорганизмов, попадающих в молоко из окружающей среды. В молоке здоровых
животных присутствует до 100 видов ферментов. Ферменты чувствительны к
действию высоких температур и при пастеризации молока разрушаются. При низких
температурах ферменты снижают свою активность. Наибольшую активность многие
ферменты проявляют при 15-40˚С.
Наиболее существенное влияние на качество молочных продуктов оказывают
следующие ферменты.
Лактаза расщепляет молочный сахар на глюкозу и галактозу, в молоке она
образуется при размножении молочнокислых бактерий.
6
Амилаза расщепляет полисахариды до мальтозы, в молоко она попадает из
молочной железы.
Липаза расщепляет молочный жир до глицерина и жирных кислот. Этот
фермент в молоке образуется за счет развития гнилостной микрофлоры и плесеней.
Фосфатаза вызывает гидролиз сложных эфиров фосфорной кислоты. Наличие
ее в пастеризованном молоке свидетельствует о нарушении режима пастеризации
(фосфатаза разрушается при 63˚С в течение 15 мин).
Пероксидаза участвует в окислительно-восстановительных процессах,
протекающих в организме.
Редуктаза выделяется различными бактериями, особенно пептонизирующими.
Способна обесцвечивать метиленовую синь. По скорости обесцвечивания
окрашенного метиленовой синью молока судят о степени загрязнения его
микроорганизмами.
Другие вещества молока. Гормоны – это биологически активные вещества,
продуцируемые железами внутренней секреции и оказывающие регулирующее
воздействие на функции организма, в том числе на образование и выделение
молока.
Пигменты. Цвет молока зависит от содержания в нем природных окрашенных
веществ: каротиноидов, хлорофилла, рибофлавина и др. Содержание пигментов в
молоке зависит от времени года, кормового рациона, породы животных.
Газы. Газы попадают в молоко из крови, воздуха во время доения,
перекачивания молока, при других видах механической обработки. Сразу после
доения содержание газов в молоке значительно, затем при хранении молока в
открытых емкостях содержание газов снижается. Из всех растворенных газов
особенно нежелательно присутствие кислорода, т.к. он вызывает порчу молока и
интенсифицирует окислительные процессы в молоке. При повышенном содержании
воздуха в молоке ухудшается отделение жира при сепарировании, уменьшается
эффективность пастеризации и стойкость молока при хранении.
Порядок выполнения работы
В ходе выполнения лабораторной работы студенты определяют для
нескольких образцов коровьего молока
- массовую долю влаги и сухого вещества;
- массовую долю белка;
- массовую долю жира;
- массовую долю углеводов;
- массовую долю кальция и магния;
- массовую долю витаминов;
обрабатывают полученные результаты и сравнивают состав молока предложенных
образцов с усредненным составом.
Правила безопасной работы
Выполнять работу следует в халате. Приливать и отливать растворы
аккуратно, пользуясь, если необходимо, грушей. При работе с концентрированными
растворами кислот и щелочей отбор проб проводить только с помощью груши,
избегать разлива растворов и попадания их на кожу. При разливе
концентрированных растворов место разлива засыпать песком, песок собрать с
7
помощью совка, место разлива нейтрализовать и смыть большим количеством воды.
При попадании концентрированных растворов на кожу промыть место поражения
большим количеством водопроводной воды, а затем нейтрализующим раствором.
При необходимости обратиться в медпункт. В случае боя стеклянной посуды и
оборудования осколки стекла собрать с помощью совка и щетки в мусорное ведро.
При порезах стеклом ранку промыть водой, убедиться в отсутствии осколков в
ранке, продезинфицировать ранку йодом из медицинской аптечки и наложить
повязку.
Определение массовой доли влаги и сухого вещества ускоренным
методом
Метод может быть использован для определения массовой доли сухих
веществ и влаги в молоке и кисломолочных продуктах. Метод основан на
высушивание пробы продукта в сушильном шкафу до постоянной массы при
температуре 105˚С. Для равномерного и быстрого прогрева высушиваемой пробы на
дно бюксы помещают два слоя марли.
В металлическую бюксу на дно укладывают два кружка марли, высушивают с
открытой крышкой при 105˚С в течение 20-30 мин и, закрыв крышкой, охлаждают в
эксикаторе 20-30 мин, затем взвешивают. В подготовленную бюксу пипеткой вносят
3 см3 исследуемого продукта, равномерно распределяя его по всей поверхности
марли и, закрыв крышкой, взвешивают. Затем открытую бюксу и крышку помещают
в сушильный шкаф при 105˚С на 60 мин, после чего бюксу закрывают крышкой,
охлаждают и взвешивают. Высушивание и взвешивание продолжают через 20-30
мин до получения разницы между массами двух последовательных взвешиваний не
более 0,001 г. Сухой остаток на поверхности марлевого кружка должен иметь
равномерный светло-желтый цвет.
Массовая доля сухого вещества (%)
С=(m1-m0)*100/(m-m0),
где m1 – масса бюксы с марлевыми кружками и пробой после высушивания, г;
m0 - масса бюксы с марлевыми кружками, г; m – масса бюксы с марлевыми
кружками и пробой до высушивания, г.
Массовая доля влаги в продукте (%)
В = 100 – С
Расхождение между параллельными определениями должно быть не более
0,2%. За окончательный результат принимают среднее арифметическое двух
параллельных определений.
Определение массовой доли белка методом формольного титрования
Метод применяют для контроля массовой доли белка в молоке кислотностью
не более 22˚Т. Консервирование проб молока не допускается.
Метод основан на реакции щелочных аминогрупп белка с формалином, в
результате которой высвобождаются карбоксильные кислые группы белка. При этом
повышается титруемая кислотность молока, по приросту которой определяют
массовую долю белка в молоке.
8
Реакция идет в щелочной среде:
R
R
|
|
---С—СОО + НСОН → --С—СОО-- + Н2О
|
|
NH2
N=CH2
Реактивы и оборудование
1. Гидроксид натрия, 0,1 н и 40% растворы;
2. Фенолфталеин, 2% спиртовый раствор;
3. Формалин технический с содержанием формальдегида не менее 36 г/100
см3 . При наличие осадка или мути раствор перед употреблением
фильтруют (в вытяжном шкафу при включенной тяге !)
4. Сульфат кобальта, 2,5% водный раствор;
5. Серная кислота, 1 н раствор;
6. Пипетки простые вместимостью 20 и 50 см3 и градуированные
вместимостью 1 и 5 см3 ;
7. Стаканы химические вместимостью 150-200 см3 ;
8. Бюретка вместимостью 25 см3, снабженная трубкой с натронной известью
для защиты раствора гидроксида натрия от диоксида углерода и бюретка
вместимостью 50 см3;
9. Резиновая груша.
Ход анализа
Формалин перед употреблением нейтрализуют: к 50 см3 формалина добавляют
3-4 капли раствора фенолфталеина и затем по каплям приливают сначала 40%, а в
конце 0,1 н раствор гидроксида натрия до появления слабо-розового окрашивания.
Нейтрализация формалина, в котором образовался осадок, производится после его
фильтрования.
Для приготовления эталона окраски в химический стакан вместимостью 150200 см3 отмеривают пипеткой 20 см3 молока и добавляют 0,5 см3 2,5% раствора
сульфата кобальта. Эталон пригоден для работы в течение 7 часов. Для лучшего
сохранения к эталону можно добавить одну каплю формалина. Во избежание отстоя
сливок эталон рекомендуется периодически перемешивать.
В химический стакан вместимостью 150-200 см3 отмеривают с помощью
пипетки 20 см3 молока, добавляют 0,25 см3 раствора фенолфталеина и титруют 0,1 н
раствором гидроксида натрия до появления слабо-розовой окраски,
соответствующей окраске эталона. Затем в стакан вносят 4 см3 нейтрализованного
36-40% формалина, перемешивают круговыми движениями и через 1 мин вторично
титруют до появления слабо-розового окрашивания.
Массовая доля (%) белка в молоке равна количеству см3 0,1 н раствора
гидроксида натрия, пошедшего на нейтрализацию в присутствии формалина,
умноженному на 0,959.
9
За окончательный результат принимают среднее арифметическое двух
параллельных определений, допустимое расхождение между которыми – не более
0,05%.
Определение массовой доли жира кислотным методом
Для проведения анализа используют серную кислоту и изоамиловый спирт.
Под действием серной кислоты казеинкальцийфосфатный комплекс молока
переходит в растворимое соединение казеина с серной кислотой. При добавлении
изоамилового спирта понижается поверхностное натяжение жировых шариков, с
поверхности жировых шариков удаляется оболочка. Реакция ускоряется
нагреванием и центрифугированием.
Анализ выполняют в специальном приборе – жиромере. После
центрифугирования жир выделяется в виде сплошного слоя и объем его измеряется
в градуированной части прибора. Применяют жиромеры трех типов: для
определения жира в молоке и молочных продуктах, в сливках и молочных
продуктах с высоким содержанием жира, в обезжиренном молоке и пахте. Жиромер
для молока и молочных продуктов показывает содержание жира в процентах массы
при навеске 11 г продукта (10,77 см3 молока).
Реактивы и оборудование
1. Серная кислота плотностью 1810-1820 кг/м3;
2. Изоамиловый спирт технический, сорт А;
3. Жиромеры типа 1-6 или 1-7;
4. Водяная баня;
5. Центрифуга;
6. Пипетки вместимостью 10,77 см3, 10 и 1 см3 или дозаторы;
7. Термометры ртутные стеклянные со шкалой 0-100˚С.
Ход анализа
В два молочных жиромера, стараясь не смачивать стенок горловины,
наливают дозатором 10 см3 серной кислоты и осторожно, чтобы жидкости не
смешивались, добавляют пипеткой 10,77 см3 молока, приложив кончик пипетки к
горловине жиромера под углом. Молоко из пипетки должно вытекать медленно.
После опорожнения пипетку отнимают от горловины жиромера не ранее чем через 3
с. Выдувание молока из пипетки не допускается. Дозатором добавляют в жиромеры
по 1 см3 изоамилового спирта. Уровень смеси в жиромере должен быть на 1-2 мм
ниже основания горловины жиромера, для чего можно добавлять несколько капель
дистиллированной воды.
Жиромеры закрывают сухими пробками, вводя их в горловину жиромеров
немного глубже чем на половину. Жиромеры встряхивают до полного растворения
белковых веществ, переворачивая не менее 5 раз так, чтобы жидкости в них
полностью перемешались.
Жиромеры устанавливают пробкой вниз на 5 мин в водяную баню при
температуре 65±2˚С. Вынутые из бани жиромеры вставляют симметрично, один
против другого в стаканы центрифуги градуированной частью к центру.
Центрифугирование длится 5 мин. По окончании жиромеры вынимают из
10
центрифуги и движением резиновой пробки регулируют столбик жира так, чтобы он
находился в градуированной части жиромера.
Снова погружают жиромеры пробками вниз на 5 мин в водяную баню при
температуре 65±2˚С, при этом уровень воды в бане должен быть несколько выше
уровня жира в жиромере. По истечении времени жиромеры быстро вынимают из
бани и отсчитывают содержание жира. При этом жиромер держат вертикально,
граница жира должна находится на уровне глаз. Движением пробки устанавливают
нижнюю границу столбика жира на нулевом или целом делении шкалы жиромера.
От него отсчитывают число делений до нижнего уровня мениска столбика жира с
точностью до наименьшего деления жиромера. Граница раздела жира и кислоты
должна быть резкой, а столбик жира прозрачным. При наличии кольца буроватого
или темно-желтого цвета, различных примесей в столбике жира или размытой
нижней границы измерение проводят повторно. Расхождение между параллельными
определениями не должно превышать 0,1%. За окончательный результат принимают
среднее арифметическое двух параллельных определений.
Определение массовой доли жира щелочным
(бесцентрифужным) методом
В основе метода лежит способность щелочи в присутствии изоамилового
спирта разрушать белковые оболочки жировых шариков и вызывать денатурацию
казеина. Изоамиловый спирт необходим для снижения поверхностного натяжения
на границе раздела фаз.
Реактивы и оборудование
1.Щелочной раствор для определения жира в молоке. В фарфоровой ступке
осторожно в 30 см3 дистиллированной воды растереть 3 г гидроксида натрия.
В стакане растворить 4 г безводного карбоната натрия в 30 см3 нагретой до 65
- 70°С дистиллированной воды. Во втором стакане в 20-25 см3 воды
растворить 7,5 г хлорида натрия. Растворы перелить в мерную колбу
вместимостью 100 см3, охладить и довести объем раствора дистиллированной
водой до метки.
2. Изоамиловый спирт технический, сорт А.
3. Жиромеры типа 1-6 или 1-7.
4. Водяная баня.
5. Пипетки вместимостью 10,77 см3, 10 и 1 см3 или дозаторы.
6. Термометры ртутные стеклянные со шкалой 0-100˚С.
Ход анализа
В жиромер для молока внести 10 см3 щелочного раствора и 10,77 см3 молока,
добавить 1 см3 изоамилового спирта и закрыть жиромер резиновой пробкой.
Тщательно перемешать содержимое жиромера путем встряхивания до образования
пены. Нагреть жиромер на водяной бане до 70-73°С, продолжая встряхивать его
через каждых 5-10 мин. Перевернуть жиромер пробкой вниз и оставить его в
водяной бане при температуре 65°С на 10-15 мин до исчезновения пены. Произвести
отсчет показаний жиромера аналогично кислотному методу.
Определение массовой доли углеводов иодометрическим методом
Метод основан на окислении редуцирующих сахаров (лактоза, глюкоза),
содержащих альдегидную группу, иодом в щелочной среде. Массовую долю
11
углеводов определяют по разности между количеством взятого и
неизрасходованного иода, определяемого титрованием тиосульфатом натрия.
Приборы и реактивы
1. Весы лабораторные рычажные II класса точности (предел взвешивания 200
г);
2. Колба мерная вместимостью 250 см3;
3. Колбы конические вместимостью 300 см3;
4. Пипетки вместимостью 2, 5 и 10 см3;
5. Бюретка вместимостью 50 см3;
6. Стаканчик химический вместимостью 50 см3;
7. Йод, 0,1 н раствор;
8. Тиосульфат натрия, 0,1 н раствор;
9. Сульфат меди, водный раствор, готовят растворением 69,25 г
перекристаллизованного пятиводного сульфата меди дистиллированной
водой в мерной колбе вместимостью 1000 см3;
10.Крахмал, 1% водный раствор
11.Гидроксид натрия, 0,1 н раствор;
12.Соляная кислота, 0,5 н раствор.
Ход анализа
В стаканчик отвешивают 10 г молока и переносят в мерную колбу
вместимостью 250 см3. Стаканчик ополаскивают дистиллированной водой и
выливают в ту же колбу, добавляют воду до половины колбы и перемешивают. Для
осаждения белков и жира в колбу приливают 5 см3 раствора сульфата меди и 2 см3
раствора гидроксида натрия, перемешивая после добавления каждого раствора.
Колбу доливают дистиллированной водой до метки и снова тщательно
перемешивают.
Содержимое колбы оставляют в покое на 20-30 мин, затем фильтруют через
сухой фильтр в сухую колбу. Первые 25 см3 фильтрата отбрасывают.
К 25 см3 фильтрата (что соответствует 1 г молока), отмеренного пипеткой в
коническую колбу с пробкой, добавляют 25 см3 0,1 н раствора йода и постепенно
при перемешивании приливают 37,5 см3 0,1н раствора гидроксида натрия.
Закрывают колбу крышкой и оставляют в покое на 20 мин в темноте. Затем в колбу
приливают 8 см3 0,5 н раствора соляной кислоты и титруют выделившийся йод 0,1 н
раствором тиосульфата натрия в присутствии 1% раствора крахмала. Титрование
ведут сначала без индикатора до светло-желтой окраски, после чего добавляют 1см3
раствора крахмала и продолжают титровать до исчезновения синей окраски.
Для контрольного опыта к 25 см3 0,1 н раствора йода добавляют постепенно
при непрерывном перемешивании 37,5 см3 0,1 н раствора гидроксида натрия.
Закрыв колбу пробкой, оставляют ее в покое на 20 мин в темноте. Затем добавляют
8 см3 0,5 н раствора соляной кислоты и титруют выделившийся йод 0,1 н раствором
тиосульфата натрия, как описано выше.
Массовую долю (%) лактозы в молоке рассчитывают по формуле
Л=1,75(а - б),
12
где а – объем 0,1 н раствора тиосульфата натрия, пошедший на титрование
йода в контрольном опыте, см3; б – объем 0,1 н раствора тиосульфата натрия,
пошедший на титрование иода при анализе фильтрата молока, см3.
Расхождение между параллельными определениями лактозы не должно быть
более 0,2%.
Определение массовой доли кальция и магния
Определение кальция и магния основано на комплексонометрическом
титровании в присутствии разных металлорганических индикаторов и определенном
значении рН среды. При взаимодействии трилона Б с ионами кальция и магния они
переходят из соединений с белками и фосфором в раствор. Избыток трилона Б, не
прореагировавший с ионами металла, оттитровывают раствором хлорида кальция.
Определение содержания кальция в молоке ведут в присутствии флуорексона,
магния – в присутствии эриохрома черного Т.
Приборы и реактивы
1. Микробюретки вместимостью 5 см3;
2. Колбы конические вместимостью 150 см3;
3. Гидроксид калия, 30% раствор;
4. Хлорид кальция, 0,1 н раствор;
5. Индикаторная смесь 1, готовят растиранием в ступке 0,2 г флуорексона и
10 г хлорида натрия;
6. Трилон Б, 0,1 н раствор;
7. Аммиачный буферный раствор, готовят растворением 10 г хлорида
аммония в 500 см3 дистиллированной воды в мерной колбе вместимостью
1000 см3, затем добавляют 50 см3 концентрированного раствора аммиака и
смесь доводят до метки;
8. Индикаторная смесь 2, готовят растиранием в ступке 0,2 г эриохрома
черного Т и 10 г хлорида натрия.
Ход анализа
Для определения кальция в коническую колбу налить 90 см3 воды, 5 см3
раствора щелочи, 5 см3 исследуемого молока и внести на кончике ложки
индикаторной смеси 1. Образующийся хлопьевидный осадок не мешает
определению.
В колбу при постоянном перемешивании приливают 3,5 см3 раствора трилона
Б. Осадок должен полностью раствориться, а раствор – приобрести красноватожелтую окраску.
Содержимое колбы титруют раствором хлорида кальция до появления
зеленого окрашивания. Переход окраски – резкий от одной капли раствора.
Параллельно проводят контрольное определение (без молока).
Массовую долю (%) кальция рассчитывают по формуле
Ск = 40 (V0 -- V)/ρ,
где V0 и V – объемы раствора хлорида кальция, пошедшие на титрование
соответственно контрольного и основного раствора,см3; ρ – плотность молока,
кг/м3.
13
Для определения магния в коническую колбу прилить 90 см3 воды, 5 см3
аммиачного буферного раствора, 5 см3 исследуемого молока и на кончике ложки
индикаторную смесь 2.
В колбу при постоянном перемешивании прилить 5 см3 раствора трилона Б.
Раствор должен приобрести синюю окраску. Содержимое колбы титровать
раствором хлорида кальция до перехода окраски в малиновую. Переход окраски
резкий (от одной – двух капель раствора).
Параллельно проводят контрольное определение (без молока).
Массовую долю (%) магния рассчитывают по формуле
См = 24,2(V0` – V` – V0 + V)/ρ,
где V0`, V` – объемы раствора хлорида кальция, пошедшие на титрование
контрольного и основного раствора, см3.
За окончательный результат принимают среднее арифметическое двух
параллельных определений, расхождение между которыми должно быть не более
0,5· 10-3% для кальция и 2· 10-3% для магния.
Определение содержания витамина С ускоренным методом
Метод основан на экстрагировании витамина С и титровании в кислой среде
2,6-дихлорфенолиндофенолом, восстанавливающимся за счет эквивалентного
окисления витамина С.
Приборы и реактивы
1. Микробюретки вместимостью 2 см3;
2. Колбы конические вместимостью 25 –50 см3,
3. Пипетки вместимостью 1 и 5 см3;
4. Бюретка вместимостью 25 см3;
5. Соляная кислота, 2% раствор;
6. 2,6-Дихлорфенолиндофенол, 0,001 н раствор.
Ход анализа
3
Молоко (5 см ) разводят водой в конической колбе в соотношении 1:2. При
разведении молоко отмеривают пипеткой, а дистиллированную воду наливают из
бюретки. В другую коническую колбу вносят 1 см3 2% соляной кислоты и 5 см3
разведенного молока из первой конической колбы, доводят объем водой до 15 см3.
Осторожно взбалтывая, содержимое колбы титруют из микробюретки раствором
2,6-дихлорфенолиндофенола, приливая его по каплям до появления слабо-розового
окрашивания, сохраняющегося в течение 0,5-1 мин.
Параллельно проводят контрольное определение (без молока), отмеривая 1
3
см раствора соляной кислоты и такое количество воды, чтобы получился объем,
который был при титровании образца. Затем приливают по каплям из микробюретки
раствор 2,6-дихлорфенолиндофенола до появления окраски.
Содержание аскорбиновой кислоты (мг %) рассчитывают по формуле
В = VKV1 ·100 /(V2 ·m),
где V – объем раствора 2,6-дихлорфенолиндофенола, пошедший на
титрование за вычетом объема, затраченного на контрольное определение, см3; К –
титр раствора 2,6-дихлорфенолиндофенола; V1 - объем, до которого доведено
количество молока при добавлении к нему воды и соляной кислоты, см3; V2 – объем
раствора, взятого для титрования, см3; m – навеска (объем) молока, г (см3).
14
По заданию преподавателя студент выполняют анализ проб молока на
содержание отдельных компонентов. По результатам работы оформляется отчет.
Требования к отчету по лабораторной работе
Отчет должен содержать:
- цель работы;
- краткие сведения из теории;
- описание хода выполнения работы;
- экспериментальные данные, полученные в ходе работы;
- выводы;
- список использованной литературы.
Контрольные вопросы
1. Состав коровьего молока. Дать характеристику основных компонентов молока.
2. Какие факторы влияют на состав молока?
3. Как влияет изменение состава молока на его технологическую переработку?
4. Основные методы анализа компонентов молока.
5. Физико-химические основы отдельных методов анализа.
Рекомендуемая литература
1. Состав и свойства молока как сырья для молочной промышленности:
Справочник/Н.Ю.Алексеева, В.П.Аристова, А.П.Патратий и др.-М.:
Агропромиздат, 1986.- 239 с.
2. Крусь Г.Н., Шалагина А.М., Волокитина З.М. Методы исследования
молока и молочных продуктов.- М.: Колос, 2000.- 368 с.
3. Крусь Г.Н., Тиняков В.Г., Фофанов Ю.Ф. Технология молока и
оборудование
предприятий
молочной
промышленности.М.:
Агропромиздат, 1986.- 280 с.
4. Бредихин С.А., Космодемьянский Ю.В., Юрин В.Н. Технология и техника
переработки молока.-М.: Колос, 2001.-400 с.
15