Изменение компонентов молока при тепловой обработке

При нагревании молока происходят необратимые изменения физико-химических свойств, вследствие изменения составных частей молока, в первую очередь белковых веществ.

Белки. В наибольшей степени изменяются сывороточные белки, т.к. они являются термолабильной фракцией белковых веществ. Происходит их тепловая денатурация, которая начинается с дегидратации белковых частиц. Увеличивается способность молекул к агрегации, образованию комплексов с казеином. Степень денатурации зависит от режимов пастеризации. При кратковременной пастеризации, используемой в производстве сыра и творога, степень денатурации незначительна (менее 10 %), сохраняется высокая степень дисперсности основной массы сывороточных белков и они не коагулируют с казеином при кислотном и сычужном свертывании молока.

Режимы пастеризации, используемые в производстве кисломолочных продуктов, способствуют агрегации почти полностью денатурированных частиц сывороточных белков, которые при последующем сквашивании коагулируют вместе с казеином, образуя плотный сгусток без отделения сыворотки. Сывороточные белки при этом принимают непосредственное участие в образовании трехмерной сетчатой структуры сгустка.

УВТ-обработка приводит к частичной денатурации сывороточных белков (наиболее чувствительных β -лактоглобулина и иммунных глобулинов) без потери питательной ценности.

С тепловой денатурацией связаны и химические изменения сывороточных белков, в частности увеличение активности сульфгидрильных (SH)-групп, влияющих на образование в молоке орехового привкуса.

Казеин молока изменяется при тепловой обработке в меньшей степени, т.к. более термоустойчив. Причем термоустойчивость казеинового комплекса зависит от ряда факторов, важнейшим из которых является рН. Снижение рН резко снижает термоустойчивость казеина (при рН 6, 6 температура коагуляции казеина ~ 160^оС, а при рН 5, 1 – примерно 25^оС). К снижению термостойкости приводит также повышенное содержание ионов кальция.

При тепловой обработке происходит также взаимодействие между отдельными фракциями казеина внутри комплекса или между казеином и денатурированными сывороточными белками.

Молочный сахар. Высокая температура и длительная выдержка приводят к разложению лактозы с образованием продуктов, некоторые из которых, например, муравьиная кислота, оказывают стимулирующее действие на лактобациллы. Кроме того, при этом происходит реакция меланоидинообразования (реакция Майяра): в результате взаимодействия лактозы с белками и некоторыми свободными аминокислотами через аминокарбонильную связь образуются меланоидины, приводящие к побурению молока и появлению привкуса. Реакция происходит в несколько стадий. Меланоидины снижают питательную ценность молока за счет связывания с лактозой некоторых жизненно важных аминокислот (например, лизина). Поскольку эти соединения чрезвычайно стойки и не разлагаются никакими пищеварительными соками, эссенциальные аминокислоты не усваиваются организмом.

Молочный жир химически мало изменяется при нагревании. В большей степени изменяется белково-липоидная оболочка жировых шариков из-за тепловой денатурации оболочечного белка. Если же оболочка жировых шариков не повреждена, деэмульгирования жира при пастеризации почти не происходит.

Соли молока, в частности фосфорнокислые и лимоннокислые соли кальция, при нагревании молока переходят в нерастворимую форму. Это видно по образованию молочного камня на поверхности теплообмена в пастеризаторах. Он состоит в основном из минеральных солей (60-70 %), белковых веществ и жира.

Витамины и ферменты. Тепловая обработка молока приводит к уменьшению содержания большинства витаминов и тем в большей степени, чем выше температура и продолжительнее выдержка. Основной фактор разрушения витаминов – присутствие при нагревании кислорода: если молоко нагревать до 100…111^оС без доступа воздуха, все витамины, в т.ч. наиболее хрупкий – витамин С, сохраняются полностью. Содержание жирорастворимых витаминов (А, Д, К, каротин) изменяется в меньшей степени, чем содержание водорастворимых витаминов (витамины группы В, витамин С). Первые снижаются на 1, 5-6 %, а потери водорастворимых при пастеризации составляют: В₁ – 20 %, В₂ – 0…5 %, В₆ – 0 %, В₁₂ – 10 %, С – 1, 7…28 %; при стерилизации в бутылках: В₁ – до 50 %, В₂ – до 10 %, В₆ – до 30 %, В₁₂ – 70…100 %, С – 43…100 %; УВТ-стерилизации: В₁ – 10…20 %, В₂ – до 10 %, В₆ – 7…14 %, В₁₂ – 28…38 %, С – 11…44 %.

При тепловой обработке ферменты инактивируются. Фосфатаза – наиболее устойчивый к нагреванию фермент, поэтому отсутствие ее в пастеризованном молоке свидетельствует надежным признаком пастеризации (фосфатазная проба). Отсутствие пероксидазы – показатель пастеризации молока при высокой температуре без выдержки. Редуктаза полностью инактивируется при 75^оС через 5 мин, липаза – при температуре более 73^оС.