Спектрофотометричний метод визначення білка в молоці і молочних продуктах

ЗМІСТ

 

ВСТУП………………………………………………………………….…………….…....3

   1.Склад та властивості  молока і молочних продуктів……….…...…...............…4 - 10

         1.1 Хімічний склад та властивості молока….…………………..………….......4 - 6

         1.2 Характеристика основних видів молочних продуктів. Біологічна та поживна                     цінність…………………………………………………….……………..…6-10

   2. Білки молока та молочних продуктів……………………………..............…..11 - 24

2.1 Будова, властивості  та функції білків……………………………..……11 - 16

  2.2 Класифікація білків молока…………..……...……………………….…16 - 20

    2.3 Склад і властивості казеїну…………………………………………...…20 - 23

  2.4 Склад і властивості сироваткових білків…………………………….....23 - 24

   3. Методи визначення білка в молоці та молочних продуктах……………...…25 - 33

        3.1 Спектрофотометричний метод дослідження………………..................25 - 29

           3.2 Методика проведення досліду визначення білка в молоці та молочних                                                                                         продуктах методом спектрофотометрії……………………………………………29 - 30

          3.3 Визначення загальної кількості білка на аналізаторі молока АМ-2….30 - 31

           3.4 Розрахунковий метод визначення  масової частки білка в молоці……31 - 33

 ВИСНОВКИ ТА ПРОПОЗИЦІЇ……………………………………………….…...…...34

 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ…………………………….……………...….35

 ДОДАТКИ…………………………………………………………………………….....36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. СКЛАД ТА ВЛАСТИВОСТІ  МОЛОКА І МОЛОЧНИХ ПРОДУКТІВ

1. Хімічний склад та властивості молока

 

Молоко є біологічною  рідиною складного хімічного складу, що виділяється молочною залозою самок ссавців. Воно служить повноцінною та незамінною їжею для новонароджених тварин, а також необхідним продуктом харчування для людини будь-якого віку. Молоко містить всі необхідні для життєдіяльності організму харчові речовини. Воно є сировиною для молокопереробної промисловості, однієї з найбільш важливих галузей харчової промисловості. Молоко використовують в кондитерській і хлібопекарській промисловостях, а також як джерело одержання окремих його компонентів, що використовуються в фармацевтичній, авіаційній та інших галузях промисловості.

Велике значення молока як повноцінного продукту харчування та промислової сировини призвело до збільшення попиту на нього. Тому виробництво  молока - одна з найбільш важливих галузей сільського господарства. В багатьох країнах молоко складає значну частку в сільськогосподарському валовому продукті.

Із суспільним розвитком  людства значення молока розширилося  від харчування новонароджених до продукту харчування людей. Цінність молока пояснюється його універсальним складом, високою енергетичною цінністю, добре збалансованим співвідношенням компонентів і легкозасвоюваною їх формою.

В склад молока входить  велика кількість різних речовин, тому його потрібно розглядати не як механічну суміш окремих частин, а як складну полідисперсну систему. Нормальне коров'яче молоко має однорідну консистенцію, жовтувато-білий або білий колір, солодкуватий смак, специфічний запах.

З молока можна виділити наступні частини: воду - 87,5%, суху речовину і гази - 12,5%. В суху речовину входять жир (3,8%), білок (3,3%), молочний цукор (лактоза 4,7%), макро - і мікроелементи, вітаміни, ферменти та інші. Воно багате різноманітними поживними речовинами (табл. 1.1).

 

Таблиця 1. 1                                                                                                               

Хімічний склад молока

Вид  молока	Вода, %	Білки, %			Жири, %	Лактоза, %	Мінеральні  речовини, %
		всього	у тому числі
			казеїн	Альбумін і глобулін
Коров'яче  Козяче  Овече  Кобиляче	85-89  85-88  80-84  87-91	2,9-4,1  2,7-3,9  5,2-6,7  1,8-2,6	2,4-3,2  2,2-3,0  4,2-5,0  1,0-1,4	0,5-0,9  0,5-0,9  1,0-1,7  0,8-1,2	3,0-5,1  4,0-5,3  5,0-8,5  1,4-2,3	4,5-5,0  4,1-5,3  4,1-4,7  6,2-7,0	0,6-0,8  0,7-0,9  0,7-1,1  0,2-0,5

 

У молоці містяться майже всі жиро- і водорозчинні вітаміни. Більшість вітамінів надходить у молоко з кормів. Деякі жиророзчинні вітаміни (D, К) синтезуються в організмі тварини. У молоці виявлено понад 50 мінеральних елементів, найбільш важливими з них є кальцій і фосфор.         Питне молоко: характеризується високими споживними властивостями, які визначаються його хімічним складом, засвоюваністю, енергетичною цінністю, органолептичними показниками, використанням. Вміст білків і цукрів у питному молоці такий як в свіжовидоєному. Кількість жирів в окремих видах питного молока нормується стандартами. Жири питного молока засвоюються краще, ніж свіжовидоєного. Це пояснюється їх дрібнодисперсним станом. Енергетична цінність молока невисока. Вона залежить, насамперед, від вмісту жиру і коливається від 30 до 80 ккал/100 г. Біологічна цінність питного молока визначається вмістом повноцінних білків, поліненасичених жирних кислот, фосфатидів, мінеральних речовин, вітамінів. Молоко забезпечує потребу організму людини у жиророзчинних вітамінах на 20—30%, у вітамінах B2 і B6—на 70%, у вітаміні В12 — майже на 100%. Всі речовини у молоці знаходяться в оптимальному співвідношенні. Молоко характеризується високими органолептичними властивостями: ніжним і приємним смаком, привабливим білим кольором з жовтуватим відтінком. Воно необхідне для функціонування багатьох органів людини, насамперед печінки. Використовують молоко в їжу безпосередньо, для приготування перших, других і третіх страв, у хлібопекарській, кондитерській та інших галузях харчової промисловості.

2. Характеристика основних видів молочних продуктів. Біологічна та поживна цінність

Вершки : у питних вершках міститься від 8 до 35% жиру, 2,5—3% білків і 3,5—4% цукрів. Залежно від термічної обробки вершки виготовляють пастеризовані і стерилізовані. Вони бувають без наповнювачів і з наповнювачами. Пастеризовані вершки випускають з таким вмістом жиру: 8, 10, 20 і 35%. Пастеризацію вершків з вмістом жиру 8 і 10% проводять при температурі 80° С, а 20 і 35% - при 87° С.   Стерилізовані вершки мають у своєму складі 10% жиру. Як наповнювачі використовують цукор, какао, каву та інші добавки. У рецептуру вершків з цукром входить 7% цукру, з какао — 7% цукру і 2,5% какао, з кавою — 10% цукру і 2% кави.                Кисломолочні продукти: це продукти, які одержують з молока шляхом молочнокислого бродіння, інколи за участю спиртового. Залежно від характеру зброджування лактози весь асортимент кисломолочних продуктів поділяють на дві групи: молочнокислого бродіння і змішаного бродіння (молочнокислого і спиртового). До продуктів молочнокислого бродіння належать простокваша різних видів, йогурт, ацидофільне молоко, ацидофілін, кисломолочний сир, сметана. В продуктах змішаного бродіння, крім молочної кислоти, накопичується певна кількість етилового спирту (ацидофільно-дріжджове молоко, кефір, кумис). Такий поділ кисломолочних продуктів умовний, бо при бродінні лактози в продуктах першої групи накопичується невелика кількість етилового спирту, вуглекислоти, летких органічних кислот, які характерні для продуктів другої групи. За хімічним складом і консистенцією кисломолочні продукти поділяють на кисломолочні напої, сметану, кисломолочні сири і сиркові вироби.      Кисломолочні напої: до кисломолочних напоїв молочнокислого бродіння належать простокваша, йогурт, ацидофільні напої (ацидофільне молоко, ацидофілін). Простоквашу виготовляють з пастеризованого, пряженого і стерилізованого молока шляхом його сквашування чистими культурами молочнокислих бактерій. З пастеризованого молока виготовляють звичайну та Мечниківську простоквашу. Вона має щільний згусток; кислотність від 80 до 130° Т. За вмістом жиру звичайна простокваша буває 1; 2,5 і 3,2%. Мечниківська простокваша має дещо нижчу кислотність (80—110° Т) і щільний згусток. Вона випускається з вмістом жиру 4%. З пряженого молока виготовляють ряжанку (пряжанку) з вмістом жиру 1; 2,5; 4 і 6%. Напій має кремовий колір з бурим відтінком, щільний згусток; кислотність 70—110° Т. Різновидом простокваші із стерилізованого молока є варенець. Колір цього напою світло-кремовий, згусток щільний, кислотність в межах 80—150° Т. Вміст жиру у варенці складає 2,5%. Близьким до простокваші є кисломолочний напій з назвою "Йогурт". У складі цього напою є дуже багато сухих речовин (12,5—22%). В його рецептуру входять цукор, вершки, сухе знежирене молоко, згущене знежирене молоко, маслянка, плодовоягідні сиропи, ванілін та ін. Молоко сквашують чистими культурами молочнокислого стрептокока і болгарської палички. Кислотність йогурту в межах 80—140° Т. Залежно від добавок напій буває таких видів: йогурт (без добавок), йогурт солодкий (містить 5% цукру) і йогурт плодовоягідний (додають плодово-ягідні сиропи). Всі види йогурту випускають з вмістом жиру 1,5; 3,2 і 6%. У світі йогурт е найбільш поширеним кисломолочним напоєм, його асортимент налічує понад 200 назв.            До кисломолочних напоїв змішаного бродіння належать ацидофільнодріжджове молоко, кефір і кумис. Для виготовлення ацидофільно-дріжджового молока в закваску вводять ацидофільну паличку і дріжджі на лактозу. При бродінні, крім молочної кислоти, накопичується етиловий спирт. Напій має у своєму складі 3,2% жиру. Він буває без добавок і з цукром (7%). В кефірі накопичується значно більше етилового спирту, ніж в ацидофільно-дріжджовому молоці (від 0,1 до 1,0%): в одноденному (слабкому) 0,12%, дводенному (середньому) — 0,66%, триденному (міцному) — 0,88%. Залежно від вмісту жиру, сухих речовин і природи закваски кефір випускають таких видів: звичайний — нежирний, 1; 2,5 і 3,2%; Талліннський — нежирний та 1%; Український — нежирний та 1%. Кефір Талліннський відрізняється від звичайного вмістом сухих речовин (11—12% проти 8,1%). При виготовленні Українського кефіру до складу закваски вводять грибкову культуру "Київська К-1".         Сметана: сметану поділяють на звичайну і десертну. Сметану звичайну виготовляють з вмістом жиру 10 (дієтична), 15, 20 і 25%, десертну— з вмістом жиру 14%. Кислотність сметани залежить від вмісту жиру. У звичайній сметані з вмістом жиру 10% кислотність складає 70—100° Т, у 15 і 20% — 65—100° Т, у 25% і десертній — 60—100° Т.        Кисломолочний сир: за вмістом жиру поділяється на нежирний, напівжирний (9%) і жирний (18%). Залежно від термічної обробки його виготовляють з пастеризованого і непастеризованого молока. Сир з пастеризованого молока використовується для безпосереднього споживання в їжу і для виготовлення сиркових виробів. Сир з непастеризованого молока використовують в громадському харчуванні для виготовлення виробів, які перед споживанням проходять термічну обробку (сирники, вареники та ін.), і для виробництва плавлених сирів.  Молочні консерви: до молочних консервів належать згущені і стерилізовані молоко і вершки. Склад молочних консервів нагадує склад сировини (молока, вершків), з якої вони виготовлені, але хімічні речовини в них більш концентровані, ніж у молоці і вершках. У згущеному молоці з цукром міститься від 25 до 30% води. Кількість білків коливається від 7% (молоко незбиране з цукром) до 11% (молоко нежирне з цукром). У нежирному згущеному молоці міститься незначна кількість жиру (до 1%), а в незбираному — від 7 до 8,5%. Згущене молоко має у своєму складі дуже багато цукру — від 53 до 58%. Від загального вмісту цукру лактоза займає 15—25%, а сахароза відповідно 85—75%. Кількість сахарози в консервах залежить від кількості доданого бурякового цукру. У вершках згущених з цукром міститься 24% води, 19% жиру, 10% лактози і 36—38% сахарози. У складі стерилізованого молока є багато води (72—74%); вміст білків, жиру і лактози відповідно складає 7—8%, 7,5—8,5% і 9—10%. При виготовленні стерилізованого молока цукор не додають.             Сухі молочні продукти: в сухих молочних продуктах міститься дуже мало води (від 2 до 4%). Вміст сухих речовин у порівнянні з свіжим молоком або свіжими вершками в них у 9—10 разів більший. В незбираному сухому молоці міститься майже однакова кількість білків і жирів (по 24—26%), лактози 38—40%. Вміст білків і лактози у нежирному сухому молоці досягає відповідно 38—40% і 50—52%. Кількість жиру в цьому продукті не перевищує 1%.       Сухі вершки дуже багаті жиром (42—45%); вміст білків і лактози в них відповідно складає 15—25% і 21—26%. Ще більше жиру міститься у високожирних сухих вершках (до 75%). В сухих молочних продуктах є незначна кількість вітамінів і багато мінеральних речовин. Споживні властивості сухих молочних продуктів для дитячого харчування навіть вищі, ніж свіжого молока. Це досягається за рахунок різних добавок: вітамінів, мінеральних речовин, декстрин-мальтози, олії, білкових та інших добавок.           Сичужні сири: високопоживні харчові продукти, які виготовляють шляхом ферментативного згортання білків молока, з подальшою обробкою і дозріванням виділеної сирної маси. М'яка консистенція сирів зумовлена високим вмістом води (45—65%). Кількість жиру в перерахунку на суху масу коливається від 40 до 60%. Сирна маса у формах спресовується під власною вагою (самопресування). М'які сири випускають малих розмірів, бо ніжна консистенція не дає можливості зберегти велику форму головки, бруска або циліндра. Дозрівання м'яких сирів триває протягом короткого періоду — від 1—2 до 45 днів. При дозріванні багатьох видів сирів, крім молочнокислих бактерій, велику роль відіграють біла і голуба пліснява, мікрофлора сирного слизу та ін.         Плавлені сири: виготовляють з натуральних сирів шляхом їх теплової обробки з використанням солей-плавників. Вони характеризуються високими споживними властивостями; в їх складі міститься від 20 до 30% білків і 15—25% жирів (на сиру масу). Засвоюваність білків і особливо жирів дуже висока. Внаслідок гомогенізації плавленої сирної маси жирові кульки стають в 10—15 разів меншими, ніж у звичайних сирах. Велика відносна поверхня дрібних жирових кульок сприяє кращому засвоєнню жиру. Енергетична цінність плавлених сирів висока; вона коливається в межах 235—320 ккал/100 г. У плавлених сирах є багато мінеральних речовин, особливо кальцію і фосфору. Вони характеризуються високими санітарними показниками; деякі мають дієтичне і лікувальне значення.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. БІЛКИ МОЛОКА ТА МОЛОЧНИХ  ПРОДУКТІВ

2.1 Будова, властивості  та функції білків

 

Білки варто вважати  найціннішим компонентом молока. У молоці містяться різноманітні білки, які різняться між собою  за будовою та властивостями. Їх масова частка складає 2,7-3,5%.

Перш ніж давати характеристику білків  молока, необхідно ознайомитися з властивостями і функціями природних білків - компонентів живих клітин.

Білки - це високомолекулярні полімерні  сполуки (біополімери), що входять до складу всіх живих структур - клітин, тканин і організму в цілому. Їхня роль для організму виключно велика. Білки використовуються як будівельний і енергетичний матеріал і виконують численні спеціальні функції. Це транспортна функція (пересування жирів, вуглеводів, вітамінів, солей та ін.), захисна (захист організму від інфекцій), каталітична та регуляторна (прискорення та регулювання різноманітних процесів в організмі) та ін.

Молекулярна маса білків становить понад 5000, діаметр - від 5 до 100 нм. Всі білки побудовані за одним  принципом і всього з чьотирох основних елементів: вуглецю, кисню, водню  і азоту. Щоправда, майже всі білки також містять незначну кількість сірки, а деякі - ще і фосфор, залізо, цинк, кальцій і ін. Структурними блоками білків є залишки амінокислот - їх у макромолекулах білка від 50 до кількох тисяч. Варіантів ж амінокислот в природних білках дещо більше 20, і всі вони мають досить просту будову:

 

                                                                     R                                                                   

                                                                      |

Н — С  — NН₂

                                                                      |

     СООН

 

 Всі кислоти містять  карбоксильну групу (СООН) і аміногрупу (NН₂), остання знаходиться по відношенню до карбоксилу в а-положенні.

Розрізняються вони тільки будовою вуглеводневого радикалу (R) (рис. 2.1)

 

Н                      | Н — С  — NН2                      |      СООН   гліцин	СН3                    | Н—С  — NН2                    |   СООН   аланін	СН2 — ОН                     | Н—С  — NН2                     |    СООН   серин
СН2 — SН                     | Н—С  — NН2                     |    СООН   цистеїн	СН2 — СН 2 — СООН         | Н—С  — NН2         |        СООН   глутамінова кислота	СН2 — (СН2)3 — NН2 |  Н—С  — NН2 | СООН   лізин

 

Рис. 2.1

Деякі представники амінокислот

 

Крім великої групи нейтральних  амінокислот, до складу яких входить  однакова кількість карбоксильних  та амінногруп (наприклад, гліцин, аланін, серин, цистеїн, фенілаланін і ін), є амінокислоти, що мають дві карбоксильні групи (наприклад, глутамінова кислота) чи дві аміногрупи (наприклад, лізин).

Отже, білок - це довгий ланцюг, складений  різноманітними амінокислотними залишками.

                            О                                                   О

                            ║                                                   ║

Н₂N СН(R₁)   С   ОН  + Н  NН  СН(R₁)   С   ОН  + … →

 

                                          О                                    О

                                          ║                                    ║

→ (Н₂N СН(R₁)        С   NН     СН(R₁)   С   ОН)n + nН₂О

                                                         Пептидний зв'язок

                        

З’єднання амінокислот  у білковий полімер відбувається так:  аміногрупа однієї амінокислоти вступає в реакцію з карбоксильною  групою іншої амінокислоти. У результаті виділяється молекула води і утворюється  зв'язок – СО – NН –,  який називають пептидним зв'язком. Внаслідок цього амінокислоти з’єднуються у вигляді різних комбінацій  з утворенням довгих поліпептидних ланцюгів з вуглеводневими радикалами у вигляді відгалужень (рис 2.2).

              

 

Рис. 2.2

Моделі фрагмента поліпептидного зв’язку

а – модель із кульок і стержнів; б – просторова модель

 

Послідовність амінокислотних залишків у поліпептидному ланцюзі, специфічну для кожного білка, біохіміки  називають первинною структурою білка.

При гідролізі білків (розщепленні поліпептидних ланцюгів за допомогою кислот або лугів) відбуваються розрив пептидних зв'язків та звільнення амінокислот. Ця реакція відбувається також під дією специфічних каталізаторів - протеолітичних ферментів, або протеїназ. Протеїнази відіграють важливу роль при розщепленні білків у шлунково-кишковому тракті. Ферментативний гідроліз білків ми також можемо спостерігати при дозріванні та зберіганні молочних продуктів (сиру, кумису та ін.)

Молекула білка володіє  певною гнучкістю. Дану властивість молекул білка добре ілюструє (рис. 2.3), взятий з книги «Фізика для всіх» .