ХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МОЛОКА И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

В настоящее время, проблема качества продуктов питания в России стоит довольно остро. Одной из наиболее часто фальсифицированных категорий является молочная продукция, в частности коровье молоко. Фальсифицированными считаются пищевые продукты, умышленно измененные (поддельные) и (или) имеющие скрытые свойства, информация о которых является заведомо неполной или недостоверной.

Актуальность:

Из медицины и широкого народного опыта известно, что для нормального развития организма и длительного сохранения хорошего здоровья и работоспособности людей различных возрастов и профессий требуется полноценный, или, как принято называть, сбалансированный рацион питания. В таком рационе должно содержаться достаточное количество жиров, белков, минеральных солей, витаминов, ферментов и других веществ, удовлетворяющих потребности организма. Один из таких незаменимых продуктов рациона питания человека - молоко сельскохозяйственных животных (коров, кобылиц, верблюдиц, овец).

Цель: Целью данного исследования является изучение химических особенностей молока и их влияние на здоровье человека.

Задачи:

1. Химический состав и значение молока для организма человека.

Материалы и методы:

Для проведения исследования были использованы научные статьи, публикации и источники информации, содержащие данные о химическом составе молока и его влиянии на здоровье человека. Также были проведены анализ и сравнение результатов предыдущих исследований.

Результаты и обсуждения:

Молоко — это продукт естественной секреции молочных желез коровы. С физико-химической точки зрения молоко представляет собой сложную полидисперсную систему, где вода является дисперсной средой, а вещества находятся в молекулярном, коллоидном и эмульсионном состоянии. Молочный сахар, белки распределены между растворенным состоянием (альбумин и глобулин) и коллоидным состоянием (казеин), а молочный жир представлен в виде эмульсии. Молоко является высокоценным в биологическом отношении продуктом питания, особенно для детей. В нем содержатся полноценные белки, жиры, фосфатиды, жирорастворимые витамины, минеральные соли. Всего в молоке обнаружено около 100 биологически важных веществ. Химический состав молока следующий: белков 3,3 %, жиров 3,5 %, молочного сахара 4,6%, минеральных солей (золы) 0,75%, воды 88,18%. (Приложение 2). Химический состав молока колеблется в зависимости от породы животных, времени года, характера кормов, возраста животных, периода лактации, технологии переработки молока. [1, с. 8].

Компоненты молока делят на истинные и посторонние, а истинные — на основные и второстепенные исходя из содержания в молоке. Наличие посторонних веществ в молоке обусловлено химизацией сельского хозяйства, лечением заболеваний крупного рогатого скота, загрязнением окружающей среды предприятиями и транспортом. Такие основные компоненты, как молочный жир, лактоза, лактоальбумин, лактоглобулин, синтезируются в молочной железе и встречаются только в молоке. При производстве, оценке состава и качества молока принято выделять содержание жировой фазы и молочной плазмы (все остальные компоненты, кроме жира). С технологической и экономической точек зрения молоко подразделяют на воду и сухое вещество, в которое входят молочный жир и сухой обезжиренный молочный остаток (СОМО). Наибольшие колебания в химическом составе молока происходят за счет изменения воды и жира; содержание лактозы, минеральных веществ и белков постоянно. Поэтому по содержанию СОМО можно судить о натуральности молока. [1, с. 10].

Вода — среда, в которой растворены или распределены все остальные компоненты молока, образующие устойчивую коллоидную систему, позволяющую подвергать молоко различным технологическим процессам. 95-97% воды находится в свободном состоянии. Эту воду можно удалить при нагревании молока. В ней растворены лактоза, минеральные вещества, кислоты.

Белки являются наиболее ценной составной частью молока. Они составляют около 3,3 %, в том числе казеина 2,7 %, альбумина 0,4 %, глобулина 0,12 %. Казеин [NH₂R(COOH)₄(COO)₂Ca] в молоке находится в количестве 2,7% в коллоидном состоянии. Казеин относится к сложным белкам фосфопротеинам и содержится в виде кальциевой соли (казеината кальция), придает молоку белый цвет. В свежем молоке казеин образует коллоидный раствор; в кислой среде молочная кислота отщепляет от молекулы казеина кальций, свободная казеиновая кислота выпадает в осадок и образуется молочнокислый сгусток. Такая реакция наблюдается при естественном скисании молока, когда под действием молочнокислых микроорганизмов происходит разложение лактозы с образованием молочной кислоты. Эту реакцию можно представить в следующем виде:

Рисунок 1. Образование казеината кальция

После осаждения казеина из обезжиренного молока сычужным ферментом или кислотой в сыворотке остается 34,8% белков. Основными из них являются лактоглобулин, а-лактальбумин, альбумин сыворотки крови, иммуноглобулины, протеозопептоны, лактоферрин. Сывороточные белки по содержанию незаменимых жирных кислот биологически полноценны. Сывороточные белки по содержанию дефицитных незаменимых аминокислот (лизина, триптофана, метионина, треонина) — наиболее биологически ценная часть белков молока, важная для пищевых целей. Главные из них — лактоальбумин и лактоглобулин — имеют высокое содержание ростовых и защитных веществ. В коровьем молоке эти белки составляют 18% общего количества белка, в козьем их в 2 раза больше.

Молочный сахар (лактоза) C₁₂H₂₂O₁₁, в современной номенклатуре углеводов относится к классу олигосахаридов. Этот дисахарид играет важную роль в физиологии развития живых организмов, так как является практически единственным углеводом, получаемым новорожденными млекопитающими с пищей. Лактоза расщепляется ферментом лактазой, выступает источником энергии и регулирует кальциевый обмен. В желудке человека фермент лактазу обнаруживают уже на третьем месяце развития плода, и содержания се достаточно на протяжении всей жизни, если молоко постоянно входит в рацион питания. [1, с. 5].

Лактоза существует в изомерных формах α- и β- обладающих разными физическими свойствами. В молоке преобладает «α-форма лактозы, которая придает молоку сладковатый привкус, легко усваивается организмом, но не проявляет выраженных бифидогенных свойств (не является регулятором микробиологических процессов). По сравнению с сахарозой лактоза менее сладкая и хуже растворяется в воде. Лактоза является главным источником энергии для молочно - кислых бактерий, которые сбраживают ее на глюкозу и галактозу и далее до молочной кислоты. Под влиянием молочных дрожжей конечные продукты распада лактозы — главным образом спирт и углекислый газ. Особенность лактозы — медленное всасывание (усвоение) стенками желудка и кишечника. Достигая толстого кишечника, она стимулирует жизнедеятельность бактерий, продуцирующих молочную кислоту, которая подавляет развитие гнилостной микрофлоры. Кроме лактозы в молоке в небольших количествах содержатся и другие сахара, прежде всего аминосахара, которые связаны с белками и действуют как стимуляторы роста микроорганизмов. Энергетическая ценность 1 г углеводов (лактозы) — 3,8 ккал. Усвояемость молочного сахара составляет 99 %.

Ферменты. Из молока здоровых животных выделено более 20 истинных ферментов. Одни из них секретируются в клетках молочной железы (щелочная фосфатаза, лактосинтаза, лизоцим), другие переходят в молоко из крови животных (альдолаза, каталаза, протеиназа). Кроме истинных, в молоке присутствуют ферменты, вырабатываемые микрофлорой молока. Ферменты, находящиеся в молоке и молочных продуктах, имеют большое практическое значение. По активности некоторых ферментов можно судить о санитарно-гигиеническом состоянии сырого молока и эффективности его пастеризации. К оксидоредуктазам относят редуктазы, оксидазы, пероксидазу и каталазу.

Липиды молока представлены молочным жиром и жироподобными веществами — фосфолипидами и стероидами. Молочный жир — производное спирта глицерина и жирных кислот. Среднее содержание его в молоке составляет 3,8%. В молочном жире обнаружено около 150 жирных кислот с числом атомов углерода от С₄ до С₂₆ (насыщенные, моно- и полиненасыщенные). В парном или нагретом молоке жир находится в состоянии эмульсии, а в охлажденном — в виде суспензии. В 1 мл коровьего молока содержится от 1 до 12 млрд жировых шариков диаметром 0,1-20 мкм. Поверхность жирового шарика окружена лецитино-белковой оболочкой. Температура плавления молочного жира 28-36°С, температура застывания — 18-23°С, коэффициент преломления — 1,453-1,455. Из насыщенных жирных кислот в молочном жире в большом количестве содержатся пальмитиновая, миристиновая и стеариновая, а из ненасыщенных — олеиновая, пальмитолеиновая, линолевая и миристолеиновая. Из фосфолипидов в молоке имеется лецитин, кефалин, сфингомиелин, цереброзиды. Суммарное их количество — около 0,06%. Фосфолипиды входят в состав оболочек жировых шариков, а также находятся в связи с белковой фазой и плазмой молока. Из стероидов в молоке присутствует холестерин (в комплексе с белками и в плазме молока) и эргостерин (входит в состав оболочек жировых шариков). В молоке стероидов 0,01-0,014%.

Минеральные вещества. Минеральный состав молока во многом зависит от минерального состава кормов. Минеральных веществ в молоке содержится в среднем 0,7%. Их подразделяют на макро- и микроэлементы.

Микроэлементы присутствуют в молоке в виде ионов и являются жизненно необходимыми веществами. Они входят в состав многих ферментов, активизируют или ингибируют их действие, могут быть катализаторами химических превращений веществ, вызывающих различные пороки молока.

Макроэлементы содержатся в относительно больших количествах — 10-100 мг/кг, их концентрация в молоке сравнительно постоянна; микроэлементы — в количествах, измеряемых микрограммами, концентрация их значительно варьирует в зависимости от кормления животных, условий первичной обработки и хранения молока. К макроэлементам относят калий, натрий, кальций,_магний, фосфор, хлор и серу. Калий, натрий, кальций и магний находятся в молоке в основном в виде солей фосфорной и лимонной кислот. Около 95% калия и натрия присутствует в истинном растворе в виде легкодиссоциирующих солей, остальное их количество связано с казеином и находится в коллоидном состоянии. Кальций имеется в молоке в основном в коллоидной форме (около 30% — в виде коллоидного фосфата кальция и около 40% — в виде казеинаткальций-фосфатного комплекса). На долю истинного раствора приходится около 30% всего кальция. Магний находится в молоке в истинном растворе (73-82%), остальное его количество входит в состав коллоидного фосфата магния и связано с казеином. Фосфор в молоке представлен следующими соединениями (%): неорганическими солями в виде истинного раствора — 37, органическими эфирами в виде истинного раствора — 7, казеинкальций-фосфатным комплексом — 20, неорганическими солями в виде коллоидного раствора — 38,5, липидами — 1,5. Сера входит главным образом в состав белков. Из микроэлементов в молоке содержатся алюминий, барий, бор, бром, ванадий, железо, йод, кадмий, кобальт, кремний, литий, марганец, медь, молибден, никель, селен, серебро, стронций, сурьма, фтор, хром, цинк. Распределение их между составными компонентами молока изучено недостаточно. Известно, что алюминий, медь, марганец, молибден, никель, цинк и йод связаны с белками молока, а бор — с жировой фазой. Около 90% всей меди молока связывается с казеином и сывороточными белками, 10% — с жировыми шариками (2-3% — с белками, остальные 7-8% — с фосфолипидами). Большая часть железа соединяется с а-казеином, остальная с Р-казеином и лактотрансферрином. Марганец связывается с сывороточными белками, олово — с (3-казеином. С белками молока соединяется йод (около 30%), а около 60% его количества находится в небелковых органических соединениях. 40% йода присутствует в сыворотке молока в виде неорганических соединений и около 5% связано с жиром. Витамины содержатся в молоке в различных количествах, что обусловлено поступлением их в организм коровы с кормом, интенсивностью синтеза микрофлорой рубца и степенью разрушения при обработке и хранении молока. Среднее содержание витаминов в 100 г молока составляет (мг): жирорастворимых — А — 0,02-0,2; D - 0,002; Е - 0,06; К — 0,032; водорастворимых — В — 0,05; В₂ - 0,2; В₆ - 0,1-0,15; В₁₂ - 0,1-0,3; РР - 0,05-0,4; В₃ - 0,28-0,36; С - 0,5-2,8; Н — 0,00001-0,00003.

Гормоны в молоко поступают из крови. Они принимают участие в образовании и выделении молока (пролактин, тироксин, лютеростерон, фолликулин, окситоцин, адреналин, инсулин и др.).

 Газы составляют 60-80 мл в 1 л молока, из них двуокиси углерода (углекислого газа) — 50-70%, азота — 20-30%, кислорода — 5-10%.

Посторонние химические вещества могут попасть в молоко в результате кормления, повышенной радиации в зоне содержания животных и т.п. К вредным для человека веществам относятся примеси антибиотиков, пестицидов, тяжелых металлов, нитратов и нитритов, остатки дезинфицирующих средств, бактериальные и растительные яды, радиоактивные изотопы. Их содержание не должно превышать допустимые уровни, установленные СанПиН 2.3.2.1078.

Таким образом, молоко - это сложная биологическая жидкость, образующаяся в молочных железах самок млекопитающих и обладающая высокими питательными, иммунологическими и стерилизующими свойствами. Оно является незаменимым полноценным продуктом питания для новорожденных и очень ценным для людей всех возрастов. Высокая пищевая ценность молока заключается в том, что оно содержит все необходимые человеческому организму вещества (белки, жиры, углеводы, минералы, витамины, ферменты, гормоны и т. д.) в оптимально сбалансированной и легкоусвояемой форме. Молоко занимает особое место в рационе детей, беременных и кормящих женщин, пожилых и больных людей.

Молочные белки в организме человека служат пластическим материалом для построения новых клеток и тканей и для образования биологически активных веществ, таких как ферменты и гормоны. Высокая биологическая ценность молочных белков обусловлена их составом, сбалансированностью по аминокислотам, хорошей перевариваемостью и усвояемостью в организме (96-98%). Незаменимые аминокислоты метионин, триптофан, лейцин, изолейцин, валин и фенилаланин содержатся в молочном белке в большем количестве, чем в белках мяса, рыбы и овощей. Биологическая ценность молочного жира зависит от содержания ненасыщенных и насыщенных жирных кислот и наличия фосфолипидов. Биологическое значение имеет наличие в молочном жире полиненасыщенных кислот (линолевой, линоленовой и арахидоновой), которые играют важную роль в обменных процессах. Эти кислоты участвуют во внутриклеточном обмене, входят в состав нервных клеток, регулируют уровень холестерина в крови, повышают эластичность сосудов и участвуют в синтезе простагландинов. Молочный жир также является носителем жирорастворимых витаминов A, D, E и K, которые редко встречаются в других жирах. Хорошей усвояемости молочного жира (98 %) способствует его низкая температура плавления (28-36 °C), а лактоза - хороший источник энергии для сердца, печени и почек, а также входит в состав клеток, витаминов. В кишечнике она расщепляется до молочной кислоты, способствуя поддержанию жизнедеятельности микрофлоры и препятствуя развитию гнилостных процессов. Минеральные вещества молока, поступающие в организм человека, поддерживают кислотно-щелочное равновесие в тканях и осмотическое давление в крови, способствуя нормальной жизнедеятельности организма. Молоко содержит биологически активные вещества, такие как гормоны, ферменты, простогландины, бактериостатические и бактерицидные вещества (лизоцимы, иммуноглобулины, лактенин, лактоферрин и др.), которые повышают сопротивляемость организма к инфекциям.

Коровье молоко очень важно для питания детей, особенно в первые годы жизни. Белок жировой оболочки содержит большое количество аминокислот, которые нормализуют процессы роста и развития организма. Молоко - основной источник легкоусвояемых фосфора и кальция, которые необходимы для формирования костной ткани.

Выводы:

Химические особенности молока могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на здоровье человека. Потребление молока и его продуктов следует осуществлять с учетом индивидуальных особенностей организма и рекомендаций специалистов. Дальнейшие исследования необходимы для более точного определения влияния химических соединений молока на здоровье человека и разработки соответствующих рекомендаций.

Список литературы:

1. Твердохлеб, Г. В. Технология молока и молочных продуктов / Г. В. Твердохлеб, З. Х. Диланян, Л. В. Чекулаева, Г. Г. Шиллер. – М.: Агропромиздат, 1991. – 463 с.
2. http://drdobrov.com/metodika-poxud/65-produkti-2emp/368-moloko
3. http://www.po4emu.ru/drugoe/history/index/product/stat_product/33.htm