Модель молекулы молока: БИОХИМИЯ МОЛОКА

Содержание

Южный федеральный университет | Пресс-центр: В Таганроге разработали СВЧ-комплекс для пастеризации молока

Сотрудники Инжинирингового центра приборостроения, радио- и микроэлектроники НКБ «МИУС» ЮФУ (г. Таганрог) в рамках проекта, поддержанного в конкурсном отборе по Постановлению Правительства РФ №218 разрабатывают комплекс, в котором пастеризация молока проходит под воздействием СВЧ-волн. Индустриальный партнер данного проекта – АО «Таганрогский научно-исследовательский институт связи», являющийся частью КРЭТ (Концерн Радиоэлектронные технологии).

Новый комплекс эффективно уничтожает патогенные микроорганизмы, при этом сохраняя вкус и полезные свойства молока. Наиболее эффективная пастеризация необходима для поставок молока в дальние регионы страны, например Арктику для обеспечения живущих там людей биологически безопасными продуктами, а также для производства в нашей стране высококачественных сыров.

Традиционно пастеризацию проводят для обеззараживания продуктов и продления их срока годности. Множество методов пастеризации молока объединяет то, что в процессе происходит нагрев и уничтожение болезнетворных микроорганизмов. Пастеризация не защищает полностью от микробов и вредных бактерий — избавляясь от одних, другие (споры) она лишь делает менее активными. Процесс проходит как при 65 °С (c выдержкой до 30 минут), так и при 90 °С (с выдержкой от 7 до 40 секунд), по этому критерию разделяют низкотемпературную и высокотемпературную пастеризацию.

Важно учитывать, что чем сильнее нагрев и чем дольше выдержка, тем выше вероятность разрушения белков в молоке, что влияет на органолептические свойства (вкус, цвет, запах и другие) и делает молоко менее полезным. Особенно сильно это проявляется при ультрапастеризации, предполагающей нагрев до 130 °С – в таких условиях большая часть белков разрушается. Из такого молока невозможно произвести высококачественные сыры и полезное детское питание.

В классических методах пастеризации поток молока или большая емкость обеззараживаются с помощью различных типов нагревательных элементов. Инновационные методы предполагают воздействие разных типов излучения для нагрева молока, например, ультрафиолетовых или СВЧ-волн. Именно СВЧ-излучение используют инженеры из Таганрога.

Комплекс для инновационной СВЧ-пастеризации предполагает нагрев молока до 65 °С и следующий за этим кратковременный скачок до 75 °С за 0,15 секунды. После температурного скачка сразу идет резкое охлаждение. В таких условиях не разрушается молочный сахар (лактоза), а также сохраняют свои свойства минеральные вещества (например, кальций), витамины и ценные ферменты.

Инновация заключается в использовании новых программных режимов пастеризации, которые позволяют оптимизировать нужные температурные режимы и не допустить неравномерного, слишком долгого или сильного нагрева. Все методы пастеризации опасны перегревом или передержкой молока во время процесса – этого инженеры стараются избежать.

«Даже в обычной микроволновке можно просто нагреть молоко и убить бактерии. Но в этом случае происходит либо перегрев, либо неверная выдержка молока. Именно подбор специальных режимов управления длительности и мощности нагрева обеспечивает нужный температурный профиль пастеризации молока. Общая температура не поднимается выше 75 °С и то, только на доли секунды», – сообщил Андрей Ковалев, руководитель Инжинирингового центра НКБ «МИУС» ЮФУ.

В новой установке пастеризация происходит следующим образом: молоко, предварительно нагретое, попадает через стеклянные трубки в СВЧ-камеру с магнетроном, который облучает поток для обеспечения мгновенного температурного скачка. В этот момент и происходит пастеризация. Далее поток молока резко охлаждают.

СВЧ-излучение осуществляется в герметичной металлической камере и поэтому в окружающее пространство оно не попадает, и никак не влияет на организмы находящихся рядом с установкой людей (например, оператора комплекса).

Актуален метод СВЧ-пастеризации для обработки молока, из которого потом будут делать сыр. Для его производства важны лактобактерии и другие полезные микроорганизмы, содержащиеся в молоке. Ультрапастеризованное молоко не используется для приготовления сыра, будь то в производственных, или даже в домашних условиях.

В Арктике при отсутствии фермерских хозяйств необходима доставка продуктов хорошего качества “с материка”. Классическая пастеризация не дает таких результатов – патогенные микроорганизмы могут быть уничтожены не полностью, и тогда молоко в пути испортится. Изменения органолептических свойств должны быть минимальны – это и есть идеальная пастеризация: отсутствие болезнетворных микроорганизмов при сохранении вкуса и пользы натурального молока.

Свойства молока, пастеризованного с помощью СВЧ, превосходят свойства молока, пастеризованного классическим методом. Будет ли внедрена установка повсеместно, если свойства молока превосходят обычную пастеризацию – зависит от экономических причин, в том числе ее более дорогой стоимости. Это скажется на итоговой цене продукции.

«Установка находится на стадии разработки, мы завершаем конструкторскую документацию и переходим к изготовлению макета. К концу 2021 года планируем сделать первый опытный образец», – заключил руководитель Инжинирингового центра НКБ «МИУС» ЮФУ Андрей Ковалев.

Магнитный сорбент сможет извлечь ветпрепараты из молока

22 сентября 2022, 21:30

Аналитическая химия

Новые методики

Пищевая химия

Материаловедение

Сотрудники химического факультета МГУ предложили использовать магнитный сорбент для одновременного выделения и концентрирования ветеринарных препаратов из молока. Новый метод позволяет всего за 10 минут извлечь 132 ветеринарных препарата для дальнейшего анализа.

Ветеринарные препараты широко используют для лечения и профилактики болезней животных, а также в качестве стимуляторов роста. Попадая в мясо, молоко и другие продукты питания, они представляют риск для здоровья людей. В частности, такие препараты вызывают аллергические реакции, негативно воздействуют на микрофлору кишечника, оказывают канцерогенные и другие нежелательные эффекты.

«Современные методы химического анализа способны за одно измерение определить содержание очень большого числа веществ в пробе, — рассказал соавтор работы Владимир Апяри, доктор химических наук, главный научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории концентрирования химического факультета МГУ. — Но даже такие мощные аналитические инструменты оказываются бессильны, если содержание определяемых веществ мало, а объект имеет сложный состав. Чтобы решить эту проблему, перед анализом целевые соединения нужно отделить и по возможности сконцентрировать».

Сложность процедуры состоит в том, что не все методики концентрирования одинаково хороши для веществ разных классов, а чтобы процедура химического анализа была предельно простой и быстрой, нужно извлечь максимум определяемых соединений за один раз и в одних и тех же условиях. Для этой цели авторы работы предложили использовать новый сорбент — магнитный сверхсшитый полистирол, эффективность которого подтвердилась на примере одновременного выделения и концентрирования ветеринарных препаратов из молока.

«Этот сорбент представляет собой полимерный материал, содержащий наночастицы магнетита, — пояснил Владимир Апяри. — Полимерная матрица отвечает за эффективное концентрирование препаратов различных классов и их отсоединение от высокомолекулярных компонентов молока. Магнитные свойства позволяют отделить сорбент от раствора при помощи обычного сильного магнита, что значительно упрощает процедуру анализа. Если внести порцию такого сорбента в объем пробы, то он всего за 10 минут извлечет 132 ветеринарных препарата».

Предлагаемый метод был протестирован на образцах молока со специально добавленными ветеринарными лекарствами. Полученные значения хорошо согласовались с данными о введенных концентрациях, что позволило убедиться в правильной работе метода. Кроме того, авторы проанализировали пять образцов молока, в которых были обнаружены отдельные препараты, и результаты определения оказались сравнимы с данными, полученными по методикам ГОСТ.

«В дальнейшем нам было бы интересно изучить возможности метода для анализа других продуктов животноводства, в том числе и мяса, — поделился Владимир Апяри. — Поскольку их состав может существенно отличаться от состава молока, необходимо выявить особенности каждого случая и предложить новые процедуры пробоподготовки, позволяющие добиться максимально эффективного определения».

Почему молоко белое? Химия молока – Compound Interest

Категории

Пищевая химия

нажмите, чтобы увеличить
Нажмите, чтобы увеличить

Вчера, 1 июня, был Всемирный день молока. Если вы только сейчас изучаете это и разочарованы тем, что упустили возможность отпраздновать свою любовь ко всему молоку, хорошие новости: еще есть время узнать о его химии! Химия может помочь ответить на ряд вопросов о молоке, в том числе о том, почему оно белое и почему некоторые люди не могут его пить. На приведенном выше рисунке показаны основы, а ниже мы рассмотрим некоторые аспекты более подробно. Для удобства мы сосредоточимся на коровьем молоке, хотя общие принципы применимы и к молоку других животных!

За простым внешним видом молока скрывается его сложная химическая природа. Он в основном состоит из воды с меньшим количеством жира, белка, минералов и других соединений. Жиры и вода обычно не смешиваются, но в молоке жир и вода образуют эмульсию по причинам, которые мы вскоре объясним. Молоко представляет собой не только эмульсию жира в воде, но и суспензию множества различных белков в воде.

Чтобы разобрать эту сложную химическую смесь, начнем с жиров. Триглицериды составляют жиры в молоке. Это молекулы с глицериновым остовом и тремя присоединенными цепями жирных кислот. Химическая идентичность цепей жирных кислот может варьироваться; наиболее распространенными жирными кислотами в молоке являются пальмитиновая, олеиновая, стеариновая и миристиновая кислоты. Различия в количестве этих кислот являются следствием того, что едят коровы. Например, зеленая трава летом приводит к более высокому содержанию олеиновой кислоты. Это изменение может повлиять на твердость жира при выделении из молока.

Крошечные капельки жира в молоке по отдельности имеют ширину около трех или четырех микрометров. Мембрана, окружающая эти капли, содержит множество различных соединений. К ним относятся белки, которые помогают капелькам образовывать эмульсию с водой в молоке. Жир имеет меньшую плотность, чем вода, поэтому, если молоко оставить стоять, оно всплывет наверх, и его можно будет снять. Это дает обезжиренное молоко.

Белки — еще один ключевой компонент молока, который придает молоку белый цвет. Белки представляют собой длинные цепочечные молекулы, образованные из более мелких строительных блоков аминокислот. В молоке есть сотни типов белков, основным из которых является казеин.

В молоке белки образуют структуры, называемые мицеллами. Они растут из небольших скоплений фосфата кальция, которые помогают удерживать их вместе. Существует ряд различных моделей этих мицелл, точная структура которых все еще подлежит тщательному изучению.

Именно белковые мицеллы придают молоку белый цвет. Мицеллы в среднем имеют диаметр около 150 нанометров, и этот очень маленький размер означает, что они способны рассеивать падающий на них свет. Общий эффект этого рассеяния огромным количеством мицелл в молоке заключается в том, что оно выглядит белым.

Другие интересующие соединения находятся в растворенном виде в воде, из которой состоит основная часть молока. К ним относятся минералы и витамины (некоторые жирорастворимые витамины содержатся в каплях жира). Он также включает лактозу.

Лактоза — это сахар, содержащийся только в молоке и молочных продуктах. В нашем организме фермент лактаза расщепляет его на два более мелких сахара: галактозу и глюкозу. Однако некоторые люди не производят достаточное количество лактазы для этого ферментативного расщепления — у этих людей непереносимость лактозы. В их пищеварительной системе лактоза проходит в неизмененном виде и в конечном итоге достигает толстой кишки. Там бактерии разрушают его, выделяя газ, который может вызвать дискомфорт.

Бактерии также виноваты в кислом вкусе молока, когда оно уходит. При ферментации лактозы образуется молочная кислота, которая придает кислый вкус. Это также повышает кислотность молока; побочным эффектом этого является то, что белки в молоке слипаются, образуя комки. Хотя это нежелательный эффект в вашей молочной бутылке, этот эффект намеренно используется при производстве сыра. В сыроварении тоже есть много интересной химии, но это для другого графика!

Понравился этот пост? Поддержите графику Compound Interest на Patreon!

Изображение в этой статье находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License. Ознакомьтесь с рекомендациями по использованию контента сайта.

Ссылки и дополнительная литература

Химия молока – Руководство по производству молочных продуктов
Структура мицелл казеина: краткий обзор – C Phandungath
Субмицеллы казеина – существуют ли они? (£) – П. Вальстра
100-летний обзор — прогресс в области химии молока и его компонентов (£) — Дж. Люси, Д. Оттер и Д. Хорн

Нравится Загрузка…

Теги
химия, коровы, еда, лактоза, молоко, наука, Всемирный день молока

Разработка прогностической модели для дифференциации пастеризованного молока от подогретого молока ESL путем определения профиля пептидов

. 2019 апр;19(7):e1800292.

doi: 10.1002/pmic.201800292.

Epub 2019 18 марта.

Севим Далабасмаз ¹ , Моника Пишетсридер ¹

принадлежность

¹ Центр Фридриха Эмиля Фишера, кафедра химии и фармации, Александровский университет, Эрланген-Нюрнберг, 91058, Эрланген, Германия.

PMID:
30793833
DOI:
10. 1002/пмик.201800292

Севим Далабасмаз и др.

Протеомика.

2019 Апрель

. 2019 апр;19(7):e1800292.

doi: 10.1002/pmic.201800292.

Epub 2019 18 марта.

Авторы

Севим Далабасмаз ¹ , Моника Пишетсридер ¹

принадлежность

¹ Центр Фридриха Эмиля Фишера, пищевая химия, кафедра химии и фармации, Александровский университет, Эрланген-Нюрнберг, 91058, Эрланген, Германия.

PMID:
30793833
DOI:
10. 1002/пмик.201800292

Абстрактный

В этом исследовании разработана прогностическая модель для дифференциации пастеризованного молока от подогретого молока с увеличенным сроком хранения (ESL) на основе молочных пептидов. С этой целью количественные профили пептидов обучающей выборки коммерческих образцов, включая пастеризованное (n = 20), пастеризованное ESL (n = 13) и нагретое ESL (n = 16) молоко, регистрируют с помощью матричной лазерной десорбции. ионизационная времяпролетная масс-спектрометрия (MALDI-TOF-MS). В качестве предполагаемых маркеров выбирают семь пептидов, а пороговые уровни и показатели эффективности каждого маркера определяют с помощью анализа рабочих характеристик приемника (ROC). Точность этих пептидов в тренировочном наборе колеблется от 71% до 90%. Модель прогнозирования создается на основе комбинированных пороговых уровней и оценивается с помощью набора независимых слепых тестов. Метод обработки 19 из 20 неизвестных образцов молока правильно предсказан с точностью 95%. Пять пептидов прогностической модели идентифицированы как α _S1 -казеин _182-199 (m/z 2014.0), α _S1 -казеин _180-199 (m/z 2216.1), α _{S4 — _{S1 _{. казеин _1-24 (m/z 2910,6), β-казеин _108-125 (m/z 2126,0) и β-казеин _106-125 (m/z 2391.2), что указывает на тепловое высвобождение и действие плазмина и катепсинов. Таким образом, настоящее исследование демонстрирует, что профиль молочных пептидов отражает даже незначительные различия в параметрах продукции.}}}

Ключевые слова:

ОКР; молоко с увеличенным сроком хранения; маркерный пептид; многофакторный статистический анализ; пептидное профилирование.

ПЕЧЕМ ХЛЕБ ДОМА

Модель молекулы молока: БИОХИМИЯ МОЛОКА | Dairy Processing Handbook

Южный федеральный университет | Пресс-центр: В Таганроге разработали СВЧ-комплекс для пастеризации молока

Магнитный сорбент сможет извлечь ветпрепараты из молока

Почему молоко белое? Химия молока – Compound Interest

Разработка прогностической модели для дифференциации пастеризованного молока от подогретого молока ESL путем определения профиля пептидов

принадлежность

Авторы

принадлежность

Абстрактный

Похожие статьи