Молоко служит постоянным источником поступления в организм минеральных веществ, наибольшее значение из которых имеют макроэлементы - кальций, фосфор, калий, натрий и магний. Больше половины всех минеральных веществ составляют соли кальция и фосфора. Кальций в молоке находится в растворимом состоянии, и значительная часть его связана с казеином в виде казеинаткальцийфосфатного комплекса (ККФК), что делает его практически полностью усвояемым. Фосфор входит в состав белка всех клеток организма, является компонентом нервной ткани и клеток мозга. Микроэлементы молока (железо, медь, иод, марганец, цинк, кобальт и др.) имеют большое значение для нормального обмена веществ в организме, синтеза витаминов, ферментов, гормонов.
В настоящее время начался выпуск молочных продуктов, обогащенных кальцием, железом и йодом.
В молоке находятся все жизненно необходимые витамины. Витамины делятся на две группы: жирорастворимые (A, D, Е, К) и водорастворимые (С, группы В, биотин и др.). Между этими группами витаминов существуют функциональные различия. Так, жирорастворимые витамины участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, транспорте кальция и фосфора, обладают антиоксидантными свойствами; водорастворимые комплексы витаминов входят в состав ферментов, в том числе ферментов молока. Многие витамины отличаются большой чувствительностью к высоким температурам, свету, действию кислот, оснований, кислорода. Учитывая большое значение витаминов для жизнедеятельности организма, в промышленности налажено производство различных продуктов, обогащенных витаминами.
В молоке обнаружено большое количество ферментов различного происхождения. Различают ферменты нативные и бактериального происхождения. В зависимости от специфического действия на различные субстраты ферменты подразделяются на окислительно-восстановительные, трансферазы, гидролазы, ферменты расщепления и др.
Для молочной промышленности имеют важное значение ферменты молока, относящиеся к группам оксидоредуктаз и гидролаз.
Так, оксидоредуктазы играют исключительно важную роль во многих технологических процессах в сыроделии, при производстве кисломолочных продуктов и т.д. Количество некоторых ферментов, например каталазы, служит ценным показателем качества молока. Концентрация лактопероксидазы обусловливает антибактериальную активность молока, а результаты пероксидазной (и фосфатазной) пробы дают представление об эффективности пастеризации молока.
Липаза, относящаяся к гидролазам, образуется в организме животного (нативная) и с кровью поступает в молочную железу, а затем - в молоко. Бактериальная липаза вырабатывается посторонней микрофлорой - плесенями, микрококками, псевдомонадами, попадающими в молоко. Липаза может адсорбироваться на поверхности жировых шариков. При гидролизе она расщепляет эфирные связи в триацилглицеринах, в результате чего образуются жирные кислоты и глицерин.
Воздействию липазы в первую очередь подвергаются глицериды низкомолекулярных кислот. Она может быть причиной ярко выраженных пороков вкуса и запаха молока и молочных продуктов. Максимальное действие липазы (нативной) проявляется при рН 8,8 и температуре 37°С, бактериальной - при рН 7. В свежем молоке молочный жир обычно не подвергается самопроизвольному воздействию липазы. Однако при сильном перемешивании молока с образованием пены, при гомогенизации, перекачивании его насосами, быстрой смене температур липаза активируется при низких температурах (65...75°С), а бактериальная - полностью разрушается при температуре выше 80°С.
Другая гидролаза - фосфатаза попадает в молоко из секреторных клеток вымени, а также вырабатывается некоторыми бактериями молока. Она катализирует гидролиз сложных эфиров фосфорной кислоты. В молоке присутствуют кислая и - в большем количестве - щелочная фосфатаза.
К гидролазам также относятся протеазы, лизоцим и некоторые другие ферменты. Нативная протеаза - плазмин переходит в молоко из сыворотки крови, бактериальные протеазы вырабатываются посторонней микрофлорой. Плазмин проявляет специфичность по отношению к фракциям казеина - наиболее чувствителен к нему р-казеин. В результате его действия образуются γ-казеины, при этом снижается выход творога и сыра (γ - казеин мы "теряем" с сывороткой) и могут образовываться горькие пептиды. Лизоцим обладает антибактериальными свойствами - разрушает клеточные стенки стафилококков и других возбудителей мастита коров.
К гормонам молока относятся пролактин, окситоцин, соматотропин, половые гормоны, тироксин и др.
В молоко микроорганизмы попадают непосредственно из вымени или внешней среды, из воздуха, воды, с рук обслуживающего персонала, с посуды, кожи животного и т.д. На любом этапе производства, переработки, транспортирования и хранения молока возможно попадание в него микроорганизмов. В молоке обнаружены бактерии, дрожжи и плесени. Молоко, содержащее только микрофлору, поступившую в него из вымени здоровой коровы, условно называют асептическим. В 1 см3 такого молока насчитывается от нескольких сотен до нескольких тысяч микроорганизмов.
Бактерии. В молоке обычно встречаются молочнокислые, колиформные, маслянокислые, пропионовокислые и гнилостные бактерии.
Группа молочнокислых бактерий включает палочки и кокки, которые могут образовывать цепочки различной длины. Молочнокислые бактерии не образуют спор, они являются факультативными анаэробами. Большинство из них погибает при нагревании до 70°С. В качестве источника углерода молочнокислые бактерии используют лактозу, сбраживая ее до молочной кислоты, а также уксусной кислоты, углекислого газа, этанола. Многие из них используются при производстве молочных продуктов.
Колиформные бактерии (бактерии группы кишечных палочек) - факультативные анаэробы, их оптимальная температура развития составляет 30...37°С. Они обнаружены в кишечнике, на поверхности рук, в нечистотах, в загрязненной воде и на растительности. Колиформные бактерии сбраживают лактозу до молочной кислоты и других органических кислот, углекислого газа и этанола. Кроме того, они разрушают белки молока, в результате чего появляется посторонний запах. Некоторые виды бактерий являются причиной мастита у коров.
Колиформные бактерии могут нанести существенный вред при производстве сыров. Помимо возникновения посторонних запахов в результате повышенного газообразования в процессе их жизнедеятельности, нарушается текстура сыра на ранней стадии его созревания. Развитие бактерий прекращается при рН ниже 6, поэтому их активность наблюдается именно на ранних стадиях созревания сыра, когда лактоза еще не полностью сброжена. Колиформные бактерии, как правило, погибают при пастеризации молока.
Маслянокислые бактерии - анаэробные спорообразующие микроорганизмы, оптимальная температура их развития - 37°С. Они плохо развиваются в молоке, однако прекрасно чувствуют себя в сырах, где соблюдаются анаэробные условия. По сути, данные бактерии являются "разрушителями" сыра. Маслянокислое брожение, сопровождающееся образованием в большом объеме углекислого газа, водорода и масляной кислоты, что приводит к образованию "рваной" текстуры сыра и прогорклого вкуса. Споры маслянокислых бактерий не обезвреживаются при режимах пастеризации. Для их удаления и подавления развития используют специальные операции: микрофильтрацию, бактофугирование, добавление селитры, поскольку сыров.
Пропионовокислые бактерии не образуют спор, оптимальная температура их развития - 30°С. Некоторые виды выдерживают пастеризацию. Сбраживают лактаты до пропионовой кислоты, углекислого газа и других продуктов. Чистые культуры пропионово-кислых бактерий используют при производстве некоторых видов кисломолочных продуктов и сыров.
Гнилостные бактерии включают очень большое число видов различных форм, образующих споры и бесспоровых, аэробных и анаэробных. Попадают в молоко с кормами, водой, с рук работников и т.п. Гнилостные бактерии продуцируют ферменты, расщепляющие белки; они могут разрушить их полностью до аммиака. Этот тип разложения известен как гниение, Многие из гнилостных бактерий продуцируют также фермент липазу, т.е. могут разлагать молочный жир.
Переработка молока при производстве основных молочных продуктов включает обязательные для всех операции - приемку молока и его первичную обработку (очистку, нормализацию, охлаждение и тепловую обработку). Различие в выработке молочных продуктов заключается в проведении дополнительных операций - гомогенизации, заквашивания, сквашивания (или свертывания, сгущения, сушки), охлаждения и хранения.
Требования к качеству заготовляемого молока. Поступающее на предприятия молочной промышленности молоко должно отвечать требованиям, предусмотренными ГОСТом1. Первое и важнейшее из них - молоко должно быть получено от здоровых животных в хозяйствах, благополучных по инфекционным заболеваниям. Это подтверждается справкой о ветеринарно-санитарном благополучии хозяйства - поставщика молока (сырья).