Углеводы молока. 
Молочный жир

Общая характеристика углеводов.

Углеводы представляют собой альдегиды или кетоны многоатомных спиртов и полимеры этих соединений. Их делят на моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Углеводы выполняют главным образом энергетическую функцию, а также принимают участие в построении сложных органических соединений (гликопротеидов и др.), выполняющих важную физиологическую роль. К моносахаридам относятся простые сахара, содержащие три и более углеродных атома: глюкоза, галактоза и, фруктоза, арабиноза, рибоза и ксилоза. К олигосахаридам относится: сахароза, мальтоза и лактоза, к полисахаридам — крахмал, клетчатка и пектин.

Основным углеводом молока является молочный сахар, или лактоза. Наряду с лактозой в молоке содержатся другие углеводы: моносахариды (глюкоза и галактоза) и их производные, а также трисахариды и более сложные олигосахариды. Лактоза и часть моносахаридов находятся в сыворотке в свободном состоянии (в виде истинного раствора), часть моносахаридов и их производных входит в состав углеводных компонентов гликопротеидов. Молочный сахар выполняет главным образом энергетическую функцию и, кроме того, как и другие олигосахариды, является стимулятором роста полезной микрофлоры кишечника новорожденного.

Молочный сахар.

Содержание лактозы в молоке коров составляет в среднем 4,6% (4,4−4,9%).

Лактоза — дисахарид, построенный из остатков D-глюкозы и D-галактозы, соединенных связью 1>4.

Лактоза в 5−6 раз менее сладкая, чем сахароза, и хуже растворяется в воде. В молоке молочный сахар находится в двух формах: б и в. При 20 °C содержится 40% б-лактозы и 60% в-лактозы. б-Форма менее растворима, чем в-форма. Обе формы могут переходить одна в другую, скорость перехода одной формы в другую зависит от температуры. Из водных растворов лактоза кристаллизуется с одной молекулой кристаллизационной воды в б-гидратной форме. В такой форме ее получают из молочной сыворотки и используют в производстве пенициллина, в пищевой и фармацевтической промышленности. Кристаллизация лактозы при выработке сгущенного молока с сахаром — очень важная технологическая операция, обусловливающая качество молочных консервов. При нагревании молока до температуры выше 100 °C (особенно при стерилизации и высокотемпературной обработке) молочный сахар частично превращается в лактулозу. Лактулоза отличается от молочного сахара тем, что содержит вместо остатка глюкозы остаток фруктозы. Лактулоза хорошо растворяется в воде (не кристаллизуется даже в концентрированных растворах), в 1,5−2 раза более сладкая, чем лактоза. Ее широко применяют в производстве продуктов детского питания, так как кроме перечисленных положительных свойств лактулоза стимулирует развитие бифидобактерий в кишечнике детей. Обычно при выработке сухих молочных продуктов для детского питания используют смесь лактулозы с лактозой — лакто-лактулозу.

При высоких температурах нагревания (160−180°С) молочный сахар карамелизуется и раствор лактозы приобретает коричневую окраску. При принятых в молочной промышленности режимах тепловой обработки молока карамелизации лактозы почти не происходит. Нагревание молока при температуре выше 95 °C вызывает его легкое побурение. Оно обусловлено не карамелизацией, а реакцией между лактозой, белками и некоторыми свободными аминокислотами (реакция Майара, или Мейлларда). В результате реакции образуются меланоидины (от греч. melanosчерный) — вещества темного цвета с явно выраженным привкусом карамелизации. Химический молочный сахар под действием разбавленных кислот гидролизуется. При этом он распадается на D-галактозу и D-глюкозу, которые затем превращаются в альдегиды и кислоты. Молочный сахар гидролизуется также под действием лактазы, выделяемой молочнокислыми бактериями, дрожжами и другими микроорганизмами.

Брожение. Это процесс глубокого распада молочного сахара (без участия кислорода) под действием ферментов микроорганизмов. При брожении молочный сахар распадается на более простые соединения: кислоты, спирт, углекислый газ и пр. В результате выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности организмов. В зависимости от образующихся продуктов различают молочнокислое, спиртовое, пропионовокислое, маслянокислое и другие виды брожения. Все виды брожения до образования пировиноградной кислоты идут по одному и тому же пути. На первой стадии молочный сахар под влиянием лактазы распадается на моносахариды: глюкозу и галактозу.

С₁₂Н₂₂О₁₁+Н₂О > С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆

В дальнейшем глюкоза вовлекается в целый рад ферментативных реакций. Из каждой молекулы глюкозы образуется две молекулы пировиноградной кислоты.

С₆Н₁₂О₆ > 2 СН₃СОСООН.

Лактоза Пировиноградная кислота

Последующие превращения пировиноградной кислоты (в зависимости от вида брожения) идут в разных направлениях, которые определяются специфическими особенностями (составом ферментов) микроорганизмов.

Молочнокислое брожение — основной процесс при производстве кисломолочных продуктов, сыров, кисло-сливочного масла. Спиртовое брожение происходит при выработке кефира, кумыса и ацидофильно-дрожжевого молока. Пропионовокислое брожение играет важную роль в созревании сыров с высокой температурой второго нагревания. Маслянокислое брожение при производстве молочных продуктов нежелательно, так как является причиной появления в кисломолочных продуктах неприятного вкуса и запаха, а в сырах — вспучивания.

Другие углеводы молока.

В молоке обнаружены в свободном состоянии моносахариды (главным образом, глюкоза и галактоза) и их фосфорные эфиры. Моносахариды и их фосфорные эфиры — важнейшие промежуточные соединения процесса синтеза лактозы и других олигосахаридов молока. Часть моносахаридов молока и их аминопроизводные содержатся в связанном состоянии. Они входят в состав сложных олигосахаридов, ч-казеина, иммуноглобулинов, лактоферрина и др. В коровьем молоке в виде следов находятся олигосахариды, они выполняют важную специфическую функцию — стимулируют рост бифидобактерий в кишечнике новорожденного. Коровье молоко много беднее этими олигосахаридами по сравнению с женским молоком.