ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИСЛОТНОСТИ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ
advertisement
Конференция исследовательских научных работ учащихся школ Цивильского района ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИСЛОТНОСТИ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ Работа ученика 9 Б класса Егорова Кирилла Научный руководитель: Егорова Н.С. п. Опытный – 2003 План. 1. Введение. 2. Обзор литературы. 2.1. Химический состав молока и свойства его компонентов. 2.2. Физико-химические свойства молока 3. Цели, задачи и методы исследования. 4. Результаты исследования и их обсуждение 5. Выводы 6. Список использованной литературы. 1. Введение. Молоко представляет собой биологическую жидкость сложного химического состава, периодически отделяемую молочной железой самок млекопитающих. Оно служит полноценной и необходимой пищей для новорожденных животных, а также необходимым продуктом питания для человека в любом возрасте. В последнее десятилетие в нашей стране закупки молока увеличились в 7,2 раза, производство масла – в 4,1 раза, сыра – в 14 раз и цельномолочных продуктов – в 19 раз. Анализ данных по изменению производства молочных продуктов показывает, что неуклонно проводится линия по обеспечению населения полноценными белковыми молочными продуктами. Следует отметить, что производство масла по сравнению с сыром, цельномолочными и другими продуктами увеличилось менее значительно, так как в рационе человека белок молока трудно заменить более полноценными белками другого вида. Необходимо не только увеличить производство молока и молочных продуктов, но и улучшить их качество. Пока еще не вся получаемая продукция относится к высокосортной. Так, в 2001г. из общего количества заготавливаемого молока I сорта было 69%. Более 47,2 тыс. тон возвращено поставщикам как брак. Сыра высшего сорта выработано 67,3 %, масла – 96,4%. Выход и качество молочных продуктов обуславливаются не только количественным содержанием белка и жира в молоке, но и физико-химическими, биологическими и технологическими свойствами его, структурой компонентов, которые зависят от зоотехнических факторов (порода, возраст, кормление животных и др.). Следовательно, изыскать пути увеличения производства молочных продуктов и улучшения их качества невозможно без всестороннего глубокого исследования не только молока, но и его компонентов. В данной работе приведен оригинальный экспериментальный материал по исследованию физико-химического свойства молока—кислотности – и его зависимости от зоотехнических факторов. 2.1. Химический состав молока и свойства его компонентов. Молоко представляет собой биологическую жидкость сложного химического состава, периодически отделяемую молочной железой самок млекопитающих. Оно служит полноценной и незаменимой пищей для новорожденных животных, а также необходимым продуктом питания для человека в любом возрасте. Молоко состоит из воды ( в среднем 87,5%) и сухого вещества (12,5%). В таблице 1 приведено содержание основных компонентов его. Таблица 1. Химический состав молока коровы, % Составные части Среднее содержание Вода 87,5 Сухое вещество 12,5 Жир 3,8 Белки 3,3 В том числе Казеин 2,7 Альбумин 0,4 Колебания 82,7-90,7 9,3-17,3 2,7-7,0 2,0-5,0 2,20-4,50 0,20-0,60 Глобулин Другие 0,1 0,1 0,05-0,15 0,05-0,20 белки Небелковые 0,1 соединения Молочный сахар 4,7 (лактоза) Минеральные 0,7 вещества В том числе Кальций 0,18 Фосфор 0,20 Калий 0,17 Магний 0,02 Хлор 0,10 Натрий 0,05 Железо, тысячные марганец, йод и миллиграмма др. Лимонная кислота 0,15 Липоиды 0,09 0,02-0,15 4,00-5,30 0,50-1,00 0,15-0,21 0,18-0,26 0,20-0,25 0,01-0,04 0,09-0,12 0,04-0,08 доли 0,1-0,20 0,05-0,18 Показателями, которые приведены в таблице 1, не исчерпывается состав молока. Он обширнее и сложнее. В молоко входит более 160 компонентов, в том числе 20 аминокислот, 147 жирных кислот, 30 макро- и микроэлементов, 23 витамина, 20 глицеридов, 4 сахара, гормоны, пигменты, ферменты, фосфатиды, лимонная кислота, газы и др. Пределы колебаний в содержании отдельных компонентов молока показывают, что состав его может резко изменяться под влиянием ряда факторов: породы и возраста животного, стадии лактации, условий кормления и содержания, моциона и физической работы, техники доения, состояния здоровья, индивидуальных особенностей и т.д. С точки зрения физической химии молоко можно представить как дисперсную систему, состоящую из дисперсной среды (вода) и дисперсной фазы (мельчайших частиц, составные части молока). Вода является как бы плазмой молока, в которой распределено сухое вещество, образующее коллоидную систему. Для новорожденного организма вода молока имеет важное физиологическое значение: в первые недели жизни он обеспечивается ею в основном за счет молока. Вода обусловливает и физическое состояние молока, без нее не могут протекать физико-химические процессы. Сухое вещество характеризует питательную ценность молока. Оно включает жир, белки, сахар, минеральные вещества, витамины, пигменты. При вычитании из общего количества сухого вещества содержания жира получаем сухой обезжиренный остаток молока (СОМО), который в среднем составляет 8,7%. Компоненты, входящие в состав молока, находятся в разном состоянии и степени дисперсности. Жир – более грубодисперсная фаза из всех составных частей молока. В парном или нагретом молоке он находится в состоянии эмульсии, в охлажденном – в виде суспензии (рис. 1). В 1 мл цельного коровьего молока количество жировых шариков колеблется от 1 до 9 млрд. Диаметр их равен в среднем 3-4 мкм (колебания 0,1-20 мкм). Поверхность жирового шарика окружена белковой оболочкой. Количество и размер жировых шариков обусловливают технологические свойства молока при сепарировании и переработке его в масло и сыр. Большие потери жира бывают в тех случаях, когда в молоке преобладают мелкие жировые шарики. Большое значение этим показателям придают при зоотехнической оценке животных. По химическому составу молочный жир представляет собой производное спирта глицерина и жирных кислот. На долю жирных кислот приходится 93-95% массы жира. Глицерин относится к трехатомным спиртам (СН2ОН СНОН СН2ОН). Он прозрачный, сладкий на вкус, растворим в воде. В молочном жире обнаружено более 147 жирных кислот – предельные (насыщенные) и непредельные (ненасыщенные), с одной или несколькими двойными связями, с четными и нечетными, с малым (4) и большим (18 и выше) числом атомов углерода в цепи. РИС. 1. Жировые шарики молока при увеличении в 700 раз. Липоиды – жироподобные вещества. К ним относятся фосфатиды (лецитин, кефалин и сфингомиэлин), стерины (холестерин и эргостерин). По химическому составу фостафиды принадлежат к группе фосфолипидов. В фосфатидах содержится более полиненасыщенных жирных кислот и отсутствуют низкомолекулярные жирные кислоты. Они участвуют в образовании жира в молочной железе и играют роль в окислительновосстановительных процессах в организме. Из фосфатидов большое значение имеет лецитин, Который вместе с белком составляет лецитино-белковую оболочку жировых шариков молока. На содержание фосфолипидов в молоке оказывают влияние зоотехнические (кормление животных, индивидуальные особенности и т.п.) и технологические факторы. Охлаждение и сепарирование молока способствуют концентрации фосфолипидов на поверхности жировых шариков; при перемешивании, нагревании, гомогенизации, сгущении молока из оболочек жировых шариков они переходят в плазму. Стерины находятся в молоке в малом количестве. Холестерин содержится только в жировых тканях и молоке. Он участвует в регулировании обмена солей кальция и фосфорной кислоты. Эргостерин под действием ультрафиолетовых лучей превращается в витамин D. Белки – комплексные органические соединения, в которые входят углерод, водород, кислород, азот, сера, иногда фосфор. Эти элементы образуют структурные частицы белка – аминокислоты. Аминокислоты представляют собой белое кристальное вещество. Все они имеют свободные карбоксильные группы и аминогруппы, за исключением пролина и гидрооксипролина. Амин6окислоты имеют различные боковые цепочки, иногда очень реактивные. Реакция на отдельные аминокислоты обусловлены этими цепочками. От общего содержания сухого вещества в молоке ¼ приходится на белки, а в сухом обезжиренном остатке 1/3 составляют белки. Основными белками молока являются казеин, альбумин и глобулин. Поскольку альбумин и глобулин растворимы в плазме молока и при действии на молоко сычужным ферментом или кислотой не коагулируют, а выделяются вместе с сывороткой, их называют сывороточными белками. Кроме казеина и сывороточных белков, в молоке содержатся и другие белки: оболочек жировых шариков, лактеины, сигмапротеоза (термостабильный белок). Если общее количество белков молока принять за 100%, то на долю казеина приходится 82%, альбумина -12%, глобулина - 6%. Казеин – основной белок молока. Находится в нем в коллоидном состоянии. Размер частиц его равен 100-200 мкм. Он относится к фосфопротеидам (содержит фосфор), имеет свободные аминные (NH2) и кислотные (COOH) группы. Схематически формула казеина (NH2)nR(COOH)m. Карбоксильных групп в казеине почти в 2 раза больше, чем аминных. Поэтому в нем преобладают кислотные свойства над основными. В молоке казеин находится в соединении с кальциевыми солями, образуя казеинфосфаткальциевый комплекс, входящий в состав сыров и творожных изделий. Этот комплекс представляет как бы мицеллы, или частицы округлой формы, различной величины. I.E. Ford, G.A. Ramsdel (1949) указывают, что средний размер частиц казеина 640 А с колебанием от 50 до 1000 А. По данным J.B. Nichals и др. (1931), средняя величина частиц казеина 900 А (80-2000 А). И.Н. Влодавец и др. (1952) сообщают, что в сборном молоке размер частиц казеина колеблется от 860 до 1230 А. H. Nitschmann (1949), H. Hostettler, J. Imhof (1951) электронно-микроскопическим методом установили, что частицы казеина могут быть различной величины (400-2800 А). В дальнейшем П.Ф. Дьяченко и др. (1955) подтвердили полидисперсность частиц казеина. В их исследованиях около 1/3 частиц этого белка имеют диаметр 400А, 1/3 частиц – 400-800А и около 1/3 – 800-1200А. Частицы величиной 1200-2400А составляют примерно 10%. Z. Saito, V. Hashimoto (1964) указывают на неодинаковый размер частиц казеина молока коров различных пород. P.D. Schimmin и др. (1964) с помощью электронного микроскопа пытались установить внутреннюю структуру казеиновых частиц. По сообщению этих авторов, казеиновые частицы состоят из отдельных единиц сферической формы, примерно одинакового размера (около 100А) и массой около 300 млн. ед. 2.2. Физико-химические свойства молока Физико-химические свойства молока как единой полидисперсной системы обуславливаются свойствами его компонентов и взаимодействия между ними. Следовательно, любые изменения в содержании дисперсных фаз системы, т.е. составных частей молока, должны сопровождаться изменениями его физико-химических свойств. Почти все компоненты молока влияют на плотность и кислотность молока. На остальные физико-химические свойства составные части молока влияют по-разному. Так, от массовой доли, дисперсности и гидратационных свойств белков в большой степени зависят вязкость и поверхностное натяжение молока, но почти не зависят величины электропроводности и осмотического давления. Минеральные вещества молока значительно влияют на его кислотность, электропроводность, осмотическое давление и температуру замерзания, но не влияют на вязкость. От содержания лактозы зависят осмотическое давление и температура замерзания молока. Кислотность молока Кислотность молока выражают в единицах титруемой кислотности (в градусах Тернера) и величиной рН при 20 0С. Титруемая кислотность. Титруемая кислотность по ГОСТ 13264-70 «Молоко коровье. Требования при заготовках» является критерием оценки качества заготовляемого молока. Титруемую кислотность молока и молочных продуктов, кроме масла, выражают в условных единицах – градусах Тернера (Т0)1. Под градусами Тернера понимают количество миллилитров 0,1 н. раствора едкого натра (кали), необходимого для нейтрализации 100 мл (100 г) молока или продукта. Кислотность свежевыдоенного молока составляет 16-18 Т0 Она обуславливается кислыми солями – дигидрофосфатами и дигидроцитратами (около 9-13 Т0), белками – казеином и сывороточными белками (4-6 Т0), углекислотой, кислотами (молочной, лимонной, аскорбиновой, свободными жирными и др.) и другими компонентами молока (в сумме они дают около 1-3 Т0). При хранении сырого молока титруемая кислотность повышается по мере развития в нем микроорганизмов, сбраживающих молочный сахар с образованием молочной кислоты. Повышение кислотности вызывает нежелательные изменения свойств молока, например снижение устойчивости белков к нагреванию. Поэтому молоко с кислотностью 21 Т0 принимают как несортовое, а молоко с кислотностью выше 22 Т0 не подлежит сдаче на молочные заводы. Кислотность молока отдельных животных может изменяться в довольно широких пределах. Она зависит от состояния обмена веществ в организме животных, которое определяется кормовыми рационами, породой, возрастом, физиологическим состоянием, индивидуальными особенностями животного и т.д. особенно сильно изменяется кислотность молока в течение лактационного периода и при заболеваниях животных. В первые дни после отела кислотность молока повышена за счет большого содержания белков и солей, затем через определенное время (40-45, иногда 60 дней) она снижается до физиологической нормы. Молоко перед концом лактации коров имеет пониженную кислотность. При заболевании животных кислотность молока, как правило, снижается. Особенно резко она изменяется у животных, больных маститом. Хотя титруемая кислотность является критерием оценки свежести и натуральности сырого молока, следует помнить, что молоко может иметь повышенную (до 26 Т0) или пониженную (менее 16 Т0) кислотность, но тем не менее его нельзя считать недоброкачественным или фальсифицированным, так как оно термостойко и выдерживает кипячение или дает отрицательную реакцию на наличие соды, аммиака и примеси ингибирующих веществ. Отклонение естественной (нативной) кислотности молока от физиологической нормы в этом случае связано с нарушением рационов кормления. Такое молоко принимается как сортовое на основании показаний стойловой пробы (пробы, взятой при контрольной дойке), подтверждающей его натуральность. Более точно кислотность молока можно контролировать, используя рН-метод. Наблюдаемое повышение (до 23-26 Т0) кислотности молока, полученного от отдельных животных и даже целого стада, является следствием серьезного нарушения минерального обмена в организме животных. Оно обусловлено, как правило, недостаточным количеством солей кальция в кормах. Такие случаи возникают при скармливании животным больших количеств кислых кормов (зеленой массы злаков, кукурузы, кукурузного силоса, свекловичного жома, барды), бедных солями кальция. Свежее молоко с повышенной естественной кислотностью пригодно для производства кисломолочных продуктов, сыра и масла. __________________________________________________ В ГДР, ЧССР и других странах титруемую кислотность молока выражают в градусах Сокслета–Хенкеля (0SH). Ее определяют путем титрования молока 0,25 н. раствором щелочи, поэтому 10 SH= 2,50Т 1 Понижение кислотности молока в основном обусловлено повышенным содержанием мочевины, что может быть вызвано избыточным потреблением белков с зеленым кормом, использованием значительных количеств азотных добавок в рационе животных или азотных удобрений на пастбищах. Молоко с пониженной кислотностью нецелесообразно перерабатывать в сыры – оно медленно свертывается сычужным ферментом, а образующийся сгусток плохо обрабатывается. рН (активная кислотность). Водородный показатель свежего молока, отражающий концентрацию ионов водорода, колеблется (в зависимости от состава молока) в довольно узких пределах – от 6,55 до 6,75. Так как в действующих ГОСТах и технологических инструкциях кислотность выражается в единицах титруемой кислотности, для сопоставления с ними показаний рН для молока и основных кисломолочных продуктов имеются установленные ВНИМИ и ВНИИМСом усредненные соотношения. Например, для заготовляемого молока эти соотношения следующие: Титруе мая кислотн ость, Т0 Среднее значени е рН 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 6,73 6,69 6,64 6,58 6,52 6,46 6,41 6,36 6,31 6,26 Из приведенных данных видно, что при титруемой кислотности сырого молока выше 18 Т0, когда происходит образование молочной кислоты, рН понижается незначительно. Медленное изменение рН объясняется наличием в молоке ряда буферных систем – белковой, фосфатной, нитратной, бикарбонатной и т.д. Буферные системы, или буферы, обладают способностью поддерживать постоянный рН среды при добавлении кислот или щелочей. Буферные системы состоят из слабой кислоты и ее соли, образованной сильным основанием, или из смеси двух кислых солей слабой кислоты. Например, бикарбонатный буфер включает H2CO3 и NaHCO3, фосфатный - NaH2PO4 и Na2HPO4 и т.д. Буферная способность белков молока объясняется наличием аминных и карбоксильных групп. Карбоксильные группы вступают в реакцию с ионами водорода образовавшейся или добавленной молочной кислоты: NH3+ NH3+ R + H+ --- R COO COOH Кислотная диссоциация белков незначительна, поэтому концентрация ионов водорода остается постоянной, в то время как титруемая кислотность повышается, так как при ее определении в реакцию со щелочью вступают как активные, так и связанные ионы водорода. Буферная способность фосфатов заключается во взаимном переходе гидрофосфатов в дигидрофосфаты и обратно. При образовании кислоты часть гидрофосфатов переходит в дигидрофосфаты: HPO42- + H+ ---- H2PO4Так как анион H2PO4- слабо диссоциирует на ионы H+ и HPO42- , рН молока почти не изменяется, а титруемая кислотность возрастает. При добавлении к молоку щелочи белки и фосфаты реагируют следующим образом: NH3+ NH2 R + ОH --- R + Н2О; COOCOO- H2PO4- + ОH- ---- HPO42- + H2O. Цитраты и бикарбонаты при добавлении кислоты или щелочи вступают в реакцию с ионами H+ или ОH- аналогично фосфатам: Hzit2- --------- H2Zit- , HCO3----------------H2CO3. Изменение рН молока при добавлении к нему кислоты или щелочи произойдет в том случае, если будет превышена буферная емкость систем молока. Под буферной емкостью молока понимают количество кислоты или щелочи, которое необходимо добавить к 100 мл молока, чтобы изменить величину рН на единицу. Наличие буферных систем в биологических жидкостях имеет большое значение – это своего рода защита живого организма от возможного резкого изменения рН, которое может неблагоприятно или губительно повлиять на него. Буферная способность составных частей молока играет большую роль в жизнедеятельности молочнокислых бактерий при производстве кисломолочных продуктов и сыров. Молочнокислые бактерии чувствительны к низким значениям рН среды, границы их развития в молоке лежат в определенном интервале рН, характерном для отдельных групп. Минимальное значение рН для развития термофильных молочнокислых палочек составляет 3,54,25, для стрептококков -4,75. рН среды также влияет на характер образующихся продуктов брожения, в том числе у ароматобразующих бактерий – на выход диацетила. Вследствие буферных свойств молока рН кефира, выработанного термостатным способом, в конце сквашивания при титруемой кислотности 75-80 Т0 составляет лишь 4,85-4,75, а рН сгустка в процессе производства творога жирного при кислотности 58-60 Т0 - 5,15-5,05. при таком рН возможны развитие молочнокислых стрептококков и накопление ароматических веществ. Аналогично при выработке твердых сыров рН сырной массы после прессования при высокой титруемой кислотности имеет величину, равную 5,2-5,6, что объясняется большим содержанием в ней белков, буферная способность которых при протолизе увеличивается. Окислительно-восстановительный потенциал Окислительно-восстановительный потенциал Е (редокспотенциал) является количественной мерой окисляющей или восстанавливающей способности молока. Е нормального свежего молока, определяемый потенциометрическим методом, равен 0,250,35В (250-350 мВ). Молоко содержит ряд химических соединений, способных отдавать или присоединять электроны (атомы водорода): аскорбиновую кислоту, токоферолы, цистеин, рибофлавин, молочную кислоту, коферменты окислительно-восстановительных ферментов (дегидрогеназ, оксидаз), кислород, металлы и пр. В окислительно-восстановительную систему молока входят разнообразные системы, например, Аскорбиновая кислота ------------- Дегидроаскорбиновая кислота, 2 Цистеин --------------- Цистин, Молочная кислота ---------------- Пировиноградная кислота и т.д. Окислительно-восстановительные условия в молоке зависят от концентрации ионов водорода, поэтому их выражают также условным показателем rH2 , который вычисляют по уравнению rH2=Е/0,03+2рН (при 200). Если принять, что в свежем молоке Е=0,3В, а рН=6,6, то rH2=23,2. Следовательно, свежее молоко представляет собой среду со слабыми восстановительными свойствами. В нейтральной среде при равновесии окислительных и восстановительных процессов rH2= 28. Если rH2 выше 28, то среда обладает окислительной способностью, ниже 28 – большей или меньшей восстановительной способностью. Усиление восстановительных свойств молока, т.е. падение окислительновосстановительного потенциала и rH2, вызывают тепловая обработка, развитие микроорганизмов и т.д. так, молочнокислые бактерии при развитии в молоке понижают величину Е до -60- -120 мВ, а в твердых сырах до -150- -170мВ и ниже. Развитие в сыром молоке многочисленных микроорганизмов вызывает особенно резкое снижение окислительно-восстановительного потенциала, на изменении величины которого основана редуктазная проба. При определенном значении Е индикаторы (метиленовый голубой или резазурин), внесенные в молоко, восстанавливаются, обесцвечиваясь или изменяя окраску. Чем больше бактерий содержится в сыром молоке, тем быстрее падает окислительно-восстановительный потенциал и восстанавливаются добавленные реактивы. Резазурин по сравнению с метиленовым голубым восстанавливается и меняет цвет при более высоком значении окислительновосстановительного потенциала, поэтому редуктазная проба с резазурином менее продолжительна (1 ч вместо 5,5 ч с метиленовым голубым). Она также позволяет учитывать в молоке микроорганизмы со слабыми восстановительными свойствами и лейкоциты. В настоящее время считают, что редуктазная проба малоэффективна для контроля качества охлажденного сырого молока, в котором преобладает психротрофная микрофлора, вырабатывающая мало редуцирующих веществ. Более приемлима в этом случае проба на пируват, накопление которого характерно для жизнедеятельности психротрофных бактерий родов Pseudomonas и Aerobacter. Повышению окислительно-восстановительного потенциала, т.е. усилению окислительных свойств молока, способствуют металлы (Cu, Fe) и аэрация (перемешивание). От величины окислительно-восстановительного потенциала зависят интенсивность протекания в молочных продуктах (сыр, кисломолочные продукты) биохимических процессов (протеолиз, распад аминокислот, лактозы, липидов и др.) и накопление ароматических веществ (например, диацетила). Возникновение в молоке и молочных продуктах (масло, сухое молоко и др.) таких пороков вкуса, как окисленный, металлический и салистый привкусы, обусловлено повышением окислительно-восстановительного потенциала среды. Плотность Плотность, или объемная масса , молока при 200С колеблется от 1027 до 1032 кг/м3 (1,027-1,032 г/см3). Средняя величина плотности заготовляемого в СССР молока (данные 1975 года) составляет 1028,5 кг/м3 (1,0285 г/см3 или 28,5 градусов ареометра). Плотность молока зависит от температуры. 3. Цели, задачи и методы исследования На основе приведенного выше обзора литературы нами была поставлена цель – определение кислотности молока и молочных продуктов. Исходя из цели, нами были поставлены следующие задачи: 1. изучить изменение кислотности молочных продуктов через определенные промежутки времени. 2. определить кислотность молока коров различных пород. 3. изучить скорость скисания кипяченного и некипяченого молока. 4. определить кислотность «тонуса» и сравнить с кислотностью молока. Методов определения кислотности молока и молочных продуктов множество. Нами был использован арбитражный метод. Определять кислотность молока необходимо для установления его сорта при продаже, а также для пастеризации и переработки на молочные продукты. Свежевыдоенное молоко дает амфотерную реакцию на лакмус (красная лакмусовая бумажка синеет, а синяя краснеет) объясняется это тем, что в молоке наряду с веществами кислотного характера имеются соединения, обладающие основными свойствами. Титруемая кислотность свежего молока (16-18 Т0) обуславливается кислотным характером казеина, наличием в нем фосфорнокислых и лимоннокислых солей, лимонной кислоты, углекислоты, образующейся при растворении углекислого газа в плазме молока. Из общей титруемой кислотности молока на долю казеина падает 6-8 Т0, кислых солей 5-7 Т0 и углекислоты около 2 Т0. спустя некоторое время после доения по мере развития микроорганизмов, сбраживающих молочный сахар, в молоке накапливается молочная кислота, повышающая титруемую кислотность. Кислотность молока выражается в градусах Тернера, или в условных градусах, обозначаемых Т0. пол градусами Тернера понимается количество точно 0,1 н. раствора NaOH или KOH (мл), необходимое для нейтрализации 100 мл молока, разбавленного вдвое дистиллированной водой, при индикаторе фенолфталеине. Арбитражный метод Приготовление 0,1 н. раствора NaOH. 1. 200 г NaOH помещают в фарфоровую кружку с 250 мл дистиллированной воды. Размешивают стеклянной палочкой. После растворения переливают в колбу, закрывают корковой или резиновой пробкой и оставляют в покое. Осадок выпадает на дно, а прозрачный верхний слой соответствует примерно 15 н. раствору NaOH. 2. Отмерить в мерную литровую колбу 7 мл 15 н раствора NaOH и довести до метки прокипяченной дистиллированной водой. Приготовленный раствор надо хранить, защищая от углекислого газа, в склянках с плотно закрывающимися резиновыми пробками или в склянках с сифоном и хлоркальциевой трубкой, наполненной натронной известью. 3.Установить титр приготовленного 0,1 н раствора NaOH по точно децинормальному раствору янтарной кислоты (Н6С4О4). Для приготовления 0,1 н раствора Н6С4О4 на аналитических весах взвесить 1,4761 г этого вещества. Навеску кислоты растворить в мерной колбе на 250 мл. полученный раствор кислоты и будет точно децинормальным. Техника определения. 1. В колбу емкостью 100 мл отмерить пипеткой 10 мл исследуемого молока и 20 мл дистиллированной воды (рис. 2). Воду прибавляют для того , чтобы отчетливее уловить розовый оттенок при титровании. В смесь добавить 3 капли 1%-го спиртового раствора фенолфталеина и размешать. 2. Из бюретки (отметив уровень щелочи) по каплям прибавить в колбу при постоянном помешивании 0,1 н раствор едкого натра (или кали) до появления слаборозового окрашивания, соответствующего контрольному эталону окраски, не исчезающего в течение 1 мин. Приготовление контрольного эталона окраски. В колбу на 150-200 мл отмерить пипеткой 10 мл молока, 20 мл воды, 1 мл 2,5% раствора сернокислого кобальта, размешать. Эталон годен для работы в течение одной смены. Для более длительного хранения эталона добавить одну каплю формалина. Для приготовления 2,5% раствора сернокислого кобальта в мерную колбу на 100 мл вносят 2,5 г сернокислотного кобальта и до метки доводят дистиллированной водой. Срок хранения 2,5% раствора 6 месяцев. 3. Отсчитать количество щелочи (мл), пошедшее на титрование 10 мл молока. 4. Для выражения кислотности молока в градусах Тернера в соответствии с ГОСТ 3624-67 количество щелочи (мл), израсходованной на титрование 10 мл молока, умножить на 10, т. е. сделать перерасчет на 100 мл молока. Расхождение между параллельными определениями должно быть не более 1 градуса Тернера. Иногда кислотность выражают в градусах молочной кислоты ( устанавливают коэффициент кислотности). Для этого надо значение градусов титрования умножить на 0,009 (количество молочной кислоты в граммах, эквивалентное 1 мл 0,1 н. щелочи). В отдельных случаях для титрования берут 5,10,20 мл молока, однако расчет всегда ведут на 100 частей молока. Рис. 2. Определение титруемой кислотности молока: 1-отмеривание автоматом 20 мл воды; 2,3,4- отмеривание пипеткой 10 мл молока; 5-внесение раствора фенолфталеина; 6-титрование 0,1н раствором щелочи. При отсутствии дистиллированной воды можно проводить определение и без нее. При этом результаты должны быть понижены на 2 Т0, так как в неразбавленном водой молоке труднее уловить розовый оттенок и, кроме того, при разбавлении молока водой снижается кислотность вследствие частичного гидролиза солей. Предельная кислотность молока (максимально допустимая, при которой молоко принимается от сдатчика). Определение предельной кислотности упрощает при массовой приемке молока сортировку его согласно ГОСТ 13264-70 для первого сорта (16-18 Т0), второго 16-20 Т0) и несортового (более 20 Т0). Для приготовления 1 л 0,01 н раствора NaOH на определенный градус кислотности берут следующее количество 0,1 н раствора (табл. 2). В мерную колбу емкостью 1 л отмеривают требуемое количество децинормального раствора щелочи, прибавляют 10 мл 1%-го спиртового раствора фенолфталеина, до метки доводят дистиллированной водой и тщательно размешивают. Техника определения. 1. В несколько пробирок, помещенных в штатив, отмерить по 10 мл раствора едкого натра или калия, приготовленного для предельного градуса кислотности. Таблица 2. Приготовление 0,01 н. раствора щелочи на предельный градус кислотности. Номер Предельный градус Требуется 0,1 н раствора раствора кислотности молока Т0 щелочи на 1 л воды (мл) 1 16 80 2 17 85 3 18 90 4 19 95 5 20 100 6 21 105 7 22 110 2. В каждую пробирку с раствором прилить по 5 мл молока; содержимое пробирок перемешать. Наблюдать изменение окраски. Если розовая окраска сохранится, то кислотность молока равна или ниже соответствующему данному раствору градуса. Так, при использовании раствора №1 кислотность будет равна 16 Т0 или ниже, №2 – ниже 17 Т0, №3 – ниже 18 Т0. если содержимое пробирки обесцвечивается, то кислотность образца молока выше соответствующего данному раствору градуса. В случае невозможности приготовления 0,01 н раствора NaOH для установления предельной кислотности молока (20 Т0) можно пользоваться 0,1 н раствором NaOH. В пробирке отмерить по 1 мл 0,1 н раствора NaOH и по 10 мл дистиллированной воды, добавить по 5 капель фенолфталеина и далее делать так, как описано выше. На крупных заводах метод установления предельной кислотности молока используется для автоматической его сортировки в потоке на свежее и кислое. Из автоцистерны молоко самотеком поступает в стеклянную камеру прибора через приемный патрубок. Туда же одновременно попадает щелочь. Молоко и щелочь смешиваются в соотношении 1 : 2. На смесительной камере смонтирован датчик с фотоэлементом. На табло зажигаются лампочки с результатами анализа. Если молоко свежее, зажигается зеленая лампочка, если кислотность выше предельной, появляется красный свет. Если молоко имеет кислотность выше допустимой, то оно посредством пусковой кнопки на сигнальном табло направляется по молокопроводу для кислого молока. Факторы, влияющие на точность анализа 1. Излишнее количество воды, добавленной при титровании, приводит к заниженным показателям, а недостаточное – к завышенным. 2. Титрование проб молока ранее 1,5-2 ч после доения коров. В данном случае показатель кислотности молока будет завышен. 3. Различная скорость титрования: при быстром титровании результат ниже, чем при медленном. 4. Количество индикатора. 5. Разница в температуре титруемой смеси (молока и воды). Температура смеси должна быть около 20 С0 6. Продолжительное хранение пробирок со щелочью до определения. 4. Результаты исследования и их обсуждение. Исследования проводились 5 раз, в течение 7 суток. Для сравнения были взяты следующие молочные продукты: молоко коровы холмогорской породы (возраст коровы 5 лет), кипяченное и некипяченое молоко коровы красной (степной ) породы (возраст коровы составляет 7 лет), «Тонус», произведенный на Чебоксарском гормолзаводе. Результаты исследования приводятся в таблице №3. Таблица 3. Значение кислотности молочных продуктов (в Т0) Дата исследования 09.01.03 10.01.03. 13.01.03 14.01.03 15.01.03 Молоко коровы красной степной породы кипяченное некипяченное 20 20 24 27 66 71 70 74 73 77 Молоко коровы Тонус холмогорской породы 17 33 65 71 76 30 57 62 72 106 Темпы скисания некипяченого выше по сравнению с прокипяченным молоком. На второй день исследования разница между кислотностями кипяченного и некипяченого молока составило 3 Т0 (24 Т0 и 27 Т0 соответственно). В последующие дни исследования сохранилась тенденция большего роста кислотности некипяченого молока. Значения кислотности некипяченого молока были на 4-5 Т0 выше кислотности кипяченного молока. Различная скорость скисания кипяченного и некипяченого молока обусловлена различным содержанием в них микроорганизмов, сбраживающих молочный сахар с образованием молочной кислоты. Кислотность молока коровы холмогорской породы ниже кислотности молока коровы красной степной породы на 1-3 Т0 практически на все дни исследования. Порода и возраст коровы определяют обмен веществ в организме животного, от которого и зависит уровень кислотности молока. Кислотность «Тонуса» изначально была выше кислотности молока на 10 -13 Т0. на второй день наших исследований кислотность «Тонуса» существенно возросла и составила при этом 57 Т0. в конечном итоге кислотность «Тонуса» составила 106 Т0, что на 29-31 Т0 выше окончательной кислотности молока. Графически изменение кислотности молочных продуктов представлено на рис. 3 (см. Приложение) 5. Выводы В результате исследований нами была получена важная информация о кислотности молока и молочных продуктов. 1. Титруемая кислотность свежего молока равна 16-18 Т0. спустя некоторое время после доения по мере развития микроорганизмов, сбраживающих молочный сахар, в молоке накапливаются молочная кислота, повышающая кислотность. 2. Порода и возраст коровы определяют обмен веществ в организме, от которого и зависит уровень кислотности молока. 3.Нами было установлено, что скорость скисания некипяченого молока выше скорости скисания кипяченного молока, все это обусловлено различным содержанием в них молочнокислых бактерий. 4. Кислотность «Тонуса» выше кислотности молока в начале исследования на 10-13 Т0, а в конце исследований на 21-31 Т0. Список использованной литературы: 1. Барабанщиков Н.В. Качество молока и молочных продуктов - М.:Колос, 1980. – 255 с. 2. Барабанщиков Н.В. Молочное дело. – М. : Агропромиздат, 1990. – 350 с. 3. Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. – М.: Агропромиздат, 1986. – 143 с. 4. Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. – М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1984. – 344с. 5. Давидов Р.Б. Молоко и молочное дело. - М.: Колос, 1973. – 273 с. 6. Инихов Г.С. и Брио Н.П. Методы анализа молока и молочных продуктов. Справ. Руководство. М.: Пищев. пром-сть, 1971. – 245 с. 7. Кугенев П.В., Барабанщиков Н.В. Практикум по молочному делу. – М.: Агропромиздат, 2001. – 223 с. ПРИЛОЖЕНИЕ Рис. 3. Графическое изображение изменений кислотности молочных продуктов. А – «Тонус» Б – молоко коровы холмогорской породы В – некипяченое молоко коровы красной (степной) породы Г – кипяченное молоко коровы красной (степной) породы