Mlekarska industrija u našoj zemlji je zabeležila u poslednjih 20 godina značajan kvantitativni i kvalitativni razvoj. To je postignuto, u prvom redu, zahvaljujući razumevanju društvene zajednice za ovu važnu oblast prehrambene industrije i samopregornom radu mlekarskih stručnjaka. Međutim, dalji uspon ove industrije u pogledu kvaliteta i raznovrsnosti proizvoda je moguć samo ako se ulože novi napori u formiranju još kvalitetnijih mlekarskih kadrova, u proširenju znanja postojećih stručnjaka i u razvoj nauke u ovoj oblasti. Zbog toga je logično što se u nas već duže vreme oseća potreba za literaturom, koja će produbljenije nego do sada obrađivati materiju iz oblasti mlekarstva. Ova knjiga treba da doprinese zadovoljenju tih potreba predstavlja prvu od četiri kojima se želi da zaokruži određeno područje mlekarske tehnologije.
Knjiga treba da posluži kao udžbenik za studente tehnologije mleka i kao dopunska literatura za stručnjake u praksi, bilo da rade u mlekarama, kontrolnim laboratorijama ili se bave problemima ishrane. U pojedinim delovima ovaj materijal će poslužiti i stručnjacima na poslediplomskim studijama, pa čak i onima u mlekarskim institutima.
Knjiga obuhvata materiju koja se u razvijenim mlekarskim zemljama obrađuje pod nazivima: hemija mleka, hemija i fizika mleka, ili biohemija mleka. Iz toga se jasno može sagledati i njen sadržaj, koji je podeljen u četiri poglavlja: 1) Opšti deo, 2) Sastav i osobine pojedinih komponenata mleka, 3) Fizičkohemijske i fizičke osobine mleka i 4) Uticaj različitih činilaca na sastav i osobine mleka.
Trudili smo se da teorijska razmatranja osobina pojedinih komponenata, njihovih interakcija ili pojava povežemo sa njihovim značajem za pojedine tehnologije mleka ili sa važnošću za različite hemijske i fizičke metode kontrole mleka i mlečnih proizvoda. Sa tog gledišta ovaj materijal često predstavlja teorijsku osnovu za tehnologiju različitih mlečnih proizvoda.
Knjiga obrađuje mleko kao osnovnu sirovinu za mlekarsku industriju. U njoj je glavna pažnja posvećena kravljem mleku, s obzirom na njegovu dominantnu ulogu u ishrani Ijudi u nas. Mleko ostalih vrsta domaćih životinja obrađeno je u meri potrebnoj da se istaknu sličnosti ili razlike od kravljeg. Iz toga proizilazi da ovaj materijal ni u kom vidu ne razrađuje problematiku dobijanja mleka niti su u njemu priručnički tretirane metode analiza mleka.
U najvećoj mogućoj meri trudili smo se da mleko prikažemo kao složeni koloidni sistem u kome vladaju fizikohemijske zakonitosti i da je zadatak određenih tehnoloških procesa ili operacija da sačuvaju ili poboljšaju njegovu stabilnost, dok druga grupa postupaka ima za cilj da dovede do destabilizacije sistema kako bi izazvala izdvajanje željenih komponenata mleka.
Pri pisanju knjige trudili smo se da pored inostranih autora istaknemo domaće istraživače i njihove rezultate u ovoj oblasti i time doprinesemo da njihovi nalazi budu adekvatno i ravnopravno tretirani.
Želimo da izrazimo zahvalnost profesoru dr Radoslavu Stefanoviću i docentu dr Dragoslavi Mišić, koji nisu žalili truda da pregledaju rukopis i svojim sugestijama doprinesu njegovom poboljšanju. Istovremeno zahvaljujemo dipl. inž. Ognjenu Maćeju na pomoći u sređivanju materijala. Posebnu zahvalnost dugujemo dipl. inž. Dušanu Markoviću, poslovodnom rukovodiocu mlekare „PKB-Standard“ u Padinskoj Skeli, kolektivu „PKB—Imleka“ kao i Zavodu za društvene odnose i informisanje RO „PKB-Agroekonomik“, koji su pokazali veliko razumevanje i spremnost da omoguće publikovanje ove knjige.
Dr Jovan Đorđević
Beograd, decembar 1981. godine
Sadržaj
Predgovor
I OPŠTI DEO
Pojam i definicija mleka
Hemijski sastav mleka
II SASTAV I OSOBINE POJEDINIH KOMPONENATA MLEKA
Voda
— Vezana voda u mleku
Mlečna mast
— Hemijski sastav mlečne masti
— Niže masne kiseline
— Više masne kiseline
— Hemijske konstante mlečne masti
— Fosfolipidi
— Ostale masti u mleku
— Fizičke osobine mlečne masti
— Promene mlečne masti
— Hidrolitičke promene
— Oksidativne promene
— Polimerizacione promene
— Masne kapljice
— Oblik, broj i veličina masnih kapljica
— Značaj veličine masnih kapljica
— Emulzija mlečne masti
— Materije adsorpcionog sloja
— Šema strukture adsorpcionog sloja
— Obrazovanje aglomerata masnih kapljica
— Hidrofobizacija masnih kapljica
— Sinteza mlečne masti
Belančevine mleka
— Značaj belančevina mleka
— Klasifikacija belančevina mleka
— Kazein
— Aminokiselinski sastav kazeina
— Opšte osobine kazeina
— Elektroforetske komponente kazeina
— Polimorfizam kazeina
— Značaj elektroforetskih komponenti
— Struktura kazeina
— Primarna struktura
— Sekundarna i tercijarna struktura
— Kvarterna struktura
— Oblik, veličina i struktura kazeinskih čestica
— Sastav kazeinskog kompleksa
— Ponašanje kazeina prema kiselinama i bazama
— Soli kazeina
— Reakcija kazeina sa formaldehidom
— Jedinjenja kazeina sa halogenima
— Reakcija kazeina sa azotastom kiselinom
— Bojene reakcije
— Delovanje himozina na kazein
— Koagulacija mleka pod dejstvom sirišnog fermenta
— Činioci od kojih zavisi brzina koagulacije mleka pod dejstvom himozina
— Vrsta i koncentracija jona
— Delovanje drugih proteolitičkih fermenata na kazein
— Belančevine mlečnog seruma
— Mlečni albumin
— Globulini u mleku
— Baktericidne osobine
— Osobine belančevina mlečnog seruma
— Ostale azotne materije
Laktoza
— Osobine laktoze
— Rastvorljivost
— Početna rastvorljivost
— Završna rastvorljivost
— Presićenost
— Kristalizacija
— Hemijske reakcije
— Hidroliza
— Oksidacija
— Redukcija
— Piroliza
— Značaj laktoze u ishrani
— Fermentacije laktoze
— Mlečna fermentacija
— Propionska fermentacija
— Buterna fermentacija
— Alkoholna fermentacija
Mineralne materije mleka
— Mlečni pepeo
— Soli mleka
Fermenti u mleku
— Peroksidaza
— Katalaza
— Dehidrogenaze
— Reduktaza
— Aldehidoksidaza
— Fosfataza
— Lipaza
— Proteaze
— Ostali fermenti u mleku
Vitamini
— Vitamini rastvorljivi u mastima
— Vitamin A
— Vitamin D
— Vitamin
— Vitamin K
— Nezamenljive masne kiseline
— Vitamini rastvorljivi u vodi
— Vitamini B
— Vitamin B1
— Vitamin B2
— Vitamin B6
— Vitamin PP
— Pantotenska kiselina
— Vitamin H
— Folacin
— Vitamin B12
— Vitamin C
Gasovi u mleku
Suva materija mleka
Mlečna plazma i mlečni serum
III FIZIČKO HEMIJSKE I FIZIČKE OSOBINE MLEKA
Mleko kao sistem fizičkohemijske ravnoteže
Kiselost
— Titraciona kiselost
— pH mleka
— Prednosti i nedostaci određivanja titracione kiselosti i pH mleka
Oksidoredukcioni potencijal
Gustina
Viskozitet
— Osmotski pritisak i osmotske pojave
— Temperatura mržnjenja
— Temperatura ključanja
— Površinski napon i površinske pojave
— Obrazovanje pene
— Obrazovanje adsorpcionog sloja masnih kapljica
— Električna provodljivost
— Obrazovanje skrame (pokožice)
— Druge površinske pojave
— Optičke osobine
— Indeks prelamanja (refrakcija)
— Specifična toplota
IV UTICAJ RAZLIČITIH ČINILACA NA SASTAV I OSOBINE MLEKA
— Uticaj vrste
— Ovčije mleko
— Mlečna mast ovčijeg mleka
— Belančevine ovčijeg mlaka
— Laktoza
— Mineralne materije ovčijeg mleka
— Vitamini ovčijeg mleka
— Gustina ovčijeg mleka
— Viskozitet ovčijeg mleka
— Energetska vrednost ovčijeg mleka
— Sastav ovčijeg kolostruma
— Kozje mleko
— Mleko bivolice
— Albuminske vrste mleka
— Mleko kobile
— Uticaj rase
— Uticaj laktacije
— Uticaj perioda laktacije na količinu mleka
— Uticaj laktacija na sastav mleka
— Kolostralni period
— Postkolostralni period
— Uticaj muže u toku dana
— Uticaj bolesti i poremećaja sekrecije mleka
— Uticaj ishrane
— Uticaj nekih tehnoloških činilaca na sastav i osobine mleka
— Uticaj temperature
— Uticaj visokih temperatura na mleko
— Dejstvo visokih temperatura na kazein
— Uticaj temperature na belančevinu mlečnog seruma
— Uticaj visokih temperatura na raspodelu azotnih materija
— Uticaj visokih temperatura na soli mleka
— Promena boje
— Termička stabilnost mleka
— Uticaj kiselosti
— Sastav i osobine kazeina
— Sastav mlečnog seruma
— Uticaj stadijuma laktacije
— Uticaj srednjih temperatura
— Uticaj niskih temperatura
— Uticaj na mikrofloru
— Uticaj na kazein
— Uticaj na tehnološke osobine mleka
— Zamrzavanje mleka
— Homogenizacija
— Uticaj na mlečnu mast
— Uticaj na athezivnu sposobnost masti
— Uticaj na hemijske osobine mlečne masti
— Uticaj na oksidativne promene mlečne masti
— Uticaj na belančevine mleka
— Uticaj na tehnološke osobine mleka
— Ostali efekti homogenizacije
— Primena homogenizacije
I Opšti deo pojam i definicija mleka
O mleku se može govoriti uopšteno, ne vodeći računa o njegovom poreklu, primeni u ishrani čoveka i nezavisno od njegove vrednosti kao sirovine za mlekarsku industriju. U tom slučaju govori se o mleku u širem smislu reči. Pored tog opšteg, postoji i drugi pojam — mleko u užem smislu reči. Pod njim se, obično, podrazumeva mleko koje potiče samo od jedne određene vrste sisara, a koje ima dominantni značaj u ishrani ljudi u nekom području.
Pod mlekom u širem smislu reči se podrazumeva tečnost bele boje, specifičnog ukusa i mirisa, koju izlučuje mlečna žlezda izvesno vreme posle partusa ženki sisara i koja služi za ishranu mladunaca. Mleko je biološka tečnost složenog sastava a čine ga: voda, belančevine, masti, ugljeni hidrati, mineralne materije, vitamini i dr. Mleko ima specifični sastav kojim se razlikuje od svih drugih tečnosti životinjskog ili biljnog porekla, koji odgovara njegovoj nameni i daje mu veliku biološku i određenu tehnološku vrednost. Mleko različitih vrsta sadrži iste komponente. Međutim, količina pojedinih sastojaka i njihov međusobni odnos mogu da budu veoma različiti. Globalno se sastav mleka može prikazati šematski na sledeći način:
| Voda | Suva materija | |||
| Masti | Belančevine | Ugljeni hidrati | Mineralne materije | Ostali sastojci |
| (Proste, složene) | (Kazein, mlečni albumin, mlečni globulin) | (Laktoza) | (Razne soli) | (Vitamini, fermenti, ostale azotne mater.) |
Pod mlekom, u užem smislu reči, podrazumeva se nepromenjeni sekret mlečne žlezde, dobijen neprekidnom i potpunom mužom zdravih, normalno hranjenih i redovno muženih krava najmanje 15 dana pre i 8 dana posle teljenja, kome se ništa ne sme dodati niti oduzeti.
Kao što se iz prethodne definicije vidi, pod mleko mužem smislu reči u našim uslovima podrazumeva se kravlje mleko. Ovo dolazi otuda što se ono proizvodi u najvećim količinama, što u celini uzeto ima najveći značaj za mlekarsku industriju, što ima dominantnu ulogu u ishrani naroda u zemljama u kojima je mlekarska nauka najviše napredovala, te je u njima ovako shvatanje i poteklo. Ovo gledište je prihvaćeno i u našoj zemlji i našlo je odraza i u pravilniku o kvalitetu mleka i mlečnih proizvoda, po kome se samo kravlje mleko može stavljati u promet pod nazivom mleko, dok se za mleko drugih vrsta, koje se koristi u ishrani ljudi, mora naznačiti vrsta životinje od koje potiče (ovčije mleko, kozje mleko, bivoličino mleko).
Zbog značaja za ishranu ljudi, kravlje mleko je najbolje i najdetaljnije proučeno, te će u ovoj knjizi o njemu biti i najviše reči.
U zemljama u kojima kravlje mleko nema takav značaj pod mlekom u užem smislu reči se može podrazumevati mleko one vrste koja ima dominantnu ulogu u ishrani stanovništva.
Smatramo da je potrebno već sada objasniti značaj i smisao nekih termina upotrebljenih u napred navedenoj definiciji mleka.
Nepromenjeni sekret podrazumeva da mleko mora biti stavljeno u promet onakvo kakvo je dobijeno za vreme muže, tj. da ne sme biti promenjeno posle dobijanja pod dejstvom mikroorganizama ili pod uticajem činilaca okolne sredine, što može da ima za posledicu povećanje kiselosti mleka, delimičnu razgradnju belančevina (slatko grušanje), promenu mirisa, boje i sl. Ovde se ne misli na promene koje mogu da nastanu u toku obrazovanja i lučenja mleka, u slučaju oboljenja životinje ili fizioloških poremećaja, niti se misli na promenu sastava koje je posledica patvorenja mleka.
Neprekidna muža predstavlja normalan postupak dobijanja mleka i podrazumeva da se mleko od početka do kraja muže meša i takvo stavlja u promet. Ovaj termin je unet u definiciju zbog toga što pored ovakve može da se izvede i tzv. prekidna muža, čiji je cilj patvorenje mleka. Naime, mleko ima različiti sastav u toku muže. Prvi mlazevi mleka su najsiromašniji mašću dok su najbogatiji mlazevi na kraju muže. Razlike su velike, jerprvi mlazevi mleka sadrže često manje od 1% masti dok poslednji mogu sadržati i više od 10%. Zato nesavesni proizvođači mogu pribeći prekidnoj muži, pri čemu prvi deo pomuženog mleka stavljaju u promet, dok drugi deo koji je mnogo bogatiji mašću zadržavaju za upotrebu u domaćinstvu. Ovaj oblik patvorenja mleka je veoma uspešan, jer je takoreći prirodan i može da uspe u slučajevima kada se mleko otkupljuje samo na osnovu količine a ne i na osnovu procenta masti u njemu. Takođe, teško ga je otkriti zbog toga što su sve druge karakteristike iste kao i kod mleka dobijenog neprekidnom mužom.
Pod potpunom mužom podrazumeva se da se mleko iz vimena udalji u najvećoj mogućoj meri (do poslednjih kapi) kako bi se izbegli izvesni poremećaji u lučenju koji mogu da izazovu promenu sastava mleka a takođe smanjenje tehnološke vrednosti. Ako nije potpuna, tj. ako u vimenu ostane izvesna veća količina mleka onda se vime brže napuni mlekom između dve muže. Izlučeno mleko vrši pritisak na žlezdano tkivo što može da dovede do nekontrolisanog prelaza nekih sastojaka mleka u krv i obratno. Pored toga, navedeni procesi dovode do slabljenja funkcije žlezdanog tkiva vimena koje kasnije izlučuje manje mleka izmenjenog sastava i osobina. Razumljivo je da zbog nepotpune muže mleko sadrži manje masti.
Neredovna muža krava podrazumeva da se neke muže vrše ili neblagovremeno ili se potpuno izostavljaju. Ona ima znatno negativnije dejstvo nego nepotpuna muža i to može dovesti do znatnog i trajnog oštećenja mlečne žlezde, do njenog obolenja, što je praćeno znatnim smanjenjem količine izlučenog mleka, koje pored toga može biti izmenjenog sastava i nenormalnih tehnoloških svojstava. Promene izazvane neredovnom mužom krava u punoj laktaciji mogu biti takve da se više ne isplati držati takve krave za proizvodnju mleka. Zbog toga definicija predviđa da krave moraju biti redovno mužene ako se mleko želi stavljati u promet.
U definiciji se predviđa da mleko mora poticati od zdravih krava. Ovo je uneto zato što bolesti, a naročito oboljenje mlečne žlezde (mastitis), izazivaju pored smanjenja količine i poremećaj sastava i tehnoloških svojstava mleka, tako da je ono nepodesno za obradu i preradu. Pored toga sa mlekom od takvih krava mogu se preneti na potrošače i neke bolesti. To se može desiti u prvom redu u slučajevima kada proizvođači snabdevaju neposredno potrošače mleka. Razumljivo je da je stepen poremećaja tehnoloških karakteristika mleka zavisan od vrste i intenziteta obolenja. O ovome će biti posebno reči kada bude obrađivan uticaj različitih faktora na sastav i osobine mleka.
Količina i kvalitet hrane vrlo mnogo utiču na količinu, sastav i osobine mleka i zato je definicijom predviđeno da mleko potiče od normalno hranjenih k r a v a. Prostor nam ne dozvoljava da se na ovom mestu šire bavimo ovom problematikom ali će o tome kasnije biti više reči.
Mleko se ne sme stavljati u promet ako je dobijeno u vremenu 15 dana pre i 8 dana posle telenja. Naime, sekret koji mlečna žlezda luči u tom periodu ne smatra se mlekom u užem smislu reči, jer je sekret znatno izmenjen u pogledu sastava i tehnoloških osobina i mogao bi da dovede do znatnih teškoća u toku obrade i prerade u mlekarskim pogonima i da ima za posledicu mlečne proizvode lošeg kvaliteta.
Definicijom se predviđa da se mleku ne sme ništa dodati niti o d u z e t i. Ovo je uneto da bi se sprečilo patvorenje mleka dodavanjem stranih materija (najčešće vode) ili oduzimanjem dela masti iz mleka. Treba odmah reći da ovaj uslov važi u prvom redu za mleko koje proizvođači stavljaju u promet, bilo da ga prodaju direktno potrošačima ili mlekari. Međutim, ovaj uslov u većini zemalja se ne poštuje kada mlekare stavljaju mleko u promet jer ga »standardizuju« ili »tipiziraju« na 3,2% masti, što je najčešće vezano za uklanjanje dela masti iz mleka.
Iz svega ovog sledi da se definicijom mleka u užem smislu reči podrazumeva dobar kvalitet mleka koje se stavlja u promet sa namerom da se u najvećoj mogućoj meri obezbedi dobra sirovina za mlekarsku industriju. Mora se navesti da se uslovima predviđenim u definiciji mleka obezbeđuje jedna od komponenti kvaliteta mleka i da postoji čitav niz drugih činilaca od kojih zavisi ukupni kvalitet ovog proizvoda (kvalitet u bakteriološkom pogledu i dr.).
Hemijski sastav mleka
Kao primer navešćemo prosečni hemijski sastav mleka domaćeg šarenog govečeta (domaćeg simentalca).
| – | Prosečni sastav mleka | |
| – | % u mleku | % od suve materije |
| Voda | 87,3 | – |
| Suva materija | 12,7 | 100,0 |
| Mast | 3,8 | 30,0 |
| Belančevine | 3,55 | 28,0 |
| (Kazein) | 3,0 | – |
| Ml. albumin | 0,5 | – |
| Ml. globulin | 0,05 | – |
| Mlečni šećer | 4,7 | 36,9 |
| Mlečni pepeo | 0,65 | 5,1 |
Ovaj sastav dobijen je na osnovu sopstvenih višegodišnjih istraživanja (1,2) mleka ove rase od krava različite starosti, tokom celog perioda laktacije.
Navedeni sastav predstavlja školski primer ili jedan od obrazaca hemijskog sastava mleka i služi uglavnom kao orijentacija kada se rasuđuje o sastavu nekog određenog uzorka mleka. On treba da omogući da se utvrdi u kojoj meri konkretni uzorak odstupa od ovog proseka.
Kada se govori o prosečnom hemijskom sastavu moguće je navesti veliki broj primera za različite rase koji će u izvesnoj meri odstupati u vrednostima od onih u navedenom primeru. Zbog toga je pri razmatranju sastava mleka određenog uzorka potrebno voditi računa i o rasi od koje potiče.
Pri rasuđivanju o sastavu mleka mora se takođe imati u vidu da se on menja pod uticajem velikog broja drugih činilaca, tj. da pokazuje veliku varijabilnost. Sastav mleka pojedinih krava varira od muže do muže u toku istog dana, razlikuje se od dana do dana, menja se znatnije u toku laktacije, zavisi od uticaja ishrane, godišnjeg doba, fizioloških promena u organizmu muzne životinje, individualnih osobina krave i dr. Zbog svega toga može izgledati neuputno da čovek zasniva svoja razmatranja na sastavu nekog prosečnog uzorka koji se u stvarnosti retko ponavlja. Međutim, treba odmah reći da se u prosuđivanju mora polaziti od nečeg. Ali, ne treba biti suviše brz u donošenju zaključaka o nekom uzorku čiji sastav znatnije odudara od prihvaćenog modela. Naprotiv, treba razmotriti da li uzorak potiče samo od jedne krave ili celog stada, od jutarnje ili večernje muže ili je to zbirno mleko obe muže, treba razmotriti sve činioce koji utiču na sastav mleka pre nego što se donese sud da je mleko na neki način patvoreno.
Treba istaći da je mnogo lakše doneti sud o sastavu mleka kada ono potiče od većeg broja krava nego kada se radi o mleku jedne krave.
Zbog znatne varijabilnosti i zavisnosti hemijskog sastava od većeg broja činilaca pribegava se često njegovom prikazivanju u obliku najčešćih varijacija, kao u sledećem primeru:
- Suva materija 11 — 14%
- Mast 3,25,5%
- Belančevine 2,6— 4,2%
- Mlečni šećer 4,6—4,9%
- Pepeo 0,6— 0,8%
Čak i kada se sastav mleka prikaže u ovakvim širim granicama on još uvek ne omogućava da se obuhvate svi slučajevi. O tome govori činjenica da minimalne i maksimalne vrednosti za pojedine komponente u navedenom primeru predstavljaju tek prosečne vrednosti za rase sa najmanjim i najvećim sadržajem pojedinih sastojaka. Tako se 3,2% uzima kao prosek za procenat masti istočnofrizijske rase dok se 5,5% smatra prosekom za sadržaj masti u mleku džerzejske rase krava. Razumljivo je da su unutar rase moguće široke varijacije sastava.
Dok hemijski sastav mleka pojedinih krava varira u znatnoj meri dotle mleko većih stada, zbirno mleko iz određenog rejona, pokazuje znatno uže granice variranja. Razlike u sastavu kod zbirnog mleka pojavljuju se uglavnom kao posledica uticaja godišnjeg doba i perioda laktacije. Manje variranje sastava kod zbirnog mleka je posledica loga što se plus i minus variranja uklapaju u jedan ustaljeni prosek. Zbog toga, pri većim odstupanjima sastava zbirnog mleka stručnjak mora biti znatno rigorozniji.
Ovako prikazan hemijski sastav mleka izgleda prilično jednostavan. Međutim, već sada treba pomenuti da se mleko ne sme posmatrati kao skup različitih materija dispergovanih u vodi. Naprotiv, između sastojaka mleka postoji uska povezanost, zavisnost i interakcija pojedinih komponenata, što ga čini veoma složenim fizičko-hemijskim sistemom a što se uvek mora imati u vidu. Treba takođe pomenuti da je kod prikazivanja sastava mleka izvršeno izvesno uprošćavanje, naročito kada se radi o belančevinama, što je neminovno na samom početku, kada počinje upoznavanje sastava mleka.
Literatura
1. Pejić, O., Đorđević, J., Stefanović, R. — Zbornik radova Poljoprivrednog fakulteta — Beograd (1955) 3,2.
2. Pejić, O., Stefanović, R., Đorđević, J. — Zbornik radova Poljoprivrednog fakulteta — Beograd (1956) 4,1.
II Sastav i osobine pojedinih komponenata mleka
Gasovi u mleku
Dok se nalazi u vimenu mleko sadrži 10 volumnih procenata gasova koji se uglavnom sastoje od C02. Ovako velika količina C02 može se shvatiti ako se ima na umu da je ovaj gas proizvod veoma intenzivnog metabolizma mlečnih ćelija i da šupljine vimena predstavljaju neku vrstu zatvorenog prostora iz kojeg C02 ne može izaći, tako da se i usled njegovog nagomilavanja povećava intramamarni pritisak, što ima za posledicu veće rastvaranje ovog gasa u mleku. To znači da se CO2 nalazi rastvoren u mleku u većoj meri nego što odgovara njegovoj rastvorljivosti pod atmosferskim pritiskom pogotovo kada se ima u vidu i slabo kisela reakcija mleka. Zbog toga prilikom izlaska mleka iz vimena (prilikom muže) dolazi vrlo brzo do otpuštanja jednog dela C02 i do postepenog rastvaranja gasova iz okolne sredine (vazduha). To dovodi do toga da mleko neposredno posle ručne muže sadrži oko 4,5% CO2, 0,4% O2 i oko 1,3%N2. Ako se muža izvodi mašinski sastav gasova je nešto drukčiji a razlike se ogledaju u većem smanjenju količine CO2 i ukupno manjoj količini gasova.
Količina gasova u mleku se menja u zavisnosti od uslova čuvanja. Ako se mleko čuva na temperaturi od 4—5°C odnos gasova će biti skoro isti kao i neposredno posle muže jer niske temperature ne omogućuju aktivnost mikroorganizama. Ukoliko temperaturni uslovi omogućavaju delatnost mikroorganizama, nastaće u toku čuvanja mleka promene gasova koje će ići u smislu smanjenja količine O2, koga neke bakterije koriste za svoje potrebe, i povećanja količine CO2 koji se javlja kao jedan od produkata njihovog metabolizma.
Gasovi utiču u izvesnoj meri na više fizičkih i fizičkohemijskih osobina mleka. Oni utiču na gustinu i viskozitet smanjujući njihove vrednosti. Kiseonik utiče na oksidoredukcioni potencijal u mleku i s tim u vezi utiče na vreme reduktazne probe, na količinu pojedinih vitamina osetljivih prema oksidaciji, na pojavu oksidativne užeglosti mlečne masti i različitih mana ukusa i mirisa. Ugljen dioksid utiče u izvesnoj meri na kiselost mleka pa prema tome i na balans soli i odnos rastvorljivih i nerastvorljivih soli u mleku. Iz toga proizilazi da CO2 utiče i na tehnološke osobine mleka kao što su: termička stabilnost i brzina koagulacije pod dejstvom himozina i drugih proteoiitičkih fermenata. Ovde se može pomenuti da se veštačkim inkorporiranjem CO2 u mleko može izazvati i koagulacija kazeina na sobnoj temperaturi.
Niže temperature čuvanja mleka pogoduju zadržavanju gasova u mleku dok više temperature doprinose uklanjanju gasova. Uklanjanje CO2 pri termičkoj obradi mleka izaziva izvesno smanjenje kiselosti, što dovodi do promene oblika nekih soli. Naime, uklanjanje CO2 ima za posledicu smanjenje kiselosti što dovodi do prelaska jednog dela rastvorljivih i disocovanih kalcijumovih soli u nerastvorljivi oblik. Ovo se koristi u tehnologiji mleka za povećanje termičke stabilnosti primenom povišenih temperatura termičke obrade (vidi takođe: uticaj visokih temperatura na mleko).
Gasovi u mleku usporavaju prelaz toplote prilikom termičkih tretmana. Povišene temperature, sa svoje strane, potenciraju nepoželjne oksidativne promene. Zbog toga se pri određenim tehnološkim postupcima pribegava degasifikaciji mleka (uklanjanje gasova dejstvom sniženog pritiska). Uklanjanjem gasova odstranjuju se ovim postupkom i neke volatilne supstance koje izazivaju nepoželjne mirise mleka.
Kao što se vidi, gasovi u mleku nisu bez značaja za njegove osobine i za ponašanje pri različitim postupcima njegove obrade.
Kada se govori o gasovima u mleku obično se vodi računa o CO2, O2 i N2, mada pored njih može postojati i manja količina i drugih isprarljivih supstanci (kao što je NH3) koji mogu da ukazuju na tok promena koje se odigravaju u mleku pod dejstvom mikroorganizama.
Suva materija mleka
Uklanjanjem celokupne količine vode iz mleka dobija se suva materija. To znači da suva materija predstavlja razliku između količine mleka i vode u njemu i izražava se u procentima.
Prilikom uklanjanja vode odlaze i gasovi i neke druge isparljive materije a ostatak predstavlja suvu materiju. Zbog toga se ona često naziva suvim ostatkom ili ukupnom suvom materijom.
Suva materija mleka predstavlja zbir količina pojedinih njenih sastojaka i menja se u zavisnosti od njihove varijabilnosti. Prema tome, međusobni odnos sastojaka suve materije je isti kao i u mleku. Taj odnos se najčešće izražava procentualnim učešćem u suvoj materiji (vidi: sastav mleka). Oduzimanjem procenta masti od ukupne suve materije dobija se procenat suve materije bez masti.
Suva materija i suva materija bez masti su veoma značajne jer direktno utiču na randman nekih proizvoda kao što su mlečne konzerve u užem smislu reči (zgusnuto i nezaslađeno mleko, mleko u prahu i dr.). Poznavanje suve materije je neophodno radi podešavanja odnosa materija (odnos masti prema suvoj materiji bez masti, i obratno) u sirovini, kako bi se dobio proizvod željenog sastava. Ovo je slučaj u proizvodnji mlečnih konzervi i u sirarstvu. Ovi podaci su neophodni i kod koncentrisanja ili obogaćivanja suve materije mleka namenjenog izradi kiselomlečnih proizvoda. Naime ukupna suva materija i suva materija bez masti utiču u velikoj meri na konzistenciju ovih proizvoda, pa prema tome i na njihov ukupni kvalitet. Podaci o suvoj materiji i suvoj materiji bez masti su često sastavni deo propisa o prometu mleka i predstavljaju značajan element u naporima koji se čine za poboljšanje kvaliteta mleka sa gledišta hemijskog sastava i za sprečavanje patvorenja mleka dodavanjem vode.
Kravlje mleko sadrži prosečno 12,7% suve materije sa najčešćim varijacijama od 11—14%. Sadržaj suve materije zavisi od više činilaca od kojih su najznačajniji: rasa, period laktacije i individualne proizvodne karakteristike krava (o delovanju ovih i drugih faktora biće reči kasnije).
Pri istim ostalim uslovima, varijabilnost sadržaja suve materije najviše zavisi od procenta masti. To dolazi otuda što je ovaj sastojak najviše podložan kvantitativnim kolebanjima. Iz toga proizilazi da je ostali deo suve materije mnogo manje podložan variranjima količine. Zbog toga je uveden termin — suva materija bez masti.
Zbog manjih kolebanja suve materije bez masti ona se često koristi za utvrđivanje da li je mleko patvoreno dodavanjem vode i zato predstavlja sastavni deo propisa kojima se reguliše promet mleka. U našem Pravilniku, kojim se regulišu uslovi prometa mleka i mlečnih proizvoda, minimalna vrednost za suvu materiju bez masti je 8,5%, što znači da se u promet ne sme stavljati mleko koje sadrži manje suve materije bez masti.
Postoje uslovi kada mleko može da sadrži i manje od propisanog minimuma suve materije bez masti. To se može dogoditi kod pojedinih grla koja se odlikuju znatno većom mlečnošću nego što odgovara proizvodnosti njihove rase: to može biti posledica fizioloških poremećaja organizma ili patološkog stanja mlečne žlezde; to se može dogoditi i usled trajnijeg dejstva nedovoljne i neadekvatne ishrane (naročito kada se javlja veći deficit belančevina u obroku). Međutim, po pravilu, mleko (pogotovo zbirno mleko) sadrži više od 8,5% suve materije bez masti. Pri tome se ne sme izgubiti iz vida da mleko sa većim sadržajem masti ima i veću količinu suve materije bez masti, i obratno. To dolazi otuda što je varijabilnost suve materije bez masti uslovljena u prvom redu promenom sadržaja belančevina a njihova količina je proporcionalna promenama količine masti u mleku. Brojnim ogledima je utvrđeno da povećanje sadržaja masti za jedan procenat iznad određene vrednosti izaziva porast količine belančevina za 0,4 do 0,7%. Ova pravilnost važi i kada se radi o mleku različitih rasa (3,4) a brojčana vrednost zavisi od rase, soja (varijeteta) i ishrane.
Određivanje suve materije sušenjem na temperaturi od 102 do 105°C je najtačnija od postojećih metoda ali traje veoma dugo. Zbog toga su odavno činjeni pokušaji da se do količine suve materije ili suve materije bez masti dođe jednostavnijim putem. Pri tome se pošlo od činjenice da postoji određena zavisnost između sadržaja masti i suve materije bez masti. Ove komponente, zbog različitih gustina utiču i na gustinu mleka. To je navelo na ideju da se na osnovu procenta masti i gustine, koji se jednostavno i brzo određuju, izračuna suva materija ili suva materija bez masti.
Korelaciona povezanost među navedenim veličinama izvedena je teorijski na osnovu sledećih činjenica: 100 g mleka sastoji se od masti (m), suve materije bez masti (C-m) i vode (100-C)/C označava % suve materije mleka/. Ovo se može predstaviti sledećom jednačinom: 100=m+(C—m)+(100—C).
Zapremine 100 g mleka kao i pojedinih komponenata dobijaju se delenjem količine njihovim relativnim gustinama : D-relativna gustina mleka na 15°C; M-relativna gustina masti; N-relativna gustina suve materije bez masti i d-relativna gustina vode. Na osnovu toga izvedena je sledeća jednačina:
100/D = m/M + C-m / N + 100-C/d
Rešavanjem ove jednačine po C dobija se:
C = (N-M)m / M (N — 1) + N / N-1 (100 D — 100 \ D )
Zamenom vrednosti M sa 0,93 i N sa 1,6007 dobija se sledeća formula:
C = 1,2m + 2,665 100 D-100 / D u kojoj su
C — % suve materije
m — % masti
D — specifična težina mleka na 15°C (relativna gustina)
Ovu formulu razradio je Fleischmann i ona se koristi u mnogim zemljama za izračunavanje suve materije.
Upoređivanjem podataka o suvoj materiji i suvoj materiji bez masti određenih neposrednim i računskim putem ustanovljeno je, i u drugim zemljama i kod nas, da Fleischmann-ova formula daje nešto veće rezultate (za 0,2 do 0,4%) nego što su rezultati dobijeni direktnim određivanjem. Na osnovu toga predloženo je da se izvrši korekcija ove formule tako da glasi:
Razmatrajući uzroke koji dovode do toga da Fleischmanova formula daje veće rezultate za suvu materiju bez masti izrazili smo gledište (1) da je u postupku dobijanja definitivne formule uzeta relativna gustina vode kao 1, ne vodeći računa da se znatan deo vode nalazi u obliku vezane vode koja ima veću relativnu gustinu od slobodne vode. O tome svedoči i činjenica da su razlike u vrednostima za suvu materiju, dobijeni direktnom i posrednom metodom, manje kod mleka kome je dodata voda nego kod nepatvorenog mleka.
Za posredno određivanje suve materije bez masti i ukupne suve materije postoji više drugih, još jednostavnijih formula (Kalantar, Herz). Njihovom primenom dobijaju se praktično iste vrednosti kao i Fleschmann-ovom formulom. Razlike u rezultatima se obično javljaju u trećoj decimali, što znači da im se u pogledu tačnosti može staviti ista zamerka kao i Fleischmann-ovoj.
* U vreme kada je ova formula stvarana, u mlekarskoj nauci se koristio pojam specifična težina. Vrednosti specifičnih težina za pojedine sastojke suve materije su oko 1000 puta manje od vrednosti gustine. Zbog toga se u tekstu koristi pojam specifične težine i vrednosti koje joj odgovaraju. Specifična težina odgovara relativnoj zapreminskoj masi na 15°C, odnosno, relativnoj gustini na 15°C u odnosu na vodu iste temperature.
Navedena formula može se koristiti samo pri upotrebi vrednosti relativne gustine određene na 15°C. Kada se koriste laktodenzimetri koji daju vrednosti za relativnu gustinu mleka na 20°C moraju se primeniti druge formule, s obzirom da su vrednosti za oko 2 laktodenzimetarska broja manje i da vrednost relativne gustine utiče u velikoj meri na vrednost suve materije. Ako se i o tome ne vodi računa izračunata količina suve materije bez masti biće manja za oko 0,5%, što bitno menja sliku o kvalitetu toga mleka.
Kod primene laktodenzimetara kojima se određuje relativna zapreminska masa mleka na 20°C najčešće se koristi modifikovana formula Richmond-a koja glasi:
CMBM = 0,21 m + 0,25 D + 0,66
D — specifična težina na 20°C (relativna zapreminska masa na 20°C)
CMBM — % suve materije bez masti
m — % masti
Mlečna plazma i mlečni serum
Kada se govori o mleku često se sreću termini: mlečna plazma i mlečni serum. Zbog toga je potrebno u najkraćim crtama objasniti ove pojmove kojima se želelo da stvori utisak da postoji određena sličnost između krvi i mleka.
Između krvi i mleka postoji nesumnjiva funkcionalna povezanost i uzročnost. One se ogledaju u tome što krv snabdeva mlečne ćelije ingredijentima za sintezu sastojaka mleka i što jedan vrlo mali deo sastojaka krvi prelazi neizmenjen i neselekcionisan od strane mlečnih ćelija u mleko (različiti fermenti, vitamini, alfa laktoalbumin, imunoglobulini, kao i neke strane materije kao što su antibiotici, pesticidi, aflatoksini i sl. U pogledu sastava i osobina ove dve biološke tečnosti se bitno razlikuju a zajedničko im je u fizičkohemijskom pogledu što predstavljaju složene koloidne rastvore belančevinaste prirode. Razlike u sastavu su vrlo velike i mogu se sagledati iz sledeće tabele.
Kao što se vidi razlike u sastavu su takve da se ove tečnosti ne mogu po sastavu upoređivati jer jedna od njih sadrži sastojke koje druga ne sadrži a razlike u količini pojedinih komponenata su evidentne.
Mleko se sastoji od emulgovane masti u vidu masnih kapljica i ostale tečnosti koja predstavlja mlečnu plazmu. To znači da je mlečna plazma disperzna sredina za mlečnu mast.
Pojam mlečne plazme je vremenom dobio i nova značenja, naročito u istraživačkom radu, pa se pod tim terminom podrazumeva i mleko bez masti. Kada bi se iz mleka mehaničkim putem mogla da ukloni sva mast bez ostalih sastojaka, preostala tečnost bi predstavljala mlečnu plazmu. Sa tog gledišta mlečna plazma bi se mogla definisati kao idealno obrano mleko. Zbog nemogućnosti da se izdvoje masne kapljice sa adsorpcionim slojem, bez dela ostalih sastojaka mleka, često se u istraživanjima obrano mleko poistovećuje sa mlečnom plazmom. Ovo je učinjeno da bi se mogle lakše da proučavaju fizičko-hemijske interakcije sastojaka plazme kao i međudejstvo plazme i emulgovane faze.
IV Uticaj različitih činilaca na sastav i osobine mleka
U prethodnim poglavljima obrađivano je samo kravlje mleko. Pri razmatranju sastava i osobina navođene su prosečne vrednosti i granice variranja ne ulazeći detaljnije u činioce koji izazivaju te promene.
U ovom poglavlju biće obrađen uticaj nekih od faktora kao što su vrsta, rasa, period laktacije, zdravstveno stanje životinje i dr. Pored toga izneće se uticaj nekih tehnoloških činilaca na mleko.
Uticaj vrste
Mleko različitih vrsta sisara ima različit sastav. U tabeli 35 prikazan je, primera radi, sastav mleka nekih sisara.
| – | SM* | M | B | K | AG | L | P | LB | °SH |
| Žena | 12,5 | 3,7 | 2,1 | 0,9 | 0,5 | 6,4 | 0,30 | 30 | |
| Krava | 12,75 | 3,8 | 3,5 | 2,8 | 0,60 | 4,8 | 0,65 | 32 | 6,4-7,2 |
| Koza | 13,9 | 4,40 | 4,10 | 3,30 | 1,16 | 4,40 | 0,80 | 31 | 6,8 |
| Ovca | 18,5 | 7,2 | 5,7 | 4,5 | 0,98 | 4,3 | 0,9 | 34 | 10,0 |
| Bivolica | 17,6 | 7,7 | 4,1 | 3,5 | 0,53 | 4,8 | 0,72 | 31 | 6,8 |
| Kobila | 10,5 | 1,6 | 1,90 | 1,30 | — | 6,40 | 0,34 | 32 | 2,6 |
| Svinja | 19,0 | 6,9 | 6,2 | — | — | 4,3 | 1,10 | — | — |
| Zebu | 15,77 | 6,47 | 4,47 | — | — | 3,94 | — | — | — |
| Lama | 13,45 | 3,15 | 3,90 | 3,00 | 0,90 | 5,60 | 0,80 | — | — |
| Kamila | 12,4 | 4,0 | 3,7 | — | — | 4,8 | 0,70 | 30 | — |
| Jak | 18,4 | 7,8 | 5,0 | — | — | 5,0 | — | — | — |
| Sob | 35,7 | 19,7 | 10,9 | 8,70 | 2,20 | 3,6 | 1,40 | — | — |
* SM — suva materija, M — mast, B — belančevine, K — kazein, AG — laktoalbumin i laktoglobulin, L — laktoza, P — pepeo, LB — laktodenzimetarski broj i °SH — kiselost po Soxhlet-Henkelu
Razlike su vidljive iz tabele i neće biti posebno razmatrane. Dovoljno je da se za ilustraciju razlika od kravljeg mleka pomene da mleko kita sadrži preko 40% masti i oko 60% suve materije a mleko irvasa 22,5% masti i 36,7% suve materije da bi se shvatio uticaj vrste na sastav i osobine mleka.
Mleko različitih vrsta može se svrstati u dve grupe: 1) kazeinska mleka i 2) albuminska mleka. Ova podela je izvršena na osnovu učešća kazeina u ukupnim belančevinama. Kazeinske vrste mleka su one u kojima učešće kazeina u ukupnim belančevinama (kazeinski indeks) jednako ili veće od 75%, dok se u albuminske vrste svrstava mleko čiji je kazeinski broj manji od 65%.
Primer kazeinskih vrsta mleka su kravlje, ovčije, bivoličino, kozje i dr. Jednom rečju, ovde spada mleko tipičnih biljojeda preživara.
Kao primer albuminskih vrsta mleka navešćemo mleko kobile, magarice. Ovde spada i ženino mleko. Ne bi trebalo shvatiti da albuminske vrste mleka sadrže više belančevina mlečnog seruma nego kazeina već da je njihovo učešće u belančevinama mleka nešto veće nego kod kazeinskih vrsta.
U nekim slučajevima (kolostrum, teži oblici bolesti i dr.) i kazeinska mleka poprimaju karakteristike albuminskih vrsta.
Razlike u odnosu pojedinih belančevina utiču bitno na tehnološka svojstva mleka i sa tog stanovišta je ova podela i izvršena. Kazeinske vrste imaju bolje tehnološke osobine i zato se one uglavnom koriste u mlekarskoj industriji i imaju najveći značaj u ishrani čoveka. Zbog toga će u ovom delu biti obrađeno mleko ovce, koze i bivolice a kao primer albuminskih vrsta obradiće se ukratko mleko kobile, koje se u nekim krajevima koristi takođe za ishranu ljudi.
| — | M*) | UB | K | AG | L | P |
| Krava | 27,8 | 28,6 | 24,5 | 4,1 | 37,6 | 6,0 |
| Ovca | 27,5 | 31,4 | 25,4 | 6,0 | 25,4 | 5,7 |
| Koza | 31,0 | 28,6 | 19,8 | 8,8 | 33,8 | 6,5 |
| Kobila | 6,2 | 21,7 | — | — | 68,5 | 3,6 |
| Magarica | 12,8 | 16,3 | 10,4 | 5,9 | 66,5 | 4,4 |
| Bivolica | 41,5 | 30,9 | 28,1 | 2,8 | 23,8 | 4,0 |
| Zebu | 34,5 | 21,9 | — | — | 38,5 | 5,1 |
| Lama | 23,5 | 29,0 | 22,3 | 6,7 | 41,6 | 5,9 |
| Kamila | 21,2 | 30,7 | — | — | 42,6 | 5,5 |
| Sob | 56,9 | 31,5 | 25,1 | 6,4 | 7,5 | 4,1 |
| Žena | 35,0 | 12,5 | 7,0 | 5,5 | 50,9 | 1,6 |
*) M — mast, UB — ukupni proteini. K — kazein, AG — laktoalbumin i laktoglobulin, L — laktoza, P — pepeo
Ovčije mleko
Prosečni hemijski sastav ovčijeg mleka je:
| Sastojci | Sadržaj | Učešće u suvoj materiji |
| Voda | 80,63% | — |
| Suva materija | 19,37% | 100,0% |
| Mast | 7,40% | 38,2% |
| Suva materija bez masti | 11,97% | 61,9% |
| Ukupne azotne materije | 6,17% | 31,8% |
| Kazein | 5,0% | — |
| Ostale azotne materije | — | 1,17% |
| Laktoza | 4,90% | 25,3% |
| Pepeo | 0,88% | 4,6% |
Ovčije mleko je za oko 50% bogatije suvom materijom nego kravlje. Ovo nastaje u prvom redu kao posledica većeg sadržaja masti i belančevina. Međutim, odnos pojedinih sastojaka u suvoj materiji je nešto drugačiji nego u kravljem mleku. Ovo se ogleda u znatno većem učešću masti, nešto većem udelu belančevina i znatno smanjenoj participaciji laktoze.
Zbog većeg sadržaja suve materije a naročito zbog bogatstva u mastima i belančevinama ovo mleko je vrlo podesno za proizvodnju sireva jer daje skoro dvostruko veći randman od kravljeg. Ono je vrlo pogodno za proizvodnju kiselog mleka jer daje proizvod odlične konzistencije, što čini da ga potrošači koji su navikli na ukus i miris ovčijeg mleka vrlo rado konzumiraju.
Na sastav ovčijeg mleka najveći uticaj ima period laktacije. Sadržaj suve materije, masti i belančevina je najmanji na početku a najveći na kraju muznog perioda, dok učešće laktoze opada pri kraju laktacije. Kao ilustracija neka posluže sledeći podaci. Suve materije na početku ima 14,5% a na kraju 24,8%; sadržaj masti se povećava sa 3,5 na 11,7; belančevine od 4,4% na 7,6%, suva materija bez masti od 10,6% na 14,11%, dok sadržaj laktoze opada sa 5,7% na 4,2%. O ovim činjenicama treba voditi računa prilikom donošenja propisa o kontroli ovčijeg mleka i nekih proizvoda (kiselomlečni proizvodi) izrađenih od njega.
Mlečna mast ovčijeg mleka. — Po sastavu, fizičkim osobinama i stepenu disperznosti razlikuje se od masti kravljeg mleka.
U pogledu sastava razlikuje se većim sadržajem kaprilne i kaprinske kiseline što dovodi do toga da su Rajhert—Majslov, Polenskeov i Ketštorferov broj nešto veći (Rajhert—Majslov broj — 28,5, Polenskeov broj — 5,8, a Ketštorferov broj — 232). Prema mišljenju Davidova (4) ove kiseline u izvesnoj meri doprinose posebnom ukusu i mirisu ovčijeg mleka, što znači da se malim delom nalaze u slobodnom stanju.
Mast ovčijeg mleka ima nižu temperaturu topljenja (29°C) i očvršćavanja nego mast kravljeg mleka. Zbog toga, kao i zbog specifičnog ukusa koristi se u vrlo maloj meri za proizvodnju maslaca, osim u krajevima gde nema dovoljno kravljeg maslaca i gde su potrošači navikli na njegov ukus. Zbog toga se maslac od ovčijeg mleka proizvodi najčešće kao prelazna etapa u proizvodnji topljenog maslaca (masla).
Prosečna veličina masnih kapljica se kreće između 5 i 6 cm, što znači da su znatno krupnije nego one u kravljem mleku. Zbog toga bi bilo realno očekivati da brže stvaraju sloj pavlake na površini mleka. Ovo, međutim, nije slučaj jer je viskozitet ovčijeg mleka veći i sprečava kretanje masnih kapljica prema površini.
Boja mlečne masti je bela što dolazi usled toga što je najveći deo (oko 80%) beta-karotina preveden u vitamin A (19). Zbog toga je i boja ovog mleka bela bez izrazite žućkaste nijanse, što se odražava i na boju proizvoda dobijenih od ovčijeg mleka, po kojoj se takođe mogu razlikovati od proizvoda izrađenih od kravljeg mleka.
Belančevine ovčijeg mleka. — Azotne materije ovčijeg mleka su sastavljene od istih belančevina i drugih sastojaka kao i u kraljem mleku: kazeina, belančevina mlečnog seruma i nebelančevinastih azotnih materija. Međutim, ukupna količina ovih supstanci je veća u ovčijem mleku a i njihov međusobni odnos je drukčiji. Ovaj odnos karakteriše nešto manje učešće kazeina u ukupnim belančevinama a istovremeno veće učešće belančevina mlečnog seruma. Na osnovu toga odnosa ovčije mleko spada u kazeinske vrste. Taj odnos se menja tokom laktacije u pravcu povećanja kazeinskog indeksa. Ova promena odnosa tokom laktacija prikazana je u tabeli 37.
| Oblik azotnih supstanci | ||||||
| Meseci laktacije | Ukupni | Belančevinski | Kazeinski | nekazeinski | Belančevine seruma | nebelančevinski |
| 1. | 100,0 | 93,75 | 74,00 | 26,00 | 19,75 | 6,25 |
| 2. | 100,0 | 93,69 | 74,92 | 25,08 | 18,77 | 6,31 |
| 3. | 100,0 | 93,82 | 75,85 | 24,15 | 17,97 | 6,18 |
| 4. | 100,0 | 94,10 | 77,50 | 22,50 | 16,60 | 5,90 |
| 5. | 100,0 | 94,72 | 79,02 | 20,98 | 15,70 | 5,28 |
| 6. | 100,0 | 95,08 | 80,52 | 19,48 | 14,56 | 4,92 |
| PROSEČNO | 100,0 | 94,20 | 77,00 | 23,00 | 17,20 | 5,80 |
Navedeni podaci (6) nedvosmisleno govore da se učešće kazeina povećava tokom laktacije ovaca dok se učešće belančevina mlečnog seruma kao i nebelančevinastih azotnih materija smanjuje sa napredovanjem laktacije.
Podaci iz prethodne tabele mogu da stvore izvesnu zabunu u pogledu pripadnosti ovčijeg mleka u grupu kazeinskih vrsta, s obzirom da kazeinski azot u prvom mesecu laktacije čini samo 74% od ukupne količine. Kod razmatranja ovog pitanja treba imati u vidu da kazein sadrži relativno manje azota u odnosu na ostale azotne komponente mleka i da je težinsko učešće kazeina u mleku 1,0235 puta veće.
Ovčije mleko sadrži 2 puta više belančevina mlečnog seruma nego kravlje, što predstavlja poseban interes za njihovo iskorišćavanje iz surutke. Zasada se ove belančevine koriste uglavnom za proizvodnju albuminskih vrsta sireva (urda, ke falotir i sl.). Prema Dilanjanu (6) one se sastoje od 59,1% beta-laktoglobulina, 13,4% laktalbumina i 27,5 % imunoglobulina.
Pri kraju laktacije ovčije mleko postaje nepodesno u tehnološkom smislu za proizvodnju sireva. Smatralo se da je uzrok tome uvećana količina belančevina mlečnog seruma. Detaljna ispitivanja u tom pravcu nisu mogla da potvrde ovo gledište.
Kazein pokazuje vrlo veliku polidisperznost i u ovčijem mleku. Primenom ultracentrifugiranja pri centrifugalnim silama od 3,77 – 103g do 144,4 – 103g izdvojeno je 7 kategorija čestica po veličini (7,8). Najmanje među njima imale su prečnik manji od 37,2 nm dok su najveće prelazile 234 nm. Prosečna veličina kazeinskih čestica iznosi 81,7 nm, što pokazuje da se po dimenzijama ne razlikuju od čestica kazeina u kravljem mleku. Oko 60% kazeina ima čestice veličine između 65 i 140 nm, 24,7% pripada globulama većim od 140 nm, dok čestice manje od 65 nm čine samo 15,5% kazeina. Ovi podaci prikazani su u tabeli 38.
Na osnovu količina kazeina izdvojenog pri različitim centrifugalnim silama i njihovog prečnika konstruisana je kriva raspodele po veličini čestica. Dobijena kriva ima prilično pravilan oblik. Ova činjenica kao i računska provera podataka pokazuju da se u suštini radi o normalnoj (Gauss-ovoj) raspodeli i da je slična raspodeli u kravljem mleku.
| Broj okretaja rotora m x 103 | Centrifugalna sila g x l03 | Minimalni prečnik čestica u nm | Apsolutna frekvencija m i g | Relativna frekvencija % | Kumulativna frekvencija % |
| 6 | 3,72 | 233,9 | 0,429 | 2,92 | 2,92 |
| 10 | 10,30 | 140,7 | 1,251 | 8,47 | 11,39 |
| 14 | 20,20 | 100,7 | 2,535 | 17,20 | 28,59 |
| 18 | 33,40 | 78,3 | 2,835 | 26,10 | 54,69 |
| 22 | 49,80 | 63,9 | 3,790 | 25,70 | 80,39 |
| 30 | 92,70 | 47,0 | 2,150 | 14,55 | 94,94 |
| 38 | 144,40 | 37,2 | 0,760 | 5,16 | 100,00 |
Đorđević i Carić (7) su primenom diferencijalnog centrifugiranja pratili dinamiku tri kategorije čestica po veličini (<65 nm; 65—140 nm i >140nm) tokom laktacije ovaca i došli su do sledećih zaključaka:
Sl. 24 — Kriva raspodele kazeinskih čestica po veličini u ovčijem mleku
Izostavljeno iz prikaza
- Čestice veće od 140 nm su najbrojnije na početku laktacije kada čine čak 36,6% od količine kazeina u mleku. Sa napredovanjem laktacije broj se postepe-no smanjuje i sredinom perioda muznosti dostiže minimum tako da ova kategorija čestica čini samo 15,3% kazeina. Od sredine laktacije njihov broj se uglavnom pove-ćava tako da učestvuju sa 24,5% u količini kazeina.
- Najmanje čestice u poređenju sa najvećim pokazuj« skoro obmutu tenden-ciju. Njihovo procentualno učešće u količini kazeina je apsolutno najmanje.
- Najbrojnija kategorija čestica (65—140 nm) ne pokazuje pravilnost promene tokom laktacije, mada se mogu konstatovati minimalne vrednosti na početku i maksimum sredinom perioda laktacije.
| Analiza tokom laktacije | Grupa čestica po veličini u nm | ||
| >140,7 | 65,5—140,7 | <65,5 | |
| Procentualno učešću u ukupnom kazeinu | |||
| 1. | 20,7 | 62,0 | 17,3 |
| 2. | 36,6 | 54,7 | 8,7 |
| 3. | 29,7 | 61,0 | 9,3 |
| 4. | 24,7 | 57,2 | 18,1 |
| 5. | 25,6 | 57,2 | 17,2 |
| 6. | 16.3 | 64,1 | 19,6 |
| 7. | 22,2 | 60,7 | 17,1 |
| 8. | 18,8 | 73,4 | 17,8 |
| 9. | 24,5 | 59,6 | 15,9 |
| 10. | 24,5 | 59,3 | 16,2 |
| X | 24,7 | 59,8 | 15,5 |
Kazeinske čestice manje od 37,2 nm koje se ne izdvajaju ni pri najvećim primenjenim centrifugalnim silama označuju se kao rastvorljivi kazein. Njegova količina je vrlo mala i iznosi samo 0,54% od ukupne količine kazeina (8). Ovi podaci se znatno razlikuju od većine podataka za kravlje mleko po kojima ovaj deo kazeina čini 8—15%. Ovakve razlike su u prvom redu rezultat primene znatno većih centrifugalnih sila kod ovih istraživanja.
Elektroforezom kazeina ovčijeg mleka konstatovane su iste najvažnije komponente kao i u kravljem mleku. Odnos alfa prema beta i gama-kazeinu prosečno iznosi 18 : 9 : 1, što je približno odnosu u kravljem mleku. as kazein čini 56,6% a kapa-kazein 12,1 celog kazeina.
Kao i kod kravljeg mleka taj odnos nije stalan i zavisi od različitih, tačno još neutvrđenih činilaca. Promena tih odnosa tokom laktacije prikazana je u tabeli 40.
Gama i kapa-kazein podležu apsolutno najmanjim kolebanjima. Ovi rezultati govore da postoji neka vrsta kompenzacije između as i 7-kazeina koja se ogleda u tome da većem učešću as-kazeina odgovara manja participacija 7-kazeina. Oni takođe govore da se najveća kolebanja elektroforetskog sastava dešavaju na početku laktacije.
| Analize po redu | Učešće u kazeinu u procentima | |||
| αS | Χ | β | γ | |
| 1. | 57,30 | 13,80 | 25,50 | 3,40 |
| 2. | 55,20 | 14,50 | 26,60 | 3,70 |
| 3. | 42,90 | 16,20 | 36,60 | 4,30 |
| 4. | 46,50 | 13,50 | 36,50 | 3,50 |
| 5. | 59,30 | 10,30 | 26,90 | 3,50 |
| 6. | 56,00 | 11,70 | 29,30 | 3,00 |
| 7. | 60,20 | 9,60 | 27,30 | 2,90 |
| 8. | 58,60 | 12,10 | 26,40 | 2,90 |
| 9. | 64,20 | 9,30 | 23,00 | 3,50 |
| 10. | 65,10 | 9,50 | 22,70 | 2,70 |
| X | 56,50 | 12,10 | 28,10 | 3,30 |
Prema mišljenju nekih autora kazeinske čestice manjih dimenzija sadrže više kapa-kazeina. U želji da se proveri ovo gledište izvršeno je diferencijalno ultracentrifugiranje pomoću koga su izdvojene 3 kategorije čestica po veličini i ispitan njihov elektroforetski sastav. Ovi podaci prikazani su u tab. 40.
Ovi rezultati pokazuju da čestice najmanjih dimenzija sadrže nešto više kapa-kazeina. Međutim, ne postoji neka pravilnost učešća počev od najvećih prema najmanjim česticama jer kategorija od 65—140 nm sadrži manje kapa-kazeina nego grupa sa prečnikom većim od 140 nm. Međutim, i ovi rezultati pokazuju neku kompenzaciju između αs i Χ-kazeina pa bi se to moglo reći i za β i gama — kazein. Takav zaključak je logičan kada se ima u vidu da y-kazein predstavlja samo deo beta-kazeina. Takvo tvrđenje potkrepljuju i odnosi nekih elektroforetskih komponenata koji su prikazani u sledećoj tabeli.
| Dimenzije kazeinskih čestica (nm) | Učešće u procentima | |||
| αS | Χ | β | γ | |
| >140 | 51,6 | 12,0 | 32,5 | 3,9 |
| 65—140 | 52,2 | 11,8 | 32,5 | 3,5 |
| <65 | 51,5 | 12,5 | 32,7 | 3,3 |
.
| Prečnik čestica u nm | αS/Χ | αS/β |
| >140 | 4,3 :1 | 1,96 : 1 |
| 65—140 | 4,4 :1 | 1,97 :1 |
| <65 | 4,1 :1 | 1,92 :1 |
Laktoza. Sve što je rečeno za laktozu kraljeg mleka važi i za ovčije mleko. Ovčije mleko sadrži nešto više laktoze nego kravlje. Međutim, dok je u kravljem mleku njen sadržaj prilično stalan on u ovčijem mleku podleže znatnijim kolebanjima tokom laktacije i od dana do dana.
Mineralne materije ovčijeg mleka. — Ovčije mleko sadrži prosečno 0,88% pepela sa najčešćim varijacijama od 0,82—0,94. Količina pepela je oko 35% veća nego u kravljem mleku pa ipak je udeo pepela u suvoj materiji manji. To nastaje usled toga što ovčije mleko sadrži oko 50% suve materije više nego kravlje.
Podaci navedeni u tabeli pokazuju da su i količine i međusobni odnosi pojedinih elemenata različiti. Naročito je velika količina kalcijuma koja prevazilazi za 75% količinu u kravljem mleku. Najveći deo kalcijuma nalazi se u koloidnom obliku (oko 80%) dok je samo 20% u rastvorenom stanju. Ovaj odnos je znatno širi nego u kravljem mleku. Ovo se može razumeti kada se ima u vidu znatno veća količina kazeina u čijem se sklopu nalazi koloidni kalcijum. I pored toga učešće kalcijuma u kazeinskim micelama ovčijeg mleka je manji nego u kravljem mleku i iznosi samo 2,49% od količine kazeina. Ova činjenica izgleda daje za pravo onoj grupi autora koja smatra da je veći deo koloidnog kalcijuma hemijski vezan za kiselinske grupe kazeina. Kazein ovčijeg mleka sadrži nešto više kalcijuma u početku nego pri kraju laktacije. Tako, na početku laktacije sadrži 2,64%, sredinom 2,52% dok u poslednjoj trećini muznog perioda vrednost opada na 2,28% kalcijuma. Kada se uporede ovi podaci sa onima o učešću najvećih kazeinskih čestica u sastavu kazeina, može se doći do zaključka da postoji određena korelacija među njima, tj. da veće čestice sadrže relativno više kalcijuma. I ovaj podatak ide u prilog tvrdnji da najveći deo koloidnog kalcijuma predstavlja konstitucionalni deo asociranih kazeinskih micela.
| Analiza tokom laktacije | Procenat pepela | mg% kalcijum | Odnos | ||||
| Ukupni | Koloidni | Rastvoreni | K | Na | K/Na | ||
| 1. | 0,84 | 204 | 167,4 | 36,6 | 168 | 34 | 4,94 |
| 2. | 0,88 | 208 | 175,0 | 33,0 | 170 | 31 | 5,46 |
| 3. | 0,90 | 210 | 174,1 | 35,9 | 179 | 33 | 5,43 |
| 4. | 0,94 | 207 | 163,2 | 53,8 | 190 | 34 | 5,56 |
| 5. | 0,82 | 196 | 152,6 | 43,4 | 161 | 34 | 5,03 |
| 6. | 0,86 | 204 | 152,3 | 51,7 | 169 | 33 | 5,33 |
| 7. | 0,90 | 202 | 159,3 | 42,7 | 190 | 35 | 5,44 |
| 8. | 0,91 | 202 | 155,2 | 46,8 | 188 | 33 | 5,68 |
| 9. | 0,91 | 208 | 162,6 | 45,4 | 185 | 32 | 5,75 |
| 10 | 0,88 | 206 | 152,1 | 53,9 | 183 | 37 | 4,95 |
Sadržaj mikroelemenata u ovčijem mleku je vrlo malo proučavan. U našoj zemlji ovim pitanjima su se bavili Mišić, Petrović i saradnici (20,21) i ispitivali su primenom atomskog absorpcionog fotometra količinu mikroelemenata u ovčijem mleku i njenu zavisnost od perioda laktacije i lokaliteta (sastava zemljišta i biljne hrane).
| Meseci ispitivanja | Mikroelementi | ||||
| Zn | Fe | Cu | Mn | Co | |
| April | 3.360 | 1.960 | 528 | 108 | 1,24 |
| Maj | 4.820 | 1.100 | 816 | 88 | 1,20 |
| Juni | 5.920 | 3.240 | 1.000 | 104 | 1,56 |
| Juli | 1.420 | 4.160 | 792 | 112 | 1,00 |
| Avgust | 1.288 | 4.400 | 880 | 140 | 0,96 |
| Septembar | 850 | 5.650 | 1.200 | 172 | 1,10 |
U prvom delu ispitivanog perioda ovčije mleko od mikroelemenata najviše sadrži cinka. U tom delu laktacije količine cinka stalno rastu da bi posle toga nastupio drastičan pad u koncentraciji ovog sastojka tako da je njegova količina na kraju laktacije oko šest puta manja nego u sredini ispitivanog perioda.
U poređenju sa kravljim mlekom koje je siromašno u gvožđu, ovčije mleko ga sadrži znatno više (2 do 10 puta više). Količine gvožđa pokazuju jasnu tendenciju porasta tokom laktacije tako da su krajem laktacije oko 2,9 puta veće nego na početku. Ovi podaci su veoma značajni sa gledišta ishrane ljudi ali isto tako sa aspekta oksidativnih promena mlečne masti, koja se sreće kod proizvoda izrađenih od ovčijeg mleka. Tipičan primer za to su oksidativne promene masti u siru kačkavalju proizvedenom iz ovčijeg mleka. Ove promene su znatno jače izražene kod ovog proizvoda proizvodenog iz ovčijeg mleka nego kod kravljeg kačkavalja iste starosti. Oksidativne promene masti doprinose posebnom ukusu zrelog »starog« kačkavalja.
Količine bakra pokazuju tendenciju porasta tokom laktacije. One su najizraženije na samom kraju laktacije.
Količina kobalta je mala i ne pokazuje određenu tendenciju promena tokom laktacije. Ipak treba istaći da ova količina kobalta u ovčijem mleku ukazuje da je ono znatno bogatije vitaminom B12 nego kravlje. Međutim, podaci o tome su još veoma oskudni.
Navedeni autori su ispitivali količinu mikroelemenata u ovčijem mleku i u drugim brdsko-planinskim reonima i ustanovili su da sadržaj mikroelemenata može znatno da varira u zavisnosti od sastava zemljišta i hraniva.
Vitamini ovčijeg mleka. — Ovčije mleko je bogatije nekim vitaminima nego kravlje. To je slučaj sa vitaminima A, B|, B2, B6, B12 i C. Na osnovu boje ovčijeg mleka i pavlake, koji nemaju izraženu žućkastu nijansu, mogao bi se steći utisak da ono sadrži manje vitamina A nego kravlje. Međutim, ovca se odlikuje velikom sposobnošću transformacije beta-karotina u vitamin A, te je to razlog za belu boju masti i mleka u celini. Ovčije mleko sadrži 2—4 puta više vitamina C nego kravlje.
Kiselost svežeg ovčijeg mleka kreće se u granicama od 18—25°T (7—9,5°SH). Najčešće varijacije kreću se od 22—24°T sa prosečnom vrednošću oko 23°T. Veća titraciona kiselost ovčijeg mleka je posledica većeg sadržaja kazeina i soli sa pufernim dejstvom. Treba imati u vidu da je kod ovaca mnogo teže primeniti sve one higijenske mere koje se apliciraju kod muže krava, te ovčije mleko sadrži obično znatno veći broj bakterija koje prouzrokuju brži porast titracione kiselosti.Najveća prirodna titraciona kiselost se sreće pri kraju laktacije kao posledica veće količine kazeina.
I pored veće titracione kiselosti ovčije mleko daje veće vrednosti pH. Prosečna vrednost pH iznosi 6,70 sa najčešćim varijacijama od 6,64 do 6,73. Uzrok ovoj pojavi treba tražiti u većoj pufernosti ovog mleka koje izazivaju kazein i puferne soli (vidi: kiselost mleka).
Gustina ovčijeg mleka. — Na 20°C varira od 1032 kg/m3 na početku laktacije do 1040 kg/m3 pri kraju druge trećine laktacije. Na kraju muznog perioda može se konstatovati izvesno smanjenje kao posledica vrlo velikog sadržaja masti. Gustina zbirnog ovčijeg mleka se kreće od 1034 do 1036 kg/m3.
Viskozitet ovčijeg mleka. — Menja se sa periodom laktacije. Najmanji je u početku 3 10-3 Pa s, a najveći krajem muznog perioda 3,6 10-3 Pa s. Prosečna vređnost iznosi 3,3 10-3 Pa s., što je skoro dvostruko više nego za kravlje mleko.
Energetska vrednost ovčijeg mleka. — Iznosi prosečno 5500 10 3J. Varijacije zavise od promene hemijskog sastava. U početku laktacije energetska vrednost iznosi 4400 103 J a na kraju 5800 103 J.
Sastav ovčijeg kolostruma. — Kolostralni period kod ovaca traje 3—4 dana. U tom periodu sastav sekreta se brzo menja, što se vidi iz tabele 44.
| Dani po jagnjenju | Gustina kg/m3 | Viskozitet 10-3 Pa . s | Kiselost °T | Suva materija | Ukupne belančevine | kazein | Belančevine seruma | Mast | Laktoza |
| 1. | 1070 | 9,21 | 58 | 36,3 | 20,0 | 5,4 | 14,6 | 13,2 | 2,0 |
| 2. | 1046 | 2,93 | 34 | 25,1 | 11,2 | 4,4 | 6,8 | 11,0 | 1,9 |
| 3. | 1039 | 2,90 | 27 | 20,5 | 5,9 | 3,3 | 2,6 | 8,6 | 5,1 |
Suština prelaza kolostruma u mleko se karakteriše smanjenjem gustine, viskoziteta i kiselosti, smanjenjem sadržaja suve materije, ukupnih belančevina, kazeina, belančevina mlečnog seruma i masti, dok se povećava količina laktoze. Najveće promene dešavaju se u okviru belančevina mlečnog seruma čija se količina smanjuje 5,5 puta u odnosu na prvi dan. Pored kvantitativnih dešavaju se vrlo velike kvalitativne promene koje se mogu sagledati u sledećoj tabeli.
| Dani po jagnjenju | Imunoglobulini | β—laktoglobulin | α−laktalbumin |
| 1. | 90 | 4 | 6 |
| 2. | 70 | 25 | 5 |
| 3. | 26 | 69 | 5 |
Kao što se vidi, učešće imunoglobulina se u toku tri dana smanjuje 3,5 puta, dok beta-laktoglobulin za to vreme dostiže učešće kakvo je približno u serumu mleka postkolostralnog perioda laktacije.
Laktacija ovaca, u zavisnosti od rase, ishrane, klimatskih uslova, traje od 5—8 meseci. To znači da proizvodnja ovčijeg mleka ima izrazito sezonski karakter, što pričinjava velike teškoće u pogledu neprekidnog snabdevanja stanovništva brdskih i planinskih krajeva mlekom. Sezonski karakter proizvodnje se jako odražava i na kapacitete i konstrukciju pogona za preradu ovčijeg mleka. On pričinjava velike teškoće i u obezbeđenju stalnih kvalifikovanih mlekarskih radnika.
Poslednjih godina učinjeni su znatni napori da se ovčije mleko proizvodi tokom cele godine. Rezultati na tom polju su ohrabrujući ali su problemi u pogledu organizacije proizvodnje postali složeniji.
Kozje mleko
Koza je vrlo mlečna životinja jer u laktaciji proizvede 10—20 puta više mleka od svoje težine. Pored toga skromnije u ishrani i podnosi vrlo različite uslove držanja te se u narodu često zove sirotinjskom kravom. Pri dobroj ishrani mlečne rase daju od 800—1000 kg mleka. Podaci iz literature govore da selekcionisana stada mlečnih
koza imaju mlečnost po grlu od 1700 kg a rekorderke čak 3.200 kg mleka u laktaciji. Niskoproizvodne rase daju 170—250 kg mleka pored količine koju posisaju mladunci.
| Voda | 87,25% |
| Suva materija | 12,75% |
| Mast | 3,8% |
| Belančevine | 3,5% |
| Laktoza | 4,8% |
| Pepeo | 0,65% |
| Kiselost | 15°T |
| Gustina na 293,16 K | 1031 kg/m3 |
U ovom primeru iznet je sastav mleka sanske rase dok se različiti podaci koji se sreću u literaturi odnose na druge, najčešće manje produktivne rase, čije je mleko bogatije suvom materijom i mašću.
Po sastavu kozje mleko je vrlo slično kravljem.
Masne kapljice su sitnije nego u kravljem mleku zbog čega teže obrazuju sloj pavlake. Mast je bele boje zbog izražene sposobnosti koza da transformišu karotin u vitamin A. Mast sadrži nešto više kaprilne i kaprinske kiseline ali one ne utiču bitno na hemijske konstante mlečne masti. Literaturni podaci govore da postoji i mala količina ovih kiselina u slobodnom stanju i da njima treba pripisati karakterističan ukus i miris kozjeg mleka, koga neki potrošači ne podnose.
Učešće belančevina mlečnog seruma u ukupnim belančevinama je nešto veće nego u kravljem mleku, što je posledica nešto veće količine globulina. Ovakav odnos belančevina se reperkutuje u nešto umanjenom randmanu sireva.
Kazein kozjeg mleka pokazuje neke specifičnosti rastvaranja što omogućava da se razlikuje od iste belančevine u kravljem mleku.
Kozje mleko sadrži više pepela, kalcijuma i neorganskog fosfora nego kravlje. Ono sadrži više rastvorenog kalcijuma i zbog toga je osetljivije na dejstvo proteolitičkih fermenata.
Kozje mleko se može koristiti u ishrani ljudi u istim oblicima kao i kravlje. Međutim, najčešće se koristi sveže, za proizvodnju sireva i kiselomlečnih proizvoda.
Koza je vrlo otporna na različite bolesti i posebno prema tuberkulozi. Ova otpornost se pripisuje veoma izraženom sistemu imunih tela. Zbog toga, kao i zbog bogatstva u kalcijumu preporučivano je tuberkuloznim bolesnicima konzumiranje svežeg (nekuvanog i nepasterizovanog) kozjeg mleka. Ovo se čini još i danas u krajevima gde ne postoje efikasnija sredstva lečenja. Jedna od najveći zamerki konzumiranju termički netretiranog mleka je u tome da se njime mogu preneti uzročnici malteške groznice. Ova bolest je dobila ima po ostrvu Malti na kome je utvrđeno nekoliko slučajeva obolenja. U našim krajevima kao i u mnogim drugim ona se nikada nije pojavljivala. Može se reći da i u širem području Mediterana ova bolest nije poznata tako da ova zamerka ima karakter preventivnog upozorenja. Ozbiljnija je zamerka da se ovim mlekom može preneti bruceloza ili neka druga bolest kao posledica loših higijenskih uslova proizvodnje.
Većina ljudi dobro podnosi kozje mleko. Čak se ono preporučuje za odojčad i odrasle koji pate od različitih oblika alergije. To je imalo za posledicu da se u SAD razvije proizvodnja zgusnutih mlečnih proizvoda i mleka u prahu. Međutim, kod izvesnog broja ljudi javlja se intolerancija prema kozjem mleku jer izaziva alergijske manifestacije i gastro-intestinalne smetnje za koje se smatra da su prouzrokovane antitelima.
Kozje mleko ima izražene baktericidne osobine što se povezuje u prvom redu sa prisustvom antitela — imunološkim osobinama kozjeg mleka.
Od kozjeg mleka izrađuju se razne vrste sireva koji su posebno cenjeni zbog posebnih karakteristika ukusa, pa postižu i znatno više cene na tržištu.
Maslac se retko proizvodi od kozjeg mleka zbog posebnog ukusa koji neki potrošači ne podnose.
Kod proizvodnje kiselomlečnih proizvoda obično se primenjuje delimično ukuvavanje da bi se postigla željena konzistencija. Neki proizvođači kiselog mleka poboljšavaju konzistenciju na taj način što pored bakterijske kulture dodaju malu količinu sirila tako da je čvršći gruš rezultat zajedničkog delovanja mlečne kiseline i koagulacije pod dejstyom proteolitičkih fermenata.
Mleko bivolice
Mleko bivolice ima istaknutu ulogu u ishrani naroda na značajnim prostranstvima Azije. U manjoj meri proizvodi se i u Africi i Evropi. U našoj zemlji proizvodi se vrlo malo u južnim delovima Srbije i u Makedoniji. Mleko bivolice ima značaja za tople zemlje sa velikom vlažnošću vazduha i tla u kojima krave teško opstaju zbog različitih obolenja.
Mleko bivolice ima sledeći prosečan hemijski sastav: (1)
| Voda | 81,7% | – |
| Suva materija | 18,3% | 100% |
| Mast | 7,6% | 41,5 |
| Belančevine | 5,0% | 27,3 |
| Kazein | 4,3% | – |
| Albumin i | – | – |
| globulin | 0,7 | – |
| Laktoza | 5,0% | 27,3% |
| Pepeo | 0,7% | 3,8% |
Mleko bivolice sadrži oko 50% više suve materije, dva puta više masti i 1,4 puta više belančevina nego kravlje. Po sastavu je vrlo slično ovčijem mleku. Ove činjenice su značajne zbog toga što dobro hranjene i selekcionisane bivolice proizvode 2.500—3.000 kg mleka u toku laktacije što odgovara po količini proizvedene masti 5.000—6.000 kg kravljeg mleka.
Mlečna mast je bele boje. Temperatura topljenja i očvršćavanja su više nego kod masti kravljeg mleka.
Kazein bivoličinog mleka se karakteriše nešto većim sadržajem sumpora (više tioaminokiselina). Čestice kazeina su nešto krupnije.
Kiselost mleka se kreće od 14°T na početku do 24°T pri kraju laktacije sa prosečnom vrednošću od 19°T. Kod mleka pojedinih životinja te su varijacije znatno veće, što je uslovljeno količinom kazeina i pufernim solima.
Gustina na 20°C varira od 1030 do 1038 kg/m3 i prosečno iznosi 1033 kg/m3.
Bivoličino mleko ima belu boju. Viskoznije je od kravljeg mleka i ima karakterističan miris koji podseća na isparenja kože životinje. Ovaj miris dovodi do toga da neki ljudi ne žele da ga konzumiraju.
Ovo mleko se konzumira u svežem stanju, od njega se izrađuju kiselomlečni proizvođi i sirevi a u zemljama i krajevima gde ima dominantnu ulogu proizvodi se maslac i maslo (topljeni maslac).
Albuminske vrste mleka
Mleko kobile. — Kobilje mleko je uzeto kao primer albuminskih vrsta jer se u nekim krajevima SSSR, Mongoliji i nekim planinskim krajevima srednje Azije konzumira u svežem stanju ili u obliku kiselomlečnih proizvoda. Danas se vrši selekcija kobila na mlečnost jer je ustanovljeno da postoje vrlo mlečne rase i pojedinačna grla koja proizvedu 2.500—3.500 kg mleka u laktaciji, tako da je proizvodnja ovog mleka proširena iz stepskih i planinskih reona i u ravničarske krajeve. To znači da proizvodnja kobiljeg mleka prestaje da bude vezana za nomadski način stočarenja. Tendencija da se proširi proizvodnja ovog mleka proističe u prvom redu zbog »lekovitih« svojstava koja pokazuju neki kiselomlečni proizvodi izrađeni od kobiljeg mleka (22).
| Voda | – | 88,9% |
| Suva materija | 11,1% | 100,00% |
| Mast | 1,65% | 14,90% |
| Belančevine | 2,20% | 20,00% |
| Kazein | 1,15% | – |
| Belančevine | – | – |
| mlečnog seruma | 1,05% | – |
| Laktoza | 6,91% | 62,20% |
| Pepeo | 0,32% | 2,88% |
| Kiselost (°T) | 6,8 | – |
| Gustina kg/m3 | 1034,0 | – |
Mleko kobile se dosta razlikuje po sastavu od kravljeg. Razlike se ogledaju u manjem sadržaju masti, belančevina i pepela i većoj količini laktoze. Zbog toga je odnos sastojaka mnogo drukčiji nego u kazeinskim vrstama mleka. Po sastavu je vrlo slično ženinom mleku od koga se razlikuje time što sadrži dvostruko manje masti.
Bitna karakteristika ovog mleka predstavlja izmenjen odnos kazeina prema albuminima i globulinima. Kazein učestvuje u ukupnim belančevinama samo sa oko 53%. Iz toga proističu vrlo bitne karakteristike albuminskih vrsta mleka.
Pre svega, ovo mleko sporo koaguliše pod dejstvom himozina. Zbog malog sadržaja kazeina, zbog zaštitne uloge belančevina mlečnog seruma kao i manjeg sadržaja kalcijuma ono tom prilikom ne stvara kompaktan gel već se koagulacija ogleda u pahuljičastom zgrušavanju. Ova karakteristika sužava mogućnost primene kobiljeg mleka za izradu nekih mlečnih proizvoda. Međutim, takav oblik koagulacije kazeina znatno olakšava varenje jer omogućava da sokovi (fermenti) u želudačno-crevnom traktu lakše prodiru u rastresite pahuljice. Time se mogu objasniti gastro-intestinalni poremećaji koji se javljaju kod dece pri prelazu sa ishrane majčinim na ishranu kravljim mlekom, koje obrazuje kompaktan gruš. Zbog toga se pri ovom prelazu vrši razvodnjavanje kravljeg mleka što treba da obezbedi obrazovanje mekšeg gruša. Zato se danas u ishrani odojčadi i pri prelazu na ishranu drugim mlekom koriste humanizovana mleka, čiji je sastav sličniji humanom mleku. Humanizovana mleka se proizvode na bazi kravljeg mleka u kome je smanjen sadržaj kazeina, povećana količina belančevina mlečnog seruma i laktoze, smanjena količina i izmenjen sastav soli.
Druga karakteristika nekih albuminskih vrsta mleka jeste da koagulišu pod dejstvom povišene temperature. Ovo je naročito slučaj kod mleka karnivora. Ova osobina ograničava mogućnost primene visokih temperatura za konzervisanje albuminskih vrsta mleka. Ovakvo ponašanje stvara ozbiljne probleme kod konzervisanja humanog mleka i stvaranja rezervi (»banke«) ovog mleka za ishranu odojčadi koja iz bilo kojih razloga ne mogu koristiti majčino mleko.
Treća karakteristika ovog mleka je manja titraciona kiselost koja je posledica manje količine kazeina, malo kalcijum fosfata i slabog pufernog kapaciteta ovog mleka u celini.
Količina laktoze u kobiljem mleku je za oko 50% veća nego u kravljem mleku. Međutim, osmotski pritisak i fizičke osobine koje su sa njim u tesnoj vezi nisu izmenjene zbog toga što je količina mineralnih materija dvostruko manja. Veća gustina kobiljeg mleka je posledica većeg sadržaja laktoze.
Kobilje mleko je bogato nekim vitaminima. Naročito se ističe količinom vitamina C koga ima 5—7 puta više (90—140 mg/kg) nego u kravljem mleku (22).
Kobilje mleko se koristi i za proizvodnju penušavog kiselo-mlečnog proizvoda kumisa. Osnovni mikroorganizmi koji učestvuju u njegovom nastajanju su Bacillus bulgaricus, Streptococcus lactis i Torulae. Ustanovljeno je da ovaj proizvod deluje povoljno kod više bolesti: tuberkuloza, gastro-intestinalne smetnje, neka obolenja jetre i bubrega, kardiovaskularnog sistema kao i nekih avitaminoza. Zbog toga je podignut čitav niz sanatorijuma (»kumisne bolnice«) u kojima se bolesnici pored ostalog leče kumisom. Kumis se može proizvesti i iz kravljeg mleka. Međutim, on nema takva svojstva kao proizvod iz kobiljeg mleka, što govori da povoljno dejstvo kumisa potiče u prvom redu od sastojaka mleka. Ovo gledište zastupa i Davidov (4,5), koji te, dosada nedovoljno proučene supstance, naziva stimulatorima.
Uticaj rase
Postoji veliki broj rasa muznih životinja pa bi iznošenje podataka za svaku bilo vrlo opširno i necelishodno. Zbog toga će u osnovnim crtama pažnja biti usredsređena na neke mlečne rase krava. Rasa krava je jedan od najznačajnijih činilaca u okviru vrste koji utiče na količinu i sastav mleka.
Neke rase su selekcionisane u prvom redu na veliku proizvodnju mleka dok su druge više usmerene prema većem sadržaju masti, iz čega je proizišlo gledište da su velika mlečnost i velika masnoća mleka nespojive, odnosno, da je napredak u povećanju mlečnosti praćen smanjenjem suve materije i masti. Mada postoje rase kod kojih je to slučaj ipak se ovakvo pojednostavljeno gledište ne može prihvatiti kao pravilojjer postoje rase koje proizvode velike količine mleka velike masnoće. Šta više, u okviru iste rase pojedini sojevi se mogu bitno razlikovati. Tipičan primer je crno-bela (frizijska) rasa koju karakteriše velika proizvodnja mleka male masnoće. Međutim, neki sojevi ove rase (kanađski frizijski soj) se odlikuje velikom količinom mleka, koja je čak nešto veća nego kod izvorne a i sadržaj masti u mleku je znatno povećan.
Na osnovu količine i hemijskog sastava mleka različite rase krava se mogu svrstati u tri grupe mleka iznad realne produktivnosti muznih životinja, niti do odgovarajućeg povećanja ukupne suve materije mleka. To znači da obroci u energetskom pogledu i biološkoj vrednosti treba da odgovaraju proizvodnim mogućnostima krava. To istovremeno znači da visokoproizvodnim kravama treba davati obrok u kome koncentrati učestvuju u većem procentu nego što je to slučaj kod krava niske proizvodnosti (33).
Uticaj nekih tehnoloških činilaca na sastav i osobine mleka
U mlekarskoj industriji primenjuje se čitav niz tehnoloških operacija sa ciljem da se spreči kvarenje mleka i pogoršanje tehnoloških karakteristika ove osnovne sirovine. Šta više, ove operacije imaju za cilj poboljšanje tih svojstava, produženje trajnosti proizvoda, poboljšanje njihovih tehnoloških osobina i sprečavanje da se preko mleka prenose infektivne bolesti.
Broj operacija koje se primenjuju u tehnologiji mleka je veoma veliki a uticaj pojedinih postupaka je katkada kumulativan a nekada suprotan. Zbog toga je neophodno da se uticaj pojedinih tretmana obradi pojedinačno a da se njihovo suprotno ili dopunsko dejstvo posebno istakne. Ovde će biti iznet uticaj temperature, zamrzavanja i homogenizacije.
Uticaj temperature na mleko
Mleko se podvrgava dejstvu viših, srednjih i nižih temperatura. Kod ovih razmatranja odmah se postavlja pitanje: šta se podrazumeva pod ovim pojmovima, koje su granice između njih. Tačne i oštre granice između njih ne postoje, što znači da su ovi termini uslovni. Međutim, kada se ima u vidu cilj koji se želi postići njihovom primenom, može se reći da se pod višim temperaturama podrazumevaju one iznad 60°C, pod srednjim od 18 do 55°C a pod niskim one ispod 10°C do temperature zamrzavanja mleka.
Visoke temperature se primenjuju u prvom redu radi uništenja mikroorganizama i inaktivisanja fermenata mada se koriste i radi poboljšanja tehnoloških svojstava (termička stabilnost), denaturacije belančevina i njihove interakcije, kao i radi koncentrisanja suve materije mleka.
Srednje temperature se nazivaju temperaturama dogrevanja mleka jer se koriste da bi se omogućilo izvođenje pojedinih tehnoloških operacija (separiranje, podešavanje sadržaja masti — tipizacija, standardizacija, homogenizacija, podsirivanje mleka), ili da bi se obezbedila optimalna aktivnost korišćenih čistih kultura (npr. kiselomlečni proizvodi).
Niske temperature se koriste da bi se sprečio neželjeni razvoj mikroorganizama, da bi se produžila trajnost proizvoda, radi poboljšanja organoleptičkih svojstava ili da bi se sprečilo njihovo pogoršanje.
Uticaj visokih temperatura
Visoke temperature imaju veoma važnu, čak i najznačajniju ulogu u obradi mleka. One se primenjuju u procesima pasterizacije, kojima se podvrgava najčešće celokupna količina kvalitetnog mleka u mlekari, bez obzira na svrhu za koju će se upotrebiti u daljem toku obrade i prerade. Pasterizacija se može izvoditi u temperaturnom intervalu od 62,5 do 100°C.
Primenjene temperature sterilizacije se kreću u dijapazonu od 110 do 150°C. U današnje vreme sve je izraženija tendencija da se pri termičkoj obradi mleka koriste više temperature uz istovremeno skraćenje vremena njihovog delovanja tako da se postiže isti ili bolji efekat uništenja mikroorganizama i inaktivacije fermenata uz što manje promene organoleptičkih svojstava mleka i očuvanje vitaminske vrednosti.
Kod izrade nekih proizvoda mleko se ponovo podvrgava dejstvu povišenih temperatura, kao što je slučaj kod zgusnutog nezaslađenog i sterilizovanog mleka, tako da je u takvim slučajevima delovanje viših temperatura kumulativno te se tako mora i posmatrati.
Visoke temperature termičke obrade se primenjuju i za povećanje termičke stabilnosti mleka, što se postiže njihovim dejstvom na stabilnost belančevina. One se primenjuju da bi se sprečila koagulacija mleka pod dejstvom najstrožijih režima termičke obrade, radi sprečavanja mana viskoziteta ili za korekciju viskoziteta kod zgusnutog zaslađenog i nezaslađenog mleka.
Na ovom mestu nećemo se upuštati u razmatranja različitih režima termičke obrade (visina temperature i vreme njenog delovanja) s obzirom da se oni detaljno razmatraju u tehnologijama pojedinih mlečnih proizvoda. S obzirom da je mleko veoma složeni sistem to će se ovde i dejstvo temperatura razmatrati kroz delovanje na pojedine njegove komponente.
Dejstvo visokih temperatura na kazein. — Kazein spada u termostabilne belančevine. To pokazuju činjenice da su rastvori kazeina kada se zagrevaju bez prisustva drugih komponenata veoma stabilni na temperaturama kojima se mleko podvrgava (do 150°C), da im se viskozitet ne menja znatnije kao ni rastvorljivost ovog proteina. Međutim, kazeinske čestice u mleku nisu tako neosetljive. To proizlazi otuda što je njihova stabilnost zavisna od njihovog električnog naboja, pa prema tome i od vrste i koncentracije jona u sredini u kojoj su dispergovane, a u prvom redu od koncentracije dvovalentnih katjona (Ca2+, Mg2+) i anjona višebaznih kiselina (fosforne i limunske). Visoke temperature termičke obrade utiču na intenzitet reakcija između pomenutih jonova, one takođe izazivaju uklanjanje CO2 iz sistema usled čega dolazi do promene ravnoteže u sistemu i do obrazovanja nerastvorljivih soli kalcijuma i magnezijuma. Smanjenje koncentracije Ca2+ izaziva dezagregaciju kazeinskih čestica, usled čega nastaju manje, koje su stabilnije prema dejstvu povišenih temperatura. Kao što se vidi, delovanje visokih temperatura se ne može posmatrati kao direktni i izolovani činilac već u sklopu sa drugim komponentama sa kojima se ova belančevina nalazi u mleku. Ovakvo ponašanje kazeina pri dejstvu viših temperatura iskorišćeno je za povećanje termičke stabilnosti mleka u proizvodnji zgusnutih mlečnih proizvoda (evaporisano i kondenzovano mleko) a ranije je mnogo korišćeno i u proizvodnji sterilizovanog mleka pod nazivom predsterilizacija.
Visoke temperature termičke obrade u proizvodnji evaporisanog mleka (nezaslađeno zgusnuto mleko) se koriste s jedne strane da bi se sprečilo obrazovanje gela prilikom sterilizacije ili u toku skladištenja kao i da bi se onemogućilo povećanje viskoziteta proizvoda. Kod ovog proizvoda je to posebno značajno jer je suva materija mleka koncentrisana 2,2—2,5 puta (kod obranog zgusnutog mleka i 3,5 puta) pa prema tome postoje dva činioca koji povećavaju njegovu sklonost ka gelifikaciji pod dejstvom temperatura sterilizacije, a to su: veća koncentracija kazeina i veća koncentracija Ca2+. Veća koncentracija kalcijuma izaziva uvećanje kazeinskih čestica koje su zbog uklonjene vode bliže jedna drugoj te čestice mogu da se povezuju i da obrazuju gel. Međutim, priroda ovog gela je sasvim drukčija od onog koji se obrazuje pod dejstvom proteolitičkih fermenata ili kao posledica postepene acidifikacije mleka. Gelifikacija ne nastupa kao rezultat denaturacije kazeina. Ona bi se pre mogla smatrati posebnim oblikom destabilizacije sola kazeina usled koordinativnog delovanja visoke temperature i povećane Voncentracije Vazema i Ca2+. Ova konstatacija proizilazi iz sledećih činjenica: 1) da je obrazovani gel u celoj masi ujednačen bez posebnih gromuljica koagulisanog kazeina; 2) da su u njemu ravnomerno uklopljene sve komponente zgusnutog mleka; 3) da gel ne pokazuje sklonost ka sinerezisu i istiskivanju sastojaka mlečnog seruma; 4) da pri blagom mešanju obrazuje ponovo sol kao da nije bilo gelifikacije. Poslednja navedena karakteristika se koristi u proizvodnji nezaslađenog zgusnutog mleka. Tj. sadržaj sterilizovanih limenki se rastresa neposredno posle termičkog tretmana proizvoda jer ako gel stanje duže potraje ono može postati ireverzibilno (17).
Činjenica da se gelifikacija odvija pri određenim termičkim tretmanima i da se izmenom režima ili sistema sterilizacije ona može izbeći navodi na zaključak da se radi o strukturnim izmenama u kazeinskim česticama ali priroda tih promena nije još detaljno objašnjena.
Zagrevanje mleka iznad 90°C za duže vreme dovodi do reakcije kazeina sa beta-Iaktoglobulinom i alfa-laktalbuminom koja ima za posledicu obrazovanje još složenijeg kompleksa. Brzina reakcije zavisi od temperature tako da se njihovo obrazovanje u praktične svrhe obavlja na temperaturama iznad 90°C. Pri nastajanju ovog kompleksa nastaje reakcija između kapa-kazeina i sulfhidrilnih grupa beta-laktoglobulina i alfa-laktalbumina.
Smatra se da denaturisani beta-laktoglobulin reaguje sa kapa-kazeinom koji poseduje i slobodne HS grupe i disulfidne veze. Obrazovani kompleks podleže sporije razgradnji pod dejstvom proteolitičkih fermenata nego nativni kazein. Usled toga je prva faza koagulacije visoko termički obrađenog mleka pod dejstvom himozina i drugih proteolitičkih fermenata znatno usporena.
Obrazovani kompleks se taloži pri sličnim uslovima kao i kazein. Zato se za izdvajanje tih jedinjenja obično koristi zajedničko dejstvo reakcije sredine, kalcijumovih jona i povišene temperature. Pri tome se mogu dodavanjem različitih količina CaCl^ obrazovati proizvodi sa različitim sadržajem kalcijuma. S obzirom da beta-laktoglobulin i alfa-laktalbumin precipitiraju u obliku jedinjenja sa kazeinom, to se dobijeni proizvod naziva koprecipitatom. On se koristi u prehrambenoj industriji za iste ili slične svrhe za koje se koristi kazein. Na toj osnovi mogu se proizvoditi različiti sirevi.
Koprecipitacija se danas koristi kao poseban način boljeg i potpunijeg iskorišćavanja belančevina mleka. Naime, kod proizvodnje sireva, kod izrade »slatkog« ili »kiselog« kazeina, najveći deo belančevina mlečnog seruma odlazi sa surutkom. Međutim, zahvaljujući reakciji između beta-laktoglobulina, koji čini 60% proteina surutke, i kazeina postiže se znatno veće iskorišćavanje belančevina mleka. Obrazovanje ovog kompleksa vrši se praktično pri takvim temperaturnim režimima pri kojima i ostale termolabilne belančevine mlečnog seruma bivaju denaturisane. Ove flokulisane belančevine bivaju takođe najvećim delom obuhvaćene prilikom koagulacije kompleksa pod dejstvom kiselina, tako da se proteini mleka iskorišćavaju sa 97—99%, dok se kod izrade sireva koriste samo oko 80%.
Smanjena osetljivost termički obrađenog (pasterizovanog, kuvanog, sterilizovanog) mleka prema sirišnom fermentu je posledica i obrazovanja kompleksa kazeina sa nekim proteinima surutke. Više autora je utvrdilo da se kompleksi ovih belančevina obrazuju i na nešto nižim temperaturama i da su obrazovani kompleksi znatno manje osetljivi prema delovanju himozina, Zbog toga je danas korigovano gledište prema kome je smanjena sposobnost koagulacije kuvanog mleka pod dejstvom proteolitičkih fermenata u prvom redu posledica smanjenja koncentracije Ca2+. Naime, ustanovljeno je da se dodavanjem CaCl2 kuvanom mleku, u količini koja omogućava da koncentracija Ca2+ bude ista kao i u mleku pre kuvanja, osetljivost prema koagulaciji pod dejstvom proteolitičkih fermenata nikada potpuno ne vraća. Isto tako, povećanje kiselosti mleka radi pretvaranja koloidnog kalcijuma u jonizovani oblik ne regeneriše potpuno osetljivost kuvanog mleka prema himozinu. To znači da se pod dejstvom povišenih temperatura obrazuju pomenuti kompleksi čija je osetljivost prema himozinu znatno umanjena, te toj činjenici treba u prvom redu pripisati smanjenu sposobnost koagulacije. Pri tome je koncentracija Ca2 + od manjeg značaja.
Sledeći činilac koji ima izvestan uticaj na umanjenu osetljivost termički obrađenog mleka prema proteolitičkim fermentima jeste disocijacija polimera kazeina (kazeinskih čestica) u monomere. Ovaj efekat dovodi do toga da je potrebno dodati više ovih fermenata da bi se postiglo isto vreme koagulacije (vidi: delovanje himozina na kazein).
Posle veoma dugog zagrevanja mleka (5—6 časova) na temperaturi sterilizacije (120°C) ustanovljeno je da nastaje defosforilizacija kazeina i delimična razgradnja koja se ogleda u otkidanju kraćih peptidnih lanaca. Isti efekat se postiže ako se rastvori natrijum kazeinata zagrevaju za kraće vreme na još višim temperaturama (200°C). Ove promene nemaju praktični značaj s obzirom da su režimi koji se koriste u obradi mleka blaži ili u pogledu temperature ili sa gledišta njihovog trajanja.
Stabilnost kazeina prema dejstvu visokih temperatura objašnjava se vrlo slabo izraženom sekundarnom i tercijarnom strukturom ove belančevine. Naime, kod razmatranja strukture kazeina rečeno je da pojedini peptidni lanci imaju longitudinalnu konfiguraciju i da je alfa ili beta-spiralna struktura izražena u vrlo maloj meri. Zbog toga prilikom delovanja visokih temperatura ne nastupa »odvijanje« spiralnih peptidnih lanaca koje bi moglo da izazove promene u strukturi belančevine i njenu denaturaciju.
Uticaj temperature na belančevine mlečnog seruma
Kod razmatranja belančevina mlečnog seruma istaknuto je da su one termolabilne, tj. da koagulišu i da se denaturišu pod dejstvom povišenih temperatura. Treba istaći da njihova denaturacija počinje na temperaturama iznad 65°C ali da je vrlo slabo izražena pri režimima termičke obrade do 80°C. Međutim, koagulacija ovih belančevina, koja je u stvari pojavni oblik njihove termičke denaturacije, nastupa u većoj meri tek na 80°C ako se mleko zagreva bar 5—10 minuta. To znači da je u pasterizovanom mleku količina denaturisanih proteina mlečnog seruma vrlo mala ili ravna nuli. Denaturacija ovih belančevina nastaje u većoj meri kod termičke obrade mleka sa zadrškom (produženim trajanjem temperature) koja se koristi za povećanje termičke stabilnosti mleka, kod termičke obrade mleka namenjenog proizvodnji kiselog mleka (92—95°C u toku 10—20 minuta), kod kuvanja ili trajne sterilizacije mleka.
Iz svakodnevnog života je poznato da se na dnu suda u kome se mleko kuva obrazuje beli sloj. On se sastoji uglavnom od belančevina mlečnog seruma jer se ovi koagulisani proteini talože i slepljuju u kontaktu sa zagrevnom površinom suda. Ovo pokazuje da se uticaj visoke temperature reflektuje u najvećoj meri na ove belančevine. To se objašnjava njihovom strukturom i promenama koje nastaju u njoj pod dejstvom visokih temperatura.
Prema sadašnjim saznanjima, belančevine mlečnog seruma u nativnom stanju imaju globularnu strukturu jer su im peptidni lanci spiralno izuvijani i međusobno povezani vodoničnim ili drugim vezama, po kojima se razlikuju alfa i beta struktura ovih belančevina. Ove veze bivaju razrušene prilikom delovanja visokih temperatura usled čega nastaje denaturacija ovih proteina. Rušenje ovih veza izaziva odvijanje spirala peptidnih lanaca i promenu »pakovanja«, tako da prirodna i specifična struktura ovih belančevina biva razrušena.
Ukoliko neka od ovih belančevina, kao što je slučaj sa beta-laktoglobulinom poseduje kvarternu strukturu, ona takođe može biti razrušena pod dejstvom temperature. Tako je ustanovljeno da se beta-laktoglobulin u mleku nalazi u obliku dimera (sastavljen od dva molekula ove belančevine) i da već pri temperaturama od oko 40°C on biva disociran na dve jednake komponente. Međutim, temperature iznad 65°C (određenog trajanja) izazivaju dublje strukturne promene koje, za razliku od strukturne disocijacije, imaju karakter denaturacije.
Denaturacija ima za posledicu ekspoziciju sulfhidrilnih (HS-) grupa na površini belančevine. Pored toga dolazi do oslobađanja sumporvodonika koji nastaje redukcijom disulfidnih veza između tioaminokiselina, najpre u sulfhidrilne grupe a zatim u H2S. Ove strukturne i hemijske promene belančevina mlečnog seruma dovode do njihove flokulacije, do promena reaktivnih svojstava pojedinih hemijskih grupa, do izmenjenih osobina mleka, kako u organoleptičkom tako i u tehnološkom pogledu.
| Termički tretman | % | % proteina surutke | % denaturisanih proteina | ||
| Temperatura (°C) | Vreme (min) | »A« | »B« | »A« | »B« |
| Sveži serum | – | 0,978 | 0,782 | – | – |
| Niska paterizacija | – | 0,918 | 0,737 | 6,13 | 5,76 |
| 75 | 20 | 0,511 | 0,338 | 47,7 | 56,8 |
| 75 | 45 | 0,368 | 0,184 | 62,3 | 76,4 |
| 80 | 45 | 0,238 | 0,051 | 75,2 | 93,5 |
| 85 | 30 | 0,217 | 0,035 | 77,8 | 95,6 |
| 95 | 10 | 0,222 | 0,036 | 77,2 | 95,3 |
* »A« i »B« predstavljaju dva načina separiranja belančevina mleka.
Ovi podaci pokazuju da je denaturacija serum proteina pri režimu niske pasterizacije vrlo mala a da na višim temperaturama treba primeniti mnogo duže delovanje da bi se postigao značajan denaturišući efekt.
Prilikom denaturacije serum proteini gube vezanu vodu tako da i taj momenat dovodi do toga da im je rastvorljivost ništavna. Pokušaj da se denaturisane i osušene belančevine rastvore dejstvom različitih hlorida ili soli koje rastvaraju »kiseli« ili »slatki« kazein, nije dao željene rezultate. Štaviše, denaturisane belančevine mlečnog seruma u suvom stanju stvaraju utisak peskovitosti, ako se proizvodima dodaju u većoj količini.
Već je rečeno da albumini i globulini mleka, zahvaljujući većoj hidratisanosti, ne koagulišu pri izoelektričnoj tački, ali da postaju osetljiviji prema dejstvu drugih činilaca koji izazivaju njihovu koagulaciju i denaturaciju. Među tim činiocima najveći praktični značaj imaju povišene temperature. Drugim rečima, termička denaturacija belančevina je brža i potpunija pri njihovim izoelektričnim tačkama nego u približno neutralnoj sredini.
Nastanak novih sulfhidrilnih grupa i njihova ekspozicija na površini dovodi do njihovog aktiviranja. Zahvaljujući tome dolazi brže do reakcije beta-laktoglobulina i alfa-laktalbumina sa kapa-kazeinom i do obrazovanja novih belančevinastih kompleksa.
Oslobađanje sumporvodonika doprinosi pojavi ukusa na kuvano mleko. Sa druge strane H2S i HS— grupe izazivaju smanjenje oksidoredukcionog potencijala mleka, što znači da se one ponašaju kao antioksidanti. Zbog toga se kod nekih proizvoda kod kojih se češće javlja pojava oksidativne užeglosti mlečne masti (npr. punomasno mleko u prahu) pribegava primeni takvih temperaturnih režima obrade mleka koji će izazvati nastajanje H2S i HS— grupa. Logično je da takav proizvod ima manju rastvorljivost od onog kod koga belančevine mlečnog seruma nisu denaturisane.
Kada se govori o ovoj pojavi treba reći da se belančevine adsorpcionog sloja masnih kapljica ponašaju vrlo slično proteinima mlečnog seruma te da i one doprinose ukupnom redukujućem dejstvu.
Mleko izloženo višim temperaturama se sporije zgrušava pod dejstvom himozina a obrazovani gruš je mekši. O uzrocima ove pojave govoreno je napred. Međutim, trebalo bi očekivati da mleko brže koaguliše s obzirom da su belančevine mlečnog seruma denaturisane, a njima se u nativnom obliku pripisuje izvesna uloga zaštitnih koloida za kazein. To znači da navedene činjenice ne idu u prilog takvom shvatanju.
Manja čvrstina gela dobijenog delovanjem sirišnog fermenta na termički obrađeno mleko se može delimično objasniti tako što denaturisane belančevine zauzimaju mestimično prostor između kazeinskih čestica izmenjenih pod dejstvom fermenta, sprečavajući na taj način da se one međusobno povezuju, što ima za posledicu obrazovanje mekog gela. To znači da se ovo objašnjenje poklapa u velikoj meri sa onim o delovanju homogenizacije na čvrstinu gela, pri čemu denaturisane belančevine predstavljaju mesta slabe povezanosti obrazovanog gruša.
Kada se govori o uticaju visokih temperatura na osobine gela treba istaći činjenicu da je takav gruš lakše svarljiv jer je mek i porozan, te proteolitički fermenti u organima za varenje lakše prodiru u njega, što omogućava bržu hidrolizu. Ovo je od neobičnog značaja u ishrani onih ljudi kod kojih se javlja nedovoljna sekrecija proteolitičkih fermenata u organima za varenje.
Uticaj visokih temperatura na raspodelu azotnih materija. Pri strožijim termičkim tretmanima obrade mleka (kuvanje, sterilizacija) nastaju promene u raspodeli azotnih materija, koje se ne javljaju pri temperaturnim režimima pasterizacije. Ovo se ogleda u tome što se povećava kazeinska frakcija azota, tj. količina azotnih materija koje se izdvajaju pri pH 4,6.
Smanjenje količine belančevina mlečnog seruma kod sterilizovanog mleka nastaje usled denaturacije i reakcija alfa-laktalbumina i beta-laktoglobulina sa kazeinom, te se prilikom koagulacije kazeina pri izoelektričnoj tački izdvajaju zajedno. Iz toga proizlazi prividno povećanje kazeinskog azota, koje se vrlo dobro slaže sa smanjenjem azota belančevina mlečnog seruma. Moguće je da se i vrlo mala količina termolabilnih belančevina uklopi u koagulisani kazein usled čega se ne mogu ukloniti ispiranjem jer su nerastvorljive i vodi.
| Poreklo azota | Pasterizovano mleko | Sterilizovano mleko | ||
| % N | % od ukupnog N | % N | % od ukupnog N | |
| Ukupni N | 0,5333 | 100,00 | 0,5270 | 100,00 |
| Kazeinski N | 0,4230 | 79,32 | 0,4551 | 86,36 |
| Nekazeinski N | 0,1103 | 20,68 | 0,0719 | 13,64 |
| N belančevina mlečnog seruma | 0,0550 | 10,31 | 0,0188 | 3,57 |
| Neproteinski N | 0,0300 | 5,63 | 0,0401 | 7,61 |
| N proteoza | 0,0253 | 4,74 | 0,0319 | 6,05 |
Povećanje količine azota u obliku albumoza i peptona (proteozo-peptonski azot) nastaje kao posledica razgradnje belančevina mleka pod uticajem povišenih temperatura.
Uticaj visokih temperatura na soli mleka. Pod dejstvom povišenih temperatura dolazi do odlaženja CO2 iz mleka. Ovaj gubitak je nepovratan s obzirom da je koncentracija ovog gasa u vazduhu mala. Ugljen dioksid ima karakteristike slabe kiseline (H2CO3) koja se obrazuje sa vodom u mleku. Zbog toga bi trebalo očekivati obrazovanje karbonata u mleku a u prvom redu kalcijum karbonata koji su slabo rastvorljivi i zato se može pretpostaviti njihovo nastajanje. Međutim, ugljena kiselina je slaba i nestabilna a u mleku postoje jače kiseline koje sa kalcijumom takođe obrazuju nerastvorljive soli. Zbog toga karbonati u mleku praktično ne postoje. Međutim, ugljen dioksid svojim prisustvom utiče na reakciju mleka pa samim tim i na količinu pojedinih oblika soli (rastvorene i nerastvorene) kao i na stepen disocijacije i prisustvo pojedinih jona u mleku. Uklanjanjem CO2 smanjuje se kiselost mleka, što se posredno odražava i na stanje nekih mlečnih soli. Ovo se može videti iz podataka sledeće tabele.
| Postupak | CO2 mg/l. | Titraciona kiselost (% mlečne kiseline) | pH |
| Sveže mleko | 108 | 0,150 | 6,48 |
| Dekarbonatisano mleko | 0 | 0,133 | 6,60 |
| Karbonatisano mleko | 240 | 0,185 | 6,30 |
Smanjenje titracione kiselosti usled uklanjanja CO2 odgovara približno manjem utrošku od 1,9 ml 0,1 M NaOH na 100 ml mleka.
Pri razmatranju uticaja visokih temperatura na mleko treba imati u vidu da potpuno uklanjanje CO2 može da nastupi samo u slučaju da se mleko zagreva u otvorenim sudovima ili da se podvrgava dejstvu sniženog pritiska (parcijalni vakum) pre ili posle termičke obrade. Mleko se podvrgava delovanju podpritiska pre termičke obrade da bi se izvršila degasifikacija mleka što ima za cilj da se obezbedi ravnomeran i bolji prenos toplote na mleko i da se smanji mogućnost oksidativnih promena. Podvrgavanje mleka sniženom pritisku posle termičke obrade se vrši radi uklanjanja dela vode, sniženja temperature mleka i uklanjanja gasova. U slučajevima kada se mleko obrađuje termički u zatvorenim sistemima, bez primene sniženog pritiska, smanjenje količine CO2 je malo i stvaraju se uslovi za obrazovanje vrlo malih količina karbonata kalcijuma, što takođe utiče na balans soli u mleku.
Dokazano je da povišene temperature dovode do povećanja količine nerastvorljivog kalcijuma i fosfora (fosfata). Ovo povećanje može da nastupi iz više razloga. Prvi se sastoji u tome što se rastvorljivost kalcijum fosfata smanjuje sa porastom temperature, te nerastvorljivi molekuli ovih soli bivaju adsorbovani na površini kazeinskih čestica. Drugi je da dolazi do asociranja nerastvorljivih molekula kalcijum fosfata, usled čega nastaju krupnije tvorevine koje se zbog veće gustine izdvajaju prilikom ultracentrifugiranja mleka ili bivaju zahvaćene na putu kazeinskih čestica, usled čega se stiče utisak da je celokupni koloidni kalcijum fosfat na neki način vezan za kazeinske čestice. Povećanje količine koloidnog kalcijum fosfata može biti posledica vezivanja kalcijumovih i fosfatnih jona za odgovarajuće grupe u kazeinu, što je potencirano dejstvom povišene temperature ili rezultat izmenjene reakcije sredine, usled eliminisanja CO2 iz sistema.
Treba istaći da posle hlađenja mleka nastaje ponovo promena u količini koloidnog fosfata jer jedan njegov deo ponovo prelazi u rastvoreni oblik. Stepen tog prelaza zavisi od trajanja delovanja niskih temperatura. Iz toga proizlazi zaključak da prvi od navedenih činilaca, koji utiču na količinu koloidnog kalcijum fosfata ima i najveći uticaj na ovu pojavu. Međutim, potpuna reverzibilnost ovog procesa ne postoji.
Na osnovu prednjih tumačenja trebalo bi očekivati i obrazovanje novih količina kalcijum citrata, s obzirom da se i njihova rastvorljivost smanjuje sa povišenjem temperature. Povećanje količine koloidnog kalcijum citrata nije do sada sa sigurnošću ustanovljeno.
Promene koje se odigravaju na solima mleka imaju posredan uticaj na kazein. Obrazovanje kalcijumovih soli na račun slobodnih Ca2+ ima za posledicu smanjenje veličine kazeinskih čestica, što se odražava na stabilnost kazeina u mleku i na njegovu termičku stabilnost.
Povećanje temperature mleka dovodi i do takvih promena koje se obično ne registruju a koje mogu biti od izvanrednog značaja za upoznavanje celokupnog hemizma i mehanizma promena koje se odigravaju u mleku pod dejstvom povišenih temperatura i koje omogućavaju da se bolje i potpunije objasni povećanje termičke stabilnosti mleka. Te promene se ogledaju u stepenu disocijacije pojedinih soli i u pomeranju ravnoteže između pojedinih jona.
Kao najjednostavniji primer može poslužiti reakcija između kalcijumovih i fosfatnih jona pri višim temperaturama.
3 Ca2+ + 2 HPO42- → Ca3(PO4)2 + 2H+
Ovaj primer pokazuje da se menja koncentracija kalcijumovih i fosfatnih jona uz istovremeno obrazovanje vodoničnih. Ovo ima za posledicu porast kiselosti mleka koji umanjuje ili anulira promenu kiselosti izazvanu uklanjanjem C02 iz sistema.
Promene koje se odigravaju na solima i belančevinama se odražavaju na termičku stabilnost mleka, te će ova važna tehnološka karakteristika biti posebno razmotrena.
Promena boje (diskoloracija). Pod dejstvom povišenih temperatura mogu nastupiti promene boje mleka i mlečnih proizvoda. U ovim promenama najčešće učestvuje laktoza te se one često označavaju kao karamelizacija. Međutim, promene laktoze koje imaju za posledicu karamelizaciju predstavljaju samo jedan od vidova transformacije laktoze i od manjeg su značaja za tehnologiju mleka. Promene boje nastaju najčešće kao posledica obrazovanja aminošećera. Treći vid se samo izuzetno javlja i posledica je oksidativnih promena. Zbog toga će na ovom mestu biti istaknute promene koje imaju za posledicu obrazovanje aminošećera.
Promena boje mleka i mlečnih proizvoda pod dejstvom povišenih temperatura se ogledaju u pojavi sive ili mrke boje različitog intenziteta. Najčešće je to posledica obrazovanja aminošećera po tipu Maillardove reakcije. U toj reakciji laktoza reaguje slobodnom poluacetalnom grupom sa amino grupom diaminomonokarbonskih kiselina: arginina, histidina i lizina.
O=HC-HC-(OH)2-CH-CH-R1-HC-OH-H2C-OH +H2N-R2 → R2-N=CH-CH-OH-CH-OH-R1-CH-CH-OH-CH2OH ↔ R2-N-CH=CH-OH-CH-OH-R1-CH-OH-CH2OH ↔ R2-N-CH=CH-OH-CH-OH-R1-CH-OH-CH2OH ↔ R2-N-CH-CH2-C=O-CH-OH-R1-CH-CH-OH-CH2OH
R,—Galaktoza R2—Diaminokiselina u kazeinu ili slobodna
Pri ovim reakcijama mogu da nastanu različita jedinjenja. Da li ona nastaju sva istovremeno ili se neka javljaju kasnije kao posledica njihove nestabilnosti i intermolekularnih promena nije sa sigurnošću dokazano. Postojeći podaci ukazuju da dominantnu ulogu ima onaj oblik kome najviše odgovara oksidoredukcioni potencijal sredine.
Osnovni činilac pri nastajanju mrke boje jeste režim termičke obrade, tj. temperatura i njeno trajanje. Međutim, na njenu pojavu i intenzitet utiče više drugih faktora kao što su koncentracija supstanci koje reaguju (laktoze i kazeina u prvom redu), pH, oksidoredukcioni potencijal, trajanje i temperatura skladištenja proizvoda.
Ukoliko je koncentracija laktoze i kazeina veća utoliko je nastajanje aminožećera intenzivnije i promene su veće. Ovo je značajno naročito kod proizvodnje sterilizovanog zgusnutog mleka, kod koga se mrka boja često manifestuje i smatra se jednom od mana ovog proizvoda. Kod ovog proizvoda može se zapaziti da je intenzitet boje znatno veći kod primene klasičnog načina sterilizacije nego kod primene ultrapasterizacije. Ovo ukazuje na to da na intenzitet promene boje više utiče trajanje nego visina temperature.
Sa produženjem skladištenja ovog proizvoda kao i sterilizovanog mleka intenzitet mrke boje se pojačava. To je razumljivo kada se ima u vidu da je za početak obrazovanja ovih jedinjenja potreban niži nivo aktivacione energije i da je reakcija u znatnoj meri autokatalitička. Iz toga jasno proizilazi da skladištenje na temperaturama iznad 10°C pogoduje daljem nastajanju aminošećera kao i različitih produkata njihove parcijalne degradacije i kondenzacije. Ove činjenice nedvosmisleno govore da se diskoloracione promene mogu svesti na najmanju meru primenom što nižih temperatura čuvanja proizvoda.
Oksidoredukcioni potencijal utiče više na vrste jedinjenja nego na njihovu količinu. Pa ipak, može se reći da veći oksidoredukcioni potencijal pogoduje nastajanju aminošećera.
Koncentracija vodonikovih jona takođe utiče na obrazovanje ovih jedinjenja jer se sa smanjenjem koncentracije H+ pojačava tendencija ka diskoloraciji proizvoda. Time se objašnjava negativan uticaj različitih stabilišućih soli (polifosfati, citrati, i dr.) koje se dodaju pri proizvodnji zgusnutog nezaslađenog mleka radi sprečavanja koagulacije proizvoda prilikom sterilizacije. Ove soli, sastavljene od jakih baza i slabih kiselina, povećavaju pH vrednost proizvoda i potenciraju pojavu diskoloracije. Ovo se vrlo očigledno ispoljava kada se mleku radi neutralisanja povećane kiselosti doda više NaHC03 nego što je potrebno. Prilikom kuvanja ovakvog mleka, a naročito u toku stajanja, javlja se tamnija boja. Pojava mrke boje kod kuvanog mleka je često maskirana žućkastom nijansom slobodnih masti na površini. Zbog toga se ona bolje uočava u mleku posle odvajanja pokožice i većeg dela masti.
Pri razmatranju produkata koji izazivaju diskoloraciju mleka i mlečnih proizvoda treba imati u vidu da laktoza vezana za belančevine pođleže različitim degradacijama pri čemu nastaju vrlo različita jedinjenja od kojih neka imaju redukujuća svojstva i zajedno sa drugim materijama doprinose ukusu i mirisu »kuvanog mleka«.
Literaturni podaci ukazuju da se biološka vrednost kazeina smanjuje usled obrazovanja aminošećera.
Termička stabilnost mleka
Termička stabilnost je važna tehnološka osobina mleka. Ona je naročito značajna kod primene strožijih režima termičke obrade mleka, a takođe kod sterilizacije nezaslađenog zgusnutog mleka. Međutim, u našim uslovima proizvodnje, čuvanja i transporta mleka ovoj osobini treba posvetiti pažnju i kod mleka koje se podvrgava i blažim termičkim tretmanima, kao što su različiti režimi pasterizacije.
I pored toga, problematici termičke stabilnosti mleka nije posvećena dužna pažnja u našoj naučnoj i stručnoj literaturi, niti je ovom aspektu tehnološkog kvaliteta dato odgovarajuće mesto u propisima koji regulišu promet mleka i mlečnih proizvoda. Ovi propisi još uvek ne predviđaju metode za direktnu kontrolu ove osobine, pa je prema tome razumljivo da nema ni normativa do kojih se može tolerisati umanjena termička stabilnost mleka od koga će se izrađivati pojedini mlečni proizvodi. Jedini kriterijum jeste vrednost titracione kiselosti jer se predpostavlja da je samo povećana kiselost uzrok termičke nestabilnosti mleka.
Termička stabilnost se definiše kao stabilnost mleka prema dejstvu viših temperatura a izražava se vremenom potrebnim da se izazove koagulacija mleka na određenoj temperaturi ili temperaturom koja izaziva koagulaciju za određeno vreme.
Sveže mleko zdravih, ispravno hranjenih i redovno muženih krava u toku normalnog perioda laktacije, ima dobro izraženu termičku stabilnost prema režimima termičke obrade koji se primenjuju u mlekarskoj industriji. Ovo dokumentuju podaci da je na 100°C potrebno najmanje 12 časova da se izazove koagulacija mleka. Na 130°C koagulacija se obavi za oko 60 minuta, a na 150°C za oko 3 minuta.
Prema podacima Foxa i Morrisseya (15) natrijum kazeinat u vodenom rastvoru pri pH 6,7 se ne zgrušava na temperaturi od 140°C u toku 60 minuta dok mlekona istoj temperaturi koaguliše za oko 20 minuta.
Navedeni podaci govore da mleko ima veoma veliku termičku stabilnost a za kazeinatni kompleks u njemu se može reći da pokazuje takvu otpornost prema dejstvu visokih temperatura kakva se ne sreće kod drugih belančevinastih sistema.
Ovo je razumljivo kada se ima u vidu da ovakvo mleko predstavlja skladan, kompleksan sistem fizičkohemijske ravnoteže. Prema mišljenju citiranih autora velika termička stabilnost kazeina jeste rezultat nepostojanja sekundarne i tercijarne strukture ove belančevine i posledica njene veoma složene kvarterne strukture.
I dok kazein ima izraženu termičku stabilnost dotle nekazeinske belančevine (belančevine mlečnog seruma) pokazuju relativnu termičku stabilnost. Kaže se »relativno« jer se pri razmatranju termičke stabilnosti mleko upoređuje sa drugim proteinskim sistemima. Međutim, kada se termička stabilnost ovih belančevina upoređuje sa ovom osobinom kazeina onda se smatra da su belančevine mlečnog seruma termički labilne i one se tako tretiraju i u mlekarskoj nauci i praksi.
Kao što je već rečeno, denaturacija ovih belančevina počinje već na temperaturi od oko 65°C ali potpuna denaturacija nastupa tek na 90°C u toku 10—12 minuta. Time se može objasniti, zašto se u tehnologiji mleka, kada se želi izazvati potpuna denaturacija belančevina mlečnog seruma (kod proizvodnje kiselog mleka-jogurta) primenjuju temperature iznad 90°C u toku 10 do 20 minuta. Kod razmatranja termičke denaturacije belančevina mlečnog seruma ne treba gubiti iz vida da neke od njih na tim temperaturama stupaju u reakciju sa kazeinom ((3-laktoglobulin) stvarajući nove komplekse koji pokazuju nešto izmenjene osobine u odnosu na belančevine koje su stupile u reakciju. Kao što je već rečeno, na ovoj osobini počiva proizvodnja različitih koprecipitata. Međutim, postoji više činilaca koji mogu da izazovu poremećaj ove ravnoteže pa prema tome i narušavanje termičke stabilnosti. Uzroci poremećaja termičke stabilnosti mogu se svrstati u tri grupe:
a) U prvu grupu spadaju fiziološko-patološki poremećaji kod muznih životinja koji dovode do lučenja mleka manje stabilnosti. U ovu grupu se može uvrstiti i uticaj nepravilne ishrane. Ovi faktori dovode do povećane količine termolabilnih belančevina i poremećaja tzv. balansa soli pa time i do termičke labilnosti mleka.
Treba istaći da se uzroci poremećaja termičke stabilnosti mleka najčešće posmatraju kao funkcija delovanja jednog od činilaca (na primer — bolest, ishrana krava i sl.) koji uslovljavaju određenu promenu u sastavu i fizičko hemijskoj ravnoteži mleka. Međutim, u praksi, u velikom broju slučajeva, ne deluju ovako »čisti« faktori. U uslovima proizvodnje često istovremeno deluje veći broj činilaca i kada se steknu uslovi koji koordinativno deluju, mogu da izazovu termičku labilnost, iako ni jedan od njih posebno nije sposoban da osetno poremeti ovu tehnološku karakteristiku mleka;
b) Nehigijenska muža i neodgovarajući postupci sa mlekom posle muže se svrstavaju u drugu grupu činilaca. Tu pre svega spada nedovoljno hlađenje mleka na mestu proizvodnje (čak i potpuno odsustvo hlađenja) i loši uslovi transporta. Najčešći rezultat toga su povećana kiselost ili promenjene belančevine pod dejstvom proteolitičkih fermenata mikrobiološkog porekla;
c) Treća grupa činilaca obuhvata tehnološke operacije koje prouzrokuju smanjenje termičke stabilnosti. U ovu grupu spadaju: homogenizacija, uparavanje i neadekvatna termička obrada mleka.
Poslednjih godina je istraživana zavisnost termičke labilnosti mleka od genetskih oblika kazeina ali pouzdanih dokaza o njihovom uticaju još uvek nema.
Termička stabilnost mleka zavisi u prvom redu od stabilnosti kazeina u sistemu. To dolazi ne samo usled toga što ova belančevina čini oko 4/5 materija u koloidnom stanju, već i zato što je on najviše podložan promenama u sredini u kojoj je dispergovan. Time se može objasniti da je i pored toga što ne spada u termolabilne belančevine, poremećaj termičke stabilnosti u prvom redu prouzrokovan labilnošću kazeina.
Za kontrolu termičke stabilnosti mleka koriste se različite metode od kojih su najtačnije one kojima se određuje vreme potrebno za koagulaciju mleka na određenoj temperaturi. Najčešće se koriste temperature od 130 i 140°C. Kod primena ovih metoda mleko mora biti stalno u pokretu da bi se sprečilo zagorevanje belančevina i mogla lako uočiti koagulacija. U praksi se međutim, koriste jednostavnije metode kao što su alkoholna (alizarolna), kalcijumova, fosfatna proba i »proba na rešou«. Ove probe daju zadovoljavajuću sliku o termičkoj stabilnosti mleka. Ako se za kontrolu termičke stabilnosti koristi alkoholna proba onda se u pogonima upotrebljava 68— —70% alkohol. To je koncentracija etanola, kojom se može otkriti mleko čija je kiselost veća od one koja se predviđa našim pravilnikom o kvalitetu mleka i mlečnih proizvoda kao i mleka u kome se odvija proces slatkog grušanja. Međutim, mora se konstatovati da ova koncentracija etanola koja odgovara kriterijumima kvaliteta mleka iz prve polovine ovog veka, ne može više da odgovara savremenim zahtevima u pogledu kvaliteta mleka ni kod nas i da kriterijum o kvalitetu mleka, sa gledišta termičke stabilnosti, treba pooštriti korišćenjem veće koncentracije etanola — 75%.
S obzirom da termička stabilnost mleka zavisi od stabilnosti kazeina u sistemu razumljivo je da na nju utiču sledeći faktori: kiselost mleka (pH), sastav i osobine kazeina, sastav mlečnog seruma, sastav i stanje mineralnih soli, stadijum laktacije. Međutim, mora se istaći da je razmatranje problema termičke stabilnosti veoma složeno zbog toga što na ovu osobinu mleka deluje veći broj napred navedenih pojedinačnih činilaca kao i zbog mogućeg istovremenog komplementarnog ili suprotnog dejstva ovih faktora.
Uticaj kiselosti. Kiselost mleka ima veliki uticaj na termičku stabilnost mleka. Ovo je dobro poznato iz svakodnevne prakse i zato se kiselosti mleka prilikom prijema u pogon posvećuje velika pažnja.
Ustanovljeno je da mleko ima najveću termičku stabilnost pri pH 6,6—6,7. Međutim, pH normalnog, svežeg mleka ima nešto manju vrednost (oko 6,55). Smanjenje ove vrednosti ispod 6,4 izaziva znatno smanjenje termičke stabilnosti. Pri razmatranju promene pH mleka treba imati u vidu da ona ne pruža tačnu sliku o količini fermentacijom stvorene kiseline jer mleko ima puferne osobine. Zbog toga, titraciona kiselost mleka predstavlja često bolji indikator termostabilnosti.
Povećana kiselost deluje dvojako: 1) reakcija sredine se približava izoelektričnoj tačci kazeina i 2) povećana kiselost dovodi do pretvaranja jednog dela nera
stvorenog (koloidnog) kalcijuma u rastvorljivi oblik pa prema tome i do povećanja koncentracije Ca2+. Ova dva činioca pokazuju koordinativno dejstvo na destabilizaciju kazeinskog kompleksa pa prema tome i koloidnog sistema mleka.
Treba istaći da veća titraciona kiselost (iznad 8°SH) ne mora da bude rezultat mikrobiološke aktivnosti u mleku, i da zato ne mora da utiče negativno na termičku stabilnost. Naime, na nekim gazdinstvima jednog našeg velikog poljoprivrednog dobra — krupnog proizvođača mleka, došlo je do pojave lučenja mleka sa velikom titracionom kiselošću, tako da ga mlekara zbog toga nije htela da primi. Zainteresovali smo se za ovaj fenomen i izvršili određivanje broja mikroorganizama i reduktaznu probu sa metilenskim plavilom. Ova istraživanja (10) su pokazala da se radi o kvalitetnom mleku dobre trajnosti. Od ukupnog broja uzoraka 52,5% je imalo kiselost od 8—9°SH, 15,8% od 9—10°SH a 5,4% je imalo kiselost veću od 10°SH. Kiselost zbirnog mleka je iznosila 8,44°SH. Prosečna pH vrednost za mleko pojedinih grupa (prema titracionoj kiselosti) kretala se od pH 6,55—6,59 tj. u granicama za sveže mleko, pri čemu nije postojala zavisnost između pH vrednosti i titracione kiselosti. Pokazalo se da ukoliko je prirodna titraciona kiselost veća, utoliko mleko sadrži više masti, belančevina, pepela, kalcijuma, fosfora, ukupne suve materije i suve materije bez masti.
Na osnovu rezultata pooštrene alkoholne probe (75% etanol) proizilazi da u tehnološkom pogledu mleko sa velikom prirodnom titracionom kiselošću nije manje tehnološki podobno od mleka čija se kiselost kreće u uobičajenim granicama za sveže mleko. O tome svedoči činjenica da ni jedan uzorak jutarnjih, podnevnih ili večernjih muža nije pokazivao bilo kakve znake koagulacije pri pojačanoj alkoholnoj probi a samo oko 10% od ukupnog broja uzoraka pojedinih krava je pokazivao slabe znake koagulacije. Pri upotrebi 68% etanola nijedan od uzoraka nije pokazivao znake koagulacije. Detaljnim izučavanjem ustanovljeno je da je lučenje ovakvog mleka posledica koordinativnog delovanja više činilaca, od kojih je period laktacije najvažniji, a ishrana i godišnje doba deluju kao dopunski faktori. Ovi podaci pokazuju da u našim propisima pored maksimalne vrednosti za titracionu kiselost treba predvideti i druge analize koje omogućuju da se sa sigurnošću ustanovi termički labilno mleko. Smatramo da u ovom trenutku pojačana alkoholna proba zadovoljava ove potrebe.
Sastav i osobine kazeina. Ustanovljeno je da mleko čije su kazeinske čestice veće ima manju termičku stabilnost. To znači da svi činioci koji izazivaju agregiranje kazeina (u prvom redu Ca2+) izazivaju smanjenje termičke stabilnosti. Na drugoj strani, faktori koji prouzrokuju dezagregiranje micele (povećanje Na+, K+ kao i anjona sposobnih da prevedu kalcijum u nerastvorljivi ili nedisocirani oblik) imaju pozitivno dejstvo na povećanje termičke stabilnosti kazeina, pa prema tome i mleka.
Poslednjih 20 godina sve veća pažnja poklanja se uticaju -/-kazcina na termo stabilnost ukupnog kazeina. Naime, smatra se da manje kazeinske čestice sadrže relativno više kapa-kazeina na svojoj površini i da usled toga imaju veću termičku stabilnost. Ovo gledište nije moglo biti nedvosmisleno dokazano, ali je nepobitno da su manje kazeinske čestice zbog manje micelarne mase znatno stabilnije. Isto tako na stabilnost kazeina utiče i prisustvo p-laktoglobulina koji ima sposobnost da pri povišenim temperaturama reaguje -SH grupama sa / kazeinom, usled čega dolazi do obrazovanja kompleksa sa izmenjenom termostabilnošću.
Sastav mlečnog seruma. Sastojci mlečnog seruma koji mogu da utiču na termo stabilnost mleka su belančevine i mineralne materije.
Povećana količina belančevina mlečnog seruma smanjuje termičku stabilnost mleka. Ovo se naročito odražava kod mleka koje potiče od bolesnih krava (mastitis u izraženijoj formi i dr.) te sadrži veću količinu belančevina seruma ili kod mleka kome je dodat kolostrum. Pri višim temperaturama dolazi do koagulacije ovih termolabilnih belančevina koji predstavljaju neku vrstu »centara za koagulaciju« kazeina. Pored toga koagulacija kazeina je potpomognuta obrazovanjem kompleksa kazeina sa (3-laktoglobulinom. Pri razmatranju uticaja belančevina mlečnog seruma na termičku stabilnost treba imati na umu da su, u slučajevima kada se pojavljuje veća količina termolabilnih belančevina, izmenjeni i količina i sastav soli u mleku i da ove deluju kao dodatni činilac u pogoršanju termostabilnosti.
Mineralne materije imaju znatan uticaj na termičku stabilnost mleka. Od tih sastojaka najznačajnija je uloga Ca2+. Naime, nepobitna je činjenica da kalcijumovi joni imaju agregirajuću funkciju i da utiču na veličinu kazeinskih micela, pa prema tome i na njihovu stabilnost u mleku. Znači da veća količina Ca2+ u mleku dovodi i do smanjenja njegove termičke stabilnosti. O tome svedoče i činjenice da
1) dodavanje male količine CaCl2 znatno povećava termičku labilnost kazeina. Zbog toga se ova so koristi za precipitaciju kazeina iz mleka u laboratorijama i industrijskim pogonima. Pri tome ne treba zaboraviti da CaCl2 izaziva i promene u pH vrednostima mleka;
2) smanjenje koncentracije Ca2+ prilikom termičke obrade mleka, usled dodavanja natrijum fosfata, trinatrijum citrata, natrijumovih polifosfata ili primenom jonskih izmenjivača dovodi do povećanja termičke stabilnosti mleka. Zbog toga se ovi postupci primenjuju u tehnologiji mleka.
Već dugo godina se smatra da termička stabilnost mleka zavisi od uspostavljene ravnoteže između Ca2+ i Mg2+, s jedne strane, i fosfatnih i citratnih sa druge. Uticaj ove ravnoteže, koja je poznata u literaturi kao balans soli, se često negira jer nije kod svih uzoraka mleka moguće utvrditi određeni odnos. Ovo je razumljivo, kada se ima u vidu da na stabilnost mleka prema višim temperaturama utiče i čitav niz dodatnih faktora. Međutim, teorija o balansu soli ima jaku potvrdu u postupcima koji se danas primenjuju za povećanje termičke stabilnosti mleka i nekih mlečnih proizvoda (evaporisano mleko).
Uticaj koloidnog kalcijum fosfata (koji se nalazi adsorbovan na kazeinskim micelama a ne u serumu) na termičku stabilnost mleka nije do danas sigurno utvrđen. Po nekim autorima uklanjanje koloidnog kalcijuma fosfata iz mleka dovodi do velikog povećanja termičke stabilnosti dok drugi autori opovrgavaju ovakvo gledište, tvrdeći da se većina metoda za povećanje termičke stabilnosti zasnivaju na povećanju koloidnog na račun kalcijuma u jonskom obliku.
Ovde smo se osvrnuli samo na ulogu nekih mineralnih sastojaka na termičku stabilnost što ne znači da natrijumovi, kalcijumovi, i drugi joni ne utiču na ovu osobinu. Ovde treba reći da svi činioci koji utiču na dezintegraciju kazeinske micele imaju stabilišuće dejstvo i obratno (vidi veličina i oblik kazeinskih čestica). Kao pravilo može se reći da mleko čija je termička stabilnost povećana dejstvom mineralnih materija, pokazuje sklonost da brže koaguliše pod dejstvom himozina i sličnih proteolitičkih fermenata i obratno.
Mleko predstavlja kompleksni polifazni sistem u kome postoji dinamična fizičko-hemijska ravnoteža. Ravnoteža sistema je rezultanta međudejstva pojedinih faza i interakcija sastojaka unutar faza. Izučavanje međudejstva pojedinih faza u mleku, koje je podložno promenama sastava, i u kome istovremeno deluje više činioca u istom ili suprotnom smeru, je veoma teško i zato se radi ustanovljavanja dejstva pojedinih faktora (ili njihovog manjeg broja) istraživanja vrše na model sistemima u kojima je moguće eliminisati ostale faktore ili ih učiniti konstantnim. Na taj način je moguće uporednim ispitivanjima ustanoviti dejstvo jednog izolovanog činioca ili ukupno dejstvo faktora.
Naša proučavanja uticaja različitih vrsta i koncentracija jona /Na+, K+, Ca2+, Mg2+, (P04)3-, (C6H507)3-/ na stabilnost kazeinatnih model sistema prema alkoholnoj probi su pokazala (37) da naijače destabilišuće delovanje pokazuju j oni kalcijuma i magnezijuma i ono se manifestuje već pri koncentracijama koje su oko 6 puta manje od količine ovih elemenata u mleku. Citratni joni jače stabilizuju kazeinate prema dejstvu alkohola nego fosfatni, dok zamena kalcijuma magnezijumom ili natrijuma kalijumom, ne izaziva bitne promene stabilnosti model-sistema prema alkoholu.
d) Uticaj stadijuma laktacije. Sveže mleko od zdravih, normalno hranjenih redovno muženih krava pokazuje dobru i trajnu termičku stabilnost tokom laktacije. Od toga se izuzima mleko u kolostralnom periodu kao i mleko od krava koje se muzu do pred početak sledećeg telenja ili im laktacija traje veoma dugo.
Kod većine krava zapaža se da se termička stabilnost nešto poboljšava počev od postkolostralnog perioda prema kraju laktacije.
Pogoršanje termičke stabilnosti kod krava koje se muzu tako dugo da ne postoji normalan vremenski razmak između uzastopnih laktacija nastaje usled toga što mleko u tom periodu poprima osobine albuminskih vrsta mleka. U njemu se povećava količina belančevina mlečnog seruma, leukocita i izumrlih sekretornih mlečnih ćelija.
Uticaj srednjih temperatura
Srednje temperature ne pokazuju neki izraziti uticaj na sastojke mleka, pa prema tome ni na njegove hemijske, fizičke i tehnološke osobine. One se koriste radi povećanja efikasnosti pojedinih tehnoloških operacija (delimično ili potpuno separiranje masti) ili obezbeđenja uslova za njihovo izvođenje. U nekim slučajevima koriste se da bi se obezbedilo selektivno dejstvo na pojedine grupe mikroorganizama.
Obično se posle toga mleko podvrgava dejstvu viših temperatura te se zato nazivaju temperaturama predgrevanja ili jednostavno predgrevanjem.
Jedina značajnija promena na mleku koja nastaje pod dejstvom ovih temperatura jeste obrazovanje skrame (pokožice) na površini mleka koje miruje u kontaktu sa vazduhom (vidi: površinske pojave).
Kod ovih razmatranja izostavljene su promene agregatnog stanja masti, hidratisanosti belančevina, gustine i drugih fizičkih osobina o kojima je ranije bilo reči.
Uticaj niskih temperatura
Do pre deset godina uticaj niskih temperatura na mleko je razmatran uglavnom sa gledišta njihovog inhibitornog dejstva na razvoj mikroorganizama pa prema tome na produženje njegove trajnosti. Pokazalo se da je hlađenje mleka posle proizvodnje ili pasterizacije zasada jedini primenljivi metod za produženje trajnosti i očuvanje kvaliteta, pa je pažnja bila usmerena na primenu sve nižih temperatura.
Mleko se obično hladi na 4—6°C mada se danas sve više srećemo sa praksom hlađenja mleka na temperaturu od 1—3°C, čime se omogućava da se prevoz mleka iz sabirnog pedručja vrši svaki drugi dan, što doprinosi smanjenju transportnih troškova.
Istraživanja izvršena poslednjih godina su pokazala da hlađenje mleka dovodi i do određenih promena koje se mogu posmatrati sa bakteriološkog, fizičkohemijskog i tešnološkog aspekta.
Uticaj na mikrofloru. Na temperaturama ohlađenog mleka aktivnost mikroorganizama pa čak i njihovo razmnožavanje ne prestaje potpuno. Naime, neke grupe bakterija mogu da ispoljavaju svoju biohemijsku aktivnost i na tim temperaturama iako je ona dosta usporena i u izvesnoj meri modifikovana u poređenju sa aktivnošću na optimalnim temperaturama.
Bakterije koje mogu da se razmnožavaju na temperaturama ispod 7°C nazivaju se psihrofilnim (sinonimi: psihrotrofne, psihrotolerantne). Ne treba shvatiti da temperature do kojih se mleko hladi najbolje odgovaraju biohemijskoj aktivnosti ovih mikroorganizama jer su optimalne temperature za njihovu delatnost više. One se najčešće nalaze u temperaturnom intervalu koji najbolje odgovara razvoju mezofilne mikroflore. Ova činjenica ukazuje da ove bakterije imaju široki temperaturni interval u kome mogu da budu aktivne.
Neki autori su na osnovu ovakve konstatacije došli do zaključka da u ohlađenom sirovom mleku dolazi do brojčane nadmoći psihrofilne mikroflore nad ostalim grupama bakterija. Ogledi izvršeni u našoj zemlji (11) nisu mogli da potvrde ovakve nalaze, jer čuvanje mleka na 4°C u toku 48 časova nije imalo za posledicu brojčanu nadmoć psihrofilnih bakterija nad mezofilnim i termofilnim bakterijama mlečne kiseline. Ove činjenice govore da odnos pojedinih grupa bakterija u mleku zavisi pre svega od sredine iz koje potiču, od higijenskih uslova proizvodnje mleka, od klimatskih prilika i da ne treba olako uopštavati uticaj niskih temperatura na sastav mikroflore u mleku. Ovo utoliko pre, što je vreme čuvanja svežeg ohlađenog mleka relativno kratko. Brojčana nadmoć psihrofilnih bakterija u ohlađenom mleku nastaje uglavnom u slučajevima kada je ukupan broj mikroorganizama mali.
Promene koje ova mikroflora izaziva u mleku ogleda se u parcijalnoj hidrolizi belančevina i masti dok su promene laktoze minimalne.
Uticaj na kazein. Čuvanje mleka na temperaturama od 0—5°C dovodi do izvesne disocijacije kazeinske micele. Prema podacima većeg broja autora (14, 15,26) ova disocijacija se ogleda u prvom redu u povećanju količine rastvorljivog kazeina (»serum kazeina«), tj. kazeina koji ostaje u rastvoru posle ultracentrifugiranja. Druga značajna promena ima za posledicu izdvajanje beta-kazeina iz kazeinskih micela, tako da se javlja u slobodnom obliku. Šta više, skoro polovina ukupnog povećanja rastvorljivog kazeina otpada na beta-kazein. Ova činjenica je dovela do gledišta (26) da beta-kazein ima značajnu ulogu u obrazovanju kazeinskih micela i njihovih asocijata.
Beta-kazein izdvojen iz kazeinatnih micela ili njihovih asocijata na temperaturama od 0—5°C pokazuje sklonost da se ponovo veže pri povišenju temperature na 30°C. Iz ovih činjenica proizilaze tri konstatacije: 1) da je mali deo beta-kazeina labavo vezan za kazeinske micele usled čega se može izdvojiti čak i pod dejstvom tako slabih agenasa kao što su temperature hlađenja mleka; 2) da oslobođeni beta-kazein pokazuje sklonost da se ponovo veže sa micelama iz kojih je izdvojen (ili sa drugim micelama) ili čak da stvara sopstvene polimere, što govori o njegovoj reaktivnosti i 3) da postoji određena ravnoteža između slobodnog beta-kazeina i kazeinskih micela koja zavisi i od temperature. Ovo govori o povratnosti (reverzibilnosti) reakcija između navedenih supstanci. Koje su prirode te reakcije (hemijske ili fizičko-hemijske) zasada se još ne zna. Takođe se mora reći da i pored navedenih konstatacija još uvek ne postoji definitivan odgovor na pitanje: čime niske temperature dovode do parcijalne dezagregacije asociranih kazeinskih čestica ili njihovih monomera (vidi struktura kazeina). U dosadašnjim istraživanjima malo je pažnje posvećeno ovom komplikovanom problemu.
Poznato je da kazein na nižim temperaturama jače bubri. Međutim uticaj ovog činioca na disocijaciju kazeina nije dosada istraživan i u literaturi se nalaze samo nagoveštaji (15) da ovaj faktor može da prouzrokuje razgradnju monomera.
Uticaj na tehnološke osobine mleka. Empirijski je ustanovljeno da mleko koje je duže čuvano na niskim temperaturama može da dovede u izvesnim slučajevima do slabijeg kvaliteta nekih vrsta sireva. Ovu konstataciju ne treba vezivati za direktno dejstvo niskih temperatura na mleko već za njihov posredni uticaj. Naime, lošiji kvalitet sireva je posledica razvoja psihrofilne mikroflore u ohlađenom mleku. Kada se mleko duže čuva na niskim temperaturama posle proizvodnje, psihrofilne bakterije razlažu delimično kazein stvarajući produkte hidrolize koje izazivaju gorak ukus mleka a kasnije i sireva. Masti takođe bivaju hidrolizovane uz oslobađanje masnih kiselina među kojima se nalaze i niže koje takođe utiču da karakteristike ukusa i mirisa proizvoda budu lošije. Pojava slobodnih masnih kiselina usporava delovanje himozina i drugih proteolitičkih fermenata tako da se dobija mekši gruš. Ovoj pojavi doprinosi i činjenica da je količina nerazgrađenog kazeina manja.
Pogoršanje kvaliteta sireva nastupa i u onim slučajevima kada je broj psihrofilnih bakterija veliki u svežem mleku tako da ih veći broj preživljava pasterizaciju te ostaju u siru izazivajući svojim proteolitičkim i lipolitičkim delovanjem pogoršanje kvaliteta dobijenog proizvoda. Ova pojava je naročito zapažena u onim slučajevima kada proces hlađenja mleka posle proizvodnje traje dugo (3—6 časova) što omogućava da se mikroorganizmi u međuvremenu razmnožavaju i deluju na sastojke mleka. To znači da je najbolje da se mleko posle proizvodnje ohladi neposredno na željenu temperaturu pomoću protočnih hladionika (pločasti i tubularni hladionici) jer svako odugovlačenje ima za posledicu pogoršanje kvaliteta.
Logično je da mleko u kome se odigravaju proteoliza i lipoliza nije podesno ni za proizvodnju pavlake, maslaca i dr.
Zamrzavanje mleka
Zamrzavanje mleka se koristi kao anabiotička fizička metoda konzervisanja, odnosno, produženja trajnosti prehrambenih (i drugih) proizvoda.
Kod mleka se zamrzavanje primenjuje sa ciljem da se u njemu spreče promene do vremena isporuke mlekarama, da se sačuva za period nedovoljne proizvodnje i radi proizvodnje mleka u prahu (suvog mleka).
Zamrzavanje do momenta isporuke mlekarama se primenjuje u predelima sa veoma niskim temperaturama (Sibir) te smrzavanje nije opterećeno posebnim troškovima. Čuvanje mleka u zamrznutom stanju za period nedovoljne proizvodnje ili nesigurnog dopremanja svežeg mleka se vrši ređe zbog različitih promena koje se u mleku odigravaju u toku dužeg perioda skladištenja. Treba odmah naglasiti da energetska i biološka vrednost mleka nije time izmenjena a samo manji broj autora navodi da je sadržaj vitamina C i Bj nešto smanjen u odmrznutom mleku. Zamrzavanje i čuvanje mleka u zamrznutom stanju je vezano za velike materijalne izdatke te se koristi samo izuzetno. Međutim, čuvanje pavlake u zamrznutom stanju se primenjuje nešto češće.
Zamrzavanje se primenjuje i kod proizvodnje mleka u prahu. U tom slučaju mleko se brzo zamrzne a zatim se vrši sublimacija (direktno prevođenje vode iz čvrstog u parno stanje) pod dejstvom veoma visokog stepena podpritiska, koji je vrlo blizak apsolutnom vakumu. Usled stalnog uklanjanja obrazovane vodene pare mleko se dehidrira i dobija se porozna masa osušenog mleka. Ovako osušeno mleko ima bolju rastvorljivost i organoleptička svojstva od mleka u prahu dobijenog sušenjem pod dejstvom visokih temperatura. I pored velikog napretka koji je postignut u sušenju mleka sublimacijom, ovaj tehnološki proces proizvodnje nije još uvek šire prihvaćen. Zasada se on koristi najviše za proizvodnju suvih mikrobioloških kultura.
Promene u mleku prilikom zamrzavanja su različite u zavisnosti od toga da li se ono vrši postepeno ili naglo.
Ako se vrši postepeno zamrzavanje u miru, nastaje pre svega raslojavanje mleka po sastavu. Naime, prilikom zamrzavanja smrzava se samo voda i to najpre u perifernim delovima (pretpostavka je da se hlađenje ne vrši rashladnim površinama u unutrašnjosti mase mleka). Usled toga se povećava koncentracija suve materije u delovima mleka u kojima je započeo proces kristalizacije vode. Ovo ima za posledicu da se sastojci suve materije kreću prema središnim delovima mase mleka. Brzina kretanja zavisi od stepena disperznostii osobina čestica suve materije mleka. Najbrže se kreću čestice koje su jonski ili molekularno dispergovane (joni, soli i laktoza), dosta sporije belančevine dok se masne kapljice, usled grube disperzije, najsporije kreću. Ovo dovodi do toga da izvestan deo masti i belančevina biva mehanički zahvaćen između kristala leda a da se suva materija u nezamrznutom delu koncentriše povećavajući osmotski pritisak u njemu. Usled zamrzavanja sve većeg dela vode dolazi do stadijuma kada se koncentracija jona i molekula poveća do tog stepena da dovodi do rušenja dela vode vezane za belančevine usled čega one gube svoju stabilnost te posle odmrzavanja dolazi do njihovog taloženja. To je naročito slučaj kada se mleko više puta zamrzava i odmrzava.
Promene na belančevinama zavise i od dužine čuvanja mleka u zamrznutom stanju i od temperature do koje je mleko ohlađeno. U mleku koje je duže čuvano u zamrznutom stanju stepen tih promena je veći. Ako mleko, koje je sporo zamrzavano, ohlađeno do temperature između —5 i — 15°C tako da u njemu ostaje jedan deo rastvora u nezamrznutom stanju, ovaj koncentrovani rastvor deluje i dalje na deo belančevina i izaziva njihovu denaturaciju.
Zamrzavanje izaziva razaranje adsorpcionog sloja masnih kapljica i pojavu slobodnih masti. Rušenje adsorpcionog sloja nastaje u prvom redu kao posledica mehaničkog dejstva kristala vode na vrlo čvrste masne kapljice a u manjoj meri kao rezultat dehidratišućeg dejstva koncentrovanog rastvora soli i laktoze na belančevinasti deo omotača masnih kapljica. Štetno dejstvo se naročito ispoljava ako se odmrzavanje i zamrzavanje ponovi. Posle drugog odmrzavanja količina slobodnih masti je tako velika da izaziva vrlo brzo izdvajanje skoro celokupne masti na površini. Ovo je potencirano činjenicom da slobodne masti imaju ulogu agregirajuće supstance za masne kapljice kod kojih hidrofobizacija nije nastala ili je samo parcijalna.
Naši ogledi (38) su pokazali da dodavanje hidrokoloida pavlaci može da uspori i umanji destabilišući efekat zamrzavanja na emulziju masti.
Zamrzavanje ima za posledicu izvesno smanjenje broja bakterija. To se objašnjava mehaničkim ozledama pojedinih ćelija i kolonija mikroorganizama pod dejstvom kristala. U toku zamrzavanja mleka i čuvanja u zamrznutom stanju može da dođe i do rušenja strukture protoplazme bakterija usled dehidratišućeg dejstva okolne sredine čiji je osmotski pritisak znatno povećan. Time se može objasniti da je ukupni broj živih bakterija u suvim (liofilizovanim) kulturama manji nego u tečnim kulturama iz kojih su proizvedene.
| Pokazatelj sastava i osobina | Mesto uzimanja uzoraka iz zamrznutog bloka | |||
| Gornji deo | Donji deo | Bočni deo | Sredina | |
| Mast (%) | 12,1 | 2,7 | 2,2 | 4,2 |
| Mlečni šećer (%) | 1,7 | 3,5 | — | 6,5 |
| Suva materija (%) | 26,0 | 16,3 | 8,4 | 15,7 |
| Kiselost (°T) | 16,8 | 27,3 | 10,8 | 26,0 |
| Konzistencija posle odmrzavanja | Sitne pahuljice: Prilikom zagrevanja na površini se javljaju krupne kapi mlečne masti | |||
| Ukus | Vodenast i neizražen | |||
Mikroorganizmi u odmrznutom mleku se brže razvijaju. To dolazi otuda što sadržaj autolizovanih ćelija mikroorganizama predstavlja odličnu hranljivu podlogu koja stimuliše razvoj preživelih ćelija bakterija. Ovu pojavu konstatovali smo i kod svežeg sira kačkavalja posle odmrzavanja.
Navedene činjenice govore da stepen štetnog delovanja zavisi od brzine zamrzavanja, tj. da je utoliko veći ukoliko zamrzavanje duže traje, jer se produžava dejstvo koncentrovanog rastvora. Davidov (4) navodi podatke da u mleku koje je zamrznuto na temperaturama od — 5 do — 15°C je kristalisalo do 93% vode a na temperaturi od —25°C do 97%. Imajući u vidu da se deo vode nalazi u vezanom obliku ovaj autor smatra da na —25°C zamrznuto mleko ne sadrži slobodne vode tako da je onemogućeno dejstvo jona i molekula na belančevine. To znači da je za postizanje najmanjih promena tokom čuvanja mleka u zamrznutom stanju neophodno postići ovu temperaturu. Daviđov upoređuje promene koje nastaju u toku zamrzavanja i čuvanja mleka sa procesima koji se odigravaju prilikom sušenja mleka na visokim temperaturama ali sa nepotpunim uklanjanjem vode, ili u toku čuvanja mleka u prahu koje sadrži više od 5% vode. Naime, ovaj autor smatra da u mleku u prahu nema slobodne vode. Čim se sadržaj vode poveća iznad 4—5 procenata apsorpcijom vode iz okolne sredine, u mlečnom prahu se javlja i slobodna voda (pored vezane) koja brzo obrazuje koncentrovani rastvor i izaziva denaturaciju belančevina i smanjenu rastvorljivost praha.
Zbog štetnog delovanja sporog zamrzavanja danas se sve više pribegava zamrzavanju mleka u tankom sloju tako da se tanak sloj mleka zamrzne brzo i ne ostavlja se vremena da se izvrši raslojavanje sastojaka suve materije mleka. To znači da u ovom slučaju nastupa zamrzavanje »mleka kao sistema«. Pod takvim uslovima voda se zamrzava brzo tako da ne postoje uslovi za obrazovanje koncentrovanog rastvora soli i laktoze i za njegovo nepoželjno delovanje na belančevine. Zbog svega toga brzo zamrzavanje mleka u tankom sloju izaziva u znatno manjoj meri štetne efekte na osobine i stabilnost mleka i omogućava duže čuvanje u zamrznutom stanju.
Najjednostavniji način zamrzavanja u tankom sloju se sastoji u tome da se u relativno plitke sudove sipa sloj hladnog mleka debljine 0,5 do 3 cm, zavisno od temperature okolnog vazduha, što se vidi iz sledećih podataka.
| Temperatura vazduha (°C) | Debljina sloja mleka (cm) |
| —12 do —15 | 0,5 |
| —15 do -20 | 1,0 |
| —20 do —30 | 2,0 |
| ispod —30 | 3,0 |
Pošto je prvi sloj zamrznut prelije se novom količinom mleka i postupa na isti način dok se ne ispuni zapremina suđa. Da bi zamrzavanje bilo potpuno zaleđena masa se podvrgava još 3—4 časa dejstvu hladnog vazduha.
Homogenizacija
Homogenizacija je tehnološka operacija kojom se mehanički vrši usitnjavanje masnih kapljica. Prema tome to je postupak koji se primenjuje u prvom redu radi povećanja stabilnosti emulzije u mleku i nekim mlečnim proizvodima. Međutim, ona izaziva čitav niz drugih efekata, zbog čega je našla široku primenu u tehnologijama mnogih mlečnih proizvoda.
Homogenizacija utiče na fizičke, organoleptičke i tehnološke osobine mleka.
Uticaj na mlečnu mast. Homogenizacijom se postiže usitnjavanje krupnih masnih kapljica. Usled toga se broj masnih kapljica znatno povećava. Porast broja zavisi u prvom redu od pritiska koji je primenjen prilikom homogenizacije, što znači da je prosečna veličina masnih kapljica utoliko manja ukoliko je pritisak homogenizacije veći. Baranovskij (18) je ispitivao zavisnost prosečnog prečnika masnih kapljica od pritiska homogenizacije i ustanovio da je proizvod kvadrata prečnika masnih kapljica i pritiska konstantan. On je to izrazio formulom d2p = 144, odnosno, d = 12 / √p u kojoj su d — prosečni prečnik masnih kapljica u p m posle homogenizacije, p — pritisak u fizičkim atmosferama.
Ova originalna formula Baranovskog bi prema važećem sistemu jedinica fizičkih veličina (SI) imala sledeći oblik d2p= 14590. U ovoj formuli je p—pritisak homogenizacije u kPa, a d prosečni prečnik masnih kapljica u μm.
U praksi se najčešće koriste pritisci od 15200 do 23000 kPa, tako da se broj masnih kapljica povećava 8—12 puta a prosečni prečnik masnih kapljica se kreće od 1,5 do 2 μm.
Smanjene masne kapljice imaju veću relativnu (specifičnu) površinu, usled čega se sporije kreću prema površini. Pored toga, homogenizovano mleko ima veći viskozitet usled povećanja broja masnih kapljica tako da je i to jedan od činilaca koji usporava kretanje masnih kapljica naviše. Novi adsorpcioni sloj ima nešto drukčije karakteristike od prirodnog. Naime, kazein adsorbovan na površini masnih kapljica pokazuje znatno manju athezivnu sposobnost nego nativni adsorpcioni sloj.
Manje masne kapljice imaju veću relativnu površinu. Smatra se da se površina masnih kapljica povećava 5—8 puta, u zavisnosti od pritiska .Usled pojave nove granične površine između masnih kapljica i mlečne plazme dolazi do koncentrisanja površinski aktivnih materija na njoj. To znači da se homogenizacijom menja sastav adsorpcionog sloja masnih kapljica i sa time i njegove karakteristike.
Prilikom homogenizacije iz adsorpcionog sloja prvobitnih masnih kapljica dolazi do uklanjanja jednog dela fosfolipida koji prelaze u mlečnu plaznu zajedno sa belančevinama sa kojima obrazuju komplekse. Zbog toga je koncentracija fosfolipida u adsorpcionom sloju novih masnih kapljica manja nego kod prirodnih. Ovome doprinosi i činjenica da je ukupna površina usitnjenih masnih kapljica nekoliko puta povećana.
Na novoobrazovanoj površini masnih kapljica dolazi do koncentrisanja kazeina iz mlečne plazme. To dovodi do smanjenja koncentracije kazeina u mlečnoj plazmi i do povećanja njegove količine u adsorpcionom sloju. Smatra se da u adsorpcioni sloj novih masnih kapljica pređe oko 2% od količine kazeina u mleku, tj. 0,05 do 0,06% kazeina. Usled toga se količina proteina u adsorpcionom sloju povećava oko 4 puta (2) tj. od 0,6 na 2,4% od količine masti.
Kao što se vidi, homogenizacija dovodi do promena u sastavu mlečne plazme i emulgovane faze i do preraspodele pojedinih sastojaka između njih. Ova preraspodela se odražava na pojedine osobine homogenizovanog mleka.
Ustanovljavanje ovih činjenica dovelo je do nastanka novih pojmova. Tako je kazein koji ostaje u mlečnoj plazmi nazvan mobilnim (pokretljivim) kazeinom, za razliku od kazeina u adsorpcionom sloju koji je označen kao imobilizovani kazein, jer je fiksiran na površini masnih kapljica.
Promena odnosa između mobilnog i imobilizovanog kazeina koristi se za objašnjenje smanjene termičke stabilnosti homogenizovanog mleka, za obrazovanje mekog gruša, kao i drugih karakteristika ovog mleka.
Novonastale masne kapljice u homogenizovanom mleku imaju nešto izdužen, eiiptičan oblik, kada se posmatraju pod mikroskopom. Ova činjenica je poslužila nekim autorima kao dokaz za pretpostavku da usitnjavanje masnih kapljica nastaje kao posledica naglog smanjenja brzine mleka pri izlasku iz ventila homogenizatora, usled čega dolazi do njihovog cepanja pod dejstvom inercije (hipoteza, »teorija« akceleracije i deceleracije).
Promena veličine i sastava adsorpcionog sioja masnih kapljica dovodi i do promena u njihovom ponašanju u mleku i u odnosu na sudove u kojima se ono drži.
Zbog manjeg prečnika i veće relativne površine masne kapljice u homogenizovanom mleku se sporije kreću prema površini.
Prilikom razmatranja dislokacije masti u mieku i njenog koncentrisanja u površinskim slojevima, istaknuto je da se pojedinačne masne kapljice vrlo sporo kreću prema površini i da brzina penjanja zavisi od njihovog prečnika. Takođe je rečeno da se aglomerati masnih kapljica znatno brže kreću i da zahvaljujući njihovom nastajanju dolazi do jačeg izdvajanja masti na površini. U mleku u kome su masne kapljice usitnjene primenom homogenizacije ovaj proces je vrlo spor. Ovome doprinosi još čitav niz drugih činilaca od kojih je najznačajaniji smanjena sposobnost usitnjenih masnih kapljica da obrazuju aglomerate. Smanjena sklonost ka obrazovanju aglomerata objašnjava se: 1) promenom sastava adsorpcionog sloja masnih kapljica; 2) dejstvom Brownovog (Braun) kretanja, i 3) promenama koje se odigravaju na globulinima, poznatih pod nazivom »aglutinini«.
Promene u sastavu adsorpcionog sloja masnih kapljica dovode do smanjene sposobnosti obrazovanja aglomerata usled toga što adsorbovani kazein pokazuje manju athezivnost od originalnih belančevina. Kazein u adsorpcionom sloju ima određeni električni naboj što svakako ne doprinosi sposobnosti obrazovanja aglome rata.
U homogenizovanom mleku ustanovljeno je jače Braunovo kretanje koje izaziva intenzivnije podrhtavanje (»treptanje«) usitnjenih masnih kapljica i otežava njihovo spajanje u aglomerate. To znači da Braunovo kretanje pokazuje slično dejstvo na obrazovanje aglomerata kao i slabiji mehanički potresi.
Obrazovanje aglomerata u nehomogenizovanom mleku je potencirano prisustvom globulina koji se odlikuju sposobnošću slepljivanja masnih kapljica i koji su zato nazvani »aglutininima«. U homogenizovanom mleku ove belančevine bivaju na neki, još neutvrđeni, način inaktivisani, što otežava obrazovanje aglomerata. Kao potvrda da dolazi do destrukcije ili inaktivisanja »aglutinina« navodi se činjenica da ako se homogenizovanom mleku dodaju »aglutinini«, sposobnost obrazovanja aglomerata se znatno potencira. Smatra se da »aglutinini« tokom homogenizacije trpe promene slične onima koje se odigravaju pod dejstvom povišenih temperatura i da su potencirane pritiskom homogenizacije.
Međutim, i pored znatno uvećane stabilnosti emulzije u homogenizovanom mleku ne postiže se apsolutna stabilnost i ne sprečava u potpunosti kretanje masnih kapljica prema površini i obrazovanje sloja pavlake. Istina, količina izdvojene masti u homogenizovanom mleku je znatno manja nego u originalnom mleku. Zbog toga se ovo mleko ne naziva homogenim, iako je ujednačenost sastava u celoj masi znatno povećana, već homogenizovanim. Sinonimi koji se mogu sresti u literaturi su: fiksirano mleko i mikronizirano mleko, čime se želi da istakne povećana stabilnost emulzije i povećani stepen disperznosti masnih kapljica.
Napred navedene činjenice ukazuju da je stabilnost emulzije u homogenizovanom mleku nepotpuna i zbog toga se pravilno homogenizovano mleko definiše kao mleko koje je mehanički tako obrađeno da nastaje usitnjavanje masnih kapljica do te merc, da se posle 48-časovnog skladištenja u miru ne obrazuje vidljivi sloj pavlake i da razlika u sadržaju masti, između gornjih 100 ml i preostalog dobro izmešanog mleka, ne bude veća od 10% od masnoće gornjih 100 ml mleka. Kao što se vidi, ova definicija se odnosi na mleko u bocama od 1 1. U bocama drugih zapremina uzimaju se srazmerne količine.
Navedena definicija se može primeniti kod pakovanja ujednačenih dimenzija ali ne i kod pakovanja oblika tetraedra i sl.
Da bi se navedena definicija homogenizovanog mleka pravilno shvatila, navodi mo sledeći primer: masnoća gornjih 100 ml mleka je 3,5%, dok je ustanovljeni sadržaj masti u preostalih 900 ml 3,17%. Iz ovoga sledi: 3,5—3,17 = 0,33, što znači da je mleko pravilno homogenizovano jer je razlika od 0,33 manja od 10% od masnoće gornjeg sloja (3,5%).
Treba istaći činjenicu da mleko koje je obogaćeno mašću ili pavlaka ne gube sposobnost obrazovanja aglomerata usled homogenizacije, što se povezuje sa većom koncentracijom masti u ovim proizvodima, odnosno manjim rastojanjem između masnih kapljica.
Ako se homogenizovano mleko pomeša sa nehomogenizovanim nastaje brže raslojavanje masti nego kod svežeg mleka. Ova pojava se objašnjava time da pored unošenja »aglutinina« dolazi do boljeg »pakovanja« masnih kapljica različitih veličina u kompkatne aglomerate. Oni sadrže manje sastojaka plazme te se kao lakši brže kreću prema površini.
Uticaj na adhezivnu sposobnost masti. Homogenizacija smanjuje adhezivnu sposobnost masnih kapljica. Ova činjenica je ustanovljena prilikom određivanja viskoziteta homogenizovanog i nehomogenizovanog mleka Ostwald-ovim viskozimetrom. Utvrđeno je da se kod homogenizovanog mleka dobijaju nešto veće ali ujednačene vrednosti za viskozitet. Međutim, kod nehomogenizovanog mleka viskozitet se povećava kod narednih ponavljanja. Do povećanja viskoziteta nehomogenizovanog mleka u ponovljenim merenjima dolazilo je zbog toga što se masne kapljice slepljuju na površini stakla usled čega se sužava otvor kroz koji mleko ističe. Zbog toga je vreme isticanja mleka duže a to dovodi do fiktivnog porasta viskoziteta u sleđećim određivanjima.
Ujednačene vrednosti viskoziteta kod homogenizovanog mleka pripisuju se smanjenju athezivnih sposobnosti novoobrazovanih masnih kapljica, koja nastaje kao rezultat većeg stepena disperznosti, inaktivacije »aglutinina«, drukčijih osobina novog adsorpcionog sloja i pojačanog dejstva Braunovog kretanja na smanjene masne kapljice.
Kao što se može primetiti, radi se o istim činiocima koji ometaju obrazovanje aglomerata, što govori o tome da su aglomerati masnih kapljica ti koji u prvom redu obezbeđuju athezivnost masnih kapljica.
Smanjena athezivna sposobnost mlečne masti je od značaja i sa gledišta proizvođača i potrošača homogenizovanog mleka, jer se mlečna mast slabije slepljuje za zidove ambalažnog materijala, što omogućava da se celokupna količina masti iz ambalaže može iskoristiti. Pored toga mleko ravnomerno klizi niz površinu stakla ostavljajući vrlo tanku i ujednačenu prevlaku bez gromuljica, što potrošačima pruža prijatan utisak.
Uticaj na hemijske osobine mlečne masti. Homogenizacija ne utiče na hemijske konstante mlečne masti, što znači da ne utiče na promenu sastava masnih kiselina. Međutim, treba istaći da pod određenim okolnostima homogenizacija može posredno da uzrokuje porast kiselosti mlečne masti. To se dešava u slučajevima kada mleko nije bilo termički dobro obrađeno tako da lipaza nije inaktivisana. U tim slučajevima lipaza deluje na veću površinu masnih kapljica što ubrzava proces lipolize i pojavu slobodnih masnih kiselina.
To nastaje usled toga što se lipaza u mleku nalazi delom kao emulziona lipaza (u adsorpcionom sloju nativnih masnih kapljica) a delom kao lipaza mlečne plazme. Ovaj deo lipaze je znatnim delom adsorbovan na kazeinu. Prilikom homogenizacije deo kazeina biva adsorbovan na slobodnoj površini novih masnih kapljica i sa njim i deo lipaze, koji na taj način dolazi u kontakt sa gliceridima, što pospešuje njihovu hidrolizu i obrazovanje slobodnih masnih kiselina. To je jedan od razloga zbog kojih homogenizovano mleko pokazuje veću sklonost ka lipolizi i prema obrazovanju pene.
Drugi razlog leži u tome što homogenizacija izaziva promene u strukturi adsorpcionog sloja originalnih masnih kapljica, što ima za posledicu da jedan deo emulzione lipaze stupi u direktan kontakt sa gliceridima.
Poznato je da je lipaza otpornija prema dejstvu povišenih temperatura od drugih fermenata u mleku. Zbog toga, osnovni uslov da ne dođe do lipolitičkih promena jeste da mleko pre ili neposredno posle homogenizacije bude pravilno termički tretirano, tako da se lipaza inaktiviše.
Pojačana lipoliza može da nastupi i u slučaju da u pravilno termički obrađeno i homogenizovano mleko dospe 0,5% ili više svežeg mleka.
Uticaj na oksidativne promene mlečne masti. Ustanovljeno je da je mast u homogenizovanom mleku »otpornija« prema oksidativnim promenama koje su katalisane bakrom i gvožđem. Zapravo, treba istaći da je homogenizacija za sada najznačajnija tehnološka operacija kojom se bitno utiče na sprečavanje oksidativnih promena lipida u mleku. Pored nje, za sprečavanje oksidativnih promena koriste se i degasifikacija i pakovanje proizvoda u zoni inertnog gasa. Međutim, poslednje dve operacije imaju ograničeni značaj, jer se ili ne mogu primeniti kod svih proizvoda ili je njihova primena ograničena zbog naknadnog uključivanja vazduha u proizvod ili su pak ekonomski neopravdane. U tehnologijama nekih mlečnih proizvoda primenjuju se po dve ili sve tri navedene operacije, čime se ukupno antioksidativno dejstvo povećava.
Povećana rezistentnost mlečne masti na oksidativne promene se objašnjava promenom sastava adsorpcionog sloja i to: 1) smanjenjem količine i koncentracije fosfolipida, 2) delimičnom zamenom originalnih materija adsorpcionog sloja kazeinom i 3) smanjenjem koncentracije bakra po jedinici površine novoformiranih masnih kapljica.
Već je pomenuto da homogenizacija izaziva prelaz jednog dela fosfolipida iz ađsorpcionog sloja u mlečnu plazmu, usled čega se smanjuje količina ovih supstanci u kontaktu sa trigliceridima. Ovo ima za posledicu smanjenu oksidaciju mlečne masti jer je poznato da su fosfolipidi bogati nezasićenim masnim kiselinama, na kojima započinje proces oksidacije koji se autokatalitički prenosi na ostale gliceride.
Neki autori su smatrali da homogenizacija izaziva inkorporiranje fosfolipida u unutrašnjost novoobrazovanih masnih kapljica, čime se sprečava njihov kontakt sa kiseonikom. Međutim, ogledima nije mogla da bude potvrđena ova pretpostavka.
Što se tiče bakra (delimično i gvožđa), ustanovljeno je ogledima da je njegova ukupna količina u materijalu adsorpcionog sloja masnih kapljica homogenizovanog mleka nešto veća nego kod sirovog mleka. Ovo nastaje kao posledica adsorpcije kazeina koji sadrži i male količine bakra vezanog površinskim silama. Međutim, s obzirom da je povećanje površine masnih kapljica mnogostruko veće, to je koncentracija bakra po jedinici površine znatno manja, što otežava pojavu oksidativnih promena. Ovo je logično kada se zna da je za nastanak oksidativnih promena potrebna određena koncentracija bakra (vidi: oksidativne promene mlečne masti).
Bilo je pokušaja da se smanjena sklonost mlečne masti prema oksidaciji objašnjava razgradnjom askorbinske kiseline kao i smanjenjem oksidoredukcionog potencijala mleka. Međutim, detaljnim istraživanjima je ustanovljeno da homogenizacija ne utiče na vitamin C niti na redoks potencijal mleka.
Na smanjenu sklonost mlečne masti prema oksidativnim promenama delimično utiče i ravnomerno dispergovana mast koja se nalazi u celoj masi a ne na površini mleka, tako da svetlost zbog toga teže katališe oksidaciju masti. Ako se izuzme ova činjenica, mlečna mast u homogenizovanom mleku ne pokazuje veću rezistentnost prema katalitičkom delovanju svetlosti na njenu oksidaciju.
Uticaj na belančevine mleka. Uticaj homogenizacije na proteine mleka je manje nedvosmisleno razjašnjen nego što je slučaj sa lipidima, ali je po efektima očigledan.
Pored promena u raspodeli kazeina između mlečne plazme i emulgovane faze, homogenizacija dovodi i do preraspodele azotnih materija u plazmi. Ona se ogleda u smanjenju kazeinskog azota, u povećanju proteozopeptonske frakcije i u inaktivaciji jednog dela globulina (»aglutinina«).
Smatra se da povećanje proteozo-peptonske frakcije nastaje kao posledica parcijalne razgradnje belančevina pod dejstvom povećanog pritiska i veoma snažnog trenja među slojevima mleka prilikom prolaza kroz ventile homogenizatora (2,30). Navedeno gledište ne zastupaju svi istraživači, jer smatraju da homogenizacija ne može da deluje na sličan način na belančevine, čije su micele veoma male u odnosu na veličinu masnih kapljica, kao i na masne globule. Međutim, ova grupa autora nije u mogućnosti da pruži prihvatljivija objašnjenja za navedene činjenice.
Što se tiče inaktivacije »aglutinina«, smatra se da ona nastaje kao posledica denaturacije ovih proteina, koja je slična onoj koja se dešava pod dejstvom povišenih temperatura. Naime, homogenizacija mleka je efikasna samo ako je mast u tečnom stanju. Sa povišenjem temperature mleka efikasnost homogenizacije se povećava. Iz ovoga proizilazi da neophodan uslov za uspešnu homogenizaciju je da mlečna mast bude u tečnom stanju, jer ako su gliceridi u čvrstom stanju, homogenizacija se ne odigrava. Homogenizacija na višim temperaturama je efikasnija usled manje kohezije među gliceridima, što omogućava lakše cepanje masnih kapljica.
U toku homogenizacije temperatura mleka se zbog velikog pritiska povećava za 2—3°C. Ovo, kao i činjenica da je mleko podvrgnuto dejstvu povišenih temperatura duže za onoliko koliko je vremena potrebno da prođe kroz homogenizator, i da je izloženo dejstvu velikog pritiska, prouzrokuje denaturaciju dela belančevina mlečnog seruma i time i inaktivaciju »aglutinina«.
Zbog delovanja na efikasnost, homogenizacija se praktično obavlja na temperaturama iznad 60°C a najčešće u intervalu od 70—80°.
Treba podvući činjenicu da homogenizacija svojim delovanjem na raspodelu belančevina između emulgovane faze i mlečnog seruma, kao i na povećanje proteozo-peptonske frakcije, utiče na neke tehnološke karakteristike mleka.
Uticaj na tehnološke osobine mleka. Najznačajniji je uticaj homcgenizacije na termičku stabilnost mleka i kvalitet gruša.
a) Uticaj na termičku stabilnost. Termička stabilnost homogenizovanog mleka je nešto umanjena i to se objašnjava činjenicom da je promenjen odnos između kazeina i kalcijumovih jona u mlečnoj plazmi.
Homogenizacija ne utiče na koncentraciju kalcijumovih jona u mleku dok istovremeno smanjuje koncentraciju kazeina u plazmi (mobilni kazein). Ova promena dovodi do nešto izmenjenog odnosa između kazeina i kalcijumovih jona, čemu se pripisuje povećanje kazeinskih čestica i smanjena termička stabilnost. Ovome treba dodati da su strukturne karakteristike kazeina takođe nešto izmenjene pod dejstvom pritiska, o čemu je već bilo reči.
Homogenizacija može u većoj meri da utiče na smanjenje termičke stabilnosti kada postoje i drugi, dodatni činioci koji deluju u istom smislu. Tako npr. homogenizacija se primenjuje u proizvodnji nezaslađenog zgusnutog mleka i u tom slučaju potencira ionako smanjenu termičku stabilnost usled koncentrisanja sastojaka suve materije mleka.
Jednostepena i dvostepena homogenizacija se razlikuju u pogledu intenziteta delovanja na termičku stabilnost, te o tome treba voditi računa pri izboru homogenizatora za različite proizvode.
Promene u raspodeli belančevina u homogenizovanom mleku čine da je ono osetljivije prema pojačanoj alkoholnoj probi od istog nehomogenizovanog mleka.
b) Uticaj na čvrstinu gruša. Kravlje mleko spada u grupu mleka koja obrazuju čvrsti gruš. Čvrstim grušem smatra se gel koji je pri određenim uslovima nastao pod delovanjem himozina a čija je čvrstina veća od 4900 Pa (4900 N /m2). Kao što se vidi, klasifikacija mleka različitih sisara prema čvrstini je izvršena na bazi subjektivnih kriterijuma. Ovo utoliko pre, što se u okviru pojedinih rasa krava mogu naći individue koje daju meki gruš (čija je čvrstina manja od 4900 Pa).
Kravlje mleko daje gruš čija se čvrstina kreće od 4903—11768 Pa (4903— — 11768 N /m2).
Homogenizacija smanjuje čvrstinu gruša za 30—60%. Stepen smanjenja zavisi u najvećoj meri od primenjenog pritiska homogenizacije. Sa povećanjem pritiska smanjenje čvrstine gruša raste.
Homogenizacija izaziva smanjenje čvrstine gruša na taj način što je znatno veći broj masnih kapljica inkorporiran između micela kazeina, koagulisanog posredstvom sirišnog ili drugih proteolitičkih fermenata, te predstavljaju »slaba mesta« u grušu. To znači da veći broj masnih kapljica onemogućava da koagulisane kazeinske čestice obrazuju kompaktnu stromu.
Dopunski faktor u tom fenomenu je i nešto smanjena koncentracija mobilnog kazeina u homogenizovanom mleku.
Meki gruš predstavlja veoma značajnu karakteristiku homogenizovanog mleka, kako sa gledišta ishrane tako i sa tehnološkog stanovišta. Sa gledišta ishrane je značajno zbog toga što u njega lako prodiru sokovi želudačno-crevnog trakta, usled čega se on lakše i brže vari. Zbog toga se homogenizovano mleko preporučuje za malu decu pri prelasku na ishranu kravljim mlekom kao i nekim osobama sa gastrointestinalnim smetnjama.
Sa tehnološkog stanovišta je značajno jer omogućava da se dobije gruš željene čvrstine za pojedine vrste sireva. Prelaz masti u surutku je manji a raspored masti u grušu ravnomerniji. Ovaj gruš pokazuje sklonost da zadržava i više vode što takođe doprinosi povećanom randmanu sireva.
Smanjenje čvrstine gruša može se postići i na druge načine: 1) razvodnjavanjem mleka, 2) smanjenjem koncentracije kazeina, 3) dodavanjem supstanci koje imaju ulogu zaštitnih koloida, 4) prethodnim parcijalnim delovanjem nekih proteolitičkih fermenata, 5) promenom sastava soli u mleku, 6) primenom termičke obrade i 7) delovanjem proteolitičkih fermenata na već obrazovani gruš.
Ostali efekti homogenizacije. Homogenizacija izaziva povećanje viskoziteta mleka za 1,3 puta što nastaje u prvom redu kao posledica znatnog povećanja broja masnih kapljica. Zbog toga homogenizovano mleko na temperaturama na kojima se mlečna mast nalazi u čvrstom stanju ostavlja utisak masnijeg, »bogatijeg« mleka i daje puniji ukus.
Ona utiče na boju mleka koja je »mrtvo bela« i bez karakterističnog sjaja. To je posledica povećanja broja masnih kapljica, odnosno, odbijanja svetlosti od njihove površine. Na to utiče i preraspodela karotina iz adsorpcionog sloja nativnih masnih kapljica.
Neki autori su ustanovili da homogenizacija snižava temperaturu smrzavanja mleka za 0,01— 0,02°C. Za ovu pojavu nema adekvatnog objašnjenja jer porast proteozno-peptonske frakcije ne omogućava ove razlike.
Istovremeno je ukazano da se homogenizovano mleko brže zamrzava od nehomogenizovanog. Ova pojava se objašnjava povećanjem broja masnih kapljica stvaranjem sitnih kristala leda čiji je izolujući efekat na prenos toplote manji nego kod nehomogenizovanog mleka. No, bez obzira na to što ne postoji još uvek verodostojno objašnjenje ove pojave, treba reći da se homogenizovano mleko ponaša bolje od nehomogenizovanog tokom skladištenja u zamrznutom stanju. U homogenizovanom mleku posle odmrzavanja količina slobodnih masti je znatno manja.
Primena homogenizacije. Zbog napred navedenog, homogenizacija se sve više primenjuje u različitim oblastima mlekarske tehnologije. Ona se može primeniti u tehnologiji skoro svih mlečnih proizvoda koji sadrže mlečnu mast u većoj količini, izuzimajući tehnologiju maslaca.
Homogenizacija je obavezna operacija u tehnološkom procesu proizvodnje sterilizovanog mleka, sterilizovanih mlečnih napitaka sa dodacima, zgusnutog nezaslađenog mleka i mlečnog sladoleda. Međutim, njena primena je poželjna u proizvodnji pasterizovanog mleka, kiselomlečnih proizvoda, kondenzovanog mleka, mleka u prahu i kod nekih sireva.
Kod sterilizovanih proizvoda se primenjuje da bi se sprečilo koncentrisanje masti na površini i onemogućile oksidativne promene na njoj kao i radi povećanja viskoziteta proizvoda. Kod proizvoda kod kojih se vrši obogaćivanje vitaminima A i D, koristi se radi njihove ravnomerne raspodele (disperzije) u masi proizvoda i uključivanje u masne kapljice. Zbog toga se homogenizacija primenjuje uvek posle dodavanja vitamina.
Kod sterilizovanih mlečnih napitaka sa dodacima homogenizacija se primenjuje i da bi se sprečilo izdvajanje dodatnih materija (npr. kakac) sa aglomeratima masnih kapljica na površini proizvoda.
Kod sterilizovanih homogenizovanih proizvoda javlja se tanak sloj belog taloga na dnu suda, dok kod nehomogenizovanog sedimenta nema. Nepostojanje taloga kod nehomogenizovanog mleka se objašnjava na sledeći način: talog se sastoji od leukocita i epitelnih ćelija; kod nehomogenizovanog mleka one bivaju zahvaćene aglomeratima masnih kapljica koje ih iznose na površinu mleka. Kod homogenizovanog mleka obrazovanje aglomerata je jako otežano i usporeno tako da se leukociti i ćelije kao teže istalože na dnu suda.
Kod proizvodnje mlečnog sladoleda homogenizacija je obavezna radi sprečavanja oksidativnih promena masti i radi poboljšanja strukture i organoleptičkih osobina proizvoda. Naime, tokom proizvodnje sladoleda vrši se smrzavanje i kalenje sladoledne smeše u toku kojih se obrazuju kristali leda. Homogenizacija treba da obezbedi obrazovanje sitnijih kristala. To nastaje usled toga što homogenizacija znatno povećava broj masnih kapljica između kojih se obrazuju jedra kristala. Pošto su prostori između masnih kapljica manji to se obrazuje veći broj jedara kristalizacije i veći broj sitnih kristala leda, koji obezbeđuju finu strukturu i mazivost sladoleda.
Homogenizacija se može primeniti u proizvodnji zaslađenog zgusnutog mleka da bi se obezbedilo obrazovanje sitnih kristala laktoze čime se izbegavaju mane kao što su brašnavost, različiti stepeni peskovitosti i utisak da se u proizvodu nalaze strana tela.
U proizvodnji kiselomlečnih proizvoda poželjno je primeniti homogenizaciju zbog povećanja viskoziteta proizvoda, sprečavanja dislokacije masti u toku inkubacije, postizanja ujednačenosti sastava u celoj masi, zbog manjeg izdvajanja seruma i sl.
U proizvodnji mleka u prahu homogenizacija je poželjna radi sprečavanja oksidativnih promena masti i povećanja rastvorljivosti praha. Delovanje homogenizacije kod ovog proizvoda je dvojako. Prvo je delovanje na način koji je napred opisan. Specifičan način se sastoji u sledećem. U nehomogenizovanom mleku postoji manja ili veća količina slobodnih masti, koje nastaju u toku dobijanja, hlađenja na mestu proizvodnje i transporta mleka kao i u toku čitavog niza operacija koje se primenjuju u mlekarskoj tehnologiji. Ako se takvo mleko suši slobodne masti impregniraju deo mase praha obrazujući veliku površinu kontakta sa vazduhom (kiseonikom), što pogoduje pojavi i razvoju oksidativne užeglosti. Isto tako deo praha koji je impregniran slobodnim mastima se ne vlaži, pa prema tome i ne rastvara, što izaziva smanjenu rastvorljivost proizvoda. Homogenizacijom se postiže uklapanje slobodnih masti u masne kapljice i sprečava pojava navedenih mana.
Homogenizacija je veoma poželjna u proizvodnji pasterizovanog mleka. Pre svega, homogenizacijom se povećava viskozitet što kod potrošača stvara utisak punijeg i masnijeg mleka. To doprinosi povećanoj potrošnji ovakvoga mleka. Pošto homogenizovano mleko daje meki gruš koji je poželjan kod velikog broja potrošača jer se lakše vari, može se povećati njegova potrošnja korišćenjem ovih atributa u reklamne svrhe.
Homogenizacijom koja sledi pasterizaciji postiže se bolji baktericidni efekat termičke obrade jer se produžava vreme delovanja visoke temperature a pored toga se i temperatura povećava za nekoliko stepeni, što može da znatno smanji broj mikroorganizama u pasterizovanom mleku i da poveća njegovu trajnost.
Istina je da neki autori pripisuju pasterizovanom homogenizovanom mleku da ima miris kuvanog mleka, što u najvećem broju slučajeva nije moglo biti utvrđeno.
Literatura
1. — Aliev, G.M. — D. Sci. Adstr. (1971) 3
2. — Alais, Ch. — Science du lait. III, Paris (1975)
3. — Carić, M., Đorđević, J. Zeitschr. f. Lebensmittel Untersuch. u. Forssch. (1972) 150
4. — Daviđov, B.R. — Moloko i moločnoe djelo. Moskva (1963)
5. — Davidov, B.R. — Moloko. Moskva (1969)
6. — Dilanjan, Z.H. — Zborn. refer. z drugej celostatnej konferencie. Liptovsky Mikulaš (1974)
7. — Đorđević, J., Carić, M. — Le Lait (1971) 51, 509—510
8. — Đorđević, J„ Carić, M. — Le Lait (1972) 52,518
9. — Đorđević, J„ Carić, M. — Glasn. polj. proizv. prer. i plasmana. (1971) 3
10. — Đorđević, J. Carić, M. — Kvalitet i pouzđanost. (1974) 5,17
11. — Đorđević, J„ Stefanović, R. — VI Jugosl. međun. simpoz. Portorož (1977)
12. — Đorđević, J„ i sar. — Arh. Polj. nauka (1971) 24,87
13. — Downey, K.W„ Murphy, F.R. — J. Dairy Res. (1970) 37,3
14. — Fox, P.F. — J. Dairy Res. (1970) 37,2
15. — Fox, P.F., Morrissey, P.A. — J. Dairy Res. (1977) 44,3
16. — Inihov, S.G. — Biohimija moloka. Moskva (1956)
17. — Jenness, R„ Patton, S. — Principles of Dairy Chemistry. London (1959)
18. — Kazanskij, M.M. i sar. — Tehnologija moloka i moločnih produktov. Moskva (1960)
19. — Lautner, V. — I Konfer. o sprac. ovčieho mlieka. Žilina (1969)
20. — Mišić, D. — Zbornik rad. Polj. fak. Beograd — Zemun (1966) 433
21. — Mišić, D„ Zbornik rad. Polj. fak. Beograd Zemun (1966) 433
21. — Mišić, D„ Petrović, D„ Mijatović, M. — Simpozijum o brđsko-planinskom gazdovanju. Jajce (1974)
22. — Mittaine, J„ i sar. — Higiene du lait. Geneve (1966)
23. — Pejić, O., Đorđević, J„ Stefanović, R„ — Zbornik rad. Poij. fak. Beograd—Zemun (1955) 3,2
24. — Pejić, O., Stefanović, R„ Đorđević, J. — Zbornik rad. Polj. fak. Beograd—Zemun (1956) 4,1
25. — Ovčinikov, I.A., Gorbatova, K.K. — Biohimija moloka i moločnih prođuktov. Lenjingrad (1974)
26. — Rose, D. — Dairy Sci. Abstr. (1963) 25,45
27. — Sabađoš, D. — Mleko. Novi Sađ, 1972
28. — Smith, V.R. — Physiology of Lactation. V. London (1959)