Ova knjiga je prvenstveno univerzitetski udžbenik namenjen studentima koji se obrazuju u oblasti tehnologije mleka. S’obzrom na materiju koju obrađuje i na povezanost teorijskih razmatranja sa primenom u praksi, on će korisno poslužiti i stručnjacima u proizvodnji, u mlekarskim institutima i onima koji žele da svoja znanja prošire i prodube na poslediplomskim studijama.

Prvo izdanje je bilo dobro prihvaćeno i za relativno kratko vreme rasprodato. Od momenta štampanja prvog izdanja primili smo i pohvale a i sugestije za dopunu materije. Prihvatljive sugestije smo usvojili i odlučili. da materiju proširimo sa dva nova poglavlja i to: Mane mleka i Obrazovanje, lučenje i dobijanje mleka. Ove dopune su opravdane jer zaokružuju materiju prvog izdanja.

Skoro svi strani i domaći udžbenici, koji tretiraju materiju obuhvaćenu ovom knjigom, izbegavaju da u celini obrade mane mleka imajući u vidu da pojedina odstupanja kvaliteta mogu biti vrlo različita po poreklu a često ista po pojavnim oblicima. Zbog toga, klasifikacija najčešćih mana mleka predstavlja vrlo delikatnu materiju, koju smo pokušali da sistematizujemo na što jednostavniji način, ukazujući na međusobnu povezanost mana koje se mogu ubrojati u različite grupe, prema usvojenoj klasifikaciji. Polazeći od postavke da značajnija odstupanja od kvaliteta »normalnog« mleka predstavljaju mane, odlučili smo se da u njih ubrojimo i mleka sa antibioticima, povećanom količinom teških metala i izraženijom radioaktivnošću.

Smatrali smo da stručnjaci koji će se celog života baviti problematikom mlekarstva, treba da dobiju određena, sažeta znanja o tome gde se i kako stvara, kako se luči i dobija mleko. Zato smo i ovu materiju, predviđenu nastavnim programom, ugradili u novo izdanje knjige.

Beograd 17. 06. 1987. god.
Dr Jovan Đorđević

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
Koaculacija mleka pod dejstvom sirišnog fermenta
Činioci od kojih zavisi brzina koagulacije mleka pod dcjstvom 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
D e h i d r o g e n a z e
Reduktaza
Aldehidoksidaza
Fosfataza
Lipaza
Proteaze
Ostali fermenti u mleku
Vitamini
Vitamini rastvorljivi u mastima
Vitamin A
Vitamin D
Vitamin E
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 FIZIČKOHEMIJSKE I FIZIČKE OSOBINE MLEKA

Mleko kao sistem fizičko-hemijske 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 đana
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
Mane mlceka
Mane ukusa i mirisa
Nastajanje, lučenje i dobljanje mleka
Vime
Građa vimena
Laktogenaza
O b r a z o v a n j e m l e k a
Lučenje mleka (egzocelularna s e k r e c i j a)
Nalivanje (ejekcija) mleka
Dobijanje mleka
Priprcmni radovi
Ručna muža
Završne opcracije
Brojni način muža
Mašinska muža
D e l o v i m a š i n e z a m u ž u
Vakuum rezervoar
P r i n c i p r a d a m a š i n c z a mužu
Tehnika mašinske muže
Uporedenje ručne i mašinske muže
U r e đ a j i z a m a š i n s k u m u ž u
Pokretni uređaji
Nepokretni uređaji
Izmuzišla
I z m u z i š t a s a u k o ravnim stajalištem za muzača
I z m u z i š t a sa ravnim stajalištem za muzača

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 Ijudi 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. Giobalno se sastav mleka može prikazati šematski na sledeći način:

• Mleko*
• Voda
• Masti (Proste, složene)
• Suva materija
• Belančevine (Kazein, mlečni albumin, mlečni globulin)
• Ugljeni hidrati (Laktoza)
• Mineralne materije (Razne soli)
• Ostali sastojci (Vitamini, fermenti, ostale azotne mater.)

* U šemu nisu uneti gasovi kojih takođe ima u mleku.

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 mlekom u užem 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 Ijudi, mora naznačiti vrsta životinje od koje potiče (ovčije mleko, kozje mleko, bivoličino mleko).

Zbog značaja za ishranu Ijudi, 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, 11 slučaju oboIjenja 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 mlazevimleka 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:

• Voda
• % u mleku 87,3
• % od suve materije
• Suva materija 12,7 % od suve materije 100,0
• Mast 3,8 % od suve materije 30,0
• Belančevine 3,55 % od suve materije 28,0
• (Kazein 3,0
• Ml. albumin 0,5
• Ml. globulin) 0,05)
• Mlečni šečer 4,7 % od suve materije 36,9
• Mlečni pepeo 0,65 % od suve materije 5,1

II Sastav i osobine pojedinih komponenata mleka

Voda

Najveći deo mleka sačinjava voda, čija se količina kreće najčešće u granicama između 86 i 89%. Ovako velika količina vode u mleku je sasvim razumljiva kada se ima u vidu njegova osnovna namena, kada se zna da organizam mladunaca sadrži oko 3/4 vode, kada je poznato da voda učestvuje u različitim biohemijskim procesima počev od varenja, preko prometa materija u organizmu, lučenja, disanja, transpiracije i sl. Pri tome treba imati u vidu da su biohemijski procesi u mladom organizmu vrlo intenzivni, što zahteva i veću količinu vode. Treba reći da u izvesnim, vrlo nepovoljnim situacijama ni ovako velika količina vode u mleku ne može da zadovolji potrebe mladunaca.

Iako mleko sadrži veliku količinu vode ipak se u njemu ne oseća vodenast ukus zbog toga što je znatan deo uklopljen u koloidni sistem kakav je u osnovi mleko. Tek kada se ravnoteža toga sistema na neki način poremeti, što se može postići na različite načine, ili ako se u mleku količina vode znatnije poveća dodavanjem, vodenast ukus dolazi do izražaja.

Voda je osnovni dispergent za ostale sastojke mleka. Iz ovoga ne bi trebalo shvatiti da su svi sastojci mleka rastvorljivi u vodi jer neki od tih sastojaka nisu uopšte rastvorljivi (masti) dok su drugi rastvorljivi u rastvoru soli i sl. Voda ima veliki značaj za stabilnost sistema u. mleku ali se mora istaći da sa gledišta industrije velika količina vode predstavlja balast koji se mora svakodnevno transportovati, balast koji se često mora uklanjati u manjoj ili većoj meri, kao što je slučaj kod proizvodnje zgusnutog mleka, mleka u prahu, sireva i sl., što je vezano za veće izdatke. Isto tako uklanjanje vode iz mleka prilikom proizvodnje sireva, kazeina i drugih proizvoda postavlja čitav niz problema. Pošto sa vodom prilikom izrade ovih proizvoda odlazi i znatan deo organskih materija, to pričinjava veoma složene probleme oko prečišćavanja voda iz mlekare, probleme vezane za zaštitu čovekove okoline, odnosno, za zaštitu samog čoveka.

Vezana voda. — Obično kada se govori o vodi, njenoj ulozi, dejstvu, ponašanju u pojedinim tehnologijama obrade i prerade mleka misli se uglavnom na slobodnu vodu. Procenat vode koji se navodi u hemijskom sastavu mleka predstavlja u stvari sadržaj ukupne vode a ona se sastoji od slobodne i vezane vode. Najveći deo vode u mleku predstavlja slobodna voda i prema ranijim podacima ona čini 96—98% ukupne vode, što znači da na vezanu vodu otpada samo 2—4% ukupne vode. Noviji podaci, međutim, govore da je količina vezane vode znatno veća.

Za vezanu vodu postoji više sinonima: neslobodna voda, imobilisana voda, solvatno vezana voda, hidrataciona voda. Materije u mleku koje vezuju vodu su belančevine i fosfolipidi. Sposobnost ovih supstanci da vezuju vodu objašnjava se prisustvom hidrofilnih grupa kao što su amino, amidne, karboksilne, hidroksilne, guanidilne grupe. To znači da se vezana voda na površini električno nabijenih čestica obrazuje kao posledica polarnosti molekula vode.

Pod solvatacijom se podrazumeva pojava da se molekuli rastvarača adsorbuju na molekulima rastvorene materije. Ako je u pitanju voda kao rastvarač onda se govori o hidrataciji. Kod hidratacije se dipolni molekuli vode usled elektrostatičkog privlačenja suprotno nalektrisanih polova orijentišu, i sa aktivnim grupama belančevina (—COOH—NH2, —CONH— i dr.) obrazuju hidrogenske veze. Privlačenjem dipola se zatim sekundarno vezuju novi molekuli vode.

Usled privlačenja dipola vode na površini micele se obrazuje monomolekularni sloj. Privlačenjem dipola se zatim vezuju novi molekuli vode (1). Na taj način nastaju novi slojevi vode koji su utoliko slabije vezani za koloidnu česticu ukoliko su više udaljeni od nje. Usled toga se oko koloidne čestice obrazuje rastresiti sloj koji se naziva difuzna vodena sfera. Spoljni slojevi difuzne vodene sfere su vrlo labavo vezani i lako se odvajaju od nje pri delovanju i slabijih činilaca koji nepovoljno deluju na vezivanje vode ili je ruše. (sl. 1). Ovo govori da vezana voda postepeno prelazi u nevezanu (slobodnu vodu). Prema novijim gledištima debljina difuzne vodene sfere nije podjednaka po celoj površini micele i zavisi od osobina hidrofilnih grupa i njihovog rasporeda po površini makromolekula.

Sl. 1 — Šema hidratacije polarnog radikala hidrofilnog koloida polarnim molekulima vode.

Izostavljeno iz prikaza

a — polarni radikal (aktivna »tačka«)
b — dipolni molekul vode

Fizičke osobine, gustina, temperatura zamrzavanja, napon para se razlikuju kod vezane i slobodne vode. Međutim, ove osobine nemaju stalne vrednosti, jer, njihova veličina zavisi od njihove udaljenosti od liofilnih grupa koloida. Na primer, gustina je utoliko manja ukoliko se dipoli nalaze bliže periferiji difuzne vodene sfere. U literaturi se često navode određene vrednosti za ove osobine ali su to najčešće ekstremne vrednosti koje se odnose na fizičke osobine vezane vode u monomoleku-larnom sloju. Tako se kao temperatura mržnjenja vezane vode navode —18, —25 ili — 40°C. Međutim, treba reći da sa sniženjem temperature sve veća količina vezane vode prelazi u led usled čega prelazi iz vezanog u nevezani oblik.

Vezana voda nema sposobnost rastvaranja materija rastvorljivih u vodi i na tome se zasnivaju i neke metode odieđivanja vezane vode.

Hidratacija je egzotermni proces jer se vezivanjem 1 g vode oslobađa 314 J.

Veličina solvatacije može da se izrazi brojem solvatacije koji je dat sledećim izrazom:

Izostavljeno iz prikaza

u kome je: Vs — zapremina sola u cm3; m — masa koloida u gramima i vir — viskozitet sola u centipoazima (1c P = 10-3 Pas)

Broj solvatacije je u stvari zapremina 1 g koloida u solvatisanom stanju. Oduzimanjem od vrednosti f zapreminu samog koloida dobija se zapremina vode u cm3 koju veže 1 g ispitivanog koloida, što znači da se može izraziti i gramima vode vezane na 1 gram koloida.

Solvatacija u najvećoj meri zavisi od prirode rastvarača i liofilnosti makromolekula u odnosu na dati rastvarač, zatim od koncentracije rastvora (bolja je solvatacija kod razblaženih rastvora, mada je ukupna količina vezane vode u sistemu veća ukoliko je koncentracija veća), temperature (kao egzotermni proces u saglasnosti sa principom Le Chatelier-a raste sa sniženjem temperature, od pH sredine (minimum solvatacije je pri izoelektričnoj tačci), od vrste i koncentracije jona itd.

Za određivanje vezane vode u mleku najčešće se koristi njena nesposobnost da rastvara u vodi rastvoiljive supstance (šećere). Tako se količina vezane vode određuje na osnovu razlike između ukupne i slobodne vode i izražava se kao količina neslobodne vode. Međutim, pri upotrebi ove metode javliaju se dva momenta koji umanjuju količinu solvatno vezane vode. Prvi se sastoji u tome što dodati šećer koji se rastvara u slobodnoj vodi izaziva povećanom koncentracijom pretvaranje dela vode koja je labavije vezana u slobodnu vodu. Oslobođeni moiekuli vode iz solvatnog omotača imaju sposobnost rastvaranja pa je potrebno dodati nešto veće količine radi zasićenja rastvora. S druge strane, belančevine adsorbuju male količine šećera pa to stvara utisak da je i ovaj deo rastvoren u slobodnoj vodi što povećava količinu slobodne, a time smanjuje količinu neslobodne vode (vezane vode). Zbog toga su vrednosti za količinu vezane vode u mleku u ranijem periodu bile vrlo niske jer se njima uglavnom određivala količina vode vezane u monomolekularnom sloju oko micela. Prema tim istraživanjima količina solvatne vode vezane za 1 g kazeina iznosila je samo 0,3 g, a ukupna količina vezane vode u mleku 2—4%. O napred navedenom govori sledeća činjenica: ako mleku dodamo 2—4% vode nećemo u njemu primetiti vodenast ukus; ovaj ukus može doći do izražaja tek ako dodamo oko 10 ili više procenata vode mleku. Međutim, ako se izvrši desolvatizacija primenom višestrukog zamrzavanja i odmrzavanja mleka vodenast ukus će doći do izražaja iako mu voda nije dodata. Ovo jasno govori u prilog činjenici da je količina vezane vode u mleku znatno veća od one koja se obično navodi u literaturi. Noviji podaci idu u prilog ovom gledištu. Tako je primenom novijih metoda (Tarodo De La Fuente i Alais J. (3) ustanovljeno da 1 g kazeina vezuje 2,55—2,68 g vode, što znači da samo na kazein u mleku otpada 6—8% vezane vode. Ovome treba dodati i količinu vode vezane za ostale materije sposobne da vezuju vodu, tako da količina vezane vode u mleku iznosi više od 12%.

Vezana voda u mleku je raspoređena na sledeći način:

• Kazein oko 50%
• Albumin i globulin 30%
• Adsorpcioni sloj masnih kapljica 15%
• Ostali sastojci suve materije oko 4% Turnbow i sar. (5)

Kao što se vidi, na kazein otpada približno polovina vezane vode u mleku. Najveći deo otpada na kazein ne zato što je najviše hidratisan već zbog toga što ga ima znatno više nego ostalih belančevina u mleku. Najveći kapacitet vezivanja vode kazein pokazuje pri pH 6,6 što odgovara kiselosti svežeg mleka.

Oko 30% solvatne vode je vezano za albumin i globulin. Pri tome treba imati u vidu da ove belančevine u mleku sačinjavaju 15—20% ukupnih proteina, što znači, 5—5,2 puta manje nego kazeina. Ovako veliki procenat vode vezane za ove belančevine pokazuje da su one znatno jače hidratisane od kazeina. Tom činjenicom se objašnjavaju razlike u ponašanju kazeina i albumina pri izoelektričnim tačkama. Naime, poznato je da kazein koaguliše pri izoelektričnoj tački dok to nije slučaj sa albuminom. Albumin ne koaguliše, jer sadrži znatno više solvatno vezane vode koja se ne uklanja potpuno pri izoelektričnoj tački tako da ne nastupa zgrušavanje ove belančevine. Međutim, pri izoelektričnoj tački albumin postaje znatno osetljiviji prema delovanju drugih činilaca koji izazivaju njegovu dehidrataciju i koagulaciju (povišena temperatura, alkohol, amonijum sulfat i dr.).

Iz navedenog proizilazi da stabilnost belančevina u mleku kao koloidnom sistemu složenog sastava zavisi u velikoj meri od količine vezane vode. Naime, pri većoj hidratisanosti belančevine mogu da opstanu u rastvoru bez obzira što je električni naboj čestica smanjen ili ravan nuli. To dolazi zbog toga što hidratisanost smanjuje površinsku energiju koloidnih čestica te je verovatnoća njihovog spajanja svedena na minimum. To znači da svi činioci koji potenciraju solvataciju belančevina povećavaju njihovu stabilnost, i obratno, faktori koji utiču na smanjenje količine vezane vode (izoelektrična tačka, Ca, Cu, Fe joni, alkohol, povišene temperature) dovode do smanjenja stabilnosti proteina u mleku. Ovo pokazuje da navedeni činioci pogoršavaju tehnološke karakteristike mleka kao sirovine za mlekarsku industriju. Međutim, navedeni kao i drugi činioci, mogu se upotrebiti kada se želi da se izvrši precipitacija belančevina u mleku prilikom izrade različitih mlečnih proizvoda ili u hemijsko-analitičke svrhe. Smanjenje stepena solvatacije može biti posledica dva ili više činioca koji deluju u istom smislu. Tako kazein u mleku čija je kiselost u izvesnoj meri povećana neće koagulisati. Međutim, ova belančevina će se zgrušati prilikom zagrevanja. Ona će se isto tako zgrušati ako se mleko pomeša sa istom zapreminom 68—75% alkohola. Ovo pokazuje da ovi činioci imaju komplementarno delovanje u smanjenju količine vezane vode i u koagulaciji kazeina.

U pogledu vezivanja vode postoji izvesan antagonizam između belančevina. Naime, veća solvatacija jednih izaziva smanjenje količine vezane vode kod drugih proteina. To znači da se termičkom koagulacijom albumina i globulina može u izvesnoj meri povećati solvatisanost kazeina.

Solvatacija i desolvatacija su reverzibilni procesi u određenim uslovima sredine. Međutim, ako je desolvatacija nastala kao posledica denaturacije belančevina, kao što je slučaj sa albuminom i globulinom pri višim temperaturama, onda ovi proteini gube sposobnost da vezuju vodu. Međutim, ako koagulacija nije praćena denaturacijom belančevina albumin i globulini mleka će moći ponovo da vežu vodu. Klasičan primer za to je kada se ove belančevine koagulišu različitim koncentracijama amonijum sulfata a zatim ponovo rastvaraju u vodi ili razblaženim rastvorima soli.

Kao što se vidi, vezana voda ima veoma veliki značaj za osobine mleka. Ona je veoma značajna kod izrade velikog broja mlečnih proizvoda (kiselomlečni provodi, zgusnuto zaslađeno i nezaslađeno mleko, sirevi i dr.). Međutim, okvir ove knjige nam ne omogućava da se sada bavimo ovom problematikom te čitaoce upućujemo na rad pod brojem 1 iz literature uz ovo poglavlje.

Mlečna mast

Mlečna mast je najskupoceniji sastojak mleka. Visoka cena ove masti potiče još iz vremena kada je na tržištu bilo nedovoljno maslaca pa se stimulisala proizvodnja mlečne masti, što je dovelo do selekcije krava ne samo prema količini već i prema masnoći mleka. Drugi razlog za to je da više od polovine ukupne energetske vrednosti mleka otpada na mlečnu mast. Od ukupne energetske vrednosti mleka na nju otpada prosečno oko 54% a kod rasa koje daju mleko sa visokim sadržajem masti taj udeo je znatno veći. Pri tome treba imati u vidu da mlečna mast čini samo oko 30% suve materije mleka. Treći razlog treba tražiti u njenoj biološkoj vrednosti u odnosu na druge masti. Najzad, mlečna mast predstavlja najvažniji sastojak nekih mlečnih proizvoda (pavlaka različite masnoće, maslac), a pored toga količina masti u drugim proizvodima bitno utiče na njihov kvalitet, jer poboljšava njihov ukus i konzistenciju. Da se ceni mlečne masti i u nas poklanja velika pažnja pokazuje činjenica da pavlaka dobijena iz mleka predstavlja po količini samo 1/10 deo količine ali je u njoj koncentrisana skoro sva mast te po vrednosti čini 66—70% vrednosti mleka. Ostatak mleka — obrano mleko — koje po količini čini 9/10 i u kome se nalaze belančevine i ostali nemasni sastojci predstavlja samo 30—34% od cene mleka. Međutim, kod razmatranja napred iznetih vrednosti i odnosa, treba imati u vidu da cena mlečne masti zavisi u velikoj meri od ponude i potražnje na tržištu.

Zbog napred navedenog u našoj zemlji osnovica za plaćanje mleka je još uvek sadržaj mlečne masti u njemu. Naime, osnovna cena mleka se određuje prema broju masnih jedinica koja ođgovara jednom procentu masti, odnosno 10 g masti na kilogram mleka.

Može se uzeti da mleko prosečno sadrži oko 3,8% masti. Međutim, to je sastojak koji podleže najvećim varijacijama količine i u okviru iste rase, pa čak i kod pojedinih individua u toku istog dana (jutarnja i večernja muža), u toku laktacije i pod uticajem brojnih činilaca koji mogu da utiču na sastav i osobine mleka.

Hemijski sastav mlečne masti

— Masti su u mleku predstavljene prostim i složenim mastima. Proste masti imaju pretežno energetsku vrednost u organizmu ali ne treba shvatiti da nemaju i određenu biološku vrednost. Složene masti, pak, imaju pretežno biološki značaj. Najveći deo mlečne masti čine proste masti i one predstavljaju 97—98% ukupnih masnih materija. Zbog toga će značajniji deo materije biti posvećen njima, tim pre što se na njih obično misli kada se uopšteno govori o mlečnoj masti.

Međunarodni termin za masti je lipidi. U starijoj literaturi mogu se sresti i sinonimi kao što su lipini i lipoidi. Katkad se termin lipoidi koristi samo kao obeležje složenih masti, što nije u skladu sa novijom terminologijom o mastima.

U stranoj literaturi se često za mlečnu mast koristi kao sinonim termin »mast maslaca« (butterfat). Međutim, ova dva naziva nisu identični jer mast maslaca sadrži znatno manje složenih masti.

Proste masti zajedno sa fosfolipidima spadaju u saponifikujuće lipide, jer zagrevanje sa bazama dovodi do njihove hidrolize pri čemu nastaju sapuni. Ostali lipidi u koje spadaju steroli, karotinoidi i vitamini rastvorljivi u mastima (A, D, E, K) spadaju u grupu nesaponifikujućih lipida.

Proste masti su estri trihidroksilnog alkohola glicerina sa masnim kiselinama. Najveći deo ovih lipida je u obliku triglicerida. Pored ovih nalaze se u manjim količinama digliceridi i monogliceridi. Količina ovih oblika prostih masti prikazana je u sledećoj tabeli:

Tab. 1 — Zastupljenost tri, di i monoglicerida u mlečnoj masti

Izostavljeno iz prikaza

• Vrsta glicerida % od ukupne k oličina lipida
  Trigliceridi 95 — 96
  Digliceridi 1,26 — 1,59
  Monogliceridi 0,016 — 0,038
• Triglicerid
  Diglicerid
  Monoglicerid
  Glicerin

U navedenim primerima glicerida ugljenikovi atomi glicerina obeleženi su oznakama α, β. U literaturi se mogu naći i drugi načini označavanja kao što su: α, p, α, a, β, y; 1, 2, 1 ili 1, 2, 3. Smatramo da je ispravnije označavanje atoma ugljenika u glicerina sa a, (3, a ili 1, 2, 1, pošto su CHjOH grupe na krajevima glicerina u svakom pogledu istovetne.

U prednjim formulama sa R je obeležen radikal masne kiseline uz pretpostavku da su hidroksilne grupe glicerina esterifikovane istom masnom kiselinom.

U sastav mlečne masti ulazi veliki broj masnih kiselina. Taj broj se kreće od 12 do 18. To su masne kiseline koje se nalaze u svim uzorcima mleka. Vrste i učešće masnih kiselina u mlečnoj masti dati su u tabeli 2.

Tab. 2 — Vrste i učešće masnih kiselina u mlečnoj masti

• Red. broj
  Masne kiseline
  Formula
  Molekulska težina
  Granice kolebanja (%)
  Prosečan sadržaj (%)
• Niže masne kiseline
  1. Maslačna (buterna) C3H7COOH 88,06 1,3—5,4 3,3
  2. Kapronska CHnCOOH 116,09 1,3—3,4 1,8
  3. Kaprilna C7H15COOH 144,12 0,8—2,2 1,3
  4. Kaprinska C9H19COOH 172,15 0,9—2,5 1,6
• Više masne kiseline
  5. Laurinska C11H23COOH 200,19 1,7— 3,7 2,7
  6. Miristinska C13H27COOH 228,22 9,8—12,1 10,7
  7. Palmitinska C15H31COOH 256,26 23,5—28,4 24,4
  8. Stearinska C17H35COOH 284,29 6,7—13,8 9,5
  9. Dioksistearinska C17H35O2COOH 316,28 0,2— 0,6 0,2
  10. Arahinska C19H39COOH 312,32 0,5— 0,9 0,6
• Nezasićene masne kiseline
  11. Oleinska C17H33COOH 282,27 28,0-40,0 32,2
  12. Linolna … C17H3,COOH 280,25 3,0— 4,6 3,6
  13. Linolenska … C17H29COOH 278,23 0,1- 0,3 0,2
  14. Arahidonska … C19H37COOH 310,30 1,0— 1,2 1.0
  15. 9—10 decenska kis … C9HI7COOH 142,10 0,2- 0,3 0,2
  16. 9—10 dodecenska kiselina … C11H21COOH 170,13 0,2— 0,4 0,3
  17. 9—10 tetradecenska kiselina … CI3H25COOH 226,20 0,6— 1,2 1,0
  18. 9—10 heksadecenska kiselina … … C15H29COOH 254,24 1,4— 5,0 2,4
  19. 10—11 oktodecenska kiselina .. . C17H35COOH 282,27 1,2— 4,0 2,5
  Masne kiseltne se takođe dele na zasićene i nezasićene (tab. 2).

Sve navedene masne kiseline imaju parni broj ugljenikovih atoma u normalnom lancu i mogu se podeliti u dve osnovne grupe: niže i više masne kiseline. U niže spadaju one koje sadrže 4—10 ugljenikovih atoma. Kao što se vidi u homologom redu nedostaju sirćetna kiselina koja se ne smatra masnom kiselinom iako ima veliki značaj u sintezi ovih i drugih masnih kiselina. Više masne kiseline obuhvataju one koje sadrže 12 i više ugljenikovih atoma. Noviji podaci govore o prisustvu kiselina i sa 28 ugljenikovih atoma.

Treba istaći da se stalnim komponentama mlečne masti smatraju uglavnom masne kiseline u tab. 2 pod brojevima 1—14.

Pored navedenih u mlečnoj masti su konstatovane i masne kiseline sa neparnim brojem ugljenikovih atoma kao i one sa razgranatim lancem, što čini da se broj ovih kiselina penje na više od 30. Kada se tome dodaju stereoizomeri, optički aktivni izomeri za različite masne kiseline onda je njihov broj još veći.

Ovako veliki broj masnih kiselina ne sadrži nijedna mast biljnog ili životinjskog porekla i u tom pogledu ona predstavlja specifični produkt lučenja mlečne žlezde. Veliki broj masnih kiselina čini da je biološka vrednost mlečne masti velika, jer organizam iz toga mnoštva može da odabere one koje su mu potrebne a ne moze da ih sintetiše. Ranije se govorilo, uglavnom, o biološkoj vrednosti belančevina i vitamina dok je danas ovaj termin proširen i na masti i mineralne materije. Naime ustanovljeno je da nedostatak nekih masnih kiselina, naročito onih sa više dvostrukih veza u lancu, može da izazove izvesne poremećaje u organizmu što se manifestuje slično nedostatku nekih vitamina. Zbog toga su masne kiseline sa više nezasićenih veza svojevremeno ubrajane u vitamine, što je danas odbačeno, ali se ne poriče njihov značaj u upotpunjavanju delovanja nekih vitamina.

Ovako veliki broj masnih kiselina može da obrazuje sa glicerinom vrlo značajan broj različitih glicerida jer ne postoji neko pravilo po kome bi se one vezivale, što znači da je vezivanje slučajno. Ovo gledište odbacuje ranija shvatanja da se u jednom trigliceridu nalaze uvek tri iste masne kiseline kao i stanovište o ravnomernoj raspodeli masnih kiselina u trigliceridima. Drugim rečima, po teoriji o ravnomernoj raspodeli neka masna kiselina se neće pojaviti u trigliceridu istog sastava sve dok njen nivo ne pređe 33,3% od ukupne količine prisutnih masnih kiselina. Ova teorija može da ima neko opravdanje ako se esterifikacija glicerina vrši in vitro ili je u pitanju mali broj masnih kiselina. Međutim, kada postoji ovako veliki broj kiselina, kada je količina nekih masnih kiselina i 400 puta veća od količine neke druge i kada se ima u vidu da se sinteza masti odigrava u živoj ćeliji, teorija o ravnomernoj raspodeli ne može biti prihvaćena, kada se radi o mlečnoj masti.

Iz napred iznetog proizilazi da hidroksilne grupe glicerina mogu biti esterifikovane istom, različitim masnim kiselinama ili dve mogu biti iste a treća različita. Ako uzmemo kao primer da su za glicerin vezane tri različite masne kiseline čiji su alkil radikali obeleženi sa Rb R2, i R3, onda one mogu obrazovati masti sledećih opštih formula:

Izostavljeno iz prikaza

Ovi trigliceridi, iako su po globalnom sastavu isti, imaju različite fizičke osobine.

Sa povećanjem broja masnih kiselina mogućnost obrazovanja različitih masti se brzo povećava. Prema Ling-u, ako bi mlečna mast imala samo 12 različitih masnih kiselina onda mogući broj različitih glicerida iznosi 1320. lako je ovaj broj dvostruko veći od stvarnog, jer je obračun vršen sa pretpostavkom da ugljenikovi atomi u alfa položajima nisu jednakovredni, on jasno govori o raznolikosti triglicerida koji obrazuju mlečnu mast. Kada se tome dodaju mono i digliceridi ovaj broj se još više povećava. Da li u prirodi postoje sve moguće kombinacije do kojih se dolazi teorijskim razmatranjima nije do danas poznato jer razdvajanje glicerida pričinjava još uvek velike teškoće, ali je jasno da mlečna mast predstavlja smešu velikog broja glicerida a ne jedinstveni hemijski individuum kao što su voda, etilalkohol ili druga jedinjenja definisanog sastava. Ovo ima za posledicu da pojedine komponente ove smeše imaju različite fizičke osobine.

Mlečna mast je neutralna i ukus i miris pojedinih masnih kiselina ne dolaze do izražaja. Izuzetak čini tributirin koji ima karakterističan neprijatan ukus ali ovaj triglicerid nije do danas konstatovan u mlečnoj masti i mala je verovatnoća njegovog postojanja (bar ne u količinama sa kojima bi mogao da utiče na ukus) s obzirom na relativno učešće maslačne kiseline u ukupnim masnim kiselinama.

Niže masne kiseline. — Mlečnu mast karakteriše veoma visok sadržaj nižih masnih kiselina (4—10 ugljenikovih atoma). Količina ovih kiselina varira u granicama od 6 do 10% od količine ukupnih masnih kiselina sa prosečnom vrednošću od 8%. Pri tome se obično vodi računa samo o zasićenim nižim masnim kiselinama a kada bi se tome dodale i nezasićene ova vrednost bi narasla na preko 15%. Nijedna druga mast biljnog ili životinjskog porekla ne sadrži ni približno ovako veliku količinu. Ostale masti (ulja) sa izuzetkom kokosove sadrže manje od 1% ovih kiselina. Ovako veliki sadržaj, bar kada se radi o preživarima, objašnjava se načinom sinteze ovih kiselina i izvorom materija koje služe za njihovu sintezu. O ovome će biti posebno reči kada bude govora o sintezi masnih kiselina u mlečnoj žlezdi. Količina ovih kiselina zavisi i od ishrane muznih krava. Ustanovljeno je da mleko proizvedeno na paši sadrži više ovih kiselina nego kada se krave hrane suvom, kabastom hranom. Među nižim masnim kiselinama najviše je buterne i ona može da čini čak polovinu njihove ukupne količine. Prisustvo buterne kiseline čini mlečnu mast jedinstvenom među drugim mastima. Karakteristika ovih kiselina je da su isparljive te se mogu predestilisati sa vodenom parom (od viših masnih kiselina isparljiva je samo laurinska). Ova osobina se koristi kod razdvajanja masnih kiselina u cilju njihovog prečišćavanja i identifikacije.

Druga osobina ovih kiselina je da su u manjoj ili većoj meri rastvorljive u vodi. Potpuno je rastvorljiva samo maslačna kiselina. Sa povećanjem broja ugljenikovih atoma u lancu rastvorljivost drastično opada. Ovo se može videti iz sledeće tabele. Ova i prethodna osobina se koriste kod određivanja nekih hemijskih konstanti mlečne masti (Reichert—Meissl-ov i Polenske-ov broj).

Tab. 3 — Neke osobine nižih masnih kiselina

Izostavljeno iz prikaza

• Vrsta kiseline Temperatura topljenja u°C
  Buterna — 8
  Kapronska — 2
  Kaprilna 16
  Kaprinska 31,5
• Vrsta kiseline Temperatura ključanja u °C
  Buterna 163,5
  Kapronska 205
  Kaprilna 238
  Kaprinska 270
• Vrsta kiseline Isparljivost
  Buterna 00
  Kapronska 00
  Kaprilna 00
  Kaprinska 00
• Vrsta kiseline Rastvorljivost u H2O g/100 g na 20°C
  Buterna 00
  Kapronska 0,968
  Kaprilna 0,068
  Kaprinska 0,015
• Vrsta kiseline Indeks refrakcije n20D
  Buterna 1,3991
  Kapronska 1,4170
  Kaprilna 1,4280
  Kaprinska 1,4169

Niže masne kiseline imaju veoma izražen neprijatan miris i ukus. Maslačna kiselina se može osetiti u koncentraciji 10-6g/m3 dok se kapronska oseća čulom mirisa pri tri puta većoj koncentraciji. To znači da ove masne kiseline, ako se nađu u slobodnom stanju u mleku i mlečnim proizvodima, mogu da izazovu ozbiljne mane ukusa i mirisa.

Niže masne kiseline, a u prvom redu maslačna i kapronska, vezane su najvećim delom za hidroksilnu grupu glicerina u a položaju. Imajući u vidu da se esterske veze nižih masnih kiselina lakše hidrolizuju lipolitičkim fermentima i da su ove veze na glicerinovom C atomu u alfa položaju podložnije razgradnji, logično je očekivati da će iz triglicerida najpre biti oslobođene niže masne kiseline, što može da dovede do brzog pogoršanja kvaliteta mleka i mlečnih proizvoda. Međutim, kod nekih sireva koji zre sa plesnima u unutrašnjosti testa (rokfor, gorgonzola, stilton i dr.) karakterističan oštar i pikantan ukus i specifični miris su posledica prisustva manjih količina slobođnih masnih kiselina, među njima i nižih.

Niže masne kiseline utiču na konzistenciju mlečne masti. Ukoliko ona sadrži više ovih kiselina utoliko je konzistencija mekša, tj. početna temperatura topljenja je niža.

Više masne kiseline. — Kao i niže masne kiseline i više se mogu podeliti na zasićene i nezasićene. Obično, kada se govori o višim masnim kiselinama, smatra se da one sadrže paran broj ugljenikovih atoma što je grubo posmatrano tačno, jer predstavljaju preko 99% ukupnih masnih kiselina. Međutim, predstavljalo bi uprošćavanje činjeničkog stanja kada se ne bi pomenulo da se među višim masnim kiselinama nalaze vrlo male količine i onih sa neparnim brojem ugljenikovih atoma.

Zasićene više masne kiseline su relativno stabilne i u toku tehnoloških procesa i u toku skladištenja, jer njihov ugljenikov lanac teže podleže promenama. Prema tome, jedino mesto sposobno za reakciju u tim kiselinama jeste njihova karboksilna grupa. Međutim, one utiču na konzistenciju mlečne masti. Ukoliko je broj ugljenikovih atoma u lancu veći utoliko daju gliceride sa višom temperaturom topljenja i očvfšćavanja.

Nezasićene masne kiseline su mnogo reaktivnije i igraju značajnu ulogu u hemijskim i fizičkim osobinama mlečne masti kao i u njenim promenama u toku tehnoloških procesa i skladištenja. Treba reći već sada da zbog te reaktivnosti nezasićene masne kiseline pričinjavaju dosta problema mlekarskoj industriji i nalažu primenu posebnih mera da bi se izbegle njihove promene.

Broj dvogubih veza kod nezasićenih masnih kiselina u mlečnoj masti obično je jedan do dva. Veći broj može se konstatovati samo u nekim slučajevima poremećenog lučenja mleka.

Dvogube veze mogu da izazovu izomeriju kod nezasićene masne kiseline istog hemijskog sastava. Jedan od oblika jeste pozicioni izomerizam. On se ogleda u tome što se dvostruka veza može nalaziti između bilo koja dva ugljenikova atoma u alkilnoin radikalu kiseline. Različiti položaj ovih veza označava kiselinu drugačijih fizičkih osobina. Pozicioni izomerizam se ogleda i u tome što dve ili više masnih kiselina mogu imati istu opštu hemijsku formulu ali jedna od njih ima normalan dok druge imaju razgranat lanac sa različitim načinom grananja.

Drugi tip izomerije jeste geometrijski izomerizam. On se odnosi na konfiguraciju pojedinih delova masne kiseline oko dvostrukih veza. Usled toga javljaju se cis i trans izomeri. Kao primer za ovaj tip izomerizma uzećemo 9—10 dehidrooktadecensku kiselinu. Cis oblik ove kiseline poznat je kao oleinska kiselina dok trans oblik predstavlja elaidinsku kiselinu.

• Cis oblik—oleinska kiselina
• Trans oblik—elaidinska kiselina

Izostavljeno iz prikaza

Cis i trans izomeri se međusobno razlikuju u pogledu fizičkih osobina. Trans izomeri imaju višu temperaturu topljenja. Zbog toga se smatra da mogu da utiču i na prehrambenu vrednost mlečne masti, iako je taj uticaj verovatno zanemarljiv. Značajniji momenat u tom pogledu može da bude mesto na kome se nalazi dvostruka veza. Jedan od najjednostavnijih načina za određivanje mesta dvogube veze jeste da se izvrši oksidacija nezasićenih kiselina pomoću kalijumpermanganata i da se odredi sastav produkata oksidacije. Na primer, oksidacijom oleinske kiseline dobijaju se pelargonska i azealinska kiselina, tj. dve kiseline sa po 9 ugljenikovih atoma u lancu što govori o tome da se dvostruka veza nalazi između 9. i 10. ugljenikovog atoma u toj kiselini. U slučaju drugih nezasićenih kiselina nastaju drugi produkti oksidacije. Za proučavanje cis i trans izomera kao i za ustanovljavanje koriste se spektralne analize pomoću ultravioletnih i infracrvenih zraka.

• Oleinska kiselina
• Pelargonska kiselina
• Azelainska kiselina

Izostavljeno iz prikaza

Hemijske konstante mlečne masti

Hemijske konstante mlečne masti karakterišu njen sastav. U odnosu na savremene metode kojima se može odrediti tačan sastav masnih kiselina, pa čak i odrediti pojedini izomeri, ovi postupci daju dosta grubu i uopštenu sliku o sastavu mlečne masti, mada informacije koje se njima dobijaju mogu biti od velike važnosti.

Hemijske konstante se određuju i kod drugih masti, pa prema tome kada se upotrebi termin hemijske konstante mlečne masti misli se na primenu određenih metoda na mlečnu mast i na vrednosti koje se njima dobijaju. U stvari, mlečna mast se odlikuje posebnim sastavom pa su i vrednosti za pojedine konstante drugačije nego kod drugih masti. Zbog toga se ove konstante određuju ne samo radi upoređenja sa drugim mastima već i radi ustanovljavanja da li je mlečna mast patvorena dodavanjem drugih masti. Naime, mlečna mast je skuplja od većine drugih masti biljnog ili životinjskog porekla i zbog toga se može desiti da se druge masti mešaju sa mlečnom u cilju sticanja veće zarade. Pored toga konstante mlečne masti se određuju i radi brzog i lakog ustanovljavanja uticaja različitih činilaca na njen sastav kao što su uticaj pojedinih hraniva, godišnjeg doba, perioda laktacije, klimatskih uslova i sl. Informacije koje se njima dobijaju služe kao osnova za preduzimanje detaljnijih istraživanja. Pri tome treba imati u vidu da pojedine konstante karakterišu pojedine grupe masnih kiselina.

Konstante ne daju vrednosti izražene u gramima ili procentima već one karakterišu količinu pojedinih grupa masnih kiselina u odnosu na druge masti ili druge uzorke mlečne masti. Izuzetak od toga je samo Hener—Angelov broj. To znači da konstante mlečne masti omogućavaju da se međusobnim upoređivanjem vrednosti utvrdi da li su neke grupe masnih kiselina prisutrie u većoj ili manjoj količini.

Konstante mlečne masti variraju po vrednostima i zbog toga termin »konstanta« ne treba shvatiti kao stalnu vrednost već kao karakteristične granice varijacija.

Najvažnije konstante mlečne masti su: Reichert—Meislov broj, Polenskeov broj Kottstorferov broj Jodni broj, Hener—Angelov broj.

• Najčešće granice kolebanja
  1. Reichert—Meissl—ov broj 25— 30
  2. Polenske-ov broj 1,5— 4
  3. Ketštorfer-ov broj 220—230
  4. Jodni broj 25— 42
  5. Hener-Angel-ov broj 85— 91
• Prosečna vrednost
  1. Reichert—Meissl—ov broj 27,2
  2. Polenske-ov broj 2,5
  3. Ketštorfer-ov broj 227
  4. Jodni broj 32
  5. Hener-Angel-ov broj 87,2

Reichert — Meisslov broj karakteriše količinu isparljivih i u vodi rastvorljivih masnih kiselina a definiše se kao broj ml. decimolarnog rastvora NaOH utrošenih za neutralizaciju isparljivih i u vodi rastvorljivih masnih kiselina dobijenih iz 5 g. masti u 110 ml destilata. Iz ovog izlazi da se ova konstanta odnosi na niže masne kiseline. Pošto je maslačna kiselina potpuno rastvorljiva to ova konstanta u najvećoj meri karakteriše njenu količinu i delimično kapronske kiseline. Prosečna vrednost ove konstante iznosi 27,2 a šire varijacije se kreću od 17 do 35. Koliko se ova konstanta kod mlečne masti razlikuje od iste za druge masti neka posluži sledeći primer: goveđe salo — 0,35, svinjska mast — 0,6, laneno ulje —0. Nešto većuvrednost ima kokosovo ulje 6,5—,8,5.

Kod određivanja ove konstante neophodno je najpre masne kiseline osloboditi od glicerina, što se postiže saponifikacijom sa bazom, zatim masne kiseline osloboditi iz sapuna dodavanjem određene količine sumporne kiseline, i tek onda izvršiti destilaciju isparljivih masnih kiselina vodenom parom. Kod određivanja ove konstante treba biti obazriv prilikom destilacije jer uslovi pod kojima se destilacija vrši mogu znatnije da utiču na broj i količinu masnih kiselina koje se nalaze u destilatu. Da bi se koliko-toliko ograničili uslovi destilacije predviđeno je da se ona završi kod 110 ml destilata. Odvajanje u vodi rastvorljivih od nerastvorljivih isparljivih masnih kiselina postiže se filtriranjem destilata.

Polenskeov broj karakteriše količinu isparljivih u vodi nerastvorljivih masnih kiselinaadefiniše sekaobroj mililitara decimolarnog rastvora natrijumhidroksida potrebnih za neutralizaciju isparljivih ali u vodi nerastvorljivih masnih kiselina dobijenih iz 5 gr masti. Prosečna vrednost za mlečnu mast iznosi oko 2,5. Kod određivanja ove konstante treba još više obratiti pažnju na uslove destilacije.

Ova konstanta se određuje pored ostalog i zato da bi se sprečilo dodavanje drugih masti maslacu. Naime, neke masti, sadrže veću količinu kaprilne kiseline i zato daju visoke vrednosti za ovu konstantu. Tako, Polenskeov broj za kokosovo ulje iznosi 16—18 i ako bi se ova mast dodala maslacu vrednosti ove konstante bi bila uvećana. Zato se standardima nekih zemalja određuje maksimalna vrednost za ovu konstantu koja obično ne prelazi 3,5.

Ketštorferov broj (Kbttstorfer-ov) ili broj saponifikacije karakteriše prosečnu molekulsku težinu masnih kiselina a definiše se kao broj miligrama KOH potrebnih za neutralizaciju masnih kiselina iz jednog grama masti. Prosečna vrednost za mlečnu mast iznosi 227 i ova vrednost je veća nego za većinu drugih masti. Može se reći da samo kokosova i palmova mast imaju veću vrednost za ovu konstantu. Zbog toga se ove masti i koriste kod izrade margarina boljeg kvaliteta jer je osnovna tendencija kod izrade ovog proizvoda da se po osobinama, kako hemijskim tako i fizičkim, što više približi maslacu.

Velika vrednost za Ketštorferov broj mlečne masti dolazi u prvom redu usled toga što ona sadrži znatnu količinu nižih masnih kiselina. Pored toga ona sadrži i nemalu količinu viših masnih kiselina sa manjim brojem ugljenikovih atoma. To znači da je vrednost Ketštorferovog broja obrnuto proporcionalna molekulskoj težini kiselina.

Saponifikacija predstavlja hidrolizu glicerida pomoću baza iz čega nastaju glicerin i soli masnih kiselina (sapuni):

Izostavljeno iz prikaza

Iz ovoga proizilazi da je za jedan mol bilo kog triglicerida potrebno utrošiti tri mola kalijum hidroksida. Prema tome, ako se kao primer triglicerida uzme tristearin i tributirin dobiće se sledeće:

• Tristearin Mol. težina 890
• Tributirin Mol. težina 302

Molekulska težina KOH iznosi 56, 13, što znači da tri mola čine 168,4 g.

Prema definiciji broja saponifikacije proizilazi:

890 : 168400 = 1 : X i 302 : 168400 = 1 : X

x= 189,2

x =557,6

Ovaj primer jasno ilustruje u kojoj meri sastav masnih kiselina može da utiče na vrednost saponifikacionog broja.

Ustanovljeno je da postoji određena zavisnost između vrednosti Rajhert—Majslovog i Ketšorferovog broja.’Ova zavisnost je logična kada se ima u vidu da prva od dve konstante karakteriše količinu nižih masnih kiselina, a vrednost druge zavisi u najvećoj meri takođe od njihove količine. Na osnovu rezultata analiza ustanovoljena je sledeća jednačina koja može da zadovolji uslove prakse:

Ketšorferov broj = 200 + Rajhert—Majslov broj

Jodni broj (naziva se i Hibl-ov jodni broj ili samo Hiblov broj) karakteriše količinu nezasićenih masnih kiselina ili, još preciznije, broj dvostrukih veza u masnim kiselinama. Definiše se kao broj grama joda koje pod određenim uslovima može da veže 100 g. masti. Prosečna vrednost jodnog broja za mlečnu mast iznosi 32. Vrednost jodnog broja je manja nego kod većine drugih masti iako 30—40% masnih kiselina zastupljenih u mlečnoj masti čini oleinska kiselina. Međutim, baš zbog toga ona može da posluži zato da se utvrdi prisustvo stranih masti koje sadrže znatno više ili znatno manje nezasićenih masnih kiselina. Naprimer, svinjska mast ima jodni broj od 50—80, a kokosovo ulje samo 6—10.

Ako se mlečna mast podvrgne hidriranju nastaju zasićene masne kiseline tako da ona postaje čvršća a jodni broj se znatno smanjuje. Oksidacija nezasićenih masnih kiselina ima za posledicu smanjenje vrednosti jodnog broja.

H e n e r—A n g e 1 o v broj karakteriše količinu u vodi nerastvorljivih masnih kiselina i definiše se količinom, izraženom u gramima, u vodi nerastvorljivih masnih kiselina sadržanih u 100 g. masti. Najčešće varijacije ove konstante se kreću od 85—91 sa prosečnom vrednošću od 87,75 g.

K i s e l o s t mlečne masti se ne ubraja u konstante u užem smislu reči. Ipak smatramo da joj je, u sklopu ove materije, mesto među njima. Ona karakteriše količinu slobodnih masnih kiselina i definiše se kao broj mililitara normalnog rastvora NaOH potrebnih za neutralisanje 100 g masti uz indikator fenolftalein. Ona se izražava u stepenima Ketštorfera i za svežu mlečnu mast iznosi 0,3°K. Mlečna mast u obliku glicerida pokazuje neutralnu reakciju. Međutim, i u svežem mleku nalazi se mala količina slobodnih masnih kiselina koje utiču da ona pokazuje slabo kiselu reakciju, koja se određuje titracijom sa bazom. Treba reći i to da se prilikom titracije utroši mali deo baze da se postigne pH 8,2—8,4 pri kome fenolftalein menja boju.

Oko pitanja slobodnih masnih kiselina u mleku postoje različita gledišta. Po jednom, prisustvo ovih kiselina je posledica spontanog, nekontrolisanog izlučivanja ovih sastojaka iz mlečne žlezde, kao što je to slučaj sa nekim drugim sastojcima (lekovima i drugim materijama koje se unose u organizam muzne životinje). Po drugim, sve proste masti se izlučuju u obliku triglicerida i pojava slobodnih masnih kiselina kao i mono i diglicerida je rezultat delovanja lipolitičkih fermenata koji se izlučuju sa mlekom ili su produkat mikroorganizama. Bilo koje da je od ova dva gledišta tačno, neospomo je da kiselost mlečne masti ne sme da pređe određene granice. Ako se to desi, to je jasan znak da se u njoj odigravaju procesi čija je posledica oslobađanje masnih kiselina iz glicerida. Ovo dovodi do pogoršanja ukusa i mirisa mleka, a naročito su nepoželjni ovi procesi ako se odigravaju u pavlaci i maslacu. To znači da se praćenjem kiselosti mlečne masti u stvari prati stepen i intenzitet nastajanja slobodnih masnih kiselina, prati se stepen pogoršanja kvaliteta proizvoda u kojima je ona značajan sastojak.

Ostale masti u mleku

Ovom materijom obuhvatiće se tzv. složene masti kao i nesaponifikujuće masti (steroli i dr.) dok će supstance kao što su vitamini rastvorljivi u mastima biti obrađeni u posebnom poglavlju.

Fosfolipidi

U mleku je ustanovljeno prisustvo tri fosfolipida: lecitin, kefalin i sfingomielin. Ukupna količina fosfolipida u mleku iznosi 0,0337% što čini oko 0,87% od ukupnih masti. Prema nekim podacima količina ovih masti je dvostruko veća. Procentualna zastupljenost lecitina kefalina i sfingomielina je 40 : 36 :24. Međutim u literaturi se nalaze i podaci po kojima lecitin čini pretežni deo (oko 65% ukupne količine ovih supstanci). Zbog toga je ovom fosfolipidu posvećeno znatno više pažnje nego ostalim članovima ove grupe. Fosfolipidi spadaju u složene masti jer sadrže i fosfor i neke druge komponente. Njihova složenost ne proizilazi samo iz sastava već i iz različitih funkcija koje imaju u ćelijama organizma. Glicerofosfatidilholin (Lecitiri)

Izostavljeno iz prikaza

Od dve masne kiseline u lecitinu jedna je skoro uvek nezasićena i ona se obično nalazi u alfa položaju. Druga masna kiselina može biii zasićena ili nezasićena. Od zasićenih je najčešća stearinska kiselina. Ovo govori da lecitin sadrži relativno veliku količinu nezasićenih masnih kiselina. Prema nekim autorima 5/6 svih kiselina sastoji se od oleinske kiseline, zbog toga se smatra da jako izražena oksidativna užeglost mlečne masti predstavlja u stvari završetak procesa koji započinje na molekulu lecitina. Mnogo je ređe drugo gledište po kome se ovom jedinjenju pripisuju svojstva antioksidansa. O ovome će biti još govora.

Zbog relativno velike količine nezasićenih masnih kiselina jodni broj fosfolipida, a posebno lecitina, je znatno veći nego za trigliceride.

Lecitin sadrži jednu slobodnu kiselinsku i baznu grupu (koje obrazuju zvvitter jon) i ima mogućnost da se jedini sa bazama i kiselinama kao i sa belančevinama. Kiselinskom grupom može da veže bakar i gvožđe koji katališu oksidativnu užeglost. Pošto se najveći deo lecitina nalazi u kontaktu sa ostalim mastima mleka i s obzirom da podleže lako oksidaciji, to se ovaj proces lančano prenosi na ostali deo masti, što omogućava brzo širenje oksidativne užeglosti. Iz ovoga jasno proizilazi da lecitin ne deluje kao antioksidans već, naprotiv, kao prooksidans. U prilog ovakvom gledištu stoji i činjenica da lecitin, koji u čistom stanju ima izgled voska bele boje, prilikom stajanja na vazduhu potamni usled oksidacije. Zahvaljujući svojim reaktivnim grupama reaguje sa belančevinama obrazujući komplekse poznate pod nazivom lecitinsko—proteinski (proteinsko—lecitinski) kompleksi. Ovakvi kompleksi postoje u mleku i nalaze se na površini masnih kapljica. Oko 18% ukupne količine lecitina u mleku vezano je za belančevine. Prema tome, lecitin se ne nalazi samo u fazi masti već delimično i u mlečnoj plazmi.

Uopšteno govoreći, lecitin je kao lipid rastvorljiv u rastvaračima masti ali pokazuje i neke posebne osobine u odnosu na neke rastvarače. Na primer, on je slabo rastvorljiv u acetonu, što se koristi za odvajanje od ostalih masti. Rastvorljivost lecitina u pojedinim rastvaračima zavisi u izvesnoj meri i od masnih kiselina koje ulaze u njegov sastav kao i od prisustva drugih masti. Tako je utvrđeno da prisustvo neutralnih masti (triglicerida) povećava njegovu rastvorljivost. Zbog toga prečišćavanje fosfolipida od ostalih masti kao i međusobno razdvajanje pričinjavaju teškoće.

Lecitin ne stvara prave rastvore u vodi ali se može emulgovati tako da obrazuje koloidne rastvore ili suspenzije. Ako se pogleda formula lecitina može se konstatovati da onaj deo koji sadrži masne kiseline odgovara neutralnim mastima (trigliceridima) dok se deo u kome se nalaze fosforna kiselina i holin znatno razlikuje od prvog.

Zapravo prvi pomenuti deo je hidrofoban dok drugi pokazuje hidrofilne osobine. Prema tome lecitin ima kombinovana svojstva jer u sebi sadrži deo molekula koji je sličan mastima i rastvorljiv u njima kao i deo koji je po svojim osnovnim karakteristikama bliži belančevinama. Zbog toga lecitin u mleku predstavlja jednu od spona masti sa vodenom fazom. Lecitin kao i kefalin su higroskopni što znači da imaju sposobnost absorpcije vode iz okolne sredine.

Lecitin je površinski aktivna supstanca i zbog toga ima osobinu da se koncentriše na graničnoj površini između dveju faza. Ovo njegovo svojstvo čini da se nalazi na površini masnih kapljica i da time doprinosi obrazovanju relativno stabilne emulzije mlečne masti. Zbog ove osobine koristi se kao emulgator kod izrade različitih proizvoda, tj. kao materija koja omogućava emulgovanje masti.

Lecitin ima baktericidna svojstva i u izvesnoj meri učestvuje u baktericidnim osobinama mleka.

Iznete činjenice pokazuju da lecitina u mleku ima malo ali da njegov značaj za osobine mleka i mlečnih proizvoda nije zanemarljiv. To će se videti bolje kasnije kada bude govora o emulziji mlečne masti. Mlečni proizvodi koji sadrže više mlečne masti sadrže najčešće i više lecitina (tab. 4). Međutim, sadržaj lecitina nije uvek proporcionalan sadržaju mlečne masti u proizvodu. Npr. maslac sadrži skoro istu količinu lecitina kao i pavlaka koja ima oko 3 puta manje masti. To dolazi otuda što prilikom proizvodnje maslaca veći deo lecitina prelazi u mlaćenicu (uzgredni proizvod kod proizvodnje maslaca) koja je usled toga bogata ovim sastojkom. Mleko u prahu sadrži oko 8 puta više lecitina nego mleko od koga je proizvedeno. Prema tome, ovaj proizvod je veoma bogat lecitinom, što ima i pozitivne i negativne posledice. Pozitivno je što punomasno mleko u prahu predstavlja bogat izvor lecitina u ishrani a ovaj fosfolipid ima raznovrsne funkcije u organizmu. Navešćemo samo sledeće: on služi kao depo masnih kiselina i fosfata; učestvuje u prenosu i metabolizmu masnih kiselina; ima udela u biološkim oksidacijama, u prenosu K+ i Na+; služi kao izvor holina za nervne ćelije, učestvuje u prometu vode i dr. Negativno je što je higroskopan te dovodi do povećanja sadržaja vode u mlečnom prahu a time i do pogoršanja njegovog kvaliteta. Pošto se lako oksidiše, dovodi do pojave oksidativne užeglosti što je česta mana ovog proizvoda i zahteva posebne mere za njeno sprečavanje.

Tab. 4 — Sadržaj fosfolipida (u %) u mleku i miečnim proizvodima

Izostavljeno iz prikaza

• Proizvod Sadržaj fosfolipida u proizvodu
  Punomasno mleko 0,0337
  Obrano mleko 0,0169
  Pavlaka 0,1816
  Mlaćenica (stepka) 0,1819
  Maslac 0,1872
• Proizvod Sadržaj masti u proizvodu
  Punomasno mleko 3,88
  Obrano mleko 0,09
  Pavlaka 41,13
  Mlaćenica (stepka) 1,94
  Maslac 84,80
• Proizvod Sadržaj fosfolipida u mastima
  Punomasno mleko 0,87
  Obrano mleko 17,29
  Pavlaka 0,44
  Mlaćenica (stepka) 9,38
  Maslac 0,22

Katkada se u mleku može osetiti miris ribe pa se smatra da to dolazi otuda što su krave dobijale riblje brašno kao hranu. Međutim, ustanovljeno je da se ova mana javlja i kada krave nisu dobijale ovu hranu. Detaljnijim istraživanjem ustanovljeno je da ona nastaje kao posledica oksidativnih promena lecitina pri čemu se oslobađa trimetilamin. Trimetilamin kao bazičan reaguje sa kiselinama i kao proizvod nastaju

Ranije se smatralo da kefalin sadrži samo fosfatidiletanolamin. Međutim, kasnije je ustanovljeno da kefalinska frakcija sadrži i fosfatidilserin. Masne kiseline u kefalinu su najčešće stearinska i oleinska, ali je za razliku od lecitina nezasićena kiselina češće vezana u beta položaju. Iz toga, međutim, ne treba izvući zaključak da su u ovom fosfolipidu zastupljene samo ove dve masne kiseline, jer su u njemu ustanovljene masne kiseline sa 10—22 ugljenikovih atoma, zasićene i nezasićene, pa čak i neke sa neparnim brojem C atoma. Treba ipak istaći da značajnije učešće, pored već navedenih, imaju palmitinska i linolna kiselina, dok se ostale sreću dosta retko, odnosno u relativno malim količinama. Prema tome, kefalin predstavlja smešu različitih fosfolipida.

Kefalin je rastvorljiv u razvodnjenom etru i hloroformu. Ranije se smatralo da je vrlo malo rastvorljivih u alkoholu i na tome se zasnivao metod razdvajanja od lecitina. Danas je poznato da je kefalin sa fosfatidil etanolaminom znatno rastvorljiviji od kefalina koji sadrži fosfatidilserin. Rastvorljivost zavisi takođe i od masnih kiselina kao i od prisustva drugih masti. Tako, hidrogenacija masnih kiselina dovodi do toga da postane nerastvorljiv u razvodnjenom etru.

U čistom obliku kefalin predstavlja mrvičastu supstancu koja se lako rastire u prah.

Osobine kefalina su slične karakteristikama lecitina. Lako se oksidiše (mada nešto sporije nego lecitin) što se ogleda u pojavi tamne (mrke) boje prilikom stajanja na vazduhu; sposoban je da vezuje jone metala (ova osobina je jače izražena kod fosfatidil serina jer ima kiselinski karakter); površinski je aktivan i sposoban da se koncentriše na graničnoj površini između dveju faza te se zato nalazi u adsorpcionom sloju masnih kapljica. Iz ovog izlazi da je neopravdano da se zanemaruje njegova uloga u mleku zato što ga ima nešto manje nego lecitina.

Izostavljeno iz prikaza

• Glecerofosfatidil etanolamin
• Glicerofosfatidil serin

Jedinjenja koja daju miris ribe. Ovo objašnjenje je prihvaćeno onog trenutka kada je utvrđeno da se ukus i miris na ribu javlja često u slučajevima kada su krave hranjene glavama šećerne repe koje sadrže betaina u kome se nalazi i trimetilamin. Ranijie se smatralo da trimetilamin u slobodnom stanju uzrokuje ovu manu mleka. Kasnije je utvrđeno da on kao relativno jaka organska baza ne može da opstane u slabo kiseloj sredini kakva vlada u mleku i da zbog toga stupa u reakciju sa organskim kiselinama dajući proizvode koji dovode do mane ukusa i mirisa na ribu.

Kefalin (cefalin). — Rezultati hidrolize kefalina pokazuju da se on sastoji od istih komponenata kao i lecitin s tim što umesto holina sadrži kolamin (etanolamin — NH2—CH2—CH2OH).

Ranije se smatralo da kefalin sadrži samo fosfatidiletanolamin. Međutim, kasnije je ustanovljeno da kefalinska frakcija sadrži i fosfatidilserin. Masne kiseline u kefalinu su najčešće stearinska i oleinska, ali je za razliku od lecitina nezasićena kiselina češće vezana u beta položaju. Iz toga, međutim, ne treba izvući zaključak da su u ovom fosfolipidu zastupljene samo ove dve masne kiseline, jer su u njemu ustanovljene masne kiseline sa 10—22 ugljenikovih atoma, zasićene i nezasićene, pa čak i neke sa neparnim brojem C atoma. Treba ipak istaći da značajnije učešće, pored već navedenih, imaju palmitinska i linolna kiselina, dok se ostale sreću dosta retko, odnosno u relativno malim količinama. Prema tome, kefalin predstavlja smešu različitih fosfolipida.

Kefalin je rastvorljiv u razvodnjenom etru i hloroformu. Ranije se smatralo da je vrlo malo rastvorljivih u alkoholu i na tome se zasnivao metod razdvajanja od lecitina. Danas je poznato da je kefalin sa fosfatidil etanolaminom znatno rastvorljiviji od kefalina koji sadrži fosfatidilserin. Rastvorljivost zavisi takođe i od masnih kiseli-na kao i od prisustva drugih masti. Tako, hidrogenacija masnih kiselina dovodi do toga da postane nerastvorljiv u razvodnjenom etru.

U čistom obliku kefalin predstavlja mrvičastu supstancu koja se lako rastire u prah.

Osobine kefalina su slične karakteristikama lecitina. Lako se oksidiše (mada nešto sporije nego lecitin) što se ogleda u pojavi tamne (mrke) boje prilikom stajanja na vazduhu; sposoban je da vezuje jone metala (ova osobina je jače izražena kod fosfatidil serina jer ima kiselinski karakter); površinski je aktivan i sposoban da se koncentriše na graničnoj površini između dveju faza te se zato nalazi u adsorpcio-nom sloju masnih kapljica. Iz ovog izlazi da je neopravdano da se zanemaruje nje-gova uloga u mleku zato što ga ima nešto manje nego lecitina.

Sfingomielin. — Ne sadrži glicerin pa se, uprkos tome što spađa u masti, što sadrži fosfornu kiselinu i holin, svrstava u posebnu podgrupu sfingolipida.

• Sfingomielin
• Sfingozin

Hidrolizom sfingomielina dobija se sfingozin, masna kiselina, fosforna kiselina i holin. Sfingozin je aminoalkohol čija je aminogrupa vezana za masnu kiselinu. Ova kiselina je obično veće molekulske težine jer sadrži 20—24 ugljenikovih atoma, što govori o tome da postoji više sličnih jedinjenja pod zajedničkim imenom sfingomielin. Sfingomielini sadrže relativno manje nezasićenih masnih kiselina o čemu svedoči činjenica da se njihov jodni broj kreće oko 30 a što približno odgovara prosečnoj vrednosti za celokupnu mast mleka. Ovo govori da su oni manje podložni oksidaciji ali se prilikom njihove upotrebe, čuvanja ili analize mora izbegavati kontakt sa vazduhom, delovanje svetlosti i povišene temperature.

Zbog sadržaja fosforne kiseline i holina sličan je lecitinu.

Nesaponifikujuće masti. — Trigliceridi i fosfolipidi se mogu relativno lako hidrolizovati bazama (NaOH, KOH). Međutim, u mleku postoje supstance koje po nekim fizičkim osobinama (rastvorljivost u organskim rastvaračima) spadaju u masti ali ne podležu hidrolizi sa bazama (saponifikaciji). Zbog toga su one svrstane u grupu nesaponifikujućih masti. Ovu grupu masti u mleku čine holesterol i slični steroli, vitamini rastvorljivi u mastima, provitamini (karotin) i neke druge materije. Njihova ukupna količina je relativno mala i čine 0,3—0,45% od količine mlečne masti.

Holesterol. — Po količini je najznačajniji, jer čini oko 0,3% od ukupnih masti u mleku. Nerastvorljiv je u vodi, vrlo malo rastvorljiv u hladnom alkoholu, ali se rastvara u toplom alkoholu i većini organskih rastvarača. Rastvorljiv je u hladnom rastvoru etilacetata, čime se razlikuje od drugih lipida. Iz rastvora kristališe u obliku tankih ljuspica.

Sfingomielin. — Ne sadrži glicerin pa se, uprkos tome što spada u masti, što sadrži fosfornu kiselinu i holin, svrstava u posebnu podgrupu sfingolipida. Holesterol (C27H46O)

U mleku se holesterol nalazi delom rastvoren u mastima delom u adsorpcionom sloju masnih kapljica, dok se najmanji deo nalazi u mlečnoj plazmi vezan za belančevine. Ovo znači da se analizom izdvojene masti iz mleka ne može utvrditi njegova ukupna količina. Kao alkohol može obrazovati estre ali se u mleku u estarskom obliku nalazi samo 10—15% njegove količine dok je ostatak u neesterifikovanom obliku.

Neki autori smatraju da je ateroskleroza (arterioskleroza) tesno vezana za povećanu količinu holesterola u krvi i s obzirom da mleko sadrži izvesnu količinu ove supstance, zabranjuju pacijentima upotrebu mleka a naročito maslaca u dijeti. Međutim, treba odmah reći da je količina holesterola u mleku tako mala da ne može da utiče na nivo holesterola u krvi. Prilikom bućkanja pavlake radi proizvodnje maslaca najveći deo holesterola prelazi u mlaćenicu tako da ga maslac sadrži u vrlo malim količinama i čovek bi morao da konzumira nerealno velike količine ovog proizvoda da bi holesterol iz ove namirnice mogao da utiče minimalno na nivo holesterola u krvi. Naprotiv, dosadašnja saznanja govore da je povećani sadržaj holesterola u krvi posledica poremećaja u nekim fiziološkim funkcijama organizma a ne rezultat unetog holesterola sa hranom. Kod ovih razmatranja često se zaboravlja na čitav niz funkcija koje holesterol može da ima u organizmu: zaštita nervnog tkiva; regulisanje propustljivosti ćelijske membrane; učešće u obrazovanju žučnih kiselina i nekih hormona.

Ranije se smatralo da holesterol ima ulogu provitamina D3. Danas se zna da to nije tačno i da osobine provitamina D imaju dva druga sterola koji se nalaze u vrlo malim količinama u mleku i to: ergosterol i 7-dehidroholesteroL Holesterol može da bude pretvoren u vitamin D samo pod dejstvom intenzivne iradijacije ultraljubičastim zracima iz neprirodnih izvora, pri čemu samo mali deo biva zahvaćen ovom transformacijom.

Biljni steroli se razlikumu od holesterola. Holesterol daje više bojenih reakcija. Ove reakcije razlikuju holesterol od fitosterola (biljnih sterola) i to se može koristiti za ustanovljavanje patvorenja mleka i mlečnih proizvoda dodavanjem biljnih masti.

Fizičke osobine mlečne masti

Hemijski sastav mlečne masti utiče na čitav niz njenih fizičkih osobina kao što su: Temperatura topljenja, Krizmer-ov broj, temperatura očvršćavanja, viskozitet, gustina, indeks refrakcije, energetska vrednost i dr. Većina ovih osobina je karakteristična za mlečnu mast pa se analogno hemijskim nazivaju fizičkim konstantama.

Temperatura topljenja (tačka topljenja). — U velikoj meri zavisi od hemijskog sastava. Ukoliko u mlečnoj masti ima više nižih i nezasićenih masnih kiselina utoliko je temperatura topljenja niža te je na određenoj temperaturi ova mast mekša. Ukoliko je u njoj zastupljeno više viših zasićenih kiselina ona će imati višu tačku topljenja.

Temperatura topljenja varira od 31 do 36°C. To je tzv. završna temperatura topljenja tj. temperatura pri kojoj svi gliceridi prelaze u tečno stanje. Međutim, mlečna mast počinje da se topi na nešto nižim temperaturama. Već na 25—27°C jedan deo prelazi u tečno stanje ali se ne pojavljuje kao tečna faza usled toga što mast u čvrstom stanju uklapa taj rastopljeni deo. Istovremeno tečna faza izaziva rastvaranje jednog dela čvrste masti što povećava količinu tečne faze i pored ostalog izaziva omekšavanje mlečne masti. Daljim zagrevanjem dolazi do izdvajanja tečne masti ali ona nije bistra zbog toga što u sebi sadrži suspendovane čestice čvrste masti. Tek kada tečna mast postane bistra smatra se da je celokupna količina istopljena a temperatura na kojoj se to dešava predstavlja temperaturu topljenja. S obzirom da deo masti počinje da se topi na znatno nižoj temperaturi ona se naziva definitivna ili završna temperatura topljenja. Razlika u temperaturi od početka do završetka prelaza masti u tečno stanje naziva se intervalom topljenja.

Na ovakvom ponašanju zasniva se i određivanje tačke topljenja. To se čini tako da se mala količina istopljene masti unese u staklenu kapilarnu cev posle čega sledi brzo hlađenje na niskoj temperaturi (oko — 10°C) da bi mast očvrsla. Zatim se sadržaj kapilara postepeno zagreva u vodenom kupatilu podešenom za ovu svrhu sve dotle dok se istopljena mast ne izbistri. Neobično je važno da režim hlađenja bude isti, jer je ustanovljeno da on utiče na dobijene vrednosti. Mast, koja je sporo hlađena daje često nešto niže vrednosti za temperaturu topljenja. Pri istoj brzini hlađenja tačka topljenja zavisi od temperature do koje je ohlađena. Niža temperatura hlađenja uzrokuje nižu tačku topljenja.

Zbog ovakvog ponašanja kaže se da se mlečna mast frakciono topi, a to je uslovljeno prisustvom glicerida različitog sastava (u ovim razmatranjima govorimo samo o gliceridima dok se ostale masti prenebregavaju s obzirom na njihovu malu količinu i rastvorljivost u gliceridima). Drugim rečima, frakciono topljenje je posledica toga što se mast sastoji od mešavine različitih glicerida koji imaju različite temperature topljenja, a ne predstavlja jedinstvenu supstancu određenog sastava kao što su na primer voda, alkohol i dr. Zato termin »temperatura topljenja« nije adekvatan onome koji se koristi za materije tačno određenog sastava i osobina. S obzirom da u praktičnom radu nije moguće određivati temperaturu topljenja svake frakcije, dogovoreno je da se kao osnovni kriterijum koristi završna temperatura topljenja.

Tačka topljenja mlečne masti može da varira u širokim granicama od 30 do 41°C dok se češće granice kolebanja kreću od 31 do 35°C u zavisnosti od uslova proizvodnje. Kada se krave hrane svežom hranom i hranom bogatom lako svarljivim ugljenim hidratima mlečna mast ima nižu temperaturu topljenja. Usled ishrane konzistencija mlečne masti i maslaca se menja tokom godine. Zbog toga je u proletnjim i letnjim mesecima maslac mekši nego zimi (na istoj temperaturi) što otežava da se tokom cele godine dobije proizvod istog kvaliteta. Zato se nailazi na praksu da se u cilju ujednačavanja konzistencije meša zimska i letnja mlečna mast.

Tab. 5 — Fizičke konstante nekih poznatih masti

Izostavljeno iz prikaza

• Poreklo masti Indeks refrakcije na 40°C
  Mlečna mast 1,4538—1,4578
  Svinjska mast 1,4580—1,4620
  Goveđe salo 1,4566—1,4596
  Kakao maslac 1,4537—1,4580
  Kokosovo ulje 1,4477—1,4495
• Poreklo masti Temperatura topljenja u °C
  Mlečna mast 30—41
  Svinjska mast 36—40
  Goveđe salo 42—49
  Kakao maslac 28—33
  Kokosovo ulje 20—28
• Poreklo masti temperatura očvršćavanja u °C
  Mlečna mast 17—26
  Svinjska mast 26—32
  Goveđe salo 35—38
  Kakao maslac 16—24
  Kokosovo ulje 10—18

Temperatura topljenja mlečne masti je niža nego kod drugih masti životinjskog porekla. Relativno niska temperatura topljenja je od značaja kod konzumiranja mlečne masti u obliku maslaca. Naime, na temperaturi čovečjeg tela mlečna mast prelazi postepeno u tečno stanje. Pri tome ona prvo znatno omekša što stvara poseban, prijatan osećaj u ustima prilikom konzumiranja maslaca. Istovremeno, ova osobina dovodi do toga da karakteristike ukusa i mirisa maslaca dođu do izražaja. Zbog niske temperature topljenja ne stvara teškoće pri varenju, kao što je to slučaj sa mastima čija je tačka topljenja viša od temperature čovečjeg tela.

Pri prelasku masti iz čvrstog u tečno agregatno stanje potrebno je privesti određenu količinu toplote da bi se na određenoj temperaturi topljenja ovo ostvarilo. Dodatna količina toplote koja je upotrebljena da se na temperaturi topljenja izvrši preobražaj čvrste u tečnu mast naziva se dodatnom toplotom topljenja i ona za m.ečnu mast iznosi oko 83 J/g.

Prilikom zagrevanja dolazi do povećanja zapremine masti. Koeficijent širenja (expanzije), međutim, zavisi od agregatnog stanja masti. Kod masti u tečnom stanju on iznosi 0,85 mm3/g/°C dok je za mast u čvrstom sfanju 0,54 mm3/g/°C.

Krizmerov broj. — Određivanje temperature topljenja zahteva veliku uvežbanost i preciznost ijudi koji je ustanovljavaju. Zato se tragalo za nekom drugom metodom koja bi karakterisala temperaturu topljenja i bila lakše izvodljiva. To je uspelo Krizmeru po kome je ova konstanta dobila ime.

Krizmerov broj označava temperaturu u stepenima Celzijusa pri kojoj se mast rastvara u istoj količini apsolutnog etil alhohola. Na sobnoj temperaturi je mlečna mast vrlo malo rastvorljiva u apsolutnom alkoholu. Na toj temperaturi rastvara se oko 8,4% glicerida sa najnižom temperaturom topljenja. Međutim, sa porastom temperature povećava se rastvorljivost i pri određenoj temperaturi sva mlečna mast se rastvori. Temperatura na kojoj se to odigrava naziva se Krizmerovim brojem i za mlečnu mast vrednosti se kreću od 53 do 59°C. Za druge masti Krizmerov broj ima druge vrednosti. Tako je ustanovljeno da ova konstanta za margarin iznosi 77—78°C. Ponekad se prilikom izražavania vrednosti za Krizmerov broj izostavlja da je ona predstavljena u stepenima Celzijusa, jer se smatra da se to podrazumeva, te se ova konstanta izražava jeđnostavno neimenovanim brojevima.

Ako posle određivanja ove konstante ostavimo da se sadržaj ohladi ustanovićemo da se on zamućuje i mlečna mast izdvaja. Ovo ustvari predstavlja jedan od načina kristalizacije mlečne masti i neki autori su iskoristili ovu osobinu, hladili su alkoholni rastvor masti i na određenim temperaturama izdvajali kristale da bi ustanovili razlike u sastavu masnih kiselina. Primenom ove metode ustanovljeno je da frakcija koja se izdvaja na 45°C sadrži 92,3% zasićenih i samo 4,7% nezasićenih masnih kiselina, dok se onaj deo koji kristališe na 0°C sastoji od 39,3% zasićenih i 55,5% nezasićenih kiselina. Znači da je to jedna od metoda koja se koristi za razdvajanje glicerida različitog sastava i osobina.

Temperatura očvršćavanja (tačka očvršćavanja). — Predstavlja temperaturu na kojoj mlečna mast prelazi iz tečnog u čvrsto stanje.

Ako se istopljena mlečna mast postepeno hladi nastupiće obrnuta pojava— očvršćavanje mlečne masti. Pri tome će u čvrsto stanje preći najpre oni gliceridi koji su se poslednji otopili. Očvršćavanje masti se vrši takođe frakciono na temperaturama 17—26°Ckoje predstavljaju završnu temperaturu očvršćavanja. Kao što se vidi, tačke topljenja i očvršćavanja se razlikuju što dolazi otuda što mlečna mast ne predstavlja određeni hemijski individuum već smešu glicerida različitog sastava i osobina. Pored toga prilikom promene agregatnog stanja dolazi do oslobađanja izvesne količine energije što takođe doprinosi ovoj razlici. Podaci o temperaturi očvršćavanja su veoma značajni za mlekarsku praksu i za razumevanje određenih tehnoloških postupaka. Tako se prilikom proizvodnje maslaca vrši tzv. fizičko zrenje pavlake što ima za cilj da obezbedi očvršćavanje mlečne masti. Ovo je neophodno da bi se dobio maslac određene konzistencije, da bi se sprečio veći prelaz masti u mlaćenicu, da bi se mogao regulisati sadržaj i pravilna raspodela vode u maslacu.

Mlečna mast očvršćava sa temperaturnim i vremenskim zakašnjenjem. To znači da ako se mlečna mast brzo ohladi do temperature očvršćavanja ona neće odmah preći u čvrsto stanje već će biti potrebno izvesno vreme da bi se to ostvarilo. Isto tako da bi mlečna mast brzo očvrsla potrebno je da se ohladi znatno ispod temperature očvršćavanja. Zbog toga se u praksi prilikom fizičkog zrenja pavlake koriste temperature koje su znatno niže od tačke očvršćavanja da bi se obezbedilo očvršćavanje masti u jednom tehnološki razumnom trajanju. Pošto mlečna mast očvršćava sa temperaturnim i vremenskim zakašnjenjem ona se na temperaturi ispod tačke topljenja (na pr. 15 ili 20°C) može nalaziti delimično u tečnom, a delom u čvrstom stanju, što se održava na druge fizičke osobine masti i mleka.

Prehlađivanje masti se vrši i sa ciljem da se dobiju kristali koji po svojim osobinama najviše odgovaraju osobinama maslaca. Naime, posle očvršćavanja započinje proces kristalizacije mlečne masti. Ispitivanjem kristalizacije masti najviše se bavio Mulder (8) čiji se rezultati još uvek pretežno koriste. Jedna od osnovnih postavki ovog autora jeste da mast ima sposobnost da se javlja u više kristalizacionih oblika (kristalni polimorfizam) i da jedan oblik kristala ima sposobnost da prelazi u drugi u zavisnosti od režima i temperature do koje je mast ohlađena. To znači da brzina hlađenja i kristalizacije utiču na osobine kristala. Smatra se da mlečna mast obrazuje tri osnovna oblika kristala čije je nastajanje nezavisno od sastava glicerida. Karakteristika prvog oblika jeste da se topi na nižoj temperaturi. Ovaj oblik kristala se javlja na početku kristalizacije, tj. pri relativno višim temperaturama. Pri daljem hlađenju ili pri dužem stajanju ovaj oblik prelazi u drugi, što znači da je relativno nestabilan i da predstavlja prelaznu formu. Taj prelaz teče dosta sporo na temperaturama bliskim tački očvršćavanja. Drugi oblik se sporije topi i to na višim temperaturama i predstavlja stabilan oblik kristala. Treći oblik se prema Mulderu može nazvati mešovitim jer se sastoji od prvog i drugog. To je forma kristala koja se javlja kao rezultat prelaza prvog u drugi oblik ili obrnuto. Posmatrano u celini može se reći da prilikom topljenja mlečne masti postoji uglavnom drugi oblik i da je on taj koji prelazi u tečno stanje na temperaturi koja odgovara tački topljenja njegovih glicerida. Ako bi mast bila u kristalima prvog oblika i oni se brzo zagrejali tako da se ne dozvoli prelaz u drugi oblik, tačka topljenja bi bila za nekoliko stepeni niža. To znači da prilikom zagrevanja masti prvi oblik prelazi u drugi koji se onda topi,dok prilikom kristalizacije nastaje najpre prvi oblik koji kasnije prelazi u drugi.

Treba istaći da je difrakcijom X zracima kao i elektronskom difrakcijom ustanovljeno više kristalnih oblika koji su različito obeležavani (α, β, β’, y). Međutim, kada se razmatra celokupna ova problematika ostaje utisak da u suštini postoji samo jedan oblik kristala, stabilni oblik, koji je u ovom tekstu označen kao »drugi«, a da svi ostali predstavljaju prelazne (metastabilne) oblike prema stabilnim kristalima ili prelaz ka tečnom agregatnom stanju. U krajnjoj liniji, prelaz iz jednog oblika u drugi pređstavlja otpor promeni stanja u sistemu.

Razmatranje kristalnog polimorfizma mlečne masti treba da omogući da se razumeju pojave u mlekarskoj praksi. Ovom pojavom objašnjava se npr. očvšćavanje maslaca posle proizvodnje. Naime, maslac neposredno posle izrade ima meku konzistenciju. Međutim, kada se taj maslac drži nekoliko dana na temperaturi proizvodnje (temperatura bućkanja) nastupa očvršćavanje maslaca tako da čvrstina može biti višestruko veća od početne. Ovo se objašnjava promenom oblika kristala, čime se delimično objašnjava i omekšavanje maslaca ako se drži na nešto višoj temperaturi.

G u s t i n a. — Na 15°C iznosi prosečno 930 kg/m3. Ovo je vrednost koja se obično koristi pri različitim proračunima. Međutim, na toj temperaturi usled vremenskog i temperaturnog zakašnjenja pri očvršćavanju mlečne masti ona se može nalaziti istovremeno u čvrstom i delimično u tečnom stanju, što utiče na vrednost gustine. Zato se sve češće gustina određuje na temperaturama iznad tačke topljenja — 50, 60 pa čak i 100°C. Gustina na 100°C koleba se u granicama od 865 do 875kg/m3 a na 60°C od 889 do 898 kg/m3. Radi svođenja gustine na 20 ili 15°C koristi se korekcija za temperaturu koja iznosi 0,72/°C pod pretpostavkom da je koeficijent dilatacije isti na svim temperaturama i pri različitim agregatnim stanjima mlečne masti.

Mlečna mast je sastojak mleka sa najmanjom gustinom pa prema tome mora uticati na ovu osobinu mleka srazmemo svom udelu. Zbog manje gustine, zbog činjenice da je u mleku grubo dispergovana i da je nerastvorljiva u vodi i u sistemu koji obrazuju ostali sastojci mleka (mlečna plazma) ona pokazuje tendenciju da se izdvaja na površini mleka i nekih mlečnih proizvoda. Istovremeno, manja gustina omogućava da se dejstvom centrifugalne sile može delimično ili najvećim delom izdvojiti iz mleka, što je od velikog značaja u tehnologiji mleka.

Indeks refrakcije (indeks prelamanja svetlosti, koeficijent prelamanja). — Osnovni princip kod određivanja indeksa refrakcije zasniva se na tome da je stepen prelamanja svetlosti, koja prolazi kroz tečnost ili prozračnu čvrstu supstancu, karakterističan za određenu supstancu.

Indeks refrakcije za mlečnu mast varira u širim granicama od 1,4538 do 1,4578 na temperaturi određivanja od 40°C. Njegovo određivanje je jednostavno i sastoji se u tome da se kap masti stavi između prizme refraktometra i pošto se refraktometar zatvori da bi se dobio vrlo tanak sloj masti i da bi se sprečio neželjeni efekat direktne svetlosti, očitavaju se vrednosti na skali.

U praksi se, pored refraktometra pomoću kojih se čita indeks refrakcije, nalaze aparati sa posebnom skalom. Vrednosti koje se očitavaju na ovim refraktometrima nazivaju se brojem refrakcije te ovaj termin treba razlikovati od indeksa refrakcije. Broj refrakcije za mlečnu mast kreće se najčešće između 42 i 45 što odgovara indeksu refrakcije 1,4530—1,4550. Ovo su ustvari granice u kojima se najčešće kreće koeficijent refrakcije mlečne masti.

Indeks refrakcije za mlečnu mast je nešto manji nego za druge masti i ulja što je posledica veće zastupljenosti nižih i nezasićenih masnih kiselina. Zbog toga se određivanje ove konstante često koristi za ustanotljavanje falsifikata mlečne masti drugim mastima. Treba ipak pomenuti da dobijene vrednosti ne mogu poslužiti kao siguran dokaz o patvorenju, s obzirom na mogućnost širih varijacija kod mlečne masti ili spretne kombinacije stranih masti da se dobije vrednost indeksa refrakcije koji odgovara mlečnoj masti. Zbog toga se on obično koristi kao dopuna nalazima koji su ustanovljeni primenom drugih metoda (Rajhert—Majslov, saponifikacioni broj i dr.).

Energetska vrednost. — Za mlečnu mast je nešto manja nego za druge masti i kreće se najčešće u granicama od 38,2 do 38,7 kJ/g sa prosečnom vrednošću od 38,4 kJ/g. Ovo su vrednosti dobijene pomoću kalorimetarske bombe ali su one nešto manje kada se radi o korišćenju energije u Ijudskom ili životinjskom organizmu, s obzirom da u metaboličkom lancu masti ne bivaju potpuno oksidisane. Manja energetska vrednost mlečne masti proističe otuda što sadrži znatnu količinu nižih masnih kiselina koje su u prirodnom stanju relativno više oksidisane nego više. Treba pomenuti, da ovu činjenicu katkada koriste proizvođači drugih masti, naročito margarina, da bi umanjili značaj mlečne masti u ishrani.

Više od polovine ukupne energetske vrednosti mleka otpada na mlečnu mast. Zbog toga postoji visok stepen korelacije između energetske vrednosti mleka i sadržaja masti u njemu.

Relativni viskozitet. — Za mlečne masti na 20°C iznosi oko 50. Međutim, određivanje viskoziteta na ovoj temperaturi se izbegava iz razloga koji su navedeni kod razmatranja gustine. Zato se danas određivanje vrši na 60 ili 100°. Treba istaći da je viskozitet masti veoma zavisan od temperature. Zapravo, zbog promene agregatnog stanja viskozitet se mnogo brže smanjuje nego što je to slučaj kod mnogih drugih supstanci.

O promeni viskoziteta sa temperaturom svedoče sledeći podaci.

• Temperatura (°C)
• Relativni viskozitet
  25,3 − 43,9
  40,2 − 25,9
  100 − 4,7

Promene mlečne masti

Promene mlečne masti mogu se svrstati u 3 grupe: 1) hidrolitičke, 2) oksidativne i 3) polimerizacione.

Hidrolitičke promene. — Odigravaju se pod dejstvom lipolitičkih fermenata (lipaza) što ima za posledicu oslobađanje masnih kiselina iz glicerida. Kao rezultat tih promena nastaju promene ukusa i mirisa koje se označavaju kao hidrolitička užeglost masti ili često samo kao užeglost. Termin užeglost se koristi često i za oksidativne promene. Prema tome, prilikom definisanja karaktera promena treba označiti karakter promena masti. Uobičajeno je da se pod užeglošću, ako se ne precizira o kojim se promenama rađi, podrazumeva hidrolitička užeglost.

U mleku se nalaze lipolitički fermenti — lipaze — koji se delimično izlučuju sa mlekom a delimično potiču od mikroorganizama u mleku. Ovi fermenti izazivaju hidrolizu masti oslobađajući masne kiseline (vidi formulu str. 21) među kojima se nalaze i niže masne kiseline sa izraženim neprijatnim mirisom i ukusom. Zbog toga se na hidrolitičku užeglost mlečne masti gleda vrlo strogo, jer ona čini mleko i različite mlečne proizvode neupotrebljivim za konzumiranje ili im je kvalitet pogoršan.

Hidroliza mlečne masti pod dejstvom fermenata ne ide skoro nikada do kraja jer oslobođene masne kiseline, naročito maslačna, inhibitorno deluju na dalje odvijanje procesa. Već je ranije pomenuto da su buterna i druge niže masne kiseline pretežno vezane za ugljenikove atome glicerina u alfa položaju (preciznije za hidroksilnu grupu glicerina) i da su podložnije hidrolizi, usled čega se one najpre oslobađaju. Optimalne temperature delovanja lipaze nalaze se u predelu oko 30°C pa ipak su hidrolitičke promene češće zimi nego leti. Zato postoji više uzroka. Prvi je u tome što lipaze pokazuju široki temperaturni dijapazon delovanja; drugi, što se mleko čuva zimi duže nego leti bez termičke obrade; treći, što se u zimskom mleku nalazi više Jipaze. Veća količina lipaza je posleđica, s jedne strane, načina ishrane, odnosno vrste hraniva. Ishrana suvom kabastom hranom dovodi do veće količine lipaze u mleku. Ovome doprinosi i činjenica što se period ishrane suvom hranom u našim klimatskim uslovima poklapa najčešće sa krajem perioda laktacije, koji takođe utiče na povećani sadržaj lipaze. Zbog toga se često u zimskom periodu može sresti da krave već prilikom muže daju mleko sa izraženim lipolitičkim promenama. Ovakvo mleko naziva se lipolizovanim. Ovde treba pomenuti da se lipoliza nikada ne odvija u mlečnoj ćeliji, iako su neki autori ustanovili da su lipaze iz mleka sposobne da vrše i sintezu masti, što znači da se lipoliza odigrava posle lučenja, a najčešće u toku čuvanja.

Postoji čitav niz činilaca koji podstiču lipolizu. Ustanovljeno je da mehanički potresi ubrzavaju lipolizu. Tako je utvrđeno da već prilikom dobijanja mleka mašinskom mužom i njegovog odlaska cevima do mesta hlađenja i čuvanja mogu da postoje uslovi za pojačanu lijpolizu. To je naročito slučaj kada na cevima postoje krivine i posebno kada se krivine koriste za skretanje mleka naviše. Ovo se pored ostalog objašnjava time da prilikom udara dolazi do pojačanog stvaranja pene koja takođe katališe lipolizu. Mehanički udari dovode do obrazovanja tzv. slobodnih masti, tj. masti oslobođenih adsorpcionog sloja; tome doprinosi i pojačano stvaranje pene tako da slobodne masti dolaze u direktan kontakt sa lipazom, što omogućava pojačanu lipolizu.

U mlekarskoj tehnologiji postoji čitav niz operacija koje izazivaju obrazovanje slobodnih masti: kao što su centrifugalno prečišćavanje, delimično ili potpuno obiranje masti pomoću separatora, turbulentno kretanje mleka kroz aparate za tćrmičku obradu ili pak mehaničko delovanje crpki za mleko. Posebno lipolizu podstiče hpmogenizacija — tehnološka operacija kojom se krupnije masnc kapljice usitnjavaju. Usled toga što se tom operacijom povećava i ukupna i relativna površina masnih kapljica dolazi do mogućnosti većeg dejstva lipaze. Pored toga, novoobrazovani adsorpcioni sloj masnih kapljica je delimično obogaćen lipazom. O ovome će još biti reči kod razmatranja lipaza i njihove raspodele u mleku.

Iz napred iznetog proizilazi da postoji veći broj činilaca koji favorizuju pojavu hidrolitičke užeglosti i zbog toga je ona tako česta pojava i kod svežeg i kod termički obrađenog mleka. Po nekim autorima 30—50% uzoraka mleka pokazuju neke znake hidrolitičke užeglosti. Zato je logično da izvestan broj Ijudi izbegava da konzumira mleko jer su im čula ukusa i mirisa veoma osetljiva na promene izazvane lipolizom. Međutim, treba istaći da izvestan manji stepen lipolize ne mora da izazove promene ukusa i mirisa.

Lipolizovano mleko se jače peni zbog prisustva veće količine slobodnih masnih kiselina (pojam slobodnih masnih kiseiina ne treba mešati sa slobodnim mastima). Veća sklonost mleka ka obrazovanju pene doprinosi sa svoje strane daljem razvoju lipolize. Obrazovana pena je u tom slučaju i veoma stabilna — postojana. Time se objašnjavaju slučajevi da se od pavlake ne može obrazovati maslac primenom klasičnog načina proizvodnje. Naime, prilikom bućkanja dolazi do obrazovanja stabilne pene sa veoma sitnim mehurićima koji ne omogućavaju tzv. preobražaj faza, tj. da se emulzija masti u vodi pretvori u emulziju vode u masti.

Povećana količina slobodnih masnih kiselina izaziva porast kiselosti mlečne masti (vidi hemijske konstante mlečne masti) i kada kiselost dostigne 7—8° Kottstorfera ona je nepodesna za ishranu. To ne znači da je mlečna mast koja ima manju kiselost (oko 3°K) prijatna za konzumiranje, jer već počinje da se javlja gorak ukus koji se oseća u zadnjem delu usta. Zbog toga, kada se razmatra pitanje kiselosti masti i njenog ukusa treba u prvom redu obratiti pažnju na organoleptičku ocenu jer produkti hidrolize triglicerida nisu štetni po zdravlje, dok gorak ukus može biti posledica obrazovanja fiziološki štetnih sastojaka, koji su rezultat drugih hemijskih procesa koji se odigravaju na mlečnoj masti.

Oksidativne promene. — Dovode u krajnjoj liniji do oksidativne užeglosti mleka i proizvoda u kojima se one dešavaju.

Oksidativnim promenama podležu uglavnom nezasićene masne kiseline koje čine 30—40% masnih kiselina u mlečnoj masti. Relativno visok sadržaj ovih kiselina čini da se ove promene često sreću i organoleptički konstatuju a proizvodi tih promena se mogu kvalitativno i kvantitativno ustanoviti. Organoleptički se oksidativne promene mogu utvrditi promenom ukusa koje se registruju opisno kao miris i ukus na loj, riblje ulje, ribu, olaj, karton, metal i sl. Kao što se vidi, kao rezultat oksidativnih promena javlja se čitav niz različitih ukusa i mirisa mlečne masti a koji će od njih dominirati zavisiće od produkata koji nastaju kao rezultat oksidativnih promena. Ovo istovremeno znači da kao rezultat oksidativnih promena može nastati čitav niz različitih proizvoda koji mlečnoj masti i mlečnim proizvodima daju specifične organoleptičke osobine. Treba navesti da prilikom oksidativnih promena masti mogu nastati vrlo različiti produkti razgradnje te je ukus i miris koji se oseća čulima u stvari rezultanta dejstva različitih produkata. Jedna od vrlo čestih manifestacija oksidativnih promena nezasićenih masnih kiselina je miris i ukus na loj. Zbog toga se oksidativne promene često označavaju kao lojavost.

Na temperaturama iznad 50°C oksidacija nezasićenih masnih kiselina može se odigrati neposredno na mestu dvogube veze. To znači da dvogube veze nisu veze jačine, već reaktivne veze. Kao primer ovakvog tipa oksidacije navešćemo oleinsku kiselinu:

Izostavljeno iz prikaza

Kao rezultat ovakve oksidacije javljaju se peroksidi na mestima dvogubih veza u masnim kiselinama, koji se nazivaju cikličnim peroksidima. Ovakvo direktno vezivanje kiseonika odigrava se uglavnom pri višim temperaturama, kada se koriste čiste masti, bez prisustva vode i drugih agenasa koji mogu da utiču na pravac oksidativnih promena. Na nižim temperaturama proces oksidacije nezasićenih masnih kiselina odvija se posredno tj. oksidacija ne započinje direktno na dvostrukim vezama već na jednom od ugljenikovih atoma koji se nalazi neposredno uz one povezane dvostrukim vezama.

Kao rezultat ovog stepena i karaktera oksidacije nastaju takozvani hidroperoksidi koji su sposobni da oksidišu druge supstance ili druge nezasićene masne kiseline. Ovu osobinu imaju i ciklični peroksidi. Prema tome kao jedna od metoda za utvrđivanje količine obrazovanih peroksida koristi se njihova sposobnost da oksidišu kalijum jodid pri čemu se oslobađa elementarni jod koji se može lako odrediti.

Umesto hidroperoksida, istovremeno sa njima ili nezavisno od njih, mogu se obrazovati produkti oksidacije koji sadrže epoksidnu grupu, na primer:

Izostavljeno iz prikaza

U poslednjem slučaju epoksidna grupa ne nastaje zasićenjem dvostrukih veza već vezivanjem kiseonika za zasićeni deo oleinske kiseline. Ovaj način nastajanja epoksidnih grupa se javlja u autokataličkoj (nešto poodmakloj) fazi oksidacije masti.

Pored navedenih mogu se oksidacijom stvoriti moloksidna ili ozonidna jedinjenja. Primer obrazovanja ozonida masnih kiselina dat je u sledećoj formuli:

Izostavljeno iz prikaza

Peroksidne, hidroperoksidne, moloksidne a naročito ozonidne grupe su nestabilne pa prema tome sklone raspadanju i istovremeno otpuštanju kiseonika koji može da oksidiše novu nezasićenu masnu kiselinu, sa vodom daje vodonik peroksid (H2O2) ili sa kiseonikom ozon (O3). Od momenta kada nastanu ova jedinjenja proces oksidacije masti teče lančanom reakcijom te se smatra autokatalitičkim procesom čiji stepen odvijanja zavisi od kontakta kiseonika u sredini u kojoj se ove reakcije odvijaju. Zbog toga se kod razmatranja oksidativnih promena mlečne masti vrlo često koristi termin autooksidacija. Prema tome u daljem prenosu kiseonika mogu učestvovati i vodonik peroksid i ozon.

Zbog nepostojanosti ovih grupa nastupa razgradnja masnih kiselina pri čemu nastaju aldehidi, ketoni, nove kiseline i dr. Ova jedinjenja koja nastaju kao proizvodi poodmaklog procesa oksidacije mlečne masti dovode do pojave gorkog, oštrog, palećeg ukusa masti i, s ozbirom da su neki od njih isparljivi, izazivaju i mane mirisa. Ove se mane mogu često ustanoviti kod maslaca koji je dugo skladišten a neretko se javlja kod pavlake, u površinskim delovima tvrdih sireva kao i kod mleka u prahu.

Nastajanje ovih proizvoda degradacije masti može se prikazati na sledeći način:

H2O + O = H2O2
O2 + O = O3

Nonilni aldehid ili
Azelainski aldehid

Ova razgradnja masne kiseline ide često preko niza međuprodukata koji nastaju intramolekularnim pregrupisavanjem atoma kiseonika i vodonika. Nastali H2O2 služi kao donator kiseonika za oksidaciju novih masnih kiselina, ili produkata raspadanja masnih kiselina.

U ovom tekstu prikazano je kao da je oleinska kiselina slobodna, tj. izdvojena iz glicerida te ne treba shvatiti da se oksidativni procesi dešavaju samo na slobodnim masnim kiselinama. Naprotiv, najveći deo ovih oksidacija dešavaju se baš na masnim kiselinama vezanim za glicerin. Navedena reakcija, takođe, pokazuje da i prilikom oksidativnih promena mlečne masti mogu nastati slobodne kiseline koje svojim prisustvom utiču na kiselost masti.

Slično aldehidima nastaju i ketoni što je obično vezano za pregrupisavanje atoma kiseonika i vodonika, npr.

Izostavljeno iz prikaza

Ketoni mogu da nastanu i iz drugih jedinjenja (hidroksiperoksida, hidroksiketona) pri čemu dolazi do njihove razgradnje uz obrazovanje ketona manje molekulske težine, npr. metilamilketon (CHj—C—(CH2)7-CH-CH3—C—(CH2)4—CH3 + CO2.

Kao što se vidi, prilikom oksidativnih promena mlečne masti može nastati više novih jedinjenja koja u zavisnosti od količine i osobina, izazivaju različite mane, o čemu je napred bilo reči. Već je ranije pomenuto da fosfolipidi lakše podiežu oksidativnim promenama zbog većeg sadržaja nezasićenih kiselina. Njihova sklonost ka oksidaciji je utoliko izraženija ukoliko sadrže masne kiseline sa dve ili tri nezasićene veze.

Prvi uslov da bi se oksidacija mlečne masti mogla odigrati jeste da postoji određena količina kiseonika. Mleko je, kao što će se kasnije videti, zasićeno gasovima i među njima gasovima iz vazduha. Količina kiseonika koja se normalno nalazi u mleku je dovoljna da omogući proces oksidacije masti, pod uslovom da postoje i drugi neophodni činioci. Dokaz da je slobodni kiseonik neophodan je i taj da se oksidativne promene mlečne masti neće odvijati ako je kiseonik uklonjen, bez obzira što su svi ostali činioci koji podstiču ove procese prisutni.

Ako se u litru mleka nalazi manje od 0,5 mg O2 ne postoje uslovi da proces oksidacije masti započne. Iz ove konstatacije proizilaze postupci koji se primenjuju da bi se sprečila oksidativna užeglost. Kod tečnih proizvoda primenjuje se degasifikacija (deaeracija) koja posredstvom vakuma uklanja gasove iz tečnih proizvoda. Kao dopunski činilac primenjuju se više temperature koje omogućavaju uklanjanje jednog dela gasova iz tih proizvoda i doprinose efikasnijem dejstvu sniženog pritiska. Kod maslaca i sličnih proizvoda koriste se ambalažni materijali koji su nepropustIjivi za vazduh a istovremeno dobro prijanjaju uz površinu maslaca te tako onemogućavaju kontakt sa kiseonikom. Kod proizvoda, kao što su različita zgusnuta mleka, teži se da u pakovanju u kome se nalaze ostane što manje vazduha, dok se kod mleka u prahu koje je namenjeno dužem čuvanju pribegava uklanjanju vazduha iz praha i njegovoj zameni inertnim gasom (N2).

Oksidativna užeglost je katalisana dejstvom svetlosti, nekih metala. Jako katalitičko dejstvo ima svetlost a naročito dejstvo pokazuju ultraljubičasti zraci. Zbog toga se prostorije u kojima se proizvodi ili pakuje maslac grade sa ekspozicijom prema severu i primenjuje se njihovo delimično zamračivanje. Sprečavanje dejstva svetlosti obezbeđuje se i primenom neprozime ambalaže. Već ovde treba naznačiti da se u praksi često ne razlikuju oksidativne promene mlečne masti koje katališe svetlost od promena izazvanih dejstvom svetlosti na belančevine. To dolazi otuda što i jedne i druge promene indukovane svetlošću dovode do izmene organoleptičkih svojstava i razlike među njima može da ustanovi samo dobro uvežbano lice sa bogatim iskustvom. Bakar i gvožđe, u prvom redu, mangan, nikl i hrom, u manjoj meri, katališu oksidativne promene mlečne masti. Treba odmah reći da je količina gvožđa i bakra u mleku veoma mala i nedovoljna da podstiče oksidaciju masti. Međutim, treba imati u vidu da mleko i mnogi mlečni proizvodi imaju izraženo korozivno dejstvo na metale a među njima i na bakar i gvožđe. Ako količina bakra dostigne l,5mg/l mleka onda će takva koncentracija da deluje katališuće. Zbog toga se u praksi teži da mleko nigde ne dolazi u kontakt sa površinom od bakra niti sa gvožđem koje je podložno koroziji.

Još pre pola veka konstatovana je činjenica da različiti uzorci mleka pokazuju različitu otpornost ka oksidativnoj užeglosti iako nisu mogli biti utvrđeni razlozi za takvo ponašanje. Ogledi sa velikim brojem uzoraka mleka su pokazali da se na osnovu sklonosti prema oksidativnoj užeglosti mogu razlikovati 3 kategorije mleka. U prvu kategoriju spadaju uzorcr mleka kod kojih oksidativna užeglost nastane spontano u toku 48 časova. Zbog toga se nazivaju mlekom sa spontanim razvojem oksidativne užeglosti. Druga kategorija označava mleko kod koga se neće spontano odvijati oksidativni procesi ali će se oni odigrati ako se mleku dodaju kupri joni (Cu2+). Ova kategorija predstavlja prelaz prema trećoj u koju se ubrajaju uzorci mleka kod kojih neće biti primetnih znakova oksidativne užeglosti u toku 48 časova ni posle dodavanja Cu2+. To znači da ovi uzorci pokazuju veliku otpomost prema pojavi oksidativne užeglosti i tako se i označavaju. Otkuda dolazi do ove otpornosti, nije tačno utvrđeno ali postoje realne pretpostavke da uzorci mleka koji imaju sposobnost da se odupiru promeni oksidaciono — redukcionog potencijala raspolažu i osobinom da onemogućavaju oksidativne promene masti. Posle ovog delimičnog objašnjenja otpadaju pretpostavke o prisustvu ili odsustvu fermenata koji podstiču oksidativne promene (ksantin oksidaza, perolsidaza i dr.).

Iako je nastanak oksidativne užeglosti intenzivniji na višim temperaturama, primećeno je da se kod mleka ona javlja češće zimi nego leti. To dolazi iz dva razloga. Pre svega temperatura mleka u zimskim mesecima je niža što pogoduje zadržavanju gasova u mleku. Niže temperature inhibiraju aktivnost mikroorganizama a među njima i onih za čije je delovanje neophodan kiseonik. Pošto je razvoj mikroorganizama usporen ili potpuno zaustavljen ostaje više kiseonika koji predstavlja osnovni uslov za nastanak oksidacije.

Tehnološka operacija koja inhibira pojavu oksidativne užeglosti jeste homogenizacija. Homogenizacijom se mašne kapljice usitnjavaju te se njihova relativna površina znatno povećava usled čega bi trebalo očekivati veću sklonost ovoga mleka ka oksidativnim promenama masti. Međutim, homogenizacija ima za posledicu delimično uklanjanje fosfolipida iz adsorpcionog sloja a poznato je da su oni podložni oksidacijama. Isto tako menja se sastav i drugih materija u adsorpcionom sloju tako da dolazi do smanjenja koncentracije bakra po jedinici površine masnih kapljica, čime se smanjuje katališući efekat ovog metala.

Za sprečavanje oksidativne užeglosti maslaca i mleka u prahu, u nekim zemIjama je dozvoljena upotreba antioksidanata, tj. supstanci koje su podložnije oksidaciji od mlečne masti, tako da se kiseonik u prvom redu vezuje za njih te ga ne preostaje dovoljno za oksidaciju masti. U krajnoj liniji oni odlažu početak užeglosti masti. Problem, dodavanja ovih materija maslacu je još uvek predmet diskusije, jer se njihovom primenom odvraća pažnja od neophodnih mera za sprečavanje oksidativne užeglosti.

U mleku i mlečnim proizvodima koji sadrže masti postoji mala količina supstanci sa antioksidativnim dejstvom. Tu spadaju pre svega neki vitamini rastvorljivi u mastima (A, D, E) i njihovi provitamini. Vitamin C se lakše oksidiše nego nezasićene masne kiseline. Prema tome, na početku on može da pokazuje svojstvo antioksidanta. Međutim, u daljem toku nastaju produkti njegove oksidacije sa prooksidativnim delovanjem. Zbog toga se ne može prihvatiti mišljenje da i vitamin C spada u grupu pravih antioksidanata.

Slobodne masti, tj. masti oslobođene adsorpcionog sloja, su podložnije oksidativnim promenama zbog direktnog kontakta sa kiseonikom a u izvesnim slučajevima (punomasno mleko u prahu) i zbog veće površine dodira sa vazduhom.

Polimerizacione promene. — Najređe se javljaju i to uglavnom u slučajevima dugog čuvanja mlečne masti u kontaktu sa vazduhom. Zbog toga se ova pojava javlja uglavnom pri dužem skladištenju maslaca.

Polimerizacija se ogleda u tome što dve nezasićene masne kiseline iz različitih glicerida međusobno reaguju ugljenikovim atomima koji su spojeni dvostrukim vezama, što se može prikazati sledećom formulom:

Izostavljeno iz prikaza

Ova se reakcija odvija na površini maslaca što znači u kontaktu sa kiseonikom iz vazduha te međusobno mogu da reaguju masne kiseline preko epoksidnih ili peroksidnih grupa.

Izostavljeno iz prikaza

Pojava polimerizacije mlečne masti je u suštini istovetna sa procesom koji se ođigrava kod sušivih ulja (laneno i druga ulja).

Kao posledica polimerizacije masti na površini maslaca se obrazuje jedan sloj sa znatno izmenjenim karakteristikama ukusa, mirisa i boje. Promene ukusa i mirisa su slične onima koje se osećaju kod oksidativne užeglosti masti, dok se promena boje ogleda u nestanku karakteristične sjajne narandžaste nijanse i pojavi mrtvo bele boje koja nekad može imati slabo sivkastu nijansu. Diskoloracija maslaca na površini ukazuje da je oksidacijom zahvaćena ne samo mlečna mast u užem smislu reči već i neki pigmenti (beta karotin).

Vremenom ovaj sloj postaje deblji ali srećom ne prelazi 1 cm. Ako se maslac sa ovom manom koristi za ishranu mora se obavezno ukloniti sloj od oko 2 cm ispod površine.

Masne kapljice

Oblik, broj i veličinamasnih kapljica. — Mast se u mleku nalazi dispergovana u obliku sitnih čestica sfernog oblika koje se zbog toga nazivaju masnim kuglicama ili masnim kapljicama. Drugi termin nije sasvim adekvatan ali je toliko odomaćen da se koristi skoro kao jedini termin u našoj stručnoj i naučnoj literaturi kao i u praksi. Ponekad se mogu sresti i nazivi masne sfere ili masne globule.

Veličina masnih kapljica (izražava se dužinom prečnika u mikrometrima 10~6m) može, prema literaturnim podacima, da varira od 0,1 do 22 p, m. To znači da se najmanje masne kapljice po svojim dimenzijama približavaju gornjoj granici usvojenoj za koloidno dispergovane čestice. Ovo su ekstremne vrednosti koje se retko sreću jer najveći broj ima prečnik od 1—6 p.m sa prosekom od oko 3 mikrometra.

Veličina masnih kapljica zavisi od različitih činilaca od kojih su vrsta životinja, rasa i period laktacije najznačajniji. Ovčije mleko ima napr. krupnije masne kapljice nego kravlje. Ustanovljeno je da rase krava koje daju mleko sa većim sadržajem masti imaju nešto krupnije masne kapljice, što se vidi iz sledećih podataka:

• Rasa krava
• Prosečan prečnik masnih kapljica (u p. m)
  Džerzejska 3,5
  Dornaća šarena (Domaći simentalac) 3,16
  Istočnofrizijska 2,58
• Rasa krava % masti u mleku
  Džerzejska 5,5
  Dornaća šarena (Domaći simentalac) 3,8
  Istočnofrizijska 3,2

To međutim ne mora da znači da masnije mleko jedne krave ima krupnije masne kapljice od mleka iste krave sa manjim sadržajem masti. Npr. kravlje mleko u prvoj polovini laktacije sadrži manje masti nego pri kraju muznog perioda pa ipak su masne kapljice veće u mleku na početku nego na kraju laktacije.

Iako su tako sitne masne kapljice su najgrublje dispergovane od svih sastojaka mleka te se mogu posmatrati pod običnim mikroskopom sa različitim uveličanjima. Pri tome one imaju izgled kružića različite veličine koji su međusobno razdvojeni kružnicom (kružnom linijom) koja se javlja kao posledica odbijanja svetlosti od masnih kuglica. Takođe se može uočiti njihovo slabo treperenje i težnja da se koncentrišu na jednom kraju vidnog polja. Međutim, njihovo se kretanje može sprečiti povećanjem viskoziteta sredine (dodavanjem želatina) što omogućava da se odredi njihova veličina i broj. Veličina se određuje mikroskopom uz pomoć mikrometra pri čemu se uveličanje na mikroskopu podešava tako da podeok na mikrometru bude tačno ili približno 1 ili 2 pm. Prilikom određivanja veličine masne kapljice se svrstavaju u klase: <1; 1—2; 2—3; 3—4 pm itd. Da bi rezultati bili verodostojni potrehno je za svaki uzorak mleka izmeriti najmanje 400 masnih kapljica.

Sl. 2. — Izgled masnih kapljica u mleku Treba zapaziti razlike u veličini i tendenciju obrazovanja skupina (aglomerata)

Izostavljeno iz prikaza

Prečnik masnih kapljica

Sl. 3 — Kriva raspodele masnih kapljica po veličini

Izostavljeno iz prikaza

Određivanje broja, do pre desetak godina, vršeno je takođe pomoću mikroskopa. Zbog ogromnog broja masnih kapljica mleko mora biti razređeno 50—200 puta (razređenje se vrši takođe i kod određivanja veličine) pri čemu se prilikom izračunavanja broja mora voditi računa o stepenu razređenja. Za određivanje broja koristi se često hemacitometer (Thomeova kamera) kod koje svaki od kvadrata sadrži određenu količinu mleka. Brojanjem masnih kapljica u nekoliko takvih kvadrata i množenjem sa određenim faktorom utvrđuje se broj masnih kapljica. Danas se određivanje broja i veličine masnih kapljica vrši elektronskim uređajima od kojih je jedan od najpoznatijih Coulter Counter. Broj masnih kapljica se izražava njihovim brojem u 1 ml (ređe u 11) mleka. Literaturni podaci variraju od 2—4.000.000.000 masnih kapljica u 1 ml. Naši podaci o mleku domaćeg šarenog govečeta (9) kreću se od 1,717 x 109 do 2,625 x 109 sa prosekom od 2,139 x 109. Ovi rezultati nisu pokazali da postoji zavisnost između procenta masti i veličine masnih kapljica, ali govore nedvosmisleno da nezavisno od masnoće, većem prosečnom prečniku masnih kapIjica odgovara njihov manji broj.

Prosečni prečnik se određuje na osnovu dobijenih podataka merenja pomoću sledeće formule:

d = nd/N— u kojoj su

d = prosečni prečnik
n = broj masnih kapljica u svakoj klasi
d = srednja vrednost prečnika u klasi (pr. za klasu od 3—4 pm uzima se vrednost 3,5).
N = ukupni broj izmerenih kapljica

Na ovaj način se dobija približna vrednost prosečne veličine masnih kapljica.

Prosečna zapremina se izračunava na osnovu istih podataka pomoću sledeće formule:

V = nd3 / 6N

U tabeli 6 i grafikonu 1 prikazana je brojna raspodela masnih kapljica po veličini kao i učešće masnih kapljica različite veličine u 100 g mlečne masti mleka domaćeg šarenog govečeta.

Tab. 6 — Brojna raspodela masnih kapljica po veličini

Izostavljeno iz prikaza

• Prečnik masnih kapljica u mikrometrima
• Od ukupnog broja pojedine klase učestvuju u procentima
• U 100 g masti učestvuju (u %)

Iz tabele proizilazi da su brojno najzastupljenije masne kapljice čije se dimenzije kreću oko prosečne veličine (3,16 mikrometara), tome slede klase do 2 pm i od 3— —4 p.m, a sa daljim povećanjem prečnika njihov broj naglo opada. Masne kapljice veće od 9 mikrona su tako retke da se njihova brojna zastupljenost može zanemariti.

Sasvim se drugačija slika dobije kada se razmatra učešće pojedinih klasa u 100 g mlečne masti. Tako masne kapljice prečnika 6—7 pm učestvuju u broju samo sa 0,8% a čine 7,28% masti u mleku, što je skoro tri puta više nego za klasu do dva mikrometra kojih ima skoro 30 puta više po broju. Ovakvi odnosi su logični kada se ima u vidu da se zapremina i masa menjaju sa trećim stepenom prečnika tj. masna kapljica koja ima dva puta veći prečnik ima osam puta veću zapreminu.

Tab. 7 — Neke fizičke karakteristike masnih kapljica mleka domaćeg šarenog govečeta

Izostavljeno iz prikaza

• % masti u mleku
• Masne kapljice
• Broj u 1 ml × 109
• Težina u mg x 10-9
• Zapremina u μm3
• Prečnik u μm
• Prosek
• Granice variranja

Naši podaci (tab. 6) potvrđuju napred iznetu konstataciju da većina masnih kapljica spada u klase do 6 pmjer one čine 99,1% ukupnog broja a učestvuju sa 92,3% u količini masti.

Zbog velikog stepena usitnjenosti masne kapljice imaju veliku površinu na kojoj mogu da adsorbuju različite supstance, što je od značaja i kod obrazovanja adsorpcionog sloja. Ukupna površina masnih kapljica u jednom litru mleka se kreće od 59 m2 za mleko istočnofrizijske rase (3,2% masti), do 80 m2 za mleko džerzejske rase (5,5% masti). Neki autori (Ling) su u nameri da prikažu što plastičnije usitnjenost masnih kapljica izračunali da kada bi se sve masne kapljice sadržane u jednom litru mleka gernzejske rase poređale jedna do druge zauzele bi površinu od 300 m2, a kada bi se poređale u nizu dobio bi se lanac dug 11.000 km.

Značaj veličine masnih kapljica. — Veličina masnih kapljica ima i praktičan značaj. Ako se mleko ostavi da stoji na hladnom mestu 24 časa, onda će se na njegovoj površini izdvojiti sloj pavlake čija debljina iznosi 10—15% od visine mleka u sudu. U tom sloju koncentrisano je oko 90% masti u mleku. To znači da dolazi do raslojavanja masti jer je ona lakša od ostalih sastojaka mleka. Intenzitet raslojavanja je velikim delom funkcija veličine masnih kapljica, tj. ukoliko su kapljice veće izdvajanje je brže i potpunije. To dolazi otuda što ove masne kapljice zbog manje specifične površine lakše savlađuju unutrašnje trenje (viskozitet), koji predstavlja glavni otpor na putu kretanja prema površini, dok sitne kapljice najvećim delom ostaju dispergovane u donjem delu mleka. Na ovome su se nekada zasnivali različiti načini dobijanja pavlake (Holštajnski i Švarcov način) kao sirovine za proizvodnju maslaca. Ovaj način izdvajanja mlečne masti ima danas značaj još samo u zemljama u kojima separator za mleko nije našao širu primenu a kod nas se još uvek koristi u domaćinstvu u proizvodnji specifičnog proizvoda — kajmaka (skorupa). O tzv. spontanom izdvajanju masti na površini biće posebno govora kod razmatranja obrazovanja aglomerata masnih kapljica. Sa pronalaskom i upotrebom separatora za mleko, veličina masnih kapljica je izgubila značaj u proizvodnji pavlake, jer je delovanje centrifugalne sile mnogo puta veće od dejstva gravitacije, te je izdvajanje masti brže i potpunije.

Kod proizvodnje maslaca klasičnim bućkalicama veličina masnih kapljica utiče na vreme bućkanja, tj. na brzinu obrazovanja maslaca. Ukoliko su masne kapljice veće, vreme bućkanja će biti kraće.

Kod proizvodnje sireva veličina masnih kapljica utiče na zadržavanje masti u grušu, odnosno, na prelaz masti u surutku. Ukoliko su masne kapljice veće, prelaz masti u surutku će biti veći i to iz dva razloga. Prvi je taj što veće masne kapljice brže isplivaju na površinu mleka za vreme podsirivanja, tj. za vreme dok se ne izvrši preobraćanje mleka iz stanja sola u stanje gela. To znači da ukoliko je vreme podsirivanja duže i raslojavanje masti će biti izraženije. Mast koja je isplivala na površinu je koncentrisana u većoj meri dok je količina kazeina u gornjem sloju zbog toga smanjena. Zbog toga kazein tokom koagulacije ne može da obuhvati celokupnu mast, već ona ostaje labavo vezana i tokom obrade gruša, prelazi u surutku. Drugi razlog je u tome što mast sa površine zrna gruša, prelazi u surutku. Naime, tokom proizvodnje sireva gruš se reže na kocke sa stranicom 1 —2 cm. Masne kapljice sa površina preseka prelaze u surutku i ukoliko su one veće i »gubitak« masti sa surutkom je veći.

Kod proizvodnje sterilizovanog mleka, sterilizovanih mlečnih napitaka duže trajnosti kao i kod izrade zgusnutog nezaslađenog mleka, želi se da se spreči raslojavanje masti, odnosno, da se poveća stabilnost emulzije masti u mleku. U tu svrhu koristi se homogenizacija mleka koja dovodi do usitnjavanja krupnijih masnih kapIjica, usled čega one znatno sporije izlaze na površinu.

Raslojavanje masti stvara probleme i kod uzimanja uzoraka mleka za analizu, jer se pre uzimanja uzoraka mleko mora temeljno promešati. Ovo ne predstavlja naročiti problem kada se mleko nalazi u manjim sudovima. Međutim, kada se mleko nalazi u cisternama onda to pričinjava ozbiljne teškoće, te se moraju koristiti specijalni uređaji za ujednačavanje sastava mleka po masnoći da bi uzeti uzorak bio reprezentativan za tu količinu mleka.

Raslojavanje masti u mleku stvara ozbiljne poteškoće tehnolozima u mlekarama jer ako ona nastupi, različita pakovanja pasterizovanog mleka iz iste cisterne mogu imati različiti sadržaj masti, a čak i manja količina masti za 0,05 ili 0,1% masti od propisanog se veoma strogo ceni od kontrolnih organa.

Raslojavanje masti utiče i na kvalitet proizvoda. Tako u procesu proizvodnje kiselog mleka ili kisele pavlake izdvajanje masti na površini čini ne samo da je proizvod neujednačenog kvaliteta u celoj masti već dovodi i do mana proizvoda. Tako kod proizvodnje kiselog mleka izdvajanje masti na površinu čini da proizvod u donjem delu ima lošiju strukturu i konzistenciju sa sklonošću da izdvaja serum, što se negativno procenjuje kod organoleptičke ocene kvaliteta tog proizvoda od strane potrošača ili stručnih ocenjivačkih komisija.

Zbog toga se nameće neophodnost da se uzeti uzorak mleka za hemijsku analizu obavezno dobro izmeša a to obavezuje i lice koje izvodi analizu da pre svakog odmeravanja potrebne količine mleka, uzorak dobro ujednači. To mora postati njegova navika.

Emulzija mlečne masti. — Mast u mleku obrazuje emulziju ili suspenziju u zavisnosti od njenog agregatnog stanja. Kada se govori o disperziji mlečne masti obično se zanemaruje agregatno stanje te je uobičajeno da se govori o emulziji, zbog toga što je mast prilikom dobijanja mleka u tečnom stanju. Zato će ovaj termin biti korišćen u daljoj razradi ove materije.

Stabilnost emulzije u mleku može se posmatrati sa dva stanovišta: sa praktičnog i sa fizičkohemijskog gledišta. Sa gledišta prakse stabilnost emuzlije se procenjuje u zavisnosti od trajnosti proizvoda. To znači da ako je proizvod trajniji i stabilnost emulzije mora duže da traje. Sa druge strane, kod proizvoda kod kojih je emulzija osnovno merilo kvaliteta, njegova trajnost se određuje prema trajnosti emulzije (kozmetičke pomade i dr.). Po ovom kriterijumu emulzija u mleku bi bila nestabilna jer mast pokazuje tendenciju relativno brzog raslojavanja. Kao primer za to može poslužiti nehomogenizovano pasterizovano mleko, kod koga se najveći deo masti izdvoji u njegovom gornjem delu.

Sa gledišta fizičke hemije emulzija masti u mleku je relativno stabilna, zbog toga što masne kapljice i kada se izdvoje na površini, zadržavaju svoju individualnost tj. ne spajaju se svojim masama. Isto tako, izdvojena mast na površini se može prilično lako ponovo dispergovati u celoj masi primenom blagih mehaničkih potresa tako da se ponovo uspostavi prvobitna emulzija, Izraz »relativno« stabilna emulzija upotrebljen je zbog toga što se u mleku nalazi izvesna mala količina slobodnih masti, tj. masti koje nemaju na površini zaštitni sloj pa su sposobne da se međusobno spajaju.

Masne kapljice zadržavaju svoju individualnost zbog toga što su čestice masti obavijene slojem supstanci koje obrazuju adsorpcioni sloj masnih kapljica.

O prirodi toga sloja mnogo je diskutovano od vremena kada je njegovo postojanje ustanovljeno krajem prve polovine XIX veka i kada je označen kao »haptogena membrana«. Zapravo, dugo se želelo da se predstavi da ova membrana ima iste karakteristike kao i ćelijske opne živih organizama, čime se želelo da se i mleku pripišu osobine živog tkiva, koje su nedostupne Ijudskom saznanju (vitalističke teorije o mleku). Ovakvo gledište je ponovo uzelo maha kada je utvrđeno da rastvarači masti teže ekstrahuju mast iz kapljica, što bi trebalo da bude dokaz da oko masnih kapljica postoji stvarna membrana. Danas se zna i način nastajanja adsorpcionog sloja i priroda materija koje ga obrazuju. Zbog toga je potrebno da se u najkraćim crtama upoznamo sa osnovnim načinom stabilizovanja emulzije.

Emulzija predstavlja disperzni sistem u kome su čestice jedne tečnosti dispergovane u drugoj pod uslovom da su međusobno nerastvorljive i da hemijski ne reaguju. Najrasprostraniji takav sistem jeste emulzija ulja u vodi. Ako postoje ulje i voda moguće je da se ulje određenim postupcima disperguje i da se obrazuje emulzija ulja u vodi. Ali da bi ovakva emulzija bila stabilna neophodno je da se ispune dva uslova. Prvi je da čestice masti budu vrlo sitne (0,3—0,5 pn) tj. da se svojim dimenzijama približavaju koioidnim česticama. U tom slučaju na površini dispergovanih čestica nastaje električni potencijal koji izaziva i delimično odbijanje čestica. Da je to tačno može se ustanoviti na osnovu ponašanja emulzije u polju električne struje, ili posle dodavanja soli viševalentnih jonova kada se primećuje da se emulzija ponaša kao tipični hidrofobni sol. Drugi uslov da ovakva emulzija bude stabilna je da koncentracija dispergovane supstance bude mala, tj. da su dispergovane čestice dovoljno udaljene jedna od druge tako da ne dolazi do njihovog spajanja. Ako je koncentracija ulja veća, odnosno, udaljenost između čestica mala, onda električni potencijal na površini dispergovanih čestica neće biti dovoljan da spreči njihovo spajanje.

Ako posmatramo mleko sa ovog stanovišta utvrdićemo da nijedan od ovih uslova ne postoji, jer je koncentracija masti relativno velika, a veličina čestica 10—20 puta premašuje napred navedene dimenzije. Samo vrlo mali deo najsitnijih masnih kapljica u mleku bi ispunio ovaj uslov.

Savremeno gledište je da su stabilne one emulzije čije čestice na svojoj površini imaju sloj emulgirajućih supstanci-emulgatora. To znači da se stabilna emulzija pri većoj koncentraciji masti može postići ako se prilikom dispergovanja u sistem ulje — voda doda emulgator. Emulgatori su supstance koje imaju sposobnost da se koncentrišu na graničnoj površini ili međupovršini između dveju faza. Termin granična površina koristi se najčešće kada se radi o sistemu tečnost — tečnost ili tečnost — gas dok se međupovršina odnosi uglavnom na sistem tečnost — čvrsta faza.

Da bi neka supstanca imala odlike dobrog stabilizatora treba da je površinski aktivna, tj. da ima osobinu da se koncentriše na graničnoj površini između dveju faza; da se odlikuje stvaranjem dovoljno plastičnog ili elastičnog filma na graničnoj površini; da se malo menja sa starošću i na taj način obezbeđuje trajnost emulzije.

Kada postoje dve tečnosti koje se međusobno ne rastvaraju i hemijski ne reaguju onda u prisustvu emulgatora postoje mogućnosti da se obrazuju dve vrste emulzije: emulzija ulja u vodi i emulzija vode u ulju. Koja će se emulzija obrazovati zavisi od osobina emulgatora i delimično od količinskog odnosa vode i ulja. Pri tome, emulgator koji je pogodan da daje jednu vrstu emulzije je nepodesan za obrazovanje druge. Šta više, ovi emulgatori imaju često antagonističko dejstvo. Prvi tip emulzije nalazi se u mleku dok drugi, iako ne u savršenom obliku, u maslacu. Ovde ćemo se zadržati na obrazovanju emulzije ulja u vodi.

Kada imamo sistem voda — emulgator — ulje onda se obrazovanje emulzije može objasniti najjednostavnije uz pomoć teorije Bancrofta koja je poznata kao teorija trojnog površinskog sloja i dvojnog napona. Ona se naziva teorijom trojnog površinskog sloja zato što se po ovom autoru površinski sloj emulgovanih čestica sastoji od najmanje tri sloja molekula. Prvi sloj potiče od molekula dispergovane supstance (ulje); drugi se sastoji od molekula emulgatora pri čemu mora da se obrazuje najmanje monomolekularni sloj ove supstance; treći sloj se sastoji od molekula disperzne sredine (vode). Prvi sloj se nalazi na samoj periferiji dispergovane čestice; sloj emulgatora se nalazi u sredini dok se sloj molekula dispergenta nalazi sa spoljne strane — prema disperznoj sredini.

Teorija Bancrofta naziva se teorijom dvojnog napona jer se postojanje različitih vrsta emulzije objašnjava naponima koji vladaju između komponenata toga sistema. Ona uzima u obzir napon koji vlada između disperzne sredine i emulgatora, s jedne, i napon koji postoji između emulgovane supstance i emulgatora. Ako je napon između emulgovane supstance i emulgatora veći od napona koji vlada između disperzne sredine i emulgatora obrazovaće se emulzija ulja u vodi. U tom slučaju emulgator se koncentriše na površini emulgovanih čestica (ulja) koje imaju sfemi oblik i obrazuje sloj koncentričan sa površinom čestica koje se emulguju. To znači da je on konveksan prema vodenoj fazi.

Emulgator, koji je površinski aktivna supstanca, se koncentriše na graničnoj površini između dveju faza sa tendencijom da napon smanji na najniži nivo.

Brigs je nešto dopunio gledište Bancrofta usklađujući ga sa novim saznanjima o nastajanju emulzija. Po njemu emulzija ulja u vodi nastaje kada se emulgator na graničnoj površini nalazi pretežno u vodenoj fazi.

Iz prethodnih izlaganja proizilazi da će emulzija vode u ulju nastati ako je napon između emulgatora i disperzne sredine veći od onoga koji postoji između emulgovane materije i emulgatora. U tom slučaju emulgator ima tendenciju da se koncentriše na graničnoj površini između dveju faza obrazujući emulziju vode u ulju. I u ovom slučaju uzeli smo kao da je disperzna sredina voda a emulgovana supstanca ulje, iako one u ovom slučaju menjaju uloge. Prema tome Brigsovo gledište je preciznije kada kaže da emulzija vode u ulju nastaje kada se emulgator nalazi pretežno u fazi ulja.

Materije adsorpcionog sloja masnih kapljica. — Pri razmatranju ove materije nećemo se upuštati u razmatranje svih faza razvoja mlekarske nauke po pitanju sastava i strukture adsorpcionog sloja niti u različite teorije i šeme koje su na određenoj etapi bile dominantne. Treba ipak istaći da je u svim fazama bilo isticano da u sastav adsorpcionog sloja ulaze belančevine. Međutim, ovakav globalni pristup nije zađovoljavao, te su tražene metode kojima bi se nepobitno utvrdio sastav materija koje ulaze u adsorpcioni sloj. Pri tome se polazilo od različitih pretpostavki od kojih ćemo ovde izneti tri.

Prva pretpostavka bila je da će materije u adsorpcionom sloju biti koncentrisane u većem stepenu u pavlaci nego u mleku iz koga je ona dobijena. Uporednom analizom mleka, povlake i obranog mleka ustanovljeno je da se u pavlaci nalaze u većoj koncentraciji fosfolipidi, i razni fermenti (ksantin oksidaza, alkalna fosfataza, aldolaza a kasnije i lipaza).

Činjenica da je utvrđeno veće prisustvo fosfolipida u pavlaci još uvek nije bio dovoljan dokaz da oni učestvuju u adsorpcionom sloju s obzirom da oni spadaju u masti i da su rastvorljivi u mastima. Zbog toga je postavljena druga pretpostavka, koja se može definisati na sledeći način: ako u sastav adsorpcionog sloja ulaze i supstance rastvorljive u mastima onda će njih biti u većoj količini kod manjih masnih kapljica, pošto one imaju veću specifičnu površinu. Analizom masnih kapljica različite veličine utvrđeno je da manje masne kapljice sadrže više fosfolipida, vitamina A, karotina i holesterola, pored ostalih supstanci, koje su ranije konstatovane.

Treći način ispitivanja materija adsorpcionog sloja sastojao se u tome da se iz pavlake uklone sastojci plazme višestrukim ispiranjem (razblaživanjem) i ponovnim separiranjem tako da se dobije mast oslobođena sastojaka plazme. Zatim bi se mast uklonila dejstvom mehaničkih faktora (slično kao i prilikom bućkanja u klasičnim bućkalicama ili drugim načinima) a materije adsorpcionog sloja, koje su izdvojene u vodenoj fazi, su analizirane. Jedna modifikacija ovog načina sastoji se u tome da se izvrši ekstrakcija masti primenom različitih rastvarača. Materije adsorpcionog sloja koje su preostale posle ovog tretmana podvrgnute su zatim analizi. Kao rezultat ovih istraživanja utvrđeno je da pored belančevina, fosfolipida, holesterola, karotina i vitamina A u sastav adsorpcionog sloja učestvuju i gliceridi sa visokom temperaturom topljenja. Prisustvo ovih glicerida u adsorpcionom sloju masnih kapljica bilo je dugo osporavno, jer se smatralo da se oni izdvajaju kao mehanička primesa uz ostale supstance a da se oni lepe za adsorpcioni sloj zahvaljujući tome što najpre očvršćavaju, što povećava njihovu adhezivnu sposobnost. Međutim, kada je ustanovljeno da se oni pojavljuju stalno u zajednici sa ostalim materijama adsorpcionog sloja, čak i kada je bućkanje masnih kapljica vršeno i na temperaturama iznad njihove tačke topljenja ove primedbe su bile povučene.

Ako se uporedi činjenično stanje može se videti da je situacija kod mleka mnogo složenija nego kod sistema emulzije koji je u početku razmatran: voda — ulje — emulgator. Situacija je složenija zbog toga što u mleku ne postoji samo jedna materija koja je površinski aktivna (belančevine i fosfolipidi). Znači da je stabilnost emulzije u mleku postignuta zahvaljujući supstancama sa emulgirajućim dejstvom.

Isto tako emulgatori mlečne masti su jednim delom rastvorljivi u vodi a drugim rastvorljivi u mastima pa bi prema Brigsu trebalo da postoje dve vrste emulzija — — emulzija ulja u vodi i emulzija vode u ulju, dok se u stvari nalazi samo prva. Ovo dolazi otuda što se pretežni deo materija adsorpcionog sloja nalazi u vodenoj fazi, bilo da su u njoj rastvorljivi ili imaju neke karakteristike koloida (fosfolipidi), ili međusobno obrazuju jedinjenja (lipoproteini — fosfolipidni — proteinski kompleksi) koji zadržavaju rastvorljivost u plazmi i površinsku aktivnost.

Ova situacija se još više komplikuje, činjenicom da su od belančevina u mleku jedne rastvorljive u vodi (albumin), druge nisu rastvorljive u vodi već u slabom rastvoru soli (globulini), a kazein je rastvorljiv tek u jednom kompleksnom rastvoru ostalih sastojaka mlečne plazme. Zbog toga je ispravnije reći da su tipični emulgatori u mleku površinski aktivne materije koje su peptizirane vodom i sistemom koji predstavlja disperznu sredinu za mlečnu mast.

Pored napred navedenih materija u adsorpcionom sloju su, takođe, ustanovljene male količine bakra, gvožđa.

O prirodi belančevinastih materija u adsorpcionom sloju danas se još uvek ne zna sve. Prvobitno se smatralo da belančevinu predstavlja kazein, s obzirom da je on fosfoprotein i da je fosfor pronađen kao sastojak adsorpcionog sloja. Međutim, kasnije kada je utvrđeno prisustvo fosfolipida u tom sloju bilo je jasno da najveći deo fosfora potiče od njih, tim pre što je učešće fosfora u materijama adsorpcionog sloja znatno manje nego kod kazeina. Analize aminokiselinskog sastava ovih belančevina nisu dale odgovor o njihovoj prirodi i osobinama. Neka fizička istraživanja (ultracentrifugiranje) ukazuju da se one mogu svrstati u globuline. Kitchen (6) smatra da se radi o različitim polipeptidima kao i o glikoproteinima — po svoj prilici o kazeinu ili produktima njegove delimične hidrolize.

Fosfolipidi adsorpcionog sloja sastoje se uglavnom od lecitina i kefalina. Oni su površinski aktivniji od belančevina pa je razumljivo što se nalaze kao prvi u tom sloju. Fosfolipidi se u adsorpcionom sloju nalaze najvećim delom u obliku kompleksa sa belančevinama. Danas se smatra da ovi kompleksi nisu rezultat fizičke interakcije njenih komponenata već da među njima postoje hemijske veze. Na to upućuje činjenica da se one ne mogu razdvojiti dejstvom nepolarnih rastvarača (etra) dok polarni solventi dovode do njihovog odvajanja.

Gliceriđi sa visokom temperaturom topljenja čine znatan deo materija adsorpcionog sloja (tab. 8). Hemijske i fizičke konstante ovih triglicerida govore jasno da se sastoje od masnih kiselina sa velikim brojem uglenikovih atoma i da sadrže malo nezasićenih masnih kiselina.

Tab. 8 — Neke hemijske i fizičke konstante glicerida sa visokom temperaturom topljenja

Izostavljeno iz prikaza

• Jodni broj
  Broj saponifikacije
  Temperatura topljenja °C
  Temperatura očvršćavanja
  Gliceridi iz adsorpcionog sloja masnih kapljica

Kao što se vidi, jođni i saponifikacioni broj su znatno manji a temperature topljenja i očvršćavanja su znatno više od vrednosti za gliceride u unutrašnjosti masnih kapljica.

U tabeli 9 prikazano je učešće materija adsorpcionog sloja.

Tab. 9 — Koiičina pojedinih sastojaka u adsorpcionom sloju masnih kapljica

Izostavljeno iz prikaza

• Ukupna količina materija 0,71—l,20g na 100 g masti
  adsorpcionog sloja Belančevine 0,38—0,86 g na 100 g masti
• Trigliceridi sa visokom 40,4—50,7% od ukupnog adsorpcionog sloja
  temperaturom topljenja Karotinoidi 0,0645% od ukupnog adsorpcionog sloja
• Vitamin A 0,0483 % od ukupnog adsorpcionog sloja
  Ksantin oksidaza 0,07 g na 100 g masti
• Bakar do 0,003 g na 100 g masti
  Vezana voda 0,6 g po gramu adsorpcionog sloja

Podaci o količini materija adsorpcionog sloja znatno variraju kod različitil autora, što je razumljivo kada se ima u vidu da su neki autori odvajali adsorpcion sloj ekstrakcijom masti iz masnih kapljica, pri čemu sa rastvaračima odlaze i glicerid sa visokom temperaturom topljenja koji čine skoro polovinu materija toga sloja

Šema strukture adsorpcionog sloja

Na osnovu znanja iz fizičke hemije o načinu obrazovanja emulzija kao i na baz rezultata istraživanja sastojaka adsorpcionog sloja i mogućih interakcija King (5 je napravio detaljnu strukturnu šemu adsorpcionog sloja (Sl. 4). Po toj šemi unutraš nji sloj adsorpcionog sloja čine trigliceridi sa visokom tačkom topljenja. Ovi trigli ceridi, koji su radijalno raspoređeni po površini glavne mase glicerida u unutrašnjost masnih kapljica, sa fosfolipidima obrazuju rastvor. Taj rastvor triglicerida sa viso kom temperaturom topljenja u tečnim fosfolipidima objašnjava se njihovom mo gućom strukturom. Naime, prilikom prikazivanja triglicerida i lecitina formule si pisane tako kao da sve masne kiseline vezane za glicerin idu paralelno i u iston pravcu. Isto tako kod lecitina su formule prikazane tako da je fosfatno-holinsk deo u alfa položaju i na istoj strani sa masnim kiselinama. Međutim, strukturni izomerizam masti omogućava da masne kiseline budu različito prostomo usmerene. Na osnovu toga mogu da postoje tri tipa triglicerida koji su ovde šematski prikazani.

Glicerin

a) Uobičajeni figurativni način prikazivanja triglicerida
b) Oblik naslonjače
c) Oblik tonske viljuške

Tačkama su označeni ugljenikovi atomi glicerina dok vertikalne crte označavaju masne kiseline. Primer glicerida pod b i c označavaju se opisno kao oblik naslonjače i oblik tonske viljuške.

• hidrofilni deo
• hidrofobni deo
• α-forma
• β-forma

Sl. 4 — Struktura lecitinskog molekula (sa marojoom deo stearinskom i oleinskom kiselinom)

Izostavljeno iz prikaza

Isti takvi oblici mogu da postoje kod lecitina i kefalina. Kao što je ranije nagovešteno, lecitin ima u svom sastavu dve hidrofobne grupe, koje imaju karakteristike masti a isto tako ima jedan hidrofilni deo čije osobine potiču od fosfoholina. Prema tome, na graničnoj površini ulja i vode molekula lecitina se hidrofobnim delom orijentiše prema mastima (trigliceridima sa visokom temperaturom topljenja) a hidrofilnim prema vodenoj fazi. Na taj način hidrofobni deo sa gliceridima visoke tačke topljenja obrazuje tzv. češljastu strukturu pri kojoj nastaje rastvor čvrstih u tečnim mastima. To znači da se lanci masnih kiselina iz triglicerida sa visokom temperaturom topljenja uklapaju između lanaca masnih kiselina u lecitinu čime obezbeđuju njihovu tesnu vezu i obrazovanje pomenutog rastvora. Time se objašnjava stalno prisustvo triglicerida sa visokom temperaturom topljenja u adsorpcionom sloju masnih kapljica.

Verovatno je da i gliceridi sa visokom temperaturom topljenja međusobno obrazuju slične fizičke veze s obzirom da u adsorpcioni sloj ulazi veoma veliki broj (oko 200) monomolekularnih slojeva ovih triglicerida.

Između molekula fosfolipida uklješteni su holesterol, karotin i vitamin A Veze ovih jedinjenja sa lecitinskim delom obezbeđene su bočnim privlačenjem molekula različitih vrsta pod dejstvom Van der Valsovih sila.

U adsorpcionom sloju lecitin se ne nalazi slobodan već kao deo lecitinskoproteinskog kompleksa. To znači da se i deo belančevina nalazi u tom obliku. Belančevinasti deo u lipoproteinu je poprečno postavljen u odnosu na radijalno orijentisani deo fosfolipida sa tendencijom da zauzme što veću površinu. Smatra se da globulame belančevine mleka na graničnoj površini prelaze u fibrilami tip, što im omogućava da zauzmu i određeni položaj u odnosu na fosfolipide i da stvore veću površinu kojom obavijaju masne kapljice. Iz toga proizilazi da je struktura adsorpcionog sloja masnih kapljica zavisna od privlačnih sila između različitih hemijskih grupa njenih sastojaka pri čemu međusobna orijentacija ovih grupa i međusobno rastojanje utiču u velikoj meri na intenzitet sila.

Pored dela belančevina koje ulaze u lipoproteinski kompleks u adsorpcionom sloju nalazi se i drugi sloj belančevina, koji se nalazi na granici adsorpcionog sloja prema vodenoj fazi.

Prema tome, kada se posmatra šema strukture adsorpcionog sloja može se zapaziti postepeni prelaz od hidrofobnih (iipofilnih) supstanci, preko jedininjenja koje imaju mešovite karakteristike (lipoproteini) do materija koje su dispergovane vodenom fazom mleka (hidrofilne belančevine). Poslednji prelaz prema slobodnoj vodi u tom sistemu čini difuzni sloj vode vezane za belančevine.

Zahvaljujući prisustvu belančevina, u prvom redu, masne kapljice imaju određeni električni naboj. Taj naboj je negativan pri reakciji sredine koja vlada u mleku i zbog toga se masne kapljice u mleku u izvesnoj meri međusobno odbijaju. To znači da svi činioci koji izazivaju smanjenje električnog naboja omogućavaju njihovo lakše spajanje površinama.

Kod svih ovih razmatranja uvek se postavlja i pitanje — kada dolazi do obrazovanja adsorpcionog sloja? Po jednima mast se izlučuje iz mlečne ćelije sa oformljenim adsorpcionim slojem. Ovo mišljenje je danas uglavnom odbačeno, jer masne čestice u mlečnoj ćeliji imaju znatno manje dimenzije od onih u mleku a dimenzije nekih masnih kapljica su takve da bi dovele u opasnost integritet mlečne ćelije. Drugo gledište objašnjava da se nastajanje adsorpcionog sloja masnih kapljica vrši u izlučenom sekretu, tj. u šupljinama vimena. Najrasprostranije je gledište da se prilikom izlučivanja na površini masti nalazi sloj fosfolipida a da se ostale komponente koncentrišu posle izlučivanja mleka. Krupne masne kapljice se, prema ovom gledištu, obrazuju sekundarno, spajanjem izlučenih sitnih čestica masti, pri čemu nastaje i preraspodela izlučenih fosfolipida tako da su oni dovoljni da pokriju relativno manju površinu krupnijih masnih kapljica. Posle toga dolazi do koncentrisanja belančevina na površini uz istovremeno obrazovanje lipoproteina.

Obrazovanje aglomerata masnih kapljica. — Kada je govoreno o značaju veličine masnih kapljica istaknuto je takođe da one utiču na brzinu raslojavanja masti u mleku i na spontano obrazovanje sloja pavlake na površini. Brzina kretanja pojedinih masnih kapljica, pri ostalim istim uslovima, zavisi od njihovog prečnika što proističe iz Stoksove formule:
u kojoj su:

Izostavljeno iz prikaza

V — brzina penjanja u cm/sekunda
g — sila gravitacije (981 din)
r — prečnik masnih kapljica u cm
d1 — gustina disperzne sredine
d2 — gustina masnih kapljica
η — viskozitet sredine u P

Podaci dobijeni eksperimentalnim putem su vrlo slični onima izračunatim pomoću ove formule. Međutim, ako bismo izračunali brzinu kretanja jedne masne kapljice prečnika 4 pm utvrdili bismo da joj je potrebno oko 1,5 čas da pređe put od 1 cm. U praksi, pak, već u toku 30—50 minuta može se ustanoviti da se na površini obrazovao vidljiv sloj pavlake. Ova neslaganja nastaju usled toga što se masne kapIjice kreću pojedinačno samo vrlo kratko vreme. Naime, kada krupnije masne kapIjice, koje su sposobne da savladaju viskozitet mleka, krenu naviše one brzo sustižu na svome putu druge, jer je rastojanje među njima veoma malo, s obzirom na ogroman broj. Na taj način dolazi za kratko vreme do grupisanja veoma velikog broja masnih kapljica koje se međusobno dudiruju ali se ne mogu spojiti svojim masama zbog zaštitne uloge adsorpcionog sloja. U prostorima između masnih kapljica obuhvaćeni su sastojci mlečne plazme. Ovakvo grupisanje naziva se aglomeracijom a skupine masnih kapljica aglomeratima. Aglomerati masnih kapljica se brže kreću prema površini zbog znatno većih dimenzija. Sasvim je logično da na svom putu sustižu nove masne kapljice kao i njihove aglomerate manjih dimenzija usled čega postižu relativno velike razmere. Iz toga logično proizilazi da dimenzije aglomerata zavise od dužine puta koji pređu, odnosno, od visine mleka u sudu i vremena kretanja. Brzina kretanja ovih skupina zavisi od zbijenosti masnih kapljica. Ukoliko su masne kapljice zbijenije između njih se nalazi manje mlečne plazme te se zbog manje gustine brže kreću. Rastresiti aglomerati se pri istim ostalim uslovima sporije kreću. Na brzinu njihovog penjanja ne može se primeniti Stoksova formula jer nemaju sferni oblik a i gustina im nije ista jer zavisi od njihove strukture.

Stabilnost aglomerata, tj. otpor koji pružaju ponovnom uspostavljanju prvobitne emulzije, zavisi u velikoj meri od agregatnog stanja masti. Ustanovljeno je da su aglomerati znatno stabilniji i kompaktniji kada je mast u čvrstom stanju. Do danas nije nađeno potpuno zadovoljavajuće objašnjenje zašto je to tako. Obrazloženje se sastoji u tome da se u mleku nalazi belančevina globulinskog karaktera (ranije dok nije bila poznata priroda ove materije nazvana je aglutininom zbog sličnog delovanja aglutinina na bakterije) koja pokazuje sklonost da se adsorbuje na čvrstim masnim kapljicama dok likvefakcija masti izaziva njihovu desorpciju. O tome svedoči činjenica da kada se hladno mleko separira dobija se obrano mleko sa manje ovih globulina što znači da je znatan deo prešao u pavlaku zajedno sa masnim kapljicama. Isto tako, kada je globulin denaturisan dejstvom povišene temperature, obrazovanje aglomerata je sporije, a masne kapljice u njima labavije uključene. Znači, globulin utiče ne samo na brzinu nastajanja aglomerata već i na njihovu stabilnost. Ove činjenice predstavljaju osnovu aglutininske teorije o obrazovanju aglomerata masnih kapljica. U literaturi se, pak, vrlo često govori da je neophodno prisustvo aglutinina za obrazovanje ovih skupina, što ne odgovara činjenicama, jer će masne kapljice obrazovati aglomerate iako disperzna sredina ne sadrži ove globuline, samo što će njihovo obrazovanje biti sporije a kompaktnost i stabilnost manja.

Do sada nisu tačno ustanovljeni razlozi za ovakvo ponašanje globulina niti način njegovog delovanja. Kada je ustanovljeno da kalcijumovi joni u izvesnoj meri ubrzavaju obrazovanje aglomerata neutralisanjem električnog naboja masnih kapljica (elektrokinetička teorija obrazovanja aglomerata) nastala je pretpostavka da globulin ima isto dejstvo kao i Ca2+. Ovde treba istaći da električni naboj masnih kapljica nije neki značajan činilac koji sprečava obrazovanje aglomerata da bi se jedino njegovim eliminisanjem obezbedili uslovi za obrazovanje ovih skupina. Mali uticaj električnog naboja dolazi u prvom redu zbog relativno velikih dimenzija masnih kapljica. Pored toga i čestice globulina imaju negativan naboj kao i masne kapljice pa se ne vidi na koji način aglutinin može da obezbedi neutralisanje naboja. Znači da je ova hipoteza nerealna i sa ovog stanovišta.

Prema nekim autorima aglutinin bi trebalo na neki način da menja adsorpcioni sloj masnih kapljica što bi im omogućilo da čvršće prijanjaju jedna uz drugu. Ovde treba naglasiti da adsorpcija globulina ne dovodi do oštećenja adsorpcionog sloja. Nije, međutim, isključeno da ova belančevina jače bubri na nižim temperaturama i da zbog toga ima jače izražene osobine lepljivosti dok više temperature izazivaju dehidrataciju micele i slabljenje adhezivne sposobnosti. Adsorpcija globulina na masnim kapljicama ima za posledicu smanjenje međupovršinskog napona što dovodi do toga da one međusobno bolje prijanjaju. Zbog toga izgleda da uticaj globulina na promenu napona predstavlja osnovu za objašnjenje načina delovanja i ponašanja ove belančevine.

Pored veličine masnih kapljica i agregatnog stanja masti na brzinu njenog izdvajanja na površini utiče i sadržaj masti u mleku kao i čitav niz drugih činilaca. Male koncentracije soli (NaCl, Na2HPO4, natrijum citrat, CaCl2 i nekih drugih) potpomažu obrazovanje aglomerata.

Čitav niz tehnoloških operacija u mlekarskoj industriji utiče na brzinu izdvajanja masti u prvom redu narušavajući adsorpcioni sloj, što predstavlja materiju narednog razmatranja.

Hidrofobizacija masnih kapljica. — U dosadašnjim razmatranjima emulzije u mleku masne kapljice su posmatrane kao sitne sferne čestice masti okružene adsorpcionim slojem kao zaštitnim omotačem. Dok je mleko u vimenu može se reći da se skoro sva mast (izuzimaju se neznatne količine masti vezane za belančevine izvan adsorpcionog sloja) nalazi u obliku opisanih masnih kapljica. Međutim, već prilikom dobijanja mleka mogu nastati manja ili veća oštećenja adsorpcionog sloja što dovodi do poremećaja stabilnosti emulzije. Ove promene se nastavljaju u čitavom lancu od mesta proizvodnje do potrošača pa čak i u njegovom domu.

Može se uopšteno reći da se promene dešavaju u svim postupcima kojima se mleko podvrgava u mlekari u toku kojih dolazi do mehaničkih potresa mleka. Izuzetak predstavlja samo homogenizacija kojom se emulzija masti stabilizuje. Promene u adsorpcionom sloju se dešavaju u toku transporta, prilikom presipanja, prilikom prenosa mleka pod dejstvom crpki, tokom centrifugalnog prečišćavanja, separiranja, termičke obrade, mešanja i dr. Ove promene se dešavaju i kod potrošača ako ovaj kuva mleko.

Hidrofobizacija masnih kapljica predstavlja proces u toku koga dolazi do manjeg ili većeg oštećenja adsorpcionog sloja tako da manji ili veći deo masti bude u »kontaktu« sa vodom. Znači, da umesto adsorpcionog sloja koji je tesno vezan za disperznu sredinu, što je obezbeđivalo postojanje jedne relativno stabilne emulzije, razaranje ovog sloja smanjuje ili onemogućava kontakt masti sa disperznom sredinom. Prema tome, u krajnjoj liniji hidrofobizacija predstavlja narušavanje emulzije masti u mleku.

U zavisnosti od stepena oštećenja adsorpcionog sloja razlikuju se parcijalna i totalna hidrofobizacija masnih kapljica. Parcijalna hidrofobizacija nastaje onda kada je adsorpcioni sloj delimično oštećen te mast iz unutrašnjosti kapljice izlazi manjim delom na površinu masne kapljice razlivajući se preko dela adsorpcionog sloja. Ovaj stađijum hidrofobizacije nema veći uticaj na smanjenje stabilnosti emulzije jer i delimična pokrivenost masnih kapljica adsorbovanim materijama ima izvesno stabilišuće dejstvo. Ovaj stadijum hidrofobizacije se može lepo videti pod običnim mikroskopom uz primenu posebne tehnike.

Potpuna (totalna) hidrofobizacija se manifestuje na dva načina. Jedan pojavni oblik nastupa kada je adsorpcioni sloj oštećen u većoj meri na jednom ili na više mesta. U tom slučaju adsorpcioni sloj još uvek delimično postoji ali mast koja izlazi na mestima oštećenja (kao i u slučaju delimične hidrofobizacije) prekriva preostalu površinu adsorpcionog sloja. Na taj način mast okružuje celu površinu masne kapljice sprečavajući kontakt disperzne sredine sa preostalim delom adsorpcionog sloja, koji time potpuno gubi svoju zaštitnu ulogu. Drugi oblik hidrofobizacije se ogleda u potpunom uklanjanju adsorpcionog sloja. Ovaj oblik nastaje najčešće pod dejstvom jakih udara i veoma štetno utiče na stabilnost jer dovodi do stvaranja slobodnih masti u mleku. To znači da se hidrofobizacija masnih kapljica može smatrati prvim stadijumom deemulgovanja mlečne masti. Zbog toga treba razlikovati hidrofobizaciju pri kojoj masne kapljice za izvesno vreme zadržavaju svoj oblik i dimenzije od deemulgovanja mlečne masti kod koje je sva mast ili njen najveći deo stopljen u jednu masu.

Sl. 6 — Različiti stepeni deemulzifikacije mlečne masti

Izostavljeno iz prikaza

A — Parcijalna hidrofobizacija površine masne kapljice nastala istiskivanjem tečne masti koja pre< kriva deo adsorpcionog sloja.
B — Potpuna hidrofobizacija masne kapljice koja nastaje prekrivanjem celokupne spoljne površine adsorpcionog sloja tečnim slojem masti.
C — Potpuna hiđrofobizacija površine masne kapljice usled uklanjanja adsorpcionog sloja.
D — Agregati masnih kapljica slepljeni slobodnim mastima u tečnom stanju.
E — Obrazovanje sekundarnih masnih kapljica usled spajanja masa slobodnih masti i obrazovanja novog adsorpcionog sloja.
F — Obrazovanje velikih čestica slobodnih masti koje su se spojile svojim masama.

Razni stadijumi hidrofobizacije masnih kapljica mogu se lako shvatiti iz slikovitog crteža Kinga (5).

Hidrofobizacija koja ima za posledicu obrazovanje slobodnih masti remeti stabilnost emulzije mleka zbog toga što masne kapljice prilikom svog kretanja nailaze na deemulgovanu masnu kapljicu i lepe se na njenoj površini. Na taj način slobodne masti imaju ulogu agregirajuće supstance. Ta uloga je pojačana činjenicom da slobodne masti imaju osobinu da lako prodiru kroz granične površine voda — ulje.

To znači da slobodna mast u tečnom stanju može da se razlije po površini neoštećenih masnih kapljica kao i između njih što predstavlja nov oblik hidrofobizacije. Na taj način nastaju formacije masnih kapljica koje po obliku mogu da izgledaju slične aglomeratima, ali se razlikuju od njih po tome što nisu spojene svojim površinama već su razdvojene hidrofobnim mastima. S obzirom da i mala količina slobodnih masti može da služi kao agregacioni materijal za ogroman broj masnih kapljica, stvaraju se velike skupine koje lako isplivaju na površinu. Prilikom kuvanja takvog mleka na površini će se pojaviti žućkaste kapi ulja (slobodnih masti) različite veličine, koje se mogu uočiti slobodnim okom. Ovo se može smatrati drugim stadijumom deemulgovanja mlečne masti.

U stranoj terminologiji postoje termini kojima se razlikuju aglomerati masnih kapljica od njihovih skupina povezanih slobodnim mastima, pa smatramo da bi za njih odgovarao termin agregati masnih kapljica.

Proces potpune hidrofobizacije masnih kapljica kojim je zahvaćen njihov najveći deo odigrava se prilikom prerade pavlake u maslac i može se smatrati trećim stadijumom deemulgovanja mlečne masti. Pitanje je, međutim, da li to treba smatrati završnim stadijumom s obzirom da se i u maslacu nalazi nemali deo masti u obliku kapljica, iako je izvršen preobražaj faza (preobražaj emulzije ulja u vodi u emulziju vode u ulju). Potpuno deemulgovanje postiže se tek prilikom proizvodnje topljenog maslaca (masla).

Hidrofobizacija masnih kapljica odigrava se pri čuvanju mleka i pavlake u smrznutom stanju. O suštini toga procesa biće više reči kada se bude razmatrao uticaj različitih činilaca na mleko. Ovde želimo da istaknemo da naročito negativno dejstvo pokazuje višestruko zamrzavanje i odmrzavanje. Prilikom zamrzavanja deluje više fizičkih i fizičkohemijskih činilaca. Pri naglom hlađenju nastupa kristalizacija masti i obrazovani kristali vrše mehaničko cepanje adsorpcionog sloja koji je na niskim temperaturama izgubio elastičnost. Taj razdirući efekat može se delimično naslutiti mikroskopskim posmatranjem »zamrznutih« masnih kapljica kod kojih je prvobitni sferni oblik zamenjen poliedričnim. Razdirući efekat imaju i kristali vode koji se prilikom hlađenja šire i vrše pritisak na adsorpcioni sloj. Treći, možda i najveći negativni uticaj na stabilnost adsorpcionog sloja dešava se usled rušenja vezane vode u njemu bilo da to nastaje kao posledica njenog zamrzavanja ili pod uticajem koncentrovanog rastvora koji sastojci mlečne plazme obrazuju pri postepenom zamrzavanju.

Sinteza mlečne masti

Kao što je već istaknuto, mlečna mast se razlikuje po sastavu od lipida biljnog i životinjskog porekla. Isto tako količina masti koja se izlučuje sa mlekom je skoro dvostruko veća nego što krave prosečno konzumiraju sa hranom. Tome treba dodati i činjenicu da se od lipida unetih sa hranom iskorišćava samo 18—25% za sintezu mlečne masti. Ovo je ustanovljeno na osnovu ogleda sa radioaktivnom stearinskom kiselinom.

Navedene činjenice jasno navode na zaključak da za sintezu mlečne masti moraju postojati i drugi izvori masnih kiselina osim onih koje se unose hranom. To se odnosi kako na niže tako i na više masne kiseline.

Za sintezu mlečne masti postoje 4 izvora masnih kiselina: 1) masne kiseline iz hrane, 2) masne kiseline iz depoa masti u organizmu mlečne životinje, 3) masne kiseline koje se obrazuju u želudcu preživara i 4) masne kiseline koje sintetiše mlečna žlezda.

Masne kiseline iz hrane su uglavnom više masne kiseline (više od 16 C atoma) među kojima se nalazi i znatna količina nezasićenih. Masne kiseline koje imaju manje od 16 C atoma su prisutne samo u tragovima dok u mlečnoj masti učestvuju sa oko 22—25%.

Masne kiseline iz masnog tkiva organizma se retko koriste za sintezu mlečne masti, što se vidi i po tome što se tokom perioda lučenja mleka mogu čak i povećati naslage masti u telu. Samo u slučaju nedostatka drugih izvora masnih kiselina, kao što je slučaj pri nedovoljnoj ishrani ili potpunom gladovanju, dolazi do aktiviranja ovih rezervi. Prema tome, netačna je teza da se sve masti prvo deponuju u obliku telesnih rezervi iz kojih se kasnije koriste za sintezu mlečne masti.

U buragu preživara odigravaju se vrlo intenzivni mikrobiološki procesi u toku kojih ugljeni hidrati bivaju delimično fermentisani. Kao produkat fermentacije nastaje najvećim delom sirćetna kiselina (81%), zatim propionska (13%), buterna (4,3%) i druge isparljive kiseline. Istovremeno mikroorganizmi u buragu sintetišu u svojim ćelijama masti koje se pretežno sastoje od viših zasićenih masnih kiselina među kojima se mogu naći i takve sa neparnim brojem ugljenikovih atoma kao i sa razgranatim lancem.

Kada ovi mikroorganizmi budu svareni, masti njihovih ćelija postaju dostupne za iskorišćavanje od strane njihovog domaćina.

Niže masne kiseline koje se obrazuju u buragu dospevaju u mlečnu ćeliju i koriste ili direktno za sintezu mlečne masti ili pak za obrazovanje novih masnih kiselina. Treba ipak istaći da se najveći deo nižih masnih kiselina sintetiše u mlečnoj žlezdi. Osnovni materijal za tu sintezu je sirćetna kiselina koja se aktivira u obliku acetil CoA. Dva molekula acetil CoA se kondenzuju uz sadejstvo fermenta tiolaze i obrazuju aceto-acetil CoA a ovaj se pretvara u maslačnu kiselinu po sledećoj šemi:

• acetil — COA
• Acetoacetil — CoA
• Oksibutiril — CoA
• Krotonil — CoA
• Diacilaza
• Butiril — CoA
• Maslačna kiselina + NADF-H2
• Tiolaza + NADFH2 + HSCoA + H2O

Od butiril — COA mogu se obrazovati nove masne kiseline sa većim brojem ugljenikovih atoma.

Treba istaći da se na ovaj način mogu sintetisati ne samo niže masne kiseline već i više masne kiseline.

Sinteza znatne količine masnih kiselina kao i sinteza masti vrši se u mlečnim ćelijama te je i sa tog stanovišta logično kada se kaže da je mlečna mast specifični proizvod mlečne žlezde.

Belančevine mleka (proteini mleka)

O belančevinama uopšte. — Belančevine imaju veliki značaj za živi svet. Dovoljno je pomenuti da je pojava najprimitivnijih oblika života na zemlji bila moguća tek kada su stvoreni uslovi za spontanu sintezu belančevina. Razvoj životnih oblika i njihovo usavršavanje su neodvojivi od belančevina. Zbog toga nikada nije suvišno istaći njihovu ulogu u organizmu i neophodnost unošenja ovih supstanci sa hranom jer se nalaze u svakoj ćeliji a reprodukcija organizama je nemoguća bez njih.

Belančevine su nesumnjivo najsloženija jedinjenja koja hemija poznaje. Zbog toga, kao i zbog velikog značaja belančevina, osvrnućemo se vrlo kratko na neke njihove osnovne karakteristike, kao najkraći podsetnik za lakše praćenje materije iz ove oblasti.

Belančevine predstavljaju polimere određenih aminokiselina. Broj aminokiselina sintetisanih u laboratoriji je vrlo veliki, ali u sastav belančevina ulaze samo aminokiseline koje sintetišu organizmi i čiji broj ne prelazi dvadeset. Njihovi nazivi i formule iznete su u tabeli 10. Ove aminokiseline su, sem jedne, alfa aminokiseline (prolin je iminokiselina) što znači da je jedna aminogrupa (NH2) vezana za ugljenikov atom neposredno uz karboksilnu grupu. Sve aminokiseline, osim jedne (glikokol ili glicin), imaju asimetričan ugljenikov atom zbog čega su optički aktivne. Sve aminokiseline u belančevinama se obeležavaju sa L, jer im je raspored grupa na asimetričnom ugljenikovom atomu istovetan sa L—glicerin aldehidom, koji je uzet kao uzor. Ovo ne znači da sve L—a—aminokiseline skreću ravan polarizovanog svetla ulevo jer pored levogirnih postoje i neke destrogirne aminokiseline. Kao primer navešćemo najprostiju L—a—aminokiselinu alanin (—L—a—aminopropionsku kiselinu).

Sve aminokiseline se dele na alifatične i ciklične (aromatične i heterociklične) a mogu imati jednu ili dve karboksilne (kiselinske) grupe kao i jednu ili dve amino grupe, po čemu je izvršena podela na: monoaminomonokarbonske, monoamino-dikarbonske i diamino monokarbonske kiseline.

Aminokiseline su međusobno vezane peptidnom vezom koje nastaju reakcijom aminogrupe jedne sa karboksilnom grupom druge.

• Karboksilna grupa
• aminogrupa čiji položaj određuje
• L — konfiguraciju
  Glicin
  Alanin
  peptidna veza
  Glicil — alanin

Ovaj dipeptid sadrži po jednu slobodnu amino i karboksilnu grupu pomoću kojih je sposoban da se na isti način jedini sa drugim aminokiselinama koje dovode do obrazovanja peptidnih lanaca različite dužine a koji su karakteristični za belančevine. Broj i ređosled aminokiselina kao i broj i raspored peptidnih lanaca određuju karakter belančevina.

Čovečji organizam je sposoban da neke aminokiseline sintetiše dok neke nije, što znači da se moraju uneti hranom i nazivaju se neophodnim ili esencijalnim aminokiselinama. Ranije se smatralo da njihov broj dostiže 10 dok su novija istraživanja svela taj broj na 8 i to: valin, leucin, izoleucin, treonin, metionin, lizin, triptofan i fenilalanin.

Tab. 10 — Aminokiseline u belančevinama

Izostavljeno iz prikaza

• Red. broj
• Aminokiseline
• Formula
• I ALIFATIČNE AMINOKISELINE

A. Monoamino—monokarbonske kiseline
1. Glicin (α—aminosirćetna)
2. Alanin (α—aminopropionska)
3. Valin (α—aminoizovalerijanska)
4. Leucin (α—aminoizokapronska)
5. Isoleucin (α—amino—p—etil—β—metil— —propionska)
6. Serin (α—amino—β—oksipropionska)
7. Treonin (α—amino—β—oksimaslačna)
B. Monocamino—dikarbonske kiseline
8. Asparaginska kiselina (aminoćilibarna)
9. Asparagin (β-amid asparaginke kiseline)
10. Glutaminska kiselina (α-amino—glutarna)
11. Glutamin (y—monoamid glutaminske kiseline)
C. Tioaminokiseline
12. Cistein (α—amino—β—merkaptopropionska)
13. Cistin (di—a—arnino—β—tio—propionska)
14. Metionin (α — amino — P—metiltiobutema)
D. Bazne alifatične aminokiseline
15. Lizin (d, e—diaminokapronska)
16. Arginin (α—amino—delta—guanidino—p—valerijanska)

• II AROMATIČNE AMINOKISELINE

17. Fenilalanin (α—amino—β—fenil propionska)
18. Tirozin (α—amino—p—(p—hidroksifenil)— propionska)

• III HETEROCIKLIČNE AMINOKISELINE

19. Triptofan (α—amino—β—indol— propionska)
20. Histidin (α—amino—β—imidazol— propionska)
21. Prolin (pirolidin —2—karbonska)
22. Hidroksiprolin (4—hidroksipirolidin — 2—karbonska)

Belančevine koje se sastoje samo od aminokiselina nazivaju se prostim, mada im sastav i struktura ne moraju biti u skladu sa nazivom. Složene belančevine su one koje pored elemenata sadržanih u aminokiselinama (C, O, H, N, S) sadrže i druge (fosfor, gvožđe) ili su vezane sa drugim jedinjenjima (lipoproteini, glikoproteini).

Određivanje aminokiselinskog sastava vrši se najčešće posle hidrolize uz pomoć mineralnih kiselina. Na taj način postiže se cepanje peptidnih veza između aminokiselina uz njihovo oslobađanje. Prilikom kisele hidrolize belančevina dolazi do razgradnje znatne količine aminokiseline — triptofana, usled čega se za njegovo određivanje moraju primeniti posebne metode hidrolize. Određivanje pojedinih aminokiselina vršeno je na osnovu njihovih karakterističnih reakcija. Kasnije su razrađene mikrobiološke metode koje se zasnivaju na osetljivosti različitih vrsta bakterija na odsustvo ili nedovoljnu količinu pojedinih aminokiselina u hranljivoj podlozi. Danas se za to koriste hromatografske metode koje su tako usavršene da se vrste i sadržaj pojedinih aminokiselina dobijaju već u toku nekoliko časova pomoću tzv. automatskih aminoanalizatora. Aminokiseline daju bojene reakcije sa ninhidrinom, izatinom i drugim supstancama. Tako sa ninhidrinom neke aminokiseline daju plavu, ljubičastu, crvenu ili žutu boju što služi kao jedan od indikatora za identifikovanje i omogućava primenu i jednostavnijih hromatografskih metoda analiza.

Kvalitativne i kvantitativne analize aminokiselina predstavljaju tek početni korak na putu proučavanja belančevina, jer je preostao mnogo teži posao ustanovIjavanja redosleda aminokiselina, strukture i drugih karakteristika belančevina. Zahvaljujući pronalasku različitih elektroforetskih metoda, primeni proteolitičkih fermenata kao i čitavom nizu hemijskih reakcija koje su imale za cilj da ustanove završne (terminalne) grupe u peptidnom lancu, danas je pošlo za rukom da se odredi broj i redosled aminokiselina u peptidnim lancima belančevina (primarna struktura). Veliki doprinos u proučavanju belančevina dale su metode gelfiltracije, ultracentrifugiranja, elektronske mikroskopije difrakcije X zraka i elektronski uređaji za određivanje broja i veličine micela belančevina. Međutim, i pored ogromnog napretka koji je postignut u proučavanju proteina za poslednje dve decenije, mnoga pitanja su ostala nerešena ili nepotpuno objašnjena.

Značaj belančevina mleka

Kravlje mleko sadrži prosečno 3,55% belančevina, što na prvi pogled ne predstavlja neku značajnu količinu. Međutim, kada se sadržaj proteina izrazi u procentima od suve materije dobija Se vrednost od 28%, što govori o tome da je mleko namirnica bogata belančevinama. Kada govorimo o belančevinama mora se misliti istovremeno i na količinu i na njihov kvalitet jer se belenačevine međusobno razlikuju i po broju i po vrstama i po zastupljenosti aminokiselina od kojih su sastavljene. Prema tome, neka namirnica može da ima dosta belančevina, ali njihova vrednost za Ijudsku ishranu može biti niska. To znači da belančevine u namirnicama različitog porekla imaju različitu biološku vrednost.

Belančevine mleka imaju veliku biološku vređnost. Pod tim pojmom podrazumeva se broj grama belančevina Ijudskog ili životinjskog organizma koje se mogu sintetisati iz 100 g proteina hrane. Iz tabele 11 se vidi da ukupne belančevine mleka imaju veliku biološku vrednost i da po toi osobini dolaze odmah iza belančevina jaja. To dolazi otuda što one sadrže sve neophodne (esencijalne) aminokiseline i to u odnosu koji je vrlo blizak onome u belančevinama za čiju sintezu uglavnom služe u Ijudskom organizmu. Zato su belančevine mleka veoma cenjene u ishrani i, ako zbog ičega treba konzumirati mleko onda je to zbog količine a još više zbog kvaliteta njegovih belančevina. Biološka vrednost pojedinih belančevina u mleku je nešto manja od navedene vrednosti, ali je karakteristično da se one međusobno upotpunjuju u pogledu aminokiselinskog sastava usled čega se biološka vrednost ukupnih belančevina mleka povećava. To istovremeno znači da najveću biološku vrednost sa gledišta belančevina imaju oni mlečni proizvodi u kojima nije izmenjen njihov međusobni odnos.

Tab. 11 — Uporedna biološka vrednost belančevina različitih namirnica

Izostavljeno iz prikaza

• Poreklo belančevina Biološka vrednost
  Celo jaje (uzeto kao 100%) 100
  Belančevine surutke 104
  Kazein 76
• Ukupne belančevine mleka 88
  Goveđe meso 78
  Riba 94
  Pšenično brašno 45
  Raženi hleb 75
  Krompir 71
  Sočivo 60
  Grašak 56

Zbog toga se u svetu čine znatni napori za veću potrošnju mleka i to ne samo u zemljama u razvoju nego čak i u vrlo razvijenim. Danas se kao jedno od merila životnog standarda, a standarda ishrane posebno, uzima potrošnja mleka. Ovo gledište je, u celini gledano, ispravno, mada na potrošnju mleka može uticati i čitav niz drugih činilaca kao što su: prirodni i društveno — ekonomski uslovi za proizvodnju mleka i mogućnosti obezbeđenja dovoljnih količina kvalitetnih belančevina iz drugih izvora.

Pravilna ishrana ne znači samo da treba konzumirati dovoljno namirnica kojima će se obezbediti energetske potrebe već da se unesu i svi sastojci neophodni organizmu u odgovarajućim količinama. Među tim sastojcima veoma značajno mesto zauzimaju belančevine velike biološke vrednosti. U ishrani čoveka problem obezbeđenja dovoljne količine kvalitetnih belančevina se javlja i u zemljama koje imaju dovoljno hrane i u kojima stanovništvo unosi njome čak i više energije nego što je potrebno. Taj problem je mnogo ozbiljniji i često sa stravičnim posledicama u zemljama u kojima vlada oskudica hrane. Nedostatak kvalitetnih belančevina se naročito loše odražava na telesni i umni razvoj dece i omladine, kojima su ovi proteini najpotrebniji. Zato se može reći da je problem belančevina, a posebno kvalitetnih proteina jedan od osnovnih u ishrani čoveka današnjice.

Belančevine mleka zbog svog kvaliteta mogu da povećaju biološku vrednost i drugih — manje vrednih — belančevina. Zbog toga se mleko i mlečni proizvodi mešaju sa drugim namirnicama, što čini da organizam može celishodnije da iskoristi veću masu belančevina hrane. Ovo je utoliko značajnije što mleko predstavlja namirnicu koja se takoreći svakodnevno konzumira. Belančevine mleka se koriste i u drugim industrijama. U industriji dečje hrane (humanizirana mleka i dr.), u proizvodnji dijetalne hrane i sl. belančevine mleka imaju veoma značajnu ulogu. Pomoću njih se postiže određeni nivo i kvalitet belančevina u proizvodu. U konditorskoj industriji (čokolade, slatkiši), u proizvodnji testenina i hleba belančevine mleka povećavaju ne samo biološku vrednost nego poboljšavaju i organoleptičke osobine (boja, ukus, konzistencija) ovih namirnica. One se, takođe, koriste u drugim industrijama za proizvodnju »plastičnih« masa za razne potrebe, u proizvodnji hartije velikog sjaja, lepkova i dr.

Međutim, ne bi trebalo shvatiti da belančevine nemaju određenu energetsku vrednost jer gram belančevina proizvodi oko 16,6 kJ, slično kao i ugljeni hidrati.

Zbog toga se problemu povećanja količine belančevina mleka posvećuje posebna pažnja. Njegovo se rešenje traži u dva pravca. Prvi se sastoji u tome da se selekcionišu muzne životinje koje će davati mleko sa više belančevina, kao što se nekada radilo u pogledu mlečne masti. Ovaj način je spor i zahteva desetine godina sistematskog rada, jer se procenat belančevina sporije povećava nego procenat masti. Zato je ovaj način i skup.

Drugi način je realan i sastoji se u tome da se kroz povećanu proizvodnju mleka poveća količina belančevina. Ovo se može postići povećanjem mlečnosti krava, ili povećanjem broja krava uz primenu potrebnih selekcijskih mera.

Tab. 12 — Dnevna potreba u esencijalnim aminokiselinama

Izostavljeno iz prikaza

• Esencijalna aminokiselina
  Minimalna dnevna potreba (g)
  Izoleucin 0,70
  Leucin 1,10
  Lizin 0,80
  Metionin 1,10
  Fenilalanin 1,10
  Treonin 0,50
  Triotofan 0,25
  Valin 0,80
• Esencijalna aminokiselina
  Količina u mleku (g/100g)
  Izoleucin 0,167
  Leucin 0,490
  Lizin 0,200
  Metionin 0,099
  Fenilalanin 1,177
  Treonin 0,151
  Triotofan 0,047
  Valin 0,171
• Esencijalna aminokiselina
  Količina mleka koja zadovoljava dnevnu potrebu (g)
  Izoleucin 350
  Leucin 355
  Lizin 333
  Metionin 1428
  Fenilalanin 733
  Treonin 357
  Triotofan 568
  Valin 364

I dok se na jednoj strani čine napori za povećanu proizvodnju i potrošnju belančevina mleka u ishrani čoveka, na drugoj strani se srećemo sa necelishodnim iskorišćavanjem i rasipanjem ovih dragocenih sastojaka. Necelishodna upotreba proteina mleka se ogleda u njihovom korišćenju za ishranu domaćih životinja. Naime, koncentrovanim hranivima za domaće životinje dodaje se izvesna količina obranog mleka u prahu, koje predstavlja veoma bogatu belančevinastu namirnicu, da bi se poboljšao kvalitet hrane i time ubrzao porast životinja i postigao bolji kvalitet proizvoda. Ovakva praksa je štetna iz prostog razloga što se hrana proizvedena za čoveka daje životinjama i time ih čini direktnim konkurentima u ishrani. Pored toga, mleko u prahu je opterećeno velikim troškovima transporta, termičke obrade, uklanjanja skoro celokupne količine vode, radne snage, amortizacije, itd. što ga čini skupim proizvodom. Istina je da se sastojci mleka u prahu vraćaju u drugom obliku za ishranu čoveka, ali s obzirom da ih domaće životinje ne mogu stopostotno iskoristiti postaju zbog toga skuplji. Prema tome, ovakva praksa čini stočnu proizvodnju skupom i može se primeniti samo ako se obrano mleko u prahu prodaje po nerealno niskim cenama. Takođe, niske cene svežeg mleka u odnosu na cene telećeg, junećeg i svinjskog mesa navode proizvođače da mlekom hrane ove domaće životinje. Iz toga proizilazi zaključak da se moraju stalno usklađivati cene mleka i mesa, kako bi se ovakvo necelishodno trošenje belančevina mleka sprečilo.

Primer rasipništva belančevina ogleda se u tome što se ogromne količine surutke (a često i mlaćenice), koja sadrži 15—22% od količine belančevina u mleku ispuštaju u kanalizaciju sa otpadnim vodama mlekara, umesto da se izdvajaju i koriste u ishrani.

Klasifikacija belančevina mleka

Najveći deo proteina mleka čine 3 belančevine: kazein, albumin i globulin. S obzirom da se nalaze u mleku a da bi se istakla razlika od drugih belančevina istog imena nazvani su mlečni albumin ili laktalbumin (lac, lactis na latinskom znači mleko) odnosno, mlečni globulin ili laktoglobulin. Ovakva podela je izvršena na osnovu njihovog karakterističnog ponašanja od kojih se najčešće koriste: uslovi koagulacije i rastvorljivost u vodi i rastvorima soli. Tako se po ovoj podeli kazein definiše kao belančevina koja koaguliše iz obranog mleka pri pH 4,6. Ova definicija je zadržana i kod najnovije klasifikacije belančevina mleka. Treba već sada reći da je pri toj pH vrednosti kazein u izvesnoj meri izmenjen u odnosu na stanje ove belančevine u mleku. Iz njegove micele izdvojen je najveći deo vezanog kalcijuma i adsorbovanih soli. Prema tome kazein izdvojen pod dejstvom kiselina pre bi trebalo nazvati hidrokazein. Ovo nedvosmisleno govori da treba praviti razliku između belančevina u mleku i proteina izdvojenih iz njega primenom različitih hemijskih i fizičkih metoda razdvajanja. Ova konstatacija će biti mnogo jasnija kada se budu razmatrale elektroforetske frakcije kazeina.

Po navedenoj podeli mlečni albumin je belančevina rastvorljiva u vodi i nerastzorljiva (taloži se) u zasićenom rastvoru amonijum sulfata. Mlečni globulin je ne rastvorljiv u vodi, rastvorljiv je u slabim rastvorima soli (1% NaCl) i taloži se iz poluzasićenih rastvora amonijum sulfata.

Tokom vremena došlo se do novih saznanja i ustanovljeno da se mlečni albumin i mlečni globulin (po navedenoj klasfikaciji) sastoje iz više belančevina koje se međusobno razlikuju po poreklu, sastavu i osobinama. Čak su konstatovane belančevine koje imaju neke osobine albumina a neke globulina pa u tom pogledu predstavljaju prelaz od jedne ka drugoj grupi belančevina. Zbog toga je usvojena nova klasifikacija (29) čija će suština biti ovde najkraće prikazana. Po njoj se belančveine mleka sastoje od kazeina i belančevina mlečnog seruma (tab. 13). Kazein se sastoji od pojedinačnih (individualnih) kazeina. Belančevine mlečnog seruma se takođe sastoje iz više individualnih belančevina: a — laktalbumina, albumina krvnog seruma, β-laktoglobulina i 4 imunoglobulina. Detaljnije o samoj podeli i osobinama pojedinih belančevina izneće se kada budu obrađivane pojedine belančevine, tako da će biti objašnjeni razlozi za ovakvu podelu. Tom prilikom daće se i kritički osvrt na ovu klasifikaciju.

Tabela 13 — Klasifikacija i nomenklatura proteina kravljeg mleka i neke njihove osobine

• Protein % proteina iz obranog mleka
• Elektroforetska pokretljivost (cm2 volt-1 sec-1) × 105
• Izojonska tačka
• Konstanta sedimentacije (S20w)
• Molekulska težina
• Genetske varijante
• Kazeini αs
• Kazeini
  k—Kazeini
  β—Kazeini
  γ—Kazeini
  γ1—Kazein
  γ2—Kazein
  γ3—Kazein
• Proteini mlečnog seruma
• Albumin krvnog seruma
  β—Laktoglobulin
  α—Laktoalbumin
• Imunoglobulini
• IgG1
• IgG2
• IgA
• IgM
• Slobodne sekretorne komponente (FSC)

Kazein

Želimo odmah da istaknemo da će se u ovom delu razmatrati sastav, osobine i ponašanje celog kazeina koje se razlikuje od istih karakteristika pojedinačnih elektroforetskih komponenata ovog proteina.

Naziv kazein je izveden od latinske reči caseus (sir) što znači da je kazein supstanca čijim je zgrušavanjem omogućena proizvodnja sira i koji predstavlja osnovnu belančevinu u njemu. U starijoj engleskoj i francuskoj literaturi može se naći termin kazeinogen kao sinonim za kazein. U toj terminologiji naziv kazein se koristi za ovu belančevinu izmenjenu pod dejstvom himozina.

Kazein je najvažnija belančevina mleka ne samo zbog toga što se u njemu nalazi u najvećoj količini već i zbog svojih osobina. Od ukupnih azotnih materija mleka na ovu belančevinu otpada 78—85%. Procenat kazeina u mleku pojedinih rasa je različit ali se kao prosečna vrednost smatra 3%.

Mnoge tehnologije mleka su zasnovane na osobinama kazeina. Tako tehnologije sireva, kiselomlečnih proizvoda, kiselog i »slatkog« kazeina, različitih kazeinata počivaju na karakteristikama ovog proteina mleka. Na njegovim svojstvima su zasnovane tehnologije proizvodnje »plastičnih« kazeinskih masa i hladnih lepkova. Međutim, može se reći da skoro nema tehnologije u mlekarskoj industriji u kojoj se ne vodi računa o osobinama i ponašanju kazeina.

Kazein je složena belančevina jer, pored elemenata koji ulaze u sastav prostih, sadrži i fosfor. Prema tome razvrstan je u grupu fosfo-proteina (ranije se za složene belančevine koristio termin proteidi pa je i kazein nazivan fosfoproteidom, što se još često sreće u literaturi). Poslednjih godina je u kazeinu ustanovljeno prisustvo nekih šećera (galaktoza), kao i N—acetil neuraminska kiselina (sialna kiselina) i neke druge, što još više komplikuje sastav i nomenklaturu ove i onako najsloženije belančevine mleka. Dakle, u krajnjoj liniji kazein bi trebalo svrstati u fosfoglikoproteine.

Elementarni sastav kazeina. — U sastav kazeina ulaze sledeći elementi:

• C — 52,96%
• N — 15,6%
• H — 7,13%
• P — 0,86%
• O — 22,47%
• S — 0,78%

Podaci o elementarnom sastavu se razlikuju u izvesnoj meri kod različitih autora pri čemu se nagoveštava da on nije uvek istog sastava, odnosno da sastav kazeina može da varira pod uticajem genetskih i paragenetskih činilaca.

Kazein sadrži nešto manje azota nego većina drugih belančevina što je posledica aminokiselinskog sastava, prisustva fosfora, šećera i njihovih derivata. Procenat azota je značajan prilikom određivanja količine belančevina na osnovu sadržaja ovog elementa. Izračunavanje količine ovog proteina vrši se množenjem ustanovljene količine azota sa faktorom (multiplikacioni faktor) 6,41 koji se dobija tako što se 100 podeli sa procentnim učešćem azota u kazeinu (100/15,6). Kod većine drugih belančevina ovaj faktor je manji i iznosi prosečno 6,25.

Navedeni sadržaj fosfora u kazeinu odnosi se na tzv. organski fosfor, koji predstavlja konstitucioni deo kazeinske micele, bilo da se nalazi u mleku ili izdvojena iz njega pri pH 4,6. Zapravo, u nativnom kazeinu se razlikuju neorganski i organski

• Diesterska veza
• Fosfatidna veza
• Fosfamidna diesterska veza
• Serin fosfat (monoestarska veza)
• Pirofosfatna diesterska veza

Otkako je utvrđena primarna struktura pojedinih elektroforetskih komponenata celog kazeina i veza fosforne kiseline sa serinom sve češće se srećemo sa tezom da se u kazeinu nalazi samo monoestarska veza. Ova pretpostavka je nerealna kada se ima u vidu da je fosforna kiselina trobazna i da joj preostaju još dve slobodne kiselinske grupe koje mogu da reaguju sa hidroksilnim, amino i guanidilnim grupaina drugih aminokiselina, koje postoje u okviru istog ili drugog peptidnog lanca. Na taj način fosforna kiselina učestvuje u povezivanju tih lanaca i obrazovanju strukture kazeinskih micela. Zbog toga je logično da postoje i druge veze kao što su: diesterska, fosfoamidna, fosfoamidnoesterska, pa čak i diesterske veze pirofosforne kjseline. Na to upućuju rezultati dobijeni pomoću fermenata specifičnih za pojedine fosfatnoesterske veze. Na osnovu tih ogleda utvrđeno je da od ukupne količine fosforne kiseline samo 40% otpada na monoestre.

Iz napred izloženog proizilazi da fosforna kiselina u kazeinu utiče na elektrohemijske osobine ove belančevine, na njena svojstva kao kiseline i kapacitet reagovanja sa bazama.

Treba reći da se fosforna kiselina u peptidnim lancima ne nalazi između aminokiselina već da je bočno vezana za alkoholnu grupu serina i fosfor. Neorganski fosfor predstavlja onaj deo koji je u vidu različitih soli adsorbovan na površini kazeinskih čestica i utiče u određenoj meri na njihovu stabilnost. Organski fosfor je onaj deo fosfora koji je u obliku fosforne kiseline vezan za peptidne lance hemijskim vezama. Najčešće se pominje veza sa oksiaminokiselinama — serinom i treoninom. Najnoviji rezultati o primarnoj strukturi pojedinih elektroforetskih komponenata kazeina govore da je skoro celokupna količina fosfora primarno vezana za serin gradeći serinfosfat za koji se u literaturi često sreće i naziv fosfoserin.

Sumpor se u kazeinu nalazi kao sastojak tioaminokiselina — cistina i metionina. Količina sumpora u kazeinu je mala i najvećim delom potiče od metionina koga ima oko 8 puta više nego cistina (vidi tab. 14). Relativno mala količina ovih aminokiselina čini da je i biološka vrednost kazeina dosta niska i iznosi 65—67. Pod biološkom vrednošću kazeina podrazumeva se broj grama belančevina Ijudskog ili životinjskog organizma koje se mogu sintetisati od 100 g kazeina. Ovo govori o tome da je biološka vrednost kazeina limitirana onim esencijalnim aminokiselinama kojih ima relativno najmanje u odnosu na njihov sadržaj u belančevinama Ijudskog ili životinjskog organizma. Srećna je okolnost što ostale belančevine (proteini mlečnog seruma) sadrže više nego dvostruko veću količinu tioaminokiselina tako da imaju komplementarnu ulogu i čine da je biološka vrednost ukupnih belančevina mleka znatno veća.

Tab. 14 — Aminokiselinski sastav kazeina

Izostavljeno iz prikaza

• Sadržaj (g/100g)
  Sastojak
  Azot
  Fosfor
  Sumpor
  Amino N
  Amido
  Glicin
  Alanin
  Valin
  Leucin
  Isoleucin
  Prolin
  Fenilalanin
  Cistin
  Cistein
  Metionin
  Triptofan
  Arginin
  Histidin
  Lizin
  Asparaginska
  kiselina
  Glutaminska kiselina
  Serin
  Treonin
  Tirozin

Poznata je činjenica da prilikom primene viših temperatura termičke obrade mleka dolazi do pojave sulfhidrilnih (—SH) jedinjenja pa čak i do oslobađanja sumporvodonika (H2S) koji utiče na organoleptičke osobine i oksidoredukcioni potencijal mleka. Međutim, izgleda da pojava sulfhidrilnih jedinjenja ne nastaje od tioaminokiselina u kazeinu jer kada se ova belančevina zagreva u odsustvu ostalih proteina ne nastaju napred navedena jedinjenja.

Aminokiselinski sastav kazeina. — Kazein je potpuna belančevina jer sadrži sve aminokiseline koje ulaze u sastav proteina. Ovo znači da treba praviti razliku između kompletne belančevine i njene biološke vrednosti. Jedno vreme smatralo se da kazein ne sadrži neke aminokiseline ali je zahvaljujući hromatografskim analizama ustanovljeno i njihovo prisustvo i njihova količina. Obično se radilo o aminokiselinama kojih ima malo u ovoj belančevini.

Kazein sadrži relativno velike količine glutaminske kiseline i prolina. Pored toga sadrži znatne količine leucina, lizina, valina i asparaginske kiseline. Treba istaći znatno veću količinu monoaminodikarbonskih (29,5%) u odnosu na diaminomonokarbonske kiseline, što se odražava na elektrohemijske osobine kazeina i utiče na njegov kiselinski karakter u mleku.

Kazein je siromašan u cistinu i glicinu. Smatra se da kazein sadrži samo cistin a ne i cistein jer nema slobodnih — SH grupa. Međutim, pošto prilikom hidrolize dolazi do cepanja cistina na dva molekula cisteina to se prilikom hromatografskog određivanja javlja cistein. Da ne bi bilo zabune odlučeno je da se ustanovljena količina cisteina prikazuje kao 1 /2 cistina.

Opšte osobine kazeina. — Izdvojen iz mleka pri pH 4,6 kazein predstavlja belu amorfnu masu koja je praktično nerastvorljiva u vodi i nerastvorljiva u organskim rastvaračima. Ova osobina je omogućila da se kazein posle izdvajanja iz mleka ispira vodom radi uklanjanja u vodi rastvorljivih sastojaka mleka koji bivaju uklopljeni prilikom koagulacije ove belančevine. Za analitičke svrhe često je neophodno da se uklone i lipidi te se pored ispiranja vodom vrši i ispiranje organskim rastvaračima masti. Ovakvo njegovo ponašanje je od značaja kod proizvodnje različitih vrsta tehničkog kazeina, kazeina za jelo a u nekim slučajevima i kod proizvodnje sireva. Već sama ova činjenica pokazuje da su mnoge tehnologije zasnovane na osobinama kazeina. One takođe omogućavaju primenu određenih metoda prečišćavanja i analize kazeina.

Kazein se može izdvojiti iz mleka isoljavanjem sa NaCl. Takođe i CaCl2, CuSO4, FeSO4 kao i različite stipse (K2A12(SO4)4) ali u znatno manjim koncentracijama omogućavaju izdvajanje kazeina iz mleka. Ove soli se koriste za precipitaciju kazeina kod različitih analiza mleka (refrakcija mlečnog seruma, određivanja šećera i sl.) a CaCl2 se koristi i kod industrijske proizvodnje kazeina namenjenog drugim prehrambenim industrijama.

U prisustvu veće koncentracije etil alkohola nastupa koagulacija kazeina jer alkohol izaziva dehidrataciju i utiče na elektrohemijske osobine kazeina, što dovodi do njegove koagulacije. Koncentracija alkohola pri kojoj se kazein zgrušava zavisi od niza činilaca. Među njima su kiselost sredine i koncentracija Ca2+ najznačajniji. Ukoliko je kiselost mleka veća utoliko je potrebna manja koncentracija alkohola, što znači da ova dva faktora sadejstvuju u dehidrataciji, pa prema tome i u destabilizaciji kazeinskih čestica. Povećana kiselost izaziva pretvaranje jednog dela kalcijuma iz kalcijum kazeinatnog fosfatnog kompleksa u jonizovani oblik što dovodi do povećanja ukupnog destabilišućeg dejstva na kazein. Međutim, postoje slučajevi kada je količina jonizovanog kalcijuma u mleku povećana iako je ono potpuno sveže. Povećana količina kalcijumovih jona ima za posledicu ukrupnjavanje kazeinskih čestica usled čega su one manje stabilne te dodavanje alkohola u količini, koja ne dovodi do koagulacije u normalnom mleku, izaziva njegovo zgrušavanje. To znači da se dodavanjem određene količine etil alkohola mleku mogu utvrditi uzorci sa povećanom kiselošću ili drugim prirodnim poremećajima. Zato ovakvo pcnašanje kazeina prema alkoholu čini osnovu tzv. alkoholne i alizarolne probe, koje se primenjuju kao rutinske, brze metode prilikom prijema mleka u mlekaru.

Sa druge strane, kazein se iz nerastvomog stanja može rastvoriti dejstvom baza (NaOH, KOH), nekih organskih soli kao što su natrijum citrat, kalijum ili natrijum salicilat, kalijum — natrijum tartarat (Senjetova so) i drugima. Takođe se kazein može prevesti u rastvor delovanjem različitih polifosfata alkalnih metala. Zato se ove soli koriste u nekim tehnologijama mleka za rastvaranje kazeina ili parakazeina (citrati, polifosfati), za povećanje termičke stabilnosti mleka u određenim tehnološkim procesima ili u analitičke svrhe (salicilati).

Elektroforetske komponente kazeina. — U prvoj četvrtini ovog veka Linderstrom — Lang i Kodama su prilikom proučavanja rastvorljivosti kazeina u kiselinama a kasnije i kod proučavanja delovanja sirišnog fermenta na kazein izneli mišljenje da ova belančevina ne predstavlja homogenu supstancu. Od tog vremena izvršena su brojna ispitivanja u toj oblasti. Ova proučavanja su postala sve intenzivnija otkako je Mellander četrdesetih godina uspeo da primenom elektroforeze dobije tri komponente koje je nazvao alfa, beta i gama kazein. Pri tome je alfa kazeinom nazvao onu komponentu koja je najdalje migrirala od mesta nanošenja uzorka (tj. koja je imala najveću migracionu brzinu i koja se obično označava sa Rm) dok je gama kazein bio najmanje udaljen od mesta nanošenja uzorka (najmanju Rm vrednost). Primer ovog razdvajanja prikazan je na slici 7.

Sl. 7 — Elektroforetogram kazeina. Na slici se može uočiti pređeni put alfa, beta i gama kazeina . Površine koje zahvataju pojedine krive (pikovi) su proporcionalne sadržaju pojedinih elektroforetskih komponenata u celom kazeinu.

Izostavljeno iz prikaza

Elektroforetska razdvajanja su istovremeno korišćena radi ustanovljavanja čistoće ispitivanih uzoraka kazeina a kasnije i drugih belančevina.

Tab. 15 — Uticaj rase na odnos alfa, beta i gama kazeina

Izostavljeno iz prikaza

• Rasa krava grama u 1OO ml mleka
  Procentualno učešće
• Rasa krava Celi kazein
  Ajširska 2,64
  Mrka švajcarska 2,78
  Gernzejska 2,88
  Holštajnska 2,39
  Džerzejska 2,72
• Rasa krava alfakazein
  Ajširska 1,71
  Mrka švajcarska 1,83
  Gernzejska 1,92
  Holštajnska 1,58
  Džerzejska 1,83
• Rasa krava betakazein
  Ajširska 0,85
  Mrka švajcarska 0,84
  Gernzejska 0,82
  Holštajnska 0,60
  Džerzejska 0,76
• Rasa krava gama-kazein
  Ajširska 0,08
  Mrka švajcarska 0,11
  Gernzejska 0,14
  Holštajnska 0,20
  Džerzejska 0,13
• Rasa krava Celi kazein
  Ajširska 100
  Mrka švajcarska 100
  Gernzejska 100
  Holštajnska 100
  Džerzejska 100
• Rasa krava alfa-kazein
  Ajširska 64,8
  Mrka švajcarska 65,8
  Gernzejska 66,6
  Holštajnska 66,3
  Džerzejska 67,3
• Rasa krava beta-kazein
  Ajširska 32,2
  Mrka švajcarska 30,2
  Gernzejska 28,5
  Holštajnska 25,2
  Džerzejska 27,9
• Rasa krava gama-kazein
  Ajširska 3,0
  Mrka švajcarska 3,9
  Gernzejska 4,8
  Holštajnska 8,4
  Džerzejska 4,7

  Prosečna zastupljenost ovih komponenata u ukupnom kazeinu iznosi a : p : y= = 66,2 : 18,8 : 5,0 što pokazuje da alfa kazeina ima 2,3 puta više od ostalih dveju komponenata. Međutim, ova istraživanja su pokazala da mogu postojati značajna odstupanja od navedenih prosečnih vrednosti i da na to mogu da utiču različiti činioci od kojih su najvažniji rasa krava i period laktacije.

Tab. 16 — Promene u sadržaju alfa, beta i gama kazeina tokom iaktacije

Izostavljeno iz prikaza

• Rasa krava
• Elektroforetska komponenta
• Procentualni sadržaj komponenata po danima laktacije
• 0 30 100 200 300 330
• Gernzejska
• Alfa kazein
• Beta kazein
• Gama kazein
• Holštajnska
• Alfa kazein
• Beta kazein
• Gama kazein

Kada se ima u vidu da je sastav ovih komponenata različit a da njihovo učešće varira jasno je otkuda proizilaze utvrđene razlike u elementarnom sastavu kazeina,

Elektroforetska razdvajanja su istovremeno korišćena i za ustanovljavanje čistoće ispitivanih uzoraka kazeina a kasnije i drugih belančevina mleka. Od tog vremena elektroforetske metode su brzo usavršavane što je omogućilo da se pored alfa, beta i gama kazeina ustanovi i čitav niz drugih elektroforetskih komponenata koje su različito obeležavane od strane njihovih pronalazača, iako se katkada radilo o istim sastojcima. To je donelo dosta nejasnoća u ovoj oblasti sve dok nije postignut nezvaničan dogovor da se kao komponente smatraju one koje su ustanovljene tačno određenim metodama i utvrđeni su i nazivi za određene komponente sa određenom migracionom brzinom.

Primenom novih elektroforetskih metoda uspelo je da se alfa kazein razdvoji na dve glavne komponente i to as i x (kapa) — kazein. Kasnije je ustanovljeno da je 74 i a5—kazein elektroforetski heterogen i novopronađene komponente označene su kao as0, as1, as2, as3 i as4, tako da uprošćena elektroforetska šema kazeina izgleda ovako:

Izostavljeno iz prikaza

Kod α5 — kazeina slovo s označava da je ova komponenta osetljiva na kalcijumove jone (s = sensitive — osetljiv), odnosno, da koaguliše pri njihovoj manjoj koncentraciji.

Pronalazak β-kazeina bio je od izvanrednog značaja za objašnjenje stabilnosti kazeinske micele kao i za razumevanje suštine pojava koje se odigravaju prilikom koagulacije mleka pod dejstvom himozina. Prisustvo ove komponente ustanovili su Waugh i von Hippel (26) i oni su razradili osnovne postavke o njegovoj ulozi u kazeinu.

α5 — kazein u prisustvu Ca2+ koaguliše dok se β-kazein ne zgrušava u prisustvu iste koncentracije ovog jona. Ako se a5 i β-kazein pomešaju u određenom odnosu i doda im se ista koncentracija kalcijumovih jonova u obliku rastvorljive soli neće nastupiti koagulacija a,-kazeina. Mešanje a5, β i y — kazeina u prisustvu Ca2+ dovodi do njihove koagulacije dok prisustvo β-kazeina u bilo kojoj mešavini onemogućava njihovu koagulaciju.

α5 + Ca2+ → koaguliše
α5+β + Ca2+ → koaguliše
α5 + β + γ + Ca2 + → koaguliše
x + Ca2+ → ne koaguliše
α, + x + Ca2+ → ne koaguliše
αs + β + x + Ca2+ → ne koaguliše
αs + β + γ + x + Ca2 + → ne koaguliše

Da bi ova šema uticaja β-kazeina bila jasnija potrebno je imati u vidu da prilikom mešanja pojedinih elektroforetskih komponenata dolazi do međusobnih reakcija koje podležu stehiometrijskim zakonima. Tako je utvrđeno da na jedan molekul β-kazeina dolazi 3 molekula a5-kazeina.

Na osnovu napred iznetog izlazi da β-kazein ima ulogu zaštitnog koloida i da njegovo prisustvo sprečava koagulaciju kazeina u mleku koje je presićeno kalcijumom.

X — kazein spada u fosfo-glikoproteine tj. u proteine koji pored fosfora sadrže šećere i njihove derivate. Zbog toga i celi kazein spada u grupu složenih belančevina — glikofosfoproteina. Od šećera ustanovljeno je prisustvo galaktoze a od derivata šećera utvrđeno je da postoji N-acetilgalaktozamin i N-acetilneuraminska kiselina. Ova kiselina spada u grupu sialnih kiselina i njena količina se koristi često za izračunavanje količine kapa-kazeina. Pomenuti šećeri i derivati heksoza nalaze se koncentrisani u jednom delu kapa-kazeina i međusobno su povezani glikozidnim vezama sa serinom ili treoninom u peptidnom lancu. Smatra se da ove supstance doprinose liofilnosti-kazeina i njegovoj zaštitnoj ulozi u ukupnom kazeinu. Ovo pokazuje i činjenica da uklanjanje dela peptidnog lanca u kome se nalaze ove materije čini kazeinski kompleks osetljiim prema kalcijumovim jonima.

X — kazein u mleku različitih vrsta može sadržati i druge komponente. Tako X — kazein ovčijeg mleka sadrži pored N — acetil neuraminske kiseline N — glikolilneuraminsku kiselinu koja se nalazi na kraju peptidnog lanca, što nije slučaj sa sličnim komponentama u x — kazeinu kravljeg mleka. x — kazein ženinog mleka sadrži tri puta više šećera nego ista komponenta u kravljem mleku a pored toga ustanovljeno je prisustvo još dva šećera.

Kasnije će se videti da himozin i drugi proteolitički fermenti deluju primarno na ovu elektroforetsku komponentu izdvajajući iz njenog sastava peptid veće molekulske težine koji je provobitno nazvan makropolipeptid. U makropolipeptidu nalaze se koncentrisani pomenuti šećer i njihovi derivati te se i na osnovu njihove količine često određuje količina kapa—kazeina u celom kazeinu.

Danas je zahvaljujući elektroforetskom razdvajanju i postepenoj encimatskoj razgradnji potpuno poznata primarna struktura x — kazeina tj. redosled vezivanja aminokiselina u peptidnom lancu kao i mesto i način vezivanja šećera i njihovih derivata. Isto tako su poznati ovi elementi i za makropolipeptid.

O primarnoj strukturi kapa-kazeina, o njegovom mestu u okviru kazeinske micele biće govora kasnije kada se bude govorilo o tim pitanjima.

Polimorfizam kazeina. — Elektroforetsko razdvajanje pojedinih komponenata je dovelo do saznanja da se u različitim uzorcima mleka za iste komponente dobijaju različite Rm (relativna mobilnost ili relativna migracija) vrednosti. To znači da je uporednom elektroforezom kazeina iz različitih uzoraka mleka ustanovljeno da se neke komponente relativno brže ili sporije kreću. To je dalo povoda da se izvrši detaljna analiza aminokiselina i njihovog redosleda u peptidnim lancima. Ova saznanja su pokazala da među njima postoje izvesne razlike u broju i vrstama pa prema tome i u redosledu aminokiselina u peptidnom lancu. Podrobnija istraživanja su pokazala da su ove varijacije uslovljene genetskim faktorima, tj. da su nasledne, i zato su nazvane genetskim varijantama tih elektroforetskih komponenata. Zbog osobine da se javljaju u više oblika danas se govori o polimorfizmu određenih elektroforetskih komponenata kazeina.

Genetski polimorfizam pokazuje asi, x i P-kazein asi može da ima 4 genetskc varijante koje su označene slovima A, D, B, C, pri čemu najveću Rm vrednost ima A, a najmanju C varijanta. Ove varijante nisu podjednako zastupljene kod različitih rasa pa čak ni u okviru jedne iste rase, tako da se neke od genetskih varijanti javljaju u nekim rasama izuzetno tj. samo kod nekih individua, što znači da je to najčešće recidiv učešća neke druge rase u ovoj osobini kazeina.

U jednom istom uzorku mleka može postojati samo jedna genetska varijanta αs-kazeina koje se obeležavaju AA, BB, CC ili DD ili mogu postojati najviše dve koje se označuju kao AB, AC, AD, BC, BD i CD. Udvojena ista slova označavaju da je u nastajanju pojedinih varijanti učestvovao isti genski par, što je odlika monozigotnih individua, dok obeležavanje varijanti sa dva različita slova govori da je njihovu sintezu uslovio različiti genski par, što govori o heterozigotnosti krava u pogledu ove osobine. Do danas, nije tačno utvrđeno da li se kod heterozigotnih individua pojedine genetske varijante nalaze posebno u pojedinim micelama kazeina ili su u svakoj zastupljene obe varijante pojedinih elektroforetskih komponenata. U klasifikaciji kazeina (tab. 13) ove genetske varijante se obeležavaju asl—A, asl — B, asl—C, asl—D, a slično su obeležene i varijante / i (3-kazeina.

Genetske varijante pojedinih kazeina međusobno se razlikuju najčešće jednom aminokiselinskom supstitucijom u polipeptidnom lancu. Tako se kod asl kazeina varijanta C razlikuje od varijante B po tome što je glutamin supstituisan glicinom na 192 poziciji u polipeptidnom lancu. Primarna struktura varijante asl—A se znatno razlikuje od ostalih. Ovoj varijanti nedostaje 13 aminokiselina (od 14. do 26. aminokiseline u peptidnom lancu) od kojih su 7 hidrofobnog karaktera čime se objašnjava veća rastvorljivost ove varijante u prisustvu kalcijumovih jona.

Kod β-kazeina genetske varijante se međusobno razlikuju jednom aminokiselinskom supstitucijom, osim varijante C kod koje serin na 35. mestu nije fosforilisan.

Za razliku od ostalih varijanti kazeina, kod genetskih varijanti β-kazeina postoje dve aminokiselinske supstitucije u polipeptidnom lancu koje su izvršene u njegovom makropolipeptidnom delu (vidi delovanje himozina na kazein).

Tab. 18 — Učestalost (%) asl i 3 genetskih varijanti u mleku različitih rasa (14)

Izostavljeno iz prikaza

Genetska varijanta αs1 i β

• Rasa A B C
  Holštajn 8 87 5
  Gernzej 77 23
  Džerzej 72 28
  Sivo smeđe 94 6
  Ajšir 100
  Sorthorn 100
  Cebu (Indija) 16 84
  Boran (Afrika) 33 67
• Domaće šareno (Jugoslavija) 92 8 78
  Crno belo (JugosLvija) 100 90
  Rasa A B C D
  Holštajn 98 2
  Gernzej 80 4 16
  Džerzej 62 38
  Sivo smeđe 79 19 2
  Ajšir 100
• Sorthorn 100
  Cebu (Indija) 85 13 2
  Boran (Afrika) 93 5 2
  Domaće šareno (Jugoslavija) 10 12
  Crno belo (Jugoslavija) 9 1

U navedenoj tabeli vidi se da su pojedine genetske varijante karakteristične za pojedine rase krava. Najmanje genetskih varijanti ima kod onih rasa koje su genetski stabilizovane a najviše kod onih kod kojih je taj proces u toku. Više genetskih varijanti javlja se u rasama koje su nastale ukrštanjem različitih rasa ili kod potomaka koji potiču od roditelja različitih rasa te je potrebno da prođe dosta vremena dok dominantnost pojedinih osobina dođe do izražaja.

U literaturi se nalaze podaci o tome da genetske varijante daju određeni pečat osobinama ukupnog kazeina. Tako se nalaze podaci da kazein u kome se nalazi asl — A genetska varijanta daje sa alkalijama rastvore većeg viskoziteta, što je značajno kod primene kazeinata u raznim oblastima industrije a posebno u industriji mesa i lepkova. Treba, međutim istaći da ova oblast nije dosada dovoljno naučno obrađena i da joj treba obratiti mnogo više pažnje i zbog mogućeg uticaja na tehnološke osobine mleka. Isto tako, potrebno je da se mnogo više pažnje obrati na mogućnost selekcije na osnovu pojedinih genetskih varijanti s obzirom da je danas njihovo utvrđivanje relativno lako.

Primama struktura genetskih varijanti može se sagledati iz navedenih formula.

Značaj elektroforetskih komponenata. — Ustanovljavanje elektroforetskih komponenata kazeina je imalo izvanredan značaj u proučavanju kazeina. Zahvaljujući elektroforetskom razdvajanju omogućeno je da se komplikovani molekul kazeina »sekcira« na manje jedinice čiji su se sastav i osobine mogle lakše da upoznaju. Tako je uz pomoć različitih hemijskih, biohemijskih i fizičkih metoda uspelo da se ustanovi primarna struktura ovih komponenata što predstavlja izvanredan uspeh. To je neosporno bio neophodan uslov za bolje upoznavanje celog kazeina a u prvom redu za rešavanje problema strukture ove belančevine; za ustanovljavanje mehanizma koji utiče na obrazovanje kazeinskih čestiea različite veličine kao i na njihovu dezagregaciju. Elektroforetska istraživanja kazeina su omogućila da se konačno ustanovi onaj deo belančevine koji joj obezbeđuje stabilnost u sredini koja sadrži toliko kalcijuma kao što je mleko, tj. ona komponenta u kojoj su sadržani sastojci koji obezbeđuju zaštitu celokupne micele. Ovi rezultati su doprineli da se reši suština delovanja himozina i drugih proteolitičkih fermenata na kazein, tj. da se dobije definitivno rešenje problema koji je zaokupljao pažnju istraživača u domenu mlekarske nauke, biohemije i drugih naučnih oblasti u više od 100 godina. Ova istraživanja su doprinela da se upoznaju i odrede peptidne veze u proteinskim lancima koje bivaju razgrađene u procesu primarnog i narednih dejstava (sekundamog, tercijamog) himozina. Ova proučavanja su omogućila da se ustanove polimorfni oblici pojedinih elektroforetskih komponenata i njihova zavisnost od genetskih činilaca, što otvara novo poglavlje u genetskim istraživanjima i još neutvrđene mogućnosti za selekcijski rad u govedarstvu.

Kod isticanja dostignuća ostvarenih zahvaljujući elektroforetskim istraživanjima svakako treba istaći ona koja su ostvarena u proučavanju proteina mlečnog seruma. Ova proučavanja su bacila novo svetlo na poreklo pojedinih belančevina mlečnog seruma i omogućila njihovu detaljnu sistematizaciju. Ona su takođe doprinela da se ustanove razlike koje postoje u broju i sastavu ovih belančevina među vrstama. Treba istaći da su elektroforetska istraživanja u ovoj oblasti vršena na belančevinama relativno prostije građe nego što je slučaj sa kazeinom, pa je i interpretacija rezultata bila lakša, preciznija i tačnija.

Međutim, kada se radi o interpretaciji elektroforetskih komponenata kazeina, smatramo da je potrebno učiniti kritičniji osvrt na nju. Naime, kod izrade klasifikacije belančevina mleka pojedine elektroforetske komponente kazeina svrstane su kao posebni kazeini i data su im odgovarajuća obeležja da bi se međusobno razlikovali (α, β -kazeini i dr).

Osnovna zamerka ovoj intepretaciji elektroforetskog razdvajanja kazeina leži u tome što u mleku postoji kazein (celi kazein) a ne as, x, P i drugi kazeini. Kada se razmatraju tehnološke karakteristike mleka, govori se o kazeinu, o njegovom ponašanju a ne o ponašanju as, x i drugih kazeina, jer osobine ovih elektroforetskih kazeina su tako različite od osobina i ponašanja celog kazeina, da se najčešće ne mogu ni uporediti. Iz toga proizilazi da osobine celog kazeina proizilaze iz kvaliteta te specifične belančevine mleka, iz kvaliteta kome svojim prisustvom doprinose elektroforetski kazeini ali ne kao pojedinačni sastojci koji obrazuju neku vrstu smeše ( kakav se utisak može steći iz klasifikacije) već kao sastojci međusobno povezani u »jedinstvenu« belančevinu — kazein.

Sa napred iznetim gledištem usko je povezano i drugo a to je da su elektroforetski kazeini produkat nasilnog rušenja celog kazeina, tj. da elektroforeza izaziva cepanje pojedinih veza (svakako najlabilnijih veza u odgovarajućim uslovima) u ukupnom kazeinu, što dovodi do pojave elektroforetskih kazeina, koje onda prihvatamo kao individualne kazeine. Ustvari, primenjene elektroforetske metode predstavljaju svojevrstan oblik nasilne razgradnje celog kazeina. O tome svedoči činjenica da se dobijaju sasvim drugačiji rezultati ako se izmene uslovi u kojima se elektroforeza izvodi. Dovoljan dokaz je taj što promena samo reakcije sredine prouzrokuje da se i po broju i po sastavu i elektroforetskoj pokretljivosti dobijaju sasvim druge elektroforetske komponente, koje nemaju bilo kakve sličnosti sa onima koje se navode u klasifikaciji a koje su izdvojene pod preciziranim uslovima.

Iz ovoga proizilazi da su elektroforetski kazeini u stvari proizvodi neusavršenih metoda primenjenih u istraživanju kazeina, metoda koje su podešene tako da se dobije što više ili što bolje i jasnije razdvojenih komponenata. Pri izboru ovih metoda uzete su one čiji se rezultati mogu lako reprodukovati bez obzira koliko dobijeni rezultati odgovaraju stvarnom stanju Zbog toga se u našim razmatranjima problematike kazeina klonimo (gde god je to moguće s obzirom na karakter materije koja se obrađuje) termina koji se koriste u klasifikaciji kazeina i zato upotrebljavamo izraz elektroforetske komponente celog kazeina (ili skraćeno: elektroforetske komponente kazeina). Smatramo da je ovaj izraz prikladniji, tačniji i da proističe iz napred izloženih razmatranja. To znači da predloženi termin — elektroforetske komponente predstavlja sinonim za elektroforetske kazeine, što je ispravnije nego ih prikazivati kao posebne kazeine. Međutim, suština ovog naziva je različita jer ne dozvoljava da se veštačke pretpostavke, stvorene na osnovi neusavršenih metoda za određenu svrhu, prikazuju kao stvarno stanje. Drugim rečima, smisao ovog termina je da se spreči da se veštački dobijeni delovi proglašavaju za celine.

Tome treba dodati da je pre nekoliko godina utvrđeno da y-kazein predstavlja u stvari deo peptidnog lanca β-kazeina tako da se danas y-kazein izostavlja kao poseban kazein, iako je kao takav figurirao skoro 40 godina. Iz tog proizilazi da i ostali elektroforetski kazeini predstavljaju esencijalne delove celog kazeina, bez obzira da li su u njemu zastupljeni u vidu celih peptidnih lanaca ili predstavljaju njihove razdvojene delove.

Da bi se potkrepila teza o jedinstvenom kazeinu u mleku treba dodati da je elektroforetski ustanovljeno više drugih komponenata male molekulske težine koji su nazvani minornim kazeinima a čije mesto i značaj u sklopu kazeinske micele nije ni izdaleka precizirano. Ovo su dokazi više da pojedini kazeini u klasifikaciji predstavljaju samo elektrofoetske kompon_ente kazeina koji se prirodno javlja kao celina, kao jedinstvena belančevina mleka.

Struktura kazeina. — Kod kazeina razlikujemo primarnu, sekundarnu, tercijarnu i kvarternu strukturu.

Primarna struktura. — Karakteriše broj i redosled aminokiselina u peptidnim lancima kao i mesto i način vezivanja ostalih komponenata (fosforna kiselina, šećeri derivati šećera) na aminokiselinskom nizu.

Molekul kazeina (osnovna kazeinska micela) je veoma složen i do danas nije poznat tačan broj peptidnih lanaca, njihova veličina, niti sigurno način na koji su oni povezani u osnovnoj miceli kazeina. Zbog toga se u rešenju ovoga pitanja moralo poći od manjih komponenata koje se mogu lakše analizirati i upoznati, i da se počev od njih pokuša da dobije određena slika o sastavu kazeinske micele, o načinu na koji su ove komponente uklopljene u celinu. Znači da problem proističe otuda što dosada ne znamo šta je to micela kazeina, što nismo u mogućnosti da izdvojimo jednu micelu ili više istorodnih micela i da ih onda analiziramo. To znači da i pored ogromnog napretka koji je učinjen na polju proučavanja belančevina, a posebno kazeina, postojeće metode analiza, i pored vrlo visokog stepena usavršenosti, su još suviše grube da bi omogućile rešenje ovog problema.

Kao manji sastojci celog kazeina uzete su elektroforetske komponente kao najdalji i do sada najtačniji domet naših saznanja u sekciranju kazeina. Zbog toga se i primarna struktura kazeina prikazuje u vidu primarne strukture ovih komponenata, koje su prikazane na sl. 8, 9, 10.

Sl. 8 — Primarna struktura α si — β kazeina kravljeg mleka. Uokvirene aminokiseline označavaju mutacione razlike od genetskih varijanti A. C i D

Izostavljeno iz prikaza

H. Arg-Pro—Lys—His—Pro—Ile—Lys—His—Gln—Gly—Leu—Pro—Gln — | Glu —Val — Leu —Asn— odsutan u varianti A 10 i 20 i 30

Glu—Asn—Leu—Leu— Arg—Phe—Phe—Val —Ala |— Pro—Phe—Pro—Gln —Val—Phe—Gly— 40

Ly s—Glu—Lys—Val—Asn— Glu—Leu—Ser — Lys —Asp—Ile—Gly—Ser—Glu—Ser —Thr— 50

Glu—Asp— Gln—| Ala |—Met—Glu —Asp—Ile—Lys—Glu —Met —Glu—Ala—Glu—Ser—Ile— ThrP (variant. D) 60

Ser—Ser—Ser—Ser —Glu—Glu —Ile —Val —Pro —Asn—Ser—Val—Glu—Gln—Lys—His—Ile— III 70 i 80

Gln —Lys—Glu—Asp —Val —Pro —Ser— Glu —Arg —Tyr—Leu—Gly—Tyr—Leu—Glu—Gln— 90 100 110

Leu—Leu —Arg—Leu—Lys—Lys —Tyr—Lys —Val — Pro—Gln—Leu—Glu—Ile—Val—Pro— 120

Asn—Ser —Ala—Glu—G1 u — Arg—Leu—His—Ser—Met —Lys—Gln—Gly—Ile—His—Ala— 130 140

Gln—Gln—Lys—Glu—Pro—Met —Ile—Gly —Val—Asn—Gln—Glu—Leu—Ala—Tyr—Phe— 150 160

Tyr— Pro—Glu—Leu—Phe—Arg—Gln—Phe—Tyr—Gln—Leu—Asp—Ala—Tyr—Pro—Ser— 170

Gly —Ala —Trp —Tyr —Tyr —Val—Pro—Leu — Gly —Thr—Gln—Tyr—Thr—Asp—Ala—Pro— 180 190

Ser—Phe—Ser—Asp—Ile—Pro—Asn—Pro—Ile—Gly— Ser—Glu—Asn—Ser—| Glu] —Lys —Thr— Gly (variant. C) 199

Thr—Met—Pro—Leu—Trp.OH

Na ovim slikama jasno je prikazan redosled aminokiselina, mesta u peptidnom lancu na kojima su vezani fosfoma kiselina i ostale komponente, u slučaju kapa-kazeina. Isto tako jasno su označene substitucije aminokiselina ili njihovo izostajanje iz lanca kod različitih genetskih varijanti. Iz njih se vidi da kiselinske i bazne grupe u lancu nisu ravnomerno raspoređene. Međutim, upoznavanjem primarne strukture beta i gama kazeina pokazalo se da je redosled aminokiselina i ostalih sastojaka u gama kazeinu isti kao i kod dela beta — kazeina. Zapravo gama kazeini predstavljaju deo beta kazeina. Tako Y4-kazein predstavlja deo p-kazeina od 29. do 209. aminokiseline a y2 °d 106. do 209. amino kiseline. Šta više, genetska varijabilnost beta kazeina nastaje na delu koji odgovara gama kazeinu. Ove činjenice bacaju novu, nešto drugačiju svetlost na tumačenje elektroforetskih komponenata kazeina, kako je to uobičajeno u savremenoj naučnoj i stručnoj literaturi. O ovome će biti posebno reći na kraju ovih razmatranja.

PyroGlu—Glu—Gln—Asn—Gln—Glu—Gln—Pro—Ile—Arg—Cys—Glu—Lys—Asp—Glu—Arg— (Gln) (Glu) (Glu) 10

Phe — Phe—Ser —Asp—Lys —Ile —Ala—Lys—Tyr—Ile—Pro—Ile—Gln—Tyr—Val—Leu—Ser— 20 i 30 i 40

Arg—Tyr—Pro—Ser—Tyr—Gly—Leu—Asn —Tyr—Tyr—Gln —Gln—Lys—Pro—Val—Ala— 50 i 60

Leu—Ile—Asn—Asn—Gln—Phe—Leu—Pro—Tyr—Pro—Tyr—Tyr—Ala—Lys—Pro—Ala—Ala— 70 i 80

Val—Arg—Ser—Pro—Ala—Gln—Ile—Leu—Gln—Trp— Gln—Val—Leu—Ser—Asp—Thr —Val— (Asn) 90

Pro —Ala—Lys—Ser—Cys — Gln —Ala—Gln — Pro —Thr—Thr— Met—Ala—Arg—His—Pro— 100 i 105 i 110

His —Pro—His—Leu—Ser —Phe—Met —Ala—Ile—Pro —Pro—Lys—Lys—Asn— Gln—Asp— (Pro) (His) 120 i 130

Lys—Thr—Glu—Ile—Pro—Thr—Ile—Asn—Thr—Ile—Ala—’Ser—Gly— Glu — Pro —Thr—Ser — Neu NAc (2-3(6)) Gal (1-3 (6)) GalNAc (ugljenihidrati u K-kazeinu) 136 140 148

Thr—Pro—Thr—jlle|—Glu—Ala—Val—Glu—Ser—Thr—Val—Ala—Thr—Leu—Glu—! Alaj—Ser— Thr (variant. A) (variant. A) Asp P

Pro—Glu—Val—Ile—Glu—Ser—Pro—-Pro—Glu—Ile—Asn—Thr—Val—Gln—Val—Thr—Ser— 150 i 160 i 169

Thr—Ala—Val.OH

Sl. 9 — Primama struktura —B kazeina. Uokvirene aminokiseline su one kojima se razlikuje od genetske varijante A. Strelica cznačava mesto na kome se vrši primarna razgrađnja pod dejstvom himozina.

Izostavljeno iz prikaza

Sekundarna i tercijarna struktura. — Uopšteno govoreći pod sekundarnom strukturom podrazumeva se oblik peptidnih lanca u sastavu belančevina. Mada postoji veći broj varijacija u suštini se razlikuju dve: longitudinalna i spiralna. Longitudinalna je takva struktura u kojoj ne postoji interakcija između aktivnih grupa u lancu tako da lanac ima izduženi oblik, koji nikako ne treba shvatiti kao pravolinijski, kako se obično u šemama prikazuje. Spiralni oblik nastaje kao posledica međusobnog dejstva reaktivnih grupa u lancu usled čega dolazi do obrazovanja neke vrste zavojnica. Helična struktura može nastati i kao posledica interakcije između reaktivnih grupa u različitim peptidnim lancima.

Sekundarna struktura kazeina je dosada vrlo malo proučena. Smatra se da polipeptidni lanci u miceli kazeina imaju uglavnom longitudinalni oblik i da postoji vrlo malo a-helične ili drugih oblika organizovane strukture. Sa druge strane, organizovana sekundarna struktura kazeinske molekule se javlja u znatnoj meri kada se kazein nalazi u zakišeljenom metanolu ili u 2-hloretanolu. Iz ovog proizilazi da sekundarna struktura kazeina zavisi od uslova sredine.

Sl. 10 — Primama struktura p A2—kazeina. Uokvirene aminokiseline (aminokiselinski ostaci) označavaju mutacione razlike od genetskih varijanti A1, A3, B,C i E. Strelice označavaju delove za koje se smatra da su identične sa (3j, 02 i 03-kazeinom kravljeg mleka.

Izostavljeno iz prikaza

H.Arg—Glu—Leu—Glu—Glu—Leu—Asn—Val—Pro—Gly—Glu—Ile—Val—Glu—Ser-P—Leu—Ser—P10

Ser —Ser — Glu—Glu —Ser—Ile—Thr—Arq—Ue—Asn—Lys—Lys—Ile—Glu—Lys—Phe—Gln— odsutan u varianti (C) 20 i 30 i 40

Ser—|Glu|—|Glu|-—Gln—Gln—Gln—Thr—Glu—Asp—Glu—Leu—Gln—Asp—Lys—Ile—His— P Lys Lys (varianta C) (varianta E) 50 i 60

Pro—Phe—Ala-—Gln—Thr—Gln—Ser—Leu—V al—Tyr-—Pro—Phe—-Pro—Gly—Pro—Ile—Pro— (variante C, A1 i B) His 70 i 80

Asn—Ser—Leu—Pro—-Gln—Asn—lle—Pro—Pro—Leu—Thr—Gln—Thr—Pro—Val—Val—Val— 90 i 100

Pro — Pro — Phe— Leu — Gln—Pro — Glu —Val — Met—Gly—Val—Ser—Lys—Val—Lys—Glu—caseini (R-, TS-B) 110

Ala—M»t—Ala—Pro—Lys—j His j—Lys— Glu — Met—Pro—Phe—Pro—Lys—Tyr—-Pro—Val— Gln (varianta A3)-caseini (S-, TS-A2) 120 i 130

Gln—Pro—Phe—Thr— Glu— | Ser |— Gln — Ser— Leu—Thr —Leu —Thr—Asp—Val—Glu—Asn— Arg (varianta B) 140

Leu — His—Leu—Pro—Pro—Leu—Leu — Leu—Gln—Ser—Trp—Met—His—Gln—Pro—His— 150 i 160

Gln — Pro—Leu—Pro—Pro—Thr—Val—Met—Phe—Pro—Pro—Gln—Ser—Val—Leu—Ser— 170 i 180

Leu—Ser—Gln—Ser—Lys—Val—Leu — Pro — Val — Pro — Glu — Lys—Ala—Val—Pro—Tyr— 190

Pro—Gln —Arg —Asp—Met—Pro—Ile —Gln—Ala—Phe —Leu—Leu—Tyr—Gln—Gln—Pro— 200

Val—Leu—Gly—Pro—Val—Arg—Gly—Pro—Phe—Pro—Ile—Ile—Val.OH 209

Izučavanje magnetne rezonance je pokazalo da su kazeinske micele prilično kompaktne ali da i pored toga peptidni lanci iskazuju znatnu fleksibilnost pod uticajem temperature i nekih hemijskih agenasa (urea).

Sl. 10a — Modeli tercijarne strukture kazeinskih miceia (submiceiies) dobijeni dejstvom jonskog zračenja (11). A — Površinska struktura; B — Unutrašnja struktura.

Izostavljeno iz prikaza

U postojećoj literaturi može se naći više modela strukture kazeinske misele koje su različiti autori predložili na osnovu određenih saznanja u oblasti proučavanja kazeina. Ti modeli se mogu svrstati u četiri osnovna tipa strukture micele kazeina. Po jednom kazeinski molekul se sastoji od jezgra sastavljenog od as i 7 kazeina, dok su ostale elektroforetske komponente rasute na perifernom delu toga jezgra. Po drugom predlogu modela strukture jezgro prirodne kazeinske micele bi se sastojalo od β-kazeina oko koga su raspoređene ostale elektroforetske komponente (as, p i y). Ovo gledište je zasnovano na činjenici da su kapa-kazeini koncentrisani i međusobno povezani disulfidnim vezama Treći predloženi tip strukture pretpostavlja da su elektroforetske komponente ravnomerno raspoređene u celoj masi. Po ovom gledištu stabilišuće dejstvo %-kazeina na micelu može da se ostvari tek ako je ravnomerno raspoređen. Ovom tipu strukture se zamera da ne daje dovoljno objašnjenja o načinima na koji himozin i drugi proteolitički fermenti mogu da deluju i da u prisustvu kalcijumovih jona dovedu do koagulacije kazeina. Predlagači ovoga tipa strukture objašnjavaju da je micela rastresita (porozna) i da navedeni proteolitički fermenti mogu da prodru u unutrašnjost micele i da deluju na kapa-kazein. Kao primer navodi se da fermenti karboksipeptidaze koji imaju molekulsku težinu kao i himozin mogu da prodiru u poroznu micelu oslobađajući C-terminalne aminokiseline skoro istom brzinom sa kojom odvajaju ove aminokiseline iz pojedinih komponenata kazeinske micele. U prilog ovom gledištu ide ne samo činjenica da ravnomerni raspored kapa-kazeina omogućuje stabilnost kazeinske micele već da i njena destabilizacija pod dejstvom himozina u prisustvu kalcijumovih jona ne mora da bude uslovljena hidrolizom svih kapa-kazeina u miceli.

Po četvrtom gledištu, kapa-kazein kao zaštitni koloid mora da bude raspoređen po površini da bi mogao da odigra svoju protektivnu ulogu i da bi mogao da bude razgrađen pod dejstvom proteolitičkih fermenata. Po ovom gledištu jezgro micele se sastoji od as i (3-kazeina dok je *β-kazein raspoređen po površini, što je neophodno da bi se realizovala njegova protektivna funkcija. Ovo gledište dobija sve više pristalica zbog svoje jednostavnosti kao i zbog toga što se njime može jednostavno objasniti destabilišuće dejstvo proteolitičkih fermenata na kazein i mleko.

Sve ovo pokazuje koliko je dosada malo poznato o sekundarnoj i tercijarnoi strukturi kazeinske micele. Zapravo, kazeinu se poriče postojanje sekundarne i tercijarne strukture iako se svi slažu da ova belančevina spada u proteine globularnog tipa a prema današnjim saznanjima tercijarna struktura nastaje kao posledica prevođenja dugih peptidnih lanaca u jednu zbijenu globularnu formu. Tercijarna struktura ustvari predstavlja vid uklapanja (»pakovanja«) peptidnih lanaca u globularnu formu.

Na sl. 11, 12, 13. prikazani su prvi, treći i četvrti model strukture kazeinske micele. Tako se po prvom modelu strukture kazeinsko jezgro sastoji od tri molekula αs-kazeina koji su međusobno paralelno i longitudinalno postavljeni oko molekula β-kazeina koji je prikazan u obliku izduženog štapića (nema spiralnu strukturu kao ni αs-kazein).

Sl. 11 — I model jezgra kazeinske micele

Izostavljeno iz prikaza

Zahvaljujući maloj veličini as-molekula kapa kazein delimično strči iz obrazovanog snopa. Predlagači ovog modela smatraju da deo β-kazeina koji izlazi iz okvira snopa predstavlja glikomakropeptid koji je jako hidrofilan i iskazuje zaštitnu ulogu na ukupni kazein. Kao što se vidi as i β-kazein se sjedinjuju u određenom odnosu 3:1.

Molekuli as i γ-kazeina u jedru se drže vodonikovim vezama i silama između sličnih nepolarnih grupa. Pored toga molekuli as i β-kazeina su tako postavljeni da se slobodne kiselinske grupe fosforne kiseline (preostale posle esterifikacije serina) upravljene jedne prema drugima i spojene preko kalcijuma. Zbog njegovog učešća u obrazovanju strukture kazeina naziva se i strukturnim kalcijumom. Ova veza se vidi u šemi jezgra kazeina i može se prikazati na sledeći način:

• serin fosfat iz X —kazeina
• serin fosfat iz
• αs — kazeina

Ovakve kalcijumove veze su naročito izražene između molekula αs-kazeina i vrlo su stabilne. Ovo je potvrđeno određivanjem viskoziteta rastvora kazeina. Pokazalo se da urea, alkalije, limunska kiselina i neke druge supstance izazivaju privremeno povećanje viskoziteta što nastupa kao posledica širenja micele usled promene elektrostatičkih sila. Posle izvesnog vremena nastupa promena viskoziteta usled razlaganja krupnijih micela u monomere. Ovim ogledima utvrđeno je da kalcijumovi joni izazivaju vrlo jaku adheziju između molekula i da sprečavaju razlaganje (»disocijaciju«) micele.

Sl. 12 — III model kazeina kod kojeg je kapa-kazein ravnomemo raspoređen u masi micele

Izostavljeno iz prikaza

Waugh i saradnici su 1961. godine ustanovili dase micele kazeina mogu obrazovati od kapa i αs-kazeina. Posle mešanja tako formiranog asx-kazeina sa p-kazeinom i ultracentrifugiranja rastvora, izdvojene su jednoobrazne micele kazeina. Navedeni autori smatraju to kao dokaz da je β-kazein vezan sekundamim silama za αs-micelu. Ovako stvoreni kompleks se gel filtracijom pri različitim pH vrednostima ne razdvaja na pojedine komponente već daje jedan elektroforetski vrh. Kalcijumove veze u miceli su dvojake: jake i slabe. Jače kalcijumove veze sjedinjuju αsx-kazein sa β-kazeinom u određenom (stalnom) odnosu dok slabije veze sjedinjuju ovako stvorene primarne micele u agregate različite veličine ali konstantnog sastava. Ova materija već prelazi u oblast kvarterne strukture. Ovo je dokazao i Creamer (2) kod prirodnih kazeinskih micela primenom hromatografije na sefadeksu pri pH 6,7.

Sl. 13 — IV model tercijame strukture kazeina kod koga je kapa-kazein raspoređen po površini jezgra miceie sastavljenog od α i β-kazeina

Izostavljeno iz prikaza

Obrazovanje tercijarne strukture kod drugih proteina i njena stabilizacija objašnjava se obično kao rezultanta međudejstva bočnih delova polipeptidnog lanca i obrazovanja disulfidnih, amidnih, vodoničnih estarskih i elektrohemijskih veza i London van der Waalsovih sila. U zavisnosti od zastupljenosti ovih oblika vezivanja nastaje i odgovarajuća globularna forma molekula belančevina. U dosadašnjim objašnjenjima sekundarne i tercijarne strukture kazeina koriste se samo disulfidne veze između pojedinih x_kazeina, fosfatne veze preko kalcijuma između αs-kazeina i vodonične veze sa β-kazeinom. Ovakva simplifikacija čini nam se nerealnom utoliko pre što je kazein složena belančevina, što sadrži sve aminokiseline koje imaju i druge belančevine globularnog tipa (istina u drugom odnosu), što poseduje dikarbonske kiseline u višku, slobodne amino grupe diamino kiselina i višak hidroksilnih grupa oksiaminokiselina. Kao složena belančevina sadrži i fosforne kiseline, sialne kiseline i kalcijum (prema Waugh-u). Kada se sve to ima u vidu teško je sa teorijskog i praktičnog stanovišta shvatiti da ne dolazi do interakcije pomenutih grupa i do obrazovanja složenije sekundarne i tercijarne strukture. Tim pre što se i ove grupe i peptidni lanci nalaze na takvom međusobnom odstojanju koje pretpostavlja njihovu interakciju.

Kvarterna struktura. — Nastaje kao rezultat asocijacije molekula kazeina usled čega se obrazuju krupniji asocijati tj. krupnije micele, kao svojstven vid polimerizacije molekula belančevine. Uopšte uzevši, asocijati mogu biti homogeni i heterogeni. Homogena kvarterna struktura je kada su asocijati obrazovani od istorodnih, a heterogena od različitih molekula belančevina. Osobina je ovih asocijata da se stvaraju pod određenim, ali i da disociraju na sastavne delove pod drugim uslovima okolne sredine. Obrazovanje asocijata kod kazeina je vrlo izraženo i oni su poznati u literaturi kao kazeinske čestice.

Kazein ima homogenu kvarternu strukturu s’ obzirom da ne postoje razlike u sastavu između asocijata različitog stepena polimerizacije. Ovome ide u prilog gledište Peper-a da se prirodna kazeinska micela sastoji od većeg broja sitnih komponenata (kompleksa) istog elektroforetskog sastava i istih dimenzija (lOvjm); ono se podudara i sa rezultatima Creamer-a i Berry-a (2) koji je potvrdio rezultate Pepera i ustanovio da veličina asocijata zavisi samo od činilaca kao što su koncentracija proteina, pH, temperatura i jonska koncentracija koji određuju sile asocijacije među kazeinskim molekulima. S’ obzirom na značaj kazeinskih čestica ova materija će biti posebno obrađena.

Oblik veličina i struktura kazeinskih čestica. — U mleku se kazein nalazi u obliku kopleksnih micela koje se često nazivaju kazeinskim česticama. Ta kompleksnost ne proističe iz toga što je kazein sastavljen iz različitih elektroforetskih komponenata (vidi tab. o klasifikaciji belančevina mleka). Ona proističe iz dva druga razloga. Prvi je što pored složenog proteinskog dela sadrži i kalcijum, magnezijum u obliku fosfata i citrata. Pored toga kalcijum se nalazi delimično vezan direktno za belančevinu dok se drugim delom nalazi u obliku soli fosforne kiseline. Drugi je što kazeinske micele imaju sposobnost da se agregiraju ili dezagregiraju u zavisnosti od uslova sredine. Prema tome one mogu da se povećavaju ili smanjuju. Prema tome ova materija uključuje u sebe i pitanje kvarterne strukture ove belančevine. Mora se odmah reći da neka pitanja u ovoj oblasti nisu još dovoljno proučena te se nalaze u sferi hipoteza, zasnovanih na saznanjima fizičke hemije i prikupljenih podataka o ponašanju kazeina.

Sl. 14 — Šematski prikaz asocijacije kazeinskih monomera u krupnije čestice i reverzibilnosti toga procesa.

Izostavljeno iz prikaza

U literaturi se za kazein, kakav se nalazi u mleku, koriste različiti termini. Jedni ga jednostavno nazivaju kazeinom smatrajući da se ostale komponente toga kompleksa podrazumevaju. Drugi, da bi istakli da se on u mleku nalazi u obliku soli sa kalcijumom nazivaju ga kalcijumkazeinatom. Treći, u težnji da što bolje izraze kompleksnost micela ove belančevine nazivaju ga kalcijum-kazeinatni-fosfatni kompleks, kalcijum fosfokazeinat, kalcijum kazeinatni-kalcijum fosfatni kompleks. Danas se najčešće koristi termin kalcijum kazeinatni fosfatni kompleks mada on ne izražava svu složenost kazeinskih micela jer u sebi ne sadrži sve pomenute i nepomenute supstance (natrijum, kalijum). Zbog toga ćemo i nadalje koristiti termine kazein, kazeinatni kompleks i kazeinske čestice a samo na mestima gde bude neophodno upotrebićemo naziv kalcijum kazeinatno fosfatni kompleks.

Upoznavanje sastava i osobina ovoga kompleksa je od velikog značaja za razumevanje ponašanja mleka pri različitim procesima obrade i prerade. Mnogi problemi mlekarske industrije proističu iz osobina ovog kompleksa a rešenje problema se nalazi u metodama da se osobine kazeinskog kompleksa modifikuju i prilagode korišćenim tehnološkim procesima. Ponašanje mleka prema dejstvu povišenih temperatura, himozina i drugih proteolitičkih fermenata, reakcije sredine, vrste i koncentracije soli,je najtesnije povezano za ponašanje ovoga kompleksa.

U mlekarskoj literaturi nalazi se čitav niz termina koji se koriste za obeležavanje pojedinih gradivnih jedinica kazeinskog kompleksa i proteinskog dela ove belančevine. Ta terminologija često dovodi u zabunu čitaoce. Da bi se izbegli nesporazumi, mi polazimo od činjenice da je kazein posebna belančevina, koja kao takva predstavlja određeni individuum po sastavu i osobinama. Pri tome, najmanju prirodnu kazeinsku micelu koja ima sve osnovne osobine celog kazeina smatramo monomerom. Umnožavanjem broja monomera u jednoj čestici većih dimenzija dobijaju se polimeri bez obzira na broj asociranih monomera (dimeri, trimeri, kvadrimeri i td.) i dimenzije polimera. To istovremeno znači da se jedinjenja pojedinih elektroforetskih komponenata ne smatraju kazeinskim micelama.

U mleku se kazein nalazi u obliku monomera i polimera. Monomeri predstavljaju mali deo celog kazeina u mleku. Najčešće se sreću vrednosti od 3—10% To je onaj deo kazeina koji se ne izdvaja prilikom ultracentrifugiranja već ostaje dispergovan u tečnosti (supernatant) i naziva se rastvorljivi kazein, kazein mlečnog seruma ili jednostavno serum kazein. Znatne varijacije u količini rastvorljivog kazeina proizilaze zbog primene različitih centrifugalnih sila. Kod primene centrifugalne sile od 144.000xg, Đorđević i Carić (6) su ustanovili da rastvorljivi kazein čini samo 0,03% ukupne količine kazeina. Na količinu monomernog kazeina u mleku utiče i koncentracija Ca2+. Pri većoj koncentraciji ovog katjona količina rastvorljivog kazeina je manja i naknadnim ultracentrifugiranjem tečnosti u kojoj je zaostao rastvorljivi kazein, uz prethodno dodavanje male količine CaCl2, moguće je izdvojiti i ovaj deo kazeina. Ovo pokazuje nedvosmisleno da Ca2+ izaziva obrazovanje čestica veće mase (polimera) koji se mogu izdvojiti primenom ultracentrifugiranja. Nasuprot tome, smanjenje koncentracije kalcijumovih jona uz istovremeno dodavanje natrijumovih, ili pak preterano razvodnjavanje mleka znatno povećava količinu rastvorljiog kazeina. Ovo govori o tome da količina monomernog i polimernog kaz;eina zavisi od uslova sredine u kojoj se ova belančevina nalazi. Toistotako svedoči da postoji reverzibilnost procesa prelaska monomera u polimere i obrnuto, u zavisnosti od promene uslova.

Kod izdvajanja kazeinskih čestica ultracentrifugiranjem nastaju teškoće usled toga što razvodnjavanje mleka dovodi do usitnjavanja krupnih čestica. Da bi se dobila prava raspodela po veličini potrebno im je fiksirati demenzije. Pokazalo se da se veličina ne menja ako se za razblaživanje obranog mleka koristi 0,01 molarni rastvor CaCl2 ili ako se dodaje vrlo razblaženi rastvor formaldehida (0,04—0,08%). Šta više, ako se mleku koje je razblaženo vodom kasnije doda CaCl2 tako da se dobije navedena koncentracija, dobiće se ista raspodela po veličini kakva je postojala u mleku pre razvodnjavanja. Ova pojava je označena kao »pamćenje« veličine (size memory). Ova pojava je svojstvena samo kazeinskim česticama i dokazana je različitim postupcima. Jedan od takvih načina je da se kazeinu izdvojenom ultracentrifugiranjem dodaje NaOH ili veronalni pufer (pH 8,4) koji izazivaju prelazak polimera u monomere tj. povećava stepen disperznosti kazeina. Zatim se izvrši dializa rastvora kazeina sa velikom količinom obranog mleka usled čega se u rastvoru kazeina obrazuje rastvor mineralnih materija i ostalih supstanci koje mogu da difundiraju, vrlo sličan onome kakav postoji u mleku. To je imalo za posledicu ukrupnjavanje kazeinskih čestica koje su ponovo imale relativno istu raspodelu veličina kao i pre izdvajanja iz mleka.

Ovo nedvosmisleno pokazuje da postoji reverzibilnost procesa i izvesna ravnoteža između monomera i polimera u mleku i da ona zavisi od uslova sredine u kojoj je kazein dispergovan.

Primenom elektronskog mikroskopa (7, 8 i 9) ustanovljeno je da se kazein u mleku nalazi u obliku približno sfernih čestica. Kada su ustanovljene metode za fiksaciju ovih čestica po veličini, bilo je moguće ustanoviti njihov broj i dimenzije. Primena elektronske mikroskopije bila je od izvanrednog značaja ne samo zbog toga što je omogućila da se ustanovi broj i veličina kazeinskih čestica već i zato što je doprinela da se objasne pojave koje su i ranije bile poznate kao činjenice ali čija je suština ostala nerazjašnjena.

Kazein se u mleku nalazi u polidisperznom stanju, što znači da njegove čestice imaju različitu veličinu. Prečnik micela varira od 30 do preko 300 nm, što znači da najveće među njima daleko premašuju dogovorene granice za stepen disperzije koloidnih rastvora. Zbog ovoga, kao i zbog činjenice da pod elektronskim mikroskopom imaju izgled usitnjenih sfernih elemenata nazvane su kazeinskim česticama.

Pored elektronske mikroskopije kao metode za određivanje veličine kazeinskih micela i njihovog sastava korišćene su i druge kao što su ultracentrifugiranje, gelfiltracija, ultrafiltracija, Light Scattering i dr. Ultracentrifugiranje se sastoji u tome da se uzorci mleka podvrgavaju različitim centrifugalnim silama počev od manjih ka većim u centrifugama sa velikim brojem okretanja. Pri najmanjim brzinama tj. pri najmanjim centrifugalnim silama izdvajaju se najkrupnije čestice koje se uklanjaju a ostatak se ponovo centrifugira pri većim brzinama radi ustanovljavanja količina sve manjih i manjih čestica. Ultrafiltracija se sastoji u propuštanju obranog mleka kroz membrane (filtre) sa porama različite veličine što omogućava da se odredi količina pojedinih kategorija čestica na osnovu količine zadržanog i profiltriranog proteina. Metode ultrafiltraciie se danas koriste i u mlekarskoj industriji za odvajanje proteina iz mleka ili surutke od većeg dela ostalih sastojaka, koji pod pritiskom, zbog manjih dimenzija molekula ili jona lako prolaze kroz pore membrana.

Brojna raspodela pojedinih kategorija kazeinskih čestica prikazana je u tab. 19.

Tab. 19. — Brojna raspodela kazeinskih čestica različite veličine

Izostavljeno iz prikaza

• Prečnik nm Molekulska masa u milionima
  40— 80 10—81
  80—120 81— 266
  120—160 266— 625
  160—200 625—1220
  200—240 1220—2025
  240—280 2025—3280
• Prečnik nm Učestalost od
  40— 80 20,8
  80—120 34,0
  120—160 23,3
  160—200 18,0
  200—240 2,0
  240—280 0,4
• Prečnik nm U % do
  40— 80 32,0
  80—120 35,5
  120—160 23,7
  160—200 13,0
  200—240 4,5
  240—280 2,0

Želimo da istaknemo da prikazane vrednosti za molekulsku masu u navedenoj tabeli nisu stvarne i da su realne vrednosti manje od navedenih.

Sl. 14a. — Izgled kazeinskili čestica pod elektronskim mikroskopom

Izostavljeno iz prikaza

Rezultati o veličini kazeinskih čestica dobijeni elektronskim mikroskopom pokazuju da prosečna veličina (prečnik) iznosi oko 90 nm, a njihov broj 5— —15 . 1012/ml. Mleko različitih rasa krava ima različitu veličinu kazeinskih čestica i različitu brojnu raspodelu.

Ovako velika varijabilnost dimenzija kazeinskih čestica postavlja pitanje njenog uzroka. Prva postavka bila je da između čestica različitih veličina mora postojati razlika u sastavu. Zbog toga je izvršeno mnogo ogleda u kojima je ustanovljavan odnos između sadržaja azota, kalcijuma i fosfora (neorganskog i organskog) da bi se ustanovio uticaj neproteinskih sastojaka na veličinu. Ovi rezultati nisu mogli da daju definitivan odgovor na ovo pitanje. Zbog toga se prešlo na proučavanje uticaja elektroforetskih komponenata na dimenzije ali se pokazalo da je njihov kvantitativni odnos isti i kod najvećih i kod najmanjih čestica.

Zbog toga su Hostettler i sar. (7, 8) tražili odgovor u uticaju faktora disperzne sredine na dimenzije kazeinskih čestica. Primenom elektronskog mikroskopa ustanovili su da ako se mleko razblaži vodom i ostavi da stoji izvesno vreme kazeinske čestice gube svoj prvobitni sferni oblik, postaju ili razvučene ili se u vidnom polju javljaju kao veoma sitne tačke dok krupne čestice nestaju. Puhan, Carić i Đorđević (20) su dobili skoro identičnu elektronsko mikroskopsku sliku za natrijum kazeinat. Ako se iz razblaženog mleka dodata voda ukloni ili se razblaženom mleku doda takva količina CaCl2 da se postigne koncentracija kalcijuma kakva je postojala u mleku pre razblaživanja, videće se da su kazeinske čestice ponovo poprimile sferni oblik i da im veličina odgovara onim u mleku. Kada se iz mleka i dalje uklanja voda, kao što je slučaj kod zgusnutog mleka, ili se koncentracija kalcijuma povećava dodavanjem CaCl2 ustanoviće se da je došlo do daljeg povećanja sfernih čestica pa čak i do njihovog spajanja u mikroskopski krupne tvorevine. Ovo nedvosmisleno pokazuje da kalcijum u jonskom obliku utiče na oblik i veličinu čestica kazeina i da ima određeno agregaciono dejstvo u odnosu na kazein. Zahvaljujući ovom saznanju učinjen je značajan korak napred u objašnjenjima obrazovanja kazeinskih čestica.

Ova činjenica omogućila je da se objasni različita osetljivost mleka prema dejstvu visokih temperatura, alkohola, himozina i dr. Ukoliko su čestice veće stabilnost koloidnog rastvora je manja te svi ostali činioci koji doprinose destabilizaciji kazeina lakše izazivaju njegovu koagulaciju. Brže dejstvo sirišnog fermenta na mleko koje sadrži više kalcijuma objašnjava se i time što je pod njegovim uticajem došlo do obrazovanja manjeg broja većih čestica te je dodati ferment raspoređen na manji broj čestica tako da je delovanje brže. Nasuprot tome, mleko koje sporo koaguliše pod dejstvom himozina ima manje čestice. Treba već sada istaći da se sve ove pojave ne smeju da pripišu samo kalcijumovimjonima s obzirom da u mleku postoji veći broj supstanci koje potpomažu ili otežavaju njegovo delovanje.

Agregacionim delovanjem kalcijumovih jona na kazein objašnjavaju se i neke pojave koje se dešavaju u toku sterilizacije zgusnutog nezaslađenog mleka ili u toku skladištenja zgusnutog zaslađenog mleka. Naime, u toku sterilizacije zgusnutog nezaslađenog mleka nailazi se na pojavu gelifikacije. Ova pojava se može desiti i u toku skladištenja. Kod zgusnutog zaslađenog mleka neretko dolazi do povećanja viskoziteta a u težim slučajevima i do obrazovanja gela. Pojava gelifikacije ovih pro izvoda objašnjava se povećanjem koncentracije Ca2+ usled čega nastupa uvećanje kazeinskih čestica. Usled isparavanja vode u toku proizvodnje dolazi i do povećanja koncentracije kazeina i do međusobnog približavanja njegovih čestica tako da njihov električni naboj ne omogućava da se otežale čestice dovoljno odbijaju. Istovremeno veća koncentracija Ca2+ neutrališe delimično negativni naboj kazeina te usled toga dolazi do međusobnog spajanja i u krajnjoj liniji do obrazovanja gela. Kod proizvodnje zgusnutog nezaslađenog mleka vrši se sterilizaeija proizvoda koja ima destabilišuće dejstvo na ionako krupne kazeinske čestice i pojačava agregaciono dejstvo Ca2+, tako da prouzrokuje gelifikaciju prozvoda. Zbog toga se kod izrade ovih proizvoda dodaju često soli koje inhibiraju dejstvo kalcijuma tako što vezuju kalcijumove jone i obrazuju slabo disocovane soli.

Sl. 16 — Kriva raspodele kazeinskih čestica po veličini

Izostavljeno iz prikaza

Sastav kazeinskog kompleksa. — Već je pomenuto da se kazein nalazi u mleku u obliku kalcijumovih soli i da u njegov sastav ulaze i drugi sastojci kao što su kalcijum i magnezijum u obliku fosfata i citrata i kalijum i natrijum u obliku jona ili hlorida. Svi ovi sastojci obrazuju kazeinsku micelu bilo da je ona monomer ili da je nastala agregiranjem u čestice većih dimenzija koje smo označili kao polimere.

Navedena vrednost za kalcijum predstavlja zbir količina ovog zemnoalkalnog metala vezanog za belančevinasti deo kazeina i količine koja se nalazi u okviru kazeinske čestice u obliku neorganskog fosfata ili u formi citrata. Međutim, i kod jednog i kod drugog dela kalcijuma ostaju i dalje neka nerešena pitanja. Kad se radi o delu koji obrazuje so — kalcijum kazeinat-nije nedvosmisleno dokazano da li je kalcijum vezan za slobodne karboksilne ili preostale kiselinske grupe fosforne kiseline. Danas preovlađuje gledište da je kalcijum vezan za fosfornu kiselinu (organski fosfor) a ne za višak karboksilnih grupa. Ova količina čini oko 50% ukupnog kalcijuma u okviru kazeinskog kompleksa.

Ostatak kalcijuma čini tzv. neorganski kalcijum. On se nalazi u obliku soli fosforne (neorganski fosfor) i limumske kiseline. Sličan je slučaj i s magnezijumom koga ima znatno manje pa će u ovim razmatranjima biti izostavljen. Kod kalcijum fosfata ne postoje još potpuno uverljivi dokazi o tome da li se on nalazi u obliku dikalcijum, trikalcijum fosfata ili hidroksiapatita niti o tome kako je vezan za kazeinsku makromolekulu. Većina autora smatra da kalcijum i fosforna kiselina obrazuju trikalcijumfosfat i da je ova so uklopljena u kazeinatni kompleks. Ovakav zaključak donosi se na osnovu količine kalcijuma i neorganskog fosfora pri čemu se često prenebregava činjenica da je deo kalcijuma vezan i za limunsku kiselinu. Drugi problem se javlja u oblasti načina obrazovanja kazeinatnog kompleksa sa kalcijum kazeinatom.

Tab. 20 — Sastav kazeinskih čestica

Izostavljeno iz prikaza

• Sastojak
• Procentualno učešće u kazeinskim česticama
• Belančevinasti deo
• uključujući organski fosfor 93,4
• Kalcijum 2,98
• Magnezijum 0,11
• Natrijum 0,11
• Kalijum 0,26
• Organski fosfor (PO4) 2,26
• Neorganski fosfor (PO4) 2.94
• Citrati (Kao limunska kiselina) 0,40

Poznato je da kalcijuma u mleku ima više nego što odgovara njegovoj rastvorljivosti u obliku soli. Zbog toga on reaguje sa anjonima u mleku pri čemu reakcija ide u pravcu obrazovanja najnerastvorljivijih soli a to su u mleku soli sa fosfornom kiselinom. Time se objašnjava prisustvo fosfata u okviru kazeinatnog kompleksa. Ovo istovremeno znači da se kazein izlučuje iz mlečne ćelije bez citratnog i fosfatnog dela i da se ovi uključuju u kompleks naknadno uspostavljajući na taj način fizičkohemijsku ravnotežu u sistemu. Dakle, postoje dve mogućnosti: 1) da je kalcijumfosfat, koji se nalazi u višku i nerastvorljiv u uslovima pH sredine kakva je u mleku, adsorbovan na površini od strane kazeinskih čestica. Kao jedan od dokaza za ovo gledište poslužila je i činjenica da se u mineralnom delu vezanom za kazein nalaze kalijum i natrijum za koje se smatra da su adsorbovani u jonskom obliku od kazeinske micele. Pri tome se odbacuje mogućnost da se ovi metali nalaze u obliku fosfata jer je njihova rastvorljivost u mleku znatno veća od rastvorljivosti različitih koloidnih fosfata. Ovo gledište je preovlađivalo u ranijem periodu sve do momenta kada je ustanovljeno da se kalcijum fosfat nalazi samo u okviru kazeinskih micela (čestica) dok ga ostale belančevine u mleku ne sadrže, iako bi bilo normalno očekivati da će i one adsorbovati jedan deo kalcijum fosfata. Do tada se u odbranu adsorpcionog vezivanja kalcijum fosfata za kazein koristilo objašnjenje da je kazein u tom pogledu specifičan kao i činjenica da veća hidratisanost belančevina surutke onemogućava adsorpciju soli i jona iz okolne sredine.

Međutim, ogledi sa izdvajanjem kazeina u ultracentrifugama su pokazali da se kazein izdvaja zajedno sa kalcijum fosfatom i da se pri ponovnom centrifugiranju ne povećava ni količina kalcijuma ni fosfata u zaostaloj tečnosti. Pri tome se imalo u vidu da je gustina fosfata dvostruko veća od one za belančevinasti deo kazeinske makromolekule. Iz toga je proizašlo gledište da trikalcijum fosfat obrazuje kompleksni jon sa kalcijumom koji je hemijski vezan sa organskim fosfatom ili prostije rečeno obrazuje kompleksni jon sa kalcijumom iz kalcijumkazeinata. Ova veza prikazana je na sledeći način kazein — PO4 = Ca…Ca3 (PO4)2

Ovaj način prikazivanja veze kazeina i trikalcijum fosfata podrazumeva da je količina kalcijuma vezanog direktno za kazein stalno i da odnos viška kalcijuma prema neorganskom fosforu iznosi 1,5, što odgovara odnosu u trikalcijum fosfatu.

2) Kao što se vidi pitanje vezivanja kalcijuma i fosforne kiseline za kazein nije dosada definitivno objašnjeno jer nemali broj autora osporava postojanje trikalcijum fosfata, već polazi od činjenice da se pre vezivanja za kazein kalcijum i fosforna kiselina nalaze u obliku jona. Istovremeno kazein u svom sklopu sadrži značajan broj slobodnih grupa, raspoređenih u celoj masi kazeinske micele i na njenoj površini, koje su sposobne da reaguju sa jonima kalcijuma i fosforne kiseline. To znači da ovi autori smatraju da je vezivanje kalcijuma i fosforne kiseline u principu jonsko vezivanje. Po ovom gledištu kalcijum se vezuje za slobodne karbokislne grupe aminokiselina kao i za slobodne kiselinske grupe fosforne kiseline, tj. one grupe fosforne kiseline koje nisu esterifikovane hidroksilnom grupom serina. Fosforna kiselina pak ima mogućnosti da se vezuje sa slobodnim amino grupama lizina ili slobodnim hidroksilnim grupama oksi aminokiselina. Ovim gledištem se u izvesnoj meri objašnjavaju ustanovljene razlike u pogledu količine vezanog kalcijuma i fosforne kiseline u kazeinskom kompleksu.

Nemogućnost da se precizno ustanovi oblik u kome se nalaze neorganske komponente kazeinskog kompleksa proizilaze iz neusavršenosti metoda. Postojeća gledišta zasnovana su na rezultatima dobijenim indirektnim putem, koji se sastoji u njihovom izdvajanju iz kompleksa i analizi količine pojedinih elemenata. Izdvajanje ovih sastojaka zasnovano je na njihovoj osobini da pod dejstvom jačih kiselina nastupa pretvaranje nerastvorljivih soli u rastvorljiv oblik usled čega se one odvajaju iz kompleksa. Slično je i sa kalcijumom koji je direktno vezan za kazein. U nekim slučajevima se koriste i soli kiselina sa kojima kalcijum stvara vrlo nerastvorljive soli (kalijum ili amonijum oksalat) te se reakcija odvija u tom pravcu i dolazi do oslobađanja celokupne količine kalcijuma. Međutim, činjenica da dolazi do oslobađanja i fosforne kiseline koristi se kao dokaz o postojanju kalcijumfosfata u kazeinatnom kompleksu.

Ako se za odvajanje mineralnih sastojaka iz kazeinatnog kompleksa koriste jake kiseline (HCl), reakcija sredine se podešava ili na pH 5,2 ili na izoelektričnu tačku kazeina —pH 4,6. Treba istaći da se rezultati o količini kalcijuma veoma dobro slažu bilo da je izdvajanje mineralnih sastojaka vršeno sa HCl ili (COOK)2. Međutim, podaci o količini neorganskog fosfora su nešto manji kada je za tu svrhu korišćen kalijumoksalat, što ukazuje da je jedan deo fosforne kiseline vezan direktno za belančevinasti deo kazeina.

Ponašanje kazeina prema kiselinama i bazama. — Kazein je amfoterni elektrolit — amfolit, jer sadrži slobodne kiselinske i bazne grupe. Osnovni nosioci kiselinskih svojstava su karboksilne a baznih amino grupe. Ove grupe mogu da disocuju i da obrazuju amfijone po šemi:

NH2—R—COOH ↔ NH3+—R—COO-

Ova reakcija je povratna i njen smer zavisi od reakcije sredine.

Iako je amfoternog karaktera kazein u mleku ima jače izražena kiselinska svojstva, što znači da je elektronegativan. To dolazi otuda što u svom sastavu sadrži 29,5% monoaminodikarbonskih a samo 12,3% diaminomonokarbonskih kiselina. Kiselinskom karakteru doprinosi i fosforna kiselina koja je sastavni deo kazeina. To znači da kazein utiče i na kiselost mleka. Međutim, kazein može imati i bazična svojstva a koja će od njih dominirati zavisi od reakcije sredine u kojoj se nalazi.

Ako se razblaženom mleku dodaje postepeno slabi rastvor neke organske ili neorganske kiseline primetiće se da u jednom trenutku nastupa koagulacija kazeina. U tom momentu obrazuju se voluminozne (krupne) čestice a tečnost oko njih je još malo beličasta i mutna. Ova situacija nastaje kada se postigne reakcija sredine pH 5,2 a razlozi za njenu pojavu su smanjena disocijacija karboksilnih grupa, odvajanje celokupne količine koloidnog kalcijum fosfata kao i dela kalcijuma iz kazeinata usled njegove reakcije sa dodatom kiselinom. Beličasta boja tečnosti oko koagulisanih pahuljica kazeina ukazuje da sav kazein nije koagulisao i da se jedan, istina manji, deo nalazi još uvek u rastvoru.

Ako se posle ovog stadija nastavi sa postepenim dodavanjem kiseline uz blago mešanje, ustanoviće se da se tečnost izbistrila a pahuljice (čestice) zgrušanog kazeina postale manje, kompaktnije i naliče na krupne čestice griza. Nestanak beličaste boje seruma govori o tome da je sav kazein koagulisan. Ako se u tom momentu izmeri pH vrednost ustanoviće se da ona iznosi 4,6. Ta reakcija sredine predstavlja izoelektričnu tačku kazeina. Izoelektrična tačka kazeina predstavlja reakciju sredine pri kojoj je kazein isto toliko disocovan i kao baza i kao kiselina. Izjednačenje pozitivnog i negativnog naboja kazeina nastaje usled toga što se sa zakišeljavanjem sredine smanjuje disocijacija karboksilnih grupa i pri izoelektričnoj tački se broj disociranih karboksilnih i amino grupa izjednačuje, što dovodi do toga da kazein postane elektroneutralan, tj. da mu je električni naboj jednak nuli.

Gubitkom električnog naboja nestaju odbojne sile između kazeinskih čestica, što omogućava da se one međusobno spajaju i obrazuju krupne, golim okom vidljive pahuljice. Pri izoelektričnoj tački kazein ima nešto drugačije osobine: najmanje je hidratisan, nainerastvorljiviji je i pokazuje najmanju sklonost da reaguje sa drugim supstancama ili da ih adsorbuje, najmanje je nabubreo.

Izoelektrična tačka kazeina može se postići i dodavanjem određenih pufernih rastvora mleku (acetatni pufer).

Ovakvo ponašanje kazeina ima višestruki značaj. Pre svega, na ovoj osobini se zasniva njegovo kvantitativno izdvajanje iz mleka jer se pored ostalog kazein definiše kao belančevina mleka koja se izdvaja pri pH 4,6. Ponašanje prema kiselinama je od velikog praktičnog značaja. Na tome se zasniva proizvodnja »kiselog« kazeina, »kiselih« sireva (sitni sir, imperijal i dr.), od toga počinje proizvodnja natrijum kazeinata, na tome počiva proizvodnja kiselomlečnih proizvoda i kisele pavlake. Ova osobina se koristi kod različitih kvantitativnih metoda analize kazeina i sl. Treba podvući da različite kiseline ne daju zgrušani kazein istih osobina. Najbolje rezultate daje hlorovodonična kiselina jer je koagulisani kazein kompaktan, sadrži manje vode a kiselina se lako uklanja ispiranjem. Međutim, kod upotrebe ove kiseline mora se obratiti pažnja da se ne doda u višku jer ne samo da može da obrazuje soli sa kazeinom već može da izazove i njegovu parcijalnu hidrolizu.

Sumporna kiselina koaguliše kazein ali joj je nedostatak što sa kalcijumom iz mleka stvara nerastvorljive soli koje se teško ispiraju te je dobijeni kazein bogatiji mineralnim materijama, što u najvećem broju slučajeva nije poželjno. Od organskih kiselina u praksi se koriste sirćetna i mlečna. Nedostatak sirćetne kiseline je u tome što daje rastresit pahuljičast talog koji zadržava vodu koja se teško uklanja presovanjem. U tom pogledu znatno je bolja mlečna kiselina jer daje kompaktan talog kazeina. Tek ako se doda u znatno većoj količini nego što je potrebno omogućuje obrazovanje kazein-laktata, ili proizvode adsorpcije.

Zbog ovakvog ponašanja kazeina nastaju i orgromne štete u mlekarstvu. Naime, mleko predstavlja vrlo pogodnu sredinu za razvoj mlečnlh bakterija, koje kao rezultat svoje biohemijske aktivnosti stvaraju najvećim delom mlečnu kiselinu koja izaziva povećanje kiselosti mleka, usled čega se pogoršavaju njegove tehnološke osobine a u prvom redu nastaje smanjenje termičke stabilnosti mleka. To znači da i malo povećanje kiselosti izaziva smanjenje stabilnosti kazeina u mleku. Usled toga svake godine propadaju velike količine mleka.

Ako se koagulisanom kazeinu pri pH 4,6 dodaje i nadalje kiselina nastupiće ratvaranje kazeina. Usled dodavanja kiseline dolazi do daljeg smanjenja disocijacije karboksilnih grupa, do povećane disocijacije amino grupa, usled čega dolazi do supremacije disociranih amino grupa, te kazeinska micela ima elektropozitivno naelektrisanje.

Sl. 17 — Šema električnog naboja kazeina u mleku, pri pH 4,6 i ispod pH 4,6 kiselinske i bazične grupe kazeina disosuju izdvajajući u okolnu sredinu H+ i OH . Izdvajanjem ovih jona sama čestica poprima suprotno naeiektrisanje. Znači da elektrohemijske osobine kazeina ne zavise od koncentracije vodonikovih i hidroksilnih jona oko micele već od broja i naboja COO- NHS+ koloidne čestice kazeina. COO- i NH3+ koloidne čestice kao i disocirani OH- i H+ obrazuju dvojni električni sloj, koji je karakterističan za koioidne amfolite.

Izostavljeno iz prikaza

Kao što se vidi, naelektrisanje zavisi od reakcije sredine pa prema tome kazein može biti elektronegativan, elektroneutralan ili elektropozitivan.

Soli kazeina. — Kao što se vidi, kazein može iskazivati kiselinska ili bazna svojstva, što znači da može da reaguje i sa bazama i sa kiselinama i da obrazuje soli koje se opštim imenom nazivaju kazeinati. Najveći značaj imaju kazeinati alkalnih (natrijum i kalijum) i zemnoalkalnih metala (kalcijum i magnezijum).

Ako se kazeinu koji je istaložen kod pH 4,6 dodaje postepeno rastvor natrijum hidroksida ustanoviće se da će se on postepeno rastvarati a okolna tečnost postaje postepeno bela. Sa daljim postepenim dodavanjem baze uz stalno mešanje sadržaja nastupiće momenat kada je sav kazein prešao u rastvor. To je posledica obrazovanja natrijum kazeinata koji su rastvorljivi u vodi. Ovo se može prikazati na sledeći način

Ako se izmeri pH vrednost pri kojoj je sav kazein prešao u rastvor, ustanoviće se da je on nešto veći nego što je pH vrednost svežeg mleka. Može se uopšteno reći da kazein obrazuje soli sa bazama samo iznad izoelektrične tačke, tj. kada pokazuje kiselinska svojstva.

Pri određenoj reakciji sredine kazein može da veže određenu količinu baze. Tako je Perov (19) ustanovio da 1 g. kazeina vezuje 8,2 ml 0,1 MNaOH pri pH 8,2—8,4, tj. u predelu u kome fenolftalein menja boju u crveno. Na toj činjenici on je razradio metodu za određivanje-količine kazeina u mleku. Međutim, ne bi trebalo shvatiti da kazein može da veže samo toliku količinu baze, jer porastom alkaliteta sredine količina vezane baze se povećava i u vrlo alkalnoj sredini 1 g kazeina može da veže čak 32 ml. 0,1 MNaOH.

Drugi autori su zasnovali svoje metode određivanja kazeina na ekvivalentnoj težini. Ekvivalentna težina kazeina predstavlja broj grama ove belančevine koja se može neutralisati sa 1000 ml. M/1 NaOH uz indikator fenolftalein. Ona iznosi 1131,5, što znači da se jednim ml. M/10 NaOH može neutralisati 0,11315 g. kazeina.

Natrijum kazeinati imaju određen privredni značaj jer se koriste u znatnim količinama u različitim granama prehrambene industrije a u prvom redu u industriji prerade mesa. Oni se tu koriste zbog velike sposobnosti vezivanja vode i bubrenja čime poboljšavaju konzistenciju proizvoda i sprečavaju dislokaciju masti u njima. Prema tome oni se koriste kao sredstva za zgušnjavanje i kao emulgatori.

Rastvori natrijum kazeinata su prozračni i karakteriše ih povećani viskozitet i lepljivost. Ohlađeni 4% rastvor natrijum kazeinata obrazuje želatinoznu (pihtijastu) masu. Zbog osobina lepljivosti rastvori natrijum kazeinata se koriste kao hladni lepkovi u industriji nameštaja, za lepljenje drvenih površina, furnira i sl. Međutim, treba istaći da se osušeni natrijum kazeinat ponovo lako rastvara u vodi te su ovi kazeinati nepodesni za vlažne ambijente. Zbogtoga se kaže da ovi kazeinati obrazuju reverzibilne gele koji se mogu prevesti u ireverzibilne dodavanjem Ca(OH)2, formaldehida i drugih supstanci.

Kazein obrazuje kazeinate i sa zemnoalkalnim metalima. Od njih su najznačajniji kalcijum kazeinati jer ih može obrazovati veći broj u zavisnosti od količine vezanog metala. Rastvori ovih kazeinata imaju belu boju koja je rezultat obrazovanja krupnijih micela koje nastaju spajanjem preko kalcijuma.

Kao dokaz ovakve reakcije je i činjenica da kalcijum kazeinati ne difunduju kroz pore membrana kroz koje prolaze natrijum kazeinati.

Bela boja će se pojaviti ako se rastvoru natrijumkazeinata doda Ca(OH) ili CaCl2. Pošto se kazein u mleku nalazi u obliku kalcijum kazeinata to i bela boja mleka potiče najvećim delom od njega.

Kazeinati zemnoalkalnih metala su nerastvorljivi u vodi i alkoholu ali se rastvaraju u 5% rastvorima NaCl, KCl i NH4 Cl, kao posledica njihove interakcije sa kazeinatom koja se može prikazati na sledeći način: (NH2—R—(COOH))2 Ca + 2 NaCl=2 NH2-R-COONa + CaCl2.

Pri pH vrednostima ispod izoelektrične tačke kazein može da obrazuje soli sa kiselinama, koje se nazivaju acid kazeinati (acidum = kiselina).

Iz navedenog primera vidi se da kazein može da stvara i sa kiselinama više soli koje se međusobno razlikuju po količini vezane kiseline. Ove soli su rastvorljive u jako kiseloj sredini i obrazuju viskozne rastvore. One nemaju veći značaj sa gledišta mlekarske tehnologije ali je neophodno konstatovati da prilikom proizvodnje »kiselog« kazeina treba voditi brigu o tome da se obranom mleku ne doda previše kiseline za koagulaciju jer će to izazvati sniženje pH ispod 4,6, omogućiti obrazovanje kazeinata sa dodatom kiselinom i umanjiti randman proizvoda.

Obrazovanje acidkazeinata ima značaja kod određivanja masti u mleku ili mlečnim proizvodima metodom Gerbera. Kod ove metode, koja je još uvek vrlo rasprostranjena u mlekarstvu, dodaje se, sumporna kiselina u višku tako da se lako i brzo obrazuju kiseli kazeinati, čemu doprinosi i povišena temperatura, koja tom prilikom nastaje.

Obrazovani sulfat kazeina se rastvara u višku dodate kiseline i omogućuje da se i belančevine adsorpcionog sloja takođe rastvore pod dejstvom ove kiseline, što u krajnjoj liniji dovodi do obrazovanja slobodnih masti koje se lako mogu izdvojiti dejstvom centrifugalne sile.

Reakcije kazeina sa formaldehidom. — Kazein reaguje sa formaldehidom obrazujući više jedinjenja u zavisnosti od koncentracije formaldehida, reakcije sredine i dužine reagovanja. Obično se reakcija kazeina sa formaldehidom prikazuje kao metileniranje kazeina

COOH—R—NH2 + CH2O → COOH—R—N = CH2 + H2O

Formaldehid reaguje sa slobodnim aminogrupama kazeina ali može da stupa u reakciju i sa guanidilnim i amidnim grupama. Blokiranjem aminogrupa dolaze jače do izražaja kiselinska svojstva kazeina, što izaziva porast kiselosti. Povećanje kiselosti se može odrediti bazom određenog molariteta. Ovo je osnova takozvane formolne titracije. Na tome je zasnovana i formolna metoda za određivanje kazeina jer je porast kiselosti, pri ostalim istim uslovima, proporcionalan količini kazeina.

Postoji, međutim, i mišljenje da porast kiselosti usled dodavanja neutralisanog formaldehida nije samo rezultat smanjenja broja aminogrupa usled čega kiselinske karakteristike belančevine dolaze jače do izražaja. Po ovom shvatanju, u zavisnosti od reakcije sredine, postoji ravnoteža između disociranih i nedisociranih amino grupa R—CH2—NH3+ ^tR—CH2—NH2 + H+. Pošto formaldehid reaguje sa nedisociranim aminogrupama ravnoteža se pomera stalno u desno uz oslobađanje H+, što takođe utiče na porast kiselosti.

Formaldehid blokira aminogrupe pa se ova reakcija može iskoristiti i za utvrđivanje slobodnih aminogrupa u belančevini.

Ne bi trebalo shvatiti da formaldehid reaguje samo sa kazeinom jer se ista reakcija odigrava sa svim belančevinama pa i sa produktima njihove razgradnje, sve do aminokiselina. Šta više, ukoliko je belančevina jače razgrađena utoliko ima više slobodnih aminogrupa sposobnih da reaguju sa formaldehidom te je i vrednost formolne titracije veća. Zbog toga se formolna titracija koristi i za praćenje obima i dubine razloženosti belančevina tokom zrenja sireva, koje se, pored ostalog, karakteriše razgradnjom belančevina.

Za konzervisanje uzoraka mleka često se dodaje mala količina formaldehida. Ovi se uzorci mogu iskoristiti za određivanje masti, mineralnih materija i sl. ali treba biti obazriv u pogledu izbora metode za određivanje kazeina i belančevina mleka s obzirom da je izvestan broj aminogrupa izmenjen. Veća količina dodatog formaldehida uzorcima mleka će pričinjavati teškoće ili čak onemogućiti dobijanje tačnih rezultata pri određivanju masti Gerberovom metodom. Ovo nastaje usled toga što veća količina formaldehida dovodi do obrazovanja supstance koja je teško rastvorljiva u sumpornoj kiselini, koja se koristi kod ove metode.

U kiseloj sredini, pri većoj koncentraciji formaldehida i pri dužem delovanju, molekuli kazeina se povezuju preko metilenskih mostova. Prema nekim autorima, prva etapa u nizu reakcija predstavlja parcijalno metiloliranje kazeina.

(1) COOH-R-NH2 + HCOH → COOH—R—NH—CH2OH

Pri daljem delovanju dolazi do reakcije formaldehida sa parcijalno metiloliranim kazeinom.

Bilo bi pogrešno misliti da je time završena reakcija formaldehida sa kazeinom. Kao što se iz poslednje formule može videti jedna metilolna grupa može dalje da reaguje sa aminogrupom iz drugog molekula kazeina. Na taj način kazeinske micele se povezuju preko metilenskih mostova u prostoru obrazujući jednu čvrstu supstancu. Ove reakcije su u suštini ireverzibilne. Međusobno strukturno povezivanje kazeina preko metilenskih mostića dovodi do obrazovanja kompaktne mase, koja pokazuje vrlo različite osobine od ishodnih komponenata.

Napred navedene reakcije predstavljaju osnovu proizvodnje »plastične« mase poznate pod nazivom »Galalit« (naziv potiče od grčke reči gala—mleko). Ova masa je nerastvorljiva u vodi, vrlo malo bubri, praktično je nerastvorljiva u bazama i kiselinama i zbog svojih osobina našla je široku primenu za izradu dugmadi, češljeva, veštačke slonove kosti i sl. Na tim reakcijama zasniva se proizvodnja i kazeinskog vlakna.

Reakcija sa formaldehidom je samo jedna u nizu reakcija kazeina sa aldehidima pa čak i sa redukujućim šećerima, koji imaju slobodnu poluacetalnu grupu. O reakcijama kazeina sa mlečnim šećerom biće reči kada se bude govorilo o dejstvu visokih temperatura na mleko.

Jedinjenja kazeina sa halogenima. — Kazein obrazuje jedinjenja sa halogenima od kojih su najznačajnija ona sa jodom. Sa jodom kazein može da stvara čitav niz jedinjenja koja se međusobno razlikuju po količini vezanog halogena i nose različite nazive kao što su kazeojodin, jod—kazein, perjod kazein, a takođe su poznati pod različitim trgovačkim nazivima.

U daljem toku reaguju metilolirane i nemetilolirane amino grupe obrazujući mostove:

Izostavljeno iz prikaza

Jodirani kazeini imaju određeno terapijsko dejstvo, koje proizilazi iz činjenice da unošenjem u organizam sa hranom ima slično ako ne i identično dejstvo kao i ubrizgavanje hormona tireoidne žlezde — tiroksina. Zbog toga se jodirani kazein ubraja u tiroproteine.

Ustanovljeno je da jodirani kazein pojačava oksidativne procese u organizmu i time doprinosi njegovoj većoj otpornosti.

Zbog stimulativnog dejstva tiroproteina pokušalo se da se dodavanjem jodiranog kazeina hrani krava muzara povećava proizvodnja mleka. Dodavanjem 15 grama jodiranog kazeina u obrok krava povećana je proizvodnja mleka za 5—20% a procenat masti se povećao za 0,47—0,98%. Međutim, primećeno je da je posle prestanka davanja tiroproteina, proizvodnja opala čak ispod nivoa na početku ogleda. Istovremeno je nastupilo izvesno povećanje sadržaja suve materije bez masti i znatno smanjenje količine vitamina C (33%).

Po svoj prilici, smanjenje proizvodnje mleka posle perioda kada je jodiran kazein dodavan obroku nastaje kao posledica iscrpljenosti organizma krave, što se reflektovalo i u smanjenju težine krava.

Pokušaji da se dodavanjem jodiranih kazeina fiziološka svojstva organizma izmene u pravcu veće proizvodnje mleka, koja bi se prenela na potomstvo, nisu dali zadovoljavajuće rezultate.

Poznato je da je mleko siromašno jodom te se dodavanjem malih količina jodiranog kazeina pokušalo da poveća njegov sadržaj u mleku. Ovi pokušaji su bili uspešni ali je povećana količina joda trajala samo dotle dok je preparat davan u obroku. Ovo pokazuje da organizam krava nema mogućnosti da stvara neke rezerve joda koje bi mogao da troši u dužem vremenskom intervalu.

Ustanovljeno je da jod reaguje sa aminokiselinom tirozinom. Ova se reakcija m.ože prikazati na sledeći način:

Do danas nije tačno poznato da li dijodtirozin u organizmu ima isto dejstvo kao i hormon tiroksin ili se ovaj obrazuje u organizmu od jodiranog tirozina. Preovlađuje mišljenje da se hormon sintetiše od dva molekula dijodtirozina na sledeći način:

Reakcija kazeina sa azotastom kiselinom. — Azotasta kiselina izaziva deaminaciju kazeina usled reakcije sa amino i guanidilnim grupama. Ova se reakcija može prikazati na sledeći način:

COOH—R—CH2NH2 + HNO2 = COOH—R—CH2OH + H2O + N2

Količina oslobođenog azota može se odrediti volumetrijski ili manometrijski. Na tome se i zasnivaju neke od metoda za određivanje aminogrupa u belančevinama (metoda van Slyke-a). Ova metoda se može koristiti i za praćenje razgradnje kazeina pod dejstvom različitih činilaca a u prvom redu za praćenje promena belančevina u siru u toku zrenja, pošto se hidrolizom oslobađa sve veći broj amino grupa.

Najlakše stupaju u reakciju sa azotastom kiselinom a-amino grupe na kraju peptidnog lanca, nešto je sporija reakcija sa epsilon-aminom grupama lizina a najsporije reaguju guanidilne grupe arginina.

Bojene reakcije. — Kao i druge belančevine kazein daje čitav niz bojenih reakcija koje su karakteristične za prisustvo pojedinih grupa ili pojedinih aminokiselina. Od njih ćemo pomenuti samo reakciju sa ninhidrinom i amidocrnim (amidoschvvarz). Ninhidrin reaguje sa alfa aminokiselinama dajući crveno-ljubičasto plavu boju koja je rezultat sledeće reakcije:

Izdvojeni amonijak reaguje dalje sa ekvimolarnim količinama oksidovanog i redukovanog oblika ninhidrina dajući navedenu boju.

Ninhidrin se koristi za bojenje aminokiselina prilikom njihovog razdvajanja hromatografijom. Međutim, boje koje daje sa pojedinim aminokiselinama nisu uvek identične sa bojom za belančevine. Tako prolin daje žutu boju, zbog karakterističnog aldehida koji tom prilikom nastaje.

Amido crno (Amidoschwarz, Amidoblack) reaguje kvantitativno ne samo sa kazeinom već i sa ostalim belančevinama kao i sa produktima proteolize. Na osnovu toga su Schrober i Hetzel (22) razradili metodu za određivanje belančevina u mleku. Oni su utvrdili da kada se mleku doda određena količina puferizovanog rastvora amidocrnog jedan deo boje se vezuje za belančevine, pri čemu dolazi do koagulacije proteina. Filtriranjem se odvoje belančevine od tečnosti u kojoj se zbog reakcije sa proteinima nalazi manja koncentracija amidocrnog. Merenjem ekstinkcije pomoću Zeiss-ovog spektrofotometra pri talasnoj dužini od 578 nm ustanovljavana je u krajnjoj liniji količina boje vezane za belančevine i na osnovu toga određivana njihova količina. Ova jednostavna metoda za određivanje belančevina u mleku poslužila je kao osnova za konstrukciju aparata za brzo određivanje belančevina u mleku od kojih su u Evropi najpoznatiji pod imenom Pro-milk aparati.

Kasnija istraživanja su pokazala da su rezultati dobijeni ovom metodom u velikoj meri nezavisni od činilaca kao što su pH sredine, koncentracija mineralnih soli ili delimična razloženost belančevina, što pruža mogućnost određivanja količine azotnih materija i u drugim proizvodima od mleka.

Amidocrno ima kiselinska svojstva i reaguje sa aminogrupama kazeina. To znači da se ova reakcija može da odvija samo u kiseloj sredini, kada je vrednost pH manja od 4,6, i kada se kazein ponaša kao polivalentni katjon. Zbog toga se ova reakcija u praksi odvija pri pH 2,45 koji se postiže fosfatno-citratnim puferom.

Treba pomenuti da se nastala so kompleksnog karaktera između kazeina i amidocrnog ne rastvara u kiseloj sredini s obzirom da vezivanje boje izaziva poseban vid denaturacije kazeina, o kojoj se još uvek malo zna.

Amidocrno se koristi za određivanje i kazeina i ukupnih belančevina mleka kao i proteina surutke. Princip određivanja se sastoji u tome da se određena količina mleka pomeša sa takvom količinom puferizovanog rastvora amidocrnog tako da postoji uvek višak boje posle izvršene reakcije sa belančevinama. Reakcija dovodi do precipitacije belančevina koje se izdvoje filtriranjem. Nevezana količina boje u filtratu se određuje merenjem optičke gustine pomoću fotometra. To znači da će optička gustina filtrata biti manja kada mleko sadrži više belančevina, jer se veća količina boje vezala za proteine i obratno.

Različite belančevine imaju različiti kapacitet fiksacije boje. Tako kazein vezuje manje boje (360 mg po gramu kazeina) nego proteini mlečnog seruma (480 mg po gramu ovih belančevina). Kapacitet fiksacije boje od strane kazeina je u korelaciji sa sadržajem baznih aminokiselina u ovoj belančevini. Među azotnim materijama mlečnog seruma postoji izvesna mala količina koja ne reaguje sa amidocrnim. Ta količina odgovara sadržaju neproteinskih azotnih materija.

I pored razlika u kapacitetu vezivanja boje između pojedinih belančevina, metoda određivanja sadržaja proteina u mleku pomoću amidocrnog daje dobre rezultate za masovne analize. To dolazi otuda što iako količina kazeina varira u najvećoj meri, postoji određena kompenzacija u sadržaju ostalih azotnih komponenata mleka.

Delovanje himozina na kazein. — Himozin je zvanični međunarodni naziv za sirišni ferment. Ovo se ističe zbog toga što se u literaturi i na našem i na stranim jezicima vrlo često koriste termini kao što su labferment i renin. Ovi nazivi su sinonimi na nemačkom i engleskom jeziku za sirišni ferment, te ćemo u daljem izlaganju koristiti samo termine himozin i sirišni ferment.

Himozin je fcrment koji se nalazi u četvrtom delu želuca preživara (sirištu) dok se mladunci hrane mlekom. Sa prelaskom na ishranu drugim hranivima količina himozina postepeno opada i zamenjuje se pepsinom. To znači da se preparati u kojima preovlađuje ovaj ferment mogu dobiti samo od mladih teladi ili od drugih mladih preživara.

Ekstrakcijom sirišta mladih teladi dobija se preparat u kome se pored himozina nalaze i drugi proteolitički fermenti. Ovi delimično prečišćeni ekstrakti sluzokoža sirišta nazivaju se sirilom i koriste se za podsirivanje mleka pri proizvodnji sireva ili »slatkog« kazeina. Pored tečnih preparata postoje i preparati sirila u suvom stanju čija je jačina oko 10 puta veća od tečnih sirila.

Boljim upoznavanjem osobina himozina uspelo je da se on izdvoji u čistom kristalnom obliku (1), što je omogućilo da se tačno ustanovi njegovo delovanje na kazein.

Proučavanje suštine delovanja himozina na kazein i mleko počelo je još u prošlom veku i može se reći da nema pitanja u mlekarstvu o kome je toliko pisano, o kome je bilo toliko suprotnih i protivrečnih gledišta, kao što je bio problem delovanja himozina na kazein. Ovako različita gledišta bila su rezultat stanja nauke u tom periodu i nepoznavanja prirode ovoga fermenta, što je imalo za posledicu pojavu velikog broja hipoteza, koje su često nazivane teorijama. Dva su pitanja predstavljala osnovu za različite pristupe ovom problemu. Prvo je, da li je himozin proteolitički ili koagulišući ferment i drugo, da li je on specifičan ferment čija se posebnost ogleda u tome da deluje samo na kazein i to na način koji se razlikuje od dejstva ostalih fermenata koji deluju na ovu belančevinu. Prema odnosu na ova pitanja nastala su dva različita pravca koji su nazvani dualističkim i monističkim. Prema gledištu dua lističke škole fermenti koji deluju na belančevine mogu se podeliti u dve grupe od kojih su jedni preteolitički jer razlažu sve belančevine a drugi su specifični jer deluju samo na određene belančevine i to na način koji ne izaZiva njihovu proteolizu. U drugu grupu ubrajan je sirišni ferment.

Grupa autora okupljenih oko čuvenog fiziloga Pavlova smatrala je da postoji jedinstvo proteolitičkih fermenata i da ne postoje proteolitički fermenti koji deluju samo na određene belančevine. Međutim, kada se radi o himozinu, ova grupa istraživača je smatrala da su himozin i pepsin jedan isti ferment i da ispoljavanje njegove aktivnosti zavisi od pH sredine u kojoj deluje; u jače kiseloj sredini ispoljava delovanje kao pepsin a u neutralnoj i slabo kiseloj sredini deluje kao himozin, ispoljavajući slabiju proteolitičku aktivnost. Ovo je bio razlog više da se pristalicama jedinstva proteolitičkih fermenata pripiše naziv monista.

Danas je opšte prihvaćeno i dokazano gledište da himozin pripada proteolitičkim fermentima te se šematski njegovo delovanje može prikazati na sledeći način:

Kazein himozin → kazein X + kazein Y

Iz prednjeg proizilazi da se pod dejstvom himozina kazein razlaže na dve komponente. Kazein X predstavlja najveći deo kazeina (oko 96% od ukupne količine) i nazvan je parakazeinom, što označava da se radi o nešto izmenjenoj belančevini. Parakazein se kao i kazein nalazi u obliku kalcijumovih soli pa ga zato nazivaju još parakazeinatom ili kalcijum parakazeinatom. Kalcijum parakazeinat je onaj deo celog kazeina koji će kasnije obrazovati gel mleka i koji prilikom proizvodnje sireva predstavlja njihovu osnovnu belančevinastu komponentu. Po tome je ova belančevina i dobila svoje ime. Kalcijum parakazeinat pokazuje mnoge sličnosti sa kazeinom: rastvaraju ga iste soli, precipitira se istim agensima, ekvivalentna težina mu je skoro ista kao i za nepromenjeni kazein, itd. Međutim, rastvoreni parakazein ne koaguliše više pod dejstvom himozina.

Kazein Y sačinjava oko 4% od ukupne količine kazeina. On ima karakter polipeptida velike molekulske težine i u literaturi je poznat pod nazivom Hammarsten-ova albumoza. Ovaj naziv dat je po Hammarsten-u koji je još u prošlom veku proučavao delovanje himozina i ustanovio njegov proteolitički karakter. Prilikom proizvodnje sireva ovaj deo kazeina odlazi najvećim delom sa surutkom zbog čega ga često označavaju kao proteoza surutke. Ovaj termin ne treba ni u kom slučaju poistovetiti sa proteinima mlečnog seruma ili proteinima surutke.

Upoznavanje elektroforetskih komponenata je omogućilo da se ustanovi ona komponenta kazeina na kojoj se odigrava proteoliza kao i peptidne veze koje himozin razlaže. Utvrđeno je da u ovoj fazi delovanja himozin razlaže peptidnu vezu između fenilalanina i metionina koja se nalazi na tačno određenom mestu u kapa-kazeinu. Ova peptidna veza se nalazi između 105. i 106. aminokiseline u peptidnom lancu kapa-kazeina. To znači da se u ovoj primarnoj fazi razgradnje kazeina pod dejstvom himozina hidrolizuje kapa-kazein te se umesto termina parakazein danas sve više srećemo sa nazivom parakapa-kazein, čime se želi da potencira da se hidroliza odigrava na ovoj elektroforetskoj komponenti kazeina. Deo koji se odvaja od kapa-kazeina nazivan je glikomakro-peptid. Ovaj naziv je dobio iz dva razloga. Prvi je, što ovaj peptid ima veliku molekulsku masu i drugi što se u njemu nalaze koncentrisani šećeri i njihovi derivati (galaktoza, N-acetilneuraminska kiselina, N-acetilgalaktozamin). Prema tome, makropolipeptid je ustvari sinonim za Hammarsten-ovu albumozu ili proteozu surutke o kojima je napred bilo reči.

Danas je tačno poznat aipinokiselinski sastav kao i primarna struktura makropolipeptida. Ovo se može lepq> sagledati u sl. 10. u kojoj glikomakropeptid predstavlja deo peptidnog lanca kapa — kazeina od 106. do 169. aminokiseline. Treba još konstatovati da on ne sadrži aromatične, tioaminokiseline kao ni arginin a da je bogat glutaminskom kiselinom (20%), treoninom (16%), prolinom (12,5%) i izoleucinom (10,6%). Takođe je jasno označeno mesto na kome su vezane ugljenohidratne komponente kapa-kazeina.

 

Zbog sadržaja šećera i njihovih derivata makropolipeptid ima vrlo izražena hidrofilna svojstva dok deo β-kazeina koji ostaje u okviru kazeinske micele (para-β-kazeina) ima izrazito hidrofobne karakteristike.

Vrlo često se misli da himozin izaziva koagulaciju kazeina. Međutim, ovo gledište nije tačno jer promene koje izaziva himozin ne dovode obavezno do koagulacije kazeina. Da li će doći do koagulacije kazeina posle delovanja himozina zavisi od uslova koji postoje u sredini u kojoj se nalazi izmenjeni kazein. To znači da ne treba poistovetiti promene kazeina pod dejstvom himozina sa koagulacijom mleka pod uticajem ovog fermenta.

Koagulacija mleka pod dejstvom sirišnog fermenta. — Koagulacija mleka pod dejstvom himozina se može podeliti u dve faze, i to: 1) biohemijska i 2) fizičkohemijska faza.

Biohemijska faza naziva se još encimatskom. U toku te faze kazein biva promenjen pod dejstvom himozina, kako je napred objašnjeno. Međutim, promenjeni kazein još ne koaguliše. Koagulacija nastaje tek ako su u sredini prisutni kalcijumovi joni. Ako su kalcijumovi joni odsutni neće doći do koagulacije iako je proteoliza kazeina pod dejstvom sirišnog fermenta izvršena.

Da se koagulacija mleka pod dejstvom himozina odvija u dve faze može se eksperimentalno dokazati na sledeći način: U dve čaše stavi se ista količina mleka temperature 35°C. U prvu čašu doda se određena količina rastvorenog himozina dok se u drugu, pre dodavanja himozina, doda mala količina amonijum ili kalijum oksalata. Posle određenog vremena ustanoviće se da se mleko kome je dodat samo sirišni ferment zgrušalo (gelifikovalo) dok je uzorak, kome je pored himozina dodat i oksalat, još uvek tečan. Ako se drugom uzorku doda mala količina rastvora CaCl2 nastupiće vrlo brzo koagulacija mleka. Ovaj primer govori o tome da je proteoliza kazeina (prva faza) izvršena ali da ne može da dođe do koagulacije kazeina jer nedostaju kalcijumovi joni, pošto kalcijumove soli reaguju sa oksalnom kiselinom obrazujući nerastvorljivu so. Tek kada se naknadno doda rastvorljiva kalcijumova so (CaCl2) u višku nastupa skoro momentalna koagulacija izmenjenog kazeina. Sličan ogled može se izvesti i sa 3% rastvora natrijum kazeinata. Ako se ovom rastvoru doda himozin obaviće se encimatska faza ali do koagulacije neće doći. Dodavanje rastvora CaCl2 posle izvesnog vremena potrebnog da se izvrši prva faza prouzrokovaće koagulaciju kazeinata.

Postavlja se pitanje na koji način himozin čini kazeinske čestice osetljivim prema kalcijumovim jonima. Napred je već rečeno da kapa-kazein predstavlja zaštitni koloid, tj. deo kazeina koji štiti njegovu micelu od koagulišućeg delovanja kalcijumovih jona, jer su ostale elektroforetske komponente kazeina osetljive na dejstvo ovih jona, bilo pojedinačno ili zajedno. Odgovor je veoma jednostavan, jer usled hidrolize kapa-kazein gubi svoju zaštitnu ulogu što dovodi do toga da cela kazeinska micela postaje osetljiva prema dejstvu kalcijumovih jona.

Delovanje himozina na kazein neposredno posle dodavanja mleku, naziva se i primarnom fazom njegovog dejstva. Ta faza se odlikuje hidrolizom peptidne veze između fenilalanina i metionina. Međutim, delovanje himozina se na tome ne zaustavlja. Kasnijim istraživanjima je ustanovljeno da on može da deluje i na izmenjeni kazein i da hidrolizuje čitav niz peptidnih veza između različitih amino — kiselina ali je ta aktivnost 300—1000 puta sporija od one koju iskazuje na fenilalanin — metioninsku vezu u peptidnom lancu kapa-kazeina. U toj sekundarnoj fazi delovanja, himozin brže deluje na one peptidne veze u kojima učestvuje fenilalanin ili leucin nego na veze između glutaminske i asparaginske kiseline. Ova sekundarna faza delovanja himozina je značajna u zrenju sireva jer je odavno ustanovljeno da sirevi pri čijoj je izradi dodato više sirišnog fermenta, brže zre, što se ogleda u većoj količini u vodi rastvorljivih azotnih materija, koje predstavljaju produkte hidrolize parakazeinata.

U mleku se kazein nalazi manjim delom u obliku monomera a znatno većim delom u obliku asocijata tih monomera koje predstavljaju krupnije kazeinske čestice. U vezi sa tim logično se nameću dva pitanja. Prvo je, kako himozin dospeva do kapa-kazeina u unutrašnjosti krupnih čestica da bi izvršio njegovu hidrolizu i drugo, koje je tesno povezano sa prethodnim, da li sav kapa-kazein mora biti razložen da bi nastupila koagulacija mleka. Mada mnogi detalji tercijarne i kvarterne strukture kazeina nisu ni izdaleka razjašnjeni, smatra se da on ima poroznu strukturu što omogućava da himozin prodire kroz pore kazeinske micele i tako obezbeđuje delovanje na kapa-kazein koji se nalazi u unutrašnjosti. Međutim, broj čestica kazeina je mnogo veći nego što je broj molekula himozina, koji se dodaju mleku radi koagulacije. To znači da jedna molekula fermenta hidrolizuje veliki broj kapa-kazeina, što je normalna osobina fermenata, ali je to malo verovatno ako himozin mora da prodre u pore kazeinske micele da bi izazvao proteolizu kapa-kazeina. Danas se smatra da nije neophodno da sav kapa-kazein bude delimično hidrolizovan da bi nastupila koagulacija mleka. Naša istraživanja pokazuju da je dovoljno da oko 50% kapa-kazeiha bude izmenjeno u primarnoj fazi da bi mogla da nastupi koagulacija mleka. O tome da sav kapa-kazein nije razložen u primarnoj fazi govori i činjenica da se on može naći ncizmenjen tokom dužeg perioda zrenja sireva. Iz ovoga proizilazi da je dovoljno da jedan deo kazeina u mleku bude destabilisan da bi nastupila druga faza koagulacije mleka, jer destabilisani kazein u procesu koagulacije zahvata i nedestabilisane kazeinske čestice. Sa time dolazimo do pitanja: šta se dešava u toku neencimatske, fizičkohemijske faze koagulacije mleka?

U toku fizičkohemijske (neencimatske) faze dolazi do međusobnog spajanja čestica parakazeinata preko kalcijumovih mostova, što ima za posledicu obrazovanje trodimenzionalne belančevinaste mrežaste strukture (strome) koja obrazuje gel. To znači da se čestice parakazeina međusobno spajaju obrazujući okca (ćelije) gela. Da bi se to jasnije shvatilo uporedićemo gel mleka sa nekom finom sunđerastom masom. Zidovi šupljina u sunđeru odgovaraju međusobno povezanim parakazeinatima a same šupljine bi predstavljale okca (ćelije) obrazovanog gela. Prilikom koagulacije bivaju obuhvaćeni i ostali sastojci mleka. Međutim, oni nisu ravnomerno raspoređeni u gelifikovanom mleku. Mlečna mast koja je najgrublje dispergovana biva velikim delom zahvaćena prilikom međusobnog povezivanja parakazeinatnih čestica tako da je uklopljena između njih. Ostatak masti kao i materije rastvorljive u vodi ili u sredini koja odgovara mlečnom serumu nalaze se u šupljinama okaca. Prilikom rezanja obrazovanog gruša ili prilikom njegovog filtriranja (ceđenja) dolazi relativno lako do odlaska sastojaka mlečnog seruma dok mast kao grublje dispergovana ne uspeva da prođe kroz otvore na okcima gruša te biva zadržana u unutrašnjosti.

Neki istraživači su koristili elektronski mikroskop da bi pratili fizičke promene u toku neencimatske faze koagulacije mleka kao i njihov redosled. Oni su ustanovili da u početku dolazi do spajanja kazeinskih micela preko vrlo tankih i kratkih niti. Kasnije se ove niti spajaju obrazujući deblje fibrilarne tvorevine. Istovremeno parakazeinske micele teže da se pregrupišu i da obrazuju fibrilamu mrežu. Na kraju ovog procesa parakazeinske čestice obrazuju trodimenzionalnu končastu mrežu koja ne pokazuje izrazitu pravilnost u pogledu strukture, tj. ne pokazuje pravilnost rasporeda u ravni i prostoru niti stalnost u pogledu geometrijskih oblika.

• + himozin
• + glikomakropeptid
• ++Ca

Sl. 18 — Šematski prikaz koagulacije mleka himozinom. U gomjem delu slike prikazana je proteo< lizakapa-kazeina pod dejstvom himozina. U donjem delu slike vidi se povezivanje čestica parakazeinata preko kalcijumovih »mostova« i obrazovanje parakazeinatske strome

Izostavljeno iz prikaza

Činioci od kojih zavisi brzina koagulacije mleka pod dejstvom himozina. — Postoji veliki broj faktora koji utiču na brzinu koagulacije kao što su količina fermenta, koncentracija pojedinih anjona i katjona, reakcija sredine, temperatura i dr.

Brzina koagulacije je proporcionalna koncentraciji fermenta. Zavisnost vremena koagulacije od koncentracije fermenta ustanovili su još Storch i Segelke koji su rezultate svojih ogleda rezimirali na sledeći način: proizvod koncontracije fermenta i vremena koagulacije je konstantan, tj. T.C = K

T — vreme početne koagulacije
C — koncentracija fermenta
K — konstanta koja zavisi od eksperimentalnih uslova

Kasmje je ovaj izraz modifikovan u izvesnoj meri tako da je uneto i vreme potrebno da se obavi neencimatska faza gelifikacije mleka. Ova izmena je samo unela zabunu jer iz nje proizilazi da se fizičkohemijska faza odigrava tek posle potpunog završetka biohemijske faze. Ovo nije tačno utoliko što se biohemijska faza odigrava u čistom vidu samo u prvo vreme posle dodavanja fermenta, dok kasnije, kada je određena količina kazeina već pretvorena u parakazein, nastupa preklapanje između završnice encimatske i početka fizičkohemijske faze. Na krivoj koja prikazuje promene viskoziteta u toku koagulacije mleka himozinom, faza u kojoj dolazi do međusobnog preklapanja odgovara sporijem porastu viskoziteta.

Iz prethodnog izraza proizilazi da je vreme koagulacije kraće ukoliko je koncentracija ferment veća. Ova postavka je poslužila kao osnova za određivanje jačine preparata koji se koriste za podsirivanje mleka. Pošto ostali uslovi prilikom određivanja aktivnosti preparata sirila moraju biti isti to je Soxhlet definisao jačinu sirila kao broj mililitara mleka koji se zgrušaju u toku 40 minuta pod uticajem 1 ml tečnog ili jednog grama sirila u prahu na temperaturi od 35°C. Jačina sirišnih preparata u tečnom stanju kreće se od 3.000—10.000, što znači da 1 ml tečnog sirila koaguliše 3.000—10.000 ml. mleka u toku 40 minuta na 35°C. Kao vreme koagulacije smatra se vreme od momenta dodavanja sirila do trenutka pojave prvih vidIjivih koagulisanih čestica. Jačina sirišnih preparata u suvom stanju se kreće najčešće između 50.000 i 100.000.

Treba istaći da se pri upotrebi manjih koncentracija fermenta dobija mekši gruš kome je potrebno i više vremena da postigne tehnološku čvrstinu tj. onaj stepen čvrstine koji odgovara pojedinim sirevima. Zbog toga se kod proizvodnje tvrdih sireva koriste veće koncentracije fermenta, ne samo da bi se skratilo vreme proizvodnje već i da bi se postigla željena čvrstina gruša i omogućilo brže isticanje surutke. Kod proizvodnje mekih sireva želi se nežniji (mekši) gruš koji će postepeno otpuštati surutku u toku dužeg vremena, te se dodaje i manja količina sirišnog preparata. Sve ovo govori o tome da posle pojave gelifikacije nastaje očvršćavanje obrazovanog gela, što je tesno povezano sa strukturnim promenama u njemu. Obrazovani gel, pošto dostigne određenu čvrstinu, pokazuje karakteristike sinerezisa tj. kontrakcije koja je karakteristična za gele belančevina i koja ima za posledicu istiskivanje dela obuhvaćenog seruma. Sineretičke pojave u gelifikovanom mleku predstavljaju ustvari nastavak istih procesa koji se odigiravaju u periodu očvršćavanja obrazovanog gela.

Od momenta dodavanja himozina mleku pa do prvih znakova vidljive koagulacije menja se viskozitet. Pejić i sar. (18) je prvi dokazao da u početku delovanja himozina nastupa izvesno smanjenje viskoziteta. Ovo je kasnije potvrđeno istraživanjima Scott—Blair-a (23) koji je za ova istraživanja koristio posebnu aparaturu. Na sl. 19 mogu se izdvojiti tri stadijuma u toku koagulacije mleka: 1) U toku prvih 15 minuta nastaje blago opadanje viskoziteta; 2) sledećih 25 minuta karakteriše postepeni blagi porast viskoziteta; 3) nagli porast viskoziteta u poslednjih 15 minuta. Prvi stadijum odgovara čistoj encimatskoj fazi u toku koje dolazi do izvesne dezagregacije i hidrolize kazeina. Blagi porast viskoziteta označava period u kome se nastavlja proteoliza ali započinje i fizičkohemijska faza koagulacije. Treba istaći da delovanje himozina izaziva vrlo malo smanjenje viskoziteta dok fizičkohemijski proces koji tome sledi dovodi do izrazitog porasta viskoziteta. To znači da su u periodu slabog porasta viskoziteta fizičkohemijski procesi vrlo slabo izraženi. Tek kada prođe 3/4 vremena od dodavanja himozina do prvih vidljivih znakova koagulacije dolazi do naglog porasta viskoziteta, što je znak da nastaju znatne strukturne promene u sistemu, koje imaju za posledicu gelifikaciju mleka.

Rezultati prikazani krivom viskoziteta nedvosmisleno govore da najveći deo vremena potrebnog za koagulaciju mleka otpada na biohemijsku fazu ovog procesa kao i da njegova podela na dve faze predstavlja šemu koja treba da omogući da se lakše shvati njegova suština. Međutim, ne sme se smetnuti sa uma činjenica da odnos trajanja encimatske i fizičko-hemijske faze zavisi od koncentracije dodatog fermenta i drugih činilaca koji deluju na proces koagulacije (temperatura, vrste i koncentracija jona, i dr.).

Sl. 19 — Promena viskoziteta u toku koagulacije mleka himozinom

Izostavljeno iz prikaza

Temperatura pokazuje veliki uticaj na aktivnost sirišnog fermenta kao i na neencimatsku fazu koagulacije. Sirišni ferment deluje i pri relativno niskim temperaturama, tj. na temperaturama od 0—10°C. Ranije se smatralo da je sirišni ferment neaktivan na temperaturama ispod 10°C jer ne dolazi do obrazovanja gela. Kasnije je ustanovljeno da ovaj ferment deluje i na temperaturama ispod 10°C samo što je to dejstvo veoma sporo i što su te temperature nedovoljne da fizičkohemijska faza dođe do izražaja. Ukratko, na temperaturama ispod 10°C aktivnost fermenta je veoma slaba i one nisu dovoljne da prouzrokuju gelifikaciju mleka. Ovo saznanje je bilo od velikog značaja kod projektovanja novih tehnoloških postupaka proizvodnje sireva. Činjenica da na temperaturama od 38°C sirišni ferment dovodi do obrazovanja parakazeinata dovelo je do takvih postupaka pri kojima se hladno mleko u toku noći podvrgava dejstvu sirišnog fermenta a zatim se mleko podvrgava dejstvu povišenih temperatura koje izazivaju vrlo brzo koagulaciju izmenjenog kazeina. Ovakav postupak naziva se »hladnim« podsirivanjem mleka i omogućuje kontinuelnu koagulaciju mleka i neprekidnu proizvodnju sireva.

Kao što se vidi, povišena temperatura omogućava da se odvija fizičko hemijska faza koagulacije. Ukoliko je temperatura viša, kraće je vreme da se ova faza ostvari. Ogledima je ustanovljeno da se sa povišenjem temperature za 1°C vreme neencimatske faze skraćuje za 1,3 do 1,6 puta.

Sa povišenjem temperature povećava se aktivnost fermenta i skraćuje se vreme koagulacije. Uticaj temperature na vreme koagulacije prikazan je u tab. 21. U ovoj tabeli rezultati su iskazani u procentima od brzine pri optimalnim uslovima.

Tab. 21 — Uticaj temperature na vreme koagulacije

Izostavljeno iz prikaza

• Temperatura u °C
• Relativna brzina koagulacije
  10 2,5
  15 11
  20 18—25
  25 38—44
  30 67—71
  35 86—100
  38 70—94
  40 98—100
  41 100
• Temperatura u °C
• Relativna brzina koagulacije
  42 91—98
  44 93—95
  45 86—88
  46 84
  48 70—92
  50 50—67
  52 33
  55 2,5
  — —

Najbrže dejstvo himozin ispoljava na temperaturama od 40—42°C što se može smatrati optimalnom temperaturom. Ispod i iznad ovog temperaturnog intervala brzina koagulacije znatno opada. Treba takođe istaći da maksimalnu čvrstinu gruš postiže pri optimalnim temperaturama delovanja sirišnog fermenta. Pri temperaturama koje znatno odstupaju od ovih đobija se mekši gruš ili čak koagulacija pri kojoj se ne obrazuje kompaktan gel, već se ona pojavljuje u obliku pojedinačnih većih ili manjih pahuljica (flokulacija).

Na višim temperaturama himozin brže deluje ali se u tim uslovima brže i inaktiviše. S obzirom da se ne radi o termičkoj inaktivaciji verovatno se radi o nekoj vrsti »iznurivanja« što se sreće i kod nekih drugih fermenata (npr. lakto-peroksidaza).

Vrsta i koncentracijajona. — U velikoj meri utiču na brzinu koagulacije mleka pod dejstvom sirišnog fermenta. Ako se izuzme koncentracija H+ koja deluje i na aktivnost fermenta i na neencimatsku fazu, ostali joni deluju u suštini uglavnom na trajanje fizičkohemijske faze koagulacije mleka.

Parakazein je veoma osetljiv na prisustvo kalcijumovih jona, koji su u mleku neophodni da se obavi neencimatska faza koagulacije. Čak i male promene u koncentraciji Ca2+ imaju veliki uticaj na brzinu koagulacije i čvrstinu gruša. Često se pri ovim razmatranjima zaboravlja da se kalcijum u mleku nalazi većim delom u vidu koloidnih i slabo disociranih soli te se posmatra zavisnost između količine kalcijuma u mleku i vremena njegove koagulacije. Zbog toga se javljaju i velike razlike u literaturi u pogledu uticaja kalcimovih jona na brzinu koagulacije, jer samo kalcijum u obliku disocovanih jona ima koagulišuće dejstvo na parakazeinat.

Svi činioci koji doprinose povećanju koncentracije Ca2+ u mleku doprinose bržoj koagulaciji mleka. Npr. porast kiselosti mleka, koja je rezultat mikrobiološke aktivnosti, skraćuje vreme koagulacije (4,5). Ovo dejstvo je dvojako. Prvo obrazovana kiselina smanjuje pH vrednost mleka i stvara optimalne uslove za delovanje himozina. Drugo, ona reaguje sa slabo disociranim i koloidnim kalcijumovim solima prevodeći ih u rastvorljive i jače disocirane soli, što takođe doprinosi bržoj koagulaciji mleka i većoj čvrstini obrazovanog gruša. S druge strane, joni (i soli) koji smanjuju koncentraciju kalcijumovih jona usled obrazovanja nerastvorljivih i slabodisocovanih soli, produžavaju vreme koagulacije i pri određenoj koncentraciji mogu je potpuno sprečiti. To je slučaj ako se mleku doda kalijum oksalat, kalijum, natrijum tartarat, natrijum citrat, natrijum polifosfati, natrijum fosfati i dr (3). Međutim, i druge soli, kao što je NaCl, mogu jako da uspore obrazovanje gruša ili da dovedu posle dužeg vremena do obrazovanja mekog ili pahuljičastog gela, koji je nepodesan za proizvodnju sireva. U ovom slučaju natrijum supstituiše deo kalcijuma iz kalcijumparakazeinata i obrazuje jedinjenje koga karakteriše znatno veća hidrofilnost i koje, zbog hidratacionog sloja, pokazuje manju sklonost ka međusobnom spajanju micela i obrazovanju gela. Zbog velike koncentracije Na+, dehidrataciono i koagulišuće dejstvo Ca2+ vrlo slabo ili nikako ne dolazi do izražaja, te se neencimatska faza ili ne odvija ili je jako usporena.

Ne bi trebalo shvatiti da su samo Ca2+ joni sposobni da izazovu neencimatsku fazu koagulacije mleka. Ovu osobinu imaju i drugi dvovalentni joni kao što su magnezijumovi, barijumovi ili stroncijumovi joni. Kada se govori o uticaju Mg2+ koji se takođe nalazi u mleku, treba istaći da je njegovo dejstvo na fizičkohemijsku fazu koagulacije veoma malo, pre svega zbog male količine u mleku. Međutim, ogledi Đorđevića i Carićeve (5) izvršeni na model sistemima su pokazali da je vreme potrebno za koagulaciju 3,17—3,49 puta duže kada je kalcijum zamenjen ekvimolarnom količinom magnezijuma. Isti ogledi izvršen: na model sistemima sa 3% natrijum kazeinatom, kome su dodavane različite količine kalcijuma i magnezijuma, su pokazali da parakazeinat zadržava dvostruko veću količinu kalcijuma nego magnezijuma iz čega proizilazi da magnezijumovi joni pokazuju mnogo manji afinitet prema parakazeinatu nego kalcijum.

Koncentracija vodonikovih jona takođe utiče na vreme koagulacije mleka sirišnim fermentom. Kao što je već rečeno, sniženje vrednosti pH sredine (do određenih granica) povećava aktivnost fermenta i skraćuje vreme neencimatske faze jer izaziva pretvaranje nerastvorljivih kalcijumovih soli u rastvorljive i jače disocirane, tako da se povećava koncentracija Ca2+. Međutim, i sami vodonični joni upotpunjuju delovanje kalcijumovih i utiču na brzinu povećanja čvrstine gela i na sineretičke promene u njemu. Zbog toga se u sirarskoj praksi poklanja velika pažnja da mleko za određene vrste sireva sadrži dovoljnu koncentraciju kalcijumovih jona i da ima određenu kiselost (da ima sirarsku zrelost).

Ranije se smatralo da himozin deluje samo u kiseloj i neutralnoj sredini, dok u alkalnoj sredini ili ne deluje ili mu je aktivnost vrlo mala. Ovakav zaključak je stvaran na osnovu činjenice da mleko koje je učinjeno alkalnim dodavanjem NaOH ili uopšte nije koagulisalo ili je dolazilo samo do povećanja viskoziteta sa slabim tragovima koagulacije. Neosporno je da je dejstvo himozina u alkalnoj sredini znatno slabije ali je tačno i to da on deluje i pri višim vrednostima pH. Slabije delovanje pri većim vrednostima pH se objašnjava obrazovanjem natrijumkazeinata koji je znatno hidrofilniji od kalcijum kazeinata pa vezana voda usporava delovanje himozina. Međutim i kada se obavi proteoliza kazeina, ne može doći do koagulacije jer u alkalnoj sredini joni kalcijuma obrazuju nerastvorljive i slabo disocirane soli. U takvoj sredini dolazi do izražaja i antagonistično dejstvo Na+ u odnosu na Ca2+. Ako se pH alkalnog mleka smanji tako da reakcija postane slabo kisela i doda manja količina CaCl2 nastupiće vrlo brzo koagulacija, što govori da himozin deluje i u alkalnoj sredini.

Uloga koloidnog kalcijumfosfata u koagulaciji mleka nije do danas sasvim razjašnjena ali većina autora smatra da on nema uticaja na trajanje encimatske faze već da doprinosi osetljivosti parakazeinata na koagulišuće dejstvo Ca2+. To znači da mleko koje sadrži više koloidnog fosfata brže koaguliše pod dejstvom sirišnog fermenta i daje gruš veće čvrstine. Međutim, ovakvo gledište bi se moglo usvojiti pod uslovom da koncentracija kalcijumovih jona ostane neizmenjena. Ova dopuna sc zasniva na činjenici da pojedine tehnološke operacije dovode do povećanja količine koloidnog kalcijum fosfata ali izazivaju usporenje koagulacije mleka i dovode do obrazovanja mekšeg gruša. To je slučaj sa mlekom koje je podvrgavano dejstvu povišenih temperatura. Pasterizovano, kuvano ili sterilizovano mleko sporije koaguliše pod dejstvom sirišnog fermenta i to se objašnjava smanjenjem koncentracije Ca2+ koji pri ovim tretmanima prelazi u koloidni oblik. Već sada je potrebno navesti da se sporija koagulacija mleka, koje je podvrgavano dejstvu viših temperatura, ne može potpuno pripisati smanjenoj koncentraciji Ca2+. Kod primene viših temperatura termičke obrade dešavaju se i sledeće promene u mleku. Prvo, visoke temperature dovode do dezintegracije asociranih kazeinskih micela tako da se javlja mnogo veći broj micela koje treba da budu podvrgnute dejstvu himozina. Drugo, pod dejstvom visokih temperatura dolazi do reakcije kazeina sa ,3-laktoglobulinom pa čak i sa a-laktoalbuminom, koja ima za posledicu obrazovanje kazeinatskih kompleksa, na koje himozin ili uopšte ne deluje ili je njegovo dejstvo mnogostruko sporije.

Delovanje drugih proteolitičkih fermenata na kaz e i n. — U poslednje dve decenije poklanja se velika pažnja pronalasku drugih proteolitičkih fermenata koji bi bili korišćeni za koagulaciju mleka. Ovakva orijentacija nastala je u prvom redu kao posledica nedostatka sirišnih preparata za proizvodnju sireva kao i zbog njihove relativno visoke cene. Nedovoljna količina sirila se javlja kao posledica povećane proizvodnje sireva i neekonomičnosti klanja mladih teladi. Pored toga, na pronalazak novih izvora proteolitičkih fermenata uticali su i drugi razlozi. Pored ekonomskih treba pomenuti i religiozne, jer neke religije zabranjuju u ishrani upotrebu bilokakvih sastojaka tela goveda a neke idu čak i dalje u tim zahtevima. Da bi se omogućila i povećala potrošnja sireva i u zemljama sa takvim shvatanjima pribeglo se ustanovljavanju novih izvora ovih fermenata i razradi tehnoloških postupaka za njihovu proizvodnju.

Često se za ove fermente koristi naziv koagulišući, što nije tačno jer oni analogno himozinu samo menjaju kazein tako da može da koaguliše pod dejstvom kalcijumovih jona.

Izvori proteolitičkih fermenata traženi su u životinjskom svetu u višim biljkama i mikroorganizmima.

Posle himozina, najveća pažnja među proteolitičkim fermentima poklonjena je pepsinu. Pored goveđeg pepsina proučavan je svinjski i kokošiji pepsin. Upotreba goveđeg pepsina je poznata dosta davno i ovaj ferment je korišćen za koagulaciju mleka bilo u čistom stanju bilo zajedno sa sirišnim fermentom. Upotreba ovog fermenta je znatno povećana u godinama drugog svetskog rata. Pokazalo se da se ovaj ferment može sa uspehom koristiti ako se tehnologija proizvodnje sireva prilagodi njegovim osobinama.

Ogledi sa svinjskim pepsinom su pokazali da se on razlikuje od goveđeg pepsina kako u pogledu aktivnosti tako i u pogledu produkata razgradnje kazeina. Naime, pepsini su mnogo jače proteaze od himozina a svinjski pepsin, prema dosadašnjim saznanjima, pokazuje najveću aktivnost. Ogledi u proizvodnji sireva su pokazali da svinjski pepsin posle primarne faze delovanja i dalje intenzivno razgrađuje kazein obrazujući proizvode koji katkada dovode do pojave gorkog ukusa. Ovaj pepsin zahteva da mleko bude kiselije da bi moglo da obrazuje gruš normalne čvrstine jer meki gruš može da ima za posledicu veći prelaz masti u surutku. Činjenica da svinjski pepsin i pored velike proteolitičke aktivnosti, zahteva veću koncentraciju kalcijumovih i vodoničnih jona za obrazovanje normalnog gruša ukazuje na razlike u dejstvu na kazein u poređenju sa himozinom. Naime, pod dejstvom pepsina obrazuje se izmenjeni kazein koji je manje osetljiv na dejstvo pomenutih jonova što ukazuje da se u primarnoj fazi njegovog delovanja hidroliza kapa-kazeina dešava na drugom mestu nego u slučaju primene himozina. Pored toga, vrednosti pH iznad 6,0 progresivno smanjuju i aktivnost i stabilnost svinjskog pepsina. Šteta je što ovaj encim ima nedostataka kako u pogledu koagulacije mleka tako i u pogledu kvaliteta sireva, inače bi ova proteaza, koja se može proizvesti u velikim količinama relativno jevtino, bila od velikog značaja za rešenje problema nestašice sirišnog fermenta.

Poslednjih godina razvija se i proizvodnja kokošijeg pepsina za koji se tvrdi da poseduje skoro iste karakteristike kao i goveđi pepsin. Nažalost, još je uvek malo radova koji bi detaljnije obrađivali ovu oblast koja zashižuje pažnju naučnih radnika i Ijudi iz prakse.

Skoro svi proteolitički fermenti mogu da izazovu koagulaciju mleka pod odgovarajućim uslovima. Zbog toga je razumljivo da se u svim klasama živih organizama mogu naći fermenti koji će koagulisati mleko, tj. i u onima koji nemaju ni dodira ni potreba za mlekom i kazeinom.

Iz viših biljaka istraživani su papain (koji je dugo smatran tipičnim koagulišućim fermentom, tj. encimom koji vrši koagulaciju bez ikakvog proteolitičkog delovanja) i neki drugi (ficin, bromelain) koji nemaju neki praktični značaj.

Odavno je poznato da neke bakterije imaju znatno proteolitičko dejstvo i da mogu da izazovu i neželjenu koagulaciju mleka ako se u njemu nađu u velikom broju. Ta pojava koja se naziva slatko zgušavanje (grušanje) mleka se pripisuje mikroorganizmima kao što su Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Bacillus coagulans. Takođe je ustanovljeno da različite streptokoke kao i mikrokoke pokazuju značajnu proteolitičku aktivnost te se pokušalo da se dobiju proteaze iz ovih mikroorganizama, što je tehnički bilo moguće ali se pokazalo nepodesnim sa ekonomskog stanovišta. Zbog toga su činjeni pokušaji da se ćelični sadržaji ovih bakterija koriste za ubrzanje zrenja sireva tj. za intenziviranje proteolize. Dobijeni rezultati su bili veoma različiti u zavisnosti od vrste sireva istraživača.

Mnoge plesni imaju veoma izražen sistem proteolitičkih fermenata. Tehnološki je uspelo da se iz različitih vrsta proizvedu preparati kao zamena za sirilo. Danas se uglavnom proizvode proteaze od Endothia parasitica, Mucor pusillus i Mucor miehei. Detaljnija istraživanja pokazuju da ovi preparati često sadrže više različitih proteolitičkih fermenata, a praktični ogledi da se mogu efikasno koristiti u proizvodnji sireva, ali da mogu izazvati gorak ukus ako se dodaju u većoj količini.

Belančevine mlečnog seruma

Ovi proteini nazivaju se takođe belančevinama surutke i obuhvataju belančevine mleka osim kazeina. Belančevine mlečnog seruma uključuju u sebe albumine . globuline kao i druge belančevine koje se nalaze u veoma malim količinama. Zbog1 male zastupljenosti ove belančevine se nazivaju u literaturi i minornim proteinima i obuhvataju i ostale nekazeinske belančevine, fermente pa čak i belančevine adsorpcionog sloja masnih kapljica, koje u pravom smislu reči ne sačinjavaju deo mlečnog seruma.

a) Mlečni albumin (Laktalbumin, laktoalbumin)

Albumini su proste belančevine rastvorljive u vodi koje se isoljavaju iz zasićenih rastvora amonijum sulfata. Njihova količina u mleku je oko 0,5%, što čini 12—15% od ukupne količine belančevina.

Elementarnim sastavom oni se razlikuju od kazeina time što sadrže nešto više azota i sumpora a ne sadrže fosfora. Veći sadržaj azota čini da je faktor za izračunavanje količine belančevina nešto manji nego kod kazeina i iznosi 6,35. Laktalbumin sadrži 1,73% sumpora što je skoro 2,5 puta više nego u kazeinu. Na taj način albumini doprinose povećanju biološke vrednosti belančevina mleka i čine da one dostižu veoma visoku vrednost. Sami albumini premašuju po biološkoj vrednosti belančevine kokošijeg jajeta. Za albumine mleka je karakteristično da sadrže veoma mnogo triptofana u odnosu na druge belančevine.

Mlečni albumin se ne zgrušava prilikom koagulacije mleka himozinom i drugim proteolitičkim fermentima i zato odlazi sa surutkom. Takođe ne koaguliše ni pri kiseloj precipitaciji kazeina te je svrstan u belančevine surutke, odnosno, mlečnog seruma.

Izoelektrična tačka albumina je vrlo bliska izoelektričnoj tački kazeina i nalazi se približno u predelu pH 4,55. Kao što će se videti, postoji više albumina, koji se međusobno razlikuju i u pogledu izoelektrične tačke. Pri izoelektričnoj tački albumini mleka ne koagulišu.

O poreklu albumina u mleku dugo se raspravljalo. Prvobitno se smatralo da su oni identični sa albuminima krvi iz koje neizmenjeni prelaze u mleko. Kasnije se na osnovu elementarnog i aminokiselinskog sastava kao i nekih fizičkih osobina tvrdilo da se oni razlikuju od albumina krvi i da predstavljaju specifičan produkt sinteze mlečne žlezde. Danas se zna da je najveći deo albumina sintetisan u mlečnim ćelijama ali da i mala količina potiče od albumina krvnog seruma bovida.

Naime, Pedersen (17) je primenom elektroforeze ustanovio da u mleku postoje tri albumina koje je označilo kao a, β i y-albumin. Kasnije je ustanovljeno da se β-albumin ponaša kao albumin prilikom koagulacije magnezijum sulfatom ali da nije rastvorljiv u vodi već se rastvara u slabim rastvorima soli, što je karakteristika globulina. Zbog toga je ovaj deo belančevina nazvan β-laktoglobulinom ali je zbog nekih osobina ipak svrstan u albuminsku frakciju belančevina mleka.

Ova belančevina, u kojoj su spojene neke osobine albumina i neke karakteristike globulina, je po količini najznačajnija komponenta proteina mlečnog seruma jer čini oko 72% od ukupnih albumina i oko 65% od belančevina seruma.

To je prosta belančevina sastavljena samo od aminokiselina. Odlikuje se znatnim sadržajem sumpora i prisustvom slobodnih sulfhidrilnih (—SH) grupa koje potiču od cisteina. Zahvaljujući tome sposoban je da reaguje sa kazeinom obrazujući komplekse o kojima će biti više reči nešto kasnije. β-laktoglobulin je izdvojen u kristalnom obliku. Danas je utvrđeno da je sinteza ove belančevine genetski usmerena jer su ustanovljene dve genetske varijante koje se obeležavaju kao β-laktoglobulin A i B. Njihov hemijski sastav, fizičke i tehnološke osobine su vrlo slične.

Druga komponenta po količini je a-laktalbumin. To je u suštini jedini deo albumina mleka koje sintetiše mlečna žlezda a koji ima sve osobine ove vrste belančevina. Odlikuje se znatnim sadržajem cistina i triptofana. Za razliku od β-laktoglobulina ne sadrži slobodne sulfhidrilne grupe. Danas su poznate dve genetske varijante (A i B) ove belančevine koje se razlikuju samo jednom aminokiselinskom supstitucijom jer je glutamin u A varijanti zamenjen argininom u B varijanti.

Tab. 22 — Sastav proteina mlečnog seruma Sadržaj (g /100 g)

Izostavljeno iz prikaza

• Sastojak
  β-Laktoglobulin
  α-Lakto-albumin
  Albumin krvnog seruma
  »Euglobulin«
  »Pseudoglobulin«
  Azot
  Fosfor
  Sumpor
  Amino N
  Amido N
  Heksoza
  Heksozamin
  Glicin
  Alanin
  Valin
  Leucin
  Isoleucin
  Prolin
  Fenilalanin
  Cistin
  Cistein
  Metionin
  Triptofan
  Arginin
  Histidin
  Lizin
  Asparaginska kiselina
  Glutaminska kiselina
  Serin
  Treonin
  Tirozin

Značaj ove albuminske komponente je pored ostalog u tome što ona predstavlja i sastavni deo nekih fermenata u mleku kao što su: laktoza sintetaza, peroksidaza a pretpostavlja se da je nosilac i drugih dvokomponentnih fermenata.Otuda proizilazi interesovanje za detaljnijim upoznavanjem osobina a-laktalbumina.

Za Pedersenov y-laktalbumin je utvrđeno da je identičan sa albuminom krvnog seruma goveda te je tako označen i u klasifikaciji belančevina mleka. Treba pomenuti da je ovaj prošireni termin upotrebljen i zato da bi se izbeglo poistovećivanje proteina mlečnog seruma sa ovom proteinskom frakcijom u mleku. Aminokiselinski sastav albumina krvnog seruma bovida je drukčiji nego ostalih albumina u mleku. Karakteristično je da sadrži dosta aminokiseline cistina ali da ne sadrži slobodne —SH grupe, koje se javljaju tek pri termičkoj denaturaciji ovog proteina.

Na osnovu napred iznetog prihvaćena je sledeća klasifikacija albumina mleka:

• Vrsta albumina
• Sadržaj u proteinima mlečnog seruma (%)
  α-laktoalbumin 19,7
  β-laktoglobulin 65,6
  Albumin krvnog seruma 6,6
• Vrsta albumina
• Sadržaj u mleku (%)
  α-laktoalbumin 0,12
  β-laktoglobulin 0,40
  Albumin krvnog seruma 0,04

b) Globulini u mleku (laktoglobulini)

Globulinima se označavaju belančevine koje se zgrušavaju iz poluzasićenih rastvora amonijum sulfata, nerastvorljive u vodi ali rastvorljive u slabim rastvorima soli.

Globulini se u mleku nalaze u vrlo malim količinama izuzev u kolostrumu i u slučajevima oboljenja mlečnih životinja.

Detaljnija istraživanja su pokazala da globulinska frakcija u mleku nije jedinstvena i da se može podeliti na dva dela. Zajednička osobina im je da koagulišu u poluzasićenim rastvorima amonijum sulfata. Međutim, jedan deo koagulisanih belančevina se rastvara u slabim rastvorima soli i taj deo je svojevremeno nazvan euglobulinom (pravim globulinom) dok je drugi deo rastvorljiv u vodi i nazvan je pseudoglobulinom (lažnim globulinom). Iz ovoga proizilazi pitanje opravdanosti podele belančevina na osnovu osobine da koagulišu pod dejstvom određene koncentracije precipitirajućih soli i njihove rastvorljivosti u određenim solventima, jer se i među albuminima nalaze frakcije sa nekim osobinama globulina (^-laktoglobulin) kao što se u globuline svrstavaju belančevine sa nekim karakteristikama albumina (pseudoglobulin). Termini »euglobulin« i »pseudoglobulin« su izostavljeni iz nomenklature belančevina mleka kao neadekvatni.

Detaljnija istraživanja su pokazala da se globulini u mleku sastoje od imunoglobulina (imunih globulina) koji se sintetišu u organizmu mlečne životinje radi zaštite od nepoželjnih faktora. To znači da ove belančevine dospevaju u mleko preko krvotoka, što objašnjava njihovu malu količinu u normalnom mleku i znatnu količinu u kolostrumu i mleku obolelih životinja.

Imunoglobulini predstavljaju heterogenu grupu belančevina koja se sastoji od tri klase koje su označene kao G, M i A imunoglobulini ili skraćeno IgG (yG), IgM (yM) i IgA (yA). Pored ovih u kolostrumu su konstatovani i drugi imunoglobulini: IgD i IgE. Ovom nomenklaturom zamenjuju se ranije korišćeni termini kao što su »imuni laktoglobulini«, y-globulin, »euglobulin«, »pseudoglobulin« i »T-globulin«.

Jedno vreme se smatralo da je prisustvo imunoglobulina u mleku razlog što neke osobe reaguju alergičnim manifestacijama na mleko. Kasnijim istraživanjima je ustanovljeno da antitela ne pripadaju imunoglobulinima mleka kao i da je osnovni alergen u kravljem mleku β-laktoglobulin.

Baktericidne osobine

Imunoglobulinima se pripisuje deo baktericidnih osobina mleka. Pod baktericidnim osobinama podrazumeva se sposobnost svežeg mleka da izvesno vreme posle proizvodnje inhibira razmnožavanje bakterija ili dovodi do smanjenja njihovog broja. U prvom slučaju govori se o bakteriostatičnosti a u drugom o baktericidnosti mleka. Pri tome je teško utvrditi tačnu granicu između inhibitornog i letalnog efekta na bakterije, tim pre što ih prouzrokuju iste supstance. Zbog toga se za oba dejstva obično koristi termin — baktericidnost mleka.

Ulozi imunoglobulina u baktericidnosti mleka posvećeno je više pažnje od trenutka kada je ustanovljeno da je ova osobina znatno jače izražena u kozjem mleku i kada se došlo do saznanja da koza ima razvijen sistem imunih tela koji je čini otpornom prema različitim bolestima. Ovome je doprinela i činjenica da kolostrum, koji sadrži znatno više imunoglobulina, ima jače izražena baktericidna svojstva.

O supstancama koje dovode do baktericidnosti mleka još uvek se malo zna. Smatra se da deo baktericidnog efekta treba pripisati i lecitinu.

Vreme za koje mleko pokazuje baktericidne osobine naziva se baktericidna faza. Ona traje 0—6 časova i zavisi od tri osnovna činioca: 1) individualnih osobina krave, 2) broja i vrste mikroorganizama, 3) temperature mleka.

Baktericidne osobine mleka se vrlo često nepravilno interpretiraju u praksi. Naime, neki stručnjaci smatraju da mleko posle muže nije potrebno odmah hladiti ako je vreme do momenta isporuke mlekari kraće od 5—6 časova. Ovakav pristup je neopravdan iz sledećih razloga: 1) Mleko različitih krava se veoma razlikuje u pogledu baktericidnosti. Mleko znatnog broja krava ne pokazuje baktericidne karakteristike ili su one veoma slabo izražene. 2) Higijenski i klimatski uslovi pro izvodnje mleka u većem delu naše zemlje su takvi da mleko sadrži veliki broj bakterija a trajanje baktericidne faze je u obrnutoj srazmeri sa brojem bakterija. Naime, baktericidne osobine mleka mogu da imaju izvestan značaj i uticaj na održivost mleka samo ako je broj mikroorganizama u njemu mali (do 30.000 bakterija po mililitru mleka), jer je ustanovljeno da se neke supstance koje izazivaju baktericidnost troše prilikom dejstva na mikroorganizme. To znači da ukoliko je broj mikroorganizama u mleku veliki, uticaj baktericiđnih supstanci je zanemarljiv. 3) Na višoj temperaturi (do 40°C) baktericidnost je jače izražena ali baktericidna faza traje kraće i obratno.

Iz iznetih činjenica proizilazi da se u praktičnom radu ne sme računati sa baktericidnim osobinama mleka već da ga treba što pre ohladiti da bi se inhibirala aktivnost mikroorganizama.

U ranijem periodu, baktericidnost mleka se objašnjavala neprilagođenošću mikroorganizama za razvoj u novoj sredini (mleku) kao i međusobnom borbom za opstanak između različitih bakterijskih grupa. Danas su ovakva gledišta odbačena.

Osobine belančevina mlečnog seruma. — Belančevine mlečnog seruma ne koagulišu u mleku pod dejstvom sirišnog fermenta, te najvećim delom odlaze sa surutkom.

Izoelektrična tačka ovih belančevina je bliska kazeinskoj. Međutim, albumini i globulini ne koagulišu pri izoelektričnoj tački. Smatra se da je ovako njihovo ponašanje posledica znatno veće hidratisanosti usled čega je smanjena površinska energija koloidnih čestica do te mere da je verovatnoća njihovog spajanja sveden na minimum. Zbog toga ovi proteini ostaju dispergovani u surutki i pri proizvodnji tzv. kiselih sireva, tj. sireva kod kojih je koagulacija kazeina izvršena u predelu njegove izoelektrične tačke.

Iako ne nastupa izoelektrična precipitacija one postaju znatno osetljivije prema delovanju drugih činilaca koji izazivaju njihovu koagulaciju. To znači da pri izoelektričnoj tački njihove micele postaju manje stabilne. Ova osobina je iskorišćena za njihovo izdvajanje iz surutke, posebno kod proizvodnje albuminskih vrsta sireva urda (vurda, albuminska skuta), manur i dr. Naime, prilikom termičke koagulacije ovih belančevina iz surutke vrši se ili prethodna acidifikacija surutke ili se zagrejanoj svežoj surutki dodaje izvesna količina veoma kisele surutke da bi se ubrzala koagulacija belančevina.

Proteini mlečnog seruma su termolabilne belančevine jer koagulišu pri dejstvu povišenih temperatura. Početak koagulacije nastaje već na temperaturi od 70°C ali je za to potrebno duže vreme. Sa povišenjem temperature sve više ovih belančevina koaguliše i intenzivna koagulacija se odigrava na temperaturama iznad 80cC. Termička koagulacija proteina surutke je ireverzibilna, što znači da visoke temperature izazivaju denaturaciju. Denaturacija se ogleda u tome što se one više ne rastvaraju u vodi ili slabim rastvorima soli. Belančevine izdvojene u obliku pahuljica imaju vrlo slabo izraženu sposobnost da zadržavaju vodu i da bubre. Ako se termički denaturisane belančevine osuše, dobijeni prah zahvata vrlo malo vode i ako se dodaje u većoj količini proizvodima izaziva osećaj peskovitosti u njima. Ovaj prah se ne rastvara ni u polifosfatima i drugim solima koje rastvaraju kazein.

To su belančevine globularnog tipa sa dobro izraženom sekundarnom i tercijarnom strukturom. Neke od njih, imaju čak i kvarternu strukturu. Tako npr. za beta-laktoglobulin se smatralo da predstavlja belančevinu sa molekulskom masom monomera od oko 36.000. Danas se zna da ta molekulska masa odgovara dimeru sastavljenom od istih monomernih komponenata sa molekulskom masom od oko 18.000.

Pri termičkoj denaturaciji nastaju značajne promene u strukturi. Te se izmene ogledaju u nestajanju pojedinih veza koje obezbeđuju sekundarnu i tercijarnu strukturu ovih belančevina. Smatra se da pod uticajem povišene temperature dolazi do cepanja 10—20% najslabijih strukturnih veza u okviru i između peptidnih lanaca belančevina. Promene u strukturi dovode do toga da se neke reaktivne grupe koje se nalaze u unutrašnjosti nativne belančevine sada pojavljuju na površini i postaju hemijski aktivnije. Najizrazitija od tih promena je pojava sulfhidrilnih grupa (—SH) na površini koje su podložnije oksidaciji. Međutim, ne bi trebalo shvatiti da veća sklonost prema oksidaciji nastupa usled njihove površinske ekspozicije. Ovo se objašnjava tako što u nativnoj belančevini vodonik iz sulfhiđrilnih grupa obrazuje sa drugim polarnim grupama vodonične veze koje se prilikom denaturacije razgrađuju, što omogućava da vodonik postaje dostupan oksidaciji. Usled toga nastupa izvesno smanjenje oksidoredukcionog potencijala, što znači da oslobođene SH— grupe imaju antioksidativno dejstvo te sprečavaju u izvesnoj meri oksidativne promene mlečne masti.

Belančevine mlečnog seruma mogu se denaturisati većom koncentracijom alkohola što dovodi do cepanja slabih nepolarnih grupa. Ovaj način denaturacije može se intenzivirati dejstvom drugih faktora koji deluju u istom pravcu kao što su povišena temperatura, promena pH sredine, dejstvo ultravioletnih zrakova i sl.

Prilikom termičke denaturacije može doći do oslobađanja H2S koji doprinosi ukusu i mirisu kuvanog mleka. Ovde treba istaći da su belančevine mlečnog seruma bogatije sumporom od kazeina, što povećava biološku vrednost ukupnih belančevina mleka. Biološka vrednost belančevina mlečnog seruma je veoma velika i veća čak od belančevina kokošijih jaja

Termička denaturacija ovih belančevina je od značaja za tehnologiju mlečnih proizvoda. On može biti i pozitivan i negativan. Pozitivno je u tome što se na tome zasniva jedna od metoda njihovog izdvajanja. Koagulisane belančevine bivaju zahvaćene kazeinskom stromom prilikom proizvodnje sireva, usled čega se povećava njihov randman. Treba istaći da ove belančevine doprinose boljoj konzistenciji i poboljšanju ukusa sireva. Zbog ovih činjenica danas se srećemo sa praksom da se belančevine izdvojene iz surutke mešaju sa mlekom pre podsirivanja.

Na temperaturama iznad 85°C nastaje reakcija između kazeina i beta-laktoglobulina koja ima za posledicu obrazovanje novog belančevinastog kompleksa. Danas se zna da ovaj kompleks nastaje usled reakcije između beta-laktoglobulina i kapa komponente kazeina (30). Mada svi detalji ove reakcije nisu dosada rasvetljeni zna se da —SH grupa beta -laktoglobulina reaguju sa kapa-kazeinom obrazujući disulfidne veze. O postojanju drugih veza zasada nema sigurnih podataka ali je neosporno da je obrazovani kompleks veoma stabilan i da ne dolazi do njegove razgradnje pri elektroforezi ni u kiseloj ni u neutralnoj sredini. Obrazovani kompleks se može istaložiti izoelektričnom precipitacijom ili kombinovanim delovanjem Ca2+, reakcije sredine i temperature. U toku koagulacije kompleksa bivaju zahvaćeni i ostali koagulisani proteini mlečnog seruma tako da to predstavlja jedan od metoda za potpunije iskorišćavanje belančevina mleka. Ovakvi kompleksi se mogu obrazovati pri dejstvu visokih temperatura na smešu kazeina i α-laktalbumina.

Belančevine seruma mogu se koncentrisati iz mleka ili surutke i bez primene termičke denaturacije. Ovo se može postići primenom ultrafiltracije mleka ili surutke. Ovim postupkom postiže se najvećim delom da belančevine seruma pređu u sir posle koagulacije koncentrata sirišnim ili drugim fermentima.

Loše strane termičke denaturacije belančevina mlečnog serjima su u tome što se pahuljice slepljuju za zidove pasterizatora usled čega je smanjen prelaz toplote i efekat termičke obrade. Obrazovani talog denaturisanih belančevina predstavlja zaštitu za mikroorganizme koji se nalaze u njemu. Obrazovani sloj belančevina katkada se ne može ukloniti proticanjem kiselina i baza kroz aparate što nameće potrebu korišćenja abrazivnih sredstava.

Kuvanje mleka izaziva denaturaciju i taloženje denaturisanih belančevina na dno sudova, što izaziva gubitak dela belančevina i stvara uslove da mleko zagori u slučaju dužeg kuvanja u miru.

Ostale azotne materije u mleku

Posle koagulacije i izdvajanja kazeina iz obranog mleka ostaje mlečni serum iz koga se albumi i globulini mogu odvojiti primenom povišene temeperature ili različitih soli koje izazivaju njihovu koagulaciju. Međutim, i posle njihovog izdvajanja ostaje jedan deo azotnih materija koji se označava kao proteozo — peptonska frakcija.

Proteozo-peptonska frakcija mleka se definiše kao deo azotnih materija mleka koji ne koaguliše tokom zagrevanja mleka na 95— 100°C u toku 30 minuta i acidifikacije pri pH 4,6. Ova frakcija koja čini 2—6% azotnih materija mleka sastoji se od produkata parcijalne razgradnje ili sinteze belančevina koji se označavaju kao albumoze ili peptoni. Ovi produkti se nalaze u sveže pomuženom mleku i do danas nije poznato da li oni pređstavljaju proizvode koji nastaju kao posledica nesavršenosti sistema sinteze belančevina u mlečnoj ćeliji ili predstavljaju produkte delimične razgradnje dela belančevina pod uticajem proteolitičkih fermenata prisutnih u mleku.

Ovaj deo azotnih materija se izdvaja najčešće pomoću 12% trihlorsirćetne kiseline ali se može istaložiti i primenom taninske kiseline ili velike koncentracije alkohola uz sadejstvo nešto povišene temperature.

Pored ovih u mleku se nalazi i vrlo mala količina aminokiselina. Broj slobodnih aminokiselina se kreće od 8—12 i one mogu biti od značaja za razvoj onih mikroorganizama koje karakteriše slaba proteolitička aktivnost te su osetljivi na odsustvo slobodnih aminokiselina u svojoj životnoj sredini.

Ovim nisu iscrpljene sve azotne materije mleka a pogotovu je to slučaj sa belančevinama. Nove analitičke metode su omogućile da se u mleku ustanove tragovi belančevina krvnog seruma kao i neke belančevine koje su po nekim osobinama slične sa onima iz krvnog seruma ali se od njih razlikuju po imunološkim karakteristikama. To je npr. slučaj sa laktotransferinom koji je izolovan iz ženinog mleka. To je giikoprotein koji reverzibilno vezuje dva feri jona. Po toj osobini on je sličan transferinu krvnog seruma ali se od njega razlikuje po imunološkim osobinama. Laktrotransferin se sastoji od jednog polipeptidnog lanca za koji su vezane dve ugljenohidratne grupe. Molekulska masa mu je 76.500. Primama struktura laktotransferina pa prema tome i mesta na kojima se vezuju glikani i gvožđe se proučavaju i treba da pruže odgovor o sličnostima ili razlikama koje postoje između njega i drugih transferina.

Laktoza (mlečni šećer)

Kravlje mleko sadrži prosečno 4,8% laktoze sa najčešćim varijacijama od 4,4 do 4,9%. Laktoza predstavlja prosečno 36,9% suve materije mleka, što čini da mlečnog šećera ima više nego ostalih sastojaka pojedinačno. Treba ipak istaći, da mleko pojedinih krava može povremeno imati više masti nego laktoze. To se dešava i kod rasa koje daju mleko sa veoma visokim procentom masti (Džerzejska i Gernzejska rasa). Od svih sastojaka mleka laktoza podleže relativno najmanjim kolebanjima u toku laktacionog perioda. Na količinu laktoze najveći uticaj ima zdravstveno stanje vimena. U slučaju mastitisa količina laktoze se znatno smanjuje a kod težih oblika obolenja sadržaj mlečnog šećera može da bude manji od 2%.

Mleko žene sadrži više laktoze (oko 7%) te se kod ishrane odojčeta, prilikom prelaska na ishranu kravljim mlekom dodaje izvesna količina laktoze (ili saharoze). Količina laktoze u mleku različitih vrsta prikazana je u tab. 23.

• Ženka sisara % suve materije
  Krava 12,7
  Ovca 19,4
  Koza 13,4
  Bivolica 17,4
  Kobila 11,5
  Kamila 14,2
  Kučka 26,0
  Slon 21,9
  Kit –
• Ženka sisara % masti
  Krava 3,7
  Ovca 7,7
  Koza 4,1
  Bivolica 7,5
  Kobila 2,0
  Kamila 5,0
  Kučka 13,0
  Slon 11,6
  Kit 44,0
• Ženka sisara % Belančevina
  Krava 3,4
  Ovca 6,3
  Koza 3,3
  Bivolica 4,1
  Kobila 2,2
  Kamila 3,7
  Kučka 9,8
  Slon 4,9
  Kit 7,0
• Ženka sisara % Laktoze
  Krava 4,8
  Ovca 4,5
  Koza 4,7
  Bivolica 4,8
  Kobila 6,6
  Kamila 5,0
  Kučka 3,3
  Slon 4,8
  Kit 1,8

Tab. 23 — Sastav mleka različitih sisara

Izostavljeno iz prikaza

Laktoza ima višestruki značaj za mleko i mlečne proizvode. Ona utiče na niz fizičkih osobina mleka kao što su: osmotski pritisak, specifična težina, refrakcija. U tehnološkom pogledu ona je od značaja u proizvodnji kiselomlečnih proizvoda (jogurt, kiselo mleko, kefir, kumis, acidofilno mleko), sireva, kisele pavlake i maslaca. Ona utiče u znatnoj meri na ukus, boju, rastvorljivost i teksturu nekih mlečnih konzervi.

Osobine laktoze

Laktoza je disaharid sastavljen od jednog molekula D-glukoze i jednog molekula D-galaktoze. Prema tome opšta formula je CI2H22On. Strukturna formula mlečnog šećera je prikazana na dva načina koji se koriste kod ugljenih hidrata (Haworth-ov oblik se sve više koristi jer bliže karakteriše prostorni raspored atoma dok je drugi oblik pogodniji radi prikazivanja hemijskih reakcija).

• Glukoza
• Galaktoza
  *redukujuća grupa
• Galaktoza
• Glukoza
• Haworth-ov oblik formule

  Iz ovih formula se vidi da su dva monosaharida povezana preko prvog ugljenikovog atoma galaktoze i četvrtog ugljenikovog atoma glukoze. To znači da su povezani preko aldehidne grupe D-galaktoze. D-galaktoza ima (B-oblik (β-konfiguraciju) što je ustanovljeno pomoću fermenta galaktozidaze. Naime, β-galaktozidaza hidrolizuje laktozu dajući jedan molekul glukoze i jedan molekul galaktoze dok a-galaktozidaza ne dovodi do hidrolize mlečnog šećera. Prema tome, laktoza se može preciznije definisati kao 4-0-{3-D-galaktopiranozil-D-glukopiranoza.

Oksidacijom laktoze pomoću broma dobija se laktobionska kiselina koja posle hidrolize daje galaktozu i glukonsku kiselinu. Ovo dokazuje da su dva monosaharida spojena galaktozidnom vezom, tj. preko aldehidne grupe galaktoze.

Laktoza ima osobinu da redukuje bakar iz alkalnog rastvora bakar sulfata. Ovo je moguće zahvaljujući prisustvu redukujuće (poluacetalne) grupe u molekulu laktoze. Imajući u vidu da je aldehidna grupa galaktoze blokirana vezivanjem sa glukozom, znači da mlečni šećer ima ovu osobinu zahvaljujući slobodnoj poluacetalnoj grupi glukoze.

Laktoza se u mleku nalazi u dva strukturno izomerna oblika koji se nazivaju alfa i beta laktoza. Oznake alfa i beta dolaze usled konfiguracije H i OH grupe na prvom ugljenikovom atomu glukoze.

• alfa oblik
• beta oblik

Oba oblika imaju isti hemijski sastav i hemijska svojstva ali se razlikuju po nekim fizičkim osobinama: 1) veličinom ugla skretanja ravni polarizovanog svetla, 2) rastvorljivošću, 3) uslovima kristalizacije, 4) oblikom, veličinom, čvrstinom, gustinom i temperaturom topljenja kristala. Treba reći da alfa hidratna forma kristala ima manju energetsku vrednost od beta anhidrida zbog sadržaja jednog momolekula vode. Razlike u fizičkim osobinama alfa hidratne i beta anhidridne forme mogu se videti iz tab. 24.

Rastvori laktoze skreću ravan polarizovane svetlosti udesno ali, veličina skretanja zavisi od oblika u kome se nalazi. Ako se u rastvoru nalaze oba oblika veličina rotacije zavisi od njihovog odnosa. Specifična rotacija alfa oblika laktoze u vodenom rastvoru iznosi [a]D = 89,4°(0,497 n rad). Optička rotacija je karakteristična osobina supstance a definiše se kao skretanje ravni polarizovanog svetla izraženo u uglovnim jedinicama koje izaziva 1 dm dužine rastvora koji sadrži 1 x 10-3kg supstance u 1 x 10~3dm3. Pošto je rastvorljivost mnogih supstanci, pa i laktoze, manja od one koju zahteva definicija to je potrebno izvršiti preračunavanje specificne rotacije pomoću sledeće formule: [oc] = u kojojsu [a] = specifična rotacija; a = izmereno skretanje u uglovnim jedinicama; l=dužina cevi u m-1 i c = koncentracija supstance u gramima na 0,1 dm3 rastvora.

Tab. 24 — Neke fizičke osobine alfa hidratne i beta anhidridne forme laktoze

Izostavljeno iz prikaza

Osobine hidratni oblik ili anhidridni oblik

• Osobine hidratni oblik
  Specifična rotacija 20D 89,4°
  Rastvorljivost u vodi na 20°C (g/100 ml) 8 na 100°C 70
  Temperatura topljenja (°C) 201,6
  Specifična toplota (J/KgK) 1251,85
  Gustina na 20°C (kg/m3) 1540,01
  Energetska vrednost (MJ/kg) 15,75
• Osobine anhidridni oblik
  Specifična rotacija 20D 35,4°
  Rastvorljivost u vodi na 20°C (g/100 ml) 55 na 100°C 95
  Temperatura topljenja (°C) 252,2
  Specifična toplota (J/KgK) 1193,24
  Gustina na 20°C (kg/m3) 1590,00
  Energetska vrednost (MJ/kg) 16,47

Pri određivanju specifične optičke rotacije značajni su temperatura i talasna dužina svetlosti. Obično se određivanje vrši na 20°C sa žutom natrijumovom svetlošću (D linija) te se obeležavanje vrši sa [a]oAko se koristi monohromatska svetlost žive talasne dužine 5,461 ×10-7m onda se obeležavanje vrši sa [a]HgŽivina svetlost se koristi za preciznija merenja.

Veličina rotacije je i funkcija koncentracije laktoze (i drugih prirodnih šećera) u vodenim rastvorima, te se merenjem rotacije može direktno odrediti njena koncentracija. Za tu svrhu se koriste polarimetri, koji se nazivaju saharimetri, ako su podešeni za direktno određivanje šećera. Za određivanje laktoze pomoću saharimetra potrebno je znati veličinu rotacije za određenu koncentraciju. Isti je slučaj i za druge šećere.

Ako se rastvor alfa laktoze, čija je specifična rotacija 89,4° ostavi izvesno vreme da stoji ustanoviće se da će se rotacija smanjivati i posle izvesnog vremena zadržavati na vrednosti od 55,4°. Ova promena rotacije naziva se mutarotacija i nastaje kao posledica prelaska jednog dela alfa u beta formu čije je specifično skretanje manje i iznosi 35,4° Prelazak alfa u beta oblik vrši se sve dotle dok se na određenoj temperaturi ne postigne ravnoteža ova dva oblika-, To znači da je na različitim temperaturama ravnotežno stanje između alfa i beta oblika različito, što još jednom potvrđuje da se određivanje rotacije mora vršiti uvek na istoj temperaturi. Rotacija od 55,4° na 20°C približno odgovara težinskom odnosu od 37,3% alfa i 62,7% beta oblika, s obzirom da ravnotežna rotacija predstavlja ponderisanu vrednost specifičnih rotacija i njihovog odnosa u rastvoru Izostavljeno iz prikaza. Odnos beta prema alfa laktozi može se označiti procentima ili količnikom količina ova dva oblika u kom slučaju se on naziva konstanta ravnoteže.

Brzina mutarotacije zavisi od temperature. Sa porastom temperature rastvora za 10° brzina promene alfa u beta oblik se povećava za 2,8 puta. Međusobni odnos alfa i beta laktoze na različitim temperaturama može se videti iz tab. 25.

• Temperatura u °C
• Konstanta ravnoteže
• Rastvorljivost laktoze u procentima
• Rastvorljivost laktoze u gramima na 100 gr vode
• Ukupna
  α-oblika
  β-oblika

Tab. 25 — Rastvorljivost i odnos alfa i beta oblika na različitim temperaturama

Izostavljeno iz prikaza

Iz prethodne tabele se vidi da se sa porastom temperature rastvorljivost beta laktoze apsolutno brže povećava nego rastvorljivost alfa oblika. Međutim, relativno (u odnosu na 0°C), :astvorljivost alfa laktoze brže raste te to dovodi do smanjenja vrednosti konstante ravnoteže pri porastu temperature.

Ne samo da alfa laktoza može da pređe u beta oblik već je moguća i obrnuta pojava. Pretvaranje beta u alfa oblik se dešava posle rastvaranja beta laktoze ili posle sniženja temperature rastvora u kome je postignuta ravnoteža između dva oblika laktoze. Ovo se odigrava i prilikom kristalizacije alfa oblika laktoze. Prelaz u alfa oblik pri sniženju temperature je od velikog značaja za tok kristalizacije mlečnog šećera uopšte, a posebno u proizvodnji zaslađenog zgusnutog (kondenzovanog) mleka i mlečnog šećera. O ovome će još biti reči kod kristalizacije laktoze.

Alfa oblik kristališe iz presićenih rastvora čija je temperatura niža od 93,5°C. Pri tome se dobijaju kristali sa jednim molekulom kristalne vode tj. alfa hidrat, te zato njegova formula glasi C12H220n . H2O. Kristali beta laktoze se dobijaju iz presićenih rastvora iznad 93,5°C. Kristali ovog oblika ne sadrže kristalnu vodu te se zato nazivaju beta anhidridom laktoze. Međutim, beta anhidrid može pod određenim uslovima da pređe u beta hidrat kao što i alfa hidrat može gubljenjem vode da pređe u anhidridni oblik. To znači da svaki od ovih oblika može da pređe u drugi, što se može prikazati sledećom šemom:

• alfa anhidrid
  + H2O
• alfa hidrat
• beta hidrat
• beta anhidrid
  -H2O

Ustvari, od ova četiri oblika uspelo je da se u čvrstom stanju dobiju samo tri i to: alfa hidrat, alfa anhidrid i beta anhidrid.

Ako se iz kristala alfa hidrata ukloni voda dobija se alfa anhidrid mlečnog šećera. Anhidrid je dobio prefiks alfa zato što posle rastvaranja daje istu rotaciju kao i alfa hidratna forma ovog disaharida. Anhidrid alfa laktoze je vrlo higroskopan i apsorpcijom vode obrazuje alfa hidrat, bez prethodnog rastvaranja u vodi. Međutim, u prostoru sa suvim vazduhom alfa anhidrid je vrlo postojan. Anhidrid se može dobiti na različite načine: 1) zagrevanjem alfa hidrata na 80— 125°C pod vakuumom ili na 130°C pod normalnim pritiskom u atmosferi bez vlage; 2) kristalizacijom iz rastvora u kome je solvent suvi metanol ili 95—100% etanol. Alfa anhidrid dobijen iz rastvora alkohola ima nešto veću gustinu, manje je higroskopan, rastvorIjiviji je i može lako da obrazuje labilne presićene rastvore.

Beta anhidrid je rastvorljiviji, ukus mu je slađi, a oblik kristala je drukčiji od alfa hidratne laktoze.

Rastvorljivost

Laktoza pokazuje neke posebne osobine rastvaranja. Pri obrazovanju vodenih rastvora razlikuju se tri karakteristična momenta koji se označavaju kao: 1) početna rastvorljivost, 2) završna rastvorljivost i 3) presićenost (superrastvorljivost).

Početna rastvorljivost. — Privremeni, nestabilni stadijum u rastvaranju mlečnog šećera i definiše se kao procenat laktoze koji se rastvori u vodi pre nego što počne mutarotacija, odnosno, pretvaranje alfa u beta oblik ili obratno. Ovo se može najbolje objasniti na sledeći način: ako se izvesna količina praha alfa laktoze stavi u vodu i snažno mućka da bi se ubrzalo rastvaranje, doći će brzo do rastvaranja alfa hidrata laktoze pri čemu još nema pretvaranja u beta oblik. To znači da početna rastvorljivost ustvari predstavlja pravu rastvorljivost alfa laktoze. Treba istaći da početna rastvorljivost zavisi u velikoj meri od temperature. Na 0° ona za alfa laktozu iznosi 4% a na 25°C 6,9%, dok za beta laktozu na 0° iznosi 6,6%, a na 25°C 10,9% (vidi tab. 25).

Završna rastvorljivost. — Posle stadijuma početne rastvorljivosti, dalje rastvaranje mlečnog šećera na određenoj temperaturi nije moguće bez prelaska alfa u beta oblik ili obratno. S obzirom da je beta oblik rastvorljiviji ovo pretvaranje se nastavlja sve do obrazovanja zasićenog rastvora pri čemu se uspostavlja ravnoteža između dva oblika.

Prema tome, kada se govori o rastvorljivosti misli se na završnu (ukupnu) rastvorljivost na ođređenoj temperaturi (tab. 25). Na temperaturi od 20°C ravnoteža se uspostavlja kod odnosa beta laktoza /alfa laktoza = 1,59/1. Ovo govori o tome da i veličina završne rastvorljivosti zavisi od temperature (sl. 19a).

Tab. 26 — Rastvorliivost laktoze i nekih drugih šećera na različitim temperaturama

Izostavljeno iz prikaza

Rastvorljivost šećera u vodi (u procentima)

• Temperatura u °C
• Laktoza
  0 10,6
  10 13,1
  20 16,1
  25 17,8
  30 19,9
  40 24,6
  50 30,4
• Temperatura u °C
• Saharoza
  0 64,18
  10 65,58
  20 67,09
  25 67,89
  30 68,70
  40 70,42
  50 72,25
• Temperatura u °C
• Glukoza
  0 35,0
  10 40,8
  20 47,2
  25 50,8
  30 54,64
  40 61,87
  50 70,91

Završna rastvorljivost laktoze je relativno mala. Sa povišenjem temperature ona se znatnije povećava ali je manja od rastvorljivosti saharoze ili glukoze. Mala rastvorljivost laktoze je jedan od činilaca koji ograničava širu i veću upotrebu mlečnog šećera.

Sl. 19a — Grafički prikaz početne i završne rastvorljivosti kao i kristalizacije vodenih rastvora laktoze na različitim temperaturama.

Izostavljeno iz prikaza

A — početna rastvorljivost
B — krajnja rastvorijivost
C — forsirana kristalizacija
D — metastabilna obiast
E — presićen rastvor
F — labilna oblast

U prisustvu veće koncentracijc saharoze rastvorljivost mlečnog šećera se smanjnje. Tako rastvorljivost laktoze u vodi na 25°C iznosi 17,8% ali u prisustvu veće količine tršćanog šećera ona se smanjuje na oko 15%. Ovakav slučaj se sreće u proizvodnji zaslađenog zgusnutog mleka kod koga znatna količina saharoze smanjuje rastvorljivost mlečnog šećera i povećava količinu laktoze koja će da kristališe iz presićenog rastvora. Veća količina saharoze isto tako izaziva povećanje viskoziteta čija vrednost brzo naraste sa sniženjem temperature te je i to jedan od razloga što se početna kristalizacija u praksi vrši na nešto višoj temperaturi (30—32°C). Manja koncentracija saharoze (12—15%), kakav je slučaj u sladoledu, neznatno smanjuje rastvorljivost laktoze.

Rastvorljivost mlečnog šećera povećavaju kalcijumove soli kao što su CaCl2, CaBr2 i Ca(NO3)2. Prisustvo ovih soli dovodi i do obrazovanja relativno vrlo stabilnih presićenih rastvora. Razlog ovakvom ponašanju je obrazovanje kompleksa između mlečnog šećera, soli i rastvarača.

Kalcijum hlorid povećava rastvorljivost laktoze u metil alkoholu. Ako se koncentrovanom rastvoru laktoze u metanolu doda manja količina vode doćiće do izdvajanja kristala obrazovanog kompleksa koji se označava kao alfa-laktoza × CaC/2 × 7H2O.

Laktoza je vrlo malo rastvorljiva u metanolu, etanolu i nekim drugim alkoholima i nerastvorljiva u nepolamim organskim rastvaračima kao što su hloroform, benzin, etar i dr. Zbog toga se ovi solventi koriste za izdvajanje laktoze iz vodenih rastvora. Ako se zasićenom vodenom rastvoru mlečnog šećera doda alkohol nastupiće smanjenje rastvorljivosti i započeće kristalizacija.

Presićenost (superrastvorljivost). — Ako se zasićeni rastvor laktoze hladi, dobiće se presićen rastvor. Pri sporom hlađenju presićenost može postati velika. Prema tome osobina je laktoze da stvara presićene rastvore koji su prilično stabilni, tj. kod kojih kristalizacija ne nastupa automatski. Ostwald je ovo stanje rastvorljivosti nazvao »metastabilnim« pošto se ono može poremetiti ako se da neki podstrek za kristalizaciju. Kada kristalizacija jednom započne ona se nastavIja i zato je Ostwald nazvao ovo stanje presićenog rastvora »labilnim«.

Kristalizacija

Proces kristalizacije se sastoji iz dva stadijuma: 1) obrazovanje jedara kristalizacije i 2) porast jedara sa obrazovanjem kristala.

Kao što se iz prethodnog izlaganja vidi spontana kristalizacija iz presićenih rastvora laktoze se teško odvija. Zato je najčešće potrebno da se kristalizacija potpomogne dodavanjem već formiranih sitnih kristala laktoze, mešanjem rastvora, primenom ultrazvuka i sl.

Ako je temperatura rastvora niža (ispod 93,5°C) obrazovaće se kristali alfa hidrata laktoze. Ovo dolazi usled manje rastvorljivosti ovog oblika u odnosu na beta laktozu. Zbog obrazovanja izvesnog broja kristala alfa laktoze, koncentracija ovog oblika u rastvoru se smanjuje do nivoa zasićenosti ali je time poremećen odnos alfa prema beta obliku, te izvesna količina beta laktoze prelazi u alfa oblik sa težnjom da se ponovo uspostavi međusobna ravnoteža na određenoj temperaturi rastvora. Na taj način se ponovo obrazuje presićeni rastvor alfa-laktoze što omogućava da se kristalizacija nastavi sve dok se koncentracija ukupne laktoze (alfa+beta-laktoze) ne smanji do nivoa koja odgovara završnoj (ukupnoj) rastvorljivosti na određenoj temperaturi. Zbog ovakve situacije kristalizacija laktoze zahteva više vremena. Ovo utiče i na trajanje tehnološkog procesa mlečnih proizvoda kao što su kondenzovano mleko i čista laktoza.

Na brzinu kristalizacije utiče čitav niz činilaca kao što su stepen presićenosti, temperatura i viskozitet rastvora, jačina podstreka za kristalizaciju, površina jedara kristalizacije, da li se kristalizacija vrši u miru ili u pokretu i sl.

Pri većem stepenu presićenosti povećava se verovatnoća obrazovanja jedara i samim tim se ubrzava i kristalizacija. Međutim, veća presićenost se najčešće postiže sniženjem temperature rastvora, što istovremeno dovodi do porasta viskoziteta, a to izaziva smanjenje kinetičke aktivnosti molekula laktoze u rastvoru, smanjenu brzinu difuzije, sporiju mutarotaciju, što sve ima za posledicu usporavanje procesa kristalizacije. Zbog toga je potrebno uspostaviti određeni odnos temperature i presićenosti rastvora. Npr. u proizvodnji zaslađenog zgusnutog mleka vrši se kristalizacija laktoze. Da bi se postigao presićen rastvor ono se ohladi sa 50—60°C na 30—32°C. Ova temperatura je odabrana zato što se na njoj postiže dovoljna presićenost rastvora, odnosno, dovoljan pritisak kristalizacije, što omoguć ava stvaranje većeg broja kristala a viskozitet na toj temperaturi nije toliko povećan da spreči kretanje molekula laktoze prema jedrima kristalizacije. Isto tako, na ovoj temperaturi obezbeđuje se zadovoljavajuća brzina mutarotacije. Kada je obrazovan veliki broj sitnih kristala temperatura se postepeno snižava da bi se obezbedila dovoljna presićenost i omogućila dalja kristalizacija.

Brzina kristalizacije određuje se najčešće promenom koncentracije rastvora laktoze u jednakim vremenskim intervalima. Najveća je brzina na početku, tj. kada je presićenost najveća (1).

Brzina mutarotacije zavisi od temperature. Pri višim temperaturama ona je nekoliko puta brža, što se može videti iz sl. 20. To je razlog više da se kristalizacija laktoze u toku proizvodnje kondenzovanog mleka započinje na nešto višoj temperaturi (30—32°C) a da se završava u temperaturnom intervalu od 16—20°C.

Krive kristalizacije pokazuju da se ona odvija brže na višim temperaturama. Na slici 20 (1) se mogu uočiti tri karakteristična stadijuma. Prvi (AB) odgovara latentnom periodu jer se koncentracija laktoze ne menja. Ovo se vidi po skoro paralelnom toku sa apcisnom osom. Ovaj stadijum odgovara i malom stepenu presićenosti rastvora a sa povećanjem stepena presićenosti njegovo trajanje se skraćuje na minimum. U toku ovog stadijuma dolazi do obrazovanja jedara kristalizacije. Drugi stadijum (BC) karakteriše brzi pad koncentracije laktoze u rastvoru, što znači da se kristalizacija odvija brzo i prilično ravnomerno. U toku ovog vremena nastaje osnovni porast kristala. Treći stadijum (CD) karakteriše usporena kristalizacija, što znači da se rastvor približava ravnotežnoj koncentraciji (zasićenom rastvoru). Krive na grafikonu pokazuju takođe da se sa povećanjem koncentracije laktoze u rastvoru trajanje latentnog perioda skraćuje.

Sl. 20 — Promena koncentracij« rastvora laktoze usled kristalizacije tokom vremena na temperaturi od 20°C pri brzini mešalice od 60 o /min. Krive 1, 2, 3, 4, 5, i 6 se odnose na početne koncentracije laktoze od 37,4, 41,6, 43,6, 46 i 48%.

Izostavljeno iz prikaza

Prema Gibbsu, za obrazovanje nove razdvojne površine između dveju faza-metastabilne i stabilne-potrebno je utrošiti određen rad. Međutim, ogledima je ustanovljeno da je preobražaj prve faze u drugu (u stadijumu obrazovanja kristalnih jedara) praćeno uvećanjem slobodne energije, a ne njenim smanjenjem, kako bi trebalo očekivati. To znači da ovaj proces ne može da se odvija sam od sebe sve dotle dok jedra kristalizacije ne dostignu dovoljnu veličinu: r>Rkr (r—radius jedara kristalizacije; Rkr—kritični prečnik pri kome termodinamički potencijal dostiže maksimum). Zbog toga se ubrzanje obrazovanja jedara i njihovo uvećanje postiže mešanjem rastvora (1).

I u proizvodnji mlečnog šećera presićenost rastvora laktoze se postiže sniženjem temperature te se tom prilikom obrazuju kristali alfa hidratne laktoze. Zbog toga se u trgovini rnlečni šećer nalazi u vidu alfa hidratne laktoze i ona je sinonim za laktozu u običnom govoru.

Kristali laktoze imaju kompleksnu kristalografsku strukturu. To su monoklinični kristali sa jednom osom simetrije i spadaju u klasu C2. Oni imaju sfenoidan (klinast) oblik sa rombičnom osnovom i vrhom. Bočne strane su trapezoidi (Sl. 21). Potpuno oformljeni kristali laktoze imaju na dnu i vrhu zaobljene strane koje se spajaju oštrom ivicom tako da liče na indijansku sekiru. Broj površi na ovakvom kristalu se kreće od 10—13. Dužina kristala je oko 1,8 puta veća od širine.

Sl. 21 — Različiti oblici kristala laktoze prema Herrington-u

Izostavljeno iz prikaza

A-Prizme koje se obrazuju pri velikoj brzini kristalizacije;
B-Prizme koje nastaju pri manjoj brzini porasta kristala negou slučaju A;
C-Prelazni oblik od prizme ka piramidi;
D-Piramide koje nastaju sporim povećanjem kristala C;
E-Oblik indijjanskesekirekoji nastaju pri sporom uvećanju kristala D (nastale iskošene površi obrazuju oštre ivice); Slično kao i E ali sa jednom površi koja predstavlja deo baze piramide;
G-Oblik koji se najčešće opisuje kao potpuno razvijeni kristai laktoze;
H-Oblik koji se obrazuje pri vrlo sporom povećanju kristala u miru (13 površi);
I-Profilni izgled kristala pod H.

Prisustvo drugih materija u rastvoru laktoze može da utiče na njihov oblik. Dok prisustvo koloidnih materija ne izaziva promene u izgledu kristala dotle prisustvo saharoze utiče u tom smislu da nastaju kraći i širi kristali. Veća koncentracija trščanog šećera utiče u većoj meri tako da imaju izgled kratkih zarubljenih piramida. To je slučaj kod kristala u zaslađenom zgusnutom mleku u kome kristali nemaju završni oblik tj. ne postoje površi zaobljene na dnu i vrhu koje daju izgled sekire.

Na oblik kristala utiče brzina kristalizacije. Ako se kristalizacija vrši dovoljno brzo dobiće se kristali igličastog oblika. Ranije je smatrano da igličast oblik daje samo beta laktoza dok je Herrington ustanovio da je to moguće postići i kod alfa laktoze. Igličaste prizme alfa laktoze se razlikuju od onih koje stvara beta laktoza po tome što su prve prave dok su druge savijene. Herrington smatra da glavni činilac koji određuje oblik kristala predstavlja brzina njihovog rasta koju on naziva »pritiskom kristalizacije«.

Moguće je dobiti i mešavinu kristala alfa i beta anhidrida. To se postiže tako što se vrlo sitni prah dobijen mlevenjem kristala alfa hidrata mućka sa desetostrukom količinom metanola koji sadrži 1—5% bezvodne HCl. U takvim uslovima gube se karakteristični kristali alfa hidratne laktoze i pojavljuju se dugi, tanki kristali (igličasti) slični onima koji se dobijaju pri brzoj kristalizaciji. Među njima je lako prepoznati savijene igličaste kristale beta anhidrida.

U čvrstom stanju laktoza se može dobiti i u nekristalnom — amorfnom obliku koji se naziva laktozno staklo. To se dešava pri brzom sušenju koncentrovanog rastvora laktoze. Veliki viskozitet i brzo sušenje onemogućavaju kristalizaciju, tako da se dobije staklasta masa koja se takođe označava kao amorfna laktoza. Šta više, zbog brzog sušenja onemogućena je mutarotacija tako da je odnos alfa prema beta laktozi onakav kakav je bio u rastvoru u trenutku sušenja.

Amorfna laktoza se nalazi u mleku u prahu dobijenom pomoću valjčastih sušnica ili u sušnicama sa raspršivanjem. Šta više ova laktoza obrazuje oko čestica praha dobijenog raspršivanjem staklasti sloj koji znatno otežava izlazak uklopljenog vazduha pri dejstvu sniženog pritiska, a takođe slabi izmenu gasova u unutrašnjosti čestica sa onim koji se nalazi u prahu čuvanom u atmosferi inertnog gasa (najčešće azota), koji se primenjuje da bi se sprečila oksidacija mlečne masti.

Laktozno staklo (amorfna laktoza) je vrlo higroskopno. Ono apsorbuje vodenu paru iz vazduha i postaje vrlo lepijivo. Ako količina vode dostigne oko 8% doćiće do obrazovanja kristala alfa hidratne laktoze. Ovakvo ponašanje amorfne laktoze se jako odražava na osobine i trajnost mleka u prahu. Na primer, ako se mleko u prahu drži u atmosferi koja sadrži vodene pare doćiće do apsorpcije vode i kada se obrazuje lepljiva masa laktoze čestice praha se međusobno slepljuju obrazujući grudve (pogače) različite veličine. Ovo je jasan znak da mleko u prahu sadrži više vode nego što je zakonskim propisima dozvoljeno i da su se u njemu odigrale neželjene a verovatno i vrlo štetne promene. Posle izvesnog vremena može se primetiti da se vlažnost mleka u prahu počinje da smanjuje (ali ne u većoj meri), što je znak da je završena kristalizacija laktoze U atmosferi bez vodene pare amorfna laktoza je vrlo stabilna.

Hemijske reakcije

Pod različitim uslovima sredine ugljeni hidrati su sposobni da različito reaguju dajući veći broj hemijskih jedinjenja. Laktoza daje hemijske reakcije kao i drugi šećeri ali ona pokazuje i neke specifičnosti. U zavisnosti od uslova u reakciju mogu stupiti: glukozidna veza između glukoze i galaktoze, poluacetalna (redukujuća) grupa glukoze, slobodne hidroksilne grupe i veze između ugljenikovih atoma. U vezi sa tim ovde ćemo se ukratko osvrnuti na hidrolizu, oksidaciju, redukciju i pirolizu mlečnog šećera.

H i d r o l i z a. — Hidroliza laktoze može nastati pod dejstvom fermenta, neorganskih kiselina i jonskih izmenjivača.

Ferment betaD-galaktozidaza, koji je u ranijoj literaturi nazivan laktaza, izaziva hidrolizu laktoze pri čemu nastaju glukoza i galaktoza. Brzina reakcije zavisi od koncentracije fermenta, temperature, pH sredine i prisustva drugih supstanci. Povećana koncentracija fermenta i viša temperatura (do 45°C — optimalne temperature delovanja fermenta) ubrzavaju reakciju. Na temperaturi od 75°C nastupa inaktivisanje fermenta za 15 minuta. Optimalna reakcija sredine za delovanje beta-D-galaktozidaze je kod pH 6,0—6,5. Prisustvo galaktoze usporava delovanje fermenta dok glukoza nema uticaja na brzinu hidrolize. Ovo znači da je hidroliza usporena u kasnijim stadijumima ovog procesa kao posledica povećane koncentracije galaktoze. Tako na pr. beta-D-galaktozidaza će brzo hidrolizovati 5% rastvor laktoze sve dok se polovina ovog šećera ne razloži na monosaharide. Zatim se proces usporava i kada je 75% laktoze hidrolizovano reakcija teče vrlo sporo.

Beta-D-galaktozidaza izolovana iz različitih sredina (iz sluzokože creva raznih sisara, iz nekih kvasnica — Torula cremoris, Saccharomyces fragilis, i iz badema) je korišćena za ispitivanje osobina fermenta. Preparati dobijeni iz različitih izvora ne pokazuju razlike u pogledu hidrolitičke aktivnosti.

Kao posledica delovanja fermenta nastaju najvećim delom glukoza i galaktoza ali je istovremeno ustanovljeno nastajanje manjih količina i drugih disaharida, kao što su: 3-0-beta-D-galaktopiranozil-D-glukoza ili 6-0-beta-D-galaktopiranozil-D-glukoza i dr. Količina ovih sporednih proizvoda koji nastaju prilikom encimske hidrolize laktoze zavisi i od koncentracije mlečnog šećera u rastvoru. Pri manjim koncentracijama laktoze njihova je količina veoma mala dok veća koncentracija šećera u rastvoru ima za posledicu porast količine ovih sporednih proizvoda. Ovo navodi na zaključak da novi disaharidi nastaju kao posledica nekontrolisane hemijske reakcije produkata encimske hidrolize. Ovaj zaključak je utoliko logičniji što slični sporedni proizvodi nastaju i prilikom hidrolize laktoze i nekih drugih šećera pod dejstvom kiselina. Štaviše, osnovni proizvodi encimske hidrolize laktoze mogu se vezivati i za disaharide ili druge pogodne akceptore. Ovi oligosaharidi nastaju kao posledica kondenzacije produkata hidrolize laktoze i ovaj proces se naziva »reverzijom«.

Hidroliza laktoze pomoću fermenta našla je primenu u praksi za produženje trajnosti zaslađenog zgusnutog mleka. Naime, ustanovljeno je da galaktoza, kao jedan od produkata hidrolize, usporava kristalizaciju preostale laktoze. Zbog toga se kod zaslađenog zgusnutog mleka koje će se čuvati u smrznutom stanju primenjuje parcijalna hidroliza laktoze. Na ovaj način se smanjuje količina laktoze koja će kristalisati u toku smrzavanja i ublažava štetno mehaničko dejstvo koje ovi kristali vrše na emulziju mlečne masti i koloidni sistem belančevina. Ovim postupkom uspelo je da se trajnost kondenzovanog mleka, koje je skladišteno u smrznutom stanju, višestruko poveća.

Laktoza se može hidrolizovati pod dejstvom kiselina. Međutim, ona je otpornija na ovaj način hidrolize od nekih drugih disaharida, npr. saharoze. Tako limunska i neke druge organske kiseline koje lako izazivaju inverziju saharoze ne dovode do hidrolize laktoze. Zato se za ovu svrhu koriste jače mineralne kiseline kao što su hlorovodonična i sumporna. Ova činjenica je iskorišćena kod određivanja količine saharoze i laktoze kada se nalaze pomešane, kao što je slučaj kod zgusnutog zaslađenog mleka.

Brzina hidrolize mlečnog šećera zavisi od dva osnovna činioca i to: koncentracije kiseline i temperature. Veća koncentracija kiseline i viša temperatura ubrzavaju hidrolizu. Međutim, na temperaturi iznad 100°C nastaje i čitav niz proizvoda degradacije laktoze. Kao posledica oksidativnih procesa dolazi do promene (žućkaste do mrke) boje rastvora: nastaju proizvodi sa gorkim ukusom; furanska jedinjenja i isparljive supstance sa izrazitim mirisom. Zbog toga se za kiselu hidrolizu u praksi koriste temperature ispod 100°C i manje koncentracije laktoze kako bi se skratilo vreme izlaganja višoj temperaturi i time izbeglo nastajanje sporednih proizvoda reakcije. Manjim koncentracijama laktoze u rastvoru takođe se svodi na minimum ili potpuno izbegava ponovno sjedinjavanje produkata hidrolize.

Sulfonisane polistirenske smole koje se koriste u jonskim izmenjivačima takođe vrše efikasno hidrolizu laktoze. Ovo je razumljivo kada se zna da su sulfonske kiseline jake kiseline sa sličnim efektom na hidrolizu laktoze kao i mineralne kiseline. Štaviše, hidroliza ovim kiselinama ima prednost u tome što ne dovodi do stvaranja uzgrednih proizvoda, do promene boje rastvora i sl.

Oksidacija. — Kao posledica oksidacije laktoze može nastati veoma veliki broj različitih jedinjenja, čiji broj i karakter zavisi od jačine oksidišućeg sredstva i uslova pod kojima se ona odigrava. Pri blagoj oksidaciji oksidiše se samo karbonilna grupa koja usled toga prelazi u karboksilnu, što ima za posledicu nastajanje laktobionske kiseline. Ova kiselina nastaje na pr. prilikom kvalitativne ili kvantitativne analize mlečnog šećera uz pomoć Fehling-ovog rastvora. Naime, laktoza, zahvaljujući poluacetalnoj grupi, redukuje bakar iz alkalnog rastvora bakarsulfata a istovremeno se oksidiše u laktobionsku kiselinu. Laktoza se može oksidisati i pomoću bromovodonične kiseline. Međutim, laktobionska kiselina će nastati samo u prisustvu pogodnog pufera. U njegovom odsustvu, nastupiće hidroliza laktoze a zatim oksidacija glukoze i galaktoze i stvoriće se D-glukonska i D-galaktonska kiselina.

Laktobionska kiselina i slična jedinjenja pokazuju jako izraženu tendenciju da obrazuju laktone kao posledica intramolekularne esterifikacije hidroksilnih grupa na 4. ili 5. ugljenikovom atomu. Ova reakcija prikazana je sledećom formulom u kojoj je galaktozna komponenta laktoze označena sa R.

Laktobionska kiselina se može dobiti i pomoću drugih oksidušićih agenasa.

• Laktoza
• Laktobionska kiselina
• Lakton laktobionske kiseline

Dejstvom razblažene azotne kiseline najpre nastaje hidroliza laktoze a zatim oksidacija monoza pri čemu se obrazuju dikarboksilne kiseline: D-glukarna (saharna) i D-galaktarna (mucinska) kiselina.

Oksidacija sa koncentrovanom ili toplom azotnom kiselinom dovodi do stvaranja dikarbonskih kiselina sa kraćim lancem kao što su: vinska, racemska i oksalna.

Oksidacija laktoze perjodatima ima za posledicu obrazovanje fbrmaldehida i mravlje kiseline.

Potpuna oksidacija laktoze sa obrazovanjem CO2 i H2O može se postići pomoću kalijum permaganata u alkalnoj sredini. Kao katalizatori oksidacije u alkalnoj sredini mogu poslužiti cerium hidroksid, feri sulfat i natrijum sulfit. Potpuna oksidacija nastaje i kao posledica biološke oksidacije u organizmu.

Treba imati u vidu da se oksidativne promene laktoze mogu odigrati i pod dejstvom povišene temperature, o čemu će biti reči pri razmatranju pirolitičkih promena mlečnog šećera.

Redukcija. — Redukcijom laktoze pod nekontrolisanim uslovima može da nastane čitav niz jedinjenja. U prvom redu to su različiti alkoholi: etanol, izopropanol i sl.

Pod određenim uslovima hidrogenacija laktoze može se usmeriti u određenom pravcu i izvesti do određenog stepena. Tako redukcija laktoze pod pritiskom od 11,86 × 106 Pa i na temperaturi od 145°C dovodi u najvećoj meri do stvaranja laktozitola. Laktozitol može nastati i elektrolitičkom redukcijom laktoze. Ovaj metod se koristi za proizvodnju laktozitola.

U ovoj formuli R zamenjuje galaktoznu komponentu mlečnog šećera.

• Galaktoza
• Galaktarna (mucinska) kiselina
• O
• HNO3
• Laktoza
• Laktozitol

Kao što se iz ove reakcije može videti redukciji podleže u prvom redu aldehidna grupa šećera koja usled toga prelazi u alkoholnu.

Piroliza. — Pod dejstvom povišene temperature i pri različitim uslovima sredine može nastati veoma veliki broj produkata degradacije laktoze od kojih izvestan broj ima značaja za tehnologiju mleka kao i za proizvodnju drugih namirnica koje sadrže mleko ili laktozu kao što su konđitorski proizvodi.

Ako se isitnjeni kristali alfa hidratne laktoze zagrevaju na temperaturi od 130°C oni će brzo otpustiti kristalnu vodu i preći u anhidrid a težina će se smanjiti za 5%. Otpuštanje kristalne vode može se odigrati i na nižim temperaturama ali proces traje duže. Tako na primer, na 100°C laktoza će izgubiti kristalnu vodu tek u toku nekoliko dana. S obzirom da više temperature izazivaju i druge (oksidativne i degradacione) promene to se teži da se izdvajanje kristalne vode vrši na što nižim temperaturama. To se postiže zagrevanjem laktoze pod sniženim pritiskom. Zadovoljavajući rezultati se postižu na temperaturama i od 80—85°C pod pritiskom od 1333,22—1866,51 Pa. Na temperaturama od 150—165°Claktoza dobija žutu boju a na 175°C postaje mrka i daje karakterističan miris, uz smanjenje težine za oko 13%. Ovo jasno govori da u toku karamelizacije dolazi do degradacionih promena laktoze uz obrazovanje isparljivih supstanci. Ako se laktoza čuva na višim temperaturama pod vakumom dolazi do otpuštanja i konstitucione vode pored kristalne, i do obrazovanja anhidrošećera ili glikozana. Na isti način se ponašaju i glukoza i galaktoza.

Dugo je poznato da se prilikom kuvanja ili sterilizacije mleka javlja žućkasta ili slabo mrka boja. Ova promena boje obeležavana je ranije a i danas se još uvek u običnom govoru naziva karamelizacijom, jer se smatralo da nastaje kao posledica karamelizacije mlečnog šećera. Međutim, uočeno je da se promena boje u mleku i nekim mlečni proizvodima odigrava na temperaturama koje su znatno niže od onih koje dovode do karamelizacije anhidridne laktoze. Zbog toga se pretpostavilo da u nastajanju žućkaste ili slabo mrke boje mleka moraju učestvovati i druge supstance, odnosno da se laktoza drukčije ponaša u prisustvu drugih supstanci. Kasnije je utvrđeno da promena boje mleka prilikom kuvanja ili sterilizacije nastaje kao posledica reakcije između laktoze i belančevina mleka u prvom redu kazeina, usled čega nastaju aminošećeri po tipu Maillardove reakcije. Utvrđeno je takođe da usled duge ili vrlo visoke termičke obrade mleka mogu nastati proizvodi karakteristični za karamelizaciju laktoze. Međutim, njihova količina je veoma mala i učešće u promeni boje neznatno. Ovo je sasvim razumljivo kada se zna da obrazovanje aminošećera zahteva relativno nisku energiju aktivacije i da je reakcija usled toga autokatalitička do izvesnog stepena. O tome svedoče i primeri iz prakse. Naime, poznato je da sterilizovano ili ultrapasterizovano (uperizovano) mleko imaju neznatno izmenjenu boju i ukus neposredno posle termičke obrade i da se u toku skladištenja pojačava intenzitet žućkaste boje. To znači da se Maillard-ova reakcija nastavlja i posle prestanka dejstva visokih temperatura koje je iniciraju. O ovome će još biti reči pri razmatranju delovanja visokih temperatura na mleko.

Međutim, izvestan deo mrke boje u mleku može da nastane kao posledica i drugih promena. Naime, iz prethodnih izlaganja je poznato da zagrevanje laktoze u kiseloj sredini izaziva hidrolizu ovog šećera. Delovanje visoke temperature može zatim da izazove dehidrataciju monoza uz obrazovanje levulinske kiseline, hidro tok.

Značaj laktoze u ishrani

Kao i drugi ugljeni hidrati tako i laktoza služi kao jedan od izvora energije u organizmu. Anhidrid laktoze daje 16,54kJ po gramu dok hidratna laktoza pri sagorevanju daje samo 15,65 kJ. Razlika nastaje usled toga što voda koja se nalazi simetilfurfurala i mravlje kiseline. Hidroksimetilfurfural prilikom zagrevanja u kiseloj sredini dovodi do obrazovanja materija sa mrkom bojom.

• Levulinska kiselina
• Glukoza
• 5-hidroksimetil 2 furfural
• Mravlja kiselina

Ako se sveža surutka ili surutka koja je učinjena slabo alkalnom dodavanjem NaOH ili Na2CO3 zagreva duže na temperturi ključanja moći će se jasno uočiti dve vrste promena. Prva je promena boje koja postepeno postaje mrka. Promena boje je u prvom redu izazvana nastajanjem aminošećera, što govori o tome da i belančevine i nebelančevinaste azotne materije mlečnog seruma, a ne samo kazein, reaguju sa laktozom. Druga grupa promena ogleda se u porastu titracione kiselosti i smanjenju vrednosti pH. Promena kiselosti nastaje kao posledica termičke razgradnje laktoze usled čega nastaju različite niskomolekularne kiseline kao što su mlečna, sirćetna, mravlja i u manjoj meri levulinska i pirogrožđana.

Pored ovih jedinjenja u slabo alkalnoj sredini nastaju i različiti alkoholi i aldehidi /furfuril alkohol, acetol (CH3COCH2OH), formaldehid, acetaldehid i metilglioksal (CH3COCOH).

Treba reći da stepen termičke razgradnje laktoze i vrsta jedinjenja koja usled toga nastaju zavise u velikoj meri od uslova pod kojima se ona odigrava a to su temperatura, pritisak, pH sredina, koncentracija kiseonika, vrsta pufera, puferski kapacitet i sl. No, i pored poznavanja uticaja ovih činioca do danas se ne zna tačno način nastajanja svih proizvoda termičke razgradnje laktoze. Ovo je otežano i činjenicom da isti proizvodi mogu da nastanu na različite načine, što ukazuje na neophodnost daljeg izučavanja problematike razgradnje laktoze pod dejstvom povišene temperature.

Značaj laktoze u ishrani

Kao i drugi ugljeni hidrati tako i laktoza služi kao jedan od izvora energije u organizmu. Anhidrid laktoze daje 16,54kJ po gramu dok hidratna laktoza pri sagorevanju daje samo 15,65 kJ. Razlika nastaje usled toga što voda koja se nalazi u hidratnoj laktozi nema uticaja na energetsku vrednost. Mnogi podaci, međutim, govore da je fiziološki značaj mnogo važniji. Fiziološki značaj proizilazi pre svega iz činjenice da laktoza sadrži galaktozu koja ulazi u sastav cerebrozida koji predstavljaju komponente tkiva centralnog nervnog sistema.

Kroz želudac laktoza prolazi skoro nepromenjena. U crevima laktoza i produkti njene hidrolize (glukoza i galaktoza) odlaze dalje od drugih šećera koji se koriste u ishrani. Za to postoje dva osnovna razloga. Prvi je taj što se laktoza sporije resorbuje a drugi što teže podleže hidrolizi pod dejstvom mikroorganizama, nego drugi šećeri. Zbog toga jedan deo laktoze dospeva u ileum (vito crevo) gde ga koriste mikroorganizmi i fermentacijom obrazuju mlečnu i neke druge kiseline, koje snižavaju pH u crevima čime se smanjuje aktivnost štetne mikroflore i time suzbijaju gastrointestinalni poremećaji. Šta više, laktoza stimuliše razvoj bakterija koje stvaraju kiselinu. Ove pak sintetišu različite vitamine B kompleksa, koje kasnije stavljaju na raspolaganje domaćinu.

Utvrđeno je da laktoza poboljšava iskorišćavanje kalcijuma iz hrane u organizmu. Dugo se smatralo da to dolazi zbog stimulišućeg dejstva na mikrofloru koja stvara kiselinu usled čega kalcijum iz hrane prelazi u lako rastvorljiv oblik, a time se olakšava njegova resorpcija. Međutim, ogledi koji su izvedeni sa ciljem da potvrde ovo gledište pokazali su da je resorpcija kalcijuma u prisustvu laktoze bila veća i u slučajevima kada je aktivnost mikroorganizama bila potpuno inhibirana dejstvom antibiotika. To navodi na zaključak da laktoza svojim prisustvom poboljšava resorpciju kalcijuma ali mehanizam tog dejstva zasada nije poznat. Štaviše, laktoza poboljšava resorpciju i drugih elemenata kao što su magnezijum, barijum, radijum, stroncijum pa čak i fosfor.

Imajući u vidu ove momente lekari preporučuju da se prilikom prelaska odojčeta sa majčinog na ishranu kravljim mlekom ovome dodaje obavezno laktoza a ne saharoza koja brže fermentiše pod dejstvom mikroorganizama i doprinosi različitim poremećajima u organima za varenje.

Prilikom resorpcije laktoza se hidrolizuje pod dejstvom D galaktozidaze (laktaze) koja se nalazi u ćelijama sluzaste membrane creva. Prelaz laktoze iz creva u krv može se izvršiti bez prethodne hidrolize. Ovo se događa izuzetno i to u slučajevima kada se sa hranom unese velika količina laktoze tako da jedan deo prođe nehidrolizovan. U takvim slučajevima laktoza se najvećim delom eliminiše sa mokra ćom (laktozurija). Činjenica da se najVeći deo a ne sva laktoza uklanja preko mokraće dovelo je do istraživanja sa ciljem da se dobije odgovor na pitanje: šta biva sa neizlučenim delom mlečnog šećera. Posle intravenoznog ubrizgavanja rastvora laktoze utvrđeno je da se najveći deo eliminiše sa mokraćom a da se manji deo hidrolizuje u jetri pod dejstvom laktaze. Produkti hidrolize se zatim transformišu i iskorišćavaju u organizmu.

Laktoza je jedan od specifičnih produkata sinteze mlečnih ćelija. Međutim, dugo se nije znalo na koji način nastaje u mlečnoj žlezdi. Pretpostavljalo se da D-glukoza iz krvi služi kao sirovina za obrazovanje mlečnog šećera. To je bilo očigledno kada je ustanovljeno da postoje razlike u koncentraciji glukoze u arterijskoj i venskoj krvi u vimenu. Ove razlike su ukazivale da mlečna žlezda u vreme lučenja mleka koristi znatne količine D-glukoze. Međutim, dok je poreklo jedne komponente laktoze bilo jasno dotle se to nije moglo reći i za drugu — galaktozu. Ogledi sa tkivom aktivne mlečne žlezde su pokazali da ono brzo pretvara D-glukozu u laktozu ali isto tako da je sinteza mlečnog šećera izostajala kada su umesto D-glukoze korišćeni drugi šećeri. Ovo je bio očigledan dokaz da D-glukoza služi kao sirovina za obrazovanje galaktoze (i laktoze) u mlečnoj žlezdi. Ovi nalazi su docnije potvrđeni upotrebom D-glukoze sa obeleženim ugljenikovim atomima kao i ustanovljavanjem međuprodukata transformacije glukoze u galaktozu.

Danas se smatra da se sinteza laktoze vrši na sledeći način: najpre se vrši fosforilizacija glukoze pri čemu nastaje glukozo-6-fosfat. Fosfat potiče od adenozin trifosfata (ATP), koji usled ove reakcije prelazi u adenozindifosfat (ADP). U fosforilaciji glukoze učestvuje ferment heksokinaza. Glukoza-6-fosfat se uz učešće fermenta fosfoglukomutaze pretvara u glukozu-l-fosfat. GIukoza-1-fosfat u prisustvu uridin trifosfata i uz katalitičko dejstvo uridiltransferaze obrazuje uridin difosfoglukozu. Ovaj derivat glukoze se zatim uz sadejstvo fermenta galaktovaldenaze (4-epimeraze) transformiše u uridin difosfogalaktozu. Potom dolazi do sjedinjavanja uridin difosfogalaktoze i glukoze -1-fosfat uz posredovanje fermenta galaktozil transferaze. Kao rezultat ove reakcije nastaju laktoza-l-fosfat i uridin difosfat. I najzad, ferment fosfomonoesteraza dovodi do hidrolize laktoze-l-fosfat i do obrazovanja laktoze. Ove etape u biosintezi laktoze mogu se šematski prikazati na sledeći način:

2 glukoza + 2 ATP heksokinaza → 2 glukoza-6—fosfat+2 ADP

2 glukoza-6-fosfat fosfoglukomutaza → 2 glukoza-l-fosfat

glukoza-l-fosfat+UTP pirofosfat uridil transferaza → uridin difosfoglukoza+pirofosfat

galaktovaldenaza uridin di-fosfo glukoza → uridin di-fosfo galaktoza

galaktozil transferaza uridin di-fosfogalaktoza+glukoza-l-fosfat → laktoza-l-fosfat+uridin difosfat

Laktoza-l-fosfat — fosfomonoesteraza → laktoza+fosfat

Fermentacije laktoze

Mleko je vrlo pogodna životna sredina za razvoj različitih mikroorganizama. Veliki sadržaj vode, raznolikost sastojaka suve materije mleka (ugljeni hidrati, belančevine, mineralne materije, vitamini i druge) čine mleko odličnom podlogom za većinu mikroorganizama. Reakcija mleka, puferne osobine i osmotski pritisak predstavljaju dodatne činioce koji pogoduju biološkoj aktivnosti različitih vrsta mikroorganizama.

Različiti mikroorganizmi u mleku fermentišu laktozu stvarajući vrlo različite proizvode kao rezultat metabolitičkih procesa. Ođ tih fermentacija su za tehnologiju mleka značajne mlečna, propioska, buterna i alkoholna. Suština biohemijskih procesa koji se tom prilikom dešavaju predstavljaju u prvom redu oblast biohemije i delom mikrobiologije te ovde neće biti razmatrana, već će se dati uglavnom neki tehnološki aspekti.

Pre fermentacije laktoza biva hidrolizovana pod dejstvom fermenta β-D-galaktozidaze a nastali produkti podležu fermentativnoj transformaciji.

Mlečna fermentacija. — Mlečna fermentacija se odigrava pod dejstvom bakterija mlečne kiseline.

2 C6H12O6 → 4C3H6O3

Ovakva kvantitativna reakcija se nikada ne dešava, jer pored mlečne kiseline nastaju i različiti drugi proizvodi. Samo ako se fermentacija odvija pod dejstvom selekcionisanih sojeva homofermentativnih bakterija mlečne kiseline pri optimalnim uslovima reakcija je prilično kvantitativna jer se od laktoze fermentacijom stvori 85—98% mlečne kiseline.

Bakterije mlečne kiseline u prirodnim uslovima nisu ni selekcionisane niti imaju optimalne uslove za svoju aktivnost. Ove bakterije, koje su dominantne u mleku pri postojećim uslovima proizvodnje u nas, stvaraju pored mlečne kiseline i druge proizvode metabolizma kao što su CO2, H2, CH4, CH3—COOH, CH3 CH2COOH i druge. Neselekcionisani sojevi mlečnih bakterija mogu da stvore samo oko 1% mlečne kiseline jer promena reakcije sredine ometa njihovu dalju aktivnost. Neki selekcionisani sojevi ovih bakterija mogu pod određenim uslovima da stvore i oko 2% mlečne kiseline.

Mlečna fermentacija ima veliki značaj u tehnologiji mleka. Na njoj se zasniva proizvodnja kiselomlečnih proizvoda, kisele pavlake, maslaca iz kisele pavlake, »kiselog« kazeina, »kiselih« sireva i dr. Mlečna fermentacija se odigrava u toku zrenja većine sireva. Ona je naročito intenzivna na početku zrenja i zato se najčešće početak zrenja sireva poistovećuje sa mlečnom fermentacijom i sa porastom kiselosti sira.

Međutim, mlečna fermentacija može da bude i od ogromne štete ako se odvija nekontrolisano u mleku. Zbog toga u našoj zemlji svake godine propadnu ogromne količine mleka u toku toplih meseci. Ovo nanosi ne samo štete mlekarskoj privredi nego i privredi zemlje u celini. Pored toga, velike količine mleka stižu u mlekaru sa povećanom kiselošću, koja izaziva pogoršavanje tehnoloških osobina tako da se ovakvo mleko može upotrebiti samo u izradi nekih proizvoda koji su lošijeg kvaliteta (prinudna prerada mleka) kao što su sitni sir, tehnički kazein, maslac.

Iz ovoga proizilazi da je mlečna fermentacija korisna ako u njoj učestvuju bakterije mlečne kiseline koje je čovek dodao i ako se njihova aktivnost odvija pod njegovim rukovodstvom.

Propionska fermentacija. — Od značaja je u proizvodnji nekih vrsta sireva čiji je predstavnik ementalski sir. Kod drugih sireva i ostalih mlečnih proizvoda ova fermentacija se smatra štetnom. U mleku se ova fermentacija ne sreće s obzirom da su bakterije propioske fermentacije anaerobne ili mikroaerofilne te ne postoje ni uslovi ni dovoljno vremena da se ona odigra.

Propionska kiselina može da nastane direktno iz produkata hidrolize laktoze ali se u sirevima ova fermentacija smatra sekundarnom, tj. nastavlja se na mlečnu fermentaciju. To znači da mlečne bakterije transformišu laktozu do mlečne kiseline koju zatim bakterije propionske fermentacije pretvaraju u propionsku kiselinu.

Prilikom propionske fermentacije nastaju značajne količine sirćetne kiseline i CO2, što znači da je ova transformacija u svojoj suštini heterofermentativna. To se može prikazati sledećom formulom:

3 CH3-CHOH-COOH → 2 CH3-CH-COOH + CH3-COOH + CO2

Mlečna kiselina Propionska kiselina Sirćetna kiselina

Detaljnija objašnjenja pokazuju da propionska kiselina nastaje redukcijom mlečne kiseline. Kiseonik koji se tom prilikom oslobađa oksidiše mlečnu kiselinu u pirogrožđanu koja se lako dekarboksiluje obrazujući acet aldehid i CO2. Acetaldehid se oksidiše u sirćetnu kiselinu kiseonikom iz drugog molekula mlečne kiseline.

CH3—CHOH—COOH → CH3-CH2COOH + O
CH3-CHOH-COOH + O → CH3-CO-COOH + H2O
CH3-CO-COOH → CH3-COH + CO2
CH3-COH+O → CH3-COOH

Količina pojedinih produkata koji nastaju prilikom propionske fermentacije se može sumirati na sledeći način: 1,5C6H12O6—>2CH3CH2COOH + CH3COOH + + CO2 + H2O.

Kao što se vidi prilikom propionske fermentacije nastaje znatna količina CO2 koji se koncentriše u međuprostorima između pojedinih zrna testa sireva, vrši pritisak na okolne zidove i dovodi do obrazovanja okaca (šupljika). Otuda se u testu ementalskog sira nalaze krupne šupljike a ceo sir ima nešto ispupčen oblik usled pritiska gasova u njegovoj unutrašnjosti.

Buterna fermentacija. — Smatra se sekundarnom jer ne nastaje neposredno iz glukoze već od proizvoda njene prethodne transformacije kao što su mlečna, pirogrožđana kiselina i glicerin. Pojedine vrste buternih bakterija pokazuju veću sklonost da transformišu pojedine od tri pomenuta supstrata. Način obrazovanja buterne kiseline je prikazan kada je razmatrana sinteza mlečne masti. Pored buterne kiseline pri ovoj fermentaciji nastaje čitav niz drugih proizvoda kao što su sirćetna kiselina, CO2, H2, CH4 i dr. Različite vrste buternih bakterija stvaraju i različite količine ovih produkata. Da bi se dobila određena predstava o odnosu nekih produkata koji nastaju prilikom buterne fermentacije navešćemo podatke koje daju Webb i Johnson da 100 molova fermentisane glukoze daje 233 mola vodonika, 196 mola ugljen dioksida, 43 mola sirćetne kiseline i 75 mola buterne kiseline.

Stvaranje buterne kiseline kao proizvoda fermentacije je proces sasvim različit od obrazovanja buterne kiseline kao rezultat hidrolize mlečne masti.

Buterna fermentacija je nepoželjna u mleku i mlečnim proizvodima jer obrazovanje veće količine buterne kiseline dovodi do takvih promena ukusa i mirisa da se oni ne mogu konzumirati. Ova fermentacija nanosi veoma velike štete u proizvodnji tvrdih sireva. Gasovi koji nastaju dovode do tzv. kasnog nadimanja sireva koje se javlja posle izvesnog perioda zrenja sireva (3 do 4 nedelje). Ovo nadimanje je nazvano kasnim da bi se napravila razlika od ranog nadimanja koje se javlja na početku zrenja sireva i koga izazivaju bakterije iz grupe Coli-Aerogenes.

Buterna fermentacija u sirevima počinje tek kada mlečna prestane i kada pH sira počinje da opada kao rezultat transformacije belančevina. To dolazi zbog njihove osetljivosti prema kiseloj sredini i zbog antagonizma prema mlečnim bakterijama.

Buterne bakterije su većinom sporogene i zato se dosta teško uništavaju. Zbog tih osobina borba sa njima je otežana jer infekcija obuhvata ne samo uređaje i aparate, koji se mogu sterilisati hemijskim ili termičkim putem, već zahvataju i druge površine koje predstavljaju izvor infekcije.

U borbi protiv buternih bakterija iskorišćene su i neke streptokoke koje su sposobne da sintetišu antibiotik »nizin«. Zbog toga su ove streptokoke, koje inače spadaju u bakterije mlečne kiseline, nazvane nizinogenim streptokokama. Bakterije buterne kiseline su veoma osetljive na ovaj antibiotik te je ovaj način borbe uspešan. Međutim, ustanovljeno je da su i ostale bakterije, koje se koriste kao čiste kulture u proizvodnji sireva, osetljive na ovaj antibiotik te se sporije razvijaju, stvaraju sporije mlečnu kiselinu i zrenje je usporeno te se dobijaju tzv. slepi sirevi (bez šupljika). Zbog toga je korišćenje ovih streptokoka privremeno — da bi se suzbila jaka infekcija. Osnovni način borbe protiv buternih bakterija sastoji se u poboljšanju higijenskih uslova proizvodnje mleka, tj. da se spreči da one dospeju u mleko.

Alkobolna fermentacija. — Mlečni šećer posle hidrolize može prevreti u alkohol. Ova fermentacija je od značaja kod proizvodnje nekih kiselomlečnih proizvoda kao i za korišćenje surutke u cilju proizvodnje alkohola.

U proizvodnji kiselomlečnih proizvoda kefira i kumisa pored mlečne fermentacije odvija se i alkoholna, pri kojoj nastaje znatna količina CO2. Ovaj gas se javlja kao posledica dekarbokislacije pirogrožđane kiseline, koja prethodi nastajanju etilalkohola. Naime, dekarboksilacija dovodi do obrazovanja acetaldehida koji se redukcijom prevodi u alkohol.

CO2 prožima masu kefira i kumisa koji zbog toga imaju penušavi izgled i zato se ovi proizvodi ubrajaju u penušave kiselomlečne proizvode. Obrazovanje CO2 stvara i određene probleme kod pakovanja navedenih proizvoda jer izaziva nadimanje aluminijskih poklopaca a prilikom njihovog skidanja dovodi do slabog rasprskavanja sadržaja iz ambalaže.

Ovim nisu iscrpljene ni sve fermentacije ni sve njihove varijacije. Potrebno je pomenuti obrazovanje diacetila i acetoina transformacijom limunske kiseline o čemu će biti reči kasnije (vidi: Oksidoredukcioni potencijal mleka).

Mineralne materije mleka

U odnosu na sadržaj masti, belančevina i laktoze, mineralne materije se nalaze u znatno manjoj količini. Međutim, njihova važnost u ishrani, njihov značaj za fizičko-hemijsku ravnotežu koloidnog sistema i tehnološke osobine mleka je veoma veliki.

Mineralne materije mleka karakteriše veoma veliki broj različitih komponenata. Do danas je ustanovljeno prisustvo oko 40 različitih mineralnih sastojaka, koji se prema količini dele na makro i mikroelemente. Termini makro i mikroelementi nisu najpodesniji jer ostavljaju ‘mogućnost da se pomišlja na njihove fizičke karakteristike (atomska težina i sl.) a ne na njihovu koncentraciju u mleku. Ipak, ovi nazivi su ukorenjeni u mlekarskoj terminologiji u toj meri da su dobili zvaničan status i određeno značenje, te ih je sada teško menjati.

U makroelemente spadaju: kalijum, natrijum, kalcijum, magnezijum, hlor i fosfor. Mikroelementi (nazivaju se još i oligoelementi, što je adekvatniji termin jer ukazuje na njihovu malu količinu u mleku) obuhvataju znatno veći broj elemenata od kojih su najvažniji navedeni u tab. 27.

Tab. 27 — Mikroelementi u kravljem mleku (p.g/Iit)

Izostavljeno iz prikaza

• Element
• Normalno hranjene krave
  Aluminijum 460
  Arsen 50
  Barijum tragovi
  Bor 270
  Brom 200
  Hrom 15
  Kobalt 0,6
  Bakar 130
  Fiuor 150
  Jod 43
  Gvožđe 450
  Olovo 40
  Litijum tragovi
  Mangan 22
  Molibden 73
  Nikl 0
  Rubidijum tragovi
  Selen 40
  Silicijum tragovi
  Srebro tragovi
  Stroncijum tragovi
  Kalaj tragovi
  Titan tragovi
  Vanadijum tragovi
  Cink 3900

Sa gledišta ishrane mineralne materije karakterišu sledeće osobine: 1) mleko je sa gledišta obezbeđenja potreba organizma namirnica veoma bogata ovim sastojcima jer sadrži znatne količine mineralnih sastojaka o kojima se vodi računa u svakodnevnoj ishrani (naročito mladih), kao što su kalcijum i fosfor. Ovo je nepobitno i pored njihove relativno male koncentracije u poređenju sa nekim drugim sastojcima; 2) mineralne materije se nalaze u takvom međusobnom odnosu koji najbolje odgovara potrebama organizma; 3) veliki broj elemenata omogućava organizmu da odabere one koji su mu najpotrebniji, što daje ovim sastojcima veliki biološki značaj. Kao što se vidi, danas se govori i o biološkoj vrednosti mineralnih materija i, ako zbog čega treba konzumirati mleko, to treba činiti u prvom redu zbog biološke vrednosti belančevina i mineralnih materija. Iz napred navedenog proizilazi da mineralne materije predstavljaju veoma značajnu komponentu mleka i da sa gledišta fiziologije ishrane zauzimaju mesto odmah iza belančevina.

Mikroelementi kao i ostali mineralni sastojci potiču iz hrane pa prema tome njihova količina u mleku zavisi od količine koja se nalazi u hranivima. Zbog toga količina pojedinih elemenata može znatno da varira u mleku dobijenom u različitim reonima sa različitim sastavom zemljišta. Ipak, njihova količina je tako mala da se izražava u μg/kg a neki su od njih ustanovljeni samo kvalitativno — u tragovima. Prema sadašnjim saznanjima mikroelementi nemaju značaja za fizičko-hemijske osobine mleka, iako njihov značaj u ishrani nije zanemarljiv. Tako je kobalt sastojak vitamina BI2 a gvožđe ulazi u sastav nekih fermenata mleka. Na ovom mestu treba istaći da je mleko siromašno u nekim elementima značajnim za ishranu. To je pre svega slučaj sa gvožđem koga ima manje od 0,5 mg/kg te duža ishrana samo mlekom može da dovede do pojave anemije. Srećna je okolnost što prilikom dolaska na svet novorođenčad ima rezerve ovog elementa u jetri koje postepeno crpi u periodu ishrane mlekom.

Mineralne materije se u mleku nalaze u različitim oblicima i različitom stepenu disperznosti. Najveći deo se nalazi u obliku rastvorenih disociranih ili nedisorciranih soli dok je manji deo absorbovan od strane belančevina ili se nalazi u sastavu određenih fermenata. Mineralni katjoni obrazuju soli kako sa neorganskim tako i sa organskim anjonima. Kao što je već rečeno, neki od katjona (Ca2+) nalaze se u obliku soli sa belančevinama pa čak predstavljaju konstitucionalne elemente njihove strukture (vidi strukturu kazeina). Sve ovo govori da mineralne materije imaju značajnu ulogu u osobinama mleka. Zahvaljujući njima moguće je postojanje soli ka zeina u mleku a od njih zavisi i stabilnost kazeina u koloidnom sistemu mleka. To znači da poremećaj u mineralnom sastavu dovodi neminovno do promene stabilnosti koloidnih karakteristika mleka pa prema tome i nekih tehnoloških osobina.

Mineralne materije se nalaze delom u obliku jona, delom u obliku više ili manje rastvorljivih ali nedisociranih soli, delom u obliku neorganskih a delom u obliku organskih soli, delom u obliku nerastvorljivih soli, apsorbovanih elemenata ili jona ili kao sastojci prostetičnih grupa fermenata. Ovakva raznolikost pojavnih oblika pričinjava određene teškoće prilikom njihovog detaljnog proučavanja. Teškoće se javljaju usled toga što je skoro nemoguće izdvojiti sve mineralne materije u njihovom nativnom stanju — u obliku u kome se nalaze u mleku. Međutim, oblik u kome se pojedini mineralni sastojci nalaze je često značajniji od njihove ukupne količine za tehnološke karakteristike mleka. Složenost oblika u kojima se javljaju mineralni konstituenti mleka nameće neophodnost da se u njihovom proučavanju mora često ići posredno da bi se dobila prava slika o njihovom stanju ili ulozi u mleku.

Kada govorimo o mineralnim materijama odmah se srećemo sa pojmovima kao što su mlečni pepeo i soli mleka. Ova tri termina često se koriste kao sinonimi mada među njima postoje suštinske kvalitativne i kvantitativne razlike.

Mlečni pepeo

Podaci o ukupnim mineralnim materijama se najčešće prikazuju procentualnim sadržajem pepela. Analizom pepela dobijaju se podaci o količini pojedinih mineralnih sastojaka. Mleko sadrži oko 0,65% (0,6—0,8%) pepela. Iz ovoga bi se mogao steći utisak da je mleko siromašno mineralnim materijama. Međutim, ako se količina pepela izrazi procentima od suve materije dobijaju se vrednosti koje preiaze 5%, što govbri da je mleko veoma bogato ovim supstancama.

Pepeo ima izrazito alkalnu reakciju pošto količina baznih sastojaka znatno nadmašuje kisele. To dolazi usled toga što jedan deo kiselih sastojaka sagoreva (limunska kiselina) a drugi ispari delimično prilikom žarenja. Oko 70% pepela je nerastvorljivo u toploj vodi te se za potpuno rastvaranje koristi razblaženi rastvor HCl. S obzirom da se za određivanje pojedinih elemenata pepela koristi rastvor pepela u HCl, neophodno je da se količina hlora odredi posebno.

Sastav pepela se znatno razlikuje od mineralnih materija i soli u mleku. To nastaje iz sledećih razloga:

1) u pepelu se alkalni i zemnoalkalni metali nalaze velikim delom u obliku oksida, dok je u mleku takav oblik nemoguć;
2) količina fosfora u pepelu je veća nego što odgovara količini ovog elementa u mineralnom obliku. To dolazi usled toga što se u pepelu nalazi i fosfor koji predstavlja konstitucionalni deo organskih jedinjenja (kazeina i fosfolipida);
3) mleko ne sadrži sulfate dok se u pepelu ovi pojavljuju. Sumpor iz tioaminokiselina se oksidiše prilikom žarenja i njegovi oksidi sa oksidima alkalnih i zemnoalkalnih elemenata daju odgovarajuće soli;
4) na isti način nastaju karbonati kojih u mleku praktično nema. CO2 se javIja kao produkat oksidacije ugljenika iz organskih komponenata mleka a ne gasa rastvorenog u njemu;
5) tokom žarenja mleka dolazi do volatilizacije nekih mineralnih sastojaka — u prvom redu hlora i u manjoj meri kalijuma i natrijuma, što dovodi do umanjenja njihove količine. Zbog toga prilikom određivanja količine pepela i njegovih komponenata, žarenje osušenog mleka treba vršiti vrlo oprezno s tim da temperatura ne pređe 550°C.

U sledećoj tabeli prikazana je količina makroelemenata u pepelu. Podaci su prikazani dvojako: procentualnim sadržajem oksida u pepelu (sa izuzetkom hlora) i količinom pojedinih elemenata. Ranije je bilo uobičajeno da se količina pojedinih mineralnih sastojaka prikazuje procentualnim sadržajem oksida u pepelu sa obrazloženjem da se naj veći deo ovih elemenata u pepelu nalazi u ovom obliku. Međutim, alkalni i zemnoalkalni elementi se ne nalaze u mleku u obliku oksida, te da bi se dobila jasnija predstava o njihovom sadržaju danas se rezultati najčešće iskazuju količinom pojedinih sastojaka u mg%.

Od alkalnih elemenata najviše ima kalijuma. Karakteristično je da ga ima 3 puta više nego natrijuma s obzirom da u krvi dominira ovaj poslednji. To govori o selektivnoj aktivnosti mlečnih ćelija čak i kada se radi o jonima. Naime, poznato je da biljna tkiva kojima se hrane krave sadrže znatno više kalijuma nego natrijuma i da je organizam krave preplavljen ovim elementom. Otuda se javlja neophodnost da se on ukloni iz organizma kako se ne bi poremetio odnos mineralnih materija u krvi. Zbog toga je logična pretpostavka da i mleko predstavlja jedan od puteva za eliminisanje kalijuma iz organizma.

Tab. 28 — Sadržaj makroelemenata u mleku i pepelu (4)

Izostavljeno iz prikaza

• Sastojak mg%
• u mleku
  Kalijum (K) 140
  Natrijum (Na) 58
  Kalcijum (Ca) 117,7
  Magnezijum (Mg) 12,1
  Hlor (Cl) 104,5
  Fosfor (P) 95,0
• Sastojak
• Učešće u pepelu
  K2O 22,0%
  Na2O 8,6%
  CaO 24,3%
  MgO 2,2%
  C1 28,6%
  P2O5 14,3%

O selektivnoj aktivnosti mlečne ćelije, kada se radi o kalijumu i natrijumu, govori i činjenica da se količina natrijuma u mleku povećava u slučajevima kada nastupe poremećaji u funkciji mlečne žlezde, što je naročito izraženo u slučajevima mastitisa. Zbog toga odnos K/Na, koji se naziva brojem alkaliteta, ukazuje na zdravstveno stanje mlečne žlezde ili fiziološko stanje organizma muzne životinje. U slučajevima povećanja količine natrijuma i suženja odnosa K/Na nastupa i povećanje količine hlora što ima za posledicu povećanje saliniteta mleka. U takvim slučajevima se govori o slanom mleku koje pored organoleptičke nepodobnosti ima izmenjene i tehnološke osobine.

Količina kalcijuma varira najčešće u granicama od 110—140 mg%. Ovaj podatak govori da je mleko veoma bogato u ovom elementu jer je dovoljno da čovek konzumira nešto više od 0,5 kg mleka da bi zadovoljio svoje dnevne potrebe.

Još pre jednog veka utvrđeno je da mleko različitih sisara sadrži različite količine kalcijuma i da postoji izvesna korelacija između sadržaja kalcijuma, fosfora, belančevina i brzine porasta mladunaca. Drugim rečima, veća količina kalcijuma, odgovara većem sadržaju fosfora i belančevina u mleku što ima za posledicu i brži porast mladunaca. Brzina porasta mladunaca izražava se brojem dana potrebnih za udvostručenje njihove težine. Ovi podaci prikazani su u tab. 29.

Tab. 29 — Zavisnost brzine porasta mladunaca od sastava mleka (5)

Izostavljeno iz prikaza

Procentualni sadržaj u mleku

• Vrsta sisara
• Broj dana potrebnih za udvostručenje težine pri rođenju
  Čovek 180
  Konj 60
  Goveče 47
  Koza 22
  Ovca 15
  Svinja 14
  Mačka 9,5
  Kučka 9
  Zečica 6
• Vrsta sisara Proteini
  Čovek 1,60
  Konj 2,00
  Goveče 3,50
  Koza 3,67
  Ovca 4,88
  Svinja 5,21
  Mačka 7,00
  Kučka 7,44
  Zečica 10,38
• Vrsta sisara Pepeo
  Čovek 0,20
  Konj 0,40
  Goveče 0,70
  Koza 0,77
  Ovca 0,84
  Svinja 0,81
  Mačka 1,02
  Kučka 1,33
  Zečica 2,50
• Vrsta sisara CaO
  Čovek 0,033
  Konj 0,124
  Goveče 0,160
  Koza 0,197
  Ovca 0,245
  Svinja 0,249
  Mačka —
  Kučka 0,454
  Zečica 0,891
• Vrsta sisara P2O5
  Čovek 0,047
  Konj 0,131
  Goveče 0,197
  Koza 0,284
  Ovca 0,293
  Svinja 0,308
  Mačka —
  Kučka 0,508
  Zečica 0,997

Rezultate prethodne tabele treba tumačiti tako da je različiti sastav mleka rezultat evolucionog procesa vrste a brzina porasta mladunaca posledica sastava mleka.

Kalcijum utiče na čitav niz tehnoloških osobina mleka kao što su veličina kazeinskih čestica i od njih zavisna termička stabilnost, brzina koagulacije pod uticajem proteolitičkih fermenata, čvrstina obrazovanog gruša, sposobnost aglomeracije masnih kapljica. Međutim, treba jasno istaći da ove osobine ne zavise samo od ukupne količine ovog elementa već u prvom redu od oblika u kome se nalazi u mleku.

Mleko je bogato fosforom. Najveći deo fosfora u pepelu potiče od neorganskih soli a oko 35% od ukupne količine otpada na organski fosfor kao sastavni deo kazeina i fosfolipida.

Soli mleka

Sastav mlečnih soli se razlikuje od sastava pepela.

Mlečne soli se sastoje od neorganskih soli i soli neorganskih katjona i organskih anjona. Od organskih soli najznačajniji su citrati. U širem smislu reči tu spada i kazein koji kao polivalentni anjon obrazuje soli sa kalcijumom. Ako se izuzme količina kazeinata ukupna količina soli u mleku iznosi oko 0,9%.

Analizom mlečnog pepela kao i analizom mleka ustanovljeno je prisustvo većeg broja katjona ianjona kao što su: K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Cl~, PO43-, (C6H5O7)3(citratni jon). Prisustvo ovih jonova omogućava postojanje sledećih soli: hlorida —KCl, NaCl, CaCl2; fosfata — KH2PO4, NaH2PO4, K2HPO4, Na2HPO4, Ca (H2PO4)2, Mg(H2PO4)2, CaHPO4, MgHPO4, Ca3(PO4)2, Mg3(PO4)2; citrata − K2(C6H6O7), Na2(C6H6O7), Ca(C6H6O7), Mg(C6H6O7), K3(C6H5O7),Na3(C6H5O7), Ca3(C6H5O7)2, Mg3(C6H5O7)2.

Prisustvo nekih od navedenih soli je dokazano. To se pre svega odnosi na nerastvorljive i nedisocirane soli. Međutim, kada se radi o disociranim solima ispravnije je govoriti o smeši jonova nego o postojanju soli određenog sastava.

Proučavanje soli mleka je veoma složeno jer se u mleku nalaze u različitim oblicima i različitom stepenu disperznosti. Pre svega, neke soli su rastvorljive a druge nerastvorljive. Nerastvorljive soli su obično adsorbovane na kazeinskim česticama ali i jedan deo rastvorljivih i disociranih soli je takođe adsorbovan od strane belančevina. Rastvorljive soli mogu biti delimično ili potpuno disocovane. Ove, kao i druge činjenice jako otežavaju proučavanje soli mleka. Osnovna teškoća je u tome što do danas nisu ustanovljene dovoljno precizne metode kojima bi se soli mleka izdvojile potpuno u nativnom stanju. Zbog toga se u proučavanju ovih sastojaka mora često ići posredno da bi se dobila što približnija slika o njihovom stanju i ulozi u mleku.

Zbog toga se podaci o sastavu mlečnih soli prihvataju uslovno i dati su u tab. 30.

Tab. 30 — Sastav soli u mleku

Izostavljeno iz prikaza

• So Sadržaj u %
• NaCl 0,0962
• KCl 0,0830
• KH2PO4 0,1156
• K2HPO4 0,0835
• MgHPO4 0,0336
• K3(C6H5O7) 0,0495
• So Sadržaj u %
• Mg3(C6H5O7)2 0,0367
• CaHPO4 0,0671
• Ca3(PO4)2 0,0806
• Ca3(C6H5O7)2 0,2133
• Kalcijum vezan za kazein 0,0465

Nerastvorljive soli nazivaju se često koloidnim solima jer se nalaze pretežno vezani površinskim silama za kazeinske čestice. Ova činjenica omogućava da se izdvajanjem kazeina iz mieka izvrši prilično oštro separacija ovog dela od rastvorIjivih soli koje ostaju u mlečnom serumu. Samo se po sebi razume da ovo može da obezbede samo takve metode koje ne izazivaju poremećaje odnosa između rastvorIjivog i koloidnog dela soli. Za ovu svrhu se koriste različite metode kao što su ultrafiltracija, ultracentrifugiranje, primena proteolitičkih fermenata (himozin i sl.). Metoda dijalize nije uvek pogodna jer primenom ovog postupka dolazi do prelaska dela nerastvorljivih soli u rastvorljiv oblik.

Ovu pretpostavku potvrđuju ogledi koji su pokazali da masnije mleko sadrži i više limunske kiseline.

Prisustvo limunske kiseline je od značaja i pri proizvodnji kisele pavlake i maslaca jer aromogene bakterije (Str. citrovorus i Str. paracitrovorus) iz maslarskih kultura transformišu u kiseloj sredini limunsku kiselinu u diacetil i acetoin (CH3— -CO-CO-CH3; CH3-CHOH-CO-CH3) Diacetil Acetoin

Iznete činjenice pokazuju da u mleku postoji određena ravnoteža između pojedinih vrsta i oblika soli i da svaki poremećaj uslova koji postoje u toj sredini dovodi i do promena odnosa među njima. Najveći uticaj na odnos između rastvorIjivih i nerastvorljivih soli u mleku ima promena pH. Tako je ustanovljeno da u sveže pomuženom mleku nije uspostavljeno stanje stabilne ravnoteže što nastupa u prvom redu kao posledica znatnog smanjenja količine CO2 prilikom muže. Ravnoteža se u ovom slučaju pomera u pravcu obrazovanja nerastvorljivih soli. U slučaju porasta kiselosti mleka nastaje obrnuta pojava. Tako su Đorđević i sar. (3) ustanovili da se promenom titracione kiselosti od 14,7 na 39,8°T, procenat rastvorljivog kalcijuma povećava od 38,2 na 79,4% (%od ukupnog kalcijuma u mleku).

Pored ravnoteže između rastvorljivih i nerastvorljivih soli veoma je značajna i ona koja postoji između pojedinih jona u rastvoru. Od postojećih jona najveći značaj se pridaje Ca2+, Mg2+, PO43i (C6H5O7)3^. To dolazi usled toga što veća količina Ca2+ i Mg2+ izaziva uvećanje kazeinskih čestica i s tim u vezi i njihovu manju stabilnost u sistemu. Pri tome treba imati u vidu da je asocijativno dejstvo Ca2+

• Oksalsiićetna kiselina
• Acetilin koencim A
• Limunska kiselina

White i Davies (7) su primenom ultrafiltracije izdvojili rastvorljive soli i ustanovili da se 31% kalcijuma, 65% magnezijuma, 53% neorganskog fosfata i 94% citrata mleka nalaze u rastvorenom obliku. Karakteristično je da se veliki deo kalcijuma i fosfora nalazi u nerastvorenom obliku. To dolazi usled toga što je mleko veoma bogato kalcijumom i fosfornom kiselinom. To dovodi do obrazovanja kalcijumovih soli fosforne kiseline koje su vrlo slabo rastvorljive i zbog toga se i reakcija odvija u prvom redu u tom pravcu. Količina nerastvorenih citrata je veoma mala, nasuprot ranijem gledištu da se veći deo ovih soli nalazi u ovom obliku u mleku.

Količina citrata u mleku varira od 140—210 mg% sa prosekom od 176 mg%. Za osobine mleka najvažniji su citrati kalcijuma i magnezijuma zbog toga što su te soli, iako najvećim delom rastvorljive, slabo disocovane, što ima za posledicu smanjenje koncentracije slobodnih kalcijumovih jona.

Način sinteze limunske kiseline u mlečnoj ćeliji nije potpuno razjašnjen i smatra se da ona nastaje kao prateći proizvod pri sintezi masnih kiselina. Naime, prilikom razmatranja sinteze masnih kiselina istaknuto je da u produžavanju lanca učestvuje acetil koencim A. On može da stupi u reakciju sa oksalsirćetnom kiselinom usled čega nastaje limunska kiselina.

Ovu pretpostavku potvrđuju ogledi koji su pokazali da masnije mleko sadrži i više limunske kiseline.

Prisustvo limunske kiseline je od značaja i pri proizvodnji kisele pavlake i maslaca jer aromogene bakterije (Str. citrovorus i Str. paracitrovorus) iz maslarskih kultura transformišu u kiseloj sredini limunsku kiselinu u diacetil i acetoin (CH3— -CO-CO-CH3; CH3-CHOH-CO-CH3) Diacetil Acetoin

Iznete činjenice pokazuju da u mleku postoji određena ravnoteža između pojedinih vrsta i oblika soli i da svaki poremećaj uslova koji postoje u toj sredini dovodi i do promena odnosa među njima. Najveći uticaj na odnos između rastvor-Ijivih i nerastvorljivih soli u mleku ima promena pH. Tako je ustanovljeno da u sveže pomuženom mleku nije uspostavljeno stanje stabilne ravnoteže što nastupa u prvom redu kao posledica znatnog smanjenja količine CO2 prilikom muže. Rav-noteža se u ovom slučaju pomera u pravcu obrazovanja nerastvorljivih soli. U sluča-ju porasta kiselosti mleka nastaje obrnuta pojava. Tako su Đorđević i sar. (3) usta-novili da se promenom titracione kiselosti od 14,7 na 39,8°T, procenat rastvorljivog kalcijuma povećava od 38,2 na 79,4% (%od ukupnog kalcijuma u mleku).

Pored ravnoteže između rastvorljivih i nerastvorljivih soli veoma je značajna i ona koja postoji između pojedinih jona u rastvoru. Od postojećih jona najveći značaj se pridaje Ca2+, Mg2+, PO43i (C6H5O7)3^. To dolazi usled toga što veća količina Ca2+ i Mg2+ izaziva uvećanje kazeinskih čestica i s tim u vezi i njihovu manju stabilnost u sistemu. Pri tome treba imati u vidu da je asocijativno dejstvo Ca2+ znatno jače izraženo nego što je slučaj sa Mg2+. O ovome govore naši podaci (8) koji pokazuju da su asocijati kazeina obrazovani pod dejstvom Mg2+ nepravilnog oblika i manje kompaktni.

Kao protivteža ovim katjonima javljaju se fosfatni i citratni joni koji regulišu količinu kalcijuma i magnezijuma u rastvoru i jonskom oblku. Zbog toga je odnos Ca2+ i Mg2+, s jedne, i PO43~ i (C6H5O7)3~, s druge strane nazvan balansom ili ravnotežom jona a neki autori je nazivaju ravnotežom soli u mleku. Gledište o balansu soli (jona) je teorijski osporavano od nekih autora. Međutim, njenu osnovanost su pokazali rezultati u praksi. Naime, poremećaj termičke stabilnosti kod svežeg mleka najčešće nastaje kao posledica veće koncentracije Ca2+ (Utrehtski fenomen). Povećana stabilnost se u tim slučajevima postiže ili dodavanjem fosfata, polifosfata ili citrata alkalnih metala ili uklanjanjem dela kalcijuma jonskim izmenjivačima (vidi termička stabilnost mleka).

K+, Na+ i Cl~ imaju disocijativno delovanje prema kazeinu. Veća količina ovih jona dovodi do disocijacije kazeinskih čestica i do povećanja količine rastvorljivog -monomerno dispergovanog kazeina. Zbog toga i natrijum dodat sa pomenutim stabilišućim solima utiče na povećanje termičke stabilnosti mleka. Međutim, Na+ i K+ usporavaju koagulaciju mleka pod dejstvom proteolitičkih fermenata i dovode do obrazovanja mekšeg gela, koji može biti pogodniji za proizvodnju nekih vrsta sireva. O tome govore podaci Demerdash-a (3) da dodavanje 4—5% NaCl mleku pre podsirivanja jako produžava vreme koagulacije i često dovodi do obrazovanja veoma mekog gela koji se teško može mehanički obrađivati te nastaju i veći gubici u proizvodnji belog sira.

Soli i joni utiču neposredno na više fizičkih osobina kao što su osmotski pritisak i stim u vezi temperatura mržnjenja i ključanja, električna provodljivost, titraciona kiselost, pH i puferski kapacitet mleka. S obzirom, da utiču na disperznost kazeina i na količinu vezane vode ove supstance mogu posredno da utiču i na viskozitet i gustinu mleka.

Fermenti (encimi) u mleku

U mleku je ustanovljeno prisustvo većeg broja (oko 60) različitih fermenata. Neke od njih izlučuju mlečne ćelije prilikom sekrecije mleka dok drugi potiču od mikroorganizama. Zbog toga se oni često dele na fermente mleka i encime mikroorganizama. (Termini: fermenti, encimi i enzimi su sinonimi). Neki od njih su mešovitog porekla što znači da potiču i iz mlečne ćelije i od mikroorganizama. Ovo pokazuje da ne postoje neki posebni fermenti mleka, kako se to katkada želi da prikaže.

Neki autori smatraju fermentima mleka samo one koji potiču iz mlečne ćelije, odnosno iz organizma mlečne životinje. Ovakvo gledište je teško prihvatiti s obzirom da se u mleku, još dok je u vimenu, nalazi izvestan broj mikroorganizama i da se taj broj povećava prilikom dobijanja i manipulacije sa mlekom. Ovi mikroorganizmi »izlučuju« fermente u okolnu sredinu a neki od njih se ni po čemu ne razlikuju od fermenata koje izlučuje mlečna žlezda. Takođe se fermenti koje izlučuje mlečna žlezda ne razlikuju (osim peroksidaze, a možda i lipaze) od encima u prirodi. Zbog toga, kada se želi da potencira da neki encimi potiču iz mlečne ćelije koriste se termini »nativni« ili »originalni« fermenti.

Za skup fermenata u mleku često se koristi termin fermentni sistem mleka. Ovaj naziv nije adekvatan jer fermentni sistemi mogu postojati samo u živoj ćeliji u kojoj oni deluju određenim skladnim redosledom, dok fermenti u mleku deluju pojedinačno, nezavisno jedan od drugoga.

Fermenti su po pravilu termolabilni, što znači da se inaktivišu pod dejstvom povišenih temperatura (prilikom pasterizacije, kuvanja ili sterilizacije). Međutim, različiti encimi pokazuju diferencijalnu otpornost na dejstvo temperature, što znači da su termički režimi pri kojima nastupa inaktivacija pojedinih fermenata različiti.

S obzirom na veliki broj različitih fermenata kao i na raznovrsnost sastojaka mleka trebalo bi očekivati da se njihovo delovanje reperkutuje na organoleptičke i tehnološke karakteristike mleka. U stvari, većina fermenata ne pokazuje bilokakav uticaj na pomenute osobine. Izuzetak od toga čine lipolitički i proteolitički encimi, čije prisustvo može katkada da izazove neke od mana mleka. O tome će biti posebno reči kada se budu tretirali ovi encimi pojedinačno.

Najveći značaj fermenata u mleku jeste u tome što su njihove osobine iskorišćene za kontrolu nekih tehnoloških operacija kao i nekih aspekata kvaliteta mleka. U tu svrhu iskorišćene su specifičnosti dejstva pojedinih fermenata, njihova termička labilnost kao i poreklo. Zbog toga će u daljim izlaganjima osnovna pažnja biti posvećena ovim momentima.

Peroksidaza (Laktoper oksidaza). — Peroksidaze su veoma rasprostranjene u prirodi. Naročito bogat izvor peroksidaze je koren rena, koga je koristio Theorell za fundamentalna istraživanja sastava i svojstava ovog encima. On se sastoji od belančevinastog nosača, koji ima osobine albumina i zbog toga se izdvaja sa ovim proteinima pomoću (NH4)2SO4. Prostetična grupa mu se sastoji od hemina. Ispitivanja su pokazala da peroksidaza koju izlučuje mlečna žlezda sadrži dva atoma gvožđa po molekulu dok ostale peroksidaze sadrže samo jedan. Zbog te specifičnosti dobila je naziv -laktoperoksidaza.

Peroksidaza katališe razgradnju vodonik peroksida u prisustvu nekog akceptora kiseonika. Ova reakcija može se prikazati na sledeći način

H2O2 + A Peroksidaza → H2O+AO

2KJ + O = K2O + J2

Sa A je obeležen akceptor kiseonika ili donator vodonika a sa AO oksidisani akceptor.

U praksi se koristi veći broj akceptora koji prilikom oksidacije dovode do bojene reakcije a među njima najčešće p-fenilendiamin, gvajakol i skrob u prisustvu KJ.

Druga značajna osobina laktoperoksidaze na kojoj se zasniva njena primena u mlekarstvu jeste njena termolabilnost. Međutim, njena otpornost prema dejstvu povišenih temperatura je veća nego kod mnogih drugih fermenata. Inaktivacija počinje na 70°C ali je za potpunu inaktivaciju na toj temperaturi potrebno oko 2,5 časa; na 75°C inaktivacija se postiže za 2,5 minuta i tek na 80°C ovaj ferment se inaktiviše u vremenu koje je kraće od trajanja temperature prilikom pasterizacije mleka.

Ove osobine su iskorišćene za kontrolu da li je mleko zagrevano na temperaturu od 80°C i više (da li je kuvano ili sterilisano).

Prilikom izvođenja peroksidazne probe mleku se dodaje mala količina H2O2 i neka supstanca koja se lako oksidiše i pri tome daje bojenu reakciju (p-fenilendiamin, gvajakol i dr.). Ako se pojavi karakteristična indigo-plava boja smatra se da je reakcija na peroksidazu pozitivna, tj. da peroksidaza nije inaktivisana, odnosno, da mleko nije ili nije dovoljno termički tretirano da bi nastala njena inaktivacija.

Negativna proba na peroksidazu govori o tome da je mleko zagrevano najmanje na 80°C u toku 2,5 sekunde ili na temperaturu iznad ove.

Prosečna količina peroksidaze u mleku iznosi 30,3 pg /kg. Količina varira od individue do indivudue, od dana do dana; na nju utiču kako ishrana tako i zdravstveno stanje životinje. To dolazi usled toga što u toku bolesti mlečne životinje, a naročito u slučajevima mastitisa dolazi do povećane količine leukocita, koji su u neku ruku i nosioci peroksidaznih svojstava mleka. To može da dovede do toga da belančevinasti deo laktoperoksidaze može da čini čak 1% količine proteina mlečnog seruma. To znači da je kravlje mleko bogat izvor ovog fermenta, što važi i za ovčije i kozje mleko. Nasuprot tome, mleko žene i mleko nekih kopitara ne sadrže ovaj ferment ili se on nalazi u tragovima. Treba takođe istaći činjenicu koju je ustanovio još Orla Jensen da većina homofermentativnih bakterija mlečne kiseline ne stvaraju peroksidazu (8).

Količina laktoperoksidaze određuje se na osnovu njene aktivnosti u mleku a ova se ustanovljava na osnovu količine oksidisanih materija u određenom vremenskom periodu na temperaturi od 25°C, koja se smatra optimalnom za njeno delovanje. Aktivnost peroksidaze se određuje ili na osnovu količine oslobođenog joda iz KJ ili na csnovu intenziteta boje kod primene p-fenilendiamina ili drugih akceptora kiseonika.

U prvom slučaju aktivnost se određuje tako što se mleku doda određena količina KJ i H2O2 i posle određenog vremena ustanovljava se količina oslobođenog joda koji nastaje kao rezultat sledećih reakcija:

H2O2 Peroksidaza → H2O + O

2KJ + O = K2O + J2

Đorđević i Gavrilović (5) su istraživale aktivnost laktoperoksidaze u kravljem mleku fotometrijskom metodom u određenim vremenskim razmacima (30 sekundi) koristeći promenu intenziteta boje p-fenilendiamina. One su utvrdile da je aktivnost fermenta najveća u toku prvog minuta, da u toku sledeća 3—3,5 minuta aktivnost postepeno slabi i da potpuno prestaje posle 5 minuta, bez obzira na vreme koje proteče posle toga. Promena aktivnosti peroksidaze sa vremenom prikazana je krivom na sledećoj sl. 21.

Povećanjem ili smanjenjem količine mleka ovi autori su ustanovili da se srazmerno povećava ili smanjuje intenzitet boje ali, kao i u prethodnim ogledima, u toku petog minuta prestaje aktivnost fermenta. Promene količine reagenata (H2O2 i parafenilen diamina) nisu ništa izmenile u pogledu aktivnosti fermenta u zavisnosti od vremena. Na osnovu toga izvode zaključak da tokom delovanja dolazi postepeno do »Iscrpljivanja« (»iznurivanja«) laktoperoksidaze, što je svakako posledica blokiranja gvožđa u njenoj prostetičnoj grupi. Pod normalnim uslovima ne dolazi do reaktivisanja fermenta tokom dužeg vremena.

Merenje po redu

Sl. 21 — Kriva aktivnosti laktoperoksidaze u zavisnosti od vremena

Izostavljeno iz prikaza

Peroksidazna svojstva mleka iskorišćena su takođe za dokazivanje da li je mleku dodavan H2O2 u cilju konzervisanja ali rezultati nisu uvek zadovoljavajući, s obzirom da u mleku postoje i drugi fermenti koji razlažu vodonik peroksid.

Katalaza

Katalaza katališe razgradnju vodonik peroksida na sledeći način:

2H2O2 Katalaza → 2H2O + O2

Katalaza je ferment mešovitog porekla. Ipak, najveći deo katalaze predstavlja produkt lučenja mlečnih ćelija. Količina katalaze u mleku može da varira kao rezultat većeg brcja činilaca kao što su: individualne razlike među kravama ili ishrana. Međutim, povećanje količine katalaze je najčešće i u najvećoj meri rezultat oboljenja vimena, usled čega se sa mlekom izlučuje i veća količina leukocita koji su nosioci i katalaznih svojstava mleka. Može se čak reći da je količina katalaze srazmerna broju belih krvnih zrnaca u mleku. Zbog toga je osobina katalaže da razlaže vodonik peroksid iskorišćena kao jednostavana i brza metoda za preliminarno konstatovanje obolenja vimena. Danas postoji veći broj jednostavnih, brzih i precizn’jih metoda za dijagnosticiranje mastitisa, ali i pored toga ne treba /anemarivati infnrmacije koje se mogu dobiti na osnovu katalazne aktivnosti mleka.

Katalazna aktivnost mleka se može ustanovti na različite načine ali je u skromnim uslovima gazometrijsko određivanje najpodesnije. Ono se može izvesti na različite načine ali se najčešće vrši utvrđivanjem količine mleka koju oslobođeni kiseonik (O2) istisne kroz kapilarnu cev. Količina mleka koja se istisne iz 15 ml mleka u toku 2 časa na temperaturi od 25°C naziva se katalaznim brojem. Kod većine zdravih krava on se kreće od 1—4, dok mleko bolesnih krava daje vrednosti od 8—16. Ukoliko je katalazni broj veći smatra se da je intenzitet obolenja izraženiji.

Kolostrum sadrži više leukocita pa usled toga daje vrednosti katalaznog broja koje su karakteristične za mleko od obolelih krava. Zato se na osnovu katalaznog broja može doći i do indicija o mešanju mleka u užem smislu reči sa kolostrumom, što zakonom nije dozvoljeno za mleko koje se stavlja u promet.

Katalaza spada u dvokomponentne fermente i izolovana je kao i peroksidaza u kristalnom stanju. Belančevinasta komponenta je albuminskog karaktera dok prostetičnu grupu čini hematin. Na osnovu količine gvožđa (0,09%) ustanovljeno je da sadrži 4 atoma ovog elementa u molekulu encima.

Katalaza je aktivna i na temperaturama oko 0°C ali joj je optimum dejstva na 37°C. Neutralna reakcija sredine najviše pogoduje njenoj aktivnosti. Pri povišenim temperaturama inaktiviše se pod sličnim uslovima kao i peroksidaza.

Mleko koje je podrgnuto centrifugalnom prečišćavanju (pomoću klarifikatora ili klarifiksatora) u mlekari pokazuje manju katalaznu aktivnost jer se najveći deo leukocita izdvoji dejstvom centrifugalne sile i nalazi se u talogu centrifugalnih prečistača. Zbog toga talog iz klarifikatora vrlo intenzivno oslobađa kiseonik iz H2O2.

Dehidrogenaze

U mleku se nalaze anaerobne dehidrogenaze koje se međusobno razlikuju po hemijskoj prirodi kofermenta (8). One učestvuju u oksidoredukcionim procesima prenoseći vodonik sa donatora na akceptor.

Od ovih fermenata ovde će biti obrađena dva koji su od značaja za analize mleka a u literaturi su poznati više pod imenom reduktaza i aldehid oksidaza.

Reduktaza. — Reduktaza je raniji naziv za anaerobnu dehidrogenazu. Ime je dobila po tome što katališe redukciju metilenskog plavog i drugih lako redukujućih supstanci. U mleku je poreklom od mikroorganizama.

Koferment reduktaze je NAD (nikotinamidadenindinukleotid) i katališe čitav niz oksidoredukcija kao što su redukcija pirogrožđane kiseline u mlečnu ili acetaldehida u etilalkohol (8).

Pre više od 90 godina Duclaux je ustanovio sposobnost mleka da obezbojava indigokarmin. Kasnije je ustanovljeno da ono tu sposobnost ispoljava i prema drugim bojenim supstancama kao što su metilensko plavo, resazurin i druge. Daljim istraživanjima je ustanovljeno da je obezbojavanje posledica aktivnosti mikroorganizama u mleku. Zato su Barthel i Orla Jensen (2) pokušali da ustanove da li pod određenim uslovima postoji zavisnost između broja mikroorganizama u mleku i vremena obezbojavanja metilenskog plavog. Ako bi takva zavisnost postojala to bi značilo da se pomoću reduktazne probe može posredno odrediti približan broj mikroorganizama u mleku. Ovim istraživanjima pomenuti naučnici su postali tvorci jedne metode za ispitivanje broja mikroorganizama u mleku, koja je nazvana reduktaznom probom a ferment koji omogućava njeno izvođenje reduktazom.

Istraživanja su pokazala da izvesna zavisnost između broja mikroorganizama i vremena redukcije metilenskog plavila postoji i rezultate svojih eksperimenata su prikazali tabelarno.

Tab. 31 — Zavisnost vremena obezbojavanja metilenskog plavog od broja mikroorganizama i bakteriološki kvalitet mleka

Izostavljeno iz prikaza

• Broj bakterija u 1 ml. mleka
  do 500.000
  500.000—4.000.000
  4,000.000—20.000.000
  više od 20.000.000
• Vreme obezbojavanja
• Kvalitet mleka-klasa
  5,5 časova i više I
  2—5,5 časova II
  20 minuta do 2 časa III
  manje od 20 minuta IV

Podaci ove tabele pokazuju da su rasponi vremena i broja mikroorganizama u pojedinim klasama kvaliteta mleka veliki. To govori o tome da u svim slučajevima u okviru iste klase ne postoji obrnuta proporcija između broja mikroorganizama i vremena obezbojavanja, tj. da duže vreme obezbojavanja ne mora uvek da znači da je broj mikroorganizama manji. Drugim rečima, mleko koje ima 500.000 bakterija po cm3 može da se obezboji za 2 časa a mleko koje ima oko 4.000.000 bakterija može da se obezboji za oko 5 časova. Navedeni podaci, kao i čitav niz radova koji su obrađivali ovu problematiku, su pokazali da pored ukupnog broja bakterija na vreme redukcije metilenskog plavog utiče više činilaca kao što su: vrsta, stadijum razvića, veličina protoplazmatične mase bakterija, sastav mleka, količina kiseonika i drugih materija koje utiču na oksidoredukcioni potencijal mleka (vitamin C i dr.). Zbog toga se reduktazna proba danas više ne koristi za približno posredno određivanje broja bakterija, već kao merilo njihove aktivnosti i trajnosti mleka.

Metilensko plavo je u suštini indikator oksidoredukcionog potencijala mieka i drugih sistema. Isto je to i sa ostalim pomenutim bojama. To znači da pri određenom rH2 mleka dolazi u svakom slučaju do obezbojavanja metilenskog plavog, ako je njegova količina mala. Na primer, ako se rastvoru vitamina C doda mala količina metilenskog plavog nastupiće obezbojavanje jer je nastala oksidoredukcija pri kojoj se askorbinska kiselina oksidisala a metilensko plavo redukovalo. To znači da će obezbojeno (redukovano) metilensko plavo povratiti boju ako se mleku u kome se odigrala redukcija doda vodonik peroksid ili neka druga supstanca koja će povećati oksidoredukcioni potencijal sredine. Prema tome postavlja se pitanje uloge reduktaze u procesu obezbojavanja. Uloga reduktaze je u tome da ubrza prenos vodonika na metilensko plavo koje se usled toga redukuje i postaje bezbojno (leuko oblik metilenskog plavog). Ova reakcija je prikazana u sledećoj formuli.

• Metilensko plavo (hlorid)
• Leuko (bezbojni) oblik metilenskog plavog

Na vreme obezbojavanja metilenskog plavog pri izvođenju reduktazne probe utiče veoma veliki broj činilaca kao što su: koncentracija upotrebljene boje, temperatura izvođenja probe, postupak sa probom u toku inkubacije, temperatura mleka pre izvođenja probe, temperatura do koje je mleko ohlađeno posle proizvodnje i sl. (3,4).

Veća koncentracija metilenskog plavog usporava obezbojavanje. To se objašnjava činjenicom da veća koncentracija deluje u izvesnoj meri inhibitorno na aktivnost mikroorganizama. Isto tako je potrebno da prođe izvesno vreme da bi se obrazovala dovoljna količina redukujućih supstanci, kao posledica biohemijske aktivnosti mikroorganizama, da bi se povećana količina metilenskog plavila mogla da redukuje (obezboji).

U različitim zemljama i mlekarama reduktazna proba se koristi na različite načine. U jednima, kao što je većinom slučaj kod nas, određuje se minimalno vreme trajanja reduktazne probe da bi mleko moglo biti primljeno u mlekaru. U drugim zemljama, na osnovu reduktazne probe obrazuju se različite klase u pogledu trajnosti mleka i plaćanje mleka se vrši i prema tom aspektu kvaliteta. Međutim, kvalitet mleka nije nešto za uvek dato. Kriterijumi o kvalitetu se menjaju u zavisnosti od uslova koji postoje za proizvodnju, čuvanje i transportovanje mleka. Prema tome, kriterijumi koji važe u jednom periodu moraju da se menjaju čim se poboljšaju uslovi dobijanja, obrade na mestu proizvodnje i prenosa mleka, tj. oni se moraju pooštravati. Pooštravanje kriterijuma o kvalitetu na osnovu reduktazne probe može se vršiti na tri načina: 1) da se minimalno vreme obezbojavanja metilenskog plavila produži, pri čemu je koncentracija indikatora nepromenjena; 2) da se zadrži ranije vreme obezbojavanja ali da se koncentracija metilenskog plavila smanji, što može imati isti efekat kao i produženje minimalnog vremena i 3) da se u izvesnoj men smanji koncentracija boje i malo produži zahtevano vreme obezbojavanja. Međutim, kod pooštravanja kriterijuma treba biti veoma obazriv i voditi računa da primenjena metoda odgovara prosečnom kvalitetu mleka u toj zemlji, u određenoj oblasti ili reonu koji predstavlja sirovinsko područje neke mlekare. Ako se tako ne postupi mogu nastati veliki gubici u prvom redu za proizvođače, koji gube poverenje u mlekaru, u propise ili pak u metode korišćene za utvrđivanje kvaliteta mleka.

Zbog svoje jednostavnosti i dobrih rezultata postignutih u poboljšanju bakteriološkog kvaliteta mleka reduktazna proba je postala vrlo rasprostranjena u mlekarskoj praksi. Međutim, dobre rezultate daje samo ako se striktno primenjuju svi detalji opisane metode jer nepridržavanje nekih od tih detalja može da izazove produženje ili skraćenje vremena potrebnog za obezbojavanje metilenskog plavog. Ti detalji su sledeći: pribor mora biti stenlan, temperatura mleka prilikom sipanja u epruvetu treba da odgovara temperaturi inkubacije, epruvete moraju biti zatvorene, inkubiranje se mora izvoditi u vodenom kupatilu a ne u termostatu i sl.

Reduktaznoj probi se stavljaju nekoliko zamerki. Prva je da dugo traje i da je mleko već otišlo na obradu ili preradu dok se reduktazna proba još izvodi. Treba, međutim, imati u vidu da reduktazna proba treba da pokaže rezultate u poboljšanju kvaliteta mleka u dužem vremenskom periodu, jer će se mleko plaćati i na osnovu njenih rezultata a plaćanje mleka prema kvalitetu predstavlja najbrži i najbolji način za poboljšanje kvaliteta. Druga zamerka je u tome da na vreme redukcije više utiču bakterije mlečne kiseline nego neke druge koje se smatraju štetnijim sa gledišta kvaliteta mleka. Ova primedba ima izvesno opravdanje ali treba istaći da se u mleku svi mikroorganizmi smatraju štetnim, izuzev selekcionisanih bakterija koje je čovek dodao i čijom aktivnošću rukovodi. Treća zamerka je tesno vezana sa prethodnom.

Naime, utvrđeno je da hlađenje mleka na mestu proizvodnje na 4—5°C dovodi do produženja vremena obezbojavanja metilenskog plavila jer je potrebno da prođe izvesno vreme pre nego što se mikroorganizmi ponovo aktiviraju. Hlađenje mleka izaizaziva takođe povećanje broja psihrofilnih bakterija koje sporije obezbojavaju mleko. Prvu od ovih činjenica smo konstatovali u našim ogledima (4) ali druga zamerka nije mogla biti potvrđena jer u mleku koje se dostavlja mlekarama još uvek kod nas preovlađuju bakterije mlečne kiseline.

Bez obzira na sve zamerke dovoljno je istaći da su zemlje sa mnogo razvijenijim mlekarstvom primenjivale i primenjuju ovu probu i da su zahvaljujući, pored ostalog, i njoj postigle kvalitet mleka kome ćemo još dugo da težimo. Ovo se navodi zbog toga što neki mlekarski stručnjaci u našoj zemlji odbacuju reduktaznu probu kao efikasnu metodu za poboljšanje bakteriološkog kvaliteta mleka, smatrajući je zastarelom. Oni preporučuju neke savremenije metode koje se koriste danas u najrazvijenijim mlekarskim zemljama. Pri tome se često zaboravlja da se te metode mogu koristiti zahvaljujući tome što su problemi kvaliteta mleka sa kojima se mi danas borimo odavno rešeni u tim zemljama i da nove metode predstavljaju novi korak ka daljem poboljšanju kvaliteta mleka.

Pored reduktazne probe sa metilenskim plavim koristi se i metoda sa resazurinom. To je isto indikator oksidoredukcionog potencijala ali se njegovo obezbojavanje vrši u dve faze. Prva faza dovodi do prevođenja resazurina (koji je plave boje) u rezorufin (crvene boje). U drugoj fazi rezorufin se redukuje u dihidrorezorufin koji je bezbojan. To znači da se u toku inkubacije proba mleka različitog bakteriološkog kvaliteta mogu da pojavljuju različite boje i nijanse boja te se za njihovo određivanje koristi posebni komparator. Na osnovu vrednosti pročitanih na komparatoru određuje se bakteriološki kvalitet mleka. Na osnovu toga mleko se svrstava u jednu od sedam kategorija (klasa).

Prednost ove metode je u tome što traje samo jedan čas, što je znatno kraće nego kod probe sa metilenskim plavilom. Postoji i resazurinska proba od 10 minuta, koja je preporučena kao brza metoda za otkrivanje mleka vrlo lošeg kvaliteta prilikom prijema u mlekaru. Ova metoda nije našla širu primenu u praksi.

Moyer i Campbell (8) su razradili metodu za određivanje oksidisanog i redukovanog oblika resazurina. Oni su ustanovili da brzina redukcije zavisi od koncentracije askorbinske kiseline i da opada sa smanjenjem koncentracije vitamina C. Na osnovu toga, kao i činjenice da razvodnjavanje mleka usporava redukciju resazurina, oni su pretpostavili da postoje zone velike aktivnosti vodoničnih jona i da se one nalaze oko bakterijskih ćelija, leukocita i masnih kapljica. Resazurin difunduje u ove zone i u prisustvu askorbata biva redukovan, posle čega difunduje natrag u mlečnu plazmu. Prema ovim autorima brzina redukcije zavisi od broja zona, od pH vrednosti koja u njima vlada, kao i od koncentracije askorbata. Iz toga proizlazi zaključak da ove zone deluju u prvom redu koncentracijom vodoničnih jona a ne oksidoredukcionim potencijalom. Ovakvom gledištu zamera se da prenebregava uticaj Eh kao i ulogu encima dehidrogenaza na brzinu redukcije jer oba ova činioca deluju na brzinu obezbojavanja, pogotovo kada se ima u vidu količina korišćene boje. Ovom gledištu se zamera i to da suviše ističe uticaj kiselosti sredine na brzinu redukcije. To utoliko pre što su rezultati istraživanja uticaja kiselosti mleka na brzinu redukcije metilenskog plavog pokazala da kiselost sredine utiče samo ako je rezultat mikrobiološke aktivnosti. Ako se kiselost mleka poveća dodavanjem organskih ili mineralnih kiselina nije mogla biti ustanovljena bilokakva zavisnost brzine obezbojavanja indikatora od reakcije sredine.

Aldehidoksidaza. — Najčešći sinonimi za ovaj ferment su aldehiddehidraza, Schardingerov ferment, ksantinoksidaza, aldehidreduktaza. Ovaj encim je mikrobiološkog porekla i katališe oksidaciju dehidrogenacijom formaldehida, usled čega nastaje mravlja kiselina uz istovremenu redukciju akceptora vodonika.

Početkom ovog veka Schardinger je utvrdio činjenicu da se metilensko plavo brže obezbojava u svežem mleku u prisustvu formaldehida. Kasnije je utvrđeno da kao rezultat procesa koji se odigravaju u mleku dolazi do oksidacije formaldehida u mravlju kiselinu. Detaljnija istraživanja su pokazala da formaldehid sa vodom obrazuje formaldehid hidrat koji se zatim oksidiše dehidrogenacijom u mravlju kiselinu a vodonik se uz posredstvo aldehidoksidaze prenosi na akceptor — metilensko plavo, usled čega ono prelazi u leuko oblik.

Ova reakcija se odigrava dosta brzo jer se sveže mleko obezbojava za vrlo kratko vreme (10—12 minuta) dok se mleko sa većim brojem mikroorganizama obezbojava dva do tri puta brže. Međutim, utvrđeno je da je ova reakcija nepodesna za određivanje broja ili aktivnosti mikroorganizama u mleku te se pokušalo da se termička labilnost ovog fermenta iskoristi kao metoda za dokazivanje da li je mleko pravilno pasterizovano. Međutim, pokazalo se da su osobine ovog fermenta nepodesne i za ovu svrhu.

Aldehidoksidaza se u literaturi često naziva aldehidreduktazom, što je neispravno jer se može steći utisak đa ona katališe redukciju aldehida, dok je njeno dejstvo u suštini suprotno. Aldehid reduktaza je dobila ime po izvesnoj sličnosti sa reduktaznom probom, pošto se u oba slučaja dodaje metilensko plavilo i registruje se vreme njegovog obezbojavanja.

Aldehidoksidaza katališe i oksidaciju ksantina i hipoksantina te je po tome nazvana ksantinoksidaza, za koju je dokazano da je identična sa Schardinger-ovim fermentom. Ovaj ferment katališe i oksidaciju redukovanog DPN i ksantopterina, što znači da ovaj encim pokazuje mali stepen specifičnosti u odnosu na supstrat jer katališe oksidaciju vrlo različitih supstanci kao što su purini i formaldehid.

Prilikom proučavanja aldehidoksidaze ustanovljeno je da treba izbegavati da kiseonik dospe u mleko i da se i on pojavljuje kao akceptor vodonika. Ovo ukazuje na činjenicu da se u mleku nalazi i aerobna dehidrogenaza koja prenosi vodonik i na elementarni kiseonik.

• Formaldehid
• Formaldehid hidrat
• aldehidoksidaza
• Mravlja kiselina + H2
• aldehidoksidaza

H2aldehidoksidaza + metilensko plavo → aldehidoksidaza + 2 H metilensko plavo

Fosfataza

Fosfotaze su fermenti koji hidrolizuju organske estre fosforne kiseline kao što su glicerofosfati, dioksiacetonfosfat, fosfolipidi, ali i supstance kao što su, glikozo-1-fosfat, glikozo-6-fosfat, fruktozodifosfat i dr. Reakcija koju katališu može se predstaviti sledećom šemom:

Fosfataze su vrlo rasprostranjene u živom svetu i prisutne su svim organizmima, i biološkim ćelijama. Zbog toga je razumljivo njihovo prisustvo i u mleku. Najveći deo fosfataza u mleku potiče iz organizma muzne životinje a poslednjih godina je konstatovana i fosfataza mikrobiološkog porekla, o kojoj postoji još uvek malo informacija.

U mleku postoji više fosfataza koje se razlikuju po supstratima na koje deluju i po uslovima pod kojima iskazuju optimalno dejstvo.

Za mlekarastvo je najznačajnija alkalna fosfataza čiji je optimum delovanja pri pH 9,8—9,0. Njen značaj proizilazi otuda što su temperaturni uslovi za njeno inaktivisanje veoma bliski uslovima temperature i vremena pri kojima nastupa uništenje bacila tuberkuloze. To znači da režim termičke obrade koji inaktiviše alkalnu fosfatazu izaziva sigurno i uništenje Koch-ovog bacila. Zbog toga je fosfatazna proba primenjena za kontrolu efikasnosti pasterizacije. Za razliku od peroksidazne probe koja se može koristiti samo za slučaj da je mleko zagrevano na 80 i više stepeni °C, fosfatazna proba se može koristiti i za kontrolu mleka obrađivanog pod režimom niske pasterizacije (63—65°C u toku 30 minuta). U tome je velika prednost fosfatazne probe i zato se u velikom broju zemalja koristi kao standardna metoda za kontrolu efikasnosti različitih režima pasterizacije ili čak i sterilizacije mleka.

Najjednostavniji način da se ustanovi da li je mleko dobro termički obrađeno jeste da se mleku, čiji je pH dodavanjem pufera doveden do 9,8, doda bezbojni fenolftaleinfosfat. Ako je fosfataza prisutna ona će dovesti do oslobađanja fenolftaleina, koji u alkalnoj sredini daje crvenu boju. U slučaju da je fosfataza inaktivisana crvena boja će izostati. Ovako jednostavno izvedena fosfatazna proba pokazuje samo da li je mleko dovoljno termički obrađivano ili nije ali ne može da pruži inrfikacije u kojoj meri je nastala greška bilo da se radi o visini temperature ili njenom trajanju. Zbog toga je mnogo preciznija fosfatazna proba kod koje se stepen podbačaja pri termičkoj obradi može da utvrdi kolorimetrijski primenom posebnog komparatora.

Ustanovljeno je da fosfataza pokazuje sposobnost »reaktivacije« kod pasterizovanog pa čak i kod sterihzovanog mleka. »Reaktivacija« fosfataze ne nastupa ne posredno posle termičke obrade nego 2—5 dana posle toga. Prema tome ova karakteristika fosfatazenema veći značaj za pasterizovano mleko koje posle termičke obrade odlazi u promet i brzo se troši. Ona bi jedino mogla da posluži da se u izvesnim slučajevima otkrije mleko kod koga je prošao duži vremenski period od pasterizacije do prodaje. Međutim, ova je osobina važna kod kontrole sterilizovanog mleka, koje ima znatno veću trajnost.

Zbog čega dolazi do »reaktivacije« fosfataze do danas nije tačno poznato. Zna se da u tome značajnu ulogu imaju joni nekih metala a posebno Mg2+. Mnogo je verovatnije objašnjenje da se alkalna fosfataza nalazi delimično slobodna a delimično vezana za belančevine adsorpcionog sloja masnih kapljica. Slobodna fosfataza biva inaktivisana pri termičkoj obradi dok se deo vezan za belančevine ne inaktiviše. U toku skladištenja mleka pod dejstvom određenih činilaca, između kojih i Mg2+, dolazi do odvajanja dela vezane fosfataze, koja je dotle bila i neaktivna i otporna prema dejstvu visokih temperatura, i do obrazovanja slobodne fosfataze, koja je aktivna. Iz ovoga proizilazi da ne postoji neka specifična reaktivacija fosfataze već prelaz ovog fermenta iz vezanog — neaktivnog — u aktivni slobodni oblik.

Kada se govori o fosfatazi u mleku najčešće se misli na alkalnu fosfatazu, zbog njene praktične primene za kontrolu termičkog tretmana mleka. Zbog toga je manje pažnje poklonjeno kiseloj fosfatazi koja hidrolizuje fosfatne estre na isti način kao i alkalna ali joj se optimum aktivnosti nalazi pri pH 4,0—4,3.

I alkalna i kisela fosfataza mogu da hidrolizuju hemijski vezane fosfate (konstituciona fosforna kiselina) iz kazeina. Naime iz ranijih izlaganja je poznato da se organski fosfor nalazi u kazeinu u obliku fosforne kiseline koja obrazuje estre sa oksiaminokiselinom serinom. Znači da fosfataze mogu da raskidaju ove estarske veze ali da je u tom pogledu kisela fosfataza aktivnija. Ova hidroliza može da dovede do promena u ponašanju kazeina (izoelektrična tačka, stabilnost u mleku) i da modifikuje rezultate elektroforetskih komponenata kazeina.

Kisela fosfataza je znatno otpornija prema dejstvu visokih temperatura. Na temperaturi od 62,8°C u toku 30 minuta inaktiviše se samo 10—20% ovog fermenta. Zbog toga se njene osobine ne mogu koristiti za kontrolu efikasnosti niske pasterizacije.

Lipaza

Lipaze katališu hidrolizu masti. One pokazuju određeni stepen specifičnosti u odnosu na supstrat i uslove delovanja. U mleku su mešovitog porekla te se razlikuju lipaza mlečne plazme (»nativna« lipaza) i bakterijalna lipaza. Ove lipaze se međusobno razlikuju prema uslovima za njihovo optimalno delovanje. Nativna lipaza ima optimum delovanja u alkalnoj sredini (pH 8,8), mada slabijim intenzitetom deluje i pri manjim vrednostima pH. Optimalna reakcija sredine za dejstvo bakterijalne lipaze je u neutralnoj sredini.

U mleku se lipaza nalazi u dva oblika i to kao lipaza mlečne plazme i lipaza adsorpcionog sloja masnih kapljica koja se naziva i membranskom lipazom. Lipaza mlečne plazme nalazi se na određen način vezana sa kazeinom (kapa-kazeinom). Oko 90% ukupnih lipaza se nalazi u tom obliku. To se vidi i iz činjenice da obrano mleko pokazuje znatno veću lipolitičku aktivnost od pavlake. Ostali deo lipaze nalazi se adsorbovan na površini masnih kapljica. Kvantitativni odnos lipaze plazme i membranske lipaze se može menjati. Na to utiče čitav niz činilaca od kojih su najznačajniji temperatura mleka i homogenizacija. Naime, pri držanju mleka na 4—10°C dolazi do prelaza jednog dela lipaza plazme u adsorpcioni sloj masnih kapIjica, usled čega se stvaraju bolji uslovi za njihovo delovanje na gliceride. Pri tome se mora imati u vidu da je lipaza aktivna i na navedenim temperaturama. Prilikom homogenizacije jedan deo kazeina biva adsorbovan na površini novoobrazovanih masnih kapljica usled čega i deo lipaze mlečne plazme dolazi u kontakt sa mastima. Zbog toga je homogenizovano mleko veoma podložno lipolitičkim promenama. To nameće neophodnost da lipaza bude termički inaktivisana ili pre ili neposredno posle homogenizacije. U suprotnom slučaju nastupiće vrlo brzo hidroliza masti.

Lipaze se inaktivišu pri dejstvu povišenih temperatura. Međutim, u mleku se lipaze odlikuju većom rezistentnošću prema termičkim tretmanima koji se koriste kod proizvodnje pasterizovanog mleka nego u čistim rastvorima. Zapravo, ustanovljeno je da je lipaza u pavlaci otpornija prema dejstvu visokih temperatura i to se objašnjava time da se lipaza rastvara u mastima i prodire u unutrašnjost masnih kapljica koje zaštićuju ovaj deo lipaze od dejstva primenjenih temperatura. Zbog toga se kod termičke obrade pavlake namenjene proizvodnji maslaca često koriste strožiji režimi (viša temperatura i duže trajanje) nego kod pasterizovanog mleka ili drugih proizvoda sa manjim sadržajem masti.

Količina lipaze u mleku je mala i pod normalnim okolnostima ne izaziva promene masti u toj meri da se održavaju na organoleptičke osobine mleka. Međutim, pod određenim uslovima količina lipaze se može znatnije povećati. To je slučaj kada se kraj laktacije poklapa sa periodom ishrane krava voluminoznim, kabastim hranivima (seno i sl.), što je, u našim geografsko-klimatskim uslovima, najčešće slučaj u zimskim mesecima. U takvim okolnostima češće se mogu organoleptički osetiti promene izazvane dejstvom lipaze. Ove promene su izraženije i zbog toga što iipaze deluju i na nižim temperaturama koje takođe dovode do povećanja količine membranske lipaze koja je ireverzibilno vezana za razliku od lipaze plazme. Pod takvim uslovima dolazi do spontane lipolize, a mleko u kome su se odigrale takve promene naziva se lipolizovano mleko.

Aktivnost lipaze zavisi i od oblika u kome se mast nalazi. U slučaju da mleko sadrži više slobodnih masti i lipoliza će biti jače izražena. Prema nekim autorima, mehanički potresi intenziviraju aktivnost lipaze. U stvari u takvim slučajevima povećava se količina slobodnih masti koje lakše podležu lipolizi nego kada se nalaze u obliku masnih kapljica.

Ustanovljeno je da se aktivnost lipaze smanjuje sa povećanjem količine bakra i gvožđa u mleku. To znači da činioci koji favorizuju oksidativne promene mlečne masti inhibiraju lipolitičke. Na koji način ovi metali i njihove soli deluju inhibitorno nije do danas poznato ali praktični rezultati to nedvosmisleno potvrđuju.

Lipoliza u mleku nikada ne ide do kraja, tj, ne dolazi do potpune hidrolize uz obrazovanje glicerina i slobodnih masnih kiselina. Utvrđeno je da slobodne masne kiseline koje tom prilikom nastaju inhibiraju lipazu. Prema postojećim podacima najjače je inhibitorno dejstvo maslačne kiseline. Kao rezultat lipolize nastaje povećana količina slobodnih masnih kiselina ali i dii monoglicerida. Slobodne masne kiseline kao i monogliceridi su površinski aktivne materije te zato lipolizovano mleko ima manji površinski napon. Ovakvo mleko pokazuje veću sklonost kao obrazovanju pene koja je pored toga i stabilnija. Ovakvo ponašanje pokazuje i lipolizovana pavlaka. Prilikom bućkanja, takva pavlaka u klasičnim bućkalicama obrazuje obilnu penu koja je vrlo stabilna a prilikom produženog bućkanja nastaje samo usitnjavanje mehurića pene ali ne i njeno rušenje, što je preduslov za preobražaj faza i obrazovanje zrna maslaca. Zbog toga se dešava da prilikom bućkanja ovakve pavlake ne može da dođe do obrazovanja maslaca.

Lipolizovano mleko se znatno sporije zgrušava pod dejstvom himozina a i obrazovani gruš je mekši nego kod nepromenjenog mleka.

Napred navedene činjenice pokazuju da lipoliza štetno utiče i na tehnološke osobine mleka i pavlake. Sasvim je razumljivo da je zbog toga a još više zbog promena organoleptičkih svojstava lipoliza nepoželjna u mleku i većini mlečnih proizvoda. Lipoliza je međutim poželjna u izvesnoj meri kod sireva koji zre sa plesnima u unutrašnjosti testa (rokfor, gorgonzola i ostali tzv. plavi sirevi). Naime, plesni se odlikuju sposobnošću da hidrolizuju masti a produkti ove degradacije utiču na karakterističan ukus i miris sireva. Međutim, kod proizvodnje ovih sireva ne teži se preteranoj lipolizi jer ona izaziva pogoršanje njihovih organoleptičkih svojstava. Takođe je nepoželjno ako je lipoliza, usled slabije aktivnosti plesni, nedovoljno izražena te ne dolaze do izražaja organoleptičke karakteristike. U ovom slučaju, lipolitičke promene mogu se potencirati homogenizacijom ukupne količine ili dela mleka namenjenog proizvodnji ovih sireva (vidi hidrolitičke promene).

Na osnovu napred iznetog proizilazi da lipoliza nije česta pojava u mleku ali da je lipaza (lipaze) jedan od retkih fermenata koji mogu negativno da utiču na organoleptičke i tehnološke osobine mleka i mlečnih proizvoda.

Proteaze (proteinaze)

Proteaze su fermenti koji hidrolizuju peptidne veze u belančevinama ili u proizvodima njihove parcijalne degradacije po sledećoj šemi.

R1-CO-NH-R2 + H2O ↔ R1-COOH + R2-NH2

U mleku je konstatovano prisustvo više proteolitičkih fermenata. Neke od njih izlučuju mlečna ćelija dok su drugi mikrobiološkog porekla.

Proteaza koju izlučuje mlečna žlezda se redovno nalazi u kravljem, ovčijem i kozijem mleku a takođe je ustanovljena i u mleku žene. Ona je istraživana u aseptičkom mleku, tj. mleku u kome su mikroorganizmi uništeni primenom antibiotika i drugih baktericidnih supstanci, tako da je u najvećoj mogućoj meri eliminisano delovanje proteaza mikroorganizama. Pokazalo se da ovaj ferment vrlo dugo zazadržava svoju aktivnost i da u toku 8 meseci može da razgradi oko 3 /4 belančevina mleka. Istovremeno, ovaj podatak govori da je njegova količina mala. Po uslovima za optimalno delovanje kao i po peptidnim vezama koje razlaže sličan je tripsinu Najaktivniji je na temperaturama od 37—42°C u slabo alkalnoj sredini. Svojevremeno je nazvan galaktazom i ovaj termin se dugo zadržao u literaturi mada može da stvori zabuni^ da se radi o encimu koji deluje na galaktozu a ne na belančevine.

U mleku je ovaj ferment uglavnom vezan za kazein što mu obezbeđuje i povećanu otpornost prema dejstvu povišenih temperatura (inaktiviše se na temperaturama iznad 75°C).

Proteaze mikrobiološkog porekla se takođe nalaze u mleku. Njihova količina ne zavisi samo od broja mikroorganizama već u većoj meri na njihovu količinu utiču vrste mikrooragnizama. Ustanovljeno je da kada se u mleku nalazi veći broj mikroorganizama iz roda Bacillus kao što su Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Bacillus mycoides, Bacillus mesentericus, Bacillus calidolactis kao i različite mikrokoke, nastupa koagulacija mleka, slično kao i pod dejstvom male koncentracijc himozina. Pod određenim uslovima ovi mikroorganizmi dospevaju u većem broju u mleko preko prašine sena, slame, ekskremenata, organskog đubriva i naročito preko nedovoljno čistih sudova u kojima su stekli veliku brojnu nadmoćnost nad ostalim vrstama. Ovakvi uslovi se stvaraju naročito u kišnim godinama kada je broj mikroorganizama iz roda Bacillus na zelenoj hrani veoma veliki. Zbog toga se u senu nalazi veliki broj spora ovih mikroorganizama koji preko prašine dospevaju u mleko. Ovi mikroorganizmi mogu se razvijati u mleku pod uslovom da je broj bakterija mlečne kiseline relativno mali, jer se pokazalo da se mlečne bakterije ponašaju antagonistički prema navedenim bacilusima.

Kada se nađu u mleku u velikom broju ovi mikroorganizmi se dosta brzo razmnožavaju i izlučuju proteolitičke egzofermente koji deluju na belančevine a u najvećoj meri na kazein. Oni izazivaju manu mleka poznatu kao slatko grušanje ili slatko zgrušavanje. Slatko zgrušavanje je nazvano zbog toga što pod dejstvom proteolitičkih fermenata na kraju nastupa koagulacija mleka i što se ona dešava bez povećanja kiselosti, čime se želelo da istakne razlika između ove koagulacije i one koja je posledica povećane kiselosti mleka. Mleko koje je u manjoj ili većoj meri izmenjeno pod dejstvom proteolitičkih fermenata ima vrlo loše tehnološke karakteristike. Zbog toga se mleko u kome se proces slatkog grušanja odigrava ne sme primati u mlekaru jer se ova promena smatra vrlo ozbiljnom tehnološkom manom.

Proces slatkog grušanja ne može se organoleptički ustanoviti u samom početku jer mleko nije izmenjeno u pogledu organoleptičkih osobina. Ono se ne može otkriti ni određivanjem kiselosti mleka titracijom ili na osnovu pH vrednosti. Međutim, ono se može otkriti brzim metodama kao što su alkoholna, alizarolna ili proba kuvanja. To dolazi otuda što mleko, u kome je kazein delimično destabilizovan pod dejstvom proteolitičkih fermenata, kaguliše pod dejstvom alkohola ili povišene temperature, slično kao i kod mleka sa povećanom kiselošću. Pri alizarolnoj probi nastupiće ista pojava ali boja ostaje mrka, tj. odgovara boji svežeg (nenakiselog) mleka. Ako se takvo mleko kuva, čuće se pucketanje (slično kao i kod kuvanja nakiselog mleka). Pri slabijem intenzitetu razvoja slatkog grušanja mleko će se normalno zagrevati sve do 80—90°C, kada se na površini obrazuje penušavi gromuljičasti sloj. Takvo mleko obično zagori usled povećane količine taloga kazeina koji se zalepi za dno suda.

Ako se mleko, u kome je ova mana konstatovana navedenim metodama, ostavi da stoji još nekoliko sati ustanoviće se najpre porast viskoziteta, tako da ostavlja utisak da se radi o sluzavom mleku, a zatim će se obrazovati meki gel koji se lako dezintegriše mehaničkim potresima.

Slatko grušanje se retko javlja kod pasterizovanog mleka jer u njemu preovlađuju najčešće bakterije mlečne kiseline koje inhibiraju aktivnost izazivača ove mane.

Ono se često sreće u letnjim mesecima kod kuvanog mleka koje se ne drži na niskoj temperaturi. To dolazi usled toga što su glavni uzročnici ove mane sporogene bakterije te njihove spore izdrže kuvanje dok su bakterije mlečne kiseline uglavnom uništene. Ova situacija stvara povoljne uslove za brzo razmnožavanje vegetativnih oblika bakterija koje izazivaju slatko grušanje. Kod takvog mleka se uočava bilo povećanje viskoziteta, koji je praćen karakterističnom promenom ukusa, ili obrazovanje nežnog gela koji ima slabo plavičastu nijansu boje.

Slatko grušanje se vrlo retko javlja kod sterilizovanog mleka, ali i pored toga, predstavlja jednu od najčešćih mana mikrobiološkog porekla u ultrapasterizovanom mleku (kratkotrajno sterilizovano mleko).

Kao što se vidi proteaze i lipaze su jedini fermenti u mleku koji mogu da izazovu organoleptičke mane i pogoršanje tehnoloških svojstava mleka i mlečnih proizvoda.

O proteazama mikrobiološkog porekla se još uvek nedovoljno zna. Dugo se smatralo da su identične sa sirišnim fermentom jer izazivaju koagulaciju mleka. Danas je, zahvaljujući novijim istraživačkim metodama, utvrđeno da su to različiti fermenti jer dovode do različitih produkata hidrolize kazeina. Ovo je dokaz da hidrolizuju i đruge peptidne veze u kapa-kazeinu. Oni su slični nekim fermentima mikrobiološkog porekla koji se koriste pri proizvodnji sireva kao zamena za sirilo.

Ako se sirevi proizvode od nepasterizovanog mleka, mikrobiološke proteaze učestvuju u razgradnji belančevina sirnog testa, tj. u zrenju sireva. Štaviše, svojevremeno se smatralo da je Bacillus subtilis, zahvaljujući svojoj izraženoj proteolitičkoj aktivnosti, veoma značajan pa čak i dominantan u zrenju sireva, koje se, pored ostalog, karakteriše razgradnjom belančevina. Kasnije se pokazalo da ovo gledište nije tačno i da i drugi mikroorganizmi (koji se koriste kao čiste kulture u sirarstvu) imaju određenu proteolitičku aktivnost. Utvrđeno je da njihove proteaze učestvuju u zrenju sireva i da je njihovo učešće povećano posle autolize izumrlih ćelija bakterija. Ranije je već rečeno da se autolizati mikroorganizama koriste za ubrzanje zrenja sireva (vidi delovanje himozina i drugih proteolitičkih fermenata na kazein).

Ostali fermenti u mleku

Pored navedenih, u mleku je ustanovljeno prisustvo više drugih encima kao što su: aldolaza, amilaza, izomeraze, fosfotransferaza, aminotransferaza, dekarboksilaza i dr. Ovi fermenti ne izazivaju promene organoleptičkih i tehnoloških svojstava mleka niti su njihove osobine mogle biti zasada iskorišćene za kontrolu nekog od aspekata kvaliteta. mleka ili za proveru ispravnosti tehnoloških postupaka. Zbog toga oni neće biti ovde obrađivani iako su veoma značajni sa biohemijskog gledišta.

Vitamini

Vitamini predstavljaju grupu organskih jedinjenja neophodnih za normalno odvijanje biohemijskih procesa u organizmu čoveka i drugih bića. lako su nazvani zajedničkim imenom — vitamini — oni su po hemijskom sastavu i strukturi i po načinu delovanja u organizmu veoma različiti. Oni se često definišu kao biološki aktivne supstance neophodne za normalno odvijanje biohemijskih procesa u organizmu. Tako se označavaju u prvom redu da bi se istakao njihov značaj i neophodnost unošenja sa hranom, pri čemu se često zaboravlja da je i većina drugih supstanci u organizmu isto toliko ili približno isto toliko značajna kao i vitamini i da ne predstavljaju samo građevne ili energetske supstance.

Do danas je ustanovljeno postojanje više od 30 različitih supstanci sa karakteristikama vitamina te se razvila i posebna naučna i praktična oblast koja se bavi njihovom problematikom i koja je nazvana vitaminologija.

Mleko je imalo značajnu ulogu u otkrivanju vitamina. Naime, ruski naučnik Lunin je 1882 godine u svojoj doktorskoj disertaciji prikazao rezultate istraživanja u kojima je utvrdio da miševi hranjeni obrokom koji sadrži najvažnije komponente mleka (masti, belančevine, laktozu i mineralne materije) u čistom vidu, ali u količinama sadržanim u mleku, oboljevaju i uginjavaju. Istovremeno, druga grupa oglednih životinja se razvijala normalno jer je pored veštačkog obroka dobijala i malu količinu prirodnog mleka. Na osnovu toga zaključio je da mleko sadrži malu količinu nepoznatih supstanci neophodnih za život.

Ovim činjenicama tada nije poklanjana pažnja i trebalo je da prođe četvrt veka da Hopkins ponovi oglede Lunina i potvrdi njegove rezultate. Na bazi toga izraženo je mišljenje da mleko sadrži sve faktore neophodne za održavanje i razvoj organizma. U tom periodu naziv vitamin još nije postojao te su ove supstance nazivane faktorima (npr. faktor porasta, faktor plodnosti i dr.) ili dopunskim faktorima ishrane.

Holandski lekar Ejkmann je utvrdio da su se prilikom ishrane kokošaka i golubova poliranim pirinčem pojavljivali poremećaji u organizmu koji su mogli biti otklonjeni tek kada su obroku dodavani otpaci od poliranja pirinča. Pod uticajem Pasterovih pronalazaka Ejkmann je smatrao da obolenja kokošaka nastaju kao posledica delovanja mikroorganizama a da Ijuske pirinča sadrže neku supstancu koja neutrališe njihovu aktivnost.

Gotovo istovremeno sa Hopkinsom radio je i poljski naučnik Funk, koji je iz mekinja pirinča uspeo da izdvoji supstancu koja je uklanjala simptome obolenja poznatog pod nazivom beri-beri. Ova supstanca sadržala je azota pa je ovaj istraživač smatrao da se radi o aminu neophodnom za život i nazvao ga je vitaminom. Ovaj termin je prihvaćen kao zajednički za čitavu grupu ovih biološki značajnih supstanci iako većina od njih ne sadrži azota.

Vitamini se označavaju trojako: slovima (A, B, C, D i dr.), prema dejstvu na pojedine manifestacije avitaminoze (antiskorbutni, antipelagrični i sl.) i prema njihovoj hemijskoj prirodi (askorbinska kiselina, pantotenska kiselina, nikotinamid i sl.). Poslednji nazivi su najčešće izvedeni iz medikamentozne terminologije.

Treba pomenuti da postoji više srodnih supstanci koje imaju dejstvo nekog vitamina ali se one međusobno razlikuju po intenzitetu delovanja, po biološkoj aktivnosti (biološkoj ili biohemijskoj potenciji), odnosno po količini koju treba uneti u organizam da bi se postigao isti efekat. Zbog toga se kod mnogih vitamina danas govori o grupi odgovarajućeg vitamina. Tako u grupu vitamina A ulaze tri vrlo srodne hemijske supstance koje se označavaju kao vitamini A1, A2, i A3.

Na koji način biohemijski deluju svi vitamini nije do danas poznato. Za neke se zna da ulaze u sastav kofermenata, za druge je poznata njihova uloga u oksidoredukcioni.-n procesima, dok je za izvestan broj sigumo da učestvuju u sintezi drugih neophodnin supstanci ili da sprečavaju nepoželjne efekte nekih međuprodukata transformacije masti u organizmu, ali je celokupan mehanizam dejstva još uvek nedovoljno proučen.

Vitamini se dele na: 1) vitamine rastvorljive u mastima i 2) vitamine rastvorIjive u vodi. Neki autori ih nazivaju liposolubilnim i hidrosolubilnim vitaminima. U mastima su rastvorljivi vitamini A, D, E, K, dok vitamine rastvorljive u vodi predstavljaju vitamini B kompleksa, vitamin C i neke druge supstance sa funkcijom vitamina koje nemaju slovnu oznaku već se nazivaju trivijalnim hemijskim imenima.

Bogatstvo namirnica u vitaminima posmatra se sa gledišta broja pojedinih vitamina i njihove količine u odnosu na zadovoljenje potreba organizma.

Ako se mleko posmatra sa tih aspekata, može se reći da je u pogledu broja veoma bogata namirnica jer su u njemu ustanovljeni svi do danas poznati vitamini. Kada se ovo kaže misli se da su u mleku konstatovani predstavnici svake grupe vitamina ali ne i svaki vitaminski varijetet. Sa gledišta količine može se reći da je mleko bogato u nekim vitaminima (B2 i B12), u drugima je osrednje bogato (A, B^, dok je nekima siromašno (D, E, C).

Bogatstvo mleka u pojedinim vitaminima određuje se na osnovu količine sadržane u jednom kilogramu ili litru mleka i prema potrebama organizma. To znači da apsolutna količina nije jedino merilo bogatstva mleka u pojedinim vitaminima već da zavisi i od potreba organizma za ovim supstancama. Očigledan primer za to su vitamini C i B12. Vitamina C u mleku ima oko 20 mg/kg što je po količini 3.000— 6.000 puta više nego vitamina B12. Ipak količina vitamina B12 iz jednog kilograma mleka zadovoljava ili čak prelazi čovekove dnevne potrebe dok bi za zadovoljenje potreba u vitaminu C bilo potrebno da se dnevno konzumira 2,5—10 kg mleka.

Na količinu vitamina u mleku obraća se pažnja iz dva razloga. Prvi je što mleko ulazi u sastav svakodnevnog obroka ogromnog broja Ijudi, pogotovo dece, te nije svejedno koji će se deo obezbediti mlekom a koliko je potrebno nadomestiti iz drugih izvora. Tome treba dodati da i minimalne količine pojedinih vitamina, koje ni približno ne zadovoljavaju celokupne dnevne potrebe Ijudskog organizma, mogu u toku dugog vremena da onemoguće nepoželjne manifestacije avitaminoze. Drugi razlog je u tome što se za ishranu današnjeg čoveka sve više koriste namimice koje su pretrpele mehaničku ili termičku obradu koje imaju za posledicu znatno smanjenje njihove vitaminske vrednosti (npr. polirani pirinač, beli hleb, gotova jela i druge sterilizovane namirnice). Pored toga pojedini vitamini ili provitamini predstavljaju i pigmente mleka te utiču na izgled i primamljivost pojedinih namirnica (žućkasta nijansa mleka, pavlake ili maslaca).

Vitamini u mleku su poreklom iz biljaka i mikroorganizama. Prema tome količina vitamina u mleku zavisi i od ishrane. Na njihovu količinu utiču i pojedini postupci sa mlekom tako da se može reći da mleko može biti bogato ili srednje bogato u nekim vitaminima pod uslovom da su krave pravilno hranjene i da je sa mlekom pravilno postupano u toku dobijanja, čuvanja, transporta i različitih tehnoloških postupaka.

Prelaz pojedinih vitamina u mlečne proizvode zavisi od vrste proizvoda, odnosno od zastupljenosti masti i sastojaka mlečne plazme u njima. To znači da vitamini rastvorljivi u mastima prelaze u mlečne proizvode srazmerno količini mlečne masti a vitamini rastvorljivi u vodi prate prelaz sastojaka plazme. Tipičan primer za to je pavlaka u kojoj se nalazi skoro celokupna količina vitamina rastvorljivih u mastima a ukupna količina ovih supstanci zavisi od sadržaja masti u tom proizvodu. Vitamini rastvorljivi u vodi nalaze se u proizvodima srazmerno učešću sastojaka mlečne plazme u koje se ubraja i voda.

Vitamini rastvorljivi u mastima

V i t a m i n A. — Nedostatak ovog vitamina dovodi u prvom redu do poremećaja vida. Pri njegovom đužem nedostatku u ishrani čoveka nastupa prvo smanjena sposobnost adaptacije oka na oslabljenu dnevnu svetlost ili mrak. Ovaj stepen poremećaja vida naziva se noćnim ili kokošijim slepilom. U daljem toku avitaminoze nastupa orožnjavanje i sušenje epitela rožnjače koje je poznato kao kseroftalmija i koje je obično praćeno nizom sekundarnih obolenja. Ovaj vitamin je neophodan i za normalno razmnožavanje ćelija i rasta organizma ali njegova uloga u ćeličnom metabolizmu još uvek nije dovoljno razjašnjena. Zna se da njegov nedostatak izaziva degeneraciju ćelija u različitim organima Ijudskog i životinjskog organizma.

Vitamin A se u tom obliku nalazi u biljkama. U njima se nalaze i provitaminski oblici — različiti karotini koji sadrže trimetilcikloheksanov (jononski) prsten. Od njih je najznačajniji beta-karotin. Razgradnjom ovog karotina pod uticajem fermenta »karotinaze« nastaju dva molekula vitamina Aj. Razgradnja se odvija na središnoj dvostrukoj vezi lanca između jononskih prstenova usled čega nastaju dva molekula vitamina Aj (retinola).

• β-Karotin
• Vitamin A1

Ovaj proces odvija se kod krava samo u intestinalnim mukozama ali ne i u drugim tkivima (jetri, krvi). U navedenim mukozama, pod dejstvom fermenta p-karotin, 15,15’ — dioksigenaze dolazi do oksidativne degradacije (3-karotina usled čega nastaju dva molekula retinala — tj. aldehida vitamina Aj. Efikasnost transfomacije beta karotina u vitamin At aldehid je slabo izražena kod krava i zbog toga se u krvi krava nalaze istovremeno i vitamin A i karotin, koji dospevaju u mlečne ćelije i koje ih izlučuju sa ostalim sastojcima. Zbog toga se u mleku krava nalaze i vitamin i provitamin Aj a njihova ukupna količina predstavlja vitaminsku vrednosK mleka, s obzirom da čovečiji organizam može da transformiše provitamin u vitamin A u intestinalnom traktu, u jetri i drugim tkivima i tečnostima.

Poznata su tri vitamina A koji se međusobno malo razlikuju po sastavu (razlike su u broju i mestu dvostrukih veza) a obeležavaju se kao vitamin A1, A2 i A3. U slučtiju mleka i sa gledišta čovekove ishrane kao i biološke potencije najveći značaj ima vitamin Aj (retinol).

Količina vitamina A u mleku zavisi u velikoj meri od količine karotina u hrani. Pri ishrani krava zelenom hranom količina ovog vitamina je znatno veća nego kod upotrebe suvih, kabastih biljnih hraniva ili sporednih proizvoda prerade šećerne repe i sličnih hraniva. Razumljivo je zbog toga da se količina ovog vitamina koleba u zavisnosti od klimatskih uslova i godišnjih doba. Zato se i podaci o sadržaju ovog vitamina u mleku znatno razlikuju i kreću se od 0,12 do 2mg/kg. Prema našim podacima količina vitamina A u letnjem periodu kreće se oko 0,5 mg/kg dok je u zimskom periodu njegova količina oko 2,5 puta manja. Pošto potrebe odraslog čoveka u ovom vitaminu iznose prosečno 1 mg/dan, znači da kilogram mleka u letnjem periodu obezbeđuje oko 50% a u zimskom samo oko 20% njegovih potreba.

Odnos vitamina A i beta-karotina u mleku je prosečno 3:1. Međutim, taj odnos može znatno da varira u zavisnosti od količine provitamina u hrani i od rase krava. Naime, u periodu kada je količina karotina u obroku krava nedovoljna, iskorišćavanje karotina iz hrane je nešto veće a takođe je uvećana transformacija provitamina u vitamin. To je takođe jedan od razloga zbog kojih mleko u zimskom periodu ima uglavnom belu boju, jer vitamin A ima vrlo slabo izraženu boju u odnosu na beta karotin. Manji sadržaj karotina u mleku u zimskim mesecima čini da je i maslac u tom delu godine bele boje, dok letnji maslac ima izrazitu narandžastu nijansu. To pričinjava probleme mlekarskoj industriji u obezbeđenju istog kvaliteta maslaca tokom cele godine i primorava ih katkada da dodaju karotine ili njihove derivate (ili odgovarajuće boje, u zemljama u kojima je to dozvoljeno) radi obezbeđenja određene količine vitamina ili privlačnosti proizvoda za potrošače.

Karakteristično je da rase koje imaju narandžastu boju kože tela i vimena daju mleko sa intenzivnijom žućkastom nijansom. Zbog toga postoji uverenje da mleko tih rasa sadrži više vitamina A, što nije uvek tačno s obzirom da se one odlikuju slabo izraženom sposobnošću ili čak nesposobnošću da transformišu beta-karotin u vitamin A. Neke rase se odlikuju većom količinom vitamina A i karotina u mleku. To je u prvom redu slučaj sa rasama koje daju mleko sa velikim procentom masti. Zbog toga i mleko ovih rasa ima intenzivniju narandžastu nijansu boje. Nasuprot njima su holštajnska i ajširska rasa čije mleko ima nešto manju vitaminsku vrednost ali se takođe odlikuju većom sposobnošću transformacije karotina u vitamin A.

Količina vitamina A ne pokazuje neku zavisnost od perioda laktacije. Ukoliko se razlike javljaju one su više rezultat delovanja perioda godine, odnosno, ishrane. Izuzetak je samo kolostralni period lučenja mleka. Količina vitamina u kolostrumu je 4—25 puta veća nego u mleku u užem smislu reči. Kolostrum dobijen neposredno posle partusa ima vrlo često intenzivnu narandžastu boju što i vizuelno ukazuje da sadrži veću količinu karotina. Već posle nekoliko časova (10—12h) količina se znatno smanjuje a i boja kolostruma se menja. 3—5 dana posle telenja količina vitamina A opada na količinu karakterističnu za mleko postkolostralnog perioda.

Vitamin A j karotin su vrlo otporni prema dejstvu viših temperatura koje se primehjuju u mlekarskoj industriji. Naime, prilikom~pasterizacije, sterilizačije, Uparavanja i sušenja nema gubitaka ili su oni beznačajni. Izvesni gubici mogu da ’nastanu pri dužem kuvanju mleka u prisustvu kiseonika. Ovo je vrlo interesantno ‘s obzirom da retinol sadrži 5 dvcstrukih veza a β-karotin 1 Fi da neki autori ove supstance ubrajaju u antioksidante.

Vitamin A je dosta otporan prema kiseoniku. Međutim, ultravioletni zraci kao i dnevna svetlost katališu oksidaciju vitamina A, usled čega nastaju gubici u zavisnosti od dužine delovanja svetlosti. Ustanovljeno je da se količina retinola i p-karotina smanjuje u površinskim slojevima maslaca pri dužem skladištenju. Ovo je povezano sa oksidativnim promenama mlečne masti u tom smislu da obrazovani peroksidi i hidroperoksidi masnih kiselina oslobađaju kiseonik koji oksidiše i vitamin A i (3-karotin, tako da oni gube osobine vitamina. Zapravo kod vitamina A najlakše podleže oksidaciji alkoholna grupa. Pri ovom stepenu oksidacije obrazovahi retinal još uvek ima svojstva vitamina ali pri daljoj oksidaciji on gubi ove osobine. Gubici u površinskim slojevima skladištenog maslaca mogu se primetiti i vizuelno jer nestaje žućkasto-narandžasta boja.

Zahvaljujući činjenici da se veći deo vitamina A u mleku nalazi u okviru masnih kapljica i da su one fino dispergovane, Ijudski organizam vrlo dobro iskorišćava ovu biološku značajnu supstancu. Ogledi su pokazali da se ovaj vitamin bolje resorbuje kada se nalazi u sklopu jako dispergovanih čestica nego kada se unosi u organizam u sklopu neemulgovanih masti. Treba istaći da manje masne kapljice sadrže relativno više i retinola i β-karotina, što govori da se ove materije ne nalaze u unutrašnjosti masnih kapljica već u njihovom površinskom sloju. Time se može objasniti da u obranom mleku zaostaje 2—4% retinola i 8—10% fJ-karotina.

Da bi se količina vitamina A u mleku prilagodila čovekovim potrebama, vrši se vitaminiziranje — obogaćivanje — mleka ovim i nekim drugim vitaminima, što se naziva fortifikacijom. Fortifikacija se sastoji u dodavanju koncentrovanih rastvora ovog vitamina. Ovome sledi homogenizacija mleka koja u ovom slučaju ima za cilj da obezbedi pravilnu raspodelu vitamina u mleku a istovremeno se postiže bolje iskorišćavanje retinola u organizmu.

V i t a m i n D. — Vitamin D predstavlja grupu veoma srodnih jedinjenja koja imaju isto hemijsko jedro a razlike se javljaju na njihovim bočnim lancima. Razlikuju se vitamini D2, D3, D4, D5, koji se odlikuju po biloškom potencijalu u okviru iste vrste. To znači da vitamin koji je manje aktivan kod nekih životinjskih vrsta može biti najaktivniji kod drugih.

• Ergosterol
• Kalciferol (Vitamin D2)
• 7—dehidroholesterol

On reguliše promet kalcijuma i fosfora u organizmu i zbog toga je od izvanrednog značaja za pravilno okoštavanje i formiranje skeleta miadih organizama, što ne znači da njegovu ulogu treba potcenjivati u drugim procesima prometa kalcijuma i kod odraslih i starijih osoba. Zbog učešća u prometu kalcijuma naziva se kalciferol.

Vitamin D ne postoji u biljnom svetu u tom obliku već biljke služe kao izvor provitamina D.

Sa gledišta ishrane čoveka najznačajniji su vitamini D2 i D3a u mleku su pored njih ustanovljeni i D4i D5. D2 nastaje od ergosterola i zbog toga se naziva ergokalciferol dok D3 vodi poreklo od 7-dehidroholesterola i zove se takođe holekalciferol. Kao što je ranije pomenuto, holesterol može da ima provitaminsku vrednost samo pod određenim uslovima obrade.

Iz navedenih formula se vidi da pretvaranje provitamina u određeni vitamin nastaje cepanjem jednog prstena u steroidnom sistemu. Pretvaranje provitamina u vitamin D se odigrava pod dejstvom ultravioletnih zraka, što znači da ne postoji odgovarajući ferment koji bi vršio ovu transformaciju.

Veći deo vitamina D u mleku nalazi se u obliku provitamina. Mleko je vrlo . siromašno vitaminima ove grupe jer jedan kilogram sadrži prosečno 0,0007 mg sa varijacijama od 0,0003 do 0,0012 mg, što obezbeđuje samo 3—5% dnevnih potreba čoveka. Nešto veća količina nalazi se u kolostrumu neposredno posle telenja (0,0012 do 0,0021 mg/kg).

Od različitih činilaca koji mogu da utiču na količinu vitamina u mleku samo ishrana ispoljava izvestan uticaj. Krave hranjene zelenom hranom daju mleko nešto bogatije vitaminom D. Način držanja krava (na paši ili, u stajama) utiče na odnos provitamina i vitamina D u mleku.

Ovaj vitamin je vrlo otporan na dejstvo temperatura pasterizacije, kuvanja ili sterilizacije. On je takođe otporan prema oksidaciji.

Iz napred iznetog proizilazi da ovaj vitamin ne utiče na osobine mleka i da problem predstavlja njegova mala količina i činjenica da se većim delom nalazi u obliku provitamina. Zbog toga su činjeni napori da se ovi nedostaci ublaže ili reše. Rešenja su tražena u tripravca: 1) U ishrani krava obrocima bogatim ili obogaćenim provitaminom ili vitaminom D; 2) u tretiranju mleka ultravioletnim zracima i 3) u dodavanju koncentrata vitamina D mleku (i mlečnim proizvodima).

Prvi način se pokazao kao nedovoljno efikasan i skup.

Tretiranje mleka ultravioletnim zracima (iradijacija) iz veštačkih izvora primenjena je u prvom redu da bi se izvršila transformacija provitamina u vitamine D. Iradijacijom je postignuto da se 25—30% provitamina prevede u aktivni vitamin D. Ovim postupkom je u celini povećana i vitaminska vrednost mleka jer je izazvala pretvaranje dela holesterina, koji nema karakteristike provitamina, u 7 dehidroholesterol sa provitaminskim osobinama. Međutim, ovim postupkom nije stanje znatno poboljšano. Naprotiv, ultravioletno zračenje je dovodilo do čitavog niza nepoželjnih promena na ostalim sastojcima mleka. Pre svega, ovakav tretman je doveo do smanjenja količine drugih vitamina (B2, C, E), do indukovanja oksidativne užeglosti mlečne masti i do obrazovanja mana ukusa i mirisa. Zbog toga je ovaj način danas napušten.

Iradijacija stočne hrane je imala za posledicu pretvaranje provitamina u vitamin D kao i povećanje vitaminske vrednosti hrane usled prevođenja holesterola u 7dehidroholesterol i zbog cepanja veze u B fenantrenskom prstenu.

Obogaćivanje (fortifikacija) mleka vitaminom D2 i D3 vrši se dodavanjem ovih vitamina. Naime, kristali ergokalciferola i holekalciferola se rastvore u mlečnoj masti temperature 40—50°C i obrazovani koncetrat se dodaje mleku u potrebnoj količini. Obogaćivanje se vrši obično istovremeno sa dodavanjem vitamina A i, posle temeljnog mešanja, vrši se obavezno homogenizacija radi ravnomernog rasporeda dodatih vitamina. Ovo je zasada jedini primenljivi, tehnološki i ekonomski opravdan postupak fortifikacije mleka i mlečnih proizvoda vitaminom D. Njegovo sprovođenje mora biti povereno stručnim i savesnim Ijudima i pod stalnom kontrolom, s obzirom da je kalciferol jedini od vitamina kod koga su nesumnjivo ustanovljene štetne posledice hipervitaminoze.

V i t a m i n E. — Postoji više supstanci sa antisterilitetnom funkcijom ko je se zajednički označavaju kao vitamin E ili tokoferol. Do danas je poznato 8 supstanci sa antisterilitetnim (fertilitetnim) dejstvom. Najpoznatiji među njima su alfa, beta gama i delta tokoferol. Od njih je biološki najaktivniji alfa tokoferol i jedini je iz ove grupe vitamina koji je ustanovljen u mleku. α—Tokoferol

Vitamin E je rastvorljiv u mastima ali u sve mlečne proizvode ne prelazi srazmerno prelasku lipida. To dolazi otuda što se skoro tri puta veća količina ovog vitamina nalazi u adsorpcionom sloju masnih kapljica nego u njihovoj unutrašnjosti. Zbog toga maslac sadrži manje ovog vitamina nego što bi se očekivalo prema sadržaju mlečne masti. To dolazi otuda što materije adsorpcionog sloja prelaze najvećim delom u mlaćenicu, koja se zbog toga smatra bogatim izvorom ovog vitamina.

Mleko sadrži prosečno oko 1 mg/kg ovog vitamina. Količina u letnjem mleku je skoro dvostruko veća nego u zimskom. Najveća količina je ustanovljena u kolostrumui kreće se od 3 do 8 mg/kg. Količina alfa tokoferola je zavisna od ishrane i u tom smislu utiče i godišnje doba.

Mleko se ne smatra bogatim izvorom ovog vitamina ali su i E avitaminoze retke zbog široke rasprostranjenosti ovih supstanci u prirodi.

Navedeni sadržaj alfa tokoferola odnosi se na sveže mleko. Međutim njegova količina u mleku zavisi od mnogih činilaca. Duže čuvanje mleka ima za posledicu smanjenje količine vitamina. Tako npr. mleko koje ječuvano 24 časa na4°Cjeizgubi!o 13,6% vitaminske vrednosti. Sa povišenjem temperature čuvanja ti se gubici mogu udvostručiti. Ovo je značajno zbog sve izraženije tendencije da se ohlađeno mleko sakuplja i transportuje svaki drugi dan radi smanjenja prevoznih troškova. Smanjenje količine alfa-tokoferola nastupa usled toga što on lako podleže oksidaciji usled čega gubi osobine vitamina.

Ovaj vitamin je jako otporan na dejstvo visokih temperatura pa ipak prilikom pasterizacije ili kuvanja nastaje smanjenje količine, jer povišene temperature katališu oksidaciju vitamina E.

Alfa tokoferol se ubraja u prirodne antioksidante jer lakše podleže oksidaciji nego nezasićene masne kiseline. Međutim, zbog male količine, njegovo je antioksidativno delovanje ograničeno. Zbog toga se može reći da u mlečnim proizvodima u kojima je proces oksidativne užeglosti izražen, sadržaj vitamina E je zanemarujući. Nasuprot tome, mleko u prahu koje je držano u atmosferi inertnog gasa (N2) sadrži skoro celokupnu količinu ovog vitamina koja se nalazila u proizvodu na početku skladištenja.

Ultravioletni zraci kao i svi činioci utiču na povećanje oksidoredukcionog potencijala mleka izazivaju smanjenje sadržaja vitamina E.

Do danas nije tačno poznat način na koji tokoferol doprinosi uklanjanju sterilnosti. Većina autora smatra da tu funkciju vrši zahvaljujući tome što je podložan oksidaciji. Ustvari, smatra se da on sprečava štetno delovanje produkata nepotpune oksidacije masti, koji nepovoljno deluju na epitelne ćelije polnih reproduktivnih organa i time potpomaže njihovu normalnu funkciju. To znači da i u ovom slučaju on vrši funkciju antioksidanta i deoksidanta.

V i t a m i n K. — Ovaj vitamin je neophodan za normalno zgrušavanje krvi i zato se naziva antihemoragičnim vitaminom. Danas su poznate tri supstance koje čine grupu vitamina K i koji se označuju kao Ki, K2 i K3. Od njih je u čovečijem organizmu najaktivniji vitamin K3. On je neophodan za obrazovanje protrombina.

Ovaj vitamin dospeva u mleko putem hrane. Njime je naročito bogata lucerka. Mleko sadrži oko 0,0003 mg/kg vitamina K, što znači da je količina veoma mala ali je sreća što i potrebe Ijudi za ovim vitaminom nisu velike, što je vrlo otporan na dejstvo visokih temperatura i drugih činilaca koji utiču na količinu drugih vitamina. U letnjem mleku ga ima nešto više nego u zimskom.

Nezamenljive masne kiseline. — Nezamenljive masne kiseline su: linolna, linolenska i arahidonska. Ustanovljeno je da njihov nedostatak ili odsustvo u hrani dovodi do usporenja porasta organizama i do različitih promena na koži. Zbog toga su one ranije označavane kao vitamin F. Danas se one ne smatraju više vitaminima već supstancama koje na određeni način potpomažu funkciju nekih vitamina.

Linolna i linolenska kiselina mogu u organizmu preći u arahidonsku tako da neki autori vitaminom F smatraju samo ovu poslednju a linolnu i linolensku provitaminima.

Mleko je bogato ovim kiselinama jer jedan kilogram zadovoljava više od polovine dnevnih potreba čoveka. Kilogram mleka u zavisnosti od ishrane, sadrži 1,6—2,0g ovih kiselina (vidi sastav mlečne masti).

Vitamini rastvorljivi u vodi

Vitamin B. — Ranije se smatralo da postoji samo jedan vitamin B čiji nedostatak izaziva teško obolenje poznato pod imenom beri-beri. Početna istraživanja u toj oblasti su pokazala da postoje najmanje dva »faktora« B koji se razlikuju po otpornosti prema dejstvu viših temperatura. Kasnija proučavanja su omogućila da se ustanove nove supstance sa osobinama vitamina i one su svrstane u grupu vitamina B koja se naziva kompleksom vitamina B (B-kompleks). Prema tome grupu vitamina B sačinjava veći broj biološki aktivnih supstanci koje su međusobno vrlo različite u pogledu hemijskog sastava i strukture. One se međusobno razlikuju i po biohemijskom dejstvu i po simptomima poremećaja koje u organizmu izaziva njihov nedostatak ili potpuno odsustvo.

Zajedničko im je što ih mogu da sintetišu različiti mikroorganizmi i što se nalaze koncentrisani u većoj meri u pojedinim organima (jetra).

Vitamin B1 — Sinonimi za vitamin B1 su tiamin i aneurin. Neophodan je za rast i metabolizam svih životinja, mnogih biljaka i mikroorganizama.

Njegov značaj je u prvom redu u tome što učestvuje u sastavu kofermenta karboksilaze (kokarboksilaza) koja katališe dekarboksilaciju pirogrožđane kiseline (CH3CO COOH karboksilaza. CH3COH + CO2) koja nastaje kao proizvod transformacije ugljenih hidrata u organizmu. U odsustvu karboksilaze, odnosno tiamina kao neophodnog sastojka njenog kofermenta, dolazi do nagomilavanja pirogrožđane kiseline koja štetno deluje na nervni sistem, dovodi do zapalenja nerava što se vremenom manifestuje kao polineuritis. Tiamin učestvuje i u sintezi masti. Vitamin B1-tiamin, aneurin.

Mleko sadrži prosečno 0,45mg/kg ovog vitamina sa variranjima od 0,2 do <0,7 mg/kg. Njegova količina u mleku je prilično stalna u toku godine. Ovo se objašnjava time što mikroorganizmi u buragu sintetišu ovaj vitamin. Kada mikroorganizmi kasnije budu svareni organizam domaćina koristi njihov ćelični sadržaj pa i vitamin Bp Zbog toga kod preživara ne postoji opasnost od insuficijencije tiamina i čitave grupe vitamina B — kompleksa. Zapravo, upoređivanjem količine vitamina u obroku krava i njihove količine u sadržaju buraga utvrđeno je da ovaj poslednji sadrži više tiamina, riboflavina, piridoksala, biotina, pantotenske kiseline, piacina i folacina i da su razlike bile često jako izražene. Time se mogu objasniti podaci nekih autora da mleko u zimskom periodu sadrži više aneurina nego leti jer ishrana suvom hranom dovodi do njenog dužeg zadržavanja u buragu i do obrazovanja veće mase mikroorganizama sposobnih da sintetišu tiamin.

To znači da krave sa hranom unose manju količinu ovog vitamina ali iz toga ne bi trebalo izvući zaključak da vrsta hraniva ne utiče na količinu vitamina B1 u mleku. Naprotiv, ustanovljeno je da kada krave dobijaju zrnastu hranu ili mekinje koje su bogate aneurinom i mleko sadrži više ovog vitamina.

Period laktacije i rasa krava ne pokazuju određeni uticaj na količinu vitamina B1 u mleku. Jedino kolostrum sadrži dvostruko veću količinu (0,9 mg/kg).

Tiamin se u mleku nalazi delimično slobodan a delimično vezan. On pokazuje sklonost da reaguje sa fosfornom kiselinom a jedan deo može biti vezan i za belančevine. Odnos slobodnog i vezanog tiamina zavisi od perioda laktacije. Relativno najmanje slobodnog vitamina B^ ima u kolostrumu (17% slobodnog i 83% vezanog). Sa napredovanjem laktacije povećava se udeo slobodnog oblika da bi na kraju muznog perioda celokupna količina bila u nevezanom obliku. Uzroci ovakvog ponašanja nisu do sada poznati.

Tiamin je veoma otporan prema oksidaciji. Povišene temperature dovode do smanjenja njegove količine u mleku. Smanjenje više zavisi od dužine delovanja nego od visine temperature. Time se može objasniti da pri niskoj pasterizaciji smanjenje iznosi 5,5—25% a pri visokoj (kratkotrajnoj) 3—4%. Kod kratkotrajne sterilizacije gubici se kreću od 0,5—4% dok kod primene klasičnog režima sterilizacije gubici dostižu 20—50% od količine u svežem mleku.

Pošto tiamin učestvuje u prometu ugljenih hidrata to se čovekove dnevne potrebe najčešće iskazuju na osnovi količine svarljivih ugljenih hidrata. Zbog toga se dnevne potrebe najčešće kreću od 1 do 1,4 mg/dan, što znači da kilogram svežeg mleka zadovoljava 30—45% neophodne količine. Zbog toga se mleko smatra srednje bogatim izvorom ovog vitamina.

Kod mlečnih konzervi smanjenje količine tiamina je zavisno od tehnoloških postupaka koji se primenjuju u njihovoj izradi: kod zaslađenog zgusnutog mleka 14%, kod zgusnutog nezaslađenog mleka 50—75% a kod mleka u prahu oko 10%.

Kod izrade sireva samo 10% ukupnog tiamina mleka prelazi u novi proizvod. Međutim primećeno je da se tokom zrenja sireva količina nešto povećava kao posledica sposobnosti mikroorganizama da sintetišu ovaj vitamin.

Maslac sadrži minimalne količine tiamina (0,03 mg/kg).

V i t a m i n B2. — Sinonimi vitamina B2 su riboflavin i laktoflavin ali se u starijoj literaturi može naći i naziv ovoflavin. Ovaj vitamin je neophodan čoveku, životinjama i mnogim mikroorganizmima zbog toga što predstavlja sastavni deo dva fermenta: flavin adenin dinukleotid (FAD) i flavin mononukleotid (FMN). Kao sastavni deo fermenata laktoflavin učestvuje u oksidaciji glukoze, masnih kiselina i aminokiselina. Kao što je već pomenuto, vitamin B2 ulazi u sastav fermenata mleka, kao što su anaerobne i aerobne dehidrogenaze (vidi: fementi u mleku).

Nedostatak ovog vitamina izaziva čitav niz poremećaja u organizmu čoveka kao što su različiti stepeni dermatita, konjuktivita i keratita a trajnije odsustvo u hrani može da prouzrokuje prestanak rasta i smrt.

Svojevremeno je vitamin B2 izdvajan iz surutke, kristalizovan i korišćen kao vitaminski preparat. Zbog toga je nazvan laktoflavinom. On je jedan od pigmenata u mleku koji doprinosi zelenkasto-žućkastoj boji surutke. U mleku se ova boja ne primećuje jer je maskirana kazeinom.

Prosečan sadržaj laktoflavina iznosi 1,75mg/kg sa varijacijama od 1,2—2,8 mg/kg. Potrebe čoveka zavise od sastava hrane a u prvom redu od količine svarljivih ugljenih hidrata u njoj ali se najčešće dnevne doze kreću u granicama od 1,5—1,7 mg. Po tome se mleko smatra bogatim izvorom ovog vitamina.

U mleku se laktoflavin nalazi većim delom slobodan a manjim delom u vezanom obliku. Oko 35% sadržaja vitamina B2 nalazi se u sastavu kofermenata FAD i FMN dok je preostali deo uglavnom slobodan. Zahvaljujući tirozinu kazein takođe može da veže male količine riboflavina. Odnos slobodnog i vezanog riboflavina u mleku može da se menja. Utvrđeno je da fosfataze mleka oslobađaju vitamin B2 iz sastava kofermenata FAD i FMN. Ovaj proces se ne odigrava u pasterizovanom ili sterilizovanom mleku što je posledica inaktivacije fosfataza u toku termičke obrade.

Količina riboflavina u mleku ne zavisi samo od količine koja se unosi hranom. To dolazi usled toga što mnogi mikroorganizmi u buragu imaju mogućnost da sintetišu ovaj vitamin, kao što je slučaj i sa aneurinom. Zbog toga su sezonske varijacije, u celini uzeto, slabo izražene.

Period laktacije, sa izuzetkom kolostralnog perioda, takođe nema uticaja na sadržaj riboflavina u mleku. Kolostrum neposredno posle telenja sadrži 3,5—7,8mg/kg riboflavina, koji se najvećim delom nalazi u vezanom obliku. Posle toga sadržaj postepeno opada dostižući vrednosti karakteristične za mleko posle 7—8 dana.

• oksidisani oblik
• Vitamin B2—Laktoflavin
• redukovani oblik

Količine vitamina B2 u mleku različitih rasa su vrlo slične. Neki autori su ustanovili da rase čije je mleko bogatije vitaminom A izlučuju i više riboflavina sa mlekom. S obzirom da riboflavin učestvuje u promenama vitamina A u organizmu, ovaj sklop okolnosti bi mogao biti od velikog značaja.

U slabo kiseloj sredini riboflavin je otporan na dejstvo povišenih temperatura tako da pasterizovano i sterilizovano mleko sadrže skoro istu količinu ovog vitamina kao i pre termičke obrade. Međutim, u slabo alkalnoj sredini on podleže destrukciji čiji obim zavisi od režima termičke obrade.

Riboflavin se brzo menja pod dejstvom sunčane svetlosti tako da je mleko, koje je u prozračnim bocama bilo izloženo direktnoj sunčevoj svetlosti u toku 2 časa sadržalo samo 20—80% količine ovog vitamina. Količina vitamina B2 u mleku čuvanom u hladu takođe se smanjuje ali u znatno manjoj meri. Ovi podaci govore o tome koliko je pažnje potrebno obratiti kako ambalaži za mleko tako i načinu i mestu isporuke potrošačima ili prodavnicama.

Destrukcija riboflavina izazvana svetlošću dovodi posredno i do smanjenja količine vitamina C. To znači da je riboflavin uključen u fotohemijsku oksidaciju vitamina C. O tome svedoči i podatak da je vitamin C otporan prema fotohemijskoj oksidaciji ako je riboflavin odsutan.

Napred navedene činjenice govore da je laktoflavin vrlo osetljiv na bilokakve promene u njegovoj strukturi i sastavu, osim onih koje su vezane za prenos vodonika ili, elektrona u okviru fermenata. Redukcijom riboflavin prelazi u leukoriboflavin.

Zahvaljujući riboflavinu pojavljuje se žuta luminiscencija mleka. Zbog toga je ovaj vitamin nazvan i laktohromom. Međutim, pokazalo se da se tokom delovanja svetlosti a posebno ultravioletnih zraka gubi i žuta luminiscencija usled smanjenja količine riboflavina i njegovog prelaska u lumiflavin i lumihrom. To znači da se praćenjem luminiscencije mogu da prate promene u količini riboflavina.

S obzirom da je rastvorljiv u vodi najveći deo vitamina B2 odlazi sa surutkom prilikom proizvodnje sireva. U svežem siru zadržava se, u zavisnosti od sadržaja vode 10—35% vitamina. Sa zrenjem tvrdih sireva količina se smanjuje i pretpostavlja se da je to posledica korišćenja od strane mikroorganizama koji učestvuju u zrenju. Međutim, kod nekih sireva, koji zre sa plesnima na površini (kamember), količina riboflavina je 2—4 puta veća u površinskim nego u unutrašnjim delovima. Slična pojava je primećena i kod drugih sireva kod kojih je došlo do razmnožavanja kvasaca na površini.

Pavlaka sadrži 0,5—1,5 mg/kg riboflavina. Ovako velike varijacije su uglavnom posledica različitog sadržaja masti a u manjoj meri rezultat sadržaja vitamina B2 u mleku. Međutim, tokom skladištenja se količina riboflavina smanjuje tako da pavlaka posle 7 dana sadrži samo polovinu početne količine. Veruje se da se i u ovom slučaju radi o istom fenomenu kao i kod zrenja sireva.

Od ukupne količine vitamina B2 u mleku upotrebljenom za proizvodnju maslaca u njemu se zadržava samo oko 0,3%.

Vitamin B6. — Vitamin B6 predstavlja grupu vitamina u koju spadaju piridoksin, piridoksal i piridoksamin. Biološki aktivni oblik je piridoksal, što znači da piridoksin i piridoksamin u organizmu bivaju transformisani u piridoksal. Zbog toga neki autori smatraju da su piridoksin i piridoksamin provitamini. Ovakvo gledište je teško usvojiti s obzirom da oksidacijom, redukcijom, aminacijom i dezaminacijom svaki od ovih oblika može da pređe jedan u drugi.

Kilogram mleka sadrži oko 0,6 mg ovog vitamina. Mleko se smatra siromašnim izvorom jer jedan kilogram obezbeđuje manje od 30% dnevnih čovekovih potreba.

U mleku se nalazi najvećim delom (86%) u slobodnom stanju u obliku piridoksala dok je manji deo vezan za fosfornu kiselinu.

Količina ovog vitamina je nešto veća u prolećnom periodu što nije posledica povećane količine ovog vitamina u hrani već rezultat izmejie sastava mikroflore u buragu pod uticajem zelene hrane. Izmenjena mikroflora se karakteriše većom sposobnpšću sinteze vitamina B6.

Kolostrum sadrži 2—3 puta više ovog vitamina ali se tokom kolostralnog perioda količina brzo smanjuje i posle 2—3 dana spada na količine karakteristične za mleko. Izuzev toga laktacija ne pokazuje izraziti uticaj na količinu ovog vitamina u mleku.

Vitamin B6 je otporan prema dejstvu temperatura pasterizacije ali se njegova količina znatno smanjuje pri sterilizaciji toplotom. Pokazalo se da je destruktivno dejstvo temperatura sterilizacije u većoj meri funkcija vremena delovanja nego visine temperature. To očito dokazuje činjenica da je u kratkotrajno sterilizovanom mleku i pored primene više temperature (148°C) količina vitamina B6 ili nepromenjena ili neznatno smanjena, dok je u mleku sterilizovanom na 117°C u toku 15 minuta količina smanjena za 55%. Gubljenje osobina vitamina pri trajnoj sterilizaciji povezuje se sa denaturacijom belančevina surutke pri čemu nastale sulfhidrilne grupe reaguju sa piridoksalom obrazujući 4-piridoksal disulfid koji nema svojstva vitamina.

Ovaj vitamin je osetljiv na dejstvo dnevne svetlosti. Smanjenje količine pod dejstvom ovog činioca je zavisno od trajanja i intenziteta svetlosti i kreće se od 9—46%, Vitamin PP. — Vitaminsku vrednost imaju dve supstance i to: nikotinska kiselina i nikotinamid (amid nikotinske kiseline). Ovaj vitamin poznat je i pod imenom niacin.

Niacin ulazi u sastav dva kofermenta koji se nalaze i u mleku i čine sastavne delove dehidrogenaza: nikotin amid dinukleotid (NAD) i nikotinamid dinukleot’H fosfat, koji katališu čitav niz biohemijskih oksidoredukcionih procesa.

Nedostatak ovog vitamina izaziva obolenje poznato pod imenom pelagra. Najčešće se u slučaju pelagre javljaju nedostatak i drugih vitamina iz kompleksa B, tako da su simptomi obolenja raznovrsni.

Mleko sadrži oko l,5mg/kg ovog vitamina sa najčešćim varijacijama od 1—2mg/kg. i zadovoljava samo 9—12% čovekovih dnevnih potreba. Međutim, količina ovog vitamina u mleku ne zabrinjava s obzirom da je vrlo rasprostranjen i da se može sintetisati u organizmu i od mnogih mikroorganizama pri čemu kao polazna materija služi aminokiselina triptofan. U životinjskim tkivima vitamin PP se nalazi u obliku nikotinamida dok ga biljke sadrže u formi nikotinske kiseline.

Količina niacina u mleku je nezavisna od perioda laktacije i rase krava ali je karakteristično da ga u zimskom periodu ima više iz istih razloga zbog kojih sadrži više laktoflavina (vidi vitamin B2).

Vitamin PP je vrlo otporan prema dejstvu viših temperatura, prema oksidaciji i svetlosti.

• Piridoksin
• Piridoksal
• Piridoksamin
• Nikotinska kiselina — Niacin
• Nikotinamid
• Pantotenska kiselina
• Biotin
• Folna (pteroiiglutaminska) kiselina
• Vitamin B12 — Cianokobalamin

Pantotenska kiselina. — Pantotenska kiselina je neophodan vitamin jer ulazi u sastav kofermenta A, koji ima suštinsku ulogu u metabolizmu ugljenih hidrata, masnih kiselina i aminokiselina.

Treba istaći da znaci avitaminoze nisu primećeni kod Ijudi, što je svakako posledica velike rasprostranjenosti ove supstance u prirodi, o čemu govori i njeno ime.

Kilogram mleka sadrži prosečno 3,2 mg pantotenske kiseline sa manjim varijacijama tokom godine i laktacije (izuzev kolostralnog perioda kada ga ima manje), pod uticajem ishrane i drugih činilaca. U mleku se nalazi pretežno u slobodnom stanju dok je 1 /5 količine u vezanom obliku.

Vrlo je otporan prema dejstvu povišenih temperatura, kiseonika, svetlosti i drugih činilaca.

V i t a m i n H. — Sinonimi za ovaj vitamin su biotin i bios II.

Učestvuje u karboksilacijama i dekarboksilacijama u organizmu i posredno u sintezi masnih kiselina (vidi: sinteza mlečne masti).

Nedostatak biotina izaziva kod čoveka razne avitaminozne poremećaje kao što su bolovi u mišićima, opšta slabost, nervna depresija, dermatitis i dr.

Mleko je služilo kao supstrat iz koga je ovaj vitamin prvobitno izolovan iako ga sadrži samo u količini od 0,05mg/kg, što zadovoljava oko 15% čovekovih dnevnih potreba.

Količina ovog vitamina u mleku varira u izvesnoj meri u zavisnosti od sastava mikroflore buraga, što je opet uslovljeno vrstom hraniva (zelena ili suva hrana).

Gubici u vitaminskoj vrednosti mleka pod uticajem različitih termičkih tretmana idu do 16% od količine u mleku. Međutim, ovaj vitamin je vrlo otporan prema oksidaciji i dejstvu svetlosti.

Površinski delovi mekih sireva koji zre sa plesnima su često bogatiji biotinom nego oni u unutrašnjosti, kao posledica intenzivne sinteze od strane plesni. Razvoj kvasaca na površini tvrdih sireva izaziva takođe obogaćenje njihovih perifernih delova biotinom.

F o l a c i n — Folacin je sinonim za grupu vitamina kao što su folna kiselina i njena jedinjenja sa različitim brojem ostataka glutaminske kiseline.

Odsustvo ovog vitamina kod Ijudi dovodi do različitih poremećaja u organizmu kao što su usporeni porast, anemija, leukopenija i granulocitopenija. Slični su poremećaji i kod drugih sisara. Kod mnogih mikroorganizama ovaj vitamin je neophodan za razvoj i razmnožavanje.

Mleko sadrži prosečno 0,06mg/kg ovog vitamina što zadovoljava oko 14% čovekovih dnevnih potreba. Količina ovog vitamina je mnogostruko veća u kolostrumu neposredno posle telenja ali vrlo brzo opada na vrednosti karakteristične za mleko.

Folacin je vrlo osetljiv na oksidativne promene koje potenciraju povišene temperature pasterizacije i sterilizacije. To znači da se prethodnom deaeracijom mleka mogu smanjiti gubici tokom termičke obrade.

Istraživanja su pokazala da postoji određena korelacija između smanjenja količine folacina i sadržaja askorbinske kiseline. Naime, askorbinska kiselina lakše podleže oksidaciji od folacina usled čega su gubici ovog vitamina u toku termičke obrade manji. Zbog toga se i rezultati o gubicima folacina prilikom pasterizacije i sterilizacije dosta razlikuju. Može se reći da se pri režimima srednje i visoke pasterizacije gubici kreću od 5—15% a pri trajnoj sterilizaciji dostižu i 50 od količine folacina u mleku.

Katališući oksidaciju folacina svetlost takođe utiče na smanjenje njegove količine u mleku za oko 10%.

V i t a m i n B12. — Vitamin B12 obuhvata grupu više srodnih jedinjenja koja se malo razlikuju u pogledu hemijske strukture i nazivaju se zajedničkim imenom kobalamini. Najvažniji i biološki najaktivniji predstavnik ove grupe je cianokobalamin.

Po strukturi je najsloženiji među vitaminima i to je razlog što je ona tačno utvrđena tek pre nekoliko godina. Od ostalih vitamina razlikuje se i po tome što jedini sadrži mineralnu komponentu — kobalt.

Mikroorganiztni imaju sposobnost da sintetišu ovaj vitamin i može se reći da najvećim delom u mleku potiče iz ovog izvora.

Odsustvo cianokobalamina može da izazove čitav niz patoloških poremećaja od kojih je najpoznatiji perniciozna anemija.

Mleko sadrži prosečno oko 0,0045 mg/kg ovog vitamina i celokupna količina se nalazi u obliku kobalamina.

Rezultati dobijeni u našoj zemlji (4) su veći za oko 22% od rezultata inostranih autora. Mleko domaćeg šarenog govečeta (domaći simentalac) sadrži prosečno 0,0055 mg/kg. I pored neznatnog sadržaja cianokobalamina mleko se smatra bogatim izvorom ovog vitamina jer dnevne potrebe čoveka iznose samo 0,003 mg. Zbog toga su slučajevi pemiciozne anemije kod Ijudi koji konzumiraju mleko izvanredno retki i javljaju se samo u slučajevima poremećaja u resorpciji cianokobalamina.

Ishrana krava može da utiče posredno na količinu cianokobalamina u mleku i to u onoj meri u kojoj stimuliše biohemijsku aktivnost mikroorganizama sposobnih da sintetišu ovaj vitamin. Ishrana može da utiče i količinom kobalta sadržanog u hranivima. Pokazalo se da ishrana krava travama proizvedenim na zemljištima siromašnim u kobaltu ima za posledicu manju količinu vitamina B12 u mleku i da je dodavanje kobalta stočnoj hrani rezultiralo u znatno povećanoj količini cianokobalamina.

Kolostrum neposredno posle telenja sadrži 3—6 puta veću količinu antipernicioznog faktora. Posle toga količina se brzo smanjuje tako da posle 5—10 dana opada na nivo karakterističan za mleko. Tokom postkolostralnog perioda laktacije sadržaj ovog vitamina je prilično stalan i uočene varijacije su pre svega rezultat promenljivih činilaca koji utiču na mikrobiološku sintezu cianokobalamina.

Raspoloživi podaci o uticaju visokih temperatura na količinu kobalamina u mleku ukazuju da visina temperature ima manji značaj od dužine njenog delovanja na mleko. Tako kratkotrajna pasterizacija smanjuje njegovu količinu za oko 4%, kratkotrajna sterilizacija na 145°C u toku 3 sekunde dovodi do gubitka od oko 8%, dok sterilizacija mleka u ambalaži na 115°C u toku 15 minuta izaziva smanjenje od preko 80%.

Uticaj temperature je posredan jer potencira oksidativne promene kobalamina. O tome govore brojne činjenice. Gubici u cianokobalaminu pod dejstvom povišene temperature su bili znatno manji ako je iz mleka prethodno uklonjen najveći deo kiseonika (deaeracija) ili ako je mleko sterilizovano u zoni inertnog gasa. Isto tako ustanovljeno je da su gubici u kobalaminu bili u izvesnoj srazmeri sa oksidativnom degradacijom askorbinske kiseline. Ovi i drugi dokazi govore u prilog osetljivosti ovog vitamina prema oksidativnim promenama. (vidi: redoks potencijal mleka).

Surutka je bogata vitaminom B12 te je to jedan od razloga više da se ovaj uzgredni proizvod prerade mleka koristi u većoj meri u ishrani.

Pored vitamina B kompleksa koji su delimično obrađeni u okviru ove materije, potoji i čitav niz drugih koji se nalaze u mleku ali su od manjeg značaja zbog toga što su široko rasprostranjeni i nalaze se u dovoljnim količinama te ne dolazi do njihove insuficiencije u organizmu.

Vitamin C. — Biološku aktivnost vitamina C imaju dve supstance: L askorbinska kiselina i dehidro L askorbinska kiselina. Zapravo, postojanje ova dva oblika obezbeđuju funkciju vitamina C u životnim procesima.

Duže odsustvo ovog vitamina u hrani izaziva obolenje poznato pod imenom skorbut. Zbog toga se ovaj vitamin naziva antiskorbutnim.

Iz navedene formule se vidi da askorbinska kiselina ne sadrži slobodnu karboksilnu grupu. Kiseli karakter je uslovljen dvema enolnim grupama sposobnim da disociraju dajući vodonikove jone.

Značaj vitamina C u organizmu je u tome što učestvuje u nizu oksidoredukcionih procesa pa i u sintezi nekih aminokiselina, kao što su hidroksiprolin i hidroksilizin. Prema tome vitamin C je veoma značajan za sintezu intercelularnih tkiva koja se odlikuju bogatsvom navedenih aminokiselina.

• L-Askorbinska kiselina
• Dehidro L-askor binska kiselina
• Diketo L-gulonska kiselina
• L-Treonska kiselina

Od svih vitamina sveže mleko sadrži apsolutno najviše vitamina C-oko 20 mg /kg. I pored toga ono se smatra siromašnim izvorom ovog vitamina, pre svega zbog toga što su dnevne potrebe čoveka 2,5—5 puta veće (zavisno od uzrasta, težine rada, fiziološkog stanja organizma i drugih činilaca). Zbog podložnosti oksidaciji njegova se količina smanjuje u mleku posle muže a čitav niz tehnoloških operacija koje se primenjuju u mlekarskoj industriji, kao i više drugih činilaca, utiče na smanjenje njegove količine, tako da potrošač u pasterizovanom mleku nalazi samo oko 50% količine koju je mleko sadržalo neposredno posle dobijanja.

L-askorbinska kiselina i dehidro L-askorbinska kiselina su osnovni uzročnici oksidoredukcionog potencijala u dearisanom mleku. Učešće u oksidoredukcionim procesima prizilazi iz toga što oksidacija (dehidrogenacijom) L-askorbinske kiseline dovodi do obrazovanja dehidro L-askorbinske kiseline i do otpuštanja vodonika koji služi za redukciju drugih supstanci. Sa svoje strane dehidro L-askorbinska kiselina se redukuje dajući L-askorbinsku kiselinu, pri čemu nastaje oksidacija drugih supstanci. U kom će smeru teći reakcija zavisi u prvom redu od oksidoredukcionog potencijala mleka na koji utiče i vitamin C, odnosno, sistem askorbinska kiselina-dehidroaskorbinska kiselina. Zahvaljujući takvom ponašanju vitaminsku funkciju imaju i askorbinska kiselina i produkat njene parcijalne oksidacije-dehidroaskorbinska kiselina. Znači da ulogu vitamina C imaju samo proizvodi ove reverzibilne reakcije.

Produkti dalje — ireverzibilne-oksidacije nemaju svojstva vitamina C, što se vidi iz navedene formule.

Na oksidaciju vitamina C jako utiču kupri joni.

Vitamin C je vrlo rasprostranjen u prirodi pa se dugo smatralo da njegova količina u mleku zavisi od količine u hrani. Međutim, kada je ustanovljeno da se količina vitamina C ne menja tokom godine, iako ga suva zimska hrana sadrži znatno manje, i da kravlje mleko u zimskom periodu katkada sadrži više vitamina C nego u letnjem, došlo se do zaključka da ga i mikroorganizmi u buragu sintetišu. Kasnije je utvrđeno da krave mogu sintetisati vitamin C u mikrozomima jetre i da kao početni materijal mogu poslužiti različite heksoze: glukoza, fruktoza, galaktoza i manoza.

U slabo kiseloj sredini i u odsustvu kiseonika vitamin C nije osetljiv na dejstvo povišenih temperatura koje se koriste u mlekarskoj industriji. Međutim, zbog velike sklonosti ka oksidaciji, pasterizacija smanjuje njegovu količinu za oko 30%.

Katališući oksidaciju, svetlost (u zavisnosti od intenziteta i trajanja) smanjuje znatno količinu ovog vitamina. Precizno nije ustanovljeno dejstvo svetlosti ili temperature na gubitak ovog vitamina, jer posle indukcije oksidativnih promena proces se nastavlja i na višim i na nižim temperaturama i na svetlosti i u mraku. Ipak treba primetiti da niže temperature i odsustvo svetlosti usporavaju ovaj tok.

Neki mikroorganizmi koji se koriste u proizvodnji kiselomlečnih proizvoda se odlikuju sposobnošću da sintetišu vitamin C tako da u toku izrade dolazi do obogaćivanja proizvoda ovim vitaminom (kumis) (1,2).

Zbog sklonosti L—askorbinske kiseline da se oksidiše i labilnosti dehidroaskorbinske kiseline prema daljim oksidativnim promenama koje dovode do njene destrukcije, vitamin C utiče na oksidoredukcioni potencijal mleka. Istraživanja su pokazala da postoji obrnuta srazmera između redoks potencijala mleka i količine vitamina C. To znači da što je veća početna količina vitamina C utoiiko je vrednost oksidoredukcionog potencijala (Eh) manja. Iz toga se često izvodi zaključak da vitamin C delujući na smanjenje oksidoredukcionog potencijala sprečava oksidaciju mlečne masti i da prema tome igra ulogu antioksidanta. Pri tome se često zaboravlja da vitamin C reagujući sa rastvorenim kiseonikom u mleku može samo u početku i u ograničenim razmerama da usporava proces oksidacije mlečne masti, da je njegova količina mala i da proizvodi parcijalne oksidacije, kako je to utvrdio Krukovski (3) podstiču oksidaciju masnih kiselina.

Gasovi u mleku

Dok se nalazi u vimenu mleko sadrži 10 volumnih procenata gasova koji se uglavnom sastoje od CO2. Ovako velika količina CO2 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 CO2 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 CO2 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 proteolitičkih 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 obratao. 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 zaviši 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:

Izostavljeno iz prikaza

Rešavanjem ove jednačine po C dobija se:

Izostavljeno iz prikaza

Zamenom vrednosti M sa 0,93 i N sa 1,6007 dobija se sledeća formula:

C= 1,2 m + 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:

C= 1,21 m +2,576 100 D-100 / D

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 đa 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 odgo-varaju. 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 rnast.

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 fizičkohemijske interakcije sastojaka plazme kao i međudejstvo plazme i emulgovane faze.

Tab. 32 — Uporedni sastav krvi i mieka

Izostavljeno iz prikaza

• Mleko
• Suva materija (%) 12—14
• Ukupne belančevine (%) 3,4
  Kazein (%) 3,0
  Albumini (%) 0,4
  Globulini (%) 0,05
  Fibrinogen (%) 0
  Hemoglobin (%) 0
  Gvožđe (mg) 0,1
  Bakar (mg) 0,01
  Kalcijum (mg) 110
  Magnezijum (mg) 9
  Natrijum (mg) 68
  Kalijum (mg) 123,7
  Hloridi (mg) 80
  Fosfor (neorganski) (mg) 95
  Pepeo (mg) 750
  Laktoza (%) 4,7
  Glukoza (mg) —
  Masne kiseline tragovi
  Holesterol (mg) 110
  Masti (%) 3,8
  Limunska kiselina (mg) . 240
• Krv
• Suva materija (%) 19
• Ukupne belančevine (%) 7,2
  Kazein (%) 0
  Albumini (%) —
  Globulini (%) —
  Fibrinogen (%) 0,7
  Hemoglobin (%) 12,0
  Gvožđe (mg) —
  Bakar (mg) —
  Kalcijum (mg) 8
  Magnezijum (mg) 3
  Natrijum (mg) 380
  Kalijum (mg) 21,6
  Hloridi (mg) 370
  Fosfor (neorganski) (mg) 3
  Pepeo (mg) 20-40
  Laktoza (%) 0
  Glukoza (mg) 40—60
  Masne kiseline tragovi
  Holesterol (mg) 50—230
  Masti (%) 0,05
  Limunska kiselina (mg) . 0

Kada se iz mlečne plazme ukloni kazein pri pH 4,6, preostala profiltrirana tečnost se naziva mlečnim serumom. Ako se kazein ukloni posle koagulacije himozinom ili drugim proteolitičkim fermentima, preostala tečnost se naziva surutkom (sirutkom). Danas se i surutka smatra mlečnim serumom ali je neophodno navesti način na koji je on dobijen. Koagulacija kazeina se može izvršiti i mnogim drugim reagensima. Mlečni serum dobijen na različite načine ima različit sastav i fizičke osobine te je radi upoređenja potrebno naznačiti reagens koji je korišćen za taloženje kazeina. Kod upotrebe istih reagenasa za zgrušavanje kazeina u mlečnoj plazmi, sastav mlečnog seruma se vrlo malo razlikuje kod različitih uzoraka mleka. To znači da sastav i fizičke osobine mlečnog seruma pokazuju veliki stepen stalnosti To se moglo i očekivati s obzirom da se suva materija sastoji od komponenata čija količina vrlo malo varira pod uticajem različitih faktora. To su laktoza, belančevine mlečnog seruma, soli i joni, u vodi rastvorljivi vitamini. Zbog toga se fizičke osobine, u prvom redu refrakcija mlečnog seruma, koriste za kontrolu razvodnjavanja mleka a katkada i za određivanje laktoze u mleku.

Tab. 33 — Sastav obranog mleka i surutke

Izostavljeno iz prikaza

• Sastojak Punomasno mleko
  Voda (%) 86,90
  Suva materija (%) 13,10
  Mast (%) 4,0
  Belančevine (%) 3,40
  Laktoza (%) 4,70
  Pepeo (%) 0,70
  Gustina (kg/m3) 1032
• Sastojak Obrano mleko
  Voda (%) 90,66
  Suva materija (%) 9,34
  Mast (%) 0,01—0,1
  Belančevine (%) 3,55
  Laktoza (%) 4,80
  Pepeo (%) 0,72
  Gustina (kg/m3) 1034,5
• Sastojak Slatka surutka (separirana)
  Voda (%) 92,9—93,4
  Suva materija (%) 6,6— 7,1
  Mast (%) 0,03—0,09
  Belančevine (%) 0,5— 1,0
  Laktoza (%) 4,9— 5,0
  Pepeo (%) 0,3— 0,6
  Gustina (kg/m3) 1026,5

III Fizičkohemijske i fizičke osobine mleka

Mleko kao sistem fizičkohemijske ravnoteže

Mleko je složeni polidisperzni sistem u kome se razlikuju četiri faze: 1) grubo đisperzna, 2) koloidna, 3) molekularno jonska i 4) gasovita (gasna) faza. Prema tome to je polifazni sistem u kome se nalazi čitava skala prelaza od grube do jonske disperzije. Ovu konstataciju upotpunjuje činjenica da i u okviru iste faze postoji polidisperznost. Tako se veličina masnih kapljica kreće od 0,1 do 20jxm, što znači da se najmanje među njima nalaze u okviru dogovorene granice koloidpe čestice, dok krupnije globule pripadaju gruboj disperziji. Koloidnu fazu čine najvećim delom belančevine koje se međusobno razlikuju po veličini čestica (vidi: belančevine). Najkrupnije čestice među njima ima kazein; najfinije je dispergovan alfa-laktalbumin dok beta-laktoglobulin zauzima sredinu između njih. Međutim, polidisperznost se javlja i u okviru iste belančevine. Tipičan primer za to je kazein čije su najsitnije čestice i do 20 puta manjeg prečnika od najkrupnijih dok su između njih raspoređene određenom pravilnošću ostale čestice ove belančevine.

Brojna raspodela kazeinskih čestica po veličini zavisi od mnogih činilaca od kojih su najbitniji: vrsta, koncentracija i odnos pojedinih jona (9,10).

Rezultati o veličini i brojnoj raspodeli kazeinskih čestica dobijeni su ultracentrifugiranjem pri različitim centrifugalnim silama. Oni pokazuju određenu pravilnost raspodele tako da dobijena kriva odgovara normalnoj (Gausovoj) raspodeli (vidi: kazeinske čestice). Kasnija istraživanja izvršena fotoelektričnim nefelometrom (Ligt Scattering Photometer) u model sistemima kazeina sa različitim jonima /K+, Na+, Ca2+, Mg2+,PO43-, (C6H5O7)3-/ i njihovim različitim kvantitativnim odnosima pokazuju u suštini istu pravilnost, pri čemu je broj pojedinih kategorija kazeinskih čestica po veličini različit i zavisi od vrste, koncentracije i međusobnog odnosa jona.

Treba istaći činjenicu da najveće kazeinske čestice u mleku daleko prevazilaze gornju granicu dimenzija koloida te po stepenu disperznosti prelazeugrubu disperziju.

Jedan deo soli mleka se takođe nalazi u koloidnom stanju sa česticama do 10 nm.

Od glavnih sastojaka suve materije mleka jedino se laktoza nalazi u celosti molekularno dispergovana sa ujednačenom veličinom čestica od 1 nm. Ovde je potrebno pomenuti da kada se govori o fizičkohemijskim osobinama misli se na normalno mleko koje nije podvrgavano različitim tehnološkim operacijama kao što su termička obrada, centrifugiranje, homogenizacija i dr.

Imajući prednje činjenice u vidu mleko se često definiše kao emulzija masti u koloidnom rastvoru belančevina i pravom rastvoru laktoze i mineralnih materija. Ova definicija ne vodi računa o tome da se jedan deo soli nalazi u koloidnom stanju da u solima učestvuju anjoni organskih i mineralnih kiselina i da mleko sadrži čitav niz supstanci rastvorenih u vodi.

Zbog toga je nešto bolja, mada uopštenija, definicija po kojoj mleko sa fizičkohemijskog gledišta predstavlja emulziju masti u koloidnom rastvoru belančevina, čiju intermicelarnu tečnost predstavlja kompleksni rastvor. Ovo pokazuje da je mleko kompleksni sistem.

Međutim, složenost i kompleksnost ne dolazi samo zbog velikog broja komponenata i različitog stepena disperznosti, već i zbog postojanja dubljih odnosa među njima — zbog postojanja međusobnog uticaja i zavisnosti. Tek kada se mleko tako posmatra može se odgonetnuti njegova prava priroda kao fizičkohemijskog sistema. To znači da se time mogu objasniti uzroci stabilnosti tog sistema jer fizička i hemijska stanja svake od faza u mleku su tako međusobno povezana da promena uslova za jednu komponentu izaziva promene kod druge ili drugih komponenata. Bez te uzajamnosti, bez međusobnog dejstva mleko ne bi moglo postojati kao sistem već bi predstavljalo smešu komponenata sa različitim stepenom usitnjenosti. Ove komponente, prema svojim osobinama, u tom slučaju ne bi mogle da obrazuju stabilan sistem.

Najprostiji dokaz za to je činjenica da je voda osnovni dispergent u tom sistemu a da više od polovine njegovih sastojaka (količinski) nije rastvorljiva u vodi (masti, kazein, beta-laktoglobulin, »euglobulin« i dr.). U vodi su rastvorljivi samo laktoza alfa-laktalbumin, »pseudoglobulin« i deo soli do određene koncentracije. Međutim, postojeći rastvor soli omogućava rastvaranje beta-laktoglobulina i dela imunoglobulina. Kazein nije rastvorljiv u vodi ali zahvaljujući reakciji sa katjonima obrazuje soli i uz sadejstvo određenih jona održava se suspendovan u datoj sredini. Ovde treba istaći da pojedini joni deluju antagonistički u odnosu na stabilnost kazeina u mleku ali rezultat njihovog delovanja u suprotnim smerovima omogućava da kazein ostaje stabilan u sistemu (kalijumovi i natrijumovi joni i njihove soli sa sonom, fosfornom i limunskom kiselinom uvećavaju stabilnost kazeina dok kalcijumovi i magnezijumovi joni i neke njihove soli smanjuju tu stabilnost).

Mlečna mast bi bez belančevina i drugih površinskih aktivnih materija bila bez adsorpcionog sloja i brzo bi se izdvojila na površini, bez mogućnosti da se brzo i lako disperguje. To znači da mlečna plazma predstavlja sistem u kome je mast dispergovana zahvaljujući činjenici da na graničnoj površini masti i plazme dolazi do obrazovanja adsorpcionog sloja, koji pruža određenu stabilnost emulziji (posmatrano sa fizičkohemijskog gledišta). Ako se sastav plazme veštački izmeni nastaće promene u adsorpcionom sloju. Tako, ako se mleko razvodni nastupiće delimična desorpcija tj. prelazak nekih sastojaka iz adsorpcionog sloja u okolnu sredinu,što govori o postojanju međuzavisnosti sastojaka u sistemu.

Sve ovo govori da mleko predstavlja jedan sistem ravnoteže. Za tu ravnotežu se često koriste neadekvatni termini koji proističu iz nemogućnosti da se objasni povezanost i međusobno dejstvo pojedinih faza. Tako se u literaturi sreću termini kao što su »biohemijska ravnoteža mleka« ili »prirodna ravnoteža mleka«. Ovi termini stvaraju utisak da je nesumnjiva i očigledna ravnoteža u mleku stvorena procesima koji su van domašaja našeg saznanja ili se njima želi da istakne biološko poreklo mleka.

Mora se reći da mnoge stvari iz oblasti sinteze mleka u mlečnim ćelijama još nisu dovoljno razjašnjene ali jedan bliži uvid u fizičku hemiju mleka može pokazati da mleko predstavlja kompleksni ravnotežni sistem čije postojanje zavisi od čitavog niza ravnotežnih pojava. I kao što navodi Porcher (8) u svojoj čuvenoj studiji o mleku kao koloidnom sistcmu »Ovi sistemi daju mleku istinsku ili, u svakom slučaju vrlo visoku harmoniju koja se pod nenormalnim i patološkim uslovima menja i izaziva manje ili više izražene poremećaje hemijskog sastava ali uvek u istom pravcu«.

Tehnološke karakteristike mleka ne smeju se u svim slučajevima posmatrati u zavisnosti od kompleksne ravnoteže koja vlada u njemu. Kao primer za to su albuminske vrste mleka koje su nepodesne sa tehnološkog gledišta ali, kada se posmatraju nezavisno od njihovih tehnoloških svojstava, takođe predstavljaju stabilne fizičkohemijske sisteme ravnoteže. To dolazi otuda što je ta ravnoteža postignuta na bazi različitih kvantitativnih odnosa pojedinih sastojaka mleka. To je razlog što se u savremenoj tehnologiji koristi mleko samo nekih preživara. Ali kada se upoređuje tehnološka podesnost mleka iste vrste, može se reći da je ona uvek u korelaciji sa postignutim stepenom fizičkohemijske ravnoteže.

Na bazi fizičkohemijske ravnoteže mogu se objasniti promene sastava i tehnološke pogodnosti mleka koje potiče od obolelih mlečnih životinja. Time se mogu objasniti variranja hemijskog sastava mleka tokom laktacije, pri čemu ono zadržava svoje opšte karakteristike. Tom ravnotežom sistema može se objasniti da velike razlike u pogledu sastava mleka različitih vrsta ipak uslovljavaju jedan skladan sistem koji se naziva mleko.

Poznavanje ove ravnoteže i činilaca koji na nju deluju omogućava da se pogleda dublje u kvalitet mleka i da se bolje razume njegovo ponašanje pod uticajem različitih tehnoloških operacija i procesa. Međutim, mora se istaći da je proučavanje kompleksnog sistema ravnoteže mleka veoma teško zbog isprepletanog delovanja pojedinih komponenti. Iz istih razloga je i proučavanje jednog jedinog sistema iz okvira kompleksa teško i nesigurno. Zbog toga se proučavanje međuuticaja pojedinih komponenata najčešće vrši u model sistemima u kojima je moguće birati činioce i podešavati njihove odnose tako da se mogu utvrđivati zakonitosti dejstva.

Teorijski i praktično gledano, centralno mesto u kompleksnom sistemu mleka zauzima koloidna faza. Prema tome, mleko je u prvom redu koloidni sistem belančevina, pa svi činioci koji doprinose njegovoj stabilnosti utiču posredno na stabilnost mleka i obratno. Zbog toga je i razumljivo što je proučavanju stabilnosti koloidnog sistema u mleku posvećena i najveća pažnja.

Kiselost

Kada se u mleko stavi plavi lakmus on pocrveni, dok crveni poplavi. Iz toga se neretko izvlači netačan zaključak da mleko ima amfoternu i amfihromatsku reakciju. Pri tome se skoro uvek zaboravlja da istakne da se mleko ovako ponaša samo prema lakmusu dok prema drugim indikatorima, koji su osetljiviji prema vodonikovim jonima (npr. fenolftalein) iskazuje kisela svojstva. Znači da mleko ima kiseli karakter, što se može ustanoviti titracijom sa bazama ili određivanjem vrednosti pH. Prema tome razlikuju se: titraciona kiselost i pH mleka.

Titraciona kiselost. — Titraciona kiselost svežeg mleka je rezultat kiselinskih svojstava njegovih komponenata kao i njihovog pufernog delovanja. Na kiselost mleka utiču belančevine, od kojih najviše kazein, kisele soli, CO2 i askorbinska kiselina.

Ranije se smatralo da titraciona kiselost mleka potiče u najvećoj meri od kazeina. Ovo gledište je još uvek vrlo rasprostranjeno. Pri tome se polazi od činjenice da se ova belančevina nalazi u količini od oko 3% i da jedan gram kazeina izdvojen iz mleka dejstvom kiselina može da veže 8,2 ml 0,1 M NaOH u prisustvu fenoTtaleina kao indikatora. Međutim, ustanovljeno je da mleko ima tek nešto veću titra<‘ionu kiselost nego serum istog mleka iz koga je kazein uklonjen posredstvom proteolitičkih fermenata. Ovi ogledi su pokazali da na kazein otpada samo 20—25% titracione kiselosti mleka. Ovaj podatak govori o tome da se kazein u mleku nalazi u obliku skoro neutralnih soli jer umesto da veže oko 24 ml 0,1 M NaOH, koliko može da veže kazein izdvojen iz 100 ml mleka pri njegovoj izoelektričnoj tačci, on vezuje samo 3—4 ml ove baze. Ovo trvđenje je utoliko opravdanije što jedan deo titracione kiselosti koju izaziva kazein otpada na savlađivanje njegove pufernosti.

Oko 20—25% titracione kiselosti otpada na ostale kisele sastojke: kisele soli, CO2 i dr. Najveći deo ovako određene kiselosti otpada na puferne osobine soli i belančevina. Pufemost belančevina proizilazi iz činjenice da dodavanje jake baze mleku dovodi do obrazovanja proteinata koji su vrlo slabo disocovani dok je dodata baza u nevezanom obliku potpuno disocovana.

Titraciona kiselost se izražava najčešće brojem mililitara baze određenog molariteta potrebnih za neutralizaciju 100 ml, mleka, uz indikator fenolftalein. Kao baza koristi se rastvor NaOH određenog molariteta.

Pojedine metode za određivanje titracione kiselosti se u suštini razlikuju po jačini korišćenog rastvora NaOH za titraciju. Tako se 0,1 M NaOH koristi kod metode Ternera (Thomer) i nekih drugih metoda koje su ustanovljene državnim propisima u nekim zemljama. M /9 NaOH se koristi kod metode Domika (Dornic) i Pitera (Peter) a M/4 kod metode Sokslet-Henkela (Soxhlet-Henkel). Kiselost mleka se najčešće izražava stepenima, pri čemu jedan stepen odgovara jednom mililitru baze određenog molariteta. Na primer, kiselost u stepenima Sokslet-Henkela (°SH) predstavlja broj mililitara 0,25 M NaOH utrošenih za neutralizaciju 100 ml mleka uz indikator fenolftalein; Kiselost u stepenima Temera (°T) se izražava brojem mililitara decimolarnog natrijumhidroksida utrošenog za neutralizaciju 100 ml mleka uz indikator fenolftalein.

Kiselost mleka nije stalna veličina pošto predstavlja rezultat promenljivih količina njegovih komponenata. Ona se najčešće kreće između 14 i 18°T (stepeni Ternera) ili 6,5 do 7°SH (stepeni Sokslet—Henkela).

Kod nekih metoda rezultati se ne izražavaju stepenima već procentima mlečne kiseline, sa željom da se istakne uloga mikroorganizama u porastu kiselosti mleka i radi boljeg prikazivanja aktivnosti bakterija u kiselomlečnim i drugim proizvodima. Da bi se to omogućilo uveden je u upotrebu M /9 NaOH čiji jedan mililitar odgovara količini od 0,01% mlečne kiseline. Molekuska masa mlečne kiseline je 90. što znači da 100 mililitara M/9 rastvora sadrži jedan gram ove kiseline, a 1 ml sadrži 0,01 g CH3CHOHCOOH). Ovakvo izražavanje titracione kiselosti može da stvori zabunu u pogledu materija koje prouzrokuju titracionu kiselost, jer sveže mleko praktično ne sadrži mlečne kiseline. Međutim, u zemljama u kojima je takav način izražavanja kiselosti uobičajen to ne stvara pometnju.

Kiselost u stepenima Sokslet-Henkela može se preračunati u procente mlečne kiseline delenjem sa 44,4. Iz ovoga ne bi trebalo izvući zaključak da se vrednost titracione kiselosti u stepenima Sokslet—Henkela mogu preračunati i u stepene Ternera množenjem sa 2,5 i obratno. To dolzi otuda što se kod metode Ternera mleku dodaje dvostruko veća zapremina destilisane i prokuvane vode koja izaziva hidrolitičko razlaganje nekih fosfata, po sledećoj šemi:

Ca 3(PO4)2 + 2H2O = 2 CaHPO4 + Ca(OH)2

Trikalcijumfosfat je nerastvorljiv u vodi te ne utiče na kiselost nerazblaženog mleka. CaHPO4 je neutralna so dok Ca(OH)2 utiče na smanjenje kiselosti tako da je potrebno utrošiti manje baze za neutralizaciju. Zbog toga je kiselost po Temeru nešto manja nego što je 2,5 puta uvećana vrednost kiselosti u stepenima Sokslet-Henkela. Ta razlika iznosi najčešće 1 —2°T. Drugim rečima, kiselost u stepenima Ternera je za 1—2° manja nego vrednost koja se dobija množenjem kiselosti po Sokslet—Henkelu sa 2,5.

Dodavanje vode mleku kod nekih metoda za određivanje titracione kiselosti (metoda Temera) vrši se zbog lakšeg uočavanja promene boje indikatora i zbog nižeg pH pri kome se promena boje vrši. Kod mleka koje je razređeno dvostrukom količinom vode fenolftalein menja boju pri vrednostima pH koje su za 0,1 do 0,2 jedinice manje nego kod nerazblaženog mleka te i to delimično dovodi do manje vrednosti titracione kiselosti.

Fenolftalein kao indikator pH se koristi gotovo uvek kada se vrši titracija slabih kiselina, kakve su u suštini one u mleku, jakim bazama. On je vrlo pogodan za ovu svrhu jer vrlo male koncentracije omogućavaju da se ustanovi kraj titracije. Velika osetljivost ovog indikatora pH proizilazi iz činjenice što je po hemijskoj prirodi slaba kiselina pa odnos bezbojnog i crvenog oblika zavisi od pH sredine. Iz napred iznetog proizilazi da se mora dodati mala ali dovoljna i uvek ista količina fenol-ftaleina da bi se promena boje uočila pri određenoj pH vrednosti i da bi se dobili uporedljivi rezultati za titracionu kiselost. Ako je količina dodatog indikatora manja, crvenkasta boja titrisanog mleka će se uočiti pri većoj pH vrednosti, za što je potrebno utrošiti više baze. S obzirom da se određivanje kiselosti vrši titracijom malih količina (10,20. ili 40 ml) mleka, učinjena greška se povećava 2,5 do 10 puta, prilikom prevođenja kiselosti na 100 ml.

Navedene vrednosti za titracionu kiselost predstavljaju najčešće granice kolebanja kod svežeg mleka i mogu da posluže kao orijentacija za zbirno mleko u određenoj oblasti. Treba imati u vidu da kiselost svežeg mleka nije stalna pošto na njenu vrednost utiču varirajuće količine komponenata mleka, koje imaju kiselinski karakter. Tako je ustanovljeno da postoje krave koje stalno daju mleko sa kiselošću većom od 7,3°SH ili čak 8°SH. Ima čak i oblasti u kojima prosečna vrednost za kiselost svežeg mleka iznosi oko 7,5°SH, te se o tome mora voditi računa kod procenjivanja tehnološke vrednosti mleka na osnovu ovog pokazatelja.

Povećana titraciona kiselost mleka može biti rezultat koordinativnog delovanja više činilaca. Tako je Đorđević (3) ustanovio da je prosečna kiselost svežeg mleka dva ispitivana stada krava u određenom godišnjem dobu iznosila 8,44°SH, da je 72% uzoraka od pojedinih krava imalo kiselost veću od 8°SH a 19% uzoraka je imalo kiselost veću od 9°SH. Maksimalna ustanovljena kiselost mleka pojedinih krava je iznosila čak 10,4°SH. Pokazalo se da je povećana kiselost rezultat uvećanog sadržaja belančevina, fosfata i kalcijuma u mleku i da je nastala kao posledica kumulativnog dejstva više faktora od kojih je period laktacije najznačajniji a ishrana i godišnje doba deluju kao komplementarni činioci. Što je najznačajnije tehnološke osobine ovog mleka su bile normalne, što je utvrđeno primenom pojačane alkoholne probe (75% alkohol) i drugih metoda. Sadržaj masti, suve materije, suve materije bez masti, pepela, kalcijuma i fosfora je bio veći kod uzoraka sa većom kiselošću. Štaviše, mleko sa većom titracionom kiselošću nije imalo manju pH vrednost, pa je čak konstatovana i suprotna tendencija. To znači da povećane vrednosti za prirodnu kiselost mleka ne znače i pogoršanje njegovih tehnoloških svojstava. U tab. 33 je prikazan sastav mleka sa različitom prirodnom titracionom kiselosti.

Tab. 33 — Sastav mleka različite titracione kiselosti (3)

Izostavljeno iz prikaza

• Titraciona kiselost (°SH) 7—8, 8—9, 9—10, >10
• Mast (%)
• Prosečno za sve muže
• Najmanja masnoća = 100%
• Belančevine (%) Prosečno za sve muže
• Najmanji % belančevina=100%
• Suva materija (%) Prosečno za sve muže
• Najmanji % suve materije=100%
• Suva materija bez masti (%) Prosečno za sve muže
• Najmanji sadržaj=100%
• Kalcijum (mg%)
• Najmanji % Ca=100%
• Fosfor (mg%)
• Najmanji % P=100%

U pojedinim oblastima ustanovljeno je da velika kiselost svežeg mleka nastaje kao rezultat ishrane krava kiselim travama sa vlažnih (podvodnih) terena.

Nasuprot tome mleko pojedinih krada se karakteriše niskom titracionom kiselošću (5,6—6,0°SH ili 12—14°T). To se dešava kod individua koje daju mleko sa relativno manjim sadržajem masti i suve materije bez masti. Uzrok ovoj pojavi može biti poremećen promet mineralnih materija, naročito kalcijuma i fosfora, usled nedostatka pojedinih vitamina u hrani. Mala prirodna titraciona kiselost može biti posledica jako produžene laktacije, što ima za posledicu izmenjeni sastav mleka. Obolenje krava od jačih oblika mastitisa izaziva takođe smanjenje kiselosti.

Kiselost o kojoj je dosada bilo reči odnosi se na mleko koje nije izmenjeno posle dobijanja i naziva se prirodnom kiselošću (ovaj termin se ne odnosi na mleko bolesnih krava). Međutim, kiselost mleka može da se poveća usled fermentacije laktoze pod dejstvom mikroorganizama. Taj deo kiselosti naziva se naknadna, stvorena ili dopunska kiselost. Zbir stvorene i pnrodne kiselosti daje ukupnu kiselost koja se faktički određuje titracijom.

Svrha određivanja kiselosti je da se na osnovu ukupne kiselosti dobije predstava o porastu kiselosti pod dejstvom bakterija, jer značajnije povećanje dovodi do slabljenja tehnološke vrednosti mleka. U takvom mleku je broj bakterija jako povećan, stabilnost koloidnog rastvora je poremećena tako da pod dejstvom povišenih temperatura pasterizacije ili sterilizacije može nastupiti parcijalna ili potpuna koagulacija kazeina, što sa svoje strane prouzrokuje čitav niz problema u tehnološkom procesu proizvodnje. To znači da je takvo mleko nepodesno i sa higijenskog i tehnološkog gledišta te se zbog toga obraća velika pažnja na kiselost mleka prilikom prijema u pogon i prilikom otkupa u sabirnom području. Zbirno mleko koje ima više od 7,5°SH se po pravilu ne prima u mlekaru ili se otkupljuje po znatno nižoj ceni i koristi za tzv. prinudnu preradu.

Određivanje titracione kiselosti prilikom prijema mleka u mlekaru je suviše sporo. Zbog toga se koriste druge brze metode koje karakterišu povećanu kiselost ili ukazuju na druge promene sa istim efektom kao i povećana kiselost. Te metode su: alkoholna ili alizarolna proba, modifikovana proba kuvanja (proba na rešou) i crvena proba.

Na osnovu titracione kiselosti može se rasuđivati i o drugim aspektima kvaliteta. Tako npr. razvodnjeno mleko ima manju titracionu kiselost zbog smanjene koncentracije materija koje je izazivaju kao i zbog hidrolitičkog dejstva dodate vode na fosfate kalcijuma. Isto tako neki proizvođači mleka pribegavaju dodavanju neutrališućih sredstava (NaHCO3) da bi zamaskirali posledice bakterijske aktivnosti. U slučaju da se doda previše ovih supstanci doćiće do smanjenja kiselosti koje se može ustanoviti titracijom. Treba istaći da se dodavanjem natrijum hidrokarbonata ne zaustavlja aktivnost mikroorganizama. Naprotiv, ona je pojačana tako da može da nastupi i stadijum jače razgradnje belančevina a da se to po izgledu mleka ne može primetiti. Sličanje slučaj ako se mleku radi suzbijanja bakterijske aktivnosti dodaju neka alkalna baktericidna sredstva.

pH MLEKA

Aktivna kiselost mleka se izražava koncentracijom vodoničnih jona ili vrednošću pH, koja predstavlja negativni dekadni logaritam koncentracije vodoničnih jona.

pH = —log [H+]; [H+] = 10-pH

Prosečna pH vrednost mleka je 6,6 sa najčešćim varijacijama od 6,5 do 6,7 i sa ekstremnim vrednostima za mleko pojedinačnih krava od 6,3 do 6,85. Ovi podaci govore da i vrednost pH izražava slabo kiselu reakciju mleka. Mleko čiji je pH veći od 6,8 ukazuje da potiče od krava obolelih od težih oblika mastitisa ili od drugih ozbiljnih poremećaja sekrecije. Uvećana vrednost pH može da se javi i u slučajevima da se mleku dodaju neke alkalne materije (NaHCOj i dr.).

Varijacije u vrednostima prirodne titracione kiselosti ne moraju biti praćene promenom pH, što znači da većoj titracionoj kiselosti ne mora odgovarati manja pH vrednost, i obratno. To dolazi otuda što mleko sadrži puferne supstance koje se protive promeni pH. To su iste supstance (proteini i fosfati) koje dovode do većeg utroška baze prilikom određivanja titracione kiselosti a koje teže da održe pH na istom nivou. Zbog toga je razumljivo da što je više takvih materija utoliko će titraciona kiselost biti veća i utoliko vrednost pH stabilnija. Drugim rečima, ako bi se o kiselosti mleka rasuđivalo na osnovu titracione kiselosti onda bi njegov pH morao biti znatno manji.

Pufernost mleka može se jasnije objasniti primerima. I. — Za neutralizaciju jednog litra mleka prema fenolftaleinu potrebno je utrošiti oko 170 ml 0,1 M NaOH, što odgovara približno titracionoj kiselosti od 17°T. Pri tome se pH promeni od 6,6 na 8,2 (pH pri kome fenolftalein menja boju). Znači đa se usled dodavanja baze pH promeni za 1,6 jedinica. Ali, ako se jednom litru vode doda isto toliko baze pH će se povećati na 10,2, što znači da se pH povećao dvostruko više (10,2—7 = 3,2) nego kod mleka. To je znak da je polovina dodate baze utrošena za savlađivanje pufemosti. II. — Mleko iskazuje pufernost i prema kiselinama. Za to se može upotrebiti sličan dokaz. Da bi se kazein zgrušao pri izoelektričnoj tački potrebno je jednom litru mleka dodati 50 ml 0,25 M HCl. Pri tome se pH promenio od 6,6 na 4,6, tj. za dve jedinice. Ako se ista količina ove kiseline doda jednom litru vode pH će opasti na 1,7, što znači da smanjenje iznosi 5,3 jedinice.

Upoređenjem vrednosti u ova dva primera može se ustanoviti da je pufernost mleka prema kiselinama jače izražena nego prema bazama. To se ogleda i u tome što dodavanje kiseline mleku izaziva manje i postepenije promene pH nego dodavanje baze iste molarne koncentracije.

Promene pH surutke usled dodavanja baze ili kiseline su mnogo veće i naglije nego kod mleka, što govori o tome da je pufernost surutke manja i da kazein ima veliki značaj za puferne osobine mleka. Ovo se može jasno videti na krivama slike 22, koje pokazuju promene pH mleka i njegovog seruma pri elektrotitraciji.

Pufernost se izražava pufernim kapacitetom sistema i definiše se kao broj mililitara decimolarnog rastvora NaOH ili HCl potrebnih da se pH promeni za jedinicu. Puferni kapacitet mleka je različit u različitim predelima pH, jer zavisi od osobina materija, odnosno, od oblasti u kojoj one iskazuju pufemo dejstvo. Najveći pufemi kapacitet mleka je u predelu od 4—6. Ispod i iznad ovih granica on je znatno manji.

Značaj pufernosti ogleda se u proizvodnji kiselomlečnih proizvoda u kojima se bakterije mogu razvijati i pri velikoj titracionoj kiselosti, jer je promena pH znatno manja te ne onemogućava njihovu dalju aktivnost. Ona je značajna i u sirarstvu i objašnjava zašto se, pri ostalim istim uslovima, mikroorganizmi bolje razvijaju u proizvodu koji sadrži više belančevina.

Prednosti i nedostaci određivanja titracione kiseI o s t i i pH m 1 e k a. — Za kontrolu kiselosti mleka, mlečnih proizvoda i toka tehnoloških procesa (izrada kiselomlečnih proizvoda, proizvodnja i zrenje sireva) koriste se i titraciona kiselost i pH. Svaki od ovih načina ima neke pređnosti i nedostatke. Nedostaci određivanja pH kod mleka prilikom prijema u mlekaru su višestruki. Male promene kiselosti koje su rezultat mikrobiološke aktivnosti ne mogu se ustanoviti zbog pufernih karakteristika mleka, zbog varijabilnosti pH vrednosti svežeg mleka kao i nedovoljne osetljivosti aparata za minimalne promene pH vrednosti. Ova metoda je pogodnija u slučajevima mleka sa velikom prirodnom titracionom kiselošću ili mleka koje potiče od krava koje boluju od teških oblika mastitisa. Zbog navedenih ograničenja, određivanje pH nije našlo širu primenu prilikom prijema mleka u mlekaru. Treba ipak reći da je na polju konstruisanja aparata za određivanje pH mleka učinjen znatan napredak kako u pogledu brzine i lakoće određivanja tako i u pogledu preciznosti (1), ali to nije bilo dovoljno đa se metoda proširi u praksi za ovu svrhu. Zbog toga je cdređivanje pH mleka ostalo u okviru istraživačkih laboratorija.

Dobre strane titracione kiselosti ogledaju se u tome što se njom mogu otkriti i manje promene koje su rezultat bakterijske aktivnosti, promene koje ukazuju na razvodnjeno mleko ili teža obolenja krava. Međutim, određivanje titracione kiselosti mleka u izvornom obliku je veoma sporo i zato neprihvatljivo prilikom prijema mleka, pogotovo, što uzroci manje ili veće kiselosti mogu biti različiti. Manje vrednosti titracione kiselosti mogu biti posledica dodavanja vode, bolesti krava ili dodavanja neutrališućih supstanci da bi se maskirao efekat mikrobiološke aktivnosti. Normalne vrednosti za titracionu kiselost mogu biti rezultat dobrog svežeg mleka, posledica neutralizacije ili kombinacije činilaca koji izazivaju nisku titracionu kiselost i bakterijske aktivnosti.

Zbog toga se za kontrolu mleka prilikom prijema koriste metode koje su u velikoj meri nezavisne od mnogih činilaca te mogu otkriti mleko koje je nepodesno za obradu i preradu. Za tu svrhu se koriste metode koje su brze, lako izvodljive i jevtine. Od njih treba istaći alizarolnu probu, pomoću koje se nepodesnost mleka utvrđuje na osnovu manje ili veće koagulacije kazeina pod dejstvom određene koncentracije etilalkohola a boja probe ukazuje na uzroke*koagulacije kazeina. U stvari, alizarin predstavlja indikator pH koji daje više boja i nijansi boja pri različitim vrednostima pH. Treba reći da se primenom ove probe mogu pooštravati kriterijumi o kvalitetu mleka tako što se povećava koncentracija etanola u kome je rastvoren alizarin.

Za približno određivanje pH mleka mogu se koristiti i različiti indikator papiri.

Treba istaći da određivanje pH vrednosti može biti od izvanredne koristi kod kontrole različitih mlečnih proizvoda ili u toku njihove proizvodnje. Na primer, određivanje pH kod izrade kiselomlečnih proizvoda u toku inkubacije ne samo da govori o aktivnosti mikrobioloških kultura i nagoveštava kada treba prekinuti dalju fermentaciju, već omogućava u izvesnoj meri automatizaciju toga procesa.

Ista je stvar kod izrade sireva gde instrumenti za određivanje pH vrednosti, povezani sa drugim uređajima kojima se reguliše temperatura u sirarskom kotlu, omogućava automatizaciju tog dela procesa proizvodnje sireva.

Oksidoredukcioni potencijal

Oksidacije se obično prikazuju kao vezivanje kiseonika ili otpuštanje vodonika a redukcije kao vezivanje vodonika ili otpuštanje kiseonika. U oba slučaja oksidacija ili redukcija se vrši uz prenos elektrona između atoma ili molekula. Šta više, kiseonik ili vodonik nisu neophodni za procese oksidacije ili redukcije ali se oni ne mogu odi-

U ovom primeru feri joni primaju elektrone i redukuju se u fero jone dok istovremeno H2S gubi dva elektrona i oksidiše se u elementarni sumpor. Ovo istovremeno znači da je za oksidaciju ili redukciju neophodno postojanje atoma ili jedinjenja od kojih će jedni imati afinitet ka otpuštanju a drugi ka primanju elektrona. Prema tome, ovo su uzajamno vezani tj. oksidoredukcioni procesi.

Mleko sadrži više supstanci koje se mogu lako oksidisati ili redukovati. Tu spadaju askorbinska i dehidroaskorbinska kiselina, tokoferol, laktoflavin, cistin (cistein), rastvoreni kiseonik i dr. U mleku su takođe prisutni različiti fermenti koji katališu oksidoredukcije kao što su anaerobne i aerobne dehidrogenaze (vidi: fermenti) pri čemu i sami bivaju privremeno redukovani ili oksidisani.

Primanjem ili otpuštanjem elektrona menja se električni naboj i javlja se mali električni napon koji se naziva oksidoredukcionim potencijalom ili skraćeno redoks potencijalom. Ovaj potencijal se može izmeriti elektrometrijski. Oksidoredukcioni potencijal predstavlja razliku u naponu koji nastaje između platinske elektrode koja je uronjena u mleko (ili drugi sistem) i normalne vodonične elektrode. On se obeležava simbolom Eh a izražava se u voltima (V) ili milivoltima.

Vrednost Eh za sveže mleko se kreće najčešće između +0,2 i +0,3 V. Na vrednost Eh najviše utiče rastvoreni kiseonik a da bi se ustanovio uticaj ostalih supstanci u mleku potrebno je da se izdvoji iz mleka.

Vrednost oksidoredukcionog potencijala zavisi i od koncentracije vodonikovih jona. Ova zavisnost se izražava vrednošću rH2 koji predstavlja negativni dekadni logaritam napona molekularnog vodonika u rastvoru. To znači da rH2 karakteriše redukcionu sposobnost sistema. Iz ovoga proizilazi da postoji određena zavisnost između Eh, rH2 i pH. Ona se izražava jednačinom

rH2 = Eh / 0,029 + 2pH (na temperaturi od 18°C)

rH2 mleka se kreće najčešće od 20,5—25. Pri vrednostima rH2 koje su manje od 25,3 procesi teku u pravcu redukcije dok vrednosti veće od ove karakterišu oksidativne procese. Iz ovoga proizilazi da pri navedenim vrednostima Eh i rH2 mleko ima jače izraženi redukcioni karakter. Ovo dokazuje i činjenica da kada se deaerisanom mleku doda mala količina metilenskog plavog, nastupa posle kraćeg ili dužeg vremena obezbojavanje kao posledica redukcije metilenskog plavog. Obezbojavanje metilenskog plavila dokazuje da u mleku postoje materije koje su sposobne da se lako oksidišu i da istovremeno izazovu redukciju drugih supstanci u mleku. Ogledi izvedeni sa aseptičnim mlekom iz koga su uklonjeni gasovi pokazuju da se i u njemu redukuje metilensko plavo, što znači da je njegov potencijal negativniji. Kada se u mleko uvodi kiseonik njegov potencijal se povećava i postaje pozitivan u odnosu na sistem metilenskog plavog (metilensko plavo /Ox/-metilensko plavo/Red/) te ne može doći do redukcije (obezbojavanja).

Masti, belančevine i laktoza nemaju uticaja na redoks potencijal mleka.

U mleku bez kiseonika najveći uticaj na oksidoredukcioni potencijal ima sistem askorbinske kiseline (L-askorbinska kiselina — dehidro L-askorbinska kiselina) To dolazi otuda što se askorbinska kiselina nalazi u relativno većoj količini u odnosu na druge supstance koje bi takođe mogle da utiču na redoks potencijal mleka (riboflavin, tokoferol). Ovaj sistem je reverzibilan (askorbinska kiselina;dehidroaskorbinska kiselina), što je uslov za određivanje potencijala, pošto samo reverzibilni sistemi daju potencijal na platinskoj elektrodi. Izmereni potencijal je u stvari pokazatelj intenziteta tog sistema.

Međutim, i taj sistem se postepeno iscrpljuje jer se dehidroaskorbinska kiselina i dalje lako, ali i ireverzibilno oksidiše (vidi: vitamin C). Na taj način smanjuje se postepeno koncentracija aktivnih supstanci i kada se sistem iscrpi, potencijal se stabilizuje pri vrednosti od oko 0,0 V, pod uslovom da se ne stvaraju druge supstance koje utiču na redoks potencijal. Ukoliko je količina askorbinske kiseline veća utoliko će se moći redukovati veća količina drugih supstapci. Prema tome količina askorbinske kiseline (ili O2) predstavlja pokazatelj kapaciteta oksidoredukcionog sistema.

Na redoks potencijal mleka utiču i kupri joni. Oni pokazuju veliki afinitet prijema elektrona i deluju kao jako oksidišuće sredstvo. To znači da kada bakar dospe u mleko kao posledica njegovog korozivnog dejstva na metale, javlja se tendencija porasta Eh i rH2 vrednosti Kao posledica toga nastupa prvo destrukcija askorbinske kiseline dok oksidativne promene masti pod uticajem bakra mogu da da se odigraju samo pri vrednostima Eh iznad 0,4 V.

Oksidoredukcioni potencijal može imati i negativne vrednosti. Ovo se dešava pod dejstvom bakterija koje smanjuju potencijal mleka korišćenjem rastvorenog kiseonika i stvaranjem redukujućih supstanci u procesu svoga metabolizma. Na tome se zasniva i reduktazna proba.

Promena redoks potencijala mleka pod dejstvom Str. lactis u toku inkubacije prikazana je na sl. 22a.

Sl. 22a — Promena oksidoredukcionog potencijala mleka u toku inkubacije sa Str. lactis na 25 C

Izostavljeno iz prikaza

Na njemu se vidi da u toku 3 časa ne dolazi do promene potencijala a da posle toga vremena naglo opada u toku jednog časa. Tome sledi faza usporenog opadanja i prestanka tog procesa posle 6 časova. U prvoj fazi ne dolazi do smanjenja redoks. potencijala, manjim delom zbog relativno malog broja mikroorganizama a većim delom zbog suprostavljanja oksioredukcionog sistema mleka promenama potencijala. Ovakvo delovanje je analogno onom kojim se puferske supstance suprotstavljaju promeni pH. Međutim, količina materija koje obrazuju oksidoredukcioni sistem mleka ne utiče na intenzitet oksidoredukcionih procesa i sve dok postoji mala količina tih supstanci oksidoredukcioni potencijal se ne menja. Naglo opadanje oksidoredukcionog potencijala na krivoj nastaje tek kada je otpor savladan i obrazovane redukujuće supstance naglo smanjuju potencijal mleka. Faza usporenog opadanja je posledica smanjenja aktivnosti mikroorganizama kao rezultat obrazovanja supstanci koje usporavaju njihovu aktivnost. Među činiocima koji usporavaju ili onemogućavaju aktivnost bakterija je i promenjeni oksidoredukcioni potencijal.

Tehnološke operacije obrade mleka takođe mogu da utiču na vrednost oksidoredukcionog potencijala. Kod primene visokih temperatura termičke obrade nastupa denaturacija belančevina mlečnog seruma uz obrazovanje sulfhidrilnih grupa (HS— i sumporvodonika (H2S). Ove supstance utiču na smanjenje oksidoredukcionog potencijala mleka, tj. sprečavaju oksidativne promene u njemu.

Zahvaljujući oksidoredukcionom potencijalu uspelo je da se rasvetli pitanje prelaska diacetila u acetoin. Naime, kod proizvodnje maslaca od kisele pavlake koriste se pored ostalih i streptokoke koje stvaraju diacetil — aromatičnu supstancu. Ustanovljeno je (6) da kada se koriste zajedno Str. diacetilactis i Str. paracitrovorus da nastaje smanjivanje količine diacetila u čistim kulturama. Utvrđeno je da Str. diacetilactis sa izraženim osobinama obrazovanja diacetila slabo redukuje sredinu, dok se Str. paracitrovorus karakteriše sposobnošću da pored stvaranja diacetila obrazuje redukujuće supstance usled čega se smanjuje Eh vrednost. Zbog jako redukovane sredine nastupa prelaz diacetila u acetion.

CH3 − CO − CO − CH3 + H2 → CH3 − CO − CHOH − CH3
Diacetil Acetoin

Gustina

Gustina je fizička osobina koja se koristi za upoređenje masa različitih supstanci ili masa određene supstance pod različitim uslovima. Prema tome, gustina predstavIja masu u jedinici zapremine i izražava se u kilogramima po kubnom metru.

Gustina mleka je rezultanta količina i gustina pojedinih sastojaka mleka (vode — slobodne i vezane—, masti, belančevina, laktoze, soli i dr.).

Mlečna mast ima najmanju gustinu (930 kg/m3) te bi se moglo očekivati da ukoliko mleko sadrži više masti treba da ima i manju gustinu. Ovakvo se gledište možc često sresti i u literaturi i u praksi. Ono bi bilo tačno pod uslovom da se količina ostalih sastojaka suve materije mleka ne menja. Zbog toga, kada se govori o uticaju masti na gustinu mleka treba istaći da mleko koje sadrži više masti ima manju gustinu pod uslovom da su količine ostalih sastojaka suve materije nepromenjene.

Mišljenje da veći sadržaj masti ima za posledicu manju gustinu mleka nije realno jer je povećanje količine masti praćeno povećanjem količine belančevina, u prvom redu kazeina (vidi: suva materija mleka). Kazein u većoj meri utiče na povećanje gustine nego što je mast smanjuje pa u stvarnosti masnije mleko ima ili istu ili nešto veću gustinu. Isto tako, povećanje količine masti ima za posledicu smanjenje sadržaja vode (koja takođe utiče na smanjenje gustine mleka) tako da je delovanje povećane masnoće skoro anulirano manjim sadržajem vode. Ovo se vidi i iz činjenice da 10 g masti u mleku na 15°C zauzima zapreminu koja odgovara 10,73 g vode iste temperature. Ove tvrdnje potkrepljuje činjenica da mleko rasa koje daju mleko sa većim sadržajem masti (Džerzejska, Gernzejska, Buša, Crvena danska rasa) ima veću gustinu nego mleko rasa sa manjim sadržajem masti. Obrnuta logika ne samo da nije tačna već ide na ruku onima koji manju gustinu mleka, izazvanu dodavanjem vode, žele da prikažu kao rezultat veće masnoće.

Gustina mleka zavisi od mnogih činilaca kao što su rasa, period laktacije i dr. i zato je teško dati neku srednju vrednost. Vrednosti gustine na 15°C se najčešće nalaze između 1032 i 1033 kg/m3 sa varijacijama od 1028—1035 kg/m3. Kada se govori o gustini mleka treba imati na umu da vrednosti od 1028 do 1035 kg/m3 (kao i nešto veće vrednosti) mogu da se javljaju samo kod mleka pojedinih krava, dok su variranja kod zbirnog mleka znatno manja i kreću se oko 1032 kg/m3. Ovo je potrebno istaći zbog toga što se gustina često koristi kao jedan od kriterijuma za rasuđivanje o kvalitetu mleka sa gledišta sastava. Zbog toga kriterijumi mogu da budu različiti kada se rasuđuje o mleku pojedinih krava ili o zbirnom mleku većeg stada. To znači da kod proizvođača koji imaju jednu ili dve krave gustina od 1028 kg/m3 može, ali ne mora, biti znak da je mleko patvoreno, dok ova vrednost za mleko koje potiče od većeg stada govori u prilog patvorenju dodavanjem vode.

U praksi se sreću slučajevi kada je gustina mleka manja zbog većeg sadržaja masti. To se događa u slučajevima kada uzorak mleka nije pravilno uzet, kada mleko nije prethodno izmešano a uzorak je uzet iz površinskih slojeva u kojima se mast već delimično koncentrisala. U takvim slučajevima je znatno smanjen sadržaj suve materije bez masti te je i gustina manja. Sličan slučaj se može dogoditi kada je obrok krava duže vremena deficitaran u energiji i belančevinama. Pod takvim okolnostima količina suve materije bez masti je smanjena dok procenat masti nije bitno izmenjen, s obzirom da krava može da koristi telesne rezerve za sintezu mlečne masti. Međutim, u oba navedena slučaja ne može se govoriti o normalnom mleku.

Usled dodavanja vode gustina mleka se smanjuje. Razvodnjavanje mleka za 10% smanjuje vrednost gustine za 3 kg/m3. Sa druge strane, oduzimanje masti ima za posledicu porast gustine tako da obrano mleko ima gustinu od 1034 do 1036 kg/m3. Ovo ukazuje na to da se normalne vrednosti za gustinu mogu postići oduzimanjem masti i dodavanjem vode što se naziva dvojnim patvorenjem mleka. Gustina razvodnjenog mleka se može dovesti na normalne vrednosti i dodavanjem odgovarajućih količina šećera ili drugih supstanci, što takođe predstavlja jedan od oblika dvojnog falsifikovanja.

To znači da gustina mleka nije siguran pokazatelj kvaliteta mleka te je potrebno izvršiti i druge analize na osnovu kojih se može utvrditi da li se radi o normalnom ili patvorenom mleku. Ova konstatacija ne umanjuje značaj informacija koje se mogu dobiti na osnovu vrednosti gustine mleka.

Gustina mleka neposredno posle muže je nešto manja nego nekoliko časova kasnije (3 i više časova). Povećanje gustine u tom periodu se kreće od 1—2kg/m3. Ovu činjenicu ustanovio je Recknagel (Reknagel) po kome je ova pojava i dobila ime (Reknagelov fenomen). Ova je objašnjavana na različite načine. Prvobitno se smatralo da je razlog smanjenje količine gasova u mleku. Kada je ustanovljeno da se količina gasova bitno ne menja u toku dužeg stajanja i da se menja samo odnos pojedinih gasova, povećanje gustine je obrazlagano povećanjem hidratisanosti belančevina u ohlađenom mleku, tj. povećanjem količine vezane vode. Treće gledište posmatra ovu pojavu kao posledicu promene odnosa između alfa i beta-laktoze na nižim temperaturama. Ovo stanovište je lišeno osnova pošto ne postoje razlike u gustini između ova dva oblika mlečnog šećera u rastvoru a da se razlike javljaju samo u gustini njihovih kristala. Četvrto gledište je da porast gustine mleka nastaje kao rezultat promene agregatnog stanja mlečne masti — iz tečnog u čvrsto stanje.

Od navedenih gledišta na Reknagelovu pojavu utiču u najvećoj meri samo dve i to: promena agregatnog stanja mlečne masti i porast hidratisanosti belančevina. Utvrđeno je da je koeficijent širenja mlečne masti najveći na temperaturama na kojima se vrši promena njenog agregatnog stanja — iz tečnog u čvrsto i obratno, i da je veći od koeficijenta širenja ostalih sastojaka mleka. O tome govore sledeće činjenice: koeficijent širenja vode se povećava sa porastom temperature od 0,00015 m3/m3/°C u temperaturnom intervalu od 10—20°C, do 0,00055 m3/m3/°C u oblasti od 60— —70°C; koeficjent širenja mlečne masti je znatno veći nego kod vode i iznosi 0,0008 m3/m3/°C. On ne pokazuje izraženu zavisnost od temperature u intervalu od 0—60°C. Međutim, na temperaturama prelaza iz čvrstog u tečno stanje i obratno, koeficjent širenja je znatno veći i iznosi 0,045 m3 /m3. Zbog toga su promene gustine usled razlika u temperaturi izraženije kod punomasnog mleka nego kod obranog. Iz ovoga proizilazi da su razlike utoliko veće ukoliko mleko sadrži više masti (12).

U mleku posle muže mast se nalazi u tečnom stanju i posle hlađenja postepeno prelazi u čvrsto. Ovaj prelaz ima za posledicu smanjenje zapremine te nastupa situacija da ista masa ima manju zapreminu a to znači da je gustina veća. Povećanje usled promene agregatnog stanja masti iznosi oko 1 kg/m3, dok preostala razlika nastaje usled veće hidratisanosti belančevina na nižim temperaturama.

Kao što se vidi, agregatno stanje mlečne masti utiče na vrednost gustine mleka te se o tome mora voditi računa kod njenog određivanja. Na temperaturama na kojima se određuje gustina mleka (15—20°C) mlečna mast može biti sva u čvrstom stanju, može biti u tečnom ili delimično u tečnom a delom u čvrstom stanju. To dolazi otuda što mlečna mast očvršćava sa temperaturnim i vremenskim zakašnjenjem i što se gliceridi međusobno razlikuju po temperaturama očvršćavanja. To znači da gustina mleka zavisi i od temperaturnog tretmana koga je pretrpelo pre određivanja gustine. Ako je temperatura mleka pre određivanja gustine bila iznad temperature očvršćavanja mlečne masti, to će prilikom određivanja gustine na 15 ili 20°C ona biti manja za 1—2 kg/m3. Ako je mleko prethodno bilo ohlađeno mlečna mast će biti u čvrstom stanju i vrednost gustine malo veća.

Da bi se izbegao uticaj agregatnog stanja mlečne masti na gustinu danas se preporučuje da se pre određivanja mleko uz blago mešanje zagreje u zatvorenom sudu na 40—42°C i da se gustina određuje na 20°C.

U mlekarskoj literaturi dosada su korišćeni termini: specifična težina i gustina kao relativne veličine. Relativne veličine predstavljaju brojčane vrednosti a ne merne jedinice i kao takve nisu u suprotnosti sa zakonom te se mogu primenjivati.

Termin specifična težina se u mlekarskoj nauci koristi vrlo dugo a vrednosti za specifičnu težinu ulaze kao sastavni deo različitih formula koje se primenjuju u mlekarstvu. Pored toga pribor za njeno određivanje je kalibrisan tako da odgovara definiciji. Zbog toga smo termine i njihove vrednosti morali uključiti u postojeće formule kako zbog njihovih autora tako i zbog njihove jednostavnosti. Zato, a i iz drugih praktičnih razloga potrebno je dati kratko objašnjenje ovih pojmova.

Pod specifičnom težinom mleka podrazumeva se težinski odnos istih zapremina mleka i vode na temperaturi od 15°C. Pošto se taj odnos može izraziti na različite načine to se specifična težina definiše kao broj koji pokazuje koliko je mleko na temperaturi od 15°C puta teže od iste zapremine vode na istoj temperaturi. Iz ovoga proizilazi da specifična težina predstavlja neimenovani broj. Specifična težina se u duhu novih propisa može nazvati relativna zapreminska masa. Ona se obeležava r-,15 sa D15.

Prosečna relativna zapreminska masa mleka kreće se oko vrednosti 1,032 sa varijacijama od 1,028—1,035 kod mleka pojedinih krava. Vrednost relativne zapreminske mase (specifične težine) je praktično 1000 puta manja od gustine mleka na 15°C te se i pretvaranje može lako izvršiti. Teoriski ona je nešto veća od hiljaditog dela gustine jer je dobijena na bazi gustine vode na 15°C koja iznosi 998,23 kg/m3.

Specifična težina se najčešće određuje laktometrima (laktodenzimetrima) koji predstavljaju areometre podešene za mleko. Na njihovoj skali nalaze se samo brojevi sastavljeni od druge i treće decimale specifične težine. Ovi brojevi nazivaju se laktometarskim ili laktodenzimetarskim brojevima i njima se u praksi često iskazuje vrednost specifične težine. Na primer: laktometarski broj od 32 odgovara specifičnoj težini (relativnoj zapreminskoj masi) od 1,032.

U praktičnom radu nije uvek moguće podesiti temperaturu od 15°C te se određivanje vrši na temperaturama koje ne smeju preći ± 5°C od naznačene. U tim slučajevima potrebno je izvršiti korekciju tako što se za svaki stepen Celzijusa ispod 15° oduzima 0,0002 a za svaki stepen iznad dodaje ista vrednost.

Pod gustinom mleka u mlekarskoj literaturi podrazumevao se težinski odnos stih zapremina mleka na 20°C i vode na 4°C. Ona se obeležavala sa D20. Praktično to je masa u kg jednog dm3 mleka na 20°C, što znači da je vrednost 1000 guta manja od važeće jedinice za gustinu. Ipak, vrednosti se retko iskazuju u kg/dm3 već se izražavaju neimenovanim brojem. Gustina D20 zbirnog mleka se kreće najčešće u granicama ođ 1,030—1,031, što znači da su za 0,002 manje od vrednosti specifične težine. Ove razlike nameću potrebu da se uvek naglasi temperatura na kojoj je merenje vršeno; one govore o tome da se areometri kalibrisani na 15°C ne mogu koristiti za određivanje gustine (u ranijem smislu reči).

Gustina se može odrediti piknometrom, areometrom ili hidrostatičkom vagom. Od njih je piknometarska metoda najpreciznija ali i najsporija zbog vremena potrebnog za podešavanje željenih temperatura. Zbog toga se u svakodnevnom radu za određivanje gustine koriste za to podešeni areometri.

Viskoznost (viskozitet)

Viskozitet je rezultat unutrašnjeg trenja molekula usled čega se javlja manji ili veći otpor tečnosti da otiče. Dinamični viskozitet se prema tome može posmatrati kao otpor koji tečnost pruža promeni položaja jednog dela ili sastojaka u odnosu na druge.

Viskozitet se obeležava sa v; a izražava se u Paskal-sekundama (Pa.s). Doskora se kao jedinica viskoziteta koristio Poise (Poaz, skraćeno P) ili centipoaz (cP) kao stoti deo poaza. Viskozitet mleka se često izražava u odnosu na viskozitet vode, koji je uzet za jedinicu. U tom slučaju radi se o relativnom viskozitetu koji se iskazuje neimenovanim brojem i prosečno za mleko iznosi 1,8.

Prosečni viskozitet mleka na 20°C iznosi 1,80 × 10-3 Pa • s sa varijacijama od 1,30-2,20 × 10-3 pa s.

Viskozitet mleka zavisi od njegovog hemijskog sastava, fizičkog i fizikohemijskog stanja nekih komponenata. Najveći utkcaj na viskozitet imaju belančevine a zatim mlečna mast.

Belančevine utiču u manjoj ili većoj meri na viskozitet u zavisnosti od količine, stepena nabubrelosti i stepena disperznosti. Ukoliko mleko sadrži više proteina, ukoliko su oni jače nabubreli i ukoliko je stepen disperznosti veći utoliko je i viskozitet veći.

Mlečna mast utiče na viskozitet svojom masom, agregatnim stanjem i stepenom disperzije. Mleko koje sadrži više masti ima veći viskozitet. Zbog toga je pavlaka znatno viskoznija od mleka a obrano mleko ima manji viskozitet. Kada je mlečna mast u čvrstom stanju dobijene vrednosti viskoziteta su veće nego kada je tečna. Ukoliko je stepen disperznosti veći i viskozitet se povećava. Zbog toga je razumljivo što je viskozitet homogenizovanog mleka veći nego pre homogenizacije. Zahvaljujući tome homogenizovano mleko ima puniji ukus i stvara utisak da je bogatije suvom materijom i mašću. Treba pomenuti da i krupniji aglomerati masnih kapljica mogu stvoriti privid većeg viskoziteta. To dolazi otuda što se prilikom određivanja viskoziteta veći aglomerati masnih kapljica suprostavljaju ravnomernom kretanju sfere kroz mleko usled čega se produžava vreme za koje kuglica pređe određeni put. Zbog toga se dobijaju uvećane vrednosti za viskozitet. Isto tako, masne kapljice u nehomogenizovanom mleku imaju određenu adhezivnost te se lepe za unutrašnju površinu suženja u Ostwald-ovom viskozimetru. Pri ponovnom određivanju viskoziteta istim viskozimetrom dolazi do usporenog isticanja određene zapremine mleka kroz suženu cev, što se manifestuje kao povećanje viskoziteta. Ova pojava se ne manifestuje kod homogenizovanog mleka kod koga su masne kapljice izgubile adhezivnu sposobnost zahvaljujući drukčijem sastavu adsorpcionog sloja.

Iz -ovoga proizilazi da mleko ne daje uvek reprodukujuće vrednosti za viskozitet i da rezultati zavise od fizičkog i fizičkohemijskog stanja nekih komponenata. To dolazi otuda što mleko sadrži vrlo raznolike supstance čije stanje zavisi od mnogih činilaca, kao što su temperatura, prethodni temperaturni tretman mleka, količina gasova, stepen aglomeriranja masnih kapljica i sl. Prema tome mleko ne predstavlja jednostavnu, pod određenim uslovima nepromenljivu, Newton-sku tečnost, već složeni sistem u kome stanje pojedinih komponenata zavisi od čitavog niza činilaca. Zbog toga se kod mleka pre radi o quasi (tobožnjem) viskozitetu nego o pravom viskozitetu. Zato se viskozitet mleka često označava kao strukturni viskozitet koji se menja u zavisnosti od stepena rušenja ili uspostavljanja nove strukture.

Zbog toga se kod mleka, kao i kod drugih tečnosti koje sadrže belančevine, često umesto viskoziteta određuje sposobnost tečenja koja predstavlja recipročnu vrednost viskoziteta a koja se obeležava sa

Temperatura pokazuje veliki uticaj na viskozitet. O tome govore podaci tabele 34.

• Temperatura u °C Punomasno mleko
  5 3,2
  10 2,8
  20 2,2
  30 1,65
  50 —
• Temperatura u °C Obrano mleko
  5 3,9
  10 2,5
  20 1,9
  30 1,35
  50 0,6
• Temperatura u °C 5% rastvor laktoze
  5 1,8
  10 1,5
  20 1,2
  30 0,9
  50 0,4
• Temperatura u °C Voda
  5 1,53
  10 1,30
  20 1,006
  30 0,80
  50 0,55

Tab. 34 — Viskozitet mleka u 10 ~3 Pa. s (prema Alais-n 1)

Izostavljeno iz prikaza

Iz ovoga proizilazi da viskozitet opada sa povišenjem temperature. Zbog toga je prilikom određivanja viskoziteta potrebno koristiti istu temperaturu (obično 20°C) kako bi se rezultati mogli upoređivati.

Međutim, kod različitih proračuna za konstrukciju mlekarskih uređaja često je neophodno imati podatke o viskozitetu na različitim temperaturama ali je kod navođenja tih podataka potrebno navesti temperature na kojima je viskozitet određivan.

Detaljnija istraživanja (1,2) su pokazala da viskozitet znatno opada do 60°C i da sa daljim povišenjem temperature viskozitet počinje da raste. Smanjenje viskoziteta do 60°C riastaje kao posledica bržeg haotičnog kretanja čestica. Na opadanje viskoziteta mleka utiče znatno smanjenje viskoziteta masti i opadanje stepena nabubrelosti belančevina. Nasuprot tome, izvesno povećanje viskoziteta pri zagrevanju mleka iznd 60°C je posledica disocijacije kazeinskih čestica usled čega nastaje veći broj monomera kao i zbog obrazovanja kompleksa kapa-kazeina sa alfa-laktalbubuminom i beta-laktoglobulinom. Neki autori objašnjavaju ovo povećanje viskoziteta koagulacijom belančevina mlečnog seruma. To bi značilo da ne nastaje stvarno povećanje viskoziteta mleka i da su dobijene vrednosti rezultat znatnih strukturnih promena u mleku koje ionako pe predstavlja homogenu tečnost.

Viskozitet mleka utiče na brzinu raslojavanja masti. Ukoliko je viskozitet veći a masne kapljice manje sporija je dislokacija masti i njeno koncentrisanje na površini.

Viskozitet mleka posle muže se malo povećava u toku 6—8 časova. To povećanje nastaje delimično kao rezultat odlaska gasova, povećanja hidratisanosti belančevina i očvršćavanja masti. Zbog toga se preporučuje da se viskozitet mleka određuje najmanje 6 časova posle muže.

Vrednosti viskoziteta mleka i tečnih mlečnih proizvoda se koriste kod proračuna crpki, vakum uparivača, kod izračunavanja koeficijenta prelaza toplote i sl.

Na osnovu velikog broja podataka ustanovljena je prosečna korelacija između viskoziteta i sadržaja suve materije mleka. Na osnovu nje procenat suve materije bez masti se može izračunati pomoću formule — % suve materije = vj /0,1384. Vrednost 0,1384 je utvrđena računskim putem na osnovu eksperimentalnih podataka o suvoj materiji i viskozitetu. Podaci o suvoj materiji dobijeni navedenom formulom variraju u granicama ± 0,3%, što je sasvim razumljivo kada se ima u vidu da na viskozitet mleka utiče više činilaca o kojima je napred bilo govora, kao i da ista suva materija može biti rezultat različitog odnosa masti, belančevina i laktoze, koje u različitoj meri utiču na viskozitet.

Osmotski pritisak i osmotske pojave

Osmotski pritisak mleka zavisi od svih njegovih komponenata osim mlečne masti. Međutim, uticaj pojedinih komponenata nije isti jer zavisi od molarne koncentracije pojedinih supstanci a ne od molekulske mase tih materija. Znači da je osmotski pritisak proporcionalan molaritetima jonski, koloidno i molekularno dispergovanih čestica. Iz toga proizilazi da osmostki pritisak zavisi od broja ovako dispergovanih čestica a ne od njihove veličine ili drugih karakteristika, što znači da on spada u koligativne osobine, za razliku od konstitutivnih karakteristika koje zavise i od prirode rastvorene supstance.

Osmotski pritisak iznosi prosečno 0,67 kPa. Kada se ima u vidu da jedan mol supstance izaziva osmotski pritisak od 2,27 kPa izlazi da je molarna koncentracija u mleku 0,293 M/dm3 (zaokruženo 0,3 M /dm3).

Najveći deo osmotskog pritiska otpada na laktozu (oko 47% ili 0,31 kPa). lako se nalaze u relativno malim količinama soli mleka utiču u znatnoj meri na osmotski pritisak zbog male molekulske mase i disocijacije rastvorljivih soli. Od ovih najveći uticaj na osmotski pritisak imaju K+, Na+, Cl_ a znatno manji Ca2+, Mg2+, PO4-i (CgHsO?)3(citratni jon). Belančevine utiču neznatno zbog velike molekulske mase, odnosno, malog broja micela. Mlečna mast ne utiče na osmotski pritisak jer se nalazi u obliku masnih kapljica, tj. nije molekularno niti jonski dispergovana.

Mleko ima isti osmotski pritisak kao i krv, što znači da su ove dve tečnosti izotonične. Njihova izotoničnost ukazuje da osmotski pritisak mleka nije podložan većim kolebanjima jer zavisi od osmotskog pritiska krvi, koja takva kolebanja ne podnosi. Zbog toga je osmotski pritisak najstalnija fizička osobina mleka.

Kada se ima u vidu promenljivost sastava mleka postavlja se pitanje otkuda proističe veliki stepen stalnosti osmotskog pritiska. To dolazi otuda što supstance koje u najvećoj meri utiču na ovu osobinu mleka (laktoza i soli) podležu najmanjim kvantitativnim kolebanjima pod uticajem različitih činilaca. U slučaju da dođe do znatnijih promena u količini jedne od komponenata dolazi do kompenzacije od strane drugih sastojaka, tako da taj komplementarni odnos u normalnom mleku ne dozvoljava veće promene osmotskog pritiska. Iz ovoga ne treba izvući zaključak da je osmotski pritisak nepromenljiv, već da podleže najmanjim kolebanjima u odnosu na druge fizičke osobine.

U vezi sa osmotskim pritiskom su osmotske pojave u koje se ubrajaju temperatura mržnjenja i temperatura ključanja mleka.

Temperatura (tačka) mržnjenja

Prosečna temperatura mržnjenja mleka iznosi —0,545°C sa najčešćim varijacijama od —O,53O°C do —O,555°C. Zbirno mleko pokazuje vrlo male varijacije oko srednje vrednosti. Iz ovoga proističe da je temperatura mržnjenja malo promenljiva veličina jer je direktno zavisna od osmotskog pritiska.

Razvodnjavanje mleka izaziva povišenje temperature mržnjenja (približava se 0°C), jer se smanjuje koncentracija materija koje izazivaju sniženje temperature mržnjenja. Imajući u vidu malu promenljivost temperature mržnjenja normalnog mleka i činjenicu da je njeno povišenje srazmerno količini dodate vode ova osobina je iskorišćena za utvrđivanje ove vrste patvorenja mleka. Naime, ustanovljeno je da 1,7% dodate vode izaziva povišenje temperature mržnjenja od 0,01 °C. Na primer ako je propisima utvrđena vrednost tačke mržnjenja od —0,530°C a određena vrednost za ispitivani uzorak iznosi —0,470°C, znači da je dodato 10,2% vode /—0,530—(—0,470) = —0,06; 0,01 : 1,7=0,06 :X; X=10,2%/.

Određivanje temperature mržnjenja vrši se krioskopom. Princip određivanja zasniva se na tome da se mleko ohladi nešto ispod temperature mržnjenja i da bi se ubrzala kristalizacija dodaje se mali kristal leda. Obrazovanje leda u mleku je egzotermni proces koji izaziva povišenje temperature tako da se na kraju kristalizacije živa u termometru popne do vrednosti skale koja predstavlja temperaturu mržnjenja mleka. Preciznije govoreći, na ovaj način se određuje temperatura mržnjenja rastvora sastojaka mleka koji se obrazuje posle obrazovanja leda.

Metoda određivanja tačke mržnjenja je veoma osetljiva i mora se vrlo precizno izvesti da ne bi došlo do grešaka. Pre svega, termometri moraju biti vrlo precizni. Veće razlike u vrednostima za temperaturu mržnjenja mleka, koje se sreću u literaturi, su u prvom redu posledica nedovoljno preciznih termometara. Zbog toga je neophodno da se pre određivanja temperature mržnjenja mleka ustanovi da li termometar daje tačne vrednosti. To se vrši na osnovu merenja temperature mržnjenja rastvora čije su temperature mržnjenja poznate a nalaze se u blizini granica variranja temperature mržnjenja mleka. Ako se tom prilikom ustanove odstupanja, ona će se uračunati (dodati ili oduzeti) vrednosti koja je utvrđena za mleko. Da bi se izbegle moguće greške i da bi se ubrzalo određivanje danas se sve više koriste termistori.

Druga mogućnost grešaka leži u temperaturi prehlađivanja i temperaturi površina u kontaktu sa mlekom. Naime, prilikom određivanja temperature mržnjenja nastaje kristalizacija izvesne mase vode iz mleka, usled čega je koncentracija supstanci koje izazivaju sniženje temperature mržnjenja nešto povećana. Ako je količina kristalisane vode veća, preostali rastvor će biti koncentrovaniji a depresija temperature mržnjenja vode veća. Masa vode koja će kristalisati zavisi od temperature prehlađivanja kao i od temperature zidova suda preko kojih se vrši hlađenje mleka.

Povećana kiselost mleka utiče na rezultate tačke mržnjenja Zbog toga ova određivanja treba vršiti samo na svežem mleku. Povećana kiselost utiče na temperaturu mržnjenja tako što bakterije mlečne kiseline transformišu 1 mol laktoze u 4 mola mlečne kiseline. Kako osmotski pritisak i temperatura mržnjenja zavise od broja čestica, to je razumljivo da usled toga nastaje povećanje osmotskog pritiska i sniženje temperature mržnjenja. Zbog toga je pre određivanja potrebno ustanoviti titracionu kiselost mleka i zatim izršiti korekciju zbog povećane kiselosti. Ispravka se vrši pomoću sledeće formule

d = d1 − 0,036 k − 20/100 u kojoj su

d — ispravljena vrednost temperature mržnjenja
di — nađena vrednost temperature mržnjenja
k — kiselost mleka u °T

Temperatura ključanja

Za mleko iznosi 100,16°C (zaokruženo 100,20). Tačka ključanja se ne koristi za kontrolu patvorenja mleka iz dva razloga. Prvi je što prilikom zagrevanja mleka dolazi do isparavanja vode i promena sastojaka suve materije pod dejstvom povišene temperature. Drugi je, što je povećanje temperature ključanja 3,6 puta manje nego sniženje temperature mržnjenja te je i mogućnost greške utoliko veća.

Rastvorene supstance u mleku svojim privlačnim silama snižavaju tenziju njegovih para te je potrebno izvršiti određeni rad da se savladaju te privlačne sile. Posledica toga je da rastvor ključa na višoj temperaturi.

Površinski napon i površinske pojave

Jedna od osobina tečnosti jeste postojanje tačno definisane površine koja je odvaja od gasne faze parom iste materije. Površinski sloj tečnosti predstavlja prelaz od tečnosti (tečne faze) ka gasovima (gasovita faza) i razlikuje se po svojim fizičkim osobinama od ostalog dela tečnosti. Taj sloj se naziva graničnim slojem ili površinom razdvajanja tečnosti i gasa.

Poznato je da između molekula tečnosti postoje privlačne (Van der Vaals-ove) sile. Molekuli tečnosti koji se nalaze u unutrašnjosti okruženi su sa svih strana drugim molekulima čije međumolekulame sile deluju u svim pravcima te se međusobno potiru i rezultirajuća sila je jednaka nuli.

Sl. 23 — Šematski prikaz nastajanja površinskog napona (I) i merenja veličine površinskih sila (II

Izostavljeno iz prikaza

Molekuli tečnosti koji se nalaze u graničnom sloju okruženi su drugim molekulima samo sa jedne strane dok se na drugoj strani nalaze molekuli gasne faze koji se od molekula tečnosti razlikuju po svojim osobinama i koji su znatno razređeniji nego što su molekuli tečnosti, te su i sile kojima deluju na molekule tečnosti u graničnom sloju jako male i mogu se praktično zanemariti. Zbog toga sile privlačenja molekula u graničnom sloju tečnosti rezultiraju u sili koja je usmerena ka unutrašnjosti tečnosti. To znači da molekuli u graničnom sloju imaju višak potencijalne energije u poređenju sa molekulima u unutrašnjosti. Iz toga proizilazi da na površini tečnosti postoji posebna energija koja se naziva površinskom energijom. Veličina površinske energije naziva se površinskim naponom. On se izražava radom potrebnim da se stvori 1 m2 nove slobodne površine tečnosti (sl. 23 — II) i izražava se u J/m2 (Joule/m2).

Površinska energija predstavlja faktor intenziteta privlačnih sila između molekula tečnosti. Kao rezultat toga na graničnoj površini tečnosti prema vazduhu obrazuje se sloj molekula koji su međusobno znatno zbijeniji nego što su molekuli u unutrašnjosti tečnosti i koji zbog toga ima neke posebne karakteristike. Za objašnjenje površinskog napona obično se koristi primer granične površine tečnost — gas ali se on javlja i na granici tečnost — tečnost, tečnost — čvrsta površina i dr.

Površinski napon vode na 20°C iznosi 72 × 10-3J/m2. Površinski napon mleka iznosi 49 × 10-3J/m2 a relativni površinski napon mleka (u odnosu na vodu) iznosi 0,7. Manji površinski napon mleka je posledica prisustva supstanci koje smanjuju površinski napon — prisustva površinski aktivnih materija. Supstance koje smanjuju površinski napon mleka su belančevine, lecitin i slobodne masne kiseline. Najveći uticaj na smanjenje površinskog napona ima kazein ali ne zato što je površinski najaktivniji već zahvaljujući znatno većoj zastupljenosti u mleku. Prema Alais-u (1) belančevine mlečnog seruma (albumini i globulini) su površinski neaktivne. Međutim, sastojak proteozo-peptonske frakcije koga nazivaju sigma-proteozom se odlikuje značajnom površinskom aktivnošću.

Površinski napon mleka odmah posle muže je nešto veći nego 10—12 časova posle toga, kada opada na karakteristične vrednosti. Ovo pokazuje da se površinski aktivne materije u mleku posle dobijanja nalaze u labilnoj ravnoteži sa ostalim komponentama i da postepeno uspostavljaju ravnotežu, jer svaki sistem želi da dospe u takvo stanje pri kome će mu potencijalna energija biti minimalna. Opadanje površinskog napona se odvija brže na nižim temperaturama i na 8—10°C ravnoteža se postiže već dva časa posle muže. Međutim, ako se mleko ponovo zagreje na 37°C neće doći do povećanja površinskog napona. Ovo govori da su se u mleku u međuvremenu odigrale određene površinske pojave i da je došlo do stabilizacije sistema u tom pogledu. Verovatno je ova pojava u vezi sa agregatnim stanjem mlečne masti za koju je utvrđeno da bolje adsorbuje površinski aktivne supstance kada je u čvrstom stanju. Na ovu pojavu utiče i povećana hidratacija belančevina na nižim temperaturama, koja smanjuje površinsku energiju micela proteina.

Obrano mleko ima malo veći površinski napon (55 × 10-3J/m2) nego punomasno.

Za površinski napon je vezan niz pojava koje se zajedničkim imenom nazivaju površinske pojave. One se dešavaju na graničnoj površini mleko — vazduh ili u unutrašnjosti tečnosti na graničnoj površini između faze masti i mlečne plazme. Od njih će ovde biti obrađene: obrazovanje pene, stvaranje pokožice na mleku, formiranje adsorpcionog sloja masnih kapljica. U vezi sa ovim pojavama stoje i procesi koji se dešavaju kod određivanja masti acidobutirometrijskim i sinacidnim metodama kao i prilikom pranja mlekarskih uređaja, sudova i sl.

Materije koje smanjuju površinski napon (belančevine, fosfolipidi, masne kiseline, alkoholi, sapuni i dr.) teže da se koncentrišu na graničnoj površini između dveju faza (Gibbs-ov zakon) sa tendencijom da površinsku energiju svedu na najniži nivo. Kada se radi o belančevinama, one na graničnoj površini sa vazduhom pokazuju tendenciju da pređu iz sola u gel stanje, što predstavlja poseban vid denaturacije belančevina. Prilikom denaturacije dolazi do smanjenja elastičnosti belančevinastog sloja.

Obrazovanje pene

Ako vazduh ubrizgavamo u mleko kao što biva prilikom ručne muže, presipanja mleka, pumpanja i sl., obrazovaće se pena. Kada mehur vazduha dospe u unutrašnjost mleka imaće oblik lopte zbog ravnomernog dejstva okolnih molekula i tečnosti u celini. U odnosu na mleko mehur predstavlja novu fazu i površinski aktivne materije se koncentrišu na njegovoj površini, obrazujući sloj koji predstavlja neku vrstu opne mehurića. Pošto je lakši od mleka mehur teži da ispliva i izlazeći na površinu iznosi sa sobom tanak sloj mleka koji u odnosu na vazduh predstavlja novu fazu. I ovde dolazi do koncentrisanja površinski aktivnih materija na graničnoj površini, što dovodi do delimičnog obrazovanja i druge opne mehurića. Ova druga opna se obrazuje samo kod mehurića koji su u kontaktu sa vazduhom dok oni u unutrašnjosti te opne nemaju. Na taj način obrazuje se mehurić pene koga neki koloid — hemičari nazivaju elementarnom penom.

Ovakva se situacija dobija kada se posmatra samo jedan mehurić. Međutim, obično se obrazuje veći broj mehurića između kojih se nalaze sastojci mleka. Kada veći broj mehurova dođe u dodir oni usled međusobnog dejstva menjaju svoj prvobitno sferni oblik u poliedrični.

Prilikom stajanja, tečnost između mehurića postepeno otiče a njihovi zidovi se postepeno približavaju. Na kraju, masne kapljice koje su zaostale između zidova bivaju pritešnjene između dva sloja. Adsorbovani sloj pene gubi svoju elastičnost usled denaturacije belančevina i zbog pritiska na masne kapljice puca. Ne treba shvatiti da pena ne bi pucala kada ne bi bilo masnih kapljica, već da masne kapljice ubrzavaju prskanje mehurića pene. Ako su masne kapljice u tečnom stanju one će se pod pritiskom opni pene delimično deformisati, te mehurići mogu duže da opstanu. Međutim, ako je mast u čvrstom stanju onda se masne kapljice teže deformišu i mehurići ranije prskaju. Ovim se objašnjava da je pena manje stabilna kod mleka koje je prethodno ohlađeno.

Iz prednjeg izlazi da ukoliko su masne kapljice manje da će kasnije doći do pritiska opni pene na njih i obrnuto. Ovim se objašnjava zašto je pena punomasnog mleka manje trajna a mehurići su veći nego kod obranog mleka.

Kada pena počne da se ruši, mehurići prskaju i nastaju male eksplozije koje izazivaju prskanje okolnih mehurića, tako da se materije pene razbacuju okolo a čuju se šušteći šumovi.

Proces želatinizacije materija pene u kontaktu sa vazduhom je ireverzibilan tako da se posle izvesnog vremena ove materije istroše i mleko izgubi sposobnost da u većoj meri obrazuje penu.

O prirodi materije koja dovodi do obrazovanja obilne pene zna se da je to belančevinasta supstanca, površinski veoma aktivna. Ona nije detaljno izučena jer ju je teško izdvojiti u nativnom stanju i u rastvorenom obliku. Smatra se da je identična sa belančevinama adsorpcionog sloja masnih kapljica. Ima autora koji smatraju da supstanca koja omogućava obrazovanje obilne pene u mleku nije belančevina već produkat njene parcijalne hidrolize koji je nazvan sigma-proteozom. Zbog svega toga ove materije se označavaju uopštenim terminima kao što su: materije pene i proteini pene.

Uočeno je da različiti uzorci mleka pokazuju različitu sposobnost obrazovanja pene. Oni se takođe razlikuju i u pogledu stabilnosti pene. Jutarnje mleko stvara više pene nego večernje. Takođe je konstatovano da mleko krava koje su dobijale hranu proizvedenu na peskovitim zemljištima pokazuje veću sklonost obrazovanja pene nego kada su krave hranjene travama sa teških zemljišta. Uzroci za takvo ponašanje nisu do danas poznati. Može se samo reći da postoji izvesna proporcionalnost između količine i stabilnosti pene.

Pena je od velikog značaja u tehnologiji mleka. Pri proizvodnji maslaca u u klasičnim bućkalicama pena predstavlja uslov za efikasno bućkanje pavlake. Tom prilikom obrazuje se ogroman broj mehurića pene. Površinski aktivne materije iz adsorpcionog sloja masnih kapljica prelaze na graničnu površinu prema uklopljenom vazduhu usled čega dolazi do destabilizacije emulzije masti u pavlaci i do mogućnosti lakšeg spajanja hidrofobizovanih masnih kapljica.

Proizvodnja kiselomlečnih proizvoda ili pavlake penaste strukture je takođe tesno povezano sa obrazovanjem pene (3).

Međutim, pena pričinjava i velike teškoće u tehnologiji, Kod obranog mieka koje se koristi za proizvodnju kazeina i kazeinata, sloj pene u sudovima dostiže visinu od 0,5 m i više tako da otežava praćenje procesa koagulacije u mleku ispod njega. Rušenje pene je vezano i sa denaturacijom njenih belančevina i, s obzirom da nisu rastvorljive, ne mogu se ukloniti u većoj meri prilikom ispiranja kazeinskih zrna te to prouzrokuje pogoršanje kvaliteta dobijenog kazeina i kazeinata.

Pena može da stvori dosta poteškoća kada se obrazuje u diskontinuelnim vakum uparivačima na početku procesa proizvodnje. Ona onemogućava praćenje procesa i dovodi do gubitaka suve materije mleka. Zbog toga je katkada neophodno privremeno prekinuti rad dok se pena ne razruši prirodno ili pomoću posebnih uređaja za rušenje pene.

Obrazovanje pene je nepoželjno i kod razlivanja zgusnutog nezaslađenog mleka jer materije pene očvršćavaju prilikom sterilizacije pa kod konzumiranja takvog proizvoda ostavljaju utisak prisustva stranih materija.

Obrazovanje adsorpcionog sloja masnih kapljica

Vezano je takođe za površinski napon i površinski aktivne materije mleka koje se adsorbuju na graničnoj površini masti prema mlečnoj plazmi (vidi: adsorpcioni sloj masnih kapljica).

Prilikom homogenizacije nastaje usitnjavanje masnih kapljica usled čega nastaje znatno povećanje površine novoobrazovanih čestica masti. Na slobodnoj površini koncentrišu se belančevine mleka što obezbeđuje obrazovanje novih masnih kapljica i veću stabilnost emulzije masti. Ova preraspodela belančevina između faze masti i mlečne plazme se odražava na čitav niz tehnoloških i drugih osobina mleka o čemu će biti posebno reči kasnije.

Kod nekih metoda određivanja masti dodaju se različiti alkoholi (amilalkohol, butilalkohol) da bi se ubrzalo oslobađanje masti od adsorpcionog sloja. To nastaje usled supstitucije površinski aktivnih materija u adsorpcionom sloju dodatim supstancama ili njihovim estrima.

Obrazovanje skrame (pokožice)

Prilikom zagrevanja mleka u otvorenim sudovima iznad 50°C dolazi do obrazovanja skrame na njegovoj površini. Ova pojava nastaje kao posledica ubrzane denaturacije belančevina u površinskom sloju, u kome su koncentrisane u većoj meri, pod dejstvom povišene temperature. Ova osobina je nepoželjna kod pasterizovanog mleka i zbog toga se zagrevanje vrši u zatvorenim sudovima uz stalno mešanje ili u protoku, tako da se ne stvaraju uslovi za obrazovanje skrame.

Poznato je da mleko koje se zagreva u zatvorenom sudu ne obrazuje pokožicu ili je ona vrlo tanka. To dolazi usled toga što obrazovana para u sudu smanjuje površinsku energiju pa prema tome i mogućnost koncentrisanja belančevina u graničnom sloju.

Naprotiv, prilikom uklanjanja para i delimičnog sušenja površinskog sloja dolazi do koncentrisanja očvrslih belančevina koje obuhvataju deo ostalih sastojaka mleka. Ako se mleko ostavi da stoji izvesno vreme na površini će se izdvojiti veći deo masti. Ove činjenice prestavljaju osnovu tradicionalnog načina proizvodnje kajmaka (skorupa).

Druge površinske pojave

Postoji čitav niz drugih manifestacija površinske energije koje se koriste za merenje površinskog napona ili utiču na određivanje nekih fizičkih osobina mleka.

Prilikom sporog isticanja mleka iz uske cevi obrazovaće se kapi. One su u početku sfernog oblika a zatim dolazi do njihovog izduživanja dok se u jednom momentu ne otkinu. To dolazi usled toga što tečnost teži da pri određenoj zapremini zauzme što manju površinu jer je u tom slučaju površinska energija najmanja. Međutim, na kap istovremeno deluje i sila gravitacije te se pri povećanju njene mase izdužuje i najzad odvaja. Veličina kapi zavisi od površinskog napona. Ukoliko je površinski napon veći utoliko je masa mleka koja se može držati površinskim silama veća. To znači da je površinski napon direktno proporcionalan masi kapi i obrnuto proporcionalan njihovom broju za određenu zapreminu. Iz toga proizlazi da se utvrđivanjem broja kapi vode i mleka za istu zapreminu može odrediti relativni površinski napon mleka. Ovo merenje se vrši pomoću stalagmometra. Pošto je površinski napon vode (pri određenim uslovima) poznat, ustanovljena relativna vrednost se može preračunati u J/m2.

Površinske pojave su značajne i kod određivanja gustine mleka areometrom Oaktodezimetrom). U kontaktu sa čistim staklom laktodenzimetra mleko obrazuje meniskus koji onemogućava (zbog neprovidnosti mleka) da se ustanovi stvarni nivo do kojeg je areometar uronjen. Zbog toga se graduisanje laktodenzimetra mora vršiti tako da je visina meniskusa uračunata prilikom kalibrisanja, što omogućava da se očitavanje vrši na gornjem nivou meniskusa.

Ukoliko ova korekcija nije učinjena, što se sreće kod starijih tipova laktodenzimetara, mora se pročitanoj vrednosti na vrhu dodati vrednost koja odgovara visini meniskusa. Za većinu laktodenzimetara razlika iznosi 0,0005, odnosno, 0,5 laktodenzimetarskog broja (vidi: gustina mleka).

Električna provodljivost

Mleko sadrži različite jone koji omogućavaju provođenje elektriciteta. Električna provodljivost je obmuto srazmerna otporu koji mleko pruža električnom toku.

Uloga pojedinih sastojaka u električnoj provodljivosti mleka je različita. Ovu činjenicu konstatovao je Perov (5). On je rastvoru soli, čiji je sastav najpribližniji sastavu soli u mleku, dodavao mlečni šećer, belančevine i mast i ispitivao je električnu provodljivost svakog novog sistema. Na osnovu ovih ogleda on je konstatovao da električna provodljivost mleka zavisi u najvećoj meri od disocovanih soli mleka a među njima najvažnije mesto zauzimaju hloridi kalijuma i natrijuma, koji su potpuno disocovani. Kazein, iako u mleku ima karakter polivalentnog anjona, ne povećava električnu provodljivost, nego je čak smanjuje. Objašnjenje on vidi u tome što se kazein zbog veće mase sporije kreće prema elektrodi i usporava kretanje drugih, lako pokretljivih jona. Masne kapljice imaju na svojoj površini sloj belančevina usled čega imaju slab negativni naboj. Međutim, zahvaljujući relativno velikim dimenzijama one se suprostavljaju kretanju jona soli i faktički smanjuju električnu provodljivost u većoj meri nego kazein.

Električna provodljivost mleka je relativno mala. Većina uzoraka mleka daje vrednosti 0,0040—0,0050 ohm-1 (0,004—0,005 S) na temperaturi od 25°C. Šire varijacije se kreću od 0,0038—0,0062 ohm-1 (0,0038—0,0062 S).

Električna provodljivost mleka je veća od provodljivosti vode, što navodi na neophodnost dobre izolacije uređaja u mlekarama i na potrebu predostrožnosti kod upotrebe električnih aparata za kontrolu mleka (proba termičke stabilnosti na rešou).

Elektroprovodljivost mleka se povećava sa porastom temperature. Sa svakim stepenom temperature u predelu od 15—30°C električna provodljivost se povećava za oko 0,0001 ohm-1 (l-10~4S). Ovo je posledica povećane disocijacije slabih elektrolita kao i smanjenja viskoziteta mleka, što omogućava brže kretanje jona. Ovo govori da merenje električne provodljivosti mora da se vrši pod tačno određenim uslovima.

Razvodnjavanje mleka izaziva smanjenje električne provodljivosti pa su činjeni napori da se ova činjenica iskoristi za ustanovljavanje ove vrste patvorenja. Međutim, ustanovljeno je da smanjenje provodljivosti nije proporcionalno smanjenju suve materije, pošto razblaživanje vodom izaziva povećanje disocijacije rastvorljivih soli kao i delimično pretvaranje nerastvorljivih u rastvorljive i jonizovane soli. Zbog toga se ova metoda ne koristi danas za dokazivanje stepena razvodnjavanja mleka.

Dodavanje neutrališućih soli (NaHCO3) mleku radi smanjenja kiselosti mleka koja je povećana pod dejstvom mikroorganizama povećava električnu provodljivost. Zbog toga se ova metoda može koristiti efikasno za otkrivanje ovog oblika patvorenja mleka.

Mleko krava obolelih od težih oblika mastitisa ima veću električnu provodIjivost. To nastaje kao rezultat povećane količine hlorida, koji su potpuno disocovani te se merenjem električne provodljivosti mleka iz pojedinih četvrti vimena može otkriti ona koja je obolela. Za ovu svrhu konstruisani su posebni aparati pomoću kojih se ne određuje »apsolutna« provodljivost već razlika u električnoj provodljivosti mleka pojedinih četvrti.

Pri prolazu električnog toka kroz mleko nastaje čitav niz promena kao rezultat elektrolize elektrolita i promene naboja koloida. Efekat izazvan električnim tokom u velikoj meri zavisi od materijala od koga je izrađena elektroda.

Katjoni gube svoj električni naboj na katodi a anjoni na anodi. Usled gubitka naboja katjoni i anjoni prelaze u odgovarajuće atome i molekule i mogu izazvati nove sekundarne reakcije. Nastali atomi kalijuma, natrijuma, kalcijuma i magnezijuma reaguju sa vodom i obrazuju hidroksiđe koji mogu reagovati sa supstancama kiselog karaktera (kazein).

Sudbina anjona na anodi zavisi od materijala od koga je sačinjena elektroda. Pri upotrebi elektroda od plemenitih metala i ugljenikovih elektroda hlor se može izdvojiti u slobodnom stanju. Međutim, ako je elektrođa od neplemenitih metala hlor reaguje sa njima obrazujući odgovarajuće hloride. PO43ne može postojati u slobodnom stanju već se brzo raspada na P2O5 i kiseonik (30). Fosforni pentoksid reaguje sa vodom dajući fosfornu kiselinu koja reaguje bilo sa kalcijumom iz kazeina ili đrugim metalima. Kao rezultat napred navedenih procesa na kraju se na katodi izdvaja vodonik a na anodi kiseonik i hlor.

Citratni joni podležu znatno većim promenama na anodi jer sa gubitkom naboja se delimično razlažu uz oslobađanje CO2. Slično se dešava i sa laktatnim anjonima. Prilikom dekarboksilacija laktatnog anjona dolazi i do oksidacije nastalog radikala pod dejstvom kiseonika izdvojenog na anodi. To đovodi do obrazovanja acetaldehida.

• Glikol
• Radikal
• Laktat-Radikal

Kazein na anodi gubi svoj naboj i taloži se na njoj. Izdvojeni kazein ima nešto izmenjene osobine, naročito u pogledu rastvorljivosti, što ukazuje na dublje promene njegovog molekula i, verovatno, kao posledica izdvajanja CO2.

Napred iznete promene izazivaju smanjenje kiselosti mleka i predstavljaju teorijsku osnovu za konstrukciju uređaja za smanjenje kiselosti mleka.

Kretanje jona prema elektrodama je praktično iskorišćeno za uklanjanje soli (demineralizaciju) iz mleka a naročito surutke.

Koncentrovana surutka je veoma bogata mineralnim materijama (kalijum, natrijum, kalcijum) koji doprinose karakteristikama ukusa koncentrata, nepovoljno deluju na kvalitet nekih prehrambenih proizvoda u čijoj se proizvodnji koriste kao jedna od sirovina i štetno utiču (u tim koncentracijama) na zdravlje nekih kategorija potrošača. Zbog toga, kao i zbog rentabilnijeg korišćenja organskih sastojaka surutke, konstruisani su uređaji za elektrodijalizu surutke uz primenu odgovarajućih membrana, pomoću kojih se u toku jednog časa ukloni oko 75% soli iz koncentrovane surutke. Skoro potpuno se uklanjaju kalijum i natrijum a koncentracija kalcijuma i magnezijuma se smanjuje na polovinu. Usled toga nastupa i malo smanjenje suve materije i smanjenje kiselosti koncentrovane surutke.

Optičke osobine mleka

Mleko predstavlja neprozimu tečnost bele boje sa različito izraženom žućkastom (narandžastom) nijansom. Mleko je neprozirno u debljem sloju dok je u vrlo tankom sloju prozračno, što je uticalo na konstrukciju aparata za ispitivanje nekih njegovih optičkih osobina (Abbe-ov refraktometar). Neprozračnost mleka nastaje u prvom redu kao posledica prisustva koloidno dispergovanih sastojaka koji odbijaju svetlost (opalescencija), od kojih kalcijum kazeinat ima najveći značaj. Masne kapljice takođe odbijaju svetlost i samim tim izazivaju neprozračnost.

Bela boja mleka dolazi takođe najvećim delom od kalcijum kazeinata o čemu svedoči činjenica da kada se on ukloni iz mleka dobijeni serum ima drukčiju boju. Mlečna mast doprinosi beloj boji usled odbijanja svetlosti od površine masnih kapljica. Ovo govori o tome da učešće masnih kapljica u beloj boji zavisi od njihovog broja, odnosno, od stepena disperznosti masti. O tome svedoče i podaci o boji homogenizovanog mleka u kome je broj masnih kapljica višestruko povećan.

Polazeći od činjenice da mlečna mast utiče na odbijanje svetlosti došlo se na ideju da se na osnovi optičkih osobina mleka razradi metoda za određivanje masti. Konstruisani su i aparati (laktoskopi) za ovu svrhu. Dobijeni podaci pomoću ovih aparata su pokazivali znatnija odstupanja u poređenju sa kontrolnom metodom, što je dovelo do saznanja da su ona uzrokovana različitim brojem masnih kapljica. Na bazi toga konstruisani su novi aparati kod kojih se primenjuje i homogenizacija uzorka mleka tako da je njihov broj približno proporcionalan sadržaju masti i optičkoj gustini mleka. Od tih aparata u Evropi se najviše koriste milkotesteri.

Žućkasta nijansa je posledica prisustva karotina i vitamina A rastvorenih u površinskim slojevima masnih kapljica. Prema tome, mleko leti ima jače izraženu žućkastu nijansu nego zimi. Neke rase krava poseduju veću sposobnost transformacije karotina u vitamin A, te mleko tih rasa, hranjenih pod istim uslovima, ima slabije izraženu nijansu boje. Mleko od rasa za koje je karakterističan veliki procenat masti ima takođe intenzivniju nijansu. Ovo je još jače izraženo u boji pavlake spontano izdvojene na površini mleka ili u boji maslaca.

Kada se izdvoji mast, obrano mleko ima plavičastu nijansu sličnu razvodnjenom mleku, što je posledica prisustva laktohroma. I ova činjenica govori o uticaju masti na boju mleka.

Sastojci mleka imaju različiti stepen disperznosti te se za njihovo posmatranje koriste različiti optički aparati. Masne kapljice mogu se posmatrati mikroskopom sa različitim uveličanjem; koloidno dispergovane materije mogu se videti pod elektronskim mikroskopom što se odnosi i na adsorpcioni sloj masnih kapljica; za merenje broja i dimenzija koloidnih i grubo dispergovanih čestica koriste se fotoelektrični nefelometri (Light Scattering Photometer) koji omogućavaju da se preko određenih formula odredi približno molekulska težina makromolekula. Za molekularno i jonski dispergovane čestice koriste se neke karakteristične opiičke osobine.

Ako se iz obranog mleka izdvoji kazein dobiće se mlečni serum koji ima žućkasto-zelenkastu boju koja potiče od laktoflafina (vitamin B2). Ovo pokazuje u kojoj meri kazein maskira boju pigmenata mleka.

Istraživanja mleka pomoću analitičke kvarcne lampe omogućila su da se utvrde neke njegove optičke karakteristike. Ova lampa daje intenzivnu svetlost koja je bogata ultravioletnim zracima. Odvajanje ultravioletnih zraka od onih veće talasne dužine može se postići izborom filtra koji propušta samo kratkotalasne nevidljive zrake. Supstance osvetljene ovim nevidljivim zracima počinju same da svetle. Ova pojava naziva se luminiscencija ili fluorescencija. Različite supstance imaju svoju karakterističnu fluorescenciju.

Kravlje, ovčije i kozje mleko fluoresciraju jasno žutom bojom dok albuminske vrste mleka daju slabo žutu a vrlo često plavičastu fluorescenciju. Žuta fluorescencija je posledica prisustva laktoflavina i ona dominira u svežem mleku. Međutim, ako se kravlje mleko izloži za različito vreme dejstvu direktne sunčeve svetlosti, primetiće se da žuta luminiscencija slabi i da se javlja plava fluorescencija. Ova pojava se povezuje sa razgradnjom laktoflavina pod dejstvom svetlosti dok se plava fluorescencija javlja kao rezultat prisustva belančevina.

Indeks prelamanja (refrakcije)

Kada svetlosni zrak prelazi iz sredine manje gustine (vazduh) u gušću (mleko, voda) dolazi do njegovog prelamanja na upadnom mestu u tečnost. Ovo skretanje naziva se prelamanjem ili refrakcijom svetlosti. To je pretežno aditivna osobina jer predstavlja zbir odgovarajućih osobina konstituenata a delimično je konstitutivna jer zavisi u izvesnoj meri od njihove prirode.

Kao merilo prelamanja koristi se koeficijent refrakcije koji predstavlja odnos sinusa upadnog ugla i ugla prelamanja. On se obeležava sa n.

n = sin i / sin r
i — upadni ugao
r — ugao prelamanja

Indeks refrakcije za čiste tečnosti predstavlja njihovu karakterističnu konstantu kada je određen pod tačno utvrđenim uslovima temperature i talasne dužine svetlosti. Obično se određivanje vrši na 20°C pomoću monohromatske svetlosti (D linija natrijumovog spektra ili jedna od linija vodonikovog spektra) i radi bližeg uvida u uslove određivanja obeležava se npr. kao n 20. Za vodu ovaj indeks iznosi 1,33299.

Mleko ima veći indeks refrakcije od vode a razlika je uslovljena brojem i karakterom molekula u rastvoru. Međutim, koloidno i grubo dispergovane čestice otežavaju određivanje indeksa prelamanja jer izazivaju neprozračnost mleka i dovode do toga da je teško utvrditi jasno liniju koja razdvaja svetlosna polja na refraktometru. Zbog toga se refrakcija mleka mora vršiti u vrlo tankom sloju u kome je ono prozračno. Indeks refrakcije mleka nalazi se u intervalu od 1,3440—1,3485. Razlike u vređnostima su razumljive kada se ima u vidu da on zavisi od broja čestica i njihovih osobina, pa prema tome, i od varijabilnosti sastava mleka. Vrednosti za obrano mleko se poklapaju sa napred navedenim jer mlečna mast nije molekularno dispergovana te ne utiče na indeks refrakcije. Ostali sastojci prosečno doprinose indeksu refrakcije ND U sledećoj meri: kazein — 0,0050, belančevine mlečnog seruma — 0,00159, laktoza — 0,00695, ostali sastojci 0,00166. Znači da prosečna aditivna vrednost indeksu refrakcije vode iznosi 0,01520 (1,33299 + 0,01520=1,34819). Pokušaji da se na osnovi indeksa refrakcije odredi suva materija ili suva materija mleka bez masti nisu doveli do potpuno zadovoljavajućih rezultata, kao što je slučaj kod drugih rastvora (npr. šećerni sirup) ali je zato iskorišćen u druge svrhe o kojima će ovde biti reči.

Da bi se pooštrila granica između vidnih polja refraktometra, što predstavlja neophodan uslov za tačno određivanje indeksa refrakcije, prišlo se određivanju refrakcije mlečnog seruma. Razlog više za ovo je i činjenica da količina kazeina znatnije varira od ostalih sastojaka suve materije bez masti te se njegovim uklanjanjem postižu ujednačenije vrednosti indeksa refrakcije.

Taloženje kazeina radi dobijanja seruma može se postići dodavanjem sirćetne kiseline ili acetatnog pufera, bakar sulfata, kalcijum hlorida, proteolitičkih fermenata i nizom drugih supstanci. Razumljivo je da svaka od ovih supstanci utiče u izvesnoj meri na indeks refrakcije pa je prilikom dobijanja seruma neophodno tačno odrediti uslove. Najčešće se serum dobija dodavanjem rastvora CaCl2. Indeks refrakcije mlečnog seruma varira u vrlo uskim granicama od 1,3420—1,3429 tako da se razvodnjavanje mleka može otkriti sa velikorn sigurnošću. Indeks refrakcije surutke je nešto veći nego kod seruma usled većeg sadržaja azotnih materija.

Od sastojaka suve materije mlečnog seruma na vrednost indeksa refrakcije najviše utiče laktoza (oko 70%) pa se refraktometrijska metoda koristi i za određivanje sadržaja laktoze u mleku.

S povećanjem koncentracije suve materije raste i vrednost indeksa refrakcije pa se ova koristi i za ustanovljavanje stepena koncentrisanja mleka prilikom ukuvavanja. Šta više, refraktometar posebne konstrukcije je ugrađen i u tehnološku liniju procesa proizvodnje, što omogućava da se u svakom trenutku ustanovi da li je mleko dovoljno koncentrisano. Ukoliko to nije slučaj (ili ukuvano mleko ima više suve materije) ovaj refraktometar omogućava automatsku regulaciju operacija koje utiču na suvu materiju.

Za laboratorijsko određivanje refrakcije mleka i mlečnog seruma koriste se ili univerzalni refraktometri ili posebni aparati sa drugačijom podelom skale. U poslednjem slučaju refrakcija mlečnog seruma kreće se od 38,5—40,5.

Specifična toplota

Specifična toplota predstavlja količinu toplote potrebne da se temperatura jedinice mase poveća za 1 K u temperaturnom intervalu od 287,66 do 288,66 K i izražava se u J /kg K.

Specifična toplota mleka iznosi 3906,3 J/kg × K. Ona je rezultanta količina i specifičnih toplota vode, masti i sastojaka suve materije bez masti, što znači da zavisi od sastava mleka. Mlečna mast ima najmanju specifičnu toplotu 2103J/kg-K. Međutim, da bi mast prešla iz čvrstog u tečno stanje potrebno je utrošiti oko 40 puta više toplote. Ovo znači da se specifična toplota mleka određuje na temperaturama kada je sva mast u čvrstom ili tečnom stanju. U suprotnom slučaju u temperaturnom intervalu prelaza iz čvrstog u tečno stanje dobiće se nešto veće vrednosti za specifičnu toplotu mleka i mlečne masti.

Zbog odsustva mlečne masti, specifična toplota obranog mleka je nešto veća 3,98 × 103 J/kg × K. Ono ispoljava malo ali linearno povećanje specifične toplote u temperaturnom intervalu od 273,16—333,16 K koje se kreće od 3906 × 103 J/kg × K do 3994 × 103 J/kg × K.

Podaci o specifičnoj toploti mleka su od značaja kod proračuna konstrukcije izmenjivača toplote. Za ove proračune značajni su i podaci o provodljivosti toplote i temperature koji se izražavaju kao koeficijent provodljivosti toplote i koeficijent temperaturne provodljivosti. Koeficijent provodljivosti toplote za mleko zavisi i od temperature. Tako pri temperaturi od 273,16 do 275,16 K iznosi 0,401 W/m × K a na temperaturama od 291,16 — 293,16 K 0,495 W/mK. Koeficijent temperaturne provodljivosti iznosi 1,584 m2/s.

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.

Tab. 35 — Prosečni sastav (u procentima) mleka različitih sisara (31)

Izostavljeno iz prikaza

• SM*
• M B K
• AG L P
• LB °SH
• Žena
• Krava
• Koza
• Ovca
• Bivolica
• Kobila
• Svinja
• Zebu
• Lama
• Kamila
• Jak
• Sob

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 inleka. 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 Ijudi.

Tab. 36 — Zastupljenost pojedinih sastojaka u suvoj materiji mleka kod raznih sisara (u % na suvu materiju) (31)

Izostavljeno iz prikaza

• M*) UB K
• AG L P
• Krava
• Ovca
• Koza
• Kobila
• Magarica
• Bivolica
• Zebu
• Lama
• Kamila
• Sob
• Žena

* 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
  Voda 80,63%
  Suva materija 19,37%
  Mast 7,40%
  Suva materija bez masti 11′,97%
  Ukupne azotne materije 6,17%
  Kazein 5,0%
  Ostale azotne materije 1,17%
  Laktoza 4,90%
  Pepeo 0,88%
• Sastojci Učešće u suvoj mat.
  Voda —
  Suva materija 100,0%
  Mast 38,2%
  Suva materija bez masti 61,9%
  Ukupne azotne materije 31,8%
  Kazein
  Ostale azotne materije
  Laktoza 25,3%
  Pepeo 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 materijijje 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 6p.m, 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.

Tab. 37 — Procentualni odnos azotnih materija tokom laktacije

Izostavljeno iz prikaza

• Oblik azotnih supstanci
  Meseci laktacije
  Ukupni
  Belančevinski
  Kazeinski nekazeinski
  Belančevine seruma nebelančevinski

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 144,4103g izdvojeno je 7 kategorija čestica po veličini (7,8). Najmanje među njima imale su prečnik manji od 37,2 nm dok su naiveće 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.

Tab. 38 — Raspodela kazeinskih čestica po veličini (7.8)

Izostavljeno iz prikaza

• Broj okretaja rotora m x 103
• Centrifugalna sila g x 103
• Minimalni prečnik čestica u nm
• Apsolutna frekvencija ja m i g
• Relativna frekvencija %
• Kumulativna frekvencija %

Đorđević i Carić (7) su primenom diferencijalnog centrifugiranja pratili dinamiku tri kategorije čestica po veličini (<65nm; 65—140 nrn 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

1. 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 postepeno smanjuje i sredinom perioda muznosti dostiže minimum tako da ova kategorija čestica čini samo 15,3% kazeina. Od sredine laktacije njihov broj se uglavnom povećava tako da učestvuju sa 24,5% u količini kazeina.
2. Najmanje čestice u poređenju sa najvećim pokazuj« skoro obmutu tendenciju. Njihovo procentualno učešće u količini kazeina je apsolutno najmanje.
3. 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.

Tab. 39 — Procentualno učešće kazeinskih česticč različite veličine tokom laktacije (8)

Izostavljeno iz prikaza

• Analiza tokom laktacije
• Grupa čestica po veličini u nm
  >140,7 65,5—140,7 <65,5
• Procentualno učešće u ukupnom kazeinu

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 kazeinčini 56,6% akapa-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 β-kazeina koja se ogleda u tome da većem učešću αs-kazeina odgovara manja participacija β-kazeina. Oni takođe govore da se najveća kolebanja elektroforetskog sastava dešavaju na početku laktacije.

Tab. 40 — Udeo elektroforetskih komponenata kazeina tokom laktacije (8)

Izostavljeno iz prikaza

• Analize po redu
• Učešće u kazeinu u procentima

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 as i β-kazeina pa bi se to moglo reći i za |3 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.

L a k t o z a. 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

Tab. 43 — Dinamika pepela i nekih njegovih sastojaka tokom laktacije (9)

Izostavljeno iz prikaza

• Analiza tokom laktacije
• Procenat pepela mg%
• Odnos ukupni kalcijum
• Koloidni Rastvoreni K Na K/Na

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 poslednjo/ 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.

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).

Tab. 44 — Sadržaj nekih mikroelemenata u ovčijem mleku (ujxg/l)u pašnjačkom reonu planine Rtanj (20)

Izostavljeno iz prikaza

• Meseci ispitivanja
• Mikroelementi
• Zn Fe Cu Mn Co
  April
  Maj
  Juni
  Juli
  Avgust
  Septembar

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 Ijudi 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, Bb 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 Aj 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 vrednost iznosi 3,3 × 10-3 Pa × s., što je skoro dvostruko više nego za kravlje mleko.

Energetska vrednost ovčijeg mleka. — Iznosi prosečno 5500 × 103J. Varijacije zavise od promene hemijskog sastava. U početku laktacije energetska vrednost iznosi 4400 × 103J a na kraju 5800 × 103J.

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.

Tab. 44 — Promene sastava i fizičkih osobina ovčijeg kolostruma (6)

Izostavljeno iz prikaza

• Dani po jagnjenju
• Gustina kg/m3
• Viskozitet
• Kiselost °T
• Suva materija
• Ukupne belančevine
• kazein
• Belančevine seruma
• Mast
• Laktoza

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.

Tab. 45 — Promena odnosa belančevina seruma tokom kolostralnog perioda (6)

Izostavljeno iz prikaza

• Dani po jagnjenju Imunoglobulini
  1. 90
  2. 70
  3. 26
• Dani po jagnjenju β—laktoglobulin
  1. 4
  2. 25
  3. 69
• Dani po jagnjenju α-laktalbumin
  1. 6
  2. 5
  3. 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—S meseci. To znači da proizvodnja ovčijeg mleka ima izrazito sezonski karakter, štc 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 velikc teškoće i u obezbeđenju stalnih kvalifikovanih mlekarskih radnika.

Poslednjih godina učinjeni su znatni napori da se ovčije mleko proizvodi tokoir 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 oc svoje težine. Pored toga skromnaj e u ishrani i podnosi vrlo različite uslove držanjt te se u narodu često zove sirotinjskom kravom. Pri dobroj ishrani mlečne rase daji od 800—1000 kg mleka. Podaci iz literature govore da selekcionisana stada mlečnil 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.

• Sastav kozjeg mleka
• 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 diuge, 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 transfonnišu 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 serurna 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 Ijudi 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 Ijudi 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 Ijudi javlja se intolerancija prema kozjem mleku jer izaziva alergijske

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.

Tab. 44 — Promene sastava i fizičkih osobina ovčijeg kolostruma (6)

Izostavljeno iz prikaza

• Dani po jagnjenju
• Gustina kg/m3
• Viskozitet 10-3 Pa. s
• Kiselost °T
• Suva materija
• Ukupne belančevine kazein
• Belančevine seruma
• Mast
• Laktoza

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.

Tab. 45 — Promena odnosa belančevina sennna tokom kolostralnog perioda (6)

Izostavljeno iz prikaza

• Dani po jagnjenju α-laktalbumin
  1. 6
  2. 5
  3. 5
• Dani po jagnjenju Imunoglobulini
  1. 90
  2. 70
  3. 26
• Dani po jagnjenju β—laktoglobulin
  1. 4
  2. 25
  3. 69

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 skromnaj e 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. Pođaci iz literature govore da selekcionisana stada mlečnih 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 dejstvom 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 tia 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%
  Albumini
  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/rn3 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 Ijudi ne žele da ga konzumiraju.

Ovo mleko se konzumira u svežem stanju, od njega se izrađuju kiselomlečni proizvodi 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).

• Sastav i osobine kobiljeg mleka
• 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 želudačnocrevnom 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 bilokojih 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 kiselomlečnog 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 pravilo,jjer postoje rase koje proizvode velike količine mleka velike masnoće. Šta više, u okviru iste rase pojedini sojevi se mogu bitno razlikovati. Tipičan primer je cmo-bela (frizijska) rasa koju karakteriše velika proizvodnja mleka male masnoće. Međutim, neki sojevi ove rase (kanadski 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.

1) Rase za konzumno mleko (konzumne rase) se odlikuju velikom mlečnošću sa malim sadržajem masti u suve materije bez masti. One su nazvane tako zato što se kod pasterizovanog i sterilizovanog mleka obraća pažnja na minimalni sadržaj masti (3—3,2%) i suve materije bez masti (8,3—8,5%) a ove rase proizvode mleko koje odgovara tim zahtevima. Tipičan predstavnik ove grupe je istočnofrizijska rasa.
2) Maslarske rase proizvode mleko sa većim sadržajem masti usled čega se dobija veći randman maslaca. Tu spadaju džersejska, gernzejska, bretanjska, normandijska rasa i dr. Međutim, maslarskim rasama mogu se smatrati samo one koje proizvode i značajne količine mleka. To se ističe zbog toga što postoji veliki broj »primitivnih«, neselekcionisanih rasa čije mleko sadrži više od 4 pa čak i 5% masti, ali se ne mogu svrstati bilo gde zbog maie mlečnosti. Tipičan primer za to je buša ili kolubarska rasa.

Tab. 46 — Uporedni sastav mleka konzumnib, maslarskih i sirarskih rasa (17,23)

Izostavljeno iz prikaza

• Rasa krava
  Voda %
  Suva materija %
  Suva materija bez masti %
  Mast %
  Belančevine %
  Laktoza %
  Pepeo %
  Holštajn frizijska
  Džerzejska
  Domaća šarena rasa

3) Sirarske rase proizvode mleko u kome je odnos masti prema belančevinama uzan tako da daju dobar randman sireva. Zapravo, kod proizvodnje sireva koaguliše kazein koji tom prilikom obuhvata ostale sastojke mleka pa prema tome i mlečnu mast. Ako u mleku ima malo kazeina ne samo da će se dobiti manji randman sireva već će i znatna količina masti biti labavo obuhvaćena i otići će sa surutkom, što dovodi do daljeg smanjenja prinosa sira. To znači da se sirarske rase odlikuju time da daju mleko koje po sadržaju masti čini sredinu između konzumnih i maslarskih a po sadržaju kazeina približava maslarskim rasama. Odnos masti prema kazeinu u mleku domaće simentalske rase (24) iznosi prosečno 1 :0,78, kod džerzejske rase 1 :0,54 a kod holštajnsko frizijske 1 :0,67.

U sirarske rase pored domaćeg Šarenog govečeta spadaju simentalska, različiti sojevi mrke švajcarske rase i mnoge druge.

Navedena podela rasa je izvršena po određenim kriterijumima značajnim za mlekarstvo i ona se znatno razlikuje od zootehničke klasifikacije, mada i ona mora voditi računa o napred navedenim kriterijumima.

Kao što se vidi, ova klasifikacija rasa je izvedena na osnovi najbolje prilagođenosti mleka za osnovne proizvode mlekarske industrije — »konzumnog« mleka, sireva i maslaca (pavlake). Termin konzumno je stavljen pod navodnice zbog toga što je neadekvatan, mada široko rasprostranjen. Iz njega bi moglo proisteći gledište da mleko namenjeno drugim proizvodima može biti takvog kvaliteta da nije za upotrebu u svežem stanju, što nije tačno. Ovim terminom označava se mlekokoje se isporučuje tržištu u svežem stanju, pasterizovano ili sterilizovano i namenjeno je prvenstveno konzumiranju u tom obiiku.

Danas se na ovu podelu gleda drugim očima jer je tehnologija toliko napredovala da se od mleka svake rase može proizvesti bilo koji proizvod a da se odnos masti prema belančevinama (u proizvodnji sireva) ili odnos masti prema suvoj materiji bez masti (u izradi mlečnih konzervi u užem smislu reči i drugih proizvoda) može podesiti prema potrebi. Razumljivo je da će izbor kriterijuma za plaćanje mleka (prema sadržaju masti, prema količini masti i belančevina, prema bakteriološkom kvalitetu mleka) zavisiti od osnovne orijentacije mlekara, pa će i mleko koje bolje odgovara njenoj proizvodnji biti bolje plaćeno.

Uticaj laktacije (perioda muznosti)

Pod laktacijom se podrazumeva, period lučenja mleka od partusa (porođaja) do zasušenja. Kod divljih i nemuznih domaćih životinja laktacija traje dok mladunci sisaju. Kod muznih domaćih životćnja laktacija je produžena svesnim delovanjem čoveka na mlečnu žlezdu i organizam mlečne životinje. Produžena proizvodnja mleka nastaje kao rezultat nadražaja koje muzač izaziva prilikom dobijanja mleka a koji podražavaju stimulanse koje tele vrši prilikom sisanja. Stimulacija krava prilikom muže vrši se prvenstveno mehaničkim i termičkim nadražajima na vime i sise. Ovi nadražaji se nervnim putem prenose u mozak a njihov efekat na prednji režanj hipofize, koji luči galaktopoetski hormonski kompleks, omogućava i dalje lučenje mleka. Naravno, ovi stimulansi mogu biti potencirani i drugim, od kojih ishrana ima najveći uticaj.

Računa se da laktacija kod krava traje prosečno 10 meseci, kod ovaca 5—8 a kod koza 7—9 meseci. Trajanje laktacije kod pojedinih vrsta muznih životinja može da varira. Tako kod rasa krava male proizvodnosti (»primitivne«, neselekcionisane rase) laktacija traje 7—8 meseci, a ako se koriste za obavljanje teških radova ili se kvantitativno i kvalitativno loše hrane, još kraće. Nasuprot tome, visokoproduktivne (»plemenite«, selekcionisane) i dobro hranjene krave mogu proizvoditi znatne količine mleka i posle 18 pa i više meseci.

Vreme od završetka laktacije do sledećeg partusa naziva se periodom zasušenosti. Ovaj period je takođe značajan sa gledišta proizvodnje mleka jer predstavlja stadijum odmora mlečne žlezde u toku koga se priprema za lučenje većih količina mleka u narednoj laktaciji. Ovaj period traje oko 2 meseca i primenjuje se i kod individua koje na kraju 10. meseca laktacije daju još uvek znatne količine mleka, jer se pokazalo da to deluje pozitivno na količinu mleka u sledećem muznom periodu kao i na intrauterini razvoj teleta.

Prestanak lučenja mleka je posledica delovanja dva osnovna faktora: 1) prestanka neurohormonalne stimulacije sekrecije mleka i 2) intraalveolarnog pritiska izlučenog mleka koji izaziva prestanak sekretorne aktivnosti mlečnih ćelija.

Kod visoko produktivnih grla koja prilikom zasušivanja daju još uvek znatne količine mleka, prestanak sekrecije je često skopčan sa problemima koje intraalveolarni pritisak može da izazove delovanjem na mlečne ćelije. Zbog toga je zasušivanje ovih krava praćeno smanjenjem količine i kvaliteta hrane, kako bi se smanjila proizvodnja mleka.

Laktacija je jedan od činilaca koji u najvećoj meri utiče na količinu i sastav mleka. Zbog toga će se posebno razmotriti uticaj perioda laktacije na količinu a posebno na sastav mleka.

Uticaj perioda laktacije na količinu mleka

Količine mleka u raznim periodima laktacije se razlikuju. Najveće količine se izlučuju početkom laktacije i sa njenim napredovanjem opadaju brže ili sporije u zavisnosti od drugih činilaca. Ako se u koordinatni sistem unesu količine mleka proizvedene svakih 7, 15 ili 30 dana đobija se kriva laktacije (laktaciona krivulja).

Sl. 25 — Kriva laktacije negravidnih krava

Izostavljeno iz prikaza

Iz sl. 25 se može videti da je količina mleka najveća u početku laktacije. Kod nekih rasa maksimum se postiže u prvom mesecu a kod većine u drugom mesecu posle čega opada. Ovo je tzv. prirodna laktaciona kriva. Njen oblik zavisi u najvećoj meri od rase i individualnih osobina krava. Kod niskoproduktivnih rasa i individua kriva brže opada zbog kaćeg trajanja larktadje dok jekodvisokoproduktivnihobrnut slučaj.

Na oblik prirodne laktacione krivulje može se uticati na različite načine. U normalnim uslovima proizvodnje na oblik krive najviše se utiče ishranom, koja je tesno povezana sa periodom telenja. U našim klimatskim uslovima telenje je najvećim delom koncentrisano u zimskom periodu. Za to postoji više razloga od kojih je jedan od osnovnih da se poveća količina mleka. Znači da je ovo diktirano ekonomskim razlozima. Naime, ovakvim izborom perioda telenja koristi se prirodna karakteristika krava da daju maksimalnu količinu mleka u prva dva meseca, pri zimskim uslovima ishrane. Kada količina mleka po prirodnom toku laktacije počinje da opada, krave se prevode na zelenu hranu koja stimulativno deluje na mlečnost, tako da se produžava period maksimalne proizvodnje mleka, što ima za posledicu uvećanu ukupnu količinu. Ovo se vidi na sl. 25 (površina obeležena crticama). Iz svega izlazi da je pomenuto regulisanje perioda telenja diktirano ekonomskim efektima proizvodnje mleka jer se dobije veća količina, a njegova proizvodnja na zelenoj hrani je jevtinija.

Usled takve orijentacije u proizvodnji, količine mleka u pojedinim periodima godine su različite te se nazivaju sezonskim kolebanjima količine mleka. Najveće su količine mleka u proletnjim i letnjim mesecima (delom zbog sisanja teleta u zimskom periodu); s jeseni i zimi količine znatnije opadaju tako da se javljaju nestašice mleka u periodu kada je tražnja r.ajveća zbog smanjene raznolikosti u ishrani.

Sezonska kolebanja se najčešće izražavaju odnosom količine mleka u letnjem (proletnjo-letnjem) i zimskom (jesensko-zimskom) periodu. Ukoliko je taj odnos širi utoliko je nepovoljniji.

Sezonska kolebanja količine mleka pričinjavaju velike probleme mlekarskoj industriji. Oni počinju sa projektovanjem kapaciteta mlekara, utiču na izbor asortimana proizvoda i mogućnost njihove realizacije. Zbog sezonskih kolebanja količine mlekare se moraju projektovati prema maksimalnim količinama koje će se otkupiti na određenom području (u »špicu« proizvodnje) a ne prema prosečnoj količini mleka. Tom prilikom se određuje asortiman proizvoda, koji u periodu maksimalnih količina mleka mora biti proširen proizvodima koji ne ulaze u osnovni asortiman mlekare, što se negativno odražava na specijalizaciju mlekarskih pogona. Ovo sa svoje strane zahteva postojanje odelenja i uređaja koji će se tokom godine koristiti samo 3—4 meseca tako da je njihovo iskorišćavanje vrlo malo. Isto tako i uređaji za osnovnu obradu mleka (prijem, prečišćavanje, hlađenje, skladištenje, pasterizaciju) moraju biti većih kapaciteta i nedovoljno korišćeni u periodu manjih količina mleka. Proizvodi izvan osnovnog asortimana mlekare zahtevaju angažovanje sezonskih radnika koji su najčešće nedovoljno stručni i nezainteresovani za ukupno poslovanje mlekare, što se odražava i na kvalitet proizvoda. Kada se tome doda činjenica da se sve to dešava u letnjim mesecima kada su količine nekondicionog mleka (mleka povećane kiselosti ili sa drugim tehnološkim i organoleptičkim manama) velike, onda se može steći približna slika o teškoćama sa kojima se sreće mlekarska industrija zbog sezonskih kolebanja količine mleka.

Problem sezonskih kolebanja mlekare rešavaju na različite načine. Jedan od njih je da se u sirovinskom području podižu pogoni koji u letnjim mesecima sakupljaju mleko iz određenog područja i prerađuju ga u sir, maslac, kazeinate ili mlečne konzerve u užem smislu reči, dok u zimskom periodu sakupljeno mleko prevoze u centralnu mlekaru, tako da ublažavaju nestašicu u snabdevanju velikih gradova. Zbog karaktera delatnosti ovi pogoni se nazivaju sezonskim mlekarama. Logično je da ovakav način rešavanja problema sezonskih kolebanja količine mleka zahteva da se obuhvati šire otkupno područje.

Najefikasniji način za regulisanje priliva mleka jeste da se odrede diferencijalne cene za letnje i zimsko mleko, pri čemu će cene zimskog mleka biti znatno veće (jer su i troškovi proizvodnje veći) tako da stimuliše proizvođače, koji za to imaju uslova, da se orijentišu na zimsku proizvodnju mleka.

Plansko regulisanje perioda telenja, a s tim u vezi prilično ujednačene količine mleka, može se primeniti u sadašnjim uslovima samo na krupnim gazdinstvima u čijem sklopu postoje mlekare. Međutim, plansko regulisanje količine mleka i na ovim gazdinstvima mora biti ekonomski stimulisano, jer dvokratno telenje i dvokratno odgajanje teladi izaziva naknadne troškove, što uz umanjenu količinu i skuplju proizvodnju mleka predstavlja znatnu stavku u troškovima proizvodnje mleka.

Sezonska kolebanja količine mleka su najizraženija u reonima u kojima su zastupljene mahom niskoproizvodne rase krava, čiji je period laktacije za trećinu kraći nego kod visokoproizvodnih rasa. To pričinjava posebne teškoće u snabdevanju stanovništva tih krajeva i u radu mlekara koje deluju u takvim uslovima.

Uticaj laktacije na sastav mleka

a) Kolostralni period. — Period lučenja mleka se deli na kolostralni i postkolostralni. Ova podela je izvršena na osnovu toga što se u kolostralnom periodu luči sekret koji se po svom sastavu i osobinama dosta razlikuje od onog u postkolostralnom periodu. Pod kolostralnim periodom podrazumeva se vreme od nekoliko dana posle partusa što znači da prethodi postkolostralnom periodu sekrecije.

Sekret koji se luči nekoliko dana posle partusa naziva se kolostrum (sinonimi: kolostralno mleko, mlezivo, kolastra, grušalina). Neki autori razlikuju kolostrum pre telenja (colostrum ante partum) i kolostrum posle partusa (colostrum post partum). Sa mlekarskog gledišta značaj ima samo sekret izlučen posle telenja, koji se naziva kolostrumom u užem smislu reči.

Po načinu obrazovanja, lučenja, po sastojcima kolostrum je mleko. Znači, U fiziološkom pogledu to je mleko. Ovo se ističe zbog različitih shvatanja i tumačenja kolostruma kao fiziološki nenormalnog mleka i sl. Ovakav pristup ne može se prihvatiti jer bi to značilo da su gravidnost i partus fiziološki nenormalne pojave.

Međutim, kolostrum nije mleko u užem smislu reči, zbog drugačijih tehnološkiii svojstava te se ne sme stavljati u promet radi neposrednog ili posrednog snabdevanja stanovništva (preko mlekara).

Period lučenja kolostruma zavisi od rase i varira od 5—12 dana. Kod visokoproduktivnih rasa on je kraći a najduži je kod niskoproizvodnih. Ipak treba istaći da itlleko najproizvodnijih rasa može da se koristi kao pasterizovano mleko već šestog dana posle telenja, dok za proizvodnju sterilizovanog mleka, kiselomlečnih proizvoda, sireva i mlečnih konzervi u užem smislu reči preporučuje se da prođe bar 8 dana od telenja.

Sastav mleziva se menja tokom kolostralnog perioda i približava se sastavu mleka u užem smislu reči. Ove promene prikazane su u tabeli 47.

Tab. 47 — Dinamika prelaza kravljeg kolostruma u mleko (5)

Izostavljeno iz prikaza

• Hemijski sastav u %
  P r o t e i n i
  Dani laktacije
  Suva materija
  Mast
  Ukupni
  Kazein
  Albumini
  Mlečni globulini šećer
  Pepeo
  Kiselost °T
  Gustina kg/m3

Sastav kolostruma prvog dana se najviše razlikuje od sastava mleka a razlike su još veće kada se uporedi sastav kolostruma neposredno posle telenja sa sastavom mleka (navedene vrednosti u tabeli predstavljaju prosek sastava za prvi dan telenja).

Razlike se ogledaju u većem sadržaju suve materije belančevina i pepela i manjoj količini masti i laktoze. Treba pomenuti da neki autori (16, 20) navode znatno veće vrednosti za suvu materiju i mast. Tako je Mišić (20) ustanovila da je procenat masti u kolostrumu veći nego u mleku postkolostralnog perioda. Naročito su velike razlike u količini i međusobnom odnosu belančevina. Taj odnos karakteriše velika količina proteina mlečnog seruma u kojima imunoglobulini zauzimaju dominantno mesto. Znatne količine imunoglobulina, koji su nosioci imunih tela, su od velikog značaja s obzirom da se u postnatalnom periodu imuna tela prenose u majke na potomstvo putem mleka i time se štiti mladi organizam od bolesti u periodu prilagođavanja novim životnim uslovima.

Odnos kazeina prema nekazeinskim belančevinama u početku kolostralnog perioda je sasvim različit od odnosa koji je karakterističan za kazeinske vrste mleka. On čak odudara od albuminskih vrsta jer belančevine mlečnog seruma znatno prevazilaze količinu kazeina. S obzirom da je povećanje količine belančevina mlečnog seruma karakteristično za slučajeve obolenja mlečnih životinja (naročito za teže slučajeve mastitisa) ili izraženijih fizioloških poremećaja lučenja mleka to je navelo neke autore da kolostrum svrstaju u fiziološki nenormalno mleko.

Mast kolostruma se razlikuje po sastavu i fizičkim osobinama od one u mleku. Razlike se ogledaju u višoj temperaturi topljenja i očvršćavanja, što je posledica manje količine nižih masnih kiselina. Ovo se ogleda u manjim vrednostima Rajhert-Majslovog broja (12—15) i Ketštorferovog broja (200—210).

Količina mineralnih materija u kolostrumu prvog dana je za 50—80% veća nego u mleku. Kolostrum dobijen neposredno posle partusa je naročito bogat kalcijumom i fosforom.

Tab. 48 — Promene količine kalcijuma i fosfora u kolostralnom periodu (5)

Izostavljeno iz prikaza

• Dani laktacije
  Kalcium (mg%)
  Fosfor (mg%)
  Prosečno
  Granice varijacija
  Prosečno
  Granice kolebanja
  Neposredno posle telenja
  Prvi
  Drugi
  Treći
  Četvrti
  Peti
  Šesti

Kolostrum je znatno bogatiji nekim vitaminima od mleka. Naročito je bogat vitaminima rastvorljivim u mastima. Kolostrum prvog dana sadrži oko 2mg/kg vitamina A i l,9mg/kg karotina. Zbog prisustva veće količine karotina mast ima žućkastu do narandžastu boju što se odražava i na boju kolostruma. To su razlozi zbog kojih se mast mleziva koristi u nekim krajevima kao neka vrsta vitaminskog koncentrata u izradi kozmetičkih preparata i u druge svrhe. Od vitamina rastvorljivih u vodi kolostrum prvog dana sadrži 6 puta više vitamina BI2, 2 puta više tiamina, riboflavina i folne kiseline dok je sadržaj biotina i pantotenske kiseline 2—3 puta manji nego u mleku. Ovim se može objasniti običaj u nekim krajevima da se deci daje mala količina kolostruma dobijenog iza telenja.

Prelaz kolostruma u mleko se ogleda u smanjenju količine suve materije, belančevina i mineralnih materija i povećanju sadržaja laktoze. Najveće i suštinski najznačajnije promene dešavaju se u okviru belančevina kod kojih se izrazito smanjuje količina belančevina mlečnog seruma a među njima se uglavnom drastično smanjuje količina imunoglobulina dok se količina (3 laktoglobulina a naročito a-laktalbumina malo menja. Najveće promene se dešavaju u toku prvog dana tako da se kolostrum dobijen neposredno posle partusa znatno razlikuje od onoga posle 12 ili 18 časova.

Za kolostrum je karakterističan znatno veći broj leukocita i prisustvo kolostralnih telašaca. I jedni i drugi se mogu lako posmatrati uz pomoć mikroskopa ali kolostralna telašca mogu biti takvih razmera da se mogu primetiti i golim okom ako se mlezivo u tankom sloju prelije preko crne površine. O njihovoj prirodi nema mnogo podataka. Neki autori ih poistovećuju sa leukocitima dok ih drugi (28) smatraju agregatima leukocita međusobno spojenih mastima.

Gustina kolostruma može da varira od 1040—1080 kg/m3 i postepeno se smanjuje pri prelazu u mleko.

Veći sadržaj soli kalcijuma i fosforne kiseline kao i znatno veća količina belančevina čine da je kiselost znatno veća nego kod mleka.

Kolostrum ima -povećan viskozitet usled prisustva veće količine belančevina, što čini da prvog dana predstavlja gustu tegljivu tečnost.

Veća količina termolabilnih belančevina čini da se kolostrum gruša prilikom kuvanja. Otuda potiče termin grušalina. Zbog toga njegovo prisustvo u mleku nijc poželjno. Količina od 10—15% kolostruma od prvog dana dodata mleku izaziva njegovu koagulaciju pri kuvanju.

Iako sadrži više kazeina, kolostrum sporo koaguliše pod dejstvom proteolitičkih fermenata i tom prilikom ne obrazuje kompaktan gel. Ovo je posledica veće količine belančevina mlečnog seruma koji igraju svojevrsnu ulogu zaštitnih koloida. Obrazovani gruš teško otpušta vodu. Zbog svega toga on je nepodesan i za proizvodnju sireva.

Zbog drukčijih fizičkohemijskih karakteristika mlečne masti kao i zbog specifičnog, ne baš prijatnog, ukusa kolostrum se ne može upotrebiti za proizvodnju maslaca. Zbog svega toga propisi zabranjuju stavljanje kolostruma u promet ili dodavanje mleku.

Višak kolostruma može se iskoristiti u domaćinstvu za ishranu raznih domaćih životinja. Istorijski je poznata proizvodnja maiih sireva izrađenih od termički zgušanog kolostruma koji su zatim sušeni radi konzervisanja.

b) Postkolostralni period

Sastav mleka je od velikog značaja za mlekarsku industriju koja je zainteresovana da on bude što bolji i stalan. Međutim, na sastav utiče čitav niz činilaca od kojih je period laktacije jedan od značajnijih. U tab. 48 prikazane su prosečne vrednosti trogodišnjih istraživanja sastava mleka domaće šarene rase tokom laktacije (23,24).

Sadržaj masti se smanjuje tokom drugog meseca, zatim postepeno raste do sedmog i znatnije do kraja laktacije. Ova dinamika se jasno vidi iz relativnih vrednosti u kojima je masnoća prvog meseca uzeta kao 100%, kao i krive na sl. 26. Kod nekih rasa, obično visoko produktivnih, procenat masti se smanjuje i tokom trećeg meseca i tek potom raste. Iz ovoga proizilazi da u periodu povećane proizvodnje mleka procenat masti u njemu opada i obratno. Ova činjenica ne protivureči konstatacijama koje su učinjene kod razmatranja uticaja rase na količinu i sastav mleka.

Tab. 49 — Uticaj perioda laktacije na sastav mleka

Izostavljeno iz prikaza

• % masti
  I mesec=100%
  % proteina
  I mesec = 100%
  % kazeina
  I mesec = 100%
  Belančevine mleč. seruma
  I mesec=100%
  % laktoze
  I mesec=100%
  % pepela
  I mesec=100%
  % suve mat.
  I mesec=100%
  % suve mat. bez masti
  I mesec=100%
  Odnos mast : kazein

Treba istaći da veći sadržaj masti u mleku ne mora da znači da je ukupna količina proizvedene masti veća. Naprotiv, krave proizvode veće količine masti u periodu kada je masnoća mleka najmanja, tj. u vreme kada daju najviše mleka. Ovo jasno ilustruju podaci sledeće tabele, iz kojih se vidi da količina mleka brže opada nego što se procenat masti u njemu povećava.

Sl. 26 — Dinamika važnijih komponenata mleka tokom laktacije

Izostavljeno iz prikaza

Dinamika sadržaja ukupnih belančevina i kazeina u mleku ima sličan tok kao i procenat masti. To čini da je odnos masti prema kazeinu vrlo stalan (1 :0, 76 do 1 :0,79) i nezavisna od perioda laktacije. Kod maslarskih rasa ovaj odnos je širi (1 : 0,52 do 1 : 0,54) dok konzumne rase zauzimaju sredinu sa najčešćim ođnosom od 1 :0,63 do 1 :0,67.

Tab. 50 — Uticaj perioda laktacije na količinu proizvedene masti

• Meseci laktacije
• Ajšir
• Mleko kg Mast kg
• Gernzej
• Mleko kg Mast kg
• Holštajn
• Mleko kg Mast kg
• Džerzej
• Mleko kg Mast kg

Suva materija pokazuje sličnu tendenciju kao i mast i belančevine ali je relativan porast manje izražen. To dovodi do toga da je sadržaj suve materije u poslednjem mesecu laktacije veći za 10% od količine u prvom, dok kod masti iznosi 27% a kod kazeina 25%. Ovakva dinamika suve materije se objašnjava činjenicom da se procenat laktoze tokom laktacije ne povećava i da se u nekim slučajevima čak i smanjuje u odnosu na količinu u početku muznog perioda. Tome doprinosi i činjenica da se količina soli ne menja znatnije u zavisnosti od perioda laktacije.

O promenama sastava soli u mleku tokom laktacije ima relativno malo podataka.

Može se reći u principu da je količina pepela u drugoj polovini laktacije nešto veća nego u prvoj ali da je odnos pojedinih sastojaka (elemenata) drukčiji. Razlike se javljaju pri samom kraju laktacije i njih karakteriše nešto veće učešće natrijuma, kalijuma i hlora i nešto manje kalcijuma. Ove razlike su naročito izražene kod krava koje se muzu skoro do pred sledeće telenje.

Logično je da se u proizvodnim uslovima krave ne mogu 10 meseci čuvati u posebnim uslovima koji bi eliminisali uticaj ostalih činilaca kao što su ishrana, period telenja, individualne razlike temperatura i sl. koje sve utiču na dinamiku količine mleka, sadržaja masti i drugih komponenata. Da bi se utvrdio uticaj laktacije moraju postojati ili posebni ogledni uslovi ili odabrati krave iste proizvodnosti koje će se teliti u različitim periodima godine da bi se ustanovio uticaj perioda laktacije. Iz svih ogleda proizilazi da je uticaj perioda laktacije dominantan u odnosu na vreme telenja i da ovaj činilac može samo u izvesnoj meri da modifikuje osnovnu tendenciju koju određuje period laktacije. Iz ovoga proizilazi da sastav mleka na određenom području zavisi u prvom redu od perioda laktacije u kojem se nalazi najveći broj krava.

Uticaj muža u toku dana

Iz ekonomskih razloga prihvaćeno je da se krave muzu dva puta dnevno i da vremenski interval izmeđumuža bude isti (12 časova). Samo vrlo mlečne krave se muzu tri puta dnevno, da bi se izbegla upala vimena i usled intraalveolarnog pritiska. Više od tri puta muzu se krave izvanrednih proizvodnih mogućnosti (rekorderke).

Ako se krave muzu tri puta dnevno dobija se 15—20% veća količina mleka u poređenju sa dvokratnom mužom. Kod trokratne muže najveća je količina kod jutarnje muže, najmanja kod podnevne, dok se pri večernjoj muži dobija količina koja je nešto veća od one pri podnevnoj muži. Procenat masti u mleku je u suprotnoj proporciji sa pomuženom količinom, što znači da je u podnevnom mleku najveći a najmanji u jutarnjem mleku. O tome svedoče sledeći podaci (4):

• Vreme muže
  – 5 časova
• % masti 3,36
• % suve materije bez masti 8,94
  – 13 časova
• % masti 4,26
• % suve materije bez masti 9,00
  – 18 časova
• % masti 4,16
• % suve materije bez masti 9,21

Veća količina mleka kod trokratne muže se objašnjava intramamarnim i intraalveolarnim pritiskom. Naime, izlučeno mleko vrši određeni pritisak na mlečne ćelije koje se nalaze u alveolama a sa povećanjem količine mleka u alveolama i drugim šupljinama vimena raste pritisak i smanjuje intenzitet lučenja mleka. Kada pritisak dostigne određenu vrednost lučenje mleka potpuno prestaje. Vreme za koji se taj kritični pritisak postiže u alveolama zavisi od mnogih činilaca ali u većini slučajeva iznosi oko 8 časova. To znači da ako se muža vrši svakih 12 časova količina mleka bi trebalo da bude manja za oko jednu trećinu, u odnosu na trokratnu mužu. U stvari, razlika je upola manja jer intenzitet lučenja mleka počinje postepeno da opada već posle četiri časa od završetka prethodne muže.

Iz ovoga jasno proizlazi zaključak da se pri češćem pražnjenju vimena smanjuju smetnje za lučenje mleka, što ima za posledicu veću proizvodnju. Da intraalveolarni pritisak ima dominantan uticaj na dnevnu proizvodnju mleka govore i rezultati ogleda u toku kojih je u vime ubrizgavan vazduh u šupljine vimena u toj meri da se postigne i održava pritisak od 2,33 kPa. Rezultati ovih istraživanja pokazuju da je lučenje mleka usled pritiska praktično zaustavljeno.

Proučavanja uticaja vremenskog intervala između muža dosada nisu pružila precizan odgovor na ovo pitanje jer su dobijeni podaci bili često protivurečni. To se objašnjava razlikama pojedinih krava u pogledu kapaciteta vimena, stadijuma laktacije, proizvodnosti i starosti pojedinih individua. Ipak se na osnovu dosadašnjih iskustava došlo do zaključka da vremenski razmak između muža treba da bude isti bez obzira da li se primenjuje dvokratna ili trokratna muža u toku dana.

Sastav mleka se razlikuje i u toku iste muže. Tako je procenat masti u mleku na početku muže nekoliko puta manji nego na kraju. Ogledi izvedeni tako da se u toku muže analizira svaka naredna i ista količina (200 ili 300 ml) mleka su dali sledeće rezultate (tabela 51):

Tab. 51 — Promena sadržaja masti tokom muže (4) u %

Izostavljeno iz prikaza

• Dnevna muža
• Jutarnja
• Večernja

Uticaj bolesti i poremećaj sekrecije mleka

Samo zdrave krave mogu proizvesti velike količine normalnog mleka. Različite bolesti imaju veliki uticaj na količinu, sastav i tehnološke karakteristike mleka. Veličina tog uticaja zavisi od vrste i intenziteta bolesti. Najveći značaj imaju bolesti koje zahvataju mlečnu žlezdu-mastitisi (mastiti) — jer su najčešće i zato će ovde biti ukratko prikazan njihov uticaj.

Mastitisi predstavljaju ozbiljan problem proizvodnje mleka. Procenjuje se da je ukupna proizvodnja mleka u našoj zemlji smanjena za 15—20% zbog ovog obolenja. Tako veliki gubici nastaju s jedne strane zbog toga što je količina mleka u periodu akutnog obolenja umanjena i neupotrebljiva za Ijudsku ishranu, a sa druge strane zato što mastitisi oštećuju, delimično ili potpuno, žlezdano tkivo, tako da posle obolenja pojedine četvrti vimena daju i nadalje smanjenu količinu mleka, a u težim slučajevima potpuno prestaju sa lučenjem.

Promene sastava mogu se jasno sagledati iz tabele 52.

Tab. 52 — Uticaj mastitisa na sastav mleka (4)

Izostavljeno iz prikaza

• Zdravstveno
  Sastav mleka u %
  Stanje vimena
  Suva materija
  Mast
  Belančevine
  Ukupne
  Kazein Ostale
  Laktoza
  Pepeo
  Hlor
  Hlor u pepelu
  Šećerni broj
  Zdravo
  Teško obolelo

Količina suve materije, masti i šećera se jako smanjuju, dok se sadržaj belančevina i pepela povećava. Najznačajnije promene se dešavaju u okviru belančevina jer je znatno izmenjen odnos između pojedinih proteina, tako da kazeinski indeks padne čak ispod 50. Zapravo smatra se da je došlo do poremećaja u sekreciji kada kazeinski broj padne ispod vrednosti od 75. Zbog ovakvog odnosa među belančevinama ovo mleko u velikoj meri poprima osobine albuminskih vrsta mleka a to znači da su mu tehnološke karakteristike jako pogoršane. Termička stabilnost ovakvog mleka je jako smanjena. Koagulacija sirišnim fermentom je vrlo slaba iako je količina kazeina u mleku čak nešto veća nego u normalnom. To dolazi usled toga što albumin i globulin igraju svojevrsnu ulogu zaštitnih koloida kao i zato što je količina kalcijuma smanjena. Međutim, osmotski pritisak nije promenjen jer je smanjena količina laktoze kompenzirana većom količinom soli, a u prvom redu hlorida. Usled većeg sadržaja ovih potpuno disocovanih soli električna provodljivost mleka iz bolesnog vimena je povećana pa se i to koristi kao jedna od metoda za dokazivanje mastitisa. Povećana količina hlorida i smanjena količina laktoze dovode do znatnog povećanja hlor-šećernog broja (Keslerovog broja), koji predstavlja jedan od indikatora obolenja od mastitisa.

Hlor-sećerni broj = 100 × X / Y

X — procenat hlora u mleku
Y — procenat laktoze u mleku

Kod mleka iz zdravog vimena i od zdravih krava hlor-šećemi broj ne prelazi vrednost od 3,5. Sa povećanjem intenziteta bolesti on se brzo povećava i može dostići i desetostruko veće vrednosti.

Mleko koje potiče iz obolelog vimena sadrži više leukocita tako da je i to jedan od znakova za prepoznavanje takvog mleka. Povećana količina leukocita dovodi i do povećanja količine katalaze u mleku tako da je katalazni broj kod ovakvog mleka znatno veći. Pri jačem obolenju u mleku se obrazuju posebna telašca koja se zbog sličnosti sa onima u kolostrumu nazivaju kolostralnim telašcima. Te formacije mogu biti i vrlo značajne po dimenzijama tako da se mogu ustanoviti i vizuelno prilikom izmuzivanja prvih mlazeva mleka na tamnu površinu.

Mleko iz obolelog vimena ima nižu titracionu kiselost koja može da spadne i ispod 10°T a pH dostiže vrednost vrlo blisku neutralnoj. Neki autori smatraju ovo mleko alkalnim. Zbog toga se za prepoznavanje takvog mleka koristi i indikatorna metoda sa brom timol plavim. Kod normalnog mleka proba daje žućkasto zelenkastu boju, kod slabo izraženog obolenja zelenkasto-plavičastu a kod jače izpoljenog obolenja plavu ili čak jasno žutu boju.

Navedene karakteristike odnose se na mleko za koje je klinički ustanovljeno da potiče iz obolelog vimena. Međutim, ustanovljeno je da se i kod krava kod kojih mastitis nije mogao biti ustanovljen u kliničkom obliku javlja smanjenje količine mleka a izgled vimena i mleka kao i bakteriološke analize nisu ukazivale na postojanje zapaljivog procesa. Ovo je ukazivalo na poremećaj sekrecije mleka pojedinih četvrti i navelo je istraživače da pronalaze i razrađuju metode za ustanovIjavanje pojave poremećene sekrecije. Kao rezultat tih istraživanja nastale su metode kao što su: Kalifornija, Minesota, Zagrebački mastitis test i dr.

Primenom Zagrebačkog mastitis testa (29) ustanovljen je stepen poremećaja sekrecije mleka koji je obeležen brojevima od jedan do pet dok je nulom obeleženo normalno mleko. Kod četvrti vimena sa različitim stepenom poremećaja sekrecije merena je količina mleka i određivan sadržaj pojedinih komponenata. Ovi podaci prikazani su u tabelama 53 i 54.

• Stepen poremećaja sekrecije
• Broj ispitivanih četvrti
• Dnevne količine mleka u kg po četvrti
• U % od zdravih četvrti
• Gubitak u kg za 305 dana po 1 četvrti

Tab. 53 — Uticaj poremećaja sekrecije na količinu mleka (29)

Izostavljeno iz prikaza

Tab. 54 — Promene sastava mleka u zavisnosti od stepena poremećaja sekrecije (29)

Izostavljeno iz prikaza

• Stepen poreme-ćaja sekrecije
  % masti
  Belančevine (u %)
  Kazeinski indeks
  Laktoza %
  pH
  Ukupne
  Kazein
  Ostale

Ovi rezultati pokazuju da se količine mleka smanjuju sa svakim stepenom poremećaja sekrecije u odnosu na količinu mleka dobijenog iz kontrolnih četvrti istog vimena. Sa povećanjem intenziteta poremećaja opadanje količine izlučenog mleka je izraženije. Kod početnih simptoma poremećaja (1 i 2) četvrti daju manje mleka za 2,68—6,09% dok četvrti sa jače izraženim poremećajem sekrecije daju manje mleka za 7,55—29,44%.

Hemijski sastav se menja sa intenzitetom poremećaja sekrecije. Procenat laktoze opada sa svakim stepenom pojačanog poremećaja i kreće se od 0,10—1,74, u zavisnosti od stepena poremećaja.

Sadržaj masti se povećava kod blažih oblika za 0,07—0,10% dok se kod jačih poremećaja smanjuje za 0,10—1,3%.

Ukupne belančevine se smanjuju kod poremećaja 1 i 2 dok se kod izraženijih oblika poremećaja njihova količina povećava. Ovo povećanje je posledica porasta količine nekazeinskih belančevina. Zbog toga i vrednost kazeinskog indeksa opada sa povećanjem intenziteta poremećaja sekrecije. Sve ovo govori da se promene sastava mleka sa povećanjem stepena poremećaja lučenja kreću u pravcu koji je karakterističan za mleko iz četvrti zahvaćenih mastitisom ali je stepen promena nešto manje izražen. To znači da je nastala promena u ravnoteži sastojaka mleka pa čak i u okviru mineralnih sastojaka. Ovo se ogleda u promeni odnosa mast/kazein, kazein/ukupne belančevine K/Na i dr. pH mleka se po pravilu povećava i kod najvećeg stepena poremećaja dostiže praktično vrednost 7.Sve ove promene ne mogu a da se ne odraze na tehnološke karakteristike mleka ali u toj oblasti još uvek ima malo podataka.

Tab. 55 — Dinamika mineralnih materija u zavisnosti od intenziteta poremećaja (29)

Izostavljeno iz prikaza

• Stepen poremećaja sekrecije
  Pepeo %
  Na %
  K%
  K:Na

Uticaj ishrane

Ishrana je veoma značajan činilac u proizvodnji mleka jer utiče kako na količinu tako i na sastav ovog sekreta. Da bi se istakao značaj ishrane dovoljno je izneti misao: »Mleko ulazi na usta a izlazi iz vimena«. Zbog toga je razumljivo što je problemima ishrane krava posvećena ogromna pažnja. Pri tome je osnovna tendencija bila da se poveća količina mleka, uz što niže troškove ishrane, i da se poveća sadržaj masti i belančevina u njemu. Pored toga proučavan je uticaj različitih hraniva na količinu i sastav mlečne masti. Vremenom je ustanovljeno da izvesna hraniva mogu da utiču na organoleptičke i tehnološke karakteristike mleka pa je i toj problematici poklonjena izvesna, mada još uvek nedovoljna pažnja.

Krave muzare moraju dobiti dovoljno hrane da se obezbede potrebe bazalnog metabolizma, proizvodnje mleka, razvoja ploda a kod mlađih krava i za dalji sopstveni razvoj i dugu proizvodnju. Pri tome obrok mora da zadovolji ove potrebe kako u energetskom tako i u fiziološkom pogledu, tj. u pogledu raznovrsnosti sastojaka i njihove biološke vrednosti.

Ishrana krava i drugih muznih životinja predstavlja posebnu oblast nauke i prakse u okviru koje je proučen uticaj velikog broja hraniva i obroka na količinu, sastav i osobine mleka. Iznošenje pojedinih rezultata bi bilo nepregledno, glomazno i daleko bi prevazilazilo okvire i pretenzije ove knjige. Pored toga za stručnjake koji se bave tehnologijom mleka to je i manje potrebno. Zbog toga ćemo se na ovome mestu zadržati samo na nekoliko opštih konstatacija.

Proučavanje uticaja sastava obroka na proizvodnost krava i kvalitet mleka ima poseban značaj kako s gledišta fiziologije, tako i ekonomike ishrane. Pri tome se ovoj problematici prilazi na vrlo različite načine i Zeremski (33,34) smatra da se napori u oblasti ishrane mogu podeliti u tri grupe, i to one koji proučavaju: 1) specifičan uticaj ili vrednost pojedinih hraniva ili grupe hraniva, 2) uticaj međusobnog odnosa kabaste i koncentrovane hrane u obroku i 3) uticaj koncentracije energije na proizvodnost krava različitih potencijalnih proizvodnih sposobnosti i na kvalitet mleka.

Zelena hraniva, silaža i druga sočna hraniva povoljno utiču na količinu mleka. Međutim, sa povećanjem količine smanjuje se u izvesnoj meri sadržaj masti i belančevina u njemu. Smanjenje koncentracije ovih komponenata u njemu je manje nego što je povećanje količine mleka tako da je ukupna proizvedena količina masti, belančevina i suve materije veća. Ove činjenice opovrgavaju vrlo rasprostranjeno gledište da se ishranom krava sočnim hranivima vrši prirodno razvodnjavanje mleka.

Koncentrovana hraniva imaju pozitivan uticaj na količinu mleka ali mogu da izazovu izvesno smanjenje koncentracije masti, ako čine pretežni deo obroka. Ipak, ukupna količina proizvedene mlečne masti je veća jer je porast količine mleka veći od relativnog smanjenja sadržaja masti. Ove činjenice jasno potvrđuju navedenu konstataciju, jer koncentrovana hraniva svakako ne dovode do prirodnog razvodnjavanja mleka. To znači da je pitanje koncentracije sastojaka suve materije u mleku tesno vezano za fiziologiju lučenja mlečne žlezde, odnosno, za mogućnosti sinteze pojedinih komponenata suve materije.

Ova hraniva imaju za posledicu povećani sadržaj suve materije bez masti u mleku koji je posledica povećane koncentracije belančevina, a u prvom redu kazeina.

Ogledi u kojima smo proučavali uticaj nivoa energije u obroku istočnofrizijskih krava na količinu i sastav mleka (12) su pokazali da je sadržaj suve materije bez masti bio veći za 0,31 do 1,03% od vrednosti određene našim propisima. U ovim ogledima je ustanoljeno da ako se vrednost produktivnog dela ogledno obroka poveća za 20%, dolazi do izvesnog povećanja (0,17%) suve materije bez masti a ne do porasta sadržaja masti, kako bi se po nekoj logici očekivalo. Što je još značajnije, skoro celokupno povećanje sadržaja suve materije bez masti izazvano dejstvom oglednog obroka, nastupilo je kao rezultat većeg sadržaja kazeina (0,16%) u mleku. Ovi rezultati navode na zaključak da iznad određenog nivoa energije u obroku muznih krava dolazi do obrazovanja sastojaka mleka za čiju se sintezu troši više energije, kakav je slučaj sa belančevinama. Ovaj podatak je značajan jer pruža jedan od odgovora o pitanju metoda regulisanja energije u organizmu mlečnih životinja. Ova činjenica dobija u važnosti i zbog značaja belančevina u ishrani i tehnologiji mleka.

Treba ipak istaći da je ovim ogledima ustanovljeno da dolazi do povećanja telesne težine ovako hranjenih krava. To znači da ishrana krava obrocima prebogatim energijom, usled dodavanja viška koncentrata ne dovodi do povećanja kohčine 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 neosetIjive. 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 skladištepja 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 koncentracije kazeina 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-laktoglobulinom 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 HSgrupe 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 zajeđničko dejstvo reakcije sredine, kalcijumovih jona i povišene temperature. Pri tome se mogu dodavanjem različitih količina CaCl2 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, kođ 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, osetIjivost 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
• Temp (°C)
• Vreme (min) »A« »B« »A« »B«
• Sveži serum
• Niska paterizacija

Tab. 56 — Uticaj termičkog tretmana i načina izdvajanja na količinu koaguiisanih belančevina mlečnog seruma (17)

Izostavljeno iz prikaza

Već je rečeno da albumini i globulini mleka, zahvaljujući većoj hidratisanosti, ne koagulišu pri izoelektričnoj tački, ali da postaju osetijiviji 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.

Tab. 57 — Uticaj sterilizacije (120°/30 minuta) na raspodelu azota (17)

Izostavljeno iz prikaza

• Poreklo azota
• Pasterizovano mleko
  % N % od ukupnog N
  Ukupni N 0,5333 100,00
  Kazeinski N 0,4230 79,32
  Nekazeinski N
  N belančevina 0,1103 20,68
  mlečnog seruma 0,0550 10,31
  Neproteinski N 0,0300 5,63
  N proteoza 0,0253 4,74
  Sterilizovano mleko
  Ukupni N 0,5270 100,00
  Kazeinski N 0,4551 86,36
  Nekazeinski N
  N belančevina 0,0719 13,64
  mlečnog seruma 0,0188 3,57
  Neproteinski N 0,0401 7,61
  N proteoza 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 rastvorIjivi 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.

Tab. 58 — Uticaj količine CO2 na titracionu kiselost i pH mieka (17)

Izostavljeno iz prikaza

• Postupak PH
• Sveže mleko 6,48
• Dekarbonatisano mleko 6,60
• Karbonatisano mleko 6,30
• Postupak CO2
• mg/l.
• Sveže mleko 108
• Dekarbonatisano mleko 0
• Karbonatisano mleko 240
• Postupak Titraciona kiselost (% mlečne kiseline)
• Sveže mleko 0,150
• Dekarbonatisano mleko 0,133
• Karbonatisano mleko 0,185

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 CO2 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.

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 aminošećera 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 kađa 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 NaHCO3 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 podleže 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 1CO°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°Ć 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 (β-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, većizatoštojeon 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 đela nerastvorenog (koloiđnog) 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 pokažala 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 β-kazeina 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 marfe kazeinske čestice zbog manje micelarne mase znatno stabilnije. Isto tako na s.abilnost kazeina utiče i prisustvo β-laktoglobulina koji ima sposobnost da pri povišenim temperaturama reaguje -SH grupama sa x 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 β-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 dovođi 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 kcme postoji dinamična fizičkohemijska 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+, (PO4)3-, (C6H5O7)3-/ na stabilnost kazeinatnih model sistema prema alkoholnoj probi su pokazala (37) da najjače 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 stađijuma 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 efektivno dejstvo na pojedine grupe mikroorganizama.

Obično se posle toga masa odvrgava 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 dovod. i do određenih promena koje se mogu posmatrati sa bakteriološkog, fizičkohemijskog i tehnološkog 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: psihrotropne, psihrotolerantne). Ne treba shvatiti da temperature do kojih se mleko hladi rnjbolje 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 đovodi 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 fizičkohemijske) 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 dćlovanjem 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 billoška vrednost mleka nije time izmenjena a samo manji broj autora navodi da je sadržaj vitamina C i B1 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 rnleko 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.

Tab. 59 — Uticaj sporog zamrzavanja mleka u kantama na sastav i osobine pojedinih njegovih delova prema Davidovu (4)

Izostavljeno iz prikaza

• Pokazatelj sastava i osobina
• Mesto uzimanja uzorka iz zamrznutog bloka
• Gornji deo
• Donji deo
• Bočni deo
• Sredina
• Mast (%)
• Mlečni šećer (%)
• Suva materija (%)
• Kiselost (°T)
• Konzistencija posle odmrzavanja
• Ukus
• Sitne pahuljice; Prilikom zagrevanja na krupne kapi mlečne masti površini se javljaju
• 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. Davidov 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 i 0,5
  —15 do -20 i 1,0
  —20 do -30 i 2,0
  ispod —30 i 3,0

Pošto je prvi sloj zamrznut prelije se novom količinom mleka i postupa na iiti način dok se ne ispuni zapremina suda. 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=-= u V P 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 p.m.

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 2p.m.

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 kođ 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, eliptičan 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 sloja 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 mleku 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. Smanjeha 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 aglomerata.

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 mere, 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 uzimajv. 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, navodimo 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 athezivnu sposobnost masti. Homogenizacija smanjuje athezivnu 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 kapIjice 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 sledećim određivanjima.

Ujednačene vrednosti viskoziteta kod homogenizovanog mleka pripisuju se smanjenju athezivnih „pjsobnosti 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 ijileku. 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 sc i degasifikacija i pakovanje proizvoda u zoni inertnog gasa. Međutim, poslednje dvc 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 nroizvoda 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 adsorpcionog 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 smatraii 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 siučaj 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.

Sto 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 homogeniz^vanog 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.

Jeđnostepena 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. Cvrstim 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 homogcnizacije. Zbognapred 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 brojjeđara 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 kontaktasa 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.

Mane mleka

Kada se govori o manama mleka najčešće se misli na njegovu nepodobnost sa gledišta organoleptičkih i tehnoloških osobina kao i biološke vrednosti. Prema tome pod manama mleka podrazumevaju se odstupanja od organoleptičkih, tehnoloških i bioloških osobina od svojstata svežeg mleka dobijenog pod dobrim uslovima ishrane i higijene, koje se definiše kao »normalno« mleko.

Mane mleka mogu se svrstati u nekoliko grupa: mane ukusa i mirisa, mane boje, tehnološke mane, fiziološko-patološke mane i ostale mane.

Želimo da istaknemo da je ovo dosta gruba podela s obzirom da ne postoji striktna razlika u manama koje su svrstane u pojedine grupe, odnosno, da se one u praksi često prepliću. Na primer, mane ukusa i mirisa vrlo često karakterišu i tehnološke mane ili su posledica fiziološko-patoloških poremećaja u organizmu muzne životinje (mleko sa kiselim ukusom i mirisom se može svrstati i u grupu tehnoloških mana). Treba reći da je ovo najjednostavnija podela pa je sa tog stanovišta ovde prihvaćena.

Postoje i druge podele mana mleka koje kao osnovu uzimaju uzroke mana a ne posledice. Nedostatak i ovakve podele mana mleka je u tome što je veoma komplikovana 1 nepregledna a ne može se izbeći da se mane koje su različite po poreklu, ali iste po efektu, međusobno ne prepliću. Međutim, ako se princip ove podele primeni na jednu od navedenih grupa mana može se dobiti nešto veća preglednost i detaljnija klasifikacija pojedinačnih mana koje u nju spadaju. Na primer, mane ukusa i mirisa se prema uzrocima mogu podeliti na način prikazan u tab. 60 (3).

Treba istaći da smo kod razmatranja mana mleka vodili računa samo o onima koje se javljaju kod mleka do prijema u mlekaru a da nisu obuhvaćene i one koje su rezultat tehnoloških operacija i procesa primenjenih u mlekarskim pogonima.

Navodimo da se pojam mana mleka danas mora ppoširiti i na one aspekte kvaliteta koji ga čine na određeni način nepodesnim za konzumiranje bez obzira na sve ostale kvalitete jer sadrži supstance štetne ili potencijalno štetne za čovekovo zdravlje ili ne odgovara po sastavu ili bakteriološkoj slici pravilniku o kvalitetu mleka. U takve mane spadaju i one prouzrokovane stranim materijama koje dospevaju u mleko hranom (vodom), lekovima ili aerozagađenjem (radionuklidi, teški metali, antibiotici i dr.). Ove mane obuhvaćene su, a s obzirom na raznorodnost uzroka, pojmom ostale mane.

Tab. 60 — Mane ukusa i mirisa mleka

Izostavljeno iz prikaza

• Uzročnici
  Mikrobiološke mane
  Lipoliza
  Oksidativne mane
  Prenete mane
  Mane izazvane dejstvom viših temperatura
  Mane prouzrokovane svetlošću
  Ostale (mešovite) mane
• Opisni ili asocijativni termin mana, ukusa i mirisa
  kiseo, gorak, voćni, na slad, smrdljiv, nečist užegao, maslačna kiselina, gorak, kozji na hartiju, na karton, metalni, na ulje, riblji na hranu, na korov, na kravu, na staju, na lekove kuvani, karamelni, zagoreli, zagrevani
  aktivisani, zagoreli
  apsorbovani, opor, gorak, krečni, na hemikalije, neizražen, strani slan.

Mane ukusa i mirisa

a) Povećana kiselost mleka je kod nas veoma česta i rezultat je aktivnosti bakterija mlečne kiseline. Ovde nije reč o mleku koje ima prirodno povećanu titracionu kiselost jer se ona organoleptički ne može ustanoviti, ne utiče na pH niti na tehnološku vrednost mleka te u suštini ne spada u mane (vidi kiselost mleka).

Povećana kiselost »kiselo mleko« govori o velikom broju mikroorganizama koji su dospeli u mleko prilikom muže ili iz sudova u kojima se čuva, o neohlađenom mleku ili o neodgovarajućem, sporom hlađenju. Ona je ređe posledica neprilagođenog transporta.

Povećana kiselost mleka može se ustanoviti probom na ukus. Međutim, najčešće se može konstatovati čulom mirisa. Nakiseo miris dolazi od uzgrednih produkata koji nastaju prilikom mlečne fermentacije (sirćetna, mravlja i dr.). Na kiseo miris ne utiče sadržaj mlečne kiseline s obzirom da je ona neisparljiva na običnoj temperaturi. To znači da se mirisom ne može da ustanovi sadržaj mlečne kiseline, kao osnovnog činioca povećane kiselosti ali intenzitet tog mirisa predstavlja indikaciju povećane ukupne kiselosti mleka.

Iskusni ocenjivač mleka u mlekari sposoban je da utvrdi tu manu mleka već prilikom otvaranja poklopca cisterne ili kante u kojima je mleko prenošeno. Treba ipak biti oprezan prilikom donošenja definitivnog suda o kvalitetu mleka na osnovu prvog utiska o kiselosti ustanovljenog mirisom, jer ako mleko stigne toplo u mlekaru isparljive kiseline se nakupljaju u međuprostoru između poklopca i mleka u sudu tako da ocenjivača zapahne miris nakiselog mleka. Ako se takvo mleko promeša može se ne tako retko ustanoviti da po svojoj kiselosti može biti primljeno u mlekaru. To dolazi usled toga što prilikom penjanja masne kapljice zahvataju sobom i bakterije, prenoseći ih u površinske slojeve mleka, gde se brzo razmnožavaju i dovode do povećanja kiselosti gornjih slojeva. Ovim primerom se želi naglasiti neophodnost mešanja mleka prilikom ocenjivanja, jer je mleko sa nakiselim mirisom prilikom otvaranja kanti obično vrlo slabog kvaliteta u bakteriološkom pogledu.

Pravilan izbor mleka po mirisu može da izvrši samo lice sa normalno razvijenim čulom mirisa i dužom praksom. Potrebno je napomenuti da se čulo mirisa izoštrava vežbanjem. Ali, bez obzira na individualnu sposobnost ocenjivača, postoji niz faktora koji utiču na to, da miris mleka bude jače ili slabije izražen kao što su: temperatura mleka, vreme koje prođe od skidanja poklopca, količina mleka u sudu, trenutno fiziološko stanje čula mirisa (nazeb, kijavica) i drugi faktori, koji ometaju pravilnu ocenu mirisa (miris mlekare, vreme koje je prošlo od momenta pušenja). Jedan od vrlo važnih faktora koji utiču na sposobnost ocenjivanja mirisa jeste vreme koje protekne od početka ocenjivanja. Ukoliko se ocenjivanje vrši duže vremena bez prekida, dolazi do postepnog slabljenja osetljivosti čula mirisa. Ovaj momenat je isto toliko važan ako se vrši ocenjivanje ukusa mleka.

Povećana kiselost mleka jeste mana koja se ustanovljava organoleptički ali ona spada i u tehnološke mane. Šta više povećana kiselost mleka utvrđuje se ne toliko zbog nešto promenjenog ukusa i mirisa koliko zbog toga što se ova mana u prvom redu odražava na tehnološku podobnost mleka kao sirovine za mlekarsku industriju i zato što govori o stepenu bakteriološke inficiranosti. Zato će ona biti razmotrena ukratko i u okviru tehnoloških mana.

b) Užegao ukus i miris je posledica lipolitičkih promena u mleku (vidi: mlečna mast). Ova mana se, u zavisnosti od stepena promena mlečne masti i njenog sastava, bliže označava još kao gorak, kozji i dr. Ovu manu izazivaju lipaze mleka i mikroorganizama a češće se javlja u zimskim mesecima kao posledica većeg sadržaja ovih enzima u mleku pri kraju laktacije i ishrane suvom hranom.

Ova mana se prenosi i na proizvode izrađene od takvog mleka i mora se označiti kao vrlo ozbiljna. Najčešće se javlja kod mleka koje se duže čuva nedovoljno ohlađeno na gazdinstvu. U njenom nastajanju najčešće učestvuju psihotropne bakterije mlečne kiseline.

c) Ukus na hartiju, karton, metalni, na ulje, riblji — su sinonimi za čitav niz mana koje su posledica oksidativnih promena mlečne masti. Ukus i miris na ribu najčešće se javlja u svežem mleku kao posledica ishrane krava glavama šećeme repe a retko i usled većeg sadržaja ribljeg brašna u obroku. U ovom slučaju mleko ima riblji ukus i prilikom dobijanja za razliku od onog koji nastaje tokom manipulacije i čuvanja.

Mora se reći da su različiti oblici ove mane posledica izlaganja mleka različitim svetlosnim izvorima. Najveći uticaj na aktivaciju oksidativnih promena mlečne masti irnaju ultraljubičasti zraci. Ovde se nećemo pobliže zadržavati na fotohemijskim procesima koji dovode do aktivacije molekula masti, belančevina i vitamina.

d) Gorak ukus može biti i posledica mikrobiološke aktivnosti u mleku. On nastaje u prvom redu (pored onog izazvanog lipolizom) kao posledica razgradnje belančevina pri čemu nastaju produkti sa karakteristikama peptona koji dovode do promene ukusa. Ova mana se javlja najčešće kao posledica delovanja psihotropnih mikroorganizama u toku dužeg čuvanja ohlađenog mleka (5—10° C). Literaturni podaci govore da ovu manu najčešće izazivaju Str. liquefaciens, Pseudomonas fluorescens i Torula amara.

Treba istaći da se ova mana ne uklanja tehnološkim operacijama kojima se mleko podvrgava u mlekarama, što znači da se javlja kod pasterizovanog mleka, kiselomlečnih proizvoda i sireva.

Ovaj tip gorkog ukusa se reprerkutuje često i na tehnološke osobine mleka jer daje gruš nedovoljne čvrstine kod proizvodnje sireva, a surutka je beličasta, što ukazuje na veći prelaz azotnih materija u izdvojeni mlečni serum. Ona se odražava i na čvrstinu gela obrazovanog pri proizvodnji kiselog mleka (»čvrsti jogurt«) kao i na boju izdvojenog seruma, koji je beličasto mutan.

U mane ukusa i mirisa mogao bi se ubrojati čitav niz defekata koji se javljaju kao posledica unošenja nekih lekova kod lečenja krava, ishrane krava ili absorpcije materija iz okolnog vazduha. Jedna od čestih mana jeste miris na staju ili silažu. Ona se često opisuje kao nečist ili stajski a posledica je ručne muže krava u nečistim i nedovoljno provetrenim stajama.

Mane boje su uglavnom posledica ishrane krava nekim hranivima ili delovanja mikroorganizama u mleku. Treba reći da se ove mane sreću znatno ređe nego one koje se odnose na ukus i miris i da se sa poboljšanjem uslova proizvodnje i čuvanja mleka mogu javiti samo izuzetno. Ipak treba navesti plavo, žuto i crveno mleko.

a) Plavo mleko se karakaeriše bledoplavom bojom koja se javlja posle muže u vidu slabo plavičastih tačkica na površini koja kasnije biva potpuno zahvaćena ovom bojom. Mikroorganizmi koji izazivaju ovu manu su pretežno aerobni pa se mana zadržava u površinskom sloju.

Najčešći prouzrokovač ove mane jeste Pseudomonas cyanogenes. Međutim, utvrđeno je da navedena vrsta neće izazvati plavičastu boju ako se nalazi u mleku kao čista kultura. U tom slučaju može da se ustanovi samo bledo mrka boja. Međutim, u prisustvu većeg broja Str. lactis, koji stvaraju kiselu sredinu, pojaviće se plavičasta nijansa, što govori da boja zavisi od reakcije sredine ali i to da se radi o mleku vrlo lošeg kvaliteta sa bakteriološkog stanovišta koje se ne može ni obrađivati ni prerađivati.

Plavo mleko koje prouzrokuju mikroorganizmi imalo je prilikom muže normalnu boju. Međutim, ako mleko prilikom muže ima plavičastu nijansu to je znak da ona potiče od hrane.

b) Crveno mleko je pretežno mikrobiološka mana. Ona se javlja na površini mleka, najpre u vidu pojedinačnih crvenih tačkica koje stvaraju kolonije mikroorganizama a zatim cela površina mleka biva ravnomemo prekrivena bledo crvenkastom bojom.

U prirodi postoji veliki broj mikroorganizama koji stvaraju crveni pigment (crvene kolonije se često sreću na površini sireva — naročito belog, što kod Ijudi izaziva različita praznoverja) ali se kao prouzrokovač ove mane u mleku najčešće navodi Serratia marcescens, što govori da mleko prilikom dobijanja nije bilo crveno.

Crvena boja može poticati i od krvi koja u mleko dospeva prilikom muže krava sa obolelim vimenom. Krv može dospeti u mleko i usled mehaničke povrede vimena grubom, nepravilnom mužom ili usled neblagovremenog prekidanja mašinske muže. Crvena boja od krvi se razlikuje od ove mane mikrobiološkog porekla po tome što je crvena boja prisutna prilikom muže i što je dispergovana u masi mleka.

c) žuta boja mleka se javlja vrlo retko i najčešće je prouzrokuje Pseudomonas synxanta, koji na površini mleka stvara žute ili mrkožute kolonije. Treba pomenuti da je pojava žutog mleka praćena neprijatnim ukusom i mirisom od produkata metabolizma koje stvara ova vrsta mikroorganizama.

Tehnološke mane obuhvataju ona odstupanja kvaliteta koja izazivaju pogoršanje tehnoloških osobina mleka. Prema tome, one nisu posledica pojedinih tehnoloških operacija ili procesa primenjenih u mlekarama. Ove mane mogu biti prouzrokovane mikroorganizmima, ishranom ili fiziološkopatološkim poremećajima u organizmu muznih životinja (fiziološkopatološke mane će biti posebno sažeto razmatrane imajući u vidu da su njihovi uzroci različiti).

Najvažnije tehnološke mane mleka izazvane mikroorganizmima su: povećana kiselost, slatko grušanje, neodgovarajući kvalitet gruša posle delovanja himozima.

Tehnološke mane dzazvane ishranom ogledaju se u prvom redu u manjoj osetljivosti mleka prema dejstvu himozina i ostalih proteolitičkih fermenata koji se koriste za podsirivanje mleka.

a) Povećana kiselost mleka je najčešća mana mleka u našim geografsko-klimatskim uslovima. Ona se javlja često u proleće, leto i početkom jeseni, kada su dnevne temperature visoke. Prema tome to je mana nehigijenske muže, nečistih sudova, odsustva hlađenja ili neodgovarajućeg hlađenja mleka. Ona dovodi do smanjenja termičke stabilnosti u manjem ili većem stepenu a rrisu retki slučajevi da mleko stigne u mlekaru zgrušano. Ovakvo mleko pričinjava velike probleme mlekarama i predstavlja gubitak sa društvenog stanovišta, s obzirom na količine ovakvog mleka.

Mlekom povećane kiselosti smatra se ono čija titraciona kiselost prelazi 8° SH. Takvo mleko nije podesno za pasterizaciju a pogotovo za sterilizaciju. Ako takvo mleko može još da podnese pasterizaciju ono će i posle termičkog tretmana imati veliki broj mikroorganizama.

Ova mana se može lako ustanoviti alkoholnom probom (alizarolnom probom) ili probom kuvanja. Treba reoi da koncentracija alkohola koja će se primeniti kod alkololne probe zavisi od kriterijuma usvojenih u mlekari a oni će zavisiti od toga u koje će se svrhe mleko koristiti, odnosno od uslova koji postoje na sabimom području za poboljšanje kvaliteta prizvedenog mleka.

b) Slatko grušanje je dovoljno detaljno obrađeno ranije (vidi proteaze mleka).

c) N e o d g o v a r a j u ć i kvalitet gruša posle delovanja himozina je najčešće posledica delovanja psihotropnih mikroorganizama u nedovoljno ohlađenom mleku. Ova mana se javlja kao posledica proteolize dela kazeina pod dejstvom fermenata mikroorganizama. Deo kazeina izmenjen pod dejstvom ovih proteza ne koaguliše posle delovanja himozina tako da se dobije meki gruš koji je nepodesan za dalju obradu. Surutka izdvojena dz gruša je beličasto-mutna i sadrži više masti i rastvorljivih azotnih materija. Ovakvo mleko je nepodesno i zbog toga što promene belančevina vode skoro redovno i do promena ukusa sireva (gorak ukus). Prema tome ova mana je skoro identična sa gorkim ukusom mleka, prouzrokovanog delovanjem mikroorganizama.

d) Tehnološke mane p r ou z r o k o v an e ishranom dovode najčešće do smanjenja osetljivosti mleka prema delovanju sirila zbog manjeg sadržaja kalcijuma. Ovaj nedostatak mleka može se eliminisati povećanjem sirarske zrelosti mleka pod dejstvom dodate kulture mikroorganizama ili dodavanjem određene količine kalcijumhlorida.

Ređe se dešava da ishrana dovodi do poremećaja odnosa kalcijuma i magnezijuma prema fosfatima i citratima u mleku (vidi: balans soli — Utrehtski fenomen). U tim slučajevima smanjuje se termička stabilnost mleka ah se ona može korigovati različitim poznatim tehnološkim postupcima. Sa gledišta ostalih tehnologija koje se primenjuju u mlekarskoj industriji ovo mleko se ponaša potpuno normalno.

U mane mleka izazvane ishranom treba ubrojati i ono koje sadrži znatno manje suve materije bez masti. To je najčešće posledica nedovoljne energetske vrednosti obroka i velikog deficita u sadržaju belančevina. Ova mana se može konstatovati u sušnim godinama kada nema dovoljno stočne hrane pri kraju leta u pasivnim brdskim predelima.

Fiziološko-patološke mane. — U ovu grupu mana spadaju one koje su posledica poremećaja u lučenju mleka bilo da su one rezultat nekog fiziološkog defekta ili posledica obolenja muzne životinje — najčešće mastitisa. Ovde treba svrstati i mleko koje se stavlja u promet za vreme kolostralnog perioda ili ono kome je dodat koiostrum.

Za ove mane je karakterističan u prvom redu povećani sadržaj proteina mlečnog seruma (vidi: uticaj bolesti) usled čega je smanjena termička stabilnost, oslabljena osetljivost prema delovanju sirišnog fermenta, što rezultira u mekom grušu nepodesnom za dalju obradu u sirarstvu.

Poremećaji se ogledaju i u povećanom sadržaju hlorida, u smanjenom sadržaju mlečnog šećera, što dovodi do mane poznate kao slano mleko ili, u izraženijim slučajevima, kao oštro-slano mleko (2).

Navedene mane se javljaju najčešće kod mleka koje potiče od obolelih krava ali i u slučajevima kada ono potiče od staromuznih krava i onih koje presušuju (2).

Po našem mišljenju u fiziološke mane treba ubrojati i mleko koje pokazuje manju ili veću bakteriostatičnost prema dodatim kulturama mikroorganizama u proizvodnji kiselomlečnih proizvoda i sireva. Naime, iz prakse je poznata činjenica da se od mleka proizvedenog u martu i aprilu često ne mogu proizvesti kiselomlečni proizvodi (jogurt, kiselo mleko i dr.) a da sirevi dobijeni od takvog mleka ne mogu postići potrebnu kiselost, što dovodi do toga da sirevi u prvo vreme ne pokazuju znake da zre a pri dužem čuvanju nastupaju mane ukusa (gorak ukus). Kod proizvodnje kiselomlečnih proizvoda inkubacija traje veoma dugo a najčešće kiselost u normalnom vremenu proizvodnje dostigne tek polovinu željene i neophodne kiselosti i na tom nivou se zadržava dugo. Ova mana zbog toga zadaje dosta briga telinolozima u mlekarskim pogonima i laboratorijama.

Do danas nisu tačno poznati uzroci koji dovode do pojave ove mane. S obzirom da se pojavljuje u periodu prelaska krava sa zimske na letnju ishranu, odgovor je tražen u tom domenu. Međutim, svi napori da se ustanove supstance koje dovode do usporavanja normalnog razvoja mlečnih bakterija ostali su bez definitivnog odgovora.

Razlozi su traženi i u supstancama koje izazivaju bakteriostatičnost mleka ali konačan odgovor nije dobijen.

Radi ustanovljenja ove mane, odnosno nepogodnosti mleka za proizvodnju kiselomlečnih proizvoda najčešće se koristi tzv. biotest koji se izvodi tako da se određena količina mleka inokulira odgovarajućom kulturom i prati se porast kiselosti u toku određenog vremena.

Ostale mane mleka. — Termin »ostale mane« može ostavljati utisak da se radi o nekirn nevažnim defektima koje treba na neki način obuhvatiti u ovom pregledu, jer se ne mogu uklopiti u neku od dosada obrađivanih grupa mana. Naprotiv, radi se o grupi mana koje direktno štete čovečijem zdravlju i koje od mleka, koje predstavlja hranu od izvanrednog značaja za održavanje i ppboljšanje čovečijeg zdravlja, stvaraju namimicu koja ga ugrožava. Zbog toga ove mane treba uvrstiti u najštetnije iako se u pojedinačnim slučajevima ne može govoriti da su najrasprostranjenije. Suštinska je razlika između ovih i mana obuhvaćenih prethodnim grupama u tome što ove poslednje mogu izostati u najvećem broju slučajeva ako se primene odgovarajuće mere u proizvodnji, hlađenju i čuvanju mleka, znači mere koje zavise od Ijudi, dok su one prve u velikom broju slučajeva zavisne od činilaca na koje čovek može da utiče u sadašnjemmomentu u znatno manjoj meri ili je u određenim slučajevima nemoćan.

Pojam mana mleka mora se proširiti i na područja o kojima se doskora nije vodilo računa. Tako danas moramo da imamo u vidu prisustvo supstanci, koje se ne nalaze u normalnom mleku (ili se nalaze u tragovima) koje u većim koncentracijama čine mleko nepodesnim za konzumiranje ili za izradu nekih mlečnih proizvoda. Tu se mogu ubrojati: antibiotici i drugi lekovi, teški metali i radioaktivne supstance.

S obzirom na razvoj veterinarske medicine, na sve veći intenzitet drumskog saobraćaja, na učestalost atomskih proba i raznih havarija vezanih za proizvodnju ili upotrebu radioaktivnog materijala, ove mane postaju sve značajnije. Zbog toga smo se odlučili da ove defekte mleka uvrstimo u mane dok većina autora ovu materiju obrađuje u okviru mineralnih materija ili incidentnih supstanci u mleku.

a) M l e k o sa antibioticima. — Antibiotici se danas široko primenjuju u lečenju raznih obolenja krava i ostalih domaćih životinja čije se mleko koristi za ishranu Ijudi. Antibiotioi uneti u organizam mlečne životinje dospevaju humoranlim putem delimično u mlečne ćelije i bivaju izlučeni sa mlekom u takvim koncentracijama koje onemogućavaju razvoj mlečnih bakteriia. Ustanovlieno je da se najveća koncentracija antibiotika (u prvom redu pencilina) nalazi u mleku kada se ovi injektiraju direktno u vime radi suzoijanja mastitisa. Koncentracije penicilina od 20 do 150 IJ/1 (IU/1) su dovoljne da kada se pomeša mleko jedne tretirane krave sa mlekom 20—50 drugih (netretiranih) mešano mleko pokazuje bakteriostatske i baktericidne osobine (1).

Prisustvo antibiotika u mleku mora se oceniti kao vrlo ozbiljna mana jer je takvo mleko pre svega nepodesno za Ijudsku ishranu. Naime izvestan broj Ijudi, naročito dece je preosetljiv na pojedine antibiotike i reaguju r i m man festacijama, koje u pojedinim slučajevima mogu imati letalni efekat. Zbog toga je mleko koje sadrži antibiotike nepodesno za pasterizovano i sterilizovano mleko tim pre što pasterizacija ne inaktiviše penicilina a tako je tamo aenmično pri sterilizaciji.

Opasnost i štetnost dolazi i otuda što se mleko koje je zbog prisustva antibiotika nepodesno za izradu fermentisanih mlečnih proizvoda i sireva koristi u pogonima uglavnom u proizvodnji pasterizovanog i sterilizovanog mleka, čime se ustvari selekcioniše mleko koje je kontaminirano antibioticima.

Kada se govori o prisustvu antibiotika u mleku ne treba prenebregnuti ni mogućnost da pojedini nesavesni proizvođači mleka mogu dodavati ove supstance direktno u mleko kako bi sprečili razvoj mikroorganizama i time zamaskirali posledice nehigijenske muže, odsustva hlađenja i dr. Nije isključeno, čak je verovatno, da se u ovakvim slučajevima antibiotici (ili druge baktericidne supstance) nađu u mleku u znatno većim koncentracijama nego što je »potrebno« za njilovo bakteriostatsko delovanje i znatno više nego što prelaze u mleko kada se koriste u lečenju muznih životinja. Zato se ovakve pojave moraju najenergičnije sprečiti i najoštrije osuditi.

Prisustvo antibiotika u mleku je vrlo štetno i sa tehnološkog stanovišta jer oni onemogućavaju razvoj mikroorganizama koji se koiiste kao kulture u proizvodnji fermentisanog mleka (kiselomlečni proizvodi uključujući i kiselu pavlaku), sireva, maslaca iz kisele pavlake. Zbog toga se takvo mleko ne može koristiti za izradu navedenih proizvoda već se odvaja za proizvodnju pasterizovanog i sterilizovanog mleka, o čemu je već bilo govora.

U literaturi se često spominje mogućnost korišćenja penicilinaze, enzima koga stvaraju različiti bacilusi (1) a koji razgrađuje penicilin. Međutim, mora se istaći da je penicilin samo jedan od antibiotika koji se mogu naći u mleku kao i to da je za efikasnu primenu ovog enzima potrebno znati i koncentraciju antibiotika, što je u praksi skoro neizvodljivo. Zbog toga je za sada jedini izlaz da se proizvođači drže propisa po kome se mleko od krava tretiran’ih antibioticima ne sme stavljati u promet određeno vreme posle prestanka ovog tretmana.

Mogućnost prisustva antibiotika u mleku je bio jedan od činilaca da se u tome traži glavni razlog za povećanu bakteriostatičnost mleka (vidi: fiziološko-patološke mane). Međutim, iako je sličnost u pogledu tehnoloških osobdna mleka velika, nije mogla biti utvrđena veza između mane koja se javlja u određenom periodu godine sa bakteristatičnošću izazvanom antibioticima korišćenih u lečenju krava.

Pored antibiotika u mleku se mogu naći neki mineralni sastojci čije se nešto veće koncentracije moraju označiti kao štetne po zdravlje Ijudi. Radi se o relativno većim količinama olova i radioaktivnih elemenata.

b)Veći — sadržaj teških metala. — Od teških metala ovde se najviše pažnja obraća na sadržaj olova.

Normalno mleko sadrži olova u tragovima (3 × 10—8 g/1 mleka) (1). Međutim, različiti činioci mogu da povećaju količinu olova i preko 20 puta. To dolazi usled toga što je upotreba olova vrlo raširena te doprinosi obogaćivanju biosfere ovim elementom. Povećana količina olova u mleku može se naći i kao rezultat tretiranja krava lekovima čiji je ovaj element sastavni deo.

Danas se mnogo više pažnje obraća na olovo koje preko hrane dospeva u mleko. Naime, olovo je sastavni deo antidetonatora (olovni tetraetil) u benzinu što dovodi do toga da u blizini prometnih puteva dolazi do aerozagađenja stočne hrane a preko nje i do povećanog sadržaja olova u mleku. Prema navodima Alais-a (1), u zoni do 50 m od autoputa suva stočna hrana sadržala je 40—150 ppm olova. Sa povećanjem udaljenosti od puta sadržaj olova u hrani se brzo smanjuje.

Ustanovljeno je da se stočnom hranom koja sadrži dosta olova količina u mleku može višestruko povećati iako rezultati pokazuju da se ovaj element teže resorbuje u čovečjem organizmu.

Za sada veći sadržaj olova ne predstavlja neki ozbiljniji problem kada se radi o zbirnom mleku. Međutim, u nekim slučajevima direktnog snabdevanja potrošača od proizvođača to može da ima ozbiljnije posledice, s obzirom da se olovo akumulira u organizmu.

c)Radioaktivno mleko. — Prisustvo radioaktivnih elemenata (radionukleida) u mleku je problem koji se kod nas javio pre 25 godrna kao rezultat atomskih proba, neispravnosti nukleamih reaktora ili drugih činilaca koji dovode do ispuštanja radioaktivnih elemenata u biosferu.

Prisustvo radionuklida u mleku ne utiče na tehnološke osobine mleka. Njihov uticaj na promene sastojaka mleka do danas nije dovoljno proučen ali je nespomo da dovodi do ekscitacije masnih kiselina i belančevina koja rezultira u oksidativnim promenama ovih sastojaka mleka. Međutim, destruktivno dejstvo radioaktivnog zračenja ovih elemenata na ćelije organizma a preko njih na zdravstveno stanje Ijudi, mora se označiti kao vrlo ozbiljna mana mleka, koja ga iznad određenih vrednosti čini neupotrebljivim i štetnim u ishrani.

Treba reći da mleko skoro uvek poseduje izvesnu radioaktivnost usled prisustva radioaktivnih elemenata koji preko hrane dospevaju u mleko. U slučaju veće količine radioaktivnih elemenata u vazduhu, zemljištu, na stočnoj hrani ili u njoj (podrazumeva se i voda) dolazi do povećane radioaktivnosti mleka. Problem je u tome što je mleko u određenom smislu i na određeni način integrator radioaktivnosti različitih sredina: radioaktivnih elemenata u vazduhu, vodi, zemljištu, hrani (biljnog i životinjskog porekla). Prema tome mleko je istovremeno indikator radijacijskog zagađenja životnog ambijenta. Prema tome mleko ima značajnu ulogu u brzom prenosu radioaktivnih elemenata (i radioaktivnosti uopšte) iz okolne sredine do čoveka. Imajući to u vidu korisno je da se radioaktivnost mleka stalno ustanovljava tim pre što se ona lakše određuje nego, npr. u stočnoj hrani. Šta više, vrlo je korisno da se određuju i elementi koji je izazivaju. Stalno praćenje radioaktivnosti mleka je nužno s obzirom da je to hrana koja ulazi svakodnevno u obrok većine stanovništva, pogotovo dece. Posebnu pažnju na radioaktivnost mleka treba obratiti u periodima kada se očekuje povećana radioaktivnost okoline, iz razloga koji su napred navedeni. Treba istaći i činjenicu da sa prestankom maksimalne akutne radioaktivnosti u čovekovoj sredini nije ni izdaleka prestala niti je jako smanjena mogućnost da mleko bude zbog radioaktivnosti nepodesno za Ijudsku ishranu. Šta više, period u kome mleko može pokazivati nedozvoljenu radioaktivnost može biti veoma dug.

Zapaženo je da je radioaktivnost mleka sa planinskih i brdskih terena veća nego kod onog proizvedenog u ravnici, na šta treba takođe obratiti pažnju. Ovo se povezuje sa većom količinom padavina (atmosferskih) u tim oblastima. Sa količinom padavina se povezuje i veća radioaktivnost ovčijeg mleka jer ove životinje grizu dublje travu i time zahvataju i one radioaktivne elemente koje je kiša sprala sa gornjih delova biljaka.

Radioaktivnost je naročito opasna za decu pa se zbog toga zakonski reguliše maksimalna radioaktivnost mleka namenjenog deci koja je manja od vrednosti za mleko koje se može koristiti u ishrani odraslih.

Ne treba izostaviti ni činjenicu da su maksimalne doze radioaktivnosti podložne promenama. To znači da se u periodima većeg zagađenja povećavaju i obratno. Pri tome se polazi od pretpostavke da je, grubo posmatrano, veća korist od konzumiranja mleka nego što je šteta od povećane radioaktivnosti. Mora se istaći i to da povećanje vrednosti za maksimalno dozvoljenu radioaktivnost mleka nije uvek naučno zasnovano i da je uglavnom rezultat saznanja da se mora živeti sa povećanom radioaktivnošću. U tome značajnu ulogu imaju i ekonomski momenti.

Aktivnost radioaktivnog izvora se izražava u bekerelima (Bq), jedinicama koje su dobile ime po pronalazaču terestralne radijacije. Bekerel označava jedan raspad u sekundi.

Imajući u vidu najčešće izvore zagađenja na zemlji danas se vrše najčešće analize o sadržaju cezijuma (137Cs) i stronoijuma (Sr), tj. radionuklida dugog veka, kao i stroncijuma (Sr) i joda (131I).

Nastajanje, lučenje i dobijanje mleka

Vime

Vime je organ za lučenje mleka. Ono je u muznih životinja usled stalnog svesnog delovanja čoveka postalo vrlo razvijeno ali i vrlo osetljivo. Spolja je obavijeno kožom koja je u dobrih mlekulja tanka i posle muže naborana. Vime kulturnih rasa krava je samo u gomjem delu obraslo retkim kratkim dlačicama. U primitivnih rasa dlake na vimenu su grube, duogačke i gušče. Ispod kože se nalazi opna koja štiti tkivo od povreda i doprinosi njegovoj čvrstini. Od ove opne pružaju se prema unutrašnjosti vimena konci vezivnog tkiva koji su isprepletani tako da obrazuju neku vrstu mreže u kojoj je smešteno žlezdano tkivo.

Građa vimena

Vime je jednom uzdužnom pregradom od vezivnog tkiva pedeljeno na levu i desnu polovinu. Pomoću ove pregrade vime je tako reći obešeno o trbuh. To se poznaje spolja po jednoj uzdužnoj brazdi koja se pruža između leve i desne polovine.

Vime krava je podeljeno i poprečno na prednju i zadnju polovinu, tako da se ono sastoji iz 4 četvrtine (prednja leva i desna i zadnja leva i desna četvrt) koje funkcionišu prilično nezavisno jedna od druge. Svaka četvrt vimena se sastoji od žlezdanog, vezivnog i masnog tkiva.

Mleko se stvara u mlečnim ćelijama (mlečni epitel) koje se nalaze u mlečnim alveolama. Ove alveole (sl. 28) imaju obik malih mehurića čija je unutrašnjost obložena mlečnim ćelijama. Kada luče meko ćelije su veće i ispupčene prema unutrašnjosti alveole a kada prestanu sa lučenjem one su pljosnate. Prostor koji okružuju mlečne ćelije naziva se šupljina alveole i u nju se izlučuje mleko. Svaka alveola ima svoj kanalić kojim meko otiče. Veći broj alveola zajedno sa svojim ikanalićima obrazuje žlezdane grozdiće, više grozdića sačinjava grozdove a veći broj grozdova sačinjava režnjiće koji se mogu videti na svežem preseku vimena kao žućkasta polja prečnika 1—1,5 mm. Više režnjića sačinjava režnjeve kojih u svakoj četvrti hna 8—12.

Aktivnost radioaktivnog izvora se izražava u bekerelima (Bq), jedinicama koje su dobile ime po pronalazaču terestralne radijacije. Bekerel označava jedan raspad u sekundi.

Imajući u vidu najčešće izvore zagađenja na zemlji danas se vrše najčešće analize o sadržaju cezijuma (137Cs) i stronoijuma (Sr), tj. radionuklida dugog veka, kao i stroncijuma (Sr) i joda (I31I).

Kanalići alveola se ulivaju u kanaliće grozdića, kanalići grozdića u kanaliće grozdova a ovi dalje u kanaliće režnjića i režnjeva. Preko sistema ovih kanalića mleko dospeva iz šupljiine alveole u mlečnu cistemu.

Sl. 27 — Šematski prikaz uzdužnog preseka vimena

Izostavljeno iz prikaza

Sl. 28 — Šematski prikaz alveole sa sekretomim i mioepiteinim (korpastim) ćelijama

Izostavljeno iz prikaza

Mlečna cisterna predstavlja šupljinu nepravilnog oblika zapremine 250—500 cm3. Ime je dobila po tome što služi kao rezervoar za izlučeno mleko. Pri osnovi sisa na mlečnoj cistemi nalazi se kružni nabor kojim je mlečna cisterna nepotpuno podeljena na veći (žlezdani) i manji (sisni) deo. Sisni deo ima zapreminu 20—40 cm3 i predstavlja ustvari šupljinu u unutrašnjosti sise.

Sl. 29 — Žlezdani i sisni deo mlečne cisteme

Izostavljeno iz prikaza

Sa spoljašnje strane sisa nalazi se koža koja je grublja od kože na ostalom delu vimena i koja čvrsto naleže na tkivo koje se nalazi ispod nje. Unutrašnjost sise prevučena je sluzokožom. Svaka sisa ima svoj kanal (sisni kanal) kroz koji mleko ističe iz vimena. Sluzokoža u unutrašnjosti sisnog kanala je naborana tako da mleko pri muži ističe u obliku lepeze. Na vrhu sisnog kanala nalazi se jedan kružni mišić koji steže kanal i sprečava da mleko samo ističe iz vimena. Ako je taj kružni mišić (sfinkter) suviše.jak onda je isticanje mleka pri muži otežano te se za takve krave kaže da su tvrde na mužu. I drugi uzroci mogu da dovedu da krave budu tvrde na mužu. Ako je mišić slab onda će mleko isticati iz sisa i pre muže. Mleko krava koje su meke na mužu može da ističe (u kapirna ili u tankom mlazu) i pre početka muže ako su krave podstaknute na ejekciju mleka pod uticajem nekog prijatnog nadražaja (ili uslovnog refleksa). Sise treba da budu normalne dužine (8—12 cm) i debljine (3—4 cm). Ni predugačke ni prekratke sise nisu dobre.

Vime je bogato snabdeveno nervima, krvnim i limfnim sudovima. Za funkcionisanje jako aktivnog organa kakav je vime, neophodno je da bude vrlo dobro inervisano. O uticaju nerava na lučenje i nalivanje mleka kao i na tok muže biće reči kasnije.

Vime je bogato krvnim sudovima, što je razumljivo kada se zna da se mleko stvara od sastojaka koje krv donosi u vime i da je za stvaranje jednog litra mleka potrebno da kroz vime proteče 250—500 litara krvi (prosečno 450 litara). Krv dospeva u vime kroz tri velike arterije (Arteria pudenda extema, Arteria pudenda interna, Arteria mamaria) koje se granaju sve do kapilara koji gusto obavijaju alveole, donoseći sastojke neophodne za obrazovanje mleka. Venska krv posle prolaza kroz splet venskih sudova odvodi se iz vimena pomoću tri vene. Brzina proticanja krvi kroz mlečnu žlezdu je nešto smanjena što olakšava mlečnim ćelijama da bolje iskorišćavaju sastojke krvi neophodne za sintezu mleka. To je moguće zahvaljujući činjenici da je zapremina odvodnih venskih sudova mnogostruko veća od dovodnih arterijskih.

Sl. 30 — Veći krvni sudovi vimena: V — vena, A — arterija, L — limfni čvor, N — nerv

Izostavljeno iz prikaza

Laktogeneza

Laktogeneza obuhvata sintezu i sekreciju mleka — dva međusobno zavisna procesa. Ova dva procesa se mogu vremenski razdvojiti ako se posmatra jedna mlečna ćelija. Međutim, kada se ima u vidu ogroman broj sekretomih ćelija onda se oni moraju posmatrati kao jedinstveni proces — laktogeneza.

Obrazovanje mleka

Napred je pomenuto da se obrazovanje mleka vrši u mlečnim (alveolarnim) ćelijama. Da bi one mogle da obave ovu funkciju potrebno je da se neophodni ‘Sastojci donesu krvlju. Treba istaći da se materijS za obrazovanje mleka donose uglavnom u vidu jednostavnijih jedinjenja i da se sinteza sastojaka mleka vrši u mlečnoj ćeliji. To znači da količina i sastav mleka koji će alveolame ćelije stvoriti zavisi direktno o snabdevenosti krvlju. O tome govori i činjenica da kroz zasušeno vime proteče 4 puta manje krvi nego kada je u punoj aktivnosti.

Neke sastojke mlečna ćelija preuzima iz krvi i izlučuje ih neizmenjene sa mlekom. U takve supstance spadaju: deo mineralnih materija, vitamini (provitamini), neki fermenti, neke supstance sa baktericidnim karakteristikama (vidi baktericidne osobine mleka), hormoni, lekovi, teški metali, sredstva za zaštitu bilja i dr. Kao što se vidi, ovo su sastojci koji se nalaze u mleku u minimalnim količinama.

Glavni sastojci mleka se sintetišu u mlečnoj žlezdi od materijala koji se donosi krvlju. Treba istaći da mlečne ćelije pokazuju veliku selektivnost u pogledu supstanci koje joj se donose krvlju. Ova činjenica kao i prisustvo odgovarajućeg fermentnog sistema čine da se po sastavu i drugim karakteristikama mleko bitno razlikuje od krvi. Ove se razlike, mada nepotpune, mogu videti iz tabele 32.

Mlečna mast koja se pretežno sastoji od neutralnih glicerida se sintetiše u mlečnim ćelijama od glicerina i masnih kiselina. Znatan deo masnih kiselina se sintetiše u mlečnoj žlezdi (vidi: siniteza mlečne masti). Treba ipak reći da i pored sposobnosti alveolamih ćelija da sintetišu masne kiseline koje su karakteristične za mlečnu mast, znatan uticaj na sastav lipida u mleku imaju masne kiseline koje joj se dostavljaju putem krvi.

Najveći deo proteina u mleku (preko 90%) je specifičan za ovaj sekret što govori nedvosmisleno da se njihova sinteza odvija u mlečnim ćelijama od aminokiselina koje se donose krvlju. Treba reći i to da mlečna ćelija pomoću svojih fermenata ima mogućnost da sintetiše neke aminokiseline (npr. tirozin) a takođe da razgradnjom sopstvenih proteina ili njihovom »preradom« dođe do aminokiselina neophodnih za sintezu belančevina mleka.

Sažeto sinteza belančevina se može prikazati sledećim redosledom: Aktivirana aminokiselina pomoću ATP. Ribonukleinska kiselina prenosi aktiviranje aminokiseline na ribozome. Aminokiseline se vezuju u peptidne lance a njihov redosled je genetski uslovljen. Informacije za sintezu belančevina prenose se preko informacione ribonukleinske kiseline, koja u sklopu ribozoma služi kao matrica. Za međusobno vezivanje aminokiselina »brinu« se specifični fermenti. Posle sinteze polipeptidnog lanca stvorena belančevina se odvaja od ribozoma i prenosi se u ćelijsku plazmu. Belančevine se koncentrišu na Golgievom aparatu gde se po svoj prilici vrši i dodavanje prostetičkih grupa (npr. fosfati u kazeinu).

Sinteza mlečnog šećera je šematski prikazana pri razmatranju osobina laktoze. Ovde treba dodati da se sinteza laktoze od UDP galaktoze i glukoze-l-fosfat vrši u Golgievoj vakuoli-mehuriću. U njima je na unutrašnjim površinama vezana galaktoziltransferaza i u sadejstvu sa a laktalbuminom obrazuju kompleks laktozasintetaze koja katališe reakciju sinteze UDP — galaktoze i glukoze u laktozu.

Mineralne materije i vitamini prelaze iz krvi u mlečnu ćeliju. Vitamini kao i znatan deo mineralnih sastojaka bivaju neizmenjeni izlučeni sa ostalim sastojcima mleka. Jedan deo mineralnih sastojaka (deo fosfata) se koristi kod sinteze kazeina i fosfolipida. Međutim, kada se govori o mineralnim materijama mora se uvek imati u vidu sposobnost mlečne ćelije da odabira pojedine sastojke za sintezu mleka, što dovodi do vrlo velikih razlika između mineralnog sastava mleka i krvi.

Lučenje mleka (egzocelularna sekrecija)

Pod lučenjem mleka podrazumeva se egzocelularna sekrecija sastojaka mleka iz citoplazme mlečnih ćelija u lurnen alveole. Mehanizam sekrecije nije potpuno poznat a elementi sadašnjih saznanja izvedeni su na osnovu citoloških promena mlečne čelije. Naime, morfološki se mlečna ćelija prikazuje kao minijatuma mlečna žlezda (sl. 31).

Lučenje sastojaka mleka je praćeno i uslovljeno kretanjem protoplazme i jedra mlečnih ćelija.

Svi sastojci mleka ne izlučuju se zajedno i na isti način. U stvari, postoji apokrini i ekrini tip ekskrecije.

Sl. 31 — Trodimenzionali šematski prikaz fine strukture mlečne ćelije. N — ćelijsko jedro, NU — jedarce, M — mitohondrija, R — ribozom, GA — Golgijev aparat, SV — sekretoma granula, LD — čestice masti, PM — membrana ćelične plazme, JC — veza sa susednom ćelijom, MV — mikrovili, P — belančevinaste čestice, BM — bazalna membrana mlečne ćelije, CAP — kapilar.

Izostavljeno iz prikaza

Apokrinim tipom izlučuje se uglavnom mlečna mast dok se ekrinim tipom izlučuju belančevine, laktoza, mineralne materije i dr. Kod apokrinog tipa proizvodi biosinteze se nakupljaju u delu ćelije koji je okrenut lumenu alveole. Na membrani ćelije se obrazuju i šuplji jezičci (microvili) koji strče u lumenu alveole.

Izlučivanje masti vrši se na sledeći način. Sintetisani lipidi se koncentrišu u vrlo sitne čestice, čije su dimenzije znatno manje od masnih kapljica u mleku. Zahvaljujući kretanju protoplazme ove čestice dospevaju u vršni (apikalni deo koji se graniči sa šupljinom alveole) deo ćelije gde se međusobno spajaju u krupnije. Kuglice pod pritiskom protoplazme ulaze u mikrovile usled čega se njihova zapremina jako uvećava i u određenom momentu dolazi do otkidanja masne čestice koja na svojoj površini odnosi i deo jezička i protoplazme (dekapitacija).

Posle završene sinteze u Golgievoj vakuoli sekrecija proteina sa ostalim sastojcima u mehuriću vrši se egzocitozom. Pri tome ne dolazi do gubitaka drugih sastojaka protoplazme. Pri ekrinoj sekreciji izlučuje se i laktoza i drugi sastojci mleka.

Pre sekrecije mlečne ćelije su veće i apikalnim delom zauzimaju deo šupljine alveole.

Posle ekskrecije sastojaka u lumen alveole, zapremina mlečne ćelije se smanjuje i one postaju pljosnate (stadijum mirovanja, odmora).

Nalivanje (ejekcija) mleka

Kao što je već rečeno ,mleko se stvara u mlečnim ćelijama. Materijal za stvaranje mleka donosi krv do mlečnih ćelija koje odabiraju potrebne sastojke i od njih stvaraju sastojke mleka koji se bitno razlikuju od sastojaka krvi. Sastojci mleka koji se stvore u mlečnim ćelijama izlučuju se u šupljinu alveole.

Mleko se stvara između dve muže. Najbrže se stvara odmah posle muže, to jest u toku prvih 6 časova, a zatim sve sporije u toku naredna 2 časa. To znači da se skoro celokupna količina mleka koja se dobija pri muži stvori u toku 8 časova posle prethodne muže i da se povećanjem broja muža u toku dana može povećati količina izmuženog mleka, što se primenjuje kod visokoproizvodnih krava.

Pred početak muže oko polovina stvorenog mleka nalazi se u većim mlečnim kanalićima i cistemi odakle se može dobiti mužom. Druga polovina mleka se nalazi u alveolama i uskim kanalićima koji otežavaju oticanje mleka u mlečnu cistemu. Da bi se mužom dobio najveći mogući deo mleka koja se u to vreme nalazi u vimenu potrebno je da se mleko iz alveola i uskih kanalića spusti u šire kanaliće i mlečnu cisternu, što se naziva nalivanjem ili spuštanjem mleka. Da bi krava pustila mleko potrebno je da se na to podstakne. Podsticaji za nalivanje su svi oni nadražaji koji gode kravama, kao što su: masaža vimena, prislanjanje ovlaš navlažene i umereno tople krpe (40° C) na sise i vime, davanje koncentrata, pravilno izvedena muža, pojava teleta i dr. Ovi prijatni nadražaji se prenose nervima i do hipofize, čiji zadnji režanj stvara hormon oksitocin i pod dejstvom nadražaja izlučuje ga u krv. Ovaj hormon izaziva skupljanje korpastih ćelija čiji kraci obmotavaju spoljnu površinu alveola. Usled toga dolazi do istiskivanja mleka iz alveola kroz alveolami kanal. Ovome doprinosi i širenje kanala alveola koje izaziva isti hormon. Ovo je osnova tzv. neurohormonalne teorije o ejekciji (nalivanju) mleka.

Delovanje oksitocina traje prosečno oko 8 minuta, što znači da mužu treba početi odmah posle nadraživanja krave odnosno vimena (1—2 minuta) da bi se iskoristilo puno delovanje oksitocina. Ako se tako ne postupi dobiće se manje mleka sa manjim procentom masti. Ovim se objašnjava zašto spori muzači izmuzu manje mleka. Delovanje oksitocina je jače ukoliko svi povoljni nadražaji deluju zajedno, te o tome treba voditi računa pri muži.

Nasuprot prijatnim postoje i neprijatni nadražaji, kao što su tuča krava, jurenje krava, vika, lupnjava, pojava pacova i sl., koji dovode do zadržavanja mleka odnosno do pojave koja je suprotna nalivanju mleka. To dolazi zbog toga što u slučaju straha životinja luči jedan drugi hormon koji sprečava nalivanje mleka. Zadržavanje mleka je prouzrokovano drugim hormonom-adrenalinom, koji može da spreči nalivanje mleka.

Dobijanje mleka

Mleko iz vimena se dobija mužom koja se može obaviti ručno ili mašinski. Bez obzira na način muže ona se mora obaviti pravilno da bi se mlečna žlezda održala u stalnoj aktivnosti da bi se iz vimena izmuzla sva, odnosno največa moguća količina kvalitatenog mleka.

U širem smislu muža obuhvata: 1) pripremne radove, 2) mužu u užem smislu i 3) završne radove. Ove radnje se primenjuju i pri ručnoj i mašinskoj muži iako se po načinu izvođenja druga i treća grupa radova bitno razlikuju kod ruone i mašinske muže.

Mašinska muža je savremeni način dobijanja mleka. On se primenjuje kod nas u prvom redu na gazdinstvima društvenog sektora i na privatnim gazdinstvima sa većim brojem krava. Najveće količine mleka kod nas još uvek se proizvode ručnom mužom i zbog toga će joj se u ovom delu pokloniti dužna pažnja.

Pripremni radovi

Pripremni radovi obuhvataju čišćenje vimena, masažu vimena, izmuzivanje prvih mlazeva mleka i ispitivanje mleka.

Čišćenje vimena se vrši radi uklanjanja nečistoće sa njegove površine da bi se dobilo mleko sa što manjim brojem mikroorganizama. Ova operacija je ista i za ručnu i mašinsku mužu.

Ako je vime na izgled čisto onda ga treba dobro obrisati vlažnom a zatim suvom krpom. Pri tome naročito treba paziti da se sise dobro obrišu. U toku čišćenja vimena istovremeno se vrši i nadražaj sisa da bi se izazvalo nalivanje mleka. Da bi se taj nadražaj pojačao dobro je da se vime a naročito sise prebrišu isceđenom krpom koja je bila natopljena u toploj vod>i temperature od 40—45° C. U toplu vodu se može staviti neko blago sredstvo za dezinfekciju, tako da se istovremeno obavi i dezinfekcija sisa i donjeg dela vimena. Za svaku kravu treba da postoji posebna krpa da bi se sprečilo prenošenje mastitisa.

Vime se može prati na različite načine. Negde se pranje obavlja rukama iz kofe u kojoj se nalazi voda. U drugirn slučajevima vime se pere na taj način što se vlaži vodom iz tuša a zatim se trlja rukom ili krpom. Postoje i specijalne gumene četke sa otvorima između veoma mekih gumenih zubaca. Voda ulazi kroz dršku četke i izlazi kroz otvore a nečistoća se skida blagim prevlačenjem četke preko vimena.

Bez obzira na to koji će se način pranja primeniti treba posle toga obavezno obrisati vime dobro isceđenom ili suvom knpom. Ako se to ne učini onda će. ovlažena i razmekšana nečistoća koja je preostala na vimenu dospeti u mleko tokom muže.

U zimskim danima treba paziti da se prilikom pranja vimena ne ovlaži zadnji deo tela (noge i deo trbuha) jer to može da izazove nazebe krava i sl.

Masaža vimena se obavlja radi boljeg i bržeg nalivanja mleka, i to na sledeći način: sedeći sa desne strane krave muzač obuhvati šakama levu polovinu vimena tako da palčevi obe ruke leže u uzdužnoj bradi (ona se proteže sredinom vimena i deli je na levu i desnu polovinu) a dlanovi se nalaze na spoljnoj strani leve polovine vimena. Masaža se vrši kružnim kretanjem i blagim pritiskivanjem prstiju preko površine vimena. Zatim se obuhvati desna polovina vimena tako da vrhovi prstiju budu u uzdužnoj brazdi a masaža se obavlja pokretima palčeva po površini desnc polovine vimena (sl. 32).

Sl. 32 — Masaža leve i desne polovine vimena pre muže

Izostavljeno iz prikaza

Treba obratiti pažnju da vreme između pripremnih radova i same muže ne bude duže od 1 do 2 minute jer će se umanjiti pozitivno dejstvo masaže i drugih nadražaja.

Izmuzivanje prvih mlazeva ima cilj da odstrani mleko iz sisnog kanala koje je u njemu ostalo posle prethodne muže. Prvi mlazevi mleka sadrže najveći broj mikroorganizama te se ovim izmuzivanjem teži da se njihov broj u mleku smanji na najmanju meru. Zato ove mlazeve treba izmuzivati u poseban sud a nikako u muzlicu. Nije dobro da se prvi mlazevi izbacuju na prostirku ili u kanal. Izmuzivanje prvih mlazeva mleka sastoji se u tome da se iz svake sise izmuze po jedan snažan mlaz mleka. Da se neka sisa ne bi propustila treba se držati određenog redosleda izmuzivanja sisa, i to: prednja leva, zadnja leva, zadnja desna i prednja desna sisa. Drugi mlaz iz svake sise izmuzuje se u posudu sa tamnom emajliranom unutrašnjom površinom pa se zatim odoka ocenjuje kvalitet mleka odnosno zdravstveno stanje virnena. Tom prilikom se posmatra boja mleka i da li se u njemu nalaze pahuljice, gromuljice ili krv. Pahuljice ukazuju na to da je vime obolelo, te takve krave treba musti odvojeno, i to posle muže zdravih krava. Izmuzivanje prvih mlazeva i ocenjivanje mleka obično se radi istovremeno, tako da prvi mlaz odlazi u posudu a pod drugi mlaz se podmetne tanjirić, pregleda i izruči u posudu. Za tu svrhu vrlo je pogodna metalna posuda na čijem se gomjem delu nalazi tanjirić prevučen crnim emajlom. Ovaj tanjirić ima otvor na sredini. Prvi mlaz odlazi odmah kroz otvor tanjirića u posudu a drugi se zadržava na tanjiriću na taj način što se posuda nagne na jednu stranu. Ispravljanjem posude mleko otiče kroz otvor.

Ako se pretpostavi da je vime obolelo onda se može izvršiti i prethodno ispitavanje njegovog zdravstvenog stanja pomoću indikator-papira. Ovi papiri su izrađeni od upijaće hartije na kojoj se na određenom rastojanju nalaze 4 žute rnrlje od bromtimol plavog. Isptivanje se vrši na taj način što se iz svake sise pomuze po jedna kap na svaku mrlju i zatim posmatra boja. Ako neka mrlja na hartiji promeni boju u zelenkastoplavu ili plavu, znak je da je dotična četvrt vimena obolela. Žućkasto-zelenaksta boja je znak da je mleko normalno.

Danas postoje bolje i sigurnije metode za utvrđivanje poremećaja sekrecije kao što su Zagrebački mastitis test, White side test i dr.

Ručna muža

Postoje različiti načini ručne muže. Pod načinom muže podrazumeva se način obuhvatanja i pritiskivanja sisa da bi se iz njih istislo mleko. Svi načini ručne muže nisu podjednako dobri a u praksi se najčešće primenjuju: muža zatvorenom šakom, muža ispruženim palcem i kažiprstom i muža savijenim palcem.

Sl. 33. — Različiti načini ručne muže: zatvorenom šakom (gore desno), savijenim palcem (gore levo), ispruženim palcem i kažiprstom (dole levo)

Izostavljeno iz prikaza

Muža zatvorenom š a k o m. — Ovaj način muže naziva se još i holandskim načinom. On se izvodi tako što se sise obuhvate savijenom šakom i palcem tako da palac potpomaže rad kažiprsta. Sisu treba obuhvatiti tako da njen vrh bude oko pola santimetra ispod malog prsta kako mleko prilikom ‘isticanja ne bi spiralo nečistoću sa njega. Ako su sise kratke (što je slučaj naročito u prvotelkinja) pa se ne mogu obuhvatiti celom šakom onda ih treba uhvatiti zatvorenom šakom bez malog prsta. U starijih krava i krava čije su sise nepravilnom mužom dosta istegnute često nije moguće pravilno obuhvatiti sisu a da njen vrh ne strči suviše ispod malog prsta. Da bi se sisa mogla pravilno obuhvatiti treba mleko iz donjeg dela sise potisnuti naviše pa onda sisu obuhvatiti pravilno. Ako sisa strči ispod malog prsta onda će prilikom pritiska prstiju na sise mlaz mleka isticati u stranu. Osim toga, to dovodi do pojave zvonastog oblika sisa, što još više otežava mužu krava.

Muža zatvorenom šakom izvodi se pritiskivanjem prstiju odozgo naniže. Ovo je najbolji i jedino ispravan način ručne muže. Sisa se prazni snažnim pritiskivanjem prstiju a nikako povlačenjem sisa naniže. Ako muzač povlači sise naniže to je znak da on još nije ovladao tehnikom muže ili da je premoren, te se ova pojava može primetiti i kod dobrih muzača pri kraju muže. Mleko iz sisa istiskuje se naizmenično, tj. dok se jedna prazni druga se puni. Musti treba brzo i snažno tako da mleko ističe u dugačkim mlazevima bez prekida. Ako se muze suviše brzo (u suviše kratkim razmacima) onda mleko ističe u kratkim mlazevima i to je znak da pritisak na sise nije dovoljno jak (sise se pri tome nedovoljno prazne i nedovoljno pune jer su pokreti prebrzi). Ovakvom mužom dobija se i manje mleka.

Kojim redom treba musti sise zavisi pre svega od oblika vimena i razvijenosti pojedinih četvrti vimena. Ako je virne pravilno razvijeno, tj. ako su sve četvrti podjednako razvijene, onda se obično muzu prvo dve prednje a zatim dve zadnje četvrti. Ne preporučuje se da se muze leva pa desna polovina vimena ili obrnuto. Ako je zadnja polovina vimena jače razvijena od prednje treba musti prvo zadnju polovinu da ne bi došlo do dalje deformacije vimena.

Dešava se da jedna četvrt vimena ne luči mleko. To može biti, a najčešće i jeste posledica jakog zapaljenja ili mehaničkih povreda te četvrti. U slučaju da se muzu tri sise onda se postupa na sledeći način: jednom rukom muze se četvrt koja daje najviše mleka a drugom se naizmenično muzu ostale dve. Kada je muža četvrti sa najviše mleka završena muzu se istovremeno dve slabije razvijene četvrti.

Muža ispruženim palcem kažiprstom. — Prilikom ovog načina muže sisa se pri korenu obuhvati ispruženim palcem i kažiprstom pa se povlačenjem prstiju naniže mleko istiskuje iz sise. Ovaj način nije dobar, jer povlačenje prstiju naniže izaziva bol kod životinje te su one zbog toga nemirne za vreme muže, a nastaju i ozlede na koži i tkivu ispod nje, što može izazvati razna zapaljenja, pa čak i stvaranje takozvanog divljeg mesa. Da bi se smanjilo trenje između prstiju i sisa pribegava se vlaženju sisa. Najčešće se to radi stavljanjem prstiju u mleko kojima se potom premazuju sise. Ova praksa je vrlo loša jer se broj mikroorganizama u mleku znatno povećava. 0 tome najbolje svedoče siva mesta na površini mleka u muzlici. Ova siva mesta potiču od mleka kojim su sise vlažene i koje je prjlikom povlačenja prstiju naniže dospelo u muzlicu zajedno sa nečistoćom sa sisa i prstiju. Zbog toga se izbegava muža vlažnih sisa. Ovaj način muže je lakši od muže zatvorenom šakom te ga najviše primenjuju žene muzači.

Muža savijenim palcem je najrasprostranjenija kod nas iako za nju nema opravdanja. Ona se sastoji u tome što se sisa obuhvati šakom ali tako da palac bude savijen u prvom zglobu i sa noktom okrenutim naniže. Pri ovom načinu muže sisa se nalazi između palca i ostalih prstiju čijim se pritiskivanjem na sisu i povlačenjem naniže mleko potiskuje kroz sisni kanal. Ovaj način muže je vrlo loš, jer sise trpe veliki pritisak. Zbog toga često dolazi do povreda sisa (kidanje tkiva) te su životinje nemirne pri muži, daju manje mleka, a u težim slučajevima se pojavljuje i krv u mleku. Na mestima gde su sise ozleđene pojavljuju se zadebljanja koja mogu otežati isticanje mleka. Pri muži savijenim palcem sise se lako oštete i noktima. Usled toga često dolazi do gnojnih zapaljenja sisa. Da bi se donekle ublažio pritisak palca o sisu, pribegava se vlaženju sisa mlekom, što se smatra štetnim.

Završne operacije

Cilj ovih postupaka je da se omogući dobijanje i onog dela mleka koje se zadržalo u šupljinama vimena posle muže u užem smislu reči. Naime, prilikom muže se iz vimena istiskuje najveći deo mleka. Međutim, manji deo izmuženog i ejektovanog mleka se zadržava u šupljinama vimena. Nepomuženo mleko se najčešće zadržava u ispupčenim delovima cisterni, njihovim donjim delovima.. Prema tome, zadatak je da se blagim pritiskanjem pojedinih četvrti dlanovima i palcima ruku mleko potisne u sisnu šupljinu i žlezdani deo cisteme iz koga može da se lako dobije. Istovremeno se može vršiti blaga masaža i viših delova virnena. Kada je to obavljeno, mleko se istiskuje zahvatima karakterističnim za mužu. Zbog toga se ove operacije nazivaju domuzivanjem.

Operacija domuzvanja pri mašinskoj muži će biti opisana kasnije.

Broj dnevnih muža

Uobičajeno je da se krave muzu dvaputa dnevno. Pri tome treba težiti da razmak između muža bude približno jednak, tj. 12 časova. Ako se krave muzu triput dnevno dobija se 15—2O°/o više mleka nego pri dvokratnoj muži, a ako se krave muzu četiri puta dnevno onda se količina pomuženog mleka povećava još za 7—12%. Otkuda to dolazi?

Odgovor na to stoji u tesnoj vezi sa pitanjem kada se mleko stvara. Mleko se stvara između dve muže tako da se na početk i muže u vimenu nalazi celokupna količina mleka.’Na kraju muže alveole su uglavnom prazne i počinju postepeno da se pune mlekom. Ukoliko se alveole više pune mlekom počinje da se javlja protivpritisak koj.i usporava lučenje mleka, te kada ovaj pritisak dostigne 1/4 pritiska krvi lučenje mleka potpuno prestaje. Prema tome, najbrže lučenje mleka dešava se posle muže, a zatirn postepeno opada tako da posle 6—8 časova lučenje potpuno prestaje. Ako se sve mleko izluči za 6—8 časova onda znači da pri dvokratnoj muži u toku 4—6 časova nema lučenja mleka. Ovo objašnjava zašto se trokratnom i četvorokratnom mužom dobija više mleka.

Razlozi zbog kojih se ipak zadržavamo na dvokratnoj muži su čisto ekonomskog karaktera, jer je za trokratnu mužu potrebno utrošiti znatno vaše rada a i utrošak hrane je veći. Zbog toga se trokratna muža primenjuje uglavnom kod krava koje na početku laktacije daju velike količine mleka, jer ako se ne bi dovoljno izmuzle može doći do opadanja proizvodnosti krava. Kod krava koje daju vrlo velike količine mleka (rekorderke) primenjuje se i četvorokratna muža. Treba napomenuti da preterano uznemiravanje krava mužom nije poželjno.

Mužu treba obavljati redovno. Kod krava u punoj laktaciji muže se ne smeju izostavljati jer bi to moglo da izazove upalu vimena i da se vrlo negativno odrazi na mlečnost. To se dešava zato što izlučeno mleko u alveolama, kada je vime već ispunjeno, vrši pritisak na sekretome ćelije u alveolama (alveolami pritisak) koji pri dužem delovanju dovodi do zapaljenja mlečne žlezde, odnosno, do oštećenja ćelija čija se sekretoma funkcija smanjuje ili prestaje. U takvim slučajevima dolazi do nekontrolisanog prelaza nekih sastojaka mleka u krv i obratno, tako da mleko ima izmenjene i organoleptičke i tehnološke karakteristike.

Mašinska muža

Pre nego što se objasni princip rada mašina za mužu i tehnika mašinske muže nužno je upoznati bitne delove mašine za mužu.

U ovom delu često se govori o vakuumu te je potrebno istaći da se pod ovim pojmom podrazumeva podpritisak u odnosu na atmosferski tj. parcijalni vakuum.

Delovi mašine za mužu

Mašina za mužu se sastoji iz sledećih delova:

M o t o r pokreće vakuum-pumpu. Na gazdinstvima koja su snabdevena električnom energijom i na kojima se muža obavlja u staji ili izmuzištu najčešće se koriste elektromotori. Radi sigurnosti treba imati rezervni eksplozivni motor za slučaj nestanka električne struje. Za mašine koje se koriste za mužu na pašnjacima upotrebljavaju se isključivo eksplozivni motori. Jačina motora zavisi od broja muznih jedinica (muzlica) u jednom agregatu. Do 6 muznih jedinica potrebna je snaga motora od 1,5 kW, a do 12 muznih jedinica 3 kW.

Vakuum pumpa služi za stvaranje potrebnog podpritiska. Postoji više tipova vakuum-pumpi. Među najsavršenije spadaju vakuum-pumpe sa letećim rotorom. One su vrlo ekonomične jer troše malo energije i maziva. Većina vakuum-pumpi su konstruisane tako da rade oko 4 časa dnevno odnosno 2 časa u jednoj muži. U izmuzištima u kojima se predviđa da muža traje više od 2 časa potrebno je montirati još jednu vakuum-pumpu. No, bez obzira na trajanje muže preporučljivo je imati rezervnu pumpu u slučaju da se jedna pokvari.

Vakuum-rezervoar

Izrađuje se od cmog ili aluiminijskog lima. Po obliku može biti različit ali najčešće ima oblik cilindra (slika 35). Zapremina vakuum-rezervoara zavisi od broja muznih jedinica i kreće se od 10 do 200 litara. Položaj ovog rezervoara zavisi od tipa uređaja za mužu. Kod stacioniranih uređaja obično je pričvešćen uz zid prostorije za mužu u neposrednoj blizini vakuum-pumpe.

Sl. 34 — Elektromotor, vakuum-pumpa i vakuum rezervoar

Izostavljeno iz prikaza

Rezervoar je spojen pomoću jedne cevi sa vakuum-pumpom a pomoću druge sa muzlicama. Uloga vakuum-rezervoara je višestruka:

— da obezbedi određenu rezervu vakuuma koja je potrebna iz više razloga (u toku muže, prilikom stavljanja ili pada navlaka za sise, vazduh ulazi u cevi i teži da dovede do izjednačenja pritiska, što bi dovelo do pada navlaka sa vimena svih krava);
— da ublaži treperenje koje izaziva vakuum-pumpa (u toku rada vakuum-pumpa isisava vazduh, što bi prouzrokovalo treperenje u cevi sa samim tim i nepravilan rad pulsatora da nije vakuum-rezervoara koji umanjuje to treperenje);
— služi za zadržavanje prašine, slame i drugih nečistoća koju vakuum usisava ‘iz okolne sredine i sprečava da ona dospe do vakuum-pumpe;
— sprečava da voda ili mleko dospeju u vakuum-pumpu. Prilikom muže mleko delimično isparava. Para se kondenzuje u cevima i skuplja u vakuum-rezervoaru.

U slučajevima kada se pomuženo mleko odvodi cevima neposredno u sabirni sud (cisternu), podpritisak u ovom sudu dopunjuje prve dve navedene funkcije vakuum-rezervoara.

Sl. 35 — Vakuum-rezervoar

Izostavljeno iz prikaza

Na vakuum-rezervoaru nalaze se vakuum-metar, vakuum-regulator i otkapni ventil.

Vakuum-metar (slika 36) služi za kontrolu podpritiska. Na skali se nalaze brojevi od 0 do 76 koji označavaju stepen vakuuma u santimetrima živinog stuba. Ukoliko je vakuum veći utoliko je i broj koji pokazuje kazaljka veći. Vakuum pri muži treba da bude stalan a u zavisnosti od proizvođača kreće se u granicama 32—40 cm živinog stuba (42,7—53, kPa) najčešće je u granicama od 35—38 cm Hg (46,6—50,6 kPa).

Vakuum-regulator služi za regulisanje podpritiska. U toku muže vakuum-pumpa stalno usisava vazduh i teži da stvori što veći vakuum. Međutim, vakuum se mora održavati na određenoj visini, što se postiže vakuum-regulatorom. Postoje dve vrste vakuum-regulatora: sa tegom (sl. 36). i oprugom.

Regulator sa tegom je jednostavan i siguran pri radu. Koristi se kod nepokretnih uređaja za mužu. Ovaj regulator se sastoji od koničnog dela, kape, ventila i šupljeg tega. Visina vakuuma podešava se pomoću metalnih sačmi koje se stavljaju u šuplji teg. Vakuum deluje na kapu ventila teže nego da je povuče naviše a težine sačmi u šupljem tegu deluju naniže. Regulisanje podpritiska vrše se na sledeći način: mašina za mužu se pusti u rad i visina vakuuma se čita na vakuum-metru. Ako je visina vakuuma manja od željene onda se u šuplji teg stavljaju sačme dok vakuum-metar ne pokaže željenu vrednost. Ako je vakuum veći od onog koji se želi onda treba odvaditi sačme.

Vakuum-pumpa stalno izvlači vazduh iz vakuum-rezervoara usled čega se podpritisak povećava. Ako podpritisak pređe nivo na koji je podešen

Sl. 36 — Vakuum-metar i vakuum regulator sa tegom

Izostavljeno iz prikaza

Sl. 37 — Šema funkcionisanja automatskog ventila za podešavanje podpritiska vakuum-regulator, onda se kapa regulatora (2) podigne pod dejstvom vakuuma i omogućava da vazduh kroz otvor (3) uđe u unutrašnjost vakuum-rezervoara. Čim je ušlo dovoljno vazduha regulator se zatvara pod težinom tega.

Izostavljeno iz prikaza

Vakuum-regulator sa oprugom radi uglavnom na istom principu kao i prethodni. Kod njega je teg zamenjen oprugom. Ovaj regulator se primenjuje i kod stabilnih i kod pokretnih uređaja za mužu.

Na donjem delu vakuum-rezervoara nalazi se poklopac koji se povremeno može otvoriti radi uklanjanja nečistoće.

Kod najnovijih uređaja za mašinsku mužu regulisanje podpritiska i njegovo održavanje je automatizovano.

Pul s a t o r vrši ritmičke promene (pulsirane) atmosferskog i podpritiska u prstenastom međuprostoru navlaka za sise. Njime se postiže smenjivanje takta muže i kompresije (takta odmora). Njime se istovremeno može podešavati i brzina smenjivanja taktova.

Pulsatori mogu biti dvotaktni i trotaktni. Većina pulsatora koji se danas koriste su dvotaktni.

Pulsator je obično smešten na poklopcu muzlice a ređe na vakuum vodu. Od pulsatora polaze dve metalne cevi kojima se naizmenično obezbeđuje vakuum i normalni pritisak u prstenastom međuprostoru navlaka za sise.

M u z l i c e se izrađuju najčešće od nerđajućeg čelika, aluminijuma i čvrste plastične mase zapremine od 10—20 litara.

Kod nekih uređaja umesto muzlica koriste se mlekarske kante koje se prenose od krave do krave specijalnim kolicima. Viseće muzlice, koje se nazivaju još i američke, razlikuju se po obliku od drugih muzlica. Prednost ovih muzlica je u tome što rade bez razvodnika, što imaju kratke mlekovodne cevi koje odvode mleko direktno u muzlicu, što se navlake za sise neće uprljati ako spadnu sa sisa, što smer navlaka (blago iskošen) odgovara građi vimena većine krata te nije potrebno pomeranje navlaka i njihovo blago pritiskanje prilikom domuzivanja. Pa i pored toga ove muzlice nisu našle vrlo široku primenu u drugim zemljama uglavnom zbog toga što je potrebno utrošiti dosta vremena za prebacivanje kaiševa preko krava.

Na poklopcu muzlice je najčešće montiran pulsator. Na njemu se takođe, nalazi i slavina preko koje je muzlica priključena za cev za dovod vakuuma, što znači da u unutrašnjosti muzlice za vreme rada mašine za mužu postoji vakuum čije se delovanje na sise prekida zatvaranjem slavine, što se radi na završetku muže, a potreban vakuum u muzlici se postiže otvaranjem slavine pre stavljanja navlaka za sise.

Kolektor se sastoji iz dva dela (gornjeg i donjeg) od kojih svaki ima posebnu ulogu. U donjem delu dvotaktne mašine za mužu stiču se sve četiri kratke dovodne cevi za mleko. Ovim cevima mleko dolazi do donjeg dela kolektora (sabimika) odakle kroz otvor na dnu odlazi u muzlicu. U gornji deo kolektora ulaze dve cevi koje su spojene sa pulsatorom. Svaka od ovih cevi se u gornjem delu kolektora račva u dva kraka tako da iz njega izlaze četiri bočne cevi koje su povezane sa prstenastim međuprostorom navlaka za sise i preko kojih se vrši smenjivanje sniženog i atmosferskog pritiska u prstenastom međuprostoru navlaka za sise. Prema tome, gornji deo kolektora predstavlja razvdnik cevi kojima naizmenično prolazi sniženi i normalni pritisak dok donji predstavlja sabirnik mleka (slika 38).

Navlake za sise (sisne čaše). — Sastoje se od spoljneg metalnog dela u čijoj se unutrašnjosti nalazi gumeni umetak. Između metalnog i gumenog dela postoji takozvani prstenasti međuprostor. Ovaj međuprostor je pomoću cevčice koja se nalazi na metalnom delu povezan sa gornjim delom kolektora i u njemu se smenjuju sniženi i vazdušni pritisak. Na gumenom umetku se razlikuju sisna kapa i ravni deo. Sisna kapa služi za pričvršćivanje gornjeg dela gumenog umetka (sisne gume) na metalni cilindar. Donji kraj sisne gume se najčešće pričvršćuje za metalni deo pomoću kontrolnog stakla. Ovo staklo se obično izrađuje od prozračne plastične mase i kroz njega se prati tok muže, tako da muzač može uočiti kraj isticanja mleka i blagovremeno skinuti navlake sa sisa. Gumeni deo navlake, ako je izrađen od dobre gume i ako se sa njim pravilno postupa prilikom pranja i sterilizacije, traje 5—6 meseci. Međutim, skoro redovno se u porama gume natalože mlečna mast i mlečni kamenac koji skraćuju vek trajanja gume a same navlake postaju izvor infekcije mleka raznim bakterijama (sl. 39). Zbog toga se preporučuje da se gume drže u 0,5°/

Sl. 39 — Oštećenja gumenog dela navlake za sise

Izostavljeno iz prikaza

Gumeni deo navlaka je jedan od najvažnijih delova mašine za mužu. Od njega se zahteva da dobro prileže gomjim delom na sisu, da adekvatno reaguje na pulsaciju, da ne bude suviše tvrda jer to može da smeta potpunom pražnjenju vimena, da se lako čisti i da dugo traje. Imajući u vidu napred navedene nedostatke gumenih delova danas se zamenjuju sve više sintetičkim polimerima (neopren, hloropren, stiren i dr.).

Princip rada mašine za mužu

Rad mašine za mužu se zasniva na isisavanju mleka iz sisa dejstvom vakuuma. Vrlo često se rad mašine za mužu upoređuje sa sisanjem teleta, što nije sasvim tačno. Prilikom sisanja mleko iz sisa se izvlači zajedničkim delovanjem vakuuma u ustima teleta i pritska na sise dok kod mašine deluje samo vakuum.

Obrtaji motora se preko remena prenose na vakuum-pumpu koja pomoću cevi izvlači vazduh iz vakuum-rezervoara i stvara u njemu potreban vakuum. Visina vakutuma se podešava vakuum-regulatorom i meri na vakuum-metru. Gumeno crevo ili metalna cev prenosi vakuum iz vakuum-rezervoara u unutrašnjost muzlice. Na taj način u unutrašnjosti muzlice za vreme muže vlada stalno sniženi pritisak. Muzlica je pomoću cevi spojena sa donjim delom kolektora. Četiri cevi na donjem delu kolektora su spojene pomoću kratkih dovodnih cevi na kontrolna stakla a preko njih sa prostorom za sise u navlaci. Prema tome, vakuum koji vlada u muzlici prenosi se preko pomenutih cevi i donjeg dela kolektora u sisni prostor navlake.

Sl. 40 — Delovi mašine za mužu: 1 — vakuum-pumpa sa pogonskim motorom, 2 — vakuum-rezervoar, 3 — vakuum-regulator, 4 — Piključna slavina na vakuum-vod, 5 — vakuum-metar, 6 — pulsator, 8 — kolektor, 9 — navlake za sise, 10 — muzlica (muzna kanta)

Izostavljeno iz prikaza

Pulsator koji se nalazi na poklopcu muzlice, ima dve odvodne cevi koje su gumenim crevom spojene sa gomjim delom kolektora. Ovim cevirna se naizmenično prenosi sniženi i normalni pritisak iz komora pulsatora. Cevi se u gomjem delu kolektora, koji je potpuno odvojen od donjeg dela, granaju u po dva kratka tako da iz gornjeg dela kolektora polaze četiri cevi koje su pomoću creva spojene sa prstenastim međuprostorom navlaka za sise. Na taj način se smenjivanje sniženog i normalnog pritiska u komorama pulsatora prenosi preko gornjeg dela kolektora u prstenasti međuprostor navlaka za sise. Iz ovoga što je rečeno izlazi da u prstenastom međuprostoru dveju navlaka vlada sniženi pritisak, dok istovremeno u međuprostoru druge dve navlake vlada normalni pritisak.

Napred izneto pokazuje da su delovi mašine za mužu tako povezani da u muzlici i središnom (sisnom) delu navlaka za sise vlada stalno sniženi pritisak a u međuprostoru između metalnog i gumenog dela navlaka za sise smenjuju se sniženi i vazdušni pritisak. Kada u prstenastom međuprostoru navlaka za sise vlada sniženi pritisak onda nastaje takt sisanja (takt muže). Za vreme toga takta vakuum isisava mleko iz sise. Zatim dolazi takt kompresije (pritiska, odmora), pri čemu se u prstenastom međuprostoru navlaka za sise sniženi pritisak zamenjuje atmosferskim, dok u sisnom delu navlake još vlada sniženi pritisak. Zbog razlike u pritisku guma se isteže i vrši pritisak na sise. Pod pritiskom se sisni kanal zatvori, čirne se sprečava oticanje mleka. Mleko koje je isisano za vreme takta muže odlazi preko kontrolnog stakla i kratkog gumenog creva u donji deo kolektora, a odatle preko creva i slavine na ploklopcu muzlice odlazi u muzlicu.

Sl. 41 — Šematski prikaz navlaka za sise, takta muže i takta odmora: m — metalni deo navlake, g — gumeni deo, z — prstenasti međuprostor, i — sisni deo navlake.

Izostavljeno iz prikaza

Kod dvotaktne mašine za mužu dve navlake se nalaze u taktu sisanja dok se istovremeno druge dve nalaze u taktu kompresije. Pri sklapanju uređaja za mužu treba voditi računa da dve susedne navlake budu istovremeno u istom taktu. Takođe, treba obratiti pažnju da se prilikom naticanja navlake ne ukrste.

Tehnika mašinske muže

Pripremni radovi (pranje i masaža vimena, izmuzivanje prvih mlazeva i kontrola mleka) prilikom mašinske muže su isti kao i prilikom ručne. Pošto je krava pripremljena za mužu pristupa se naticanju navlaka za sise. To se radi tako što se jednom rukom drži kolektor, pri čemu su navlake za sise okrenute na dole, a drugom rukom se navlake natiču jedna za drugom na sise. To se postiže na taj način što se navlaka ispravlja pri čemu se kratka cev za mleko savija tako da ne otvara prolaz za vakuum (slika 42). Na (slici 42) se vidi da kratka cev (kada su navlake okrenute nadole) zatvara otvor na dovodnim cevima na donjem delu kolektora. Prilikom stavljanja navlaka treba paziti da se taj prolaz ne otvori sve dotle dok sisni otvor na navlaci ne dospe do sisa. Tada se slabim trzajem otvori prolaz za vakuum tako da sisa skoro sama uđe u navlaku pod dejstvom sniženog pritiska. Prema tome, navlake se u toku muže drže na sisama pod dejstvom vakuuma. Ako neka navlaka spadne te dođe do sniženja vakuuma onda će i ostale navlake da spadnu sa sisa. Navlake se obično natiču ovim redom: zadnja leva, prednja leva, prednja desna i zadnja desna sisa. Pri ovom redosledu naticanja navlaka podrazumeva se da muzač treba da stoji sa desne strane krave. Ako se navlake natiču sa leve strane krave onda naticanje ide sledećim redosledom: prednja desna, zadnja desna, zadnja leva i prednja leva sisa. Pri stavljanju navlaka treba paziti da se one ne ukrštaju i da se kratke cevi za mleko i vakuum ne uvrću. Ako se muzu samo tri sise, četvrta navlaka se zatvori drvenim ili gumenim zapušačem.

Kada je isticanje mleka završeno, što se može zapaziti posmatranjem kroz kontrolno staklo, pristupa se domuzivanju i skidanju navlaka. Pri mašinskoj muži primenjuje se i ručno i mašinsko domuzivanje. Ručno domuzivanje je opravdano samo pri upotrebi tzv. brzohodnih mašina za mužu i za one krave koje su u toku laktacije od ručne muže prešle na mužu mašinom. Inače, u drugim slučajevima nije opravdano ručno domuzivanje iz sledećih razloga: 1) veći je utrošak rada; i 2) krave se naviknu na ručno domuzivanje te pri mašinskoj muži ostaje više mleka koje treba ručno izmusti. Domuzivanjem mašinom se vrši na taj način što se jednom rukom blago pritisne kolektor i malo povuče prema trbuhu tako da se sise ispruže i vime malo zategne a drugom rukom se izmasira svaka četvrt da bi zaostalo mleko sišlo u sisni deo cisterne. Kada se kroz kontrolna stakla primeti da mleko više ne protiče, navlake se skidaju. To se radi tako što se zatvori slavina za vakuum na poklopcu muzlice pa se kažiprstom pritisne između sisne gume i sise što omogućava ulazak vazduha u sisni prostor. Čim je to postignuto navlake same spadaju sa sisa.

Zatim se mleko saspe u kantu ili neki drugi sud namenjen za to, navlake se dezinfikuju potapanjem u rastvor nekog sredstva za dezinfekciju a zatim isplaknu vodom, muzlica se prenosi do sledeće krave i postupak se ponavlja.

Prilikom mašinske muže treba obratiti naročitu pažnju da navlake ne ostaju na sisama posle prestanka isticanja mleka. Ovo se događa nepažljivim muzačima i u slučajevima kada muzač rukuje većim brojem muzlica tako da ne može da obavi sve poslove na vreme. Duže ostajanje navlaka na sisama dovodi do toga da se navlake pod dejstvom vakuuma podižu na omekšalom vimenu iznad osnove sisa i usled toga dolazi do međusobnog trenja nabora koji se nalazi između žlezdanog i sisnog dela mlečne cisterne. Na taj način se sluzokoža nabora oštećuje i može nastupiti isticanje krvi iz vimena. Isticanje krvi može nastati ili istoga dana kada je greška učinjena ili pak pri sledećoj muži. Pri dužem delovanju vakuuma može doći i do prskanja sitnih krvnih sudova u unutrašnjosti vimena i do isisavanja krvi. Dužem delovanju vakuuma na sise i vime treba pripisati znatan broj oboljenja krava od mastitisa koja se često pripisuju nesavršenosti mašina za mužu.

Upoređenje ručne i mašinske muže

Ručna muža je jedan od najtežih stručnih poslova u poljoprivredi. Zbog toga je rad muzača vremenski ograničen što se neposredno odražava i na mogućnosti povećanja mlečnog stada. Težina posla i uslovi rada se vrlo često reperkutuju na zdravlje muzača.

Pri mašinskoj muži 90% najtežih poslova obavi mašina. Ona brže muze nego čovek. Pri ručnoj muži izmuze se 0,7—0,8 litara za jedan minut dok mašina za isto vreme pomuze 1,2 litra mleka. Kada se ima u vidu da jedan muzač može da rukuje sa 2—4 muzne jedinice onda je jasno da se mašinskom mužom za isto vreme može pomusti znatno više krava. Međutim, često se mogu čuti prigovori na račun mašinske muže koji se odnose kako na količinu i kvalitet mleka tako i na zdravstveno stanje životinje. U vezi s tim mogu se dati sledeća objašnjenja:

1 — mašinskom mužom krava čija prosečna mlečnost iznosi 3.000 litara dobijeno je 200 litara mleka manje po kravi u poređenju sa ručnom mužom. Ovaj gubitak je značajan ali se kompenzira jevtinijom mužom i držanjem većeg broja krava;
2 — nema razlike u masnoći mleka dobijenog ručnom ili mašinskom mužom;
3 — nema razlike u kvalitetu sireva i maslaca izrađenog od mleka dobijenog pomoću mašine za mužu u odnosu na iste proizvode dobijene od ručno pomuženog mleka;
4 — broj bakterija u mleku zavisi od higijenskih uslova muže. Pri običnim higijenskim uslovima broj bakterija u mleku pomuženog mašinama je manji nego u mleku pomuženom ručno. Pri osrednjoj higijeni muže broj bakterija je približno isti a pri lošim higijenskim uslovima broj bakterija u ručno pomuženom mleku je nešto manji nego u mleku dobijenom mašinskim putem, ali su i jedno i drugo lošeg bakteriološkog kvaliteta;
5 — mašinska muža ne izaziva povrede vimena ako se stručno i savesno obavlja. Mogućnost prenosa infekcije koja bi mogla da izazove mastitis je manja kod mašinske muže ako se pravilno primenjuje.

Uređaji za mašinsku mužu

Uređaji za mužu mogu biti pokretni i nepokretni.

Pokretni uređaji

Pokretni uređaji za mužu mogu biti vrlo različitog tipa i sa različitim brojem muznih jedinica. Oni se koriste za mužu krava u stajama i na pašnjacima.

Pokretni uređaji sa malim brojem muznih jedinica (1—2) se koriste uglavnom na gazdinstvima sa malim brojem krava. Kod ovih uređaja svi delovi su montirani na pokretnim kolicima. Prilikom muže muzač prenosi uređaj od krave do krave.

Pokretni uređaj sa većim brojem muznih jedinica može se montirati na traktorsku prikolicu na kojoj su smeštene i kante za mleko. Ovaj uređaj je pogodan za mužu krava na pašnjacima. Dobra strana ovog uređaja je u tome što se njime može obavljati muža i u staji ili u posebnoj prostoriji za vreme stajskog držanja krava. Kod ovog uređaja vakuum-cev je montirana oko prikolice. Na cevi se nalaze slavine za priključivanje muzlice na vakuum. Krave se vezuju oko prikolice 1 muzu. Radi muže na pašnjaku treba podići nastrešnicu za zaštitu muzača i krava od vremenskih nepogoda. Postoje i takvi uređaji koji su montirani na posebim kolima na kojima se nalazi i cisterna za prihvatanje pomuženog mleka. Sa strane ovih uređaja nalazi se i nastrešnica koja se može spuštati za vreme transporta.

Za pokretanje vakuum-pumpe može se koristiti motor traktora, ali je to neekonomično jer je za njeno pokretanje potrebna relativno mala energija dok je motor traktora bar 10 puta jači od normalnog motora za ove uređaje. Ovo je opravdano samo u slučaju kvara motora koji pokreće vakuum-pumpu.

U nekim zemljama mlekare organizuju mužu za račun više sopstvenika krava. Za tu svrhu one koriste uređaje za mašinsku mužu koji su montirani na kamionu na kome se pored cisterne za prihvatanje mleka nalaze i uređaji za merenje količine, ceđenje, hlađenje i transport mleka. Celokupan uređaj i cisterna su obloženi aluminijumskim oklopom. Sa bočnih i sa zadnje strane oklop sačinjavaju vrata koja se otvaraju naviše tako da se za vreme muže ona podižu i obrazuju nastrešnicu koja štiti muzača i krave od nevremena. Kod ovih uređaja mleko odlazi u pokretne muzlice. Posle muže svake krave mleko iz muzlice se sipa u pripremni sud i prolazi preko cedila i hladionika u cisternu. Pri prolazu za cisternu mleko protiče kroz merač protoka koji registruje količinu mleka. Na meraču protoka nalazi se uređaj za uzimanje uzoraka mleka tako da se ono može plaćati i prema sastavu a može se kontrolisti i mlečnost pojedinih krava. Posle izručivanja mleka a pre muže sledeće krave izvrši se dezinfekcija navlaka za sise na taj način što se one potope u sud sa rastvorom sredstava za dezinfekciju. Time se sprečava prenošenje i širenje oboljenja vimena. Pri upotrebi ovih uređaja jedan muzač sa pomoćnikom može da pomuze 100—120 krava za tri časa. Muža se obavlja dvaputa dnevno i posle svake muže ohlađeno mleko se transportuje u mlekaru. Ovakvom organizacijom mlekare dobijaju potpuno sveže, i nepatvoreno mleko.

Nepokretni uređaji

Kod nepokretnih uređaja za mužu motor, vakuum-pumpa, vakuum-rezervoar i vakuum-vodovi (cevi) ugrađeni su na stalnom mestu. Kod nekih uređaja muzlice i navlake za sise se prenose od krave do krave i priključuju na slavine koje se nalaze na vakuum-vodovima dok kod drugih uređaja za svako mesto za mužu postoji posebna muzna jedinica (muztica i navlake). Prva grupa uređaja se koristi kada se muža obavlja u stajama klasičnog tipa, i ubraja se od strane nekih autora u polupokretni uređaj, imajući u vidu da se muzlice i delovi uređaja za mašinsku mužu premeštaju od jedne do druge krave ili najčešće između dve suesedne muzne životinje. Druga grupa uređaja ugrađuje se u posebna odeljenja u kojima se izvodi muža — izmuzišta.

Kod obe grupe nepokretnih uređaja motor, vakuum-pumpa i vakuum-rezervoar se postavljaju u posebna odeljenja u neposrednoj blizini staje ili izmuzišta. Ovo se čini zbog toga da rad motora ne bi uznemiravao krave pri muži. Veličina tog odeljenja može biti različita. Ako služi samo za smeštaj pogonskog dela uređaja za mužu dovoljno je da odeljenje ima dimenzije 2×3. Ako odeljenje služi za smeštaj rezervnih delova i kao radionica za manje popravke uređaja onda ono treba da bude nešto većih dimenzija (3,5 X4,5 m).

Ako se uređaj za mužu koristi u staji tada pravac i položaj vakuum-cevi zavisi od unutrašnjeg rasporeda krava u staji. U staji sa dva reda krava okrenutih zadnjim delovima jedne prema drugima vakuum-cevi se postavljaju iznad vratova krava ili iza krava na posebnim držačima. Postavljanje vakuum-cevi iznad vratova krava ima prednost u onim stajama u kojima se iznošenje đubriva želi mehanizovati primenom visećih vagoneta. Pri ovom rasporedu krava na vakuum-cevi se između svake dve krave nalazi vakuum-slavina na koju se pomoću creva priključjue muzna jedinica. Vakuum-cevi se postavljaju na toliku visinu da budu lako dostupne ruci muzača ali da budu dovoljno iznad glava krava. To obično iznosi 175—180 cm.

Kod ovih uređaja muzač rukuje obično sa dve muzne jedinice a u ređim slučajevima sa tri. Istovremeno muzač muze krave iz istog reda pa tek onda krave iz drugog reda. Retko se praktikuje da jedan muzač istovremeno muze krave iz dva reda.

Izmuzišta

Izmuzišta su posebne prostorije u kojima se obavlja muža. U njima krave ostaju samo onoliko koliko je potrebno da budu pomužene. Muža krava u izmuzištu je tesno povezana i sa slobodnim držanjem krava.

Izmuzištima se postiže bolji higijenski kvalitet mleka, veća proizvodnost rada, lakši uslovi rada za muzača.

Izmuzište se sastoji od prihvatnog odeljenja za krave, prostorije za mužu, pogonskog odeljenja, prihvatne mlekare, skladišta za koncentrovanu hranu i sanitamog dela.

Prihhvatno odeljenje za krave. — Ovo odeljenje služi za prihvatanje krava pre i posle muže. Kod nekih izmuzišta postoji prihvatno odeljenje samo za nepomužene krave. Dimenzije prihvatnog odeljenja zavise od veličine izmuzišta odnosno od broja krava koje se istovremeno dovode na mužu. Obično se računa da na jednu kravu bude 3 m2. Kod nekih prihvatnih odeljenja oko zidova se postavljaju i jasle u kojima se kravama polaže kabasta hrana.

Krave se dovode u prihvatno odeljenje u grupama. U njemu su one zaštićene od vremenskih nepogoda i delimično se očiste od blata, slame i sl. Iz ovog odeljenja krave se privikavaju da ulaze u jedan hodnik (prolaz) načinjen od metalnih cevi ili oblog drveta. Širina tog hodnika je 1,0—1,2 m. Na kraju ovog hodnika nalaze se vrata kroz koja krave ulaze u odeljenje za mužu. Krave se brzo naviknu da ulaze u ovaj hodnik u kome stoje jedna iza druge tako da bez guranja ulaze u odeljenje za mužu.

Pogonsko odeljenje služi za smeštaj motora, vakuum-pumpe i vakuum-rezervoara. Obično se ugrađuju dve garniture motora, vakuum-pumpi i vakuum-rezervoara tako da ako se motor ili vakuum-pumpa pokvare na jednoj, može se uključiti druga garnitura. Ovo se takođe čini u slučaju da se predviđa povećanje broja krava, jer se pokazalo da nije najpodesnije da vakuum-pumpa radi neprekidno više od 2 do 3 časa. Pored elektromotora potrebno je da izmuzište ima i rezervni eksplozivni motor.

Odeljenje za mužu. — Oblik i veličina ovog odeljenja zavisi od broja krava, tipa izmuzišta i rasporeda boksbva. Pod se izrađuje od betona koji nesme da bude gladak da se krave ne bi klizale (naročito zimi). Visina ove prostorije obično iznosi oko 3 m. Zidove treba prevući glatkom cementnom prevlakom ili belom masnom bojom do visine 1,5 m.

Postoji više tipova izmuzišta, ali se oni mogu svrstati u dve grupe: izmuzišta sa ukopanim stajalištem za muzača i izmuzišta sa istim nivoom stajališta za kravu i muzača.

Izmuzišta sa ukopanim stajalištem za muzača

To su izmuzišta u kojima je stajalište za muzače ukopano 0,6—0,8 m ispod površine na kojoj stoje krave. Kod većine ovih izmuzišta boksovi za krave su poređani u redu jedan iza drugog (tandem tip). Najjednostavnije izmuzište takvog tipa prikazano je na sl. 44. Ovo ‘izmuzište se sastoji od jednog reda boksova koji sa zidom odeljenja za mužu obrazuje hodnik za prolaz krava (označen strelicama). Sa druge strane boksova nalazi se ukopano stajalište za muzača. Boksovi se izrađuju najčešće od metalnih cevi (ređe od metalnog lima i stakla). Imaju oblik šestougla i sastoje se od čeone i zadnje strane, dugačke i kratke bočne strane i dvoja vrata. Dužina boksova je 2,5 m a širina 1 m. Širina čeone i zadnje strane je 0,55 m. Vrata su postavljena na kratkoj bočnoj strani i otvaraju se pomoću poluga koje pokreće muzač sa svoga stajališta. Na čeonoj strani boksa montirana su mala metalna jasla iz kojih krave jedu koncentrate za vreme muže. Koncentrat se daje pomoću dozatora koji je postavljen iznad jasala. Pomoću ručice koju povlači muzač, određena količina koncentrovane hrane dospeva iz dozatora u jasla.

Jedna vrata na boksu su ulazna a druga izlazna. Kada muzač otvori ulazna vrata ona istovremeno zatvore prolaz hodnikom između boksova i zida te je krava primorana da uđe u boks. Kada se krava pomuze otvaraju se izlazna vrata koja zatvaraju prolaz hodnikom u suprotnom pravcu te onemogućavaju kravama da se vraćaju i mešaju sa nepomuženim kravama, već odlaze hodnikom u odeljenje za prihvatanje pomuženih krava. U jednom redu ne treba postaviti više od 8 boksova. Hodnik kojim dolaze i odlaze krave ne treba da je širi od 1 m (najviše 1,2 m) da bi se onemogućilo kravama da se u njemu okreću. Iz ovoga proizilazi da su boksovi poređani u nizu (jedan iza drugog — tandem tip).

Sl. 44 — Raspored boksova u izmuzištu sa ukopanim stajalištem I — tandem izmuzište sa jednim redom boksova, II — tandem izmuzište sa dva reda boksova.

Izostavljeno iz prikaza

Širina stajališta za muzače zavisi od toga da li je dužinom stajališta postavljen jedan ili dva reda boksova. Ako je postavljen jedan red boksova onda širina stajališta treba da iznosi najmanje 80 cm dok stajalište između dva reda boksova treba da bude široko 1,2 metra.

U izmuzištima sa jednim redom boksova jedan radnik rukuje obično sa 3 muzne jedinice. Tok operacija pri muži je sledeći: krave ulaze u prihvatno odeljenje a zatim u hodnik u kome stoje jedna za drugom. Kada muzač otvori vrata između prihvatnog odeljenja i odeljenja za mužu, krava odlazi u hodnik između boksova i zida. Muzač otvara pomoću poluge ulazna vrata na boksu čirne sprečava dalje kretanje krave hodnikom i ona ulazi u boks u kome je naviknuta da dobije koncentrovanu hranu. Muzač zatvara ulazna vrata, ispira vime pomoću tuša i briše ga isceđenom krpom koja je bila pokvašena u toploj vodi temperature 40—45° C i kojoj je bilo dodato neko sredstvo za dezinfekciju. Toplom krpom se vrši podsticaj za nalivanje mleka. Zatirn se u poseban sud izmuzu prvi mlazevi mleka i kontroliše zdravstveno stanje virnena pregledom mleka. Potom se pristupa naticanju navlaka za sise, muži i domuzivanju. Pošto je krava pomužena muzač prvo otvori izlazna vrata na boksu a zatim ispusti mleko otvaranjem slavine između muzlice i odvodne cevi za mleko. Na kraju se obavi dezinfekcija i ispiranje navlaka za sise, povuče nazad ručica dozatora za koncentrat i izvrši priprema za mužu sledeće krave.

Tandem izmuzišta sa dva reda boksova koji su poređani sa obe strane ukopanog stajališta vidi se na sl. 44. U ovim izmuzištima jedan muzač radi obično sa 4 muzne jedinice, i to sa po dve naspramne sa svake strane stajališta.

Boksovi mogu biti postavljeni i u obliku polukruga ili konjske potkovice. U ovakvim izmuzištima broj boksova nije veći od 4 što znači da se ovakva izmuzišta grade za manji broj krava (30—50). Ova izmuzišta se često podižu u neposrednoj blizini staje ili ispusta tako da nepomužene krave iz jedne polovine ispusta dolaze na mužu kroz hodnik načinjen od drveta ili metalnih cevi a pomužene se vraćaju u drugu polovinu ispusta.

Boksovi mogu biti postavljeni i poprečno na pravac dolaska krava. U ovim izmuzištima između dva boksa nalazi seili ukopano stajalište za muzača ili je stajalište za krave u boksu uzdignuto.

U izmuzištima mleko najčešće odlazi direktno iz muzlice kroz filter u cistemu. Nedostatak ovakvog postupka jeste da se mleko ne hladi pre odlaska u cisternu a hlađenje usled isparavanja vode iz mleka pod dejstvom vakuuma je slabo. Hlađenje preko unutrašnje površine cisteme je sporo, tako da u toku hlađenja mleka postoje uslovi za razmnožavanje mikroorganizama u njemu. Ugrađivanje rashladnih površina u unutrašnjosti cisterne nije opravdano jer ih je teško održavati u bakteriološki ispravnom stanju. Zbog toga, kao i zbog korišćenja otvorenih sudova (koji nisu pod vakuumom) za hlađenje i čuvanje mleka bilo je neophodno da se konstruišu delovi uređaja za mužu koji će omogućiti kontinuitet mašinske muže (postojanje stalnog podpritiska u uređaju za mašinsku mužu) i obezbediti mogućnost primene efikasnijih načina hlađenja. To je postignuto ugrađivanjem tzv. relisera koji pomoću dva prihvatna suda za mleko omogućavaju da se jedan puni dok se dmgi prazni, zahvaljujući naizmeničnom uključenju i isključenju dejstva podpritiska. Uvođenje i isključenje podpritiska postiže se automatski. Prihvatni sudovi istovremeno mogu da služe za merenje količine mleka, imajući u vidu činjenicu da se sud može početi da prazni tek kada je potpuno napunjen i kada plovak na površini mleka omogući da vazduh uđe u njega i omogući isticanje mleka.

Izmuzište sa ravnim stajalištem za muzača

U ovim izmuzištima nivo boksa za krave nalazi se na nivou stajališta za muzače. Ova izmuzišta mogu biti različita. Uređaji nekih od ovih izmuzišta ne razlikuju se mnogo od uređaja koji se koriste u klasičnim stajama, tj. muzne jedinice su pokretne i prenose se od krave do krave. Jedina je razlika u tome što se krave muzu u posebnoj prostoriji u kojoj je moguće postioi bolju higijenu muže. Krave mogu biti poređane u jedan ili dva reda što zavisi od broja krava. U ova izmuzišta pušta se onoliki broj krava koliko ima mesta za njihovu mužu. Kada su sve krave pomužene sve se isteruju istovremeno a na nzihovo mesto dolazi druga grupa krava.

Kod nekih izmuzišta sa ravnim stajalištem za muzača postoje boksovi koji se obično postavljaju poprečno na pravac dolaska krava. Muzlice su nepokretne a često su ugrađene i cevi za odvod mleka u cistemu. Znači da su ova izmuzišta u pogledu uređaja slična tandem izmuzištima. Krave ulaze u boksove gde dobijaju koncentrate, muzu se i izlaze iz odeljenja za mužu kroz vrata boksa u hodnik.

Kod nekih izmuzišta ovoga tipa ne postoje izlazna vrata na boksovima već se krave posle muže vraćaju kroz otvor kroz koji su ušle u boks. U ovim izmuzištima boksovi su nešto kraći od dužine krava, a da se krave ne bi kretale unazad ili napustile boks za vreme muže (što bi moglo da dovede do oštećenja muzne jedinice) postoji lanac koji se vezuje iza krava za vertikalne cevi boksa.

Osim izmuzišta sa ravnim i ukopanim stajalištem za muzača postoji i kružno izmuzište poznato pod imenom rotolaktor. Ono se koristi za krave čiji broj prelazi 1.000 grla. U ovim izmuzištima muža u izvesnom smislu prelazi iz faze mehanizacije u fazu automatizacije. U našoj zernlji takva izmuzišta ne postoje i nema izgleda da će se uskoro podizati te se na njihovom opisu detaljno nećemo zadržavati. Može se reći toliko da rotolaktor funkcioniše na taj način što se jedna kružna ploča na kojoj se nalazi oko 50 boksova okreće i dovodi krave do radnika koji vrše samo pojedine operacije pri muži: jedan pere vime, drugi briše, sledeći izmuzuje prve mlazeve mleka i kontroliše zdravstveno stanje vimena, četvrti natiče navlake za sise i dok krava pređe ceo krug, što biVa za oko 12,5 minuta, ona je pomužena i izlazi sa ploče pošto joj radnik na kraju skine navlake za sise.

Skladište koncentrata. — U većini izmuzišta kravama se za vreme muže daje izvesna količina koncentrata da bi se poboljšalo nalivanje mleka. Za smeštaj konceijtrata najčešće se koristi prostor na tavanu izmuzišta. Koncentrati se daju pomoću dozatora koji zahvata određenu količinu i prilikom povlačenja ručice izbacuje se oko 0,5 kg koncentrata u jasle. Najbolje je davati briketirane koncentrate, jer se od brašna mekinja i slične hrane stvara prašina i nastaju gubici u hrani.

Jasle za koncentrat su postavljene na čeonoj strani boksa te krave sa rogovima teško uzimaju hranu iz jasala. Da bi mogle da dohvate koncentrat, one često moraju da okreću glavu. Zbog toga su one za vreme muže često nemirne, zadržavaju mleko i naglim pokretima izbacuju hranu iz jasala. Posle završetka muže one ne izlaze odmah iz boksa već se zadržavaju da pokupe koncentrat sa poda. Zbog toga, pri prelazu na mužu u izmužištima sa ovakvim jaslama dobro je da se izvrši obezrožavanje krava.

Sanltarni deo. — U okviru izmuzišta treba predvideti i posebne prostorije za lične potrebe radnika: garderobu, kupatilo i klozet. Odeljenje za garderobu treba da bude smešteno neposredno uz kupatilo. U garderobi svaki muzač treba da ima svoj orman (pregradu) u kome će moći da drži mantil i druge delove odeće. U kupatilu predvideti samo tuševe.

Prihvatna mlekara. — Većina izmuzišta konstruisanih za mužu brojnijeg stada ima odeljenje za prihvatanje i obradu mleka na mestu proizvodnje. U njoj se vrši ceđenje, hlađenje i čuvanje mleka do isporuke. Prema tome za to su predviđeni i odgovarajući uređaji i sudovi. Ove operacije spadaju u tzv. obradu mleka na mestu proizvodnje, koje se često nazivaju primamom obradom, što je sa tehnološkog gledišta neopravdano. Opis uređaja i način izvođenja ovih aperacija nije predmet ove knjige.

U nekim prihvatnim mlekarama vrši se i pasterizacija mleka i njegovo razlivanje u ambalažu za maloprodaju. Čak se vrši i ambalažiranje pasterizovanog mleka za neposredno snabdevanje potrošača. To se dozvoljava samo u slučajevima kada je mleko izuzetno dobrog kvaliteta u pogledu broja mikroorganizama a stado krava pod stalnom veterinarskom kontrolom, što skoro onemogućava da se infektivne bolesti prenesu mlekom.