Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Термоустойчивость молока в зависимости от периода лактации, времени доения коров и сезона года

ВАК РФ 06.02.04, Частная зоотехния, технология производства продуктов животноводства

Автореферат диссертации по теме "Термоустойчивость молока в зависимости от периода лактации, времени доения коров и сезона года"



На правах рукописи КОКОРИНА Наталья Васильевна

ТЕРМОУСТОЙЧИВОСТЬ МОЛОКА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПЕРИОДА ЛАКТАЦИИ,^ ВРЕМЕНИ ДОЕНИЯ КОРОВ И СЕЗОНА ГОДА

Специальность 06.02.04 —частная зоотехния, : технология переработки продуктов животноводства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА 1999

Работа выполнена в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева

Научный руководитель — кандидат сельскохозяйственных наук, доцент А. С. Шувариков.

Официальные оппоненты доктор биологических наук, профессор Г. Ш. Григорян; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент А. М. Бардкжов.

Ведущая организация — Российский государственный аг рарный заочный университет

Защита диссертации состоится 1999 г.

Лг/Л &

в « / 7 > часов на заседании диссертационного совета Д 120 35 05 в Московской сельскохозяйственной академии ич К А Тимирязева по адресу 127550, Москва, Тимирязевская ул , д 49, &

С диссеркщней молено ознакомиться в Центральной науч ной библиотеке Московской сельскохозяйственной академли им К А Тимирязева

Автореферат разослан *

1У99 г

Ученый секретарь диссертационного совета •

К. Н. Калинина.

1. Общая характеристика работы

Актуальное!ь темы. В связи с возрастающим покупательским спросом на молоко с длительным сроком хранения приоритеты развития прои мюдства намечаются с учетом введения мощностей предприятии по выработке стерилизованных молочных продуктов.

Однако быстрое свертывание молока при нагревании до 130-160°С ограничивает внедрение в промышленность поточной стерилизации. Поступления на перерабатывающие' предприятия молока-сырья, не отвечающего условиям пригодности для высокотемпературной обработки, в отдельные сезоны года достигают больших размеров. 1$ связи с ним изучение вопроса о термоустойчивости молока приобретает особое научное и практическое значение.

Сущность процессов тепловой коагуляции до сих пор полностью не раскрыта. Влияние таких важнейших . биологических и зоотехнических факторов, как период лактации, сезон года, суточный ритм-физиологических процессов организма на термоустойчивость молока недостаточно изучено. Дальнейшие исследования воздействия различных факторов на состав и свойства молока помогут полнее раскрыть сущность процессов, происходящих при термической обработке молока.

Цель и зштачи исследований. Целью диссертационной работы являлось изучение термоустойчивости молока, оценка динамики ее щменешш в зависимости от следующих факторов:

♦ периода лактации коров;

♦ сезона года;

♦ времени доешш.

В соответствии с этими целями были поставлены задачи:

♦ изучить изменения состава молока и его термоусюйчиностн в течение лактации; - -

♦ дать оценку сезонности изменении термос! абильнос 1 и товарного молока;

♦ выясштть суточную динамику теоповой стойкости молока.

♦ определить зависимость термоустойчивоетп молока от ею

♦ проанализировать коррелятивную мвпеимоеи. ме/кд> содержанием соматических клеток в молоке и его ирию июск.ю к высокотемпературной обработке;

♦ установить характер изменений термос I абильнос I и при регулировании активной кислотности молока.

состава;

) [-1 ГГРЛПЬНАЯ НАУЧ. ¡ЛЯ Бг .оЯИОТЕКА Моск. сэльскЬхоз. академии им. К. А. Тимирязева

Научная новизна Почччсны дополнительные данные о влиянии белково-солевого состава. рН молока, содержания соматических к 1еток на термоуегойчивость мо юк.1 Впервые ьзубоко изучена суточная динамика изменений термостабильности «опока индивидуальных проб, влияние периода тактики и и времени доения на характер изменений термоустойчивости молока при регузнровании рН

Прнаическая значимость диссертационной работы состоит в то«, чт^ по 1ученные резузьтаты могут с 1\окить в качестве рекомендаций по повышению гермоустойчивостн товарного молока в условиях хозяйства.

Апробация работы Основные материалы диссертации доложены и обсуждены на научной конференции молодых ученых и аспирантов МСХА (1998) Рез\ зьтаты нссзедований опубзикованы в трех научных статьях

Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методики проведения опыта, результатов собственных исследований, обсуждения рез\льтатов исследований, выводов и предложений производств, списка читерагуры и приложений

Рукопись изложена на 118 страницах машинописного текста и включает 19 таблиц 8 рисунков и 15 приложений Список литературы состоит из 139 наименовании в том чиезе 64 на иностранных языках

2. Материал и методика исследований

Исследования по теме лиы-ертационной работы проведены в 19971998 г I в учебно-опытном хозяйстве МСХА Михайловское' Московской обл

Для опыта были подобраны пять коров черно-пестрой породы кровноетью 7/8 по голштинской породе Опытная группа формировалась с учетом происхождения, молочной продуктивности, возраста в отелах, живой массы и времени отела. Коровы находились в течение опыта в одном помещении при одинаковых условиях содержания Молоко коров опытной группы за исключением молозивного и стародойного исследовалось ежемесячно в гечыше вссй лактации (с марта по ноябрь 1997 г )

Схема проведенных исследований приведена .на рис 1 В течение опыта проводился анадго проб молока с гедуюшнх типов

1) индивидуальных разовых удоев от каждой коровы (утренних, обеденных и вечерних),

21 среднесуточных от каждого животного, 3) групповых, составленных из разовод удо§р вдти кодрэ, 4) сборного мо юка фермы

Индивидуальные пробы молока

Рис.1. Схема исследования

,»і і. и ере каш ші і, проби мошка нос ivah ш маїсриалом тля н > Ol и IUI Ilmit 11,111 IN особенностей Ii іменении фтпко-чнчического v і „ мі окі корив іермочеіоичітоеіи и ¡ависимоеШ времени типовой ко \ .11,111 Ol pl | н і^ч^ііш, і кі лиш

І рмп >чі її- іроби voiokj пспо імовалнсь ля оценки влияния стадии іікі.і і і к і іермоусіоичітоеіь хнмическии соегав молока тип и вид В ГК-рН

\і ми і еборного мо юка мняиства проводился для опреде іеїшя влияния ее ІОН І ІОІІ па р іссмафішасмьіе пик,и,не ш при условии кругютдовых

Oll. іОН

Вес іірооь iiu мі потергнмы пес ісюванию на гермоустойчивость чи №k і im lui юнои пробе в v іьтратермостате Гсрмостабильность молока опре іч асі. премснеч (в мин ) необходимым для появления первых признаков ко irv іншії мо юка в і,ікри r t.їх пробирках при +130°С

В от и пых oöpaiii ix молока проводи іся анализ показателей плотности, истинной кие мтности содержания жира общего бе іка, лактозы и еучич вен еств ере шсіо раїмсра и массы чице 11 казеина, содержания соматических к ісіок расіворимои формы шмоннои кнезоты растворимых кальция и магния, неоріаничеек по фосфора /

< і ппсшчсская обработка жепериментальных данных проводилась на персоналі пом компьютере с нспо імованием программы bTRAZ, методами корре шшошіоіо и дисперсионного анализов

3 Собственные исследования 1 И іменения состава и термо)стойчивости молока в течение іактации

На протяжении іакташіи состав и свойства молока претерпевали ні ічите іьш іс изменения

Ьс іконне вещества являются наиболее важной составной частью молока как с нічки ¡рения пиіаістьнои ценности так и в технологическом отношении Ко іичеспіо общею бе іка в пробе молока группы незначительно изменялось с нерпою н> четвертого месяца лакташш затем наблюдалось постепенное \ не ні іеине к окончанию іактаппи (іабл 1)

t іе епием іактании ере ший размер частиц казеина подвергся іііішіеіммм иіменениям которые составили от 16 до 240/о в молоке от іе ii.ui їх ЖИКОГШІХ В мозокс первого месяца зактании были обнаружены крмішіс чаепщы к третьему месяцу іактации доля крупных мицелл іосіеіісішо v меньшалаеь а мс іки\ и средних увезичивалась (показатечь ^решею ніамеїра снижался) По ходу шктацип наблюдались разчичные

колебания показателя, однако общей тенденцией явилось уменьшение средних диаметров мицелл казеина к концу лактации во всех анализируемых образцах молока

Таблица 1

Изменения состава и термоустойчивости (Т) молока групповой пробы в течение лактации

Месяц 1 2 3 4 5 6 7 8 9 М±ш -

Т, мин. 52 39 78 70 68 51 42 33 21 56+6

рН 6,58 6,70 6,66 6,68 6,69 6,64 6,62 6,51 6,63 6,63+0,02

сомо,% 9,15 9,16 в.'Л 8,65 8,86 9,05 9,27 9,28 9,27 9,08±0,07

Обший белок, % 2,68 2,72 3,01 2,81 3,07 3,24 3,30 3,42 3,48 3,03+0,10

Лактоза,% 5,20 5,53 4,99 4,97 5,13 5,10 5,06 4,99 4,91 5,10+0,06

Сред.диаметр мицелл казеинаА 730 703 639 725 667 609 688 649 606 6Ь8±14

Солевой баланс 21,4 - 19,8 - 19,6 - 20,4 - 23,6 21.0

Активная кислотность молока коров в течение лактационного периода не оставалась постоянной. Средние величины рН молока за лактацию животных опытной группы составили 6,61-6,65. После отела коров молоко имеет низкий показатель активной кислотности. Если в середине лактации рН индивидуальных образцов молока была на уровне средних показаний за лактационный период, то к окончанию лактации рН молока опытных коров составляла 6,67-6,73. Подобная тенденция основана на закономерностях изменений физико-химических показателей молока коров в течение лактации. При этом существенным является не только количественное содержание отдельных компонентов коллоидной системы, но и их структура, то есть величина и состав частиц, а также концентрация и соотношение ионов солей в плазме молока

Большой интерес с точки зрения тепловой стойкости представляют фосфорнокислые и лимоннокислые соли кальция и магния молока, особенно соотношение их растворимых форм. Изменение значений отношения катионов к ■ анионам молочной сыворотки (солевого базанса), влияющего на тепловую стойкость белков молока,, в течение лактации имело сходную динамику в молоке опытных животных. Величина отношения солевого баланса в групповом молоке имела высокое значение на первом месяце лактации, снижалась к

н.ііпн (.іклі воіраетала к окончанию икташюнного периода, принимая м іксіїмальноі. шаченис на іевятом месяце лактации

Иіииіеиия бсіково-ео іевого состава молока на протяжении і^ктанионіюю периода оірашшеь па его термоустойчивости7'Время тепловой ко.илг шиш индивидуальных образцов молока коров группы колебалось от 2 до ')> мин Ми юко от іельнмх коров резко различалось по термоустойчивости, в о шнакопыс периоды иктации ощп а шинные давали молоко с низкой гермоетабн імюстью (о и 20 мин ) друїие - с высокой (48, 60 и 62 мин ) /

Ma put 2 отображена тенденция изменения термоустойчивости молока ин uiRiuva-ibiibix среднесуточных проб в течение лактации, для сравнения ириве ієни шачения тепловой стойкости групповой пробы и расчетной средней по термостонкоети образцов моюка животных группы

Рис 2 Термоустойчивость молока в течение лактации

ИI графика видно, что эмпирические значения термоустойчивости мотка групповых проб бпизки расчетным показателям средних по группе, хотя абсолютные значения и динамика изменения термоустойчивости составляющих 1рупповую среднесуточных -проб молока отдельных животных группы нмчитезыю различаются

/ Несмотря на большие индивидуальные различия у всех коров в группе проявилась одинаковая тенденция изменения те1(лопон стойкости молока, наб но ывшаяся также в групповом молоке - роста к 3-4 месяцам, когда 1срчоус1оичивосгь юстигает наивысших значений, и снижения показателя к концу имаиии По ганным шеперсионного анализа изменчивость 1с юн шьостн мо тока под в шянием периода зактации составила 43,4 "4 от • inii.li И1МСНЧИВОСП1 признака при \poRHC вероятности С гезоватезьно.

лактационный период оказывает существенное влияние как на состав молока, так и на его пригодность к высокотемпературной обработке.

2. Сезонные изменения состава и термостабильности молока

Работникам молочной промышленности в отдельные сезоны года приходится сталкиваться с трудностями при выработке ряда молочных продуктов. Специалисты, стремясь получать продукцию высокого качества на протяжении всего года, вынуждены периодически перестраивать режимы в соответствии с сезонными изменениями состава и свойств молока.

Изучение состава и свойств сборного молока проводилось весной, летом и осенью 1997 г. Данные, характеризующие изменения состава молока по месяцам года, представлены в табл.2. Низкое содержание общего белка в товарном молоке наблюдалось в весенние и летние месяцы, осенью было отмечено повышение концентрации белков в молоке.

Таблица 2

Состав и термоустойчивость (Т) сборного молока фермы

Меся* Показатель март апр. май ИЮНЬ июль авг. сент. ОКТ. нояб М+1П

Т, мин. 53 30 75 80 58 49 48 50 42 54±5

рН 6,64 6,60 6,70 6,68 6,68 6,65 6,60 6,67 6,59 6,65±0,01

СОМО.Х 9,00 9,06 8,98 8,58 9.00 8,85 8,74 9,68 9,15 9,00±0,10

Общий белок.% 2,79 2,88 2,98 2,96 3,02 3.12 3,14 3,07 3,21 3,02±0,05

Лактоэа.% 5,12 5,36 4,80 4,73 5,13 5,00 4,75 4,79 4,90 4,9510,07

Сред-диаметр мицелл казенна, А 778 730 692 633 585 634 659 671 710 677±19

Солевой баланс 206 - 19,1 - 19,8 20,6 - 20,7 20,2

. '. Снижение количества лактозы в сборном молоке наблюдалось осенью, т.е. в период наиболее высокого содержания в молоке жира и белка и некоторого снижения тепловой стойкости молока.

. .В соответствии с изменениями белкового состава молока по сезонам года изменялась: и средняя величина казеиновых частиц. Колебания показателя среднего размера мицелл казеина на протяжении года были противоположны динамике тепловой стабильности молока. Так, при увеличении

гсрчшыоц швооти с марта по июнь в шорном «о'ом. с ;>3 ло 80 мин,

\с1 топ 1сно уменьшение среднего рашера частиц казеина на 145 А, с июня по

ноябрь 1ермо\егоичивость молока снизилась с 58 ло 42 мин , срсл1шй диаметр

мине 1 \ к псина по »рос. на 12^ А

{Со ¡еоання (начении сре ших диаметров мицет I казеина более спалены

в групповом чо юке по сравнению со сборным молоком фермы разница межд}

мачснмальными и минимальными вс шчинами в пробе сборного молока

составила 14* А или 25% и групповом - 124 А или 17% Средний диаметр

мицелл кабина в сборном мотоке снижался с марта до июля и затем постепенно

увеличивался к ноябрю Наименьшие шачения показатепя средней величины

частиц каишм были огмечены в пробе сборного молока летом, в групповой г

осенью на которую нришись последняя греть тактационного периода коров

Раств Са + раствМа

Нткие шачения показатепеи "г „ . -~~

Раств неорг Р + раств итраты (со юного баланса) набчюдались и в гр>пповой пробе, и в сборном молоке

пошней весной и летом те в пастбищный период Осенью произошло

некоторое повышение ветчины отношения в пробах сборного молока и резкое

его возрастание в молоке групповой пробы, связанное с изменением

физиологического состояния животных в связи с окончанием пактации

Ишсстьо что в товарном молоке, поступающем на перерабатывающие

предприятия наблюдаются сезонные изменения термостабильности Влияние

времени го ы на устойчивость молока к высокотемпературной обработке

тнчожпо ироспедить по нашим данным весной 1997 г термоустойчивость

тетнего молока фермы была выше весеннего на 9 минут и осеннего - на 15

минут При сравнении термоустоичивости чочока групповых проб и сборного в

ходе жеперимента быта отмечена сходная помесячная динамика изменений

показателя обоих типов проб Падение тепловой стойкости группового и

сборного молока в апреле в опытном хозяйстве связано со снижением качества

грубых и сочных кормов а ее резкий рост в мае-июне - с началом пастбищного

сезона и наивысшим качеством травостоя В период пастбищного содержания

коров молоко отличается высокой термоустойчивостью и наиболее пригодно к

высокотемпературной обработке

Таким образом качество молока как сырья для молочной

промышленности, в частности для производства стерилизованной продукции,

шачитепьно различалось по сезонам года Сезонность колебаний состава и

свойств чо тока связана с изменениями климатических условий, а также

кормления и устовии содержания животных на протяжении года.

3 Зависимость термоустоичивости мо юклої дремени юения

^ Тсрмоу СІОЙЧИВОСТЬ ИНДИВИДУалЬНЫЧ lipoó МО IOK.1 II V юя\ і;„рі Пр\СЇ в среднем на 15 8 % однако влияние времени юения на ієн итмо оопктль моїока было найдено недостоверным Значения оиювиыч пикаїаїс ьп ей іьі влияния фактора, раесчігтанньїе череї отношения шепереии по пробам мо юка каждого опытною животного в отмс іьноети в ііліение іамаїши pauio ui ыись в интервале от 0,004 до 0 У49 В огшчие от общеишеетпои ієн іеншні изменения жира в молоке в течение емок ко іеб шин шачишя термоустоичивости предсказать нево»можно Опреіе іеннои ішнеимоеш показателя тепловой сгоикоети мо юка от времени юения не Установ ієно термоустоичивость может иметь максимальное ¡начение в шнюе и і грех доений /

4 Связь термостабильности молока е ею бе іковьім и ео іевьім еоеіаном

Качество стерилизованных молочных продуктов в іначіпч. іьнои степени зависит от термоустойчивости исходного продмста и в частности о г способности казеина оставаться в состоянии кол юиднои еУеиепши при нагревании Причины, вызывающие коагуляцию мо юка в процессе ею пастеризации, стерилизации сгущения полностью не выяснены г к еоеіав молока изменяется в зависимости от многих факторов

Одним из основных факторов определяющий коагу іянию при нагревании, является активная кислотность молока Прямая швисимоегь межлу термоустойчивостью молока и изменениями значений рН в процессе нагревания показывает, что коагуляция, вызываемая теплом является разновидное іьк> кислотной Однако прямое измерение рН свежего молока до начала нагревания не может характеризовать его термоустойчивость ко»ффициенг коррекции между термоустойчивостью и рН молока еоставил ^ 0 15 Зависимость времени тепловой коагуляции от рН молока проявляется только в чоде хранения при возникновении микробиологических процессов

Колебания значений термоустойчнвости молока являются еле іетвием изменений белкового и солевого состава молока <) щи компоненты химического состава молока вызывают снижение друїие - повышение его тепловой стойкости Результаты корреляционного анализа приведены в табл >

у

Таблица 3

Коррелятивная зависимость между показателями состава молока и его термоустойчивостью (п=198)

Показатель Коэффициент корреляции

рН + 0,15

Лактоза + 0,20

СОМО -0,36

Общий белок - 0,54

Сред, диаметр мицелл казеина - 0,52

Раств. Са + раств.Ма - 0,66

Раств.неорг.Р + раств. цитраты

Содержание соматических клеток в 1 мл молока ( от 20 тыс. до 1000 тыс.) - 0,01 '

Содержание общего белка в молоке оказывает влияние на его устойчивость к высокотемпературной •обработке: чем оно ниже, тем выше термостабильность, и наоборот. Большая часть проб молока средней и высокой термоустойчивости содержала от 2,50 до 3,50 % общего белка, молоко высокой термостойкости (30-50 мин.) в основном имело концентрацию белка в пределах 2,50-2,75 %, образцы, молока с тепловой стабильностью ниже 30 мин. - 3,50-4,00 %, а пробы с содержанием белка свыше 4,00 % выдерживали нагревание менее 10 мин. V ■-■•■;.'' ■ ' •. . .

Главный фактор, управляющий термоустойчивостью молока, находится в сыворотке, а не в казеине (D. Rose, 1961). В результате анализа опытных данных нами были получены значения коэффициентов корреляции между; термоустойчивостью молока и концентрациями; неорганическою фосфора, растворимого кальция, растворимых магния и цитратов: +0,189, -0,289, -0,014 и +0,245 соответственно, то есть содержание неорганических форм солей молока (каждой в отдельност^ £лабов<^арано с его стойкостью к нагреванию, однако отношение раств.неорг.Р + раств. цитраты ' значимо коррелировало с

термоустойчивостью молока, значение коэффициента корреляции, составило г - -0,66. ' _ ' .

В качестве одного из показателей санитарно-гигиенического состояния молока используется количество соматических клеток в молоке. В действующем ГОСТе 13264-88 "Молоко коровье.. Требования при закупках" содержание соматических клеток в молоке высшего и I сортов ограничено 500 тыс./см3 .

В результате наших иссіеювании было \емноп ¡ик> что і оні ппипте Содержание СОМаТИЧеСКИХ КЛеТОК В МОЛОКе »> 10(0 II И. ОМ 11,11110 1111 к

специфическим (свидетезьствующим О іибо іенании м 1сіиіом) іимсіі^НИ м химического состава и снижению термоуеюичивости чи юка и н'и И

I .1о НІЙ 1 І

Содержание соматических клеток в 1 мл мо окл(С( К) и термоустойчивость (Т) мопока

Мес года Внд пробы март апр май 1 июнь ! июль 1 1 авг

Иниияча. прооа Т мин so 44 86 1 62 j 60

ССК тыс 210 j 53 j 177 j 2-41 230 1 79-ї

Т мин 52 j 39 j 78 70 1 68 ) 4

прооа ССК тыс 61 Ю 1 90 90 і 291 j 148

Сборное молоко Т мин S3 ЗО 75 80 j 58 1 44

ССК тыс 822 871 890 757 j 291 | 200

t- і 1 4>

Ч

ч

176 147 і

і

~ .X Г < >

176 Г -t>> "

Коррелятивная зависимость между количеством соматических к юток ¡о 1000 тыс /см3 и тепловой стойкостью молока отсутствует (г -ООП)

5 Влияние стадии лактации коров, сезона гоза и времени юення на зависимость термоустойчивости молока от рН (ВТК-рН)

Термостабильность молока в шачитезыюи мере опре it іяегея индивидуальными особенностями коров Однако в peivibrare мноіочис іепньїх исследований не установлена прямая связь между химическим составом мо кжа отдельных коров и его термоустойчивостью

В настоящее время многие иссзедователи связывают теплончо (.тонкиеть молока с содержанием в нем ионов водорода Почтомv одной и< і.іл.иі іапнои работы являлось изучение термоустойчивости молока индиищуолып і\ нроо при изменеіши рН путем добавления щелочи В опыте термомгоичивоегь образцов молока определялась при разных значениях рН (от 6 4 ю 7 II и» ШКГГрОеНИЯ КрИВЫХ ЗаВИСИМОСТИ времени тєпловои koarv ІЯЦИИ ot em рН

(ВТК-рН) и типизации молока Ести на кривой ВТК-рН име.огся четко выраженные максимум и минимум - такое молоко относится к типу А тепловая стойкость с повышением значения рН постепенно увепичивается - его о і носят к типу Б

п

Полученные данные покачали, что свойственные отдельным животным типы молока А и Б сохранялись и в течение суток, и в течение лактации. Однако значения минимума ВТК-рН молока типа А в течение лактации у одного и того же животного были непостоянны и располагались в интервале 6,70-7,00. В. течение лактационного периода также изменялась степень роста тепловой стойкости при увеличении рН Молока типа Б.

Термоустойчивость молока в течение лактации не оставалась постоянной, в зависимости от колебании тепловой стойкости нативного молока изменялась и чувствительность к изменениям рН. В табл.5 приведены варианты видов зависимост и времени тепловой коагуляции от рН молока типа А в отдельные месяцы лактации на примере индивидуальных среднесуточных проб.

Таблица 5

Влияние регулирования рН молока на его термоустойчивость (Т)

Вид Мес. Изучаемые Исходное После внесения. ■

1 гробы л акт.. факторы молоко 0,1 М ЫаОН

Индивид. 3 рН 6,67 6,73 6,79 • ' 6,94

проба 1 Т., мин. 86 95 24 82

Индивид. ■ч рН 6.63 6,68 6,78 6,87

проба 2 Т., мин. 51 70 24 87

Индивид. 9 рН 6,66 . 6.78 6,84 6,98

проба 1 Т., мин. 3 13 23 17

Индивид. 9 рН 6,60 6,72 6,84 6,96

проба 2 Т., мин. 2 32 25 4

(

Таким образом, свежее молоко низкой термоустойчивости требует внесения больших объемов щелочи для получения максимума тепловой стабильности по сравнению с образцами высокой термоустойчивости, т.е.

увеличение тепловой стойкости такого молока будет достигнуто при значениях рН ближе к нейтральным.

Молоко коров на . последних месяцах лактации непригодно для высокотемпературной обработки даже при регулировании рН: подщелачивание молока до нейтралїной реакции дает повышение тепловой стойкости не выше уровня низкой и средней термостойкости для молока-сырья.

При построении графиков зависимости термоустойчивости от рН неиндивидуальных проб молока (группового и сборного) обнаружилось, что для них не характерен тип Б, на кривой ВТК-рН обязательно присутствовали ярче или слабее выраженные минимум и максимум.

Вывои і

1 В pCTV ІЬТ >1Є IlpOBt КЛШЫХ He.- і'1 НИИ\ь1 Mi V 1 і \ ■ • и мошка к высокогьмиьр npiioii oop • i i u ■

иііи ви 1\ОЛ1.нпми особсшіоьіяч.і KlipilH 11 1 lililí и і * muí

химическою состава мошка на і рогяжьнин і і і і і чі \ і і > се іонам юаа

2 В течение іакіаниоішшо нерио а upv о\ьіои ш і \ >і> і возрастает oí первою jo греи.ио-чивертого ч ^ > і ^ • хч tv іакташіи постепенно снижается

3 При оценке теп юной сі о и кос ти мо юка по с^юніч ц>ц ui ом что наибольшую термостаби іьноьть имеет мо око і ч.ч н наегбишнын период Высоко темі vparvpiioe ьо ! ¡uic і » — * І •( ) ciiuc молоко выдерживает в еретнем в іьчише (О м.інм n.cvi і «.

мин>т и осеннее - в течение 47 мину і

4 Молоко отдельных коров при о пін ікойьіч \с ¡o» их шр сш .1 содержания имеет раиичную термостаби иiuk.ii> N'cioiii > ісіь к нагреванию молока нндивидчальных проб napuip\v.i і іutu<, eviov Влияние времени доения коров на іьрмоуьгоичп vn \m и ка недостоверно

5 Установлена отрішате іьная коррс іяционноя сияп ччл ч

ТермОуСТОИЧИВОСТЫО МОТОКа И СОДерЖЛИСМ К llwM ("H UO і\ ¡ча

(г - -0 54), средним диаметром минь 11 карнії i ir ч и соотношением между катионами кальции \ пни и ,.іі;і,иі ми фосфаты *- цитраты (г -О 66)

6 Изменение количества соматических клеток в ире и їх oí 2(і п с ю 1000 тыс/см* существенного втаяния на тсрмо\ьюичи!«и,п мо юк і і „ оказывает (г = -0 011)

7 Термоустоичивость нативного молока сняына с ci о мим ом кислотностью незначительно (г - -гО 15) Vct„поишь п,к іс і рН мніїь или ниже которого молоко оказалось бы неприю шмм к ыери ни ниш невозможно

8 Молоко отдельных коров различается по ветчине рашоеіи активной кислотности нативного молока и киенпностн при которой наблюдается максимальное уве шчение тсрмоусшичивоыи С кі .ли. увеличения тепловой стойкости до максимума при п(.к\ы.гвьниом регулировании рН изменяется на протяжении іактщии в индивидуальных пробах молока животных

9 Между абсолютными значениями термоустоичивоети иагнвн ч о vo і и динамиком изменения стойкости моаока к высоким u\tn>.ptisp м

п

нагревшим при регулировании рН существует определенная связь. Значительные изменения показателя термоустойчивости как функции рН при минимальной величине шага, равной 0,03-0,05 единицы, свойственны молоку термоустойчивому, выдерживающему нагревание свыше 50 мин., а при шаге 0,05-0,10 ед. - молоку термоустойчивостью ниже 50 мин. * '

Предложение производству:

Хозяйствам, поставляющим молоко на перерабатывающие предприятия для производства стерилизованных молочных продуктов, с целью повышения термоустойчивости молока целесообразно исключать сдачу молока коров, находящихся на последнем месяце лактации.

Список статей, опубликованных по материалам диссертации." ■*

1. Шуварикоа A.C., Кокорина Н.В. Активная кислотность молока коров в • течение лактации и ее связь с термоустойчивостью // Селекция, . кормление, содержание сельскохозяйственных животных и технология производства продуктов животноводства - Москов.обл.: Лесные Поляны, 1998.-Вып.4.-С.56-58.

2. Шувариков A.C., Кокорина Н.В. Определение содержания . соматических клеток в молоке как метод диагностики мастита и его связь с термоустойчивостью молока. // Селекция, кормление, . содержание ■ сельскохозяйственных -■ животных и технология . производства продуктов животноводства. - Москов.обл.: Лесные Поляны, 1998. - Вын.5,- С. 107-111. ,

3. Кокорина Н.В. Термоустойчивость молока коров черно-пестрой породы .' в зависимости от времени суток, сезона года и периода лактации //

Рукопись депонирована ВНИИТЭИагропромом в, справочно-информацйонном фонде под № 95/34 ВС-98. v ,

Объем 1 п л

Заказ 262

Тира ж 100

Типография Издательства МСХА 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул. 44

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Кокорина, Наталья Васильевна, Москва

61 ■■ М-6/ 303- 8

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ К.А.ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи

Наталья Васильевна КОКОРИНА

ТЕРМОУСТОЙЧИВОСТЬ МОЛОКА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПЕРИОДА ЛАКТАЦИИ, ВРЕМЕНИ ДОЕНИЯ КОРОВ И СЕЗОНА ГОДА

Специальность 06.02.04 - частная зоотехния, технологияпроизводствапродуктов животноводства

Диссертация на соискание Научный руководитель:

ученой степени кандидата кандидат сельскохозяйственных

сельскохозяйственных наук наук, доцент А.С.ШУВАРИШВ

Москва - 1999

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение............................:............................................................................3

I. Обзор литературы

1.1. Современные представления о составе молока................................6

1.2. Влияние свойств и состава молока на его тепловую устойчивость..8

1.3. Величина рН молока и кривая термоустойчивости ВТК-рН..........14

1.4. Влияние стадии лактации коров, сезона года и времени

доения на состав и свойства молока......................................................20

II. Экспериментальная часть

2.1. Материал, методика проведения опыта и методы исследований...31

2.2. Результаты собственных исследований............................................36

2.2.1. Изменения химического состава и термоустойчивости молока в течение лактации...............................................................36

2.2.2. Влияние сезона года на состав и тепловую стойкость молока...54

2.2.3. Зависимость химического состава и термоустойчивости молока от времени доения.................................................................64

2.2.4. Влияние стадии лактации коров, сезона года и времени доения на зависимость термоустойчивости молока от рН...............70

III. Обсуждение результатов исследований..................................................78

IV. Выводы......................................................................................................90

V. Предложение производству.......................................................................91

Список использованной литературы..............................................................92

Приложения....................................................................................................104

ВВЕДЕНИЕ

Молоко и молочные продукты являются ценными с биологической точки зрения продуктами питания. Перед поступлением в торговую сеть для обезвреживания от микроорганизмов питьевое молоко подвергается обязательной тепловой обработке: пастеризации или стерилизации. Стерилизованное молоко, в отличие от пастеризованного, можно хранить в неохлажденном виде от одного месяца до года. Поэтому оно пользуется большим спросом у населения.

Для увеличения объемов реализации цельномолочной продукции и в связи с возрастающим покупательским спросом на молоко с длительным сроком хранения приоритеты развития производства намечаются с учетом введения мощностей предприятий по выработке стерилизованных молочных продуктов. В действующем ГОСТе 13264-88 "Молоко коровье. Требования при закупках" не предусмотрен при приемке контроль молока на термостабильность, такую проверку в масштабах страны планируется ввести в 2001 г. (64).

Однако быстрое свертывание молока и образование хлопьев при нагревании в течение нескольких секунд до 130-160°С ограничивает внедрение в промышленность поточной стерилизации. Поступления на перерабатывающие предприятия молока-сырья, не отвечающего условиям пригодности для высокотемпературной обработки, в отдельные сезоны года достигают больших размеров. В связи с этим изучение вопроса о термоустойчивости молока приобретает особую важность.

Сущность процессов тепловой коагуляции до сих пор полностью не раскрыта. Влияние таких важнейших биологических и зоотехнических факторов как период лактации коров, сезон года, суточный

ритм физиологических процессов организма на термоустойчивость молока недостаточно изучено.

Остаются актуальными вопросы изменения состава молока и его термостабильности в течение суток. Смена условий содержания коров вызывает новый ритм физиологических функций организма. Познание процессов, протекающих в организме в течение суток, имеет не только теоретический, но и практический интерес, т.к. это позволит устанавливать эффективный распорядок дня и технологических процессов в животноводстве.

Дальнейшие исследования воздействия различных зоотехнических факторов на состав и свойства молока помогут полнее раскрыть сущность процессов, происходящих при термической обработке молока.

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы являлось изучение термоустойчивости молока, оценка динамики ее изменений в зависимости от следующих факторов:

♦ периода лактации коров;

♦ сезона года;

♦ времени доения.

В соответствии с этой целью были поставлены задачи:

♦ изучить изменения состава молока и его термоустойчивости в течение лактации;

♦ дать оценку сезонности изменений термостабильности товарного молока;

♦ выяснить суточную динамику тепловой стойкости молока;

♦ определить зависимость термоустойчивости молока от его состава;

♦ проанализировать коррелятивную зависимость между содержанием соматических клеток в молоке и его пригодностью к высокотемпературной обработке;

♦ установить характер изменений термостабильности молока при регулировании активной кислотности.

Научная новизна. Получены дополнительные данные о влиянии белково-солевого состава, рН молока, содержания соматических клеток на термоустойчивость молока. Впервые глубоко изучена суточная динамика изменений термостабильности молока индивидуальных проб, влияние периода лактации и времени доения на характер изменений термоустойчивости молока при регулировании рН.

Практическая значимость диссертационной работы состоит в том, что полученные результаты могут служить в качестве рекомендаций по повышению термоустойчивости товарного молока в условиях хозяйства.

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Современные представления о составе молока

Молоко представляет собой биологическую жидкость сложного состава.

В молоко входит около 250 компонентов, которые образуют полидисперсную коллоидную систему. Определенное соотношение составных частей в молоке обеспечивает коллоидное равновесие системы. Особенно важное значение в отношении термоустойчивости молока имеет его белковый и солевой состав.

Известно, что в молоке содержится сложная смесь различных белков. С помощью современных электрофоретических методов находящиеся в молоке белковые вещества разделяются примерно на 30 зон, имеющих различную электрофоретическую подвижность.

Все белки молока можно разделить на две группы, различающиеся по свойствам. Основная фракция белков (75-85%) представляет собой казеин, который в молоке находится в форме коллоидных частиц или мицелл. Неказеиновые белки, остающиеся в молоке в растворимом состоянии после изоэлектрического осаждения казеина, называются сывороточными (1). Казеин содержится в молоке в виде казеинат-кальций-фосфатного комплекса (ККФК), который образует мицеллы (казеин + неорганические компоненты). Одна часть кальция в ККФК связана с органической (фракциями казеина), другая - с неорганической частью комплекса, т.е. входит в состав фосфата кальция. Фосфат кальция присутствует во всех мицеллах казеина. Главный тип связи с минеральной частью комплекса осуществляется через кальциевые мостики с ОН-группами фосфорной кислоты казеина (58).

Согласно последним данным казеин можно разделить на фракции по схеме (рис.1), составленной на основе рекомендаций Комитета по

номенклатуре и методологии белков ассоциации американских ученых в области молочной промышленности (АОБА) (138). В настоящее время эта номенклатура казеина общепринята. Основными фракциями казеина

являются 0^1-, а^-, (3- и Х"казеин? все остальные фракции его - это

производные от одного из фосфопротеидов (99).

Рис.1. Фракционный состав казеина

Казеиновые комплексы с помощью ионов Са образуют мицеллы, располагаясь в форме ориентированных слоев, причем преобладающая часть "/-казеина образует поверхность мицеллы. х_казеин действует в мицеллах как защитный коллоид. Гидрофильная часть его полипептидной цепи сообщает шарообразным мицеллам преимущественно отрицательный поверхностный заряд, благодаря чему образуется гидратная оболочка (60). Степень гидратации и поверхностный заряд частиц несомненно являются главными факторами, обеспечивающими стабильность ККФК молока. Однако эти факторы сами зависят от множества вторичных факторов, не влияющих прямо на термоустойчивость молока.

1.2. Влияние состава и свойств молока на его тепловую устойчивость

Качество стерилизованного молока, сгущенного стерилизованного, сгущенного молока с сахаром в значительной степени зависит от термоустойчивости исходного продукта и, в частности, от способности казеина оставаться в состоянии коллоидной суспензии при нагревании. Причины, вызывающие коагуляцию молока в процессе его пастеризации, стерилизации, сгущения полностью не выяснены, т.к. состав молока изменяется в зависимости от многих факторов.

Молоко - сложная смесь неорганических и органических компонентов и нельзя игнорировать какой-либо из них при оценке стабильности белков. О.Иозе (1965) выделил следующие компоненты, прямо влияющие на стабильность молока:

Компоненты раствора:

1) Са2+ и М§2+;

2) ионы фосфата и растворимые органические фосфаты;

3) ионы цитратов;

4) ионы или С1 ;

5) ионы Н+ (рН).

Компоненты коллоидной фазы:

1) неорганический фосфат кальция;

2) различные казенны, т.е. а-, р-, %- ,у- и минорные фракции;

3) денатурировавший в результате нагревания 3-лактоглобулин ((3-1^), который взаимодействует с казеином на мицелле.

Многие указанные составляющие молока влияют на стабильность в том случае, когда находятся в оптимальной концентрации связанными с

другими компонентами. Также относительная важность каждого компонента зависит от наблюдаемого типа коагуляции (под воздействием сычужного фермента или нагревания) и условий во время ее (различные уровни РН) (120).

О.Коэе (1965) была предложена следующая схема влияния факторов на стабильность молока (рис.2):

Ионы водорода

Ионы кальция

Ионы цшрата

Ионы фосфата

р-лактоглобули и другие сывор точные белки

Нерастворимый

казеин а

Казеинатный комплекс

Мицеллы Казеинаты Са

Апатиты Са Денатурированный

Растворимый казеин

Ионы натрия влияют на это равновесие

Сгусток или гель

Рис.2. Факторы, влияющие на термоустойчивость молока

Термостабильность молока хорошо коррелирует с размером мицелл казеина (86,120,121,124). Зависимость тепловой стойкости белков молока от величины казеиновых мицелл обусловлена прежде всего различным

содержанием в мицеллах х-казеина. Мелкие, отличающиеся большей устойчивостью мицеллы, содержат больше х~казеина по сравнению с крупными и имеют высокий отрицательный заряд (100,109,121,124,139). Размер казеиновых частиц в молоке поддерживается существующим в нем динамическим равновесием солей, и в значительной степени солями кальция, а также наличием сольватных оболочек и заряда на их поверхности.

A.Zbikowska et all (1992) была установлена значительная положительная корреляция содержания растворимого казеина с термоустойчивостью молока, а доли мицеллярного казеина в общем казеине -отрицательная. Также была найдена положительная корреляция между термоустойчивостью молока и долей глико-х-казеина в х-казеине. Это может быть связано с гидрофильным характером углеводных компонентов Х-казеина, увеличивающих сольватацию системы, и, следовательно, ее термоустойчивость (126).

H.H.Sommer & E.B.Hart (1919) в своей работе на свежем молоке нашли, что "соли молока оказывают решающее влияние на стабильность казеина". "Солевой баланс" молока или соотношение суммы грамм-эквивалентов СаО и MgO к сумме грамм-эквивалентов лимонной кислоты и Р205 был предложен H.H.Sommer & E.B.Hart (1922) в качестве важнейшего фактора при установлении термоустойчивости. И хотя теория "солевого баланса" не получила общего признания, сама идея того, что концентрации разных ионов контролируют термоустойчивость молока, явилась основой многих последующих исследований. Эффективность добавления цитратов, фосфатов и изредка кальция с целью повышения тепловой стойкости белков была отнесена за счет действия этих ионов.

Главное влияние на термоустойчивость многих образцов молока оказывают сывороточные компоненты (26,78,82,86,108,118). Чем выше

содержание кальция в молоке, тем ниже его термоустойчивость (31,35,122,137). Однако это мнение оспаривается. Термоустойчивость белков в основном связана с содержанием растворимого кальция или ионов Са2+ (26). При повышении концентрации ионов Са2+ в молоке происходит их присоединение к казеинат-кальций-фосфатному комплексу. В результате уменьшается отрицательный заряд мицелл, они соединяются в крупные агрегаты, которые коагулируют при нагревании молока (18,41,58,71,104,124,137). ККФК устойчив к действию высоких температур только при определенном содержании ионов кальция, растворимых фосфатов и цитратов, то есть термоустойчивость молока зависит от равновесия между катионами (Ca2+,Mg2+ и др.) и анионами (цитраты, фосфаты и др.) (13,22,41,121). Избыток тех или других ведет к коагуляции. Молоко, в котором содержится избыточное количество катионов, встречается более часто. "Ульрехтская аномалия"- феномен высокой чувствительности молока к нагреванию при норме по бактериальной обсемененности, % жира и белка, но значительном содержании ионов Са2+, что обусловлено нарушением условий содержания и кормления (58). L. Seekles & W.T.G.M.Smeets (1947) отмечают, что существует тип молока с нормальным содержанием общего кальция и малой ионной его активностью, но имеющий низкую термоустойчивость. Случаи избыточного содержания цитратов в молоке исключительно редки, ускоренная же коагуляция молока при тепловой обработке обычно объясняется их недостаточным количеством (33).

D. Rose (1963, 1965), T.AJ.Payens (1966), A.W.M.Sweetsur & J.C.D.White (1974) основную роль в термоустойчивости белков отводят коллоидному фосфату кальция, осаждающемуся на комплексе казеина с денатурировавшим (3-лактоглобулином. Согласно D.F.Darling (1980) при преципитации соли экранируют и уменьшают заряд и степень гидратации

мицелл, тем самым способствуя их агрегации, то есть коллоидный фосфат кальция является цементирующим агентом при агрегации казеиновых

мицелл.

W.T.Donnely & D.S.Hörne (1986) в своих исследованиях отмечали, что главным компонентом, ответственным за различные значения солевого баланса, обычно был растворимый фосфор. Определяющее значение растворимого неорганического фосфора в изменения солевого баланса молока можно объяснить относительно слабой связью других компонентов солевого баланса с параметрами термоустойчивости. Потенциальное воздействие растворимых форм кальция и цитратов нейтрализуется корреляцией этих компонентов друг с другом (C.Holt & D.D.Muir,1979),

поскольку они формируют сильно растворимый комплекс CaCit в молоке.

Теория солевого баланса только частично объясняет феномен термоустойчивости молока. Отношение солевого баланса носило бы полную связь с тепловой стойкостью молока, если бы не существовало других важных факторов, контролирующих стабильность коллоидной системы (90). A.G. Benton & H.G.Albery (1926) пришли к заключению, что для каждого образца молока существует оптимальная комбинация pH и солевого баланса, которая дает максимум стабильности.

Обращаясь к различным точкам зрения на зависимость термоустойчивости от pH, W.T.Donnelly & D.S.Hörne (1986) акцентируют внимание на лежащее в основе равновесие между растворимым и коллоидным фосфатом кальция, зависящее от активной кислотности молока. Увеличение pH должно способствовать уменьшению доли растворимого фосфата, но благодаря стехиометричности продукта реакции при соотношении кальция к неорганическому фосфору 1: 1,6 (G.T.Pyne & T.C.McGann,1960; C.Holt, 1982) уровень растворимого кальция должен

снизиться в большей степени, что приведет к уменьшению солевого баланса и увеличению стабильности системы. Подобный эффект можно наблюдать в образцах молока, в которых для построения кривой зависимости термоустойчивости от рН осуществлялось регулирование уровня рН.

1.3. Величина рН молока и кривая термоустойчивости ВТК-рН

Зависимость между величиной рН и температурой коагуляции выражается кривой термоустойчивости, на которой показана продолжительность тепловой коагуляции бежов при определенном значении рН, или, как ее сокращенно принято называть, - ВТК-рН.

На кривой зависимости времени тепловой коагуляции от активной кислотности молока (ВТК-рН) отдельных коров имеются максимум и минимум стабильности (P.G.Miller & H.H.Sommer,1940). На кривой ВТК-рН некоторых образцов молока они четко выражены и такое молоко отнесено к типу А. Термостабильность молока с повышением значения рН постепенно увеличивается - его относят к молоку типа Б.

Результаты исследований D.Rose (1963) показывают, что снижение величины рН при нагревании является наиболее важным фактором, ведущим к коагуляции молока в процессе нагревания, которая может быть задержана путем периодической его �