Журнал "1 сентября"

Учебно-исследовательский проект "Есть ли формула молока?"

Автор: Сактаганов Камиль

9 класс Филиала МОУ "СОШ п. Первоцелинный" в с. Новочерниговка ОМР СО

Руководитель: Парамоненкова Елена Геннадиевна

Актуальность.

Вы не можете себе представить то состояние, которое было у меня, когда я зашел в супермаркет в обычный молочный отдел. Передо мною на полках стояли ряды различного вида молока, сыры, йогурты, масло, сметана, варенец, сырки и множество других продуктов. Если сказать, что я был в шоке, значит ничего не сказать.

Сам я проживаю в сельской местности, мы держим коров. Мама доит коров, из молока делает сыр, сметану, масло, творог. Но такого разнообразия продукции, как в магазине, у нас нет. В связи с этим у меня возник вопрос - каков состав молока, есть ли его формула.

На уроке биологии я спросил у учителя, есть ли формула у молока, как например у воды. На что она мне ответила, что Единой формулы молока не существует. Молоко — это не некое вещество в жидкой состоянии. Молоко — это раствор, но не истинный, а эмульсия, смесь воды с маслом. Просто частицы масла настолько малы, что невооруженным глазом сложно что-то увидеть.

При этом в водной части растворены одни вещества, в жировой части - иные. Поэтому молоко — это и вода, и жиры, и белки, и углеводы, и витамины с минералами. Написать все формулы - невозможно.

Да и состав молока может постоянно меняться. Все будет зависеть от того, какие продукты были употреблены в пищу.

Это и сподвигло меня провести исследовательскую работу и определить состав молока, а также провести органолептический анализ молока подручными средствами.

Гипотеза: Молоко имеет сложный состав.

Объект исследования: молоко.

Предмет исследования молоко собственных коров.

Цель исследования: определить показатели состава и качества молока.

Задачи исследования:

1. Теоретически изучить значение молока в полноценном питании человека.

2. Изучить качественный и количественный состав молока.

3. Познакомиться с методами определения качества молока.

4. Определить органолептические и физико-химические показатели качества молока.

Методы исследования:

1. Работа с научно-популярной литературой.

2. Органолептический метод анализа.

3. Физико-химический метод анализа.

Тип проекта: учебный, информационно-исследовательский.

Данная работа относится к прикладным исследованиям. Значимость и прикладная ценность результатов заключается в практическом применении полученных знаний в повседневной жизни, в просветительской работе по пропаганде культуры здорового питания

Работа имеет для нас практическое значение. Мы, как потребители, не всегда осознаем полезность данного продукта, когда покупаем его в магазине. В ходе исследования наглядно показана важность таких показателей как: кислотность, плотность, наличие белков в молоке. Поэтому результаты моей работы помогут покупателям делать правильный выбор при покупке молока.

Теоретическая часть.

1.1. История.

Испокон веков крестьянин стремился обеспечить свою семью сначала хлебом и молоком, а уж потом "чем бог пошлет". Отсюда и извечная мечта русского народа о "молочных реках и кисельных берегах" - символе сытости и благополучия. Человек открыл для себя молоко примерно 7-8 тысяч лет назад, о чем свидетельствуют раскопки археологов, предания, легенды, сказки и мифы. Кстати, молоку в этом отношении очень повезло. Редкий народ не сложил о нем свою историю. Так, древние римляне считали, что Юпитер был вскормлен молоком божественной козы Амалфеи и потому в качестве жертвы подносили грозному богу именно молоко. "Потчевали" им не только Юпитера, но и других богов и богинь, покровительствовавших плодородию, деторождению, пастухам, их стадам и т.д.

Человек давно познал целительную силу молока. Гиппократ, например, назначал молоко больным туберкулезом, и считал также, что оно чрезвычайно полезно при нервных расстройствах. Аристотель признавал наиболее ценным молоко кобылиц, затем ослиное, коровье и, наконец, козье. Плиний Старший выделял коровье молоко. Однако он же утверждал, что в лечебных целях можно использовать и свиное молоко. Активно врачевал различные болезни молоком Авиценна. Особенно полезным он считал его для детей и людей, "подвинутых в годах". По мнению Авиценны, самым целебным является молоко тех животных, которые вынашивают плод примерно столько же, сколько и человек. В связи с этим он полагал, что для человека наиболее подходит коровье молоко.

Выдающийся русский ученый С.П. Боткин называл молоко "драгоценным средством" для лечения болезней сердца и почек. Целебные свойства молока высоко ценил и автор "русского способа" лечения кумысом больных туберкулезом Г. А. Захарьин. "Всеми и всегда, писал И.П. Павлов, - молоко считается самой легкой пищей и дается при слабых и больных желудках и при массе тяжелых общих заболеваний".

1.2. Классификация молока.

Молоко коровье пастеризованное, предназначенное для употребления в пищу, подразделяется на натуральное, цельное (нормализованное или восстановленное), повышенной жирности, топленое, белковое, витаминизированное, нежирное, солодовое, а стерилизованное — на ионитное, виталактат-ДМ, цельное с какао или кофе.

Натуральное — необезжиренное молоко, не содержащее каких-либо примесей. В таком молоке может быть различное содержание жира и другие составные части. Оно служит исходным сырьем для выработки остальных видов молока, а также молочных продуктов.

Нормализованное - молоко, содержание жира в котором доведено до нормы 2,5-3,2%. В зависимости от содержания жира исходного молока его нормализуют обезжиренным молоком или сливками по расчету с последующей гомогенизацией, пастеризацией и охлаждением.

Восстановленное — молоко с содержанием жира 2,5-3,2 %, выработанное полностью или частично из сухого коровьего молока распылительной сушки, сгущенного молока без сахара, цельного и нежирного; из обезжиренного молока, не консервированного; из сливок, масла сливочного и топленого.

Молоко повышенной жирности - молоко, доведенное сливками до содержания жира 6 % и подвергнутое гомогенизации.

Топленое - молоко, которое доводят сливками до содержания жира 6 %, подвергают гомогенизации и длительной термической обработке при высокой температуре.

Белковое — молоко с повышенным содержанием сухих обезжиренных веществ, вырабатываемое из молока нормализованного по содержанию жира, с добавлением сухого или сгущенного цельного или обезжиренного молока.

Витаминизированное — цельное или нежирное пастеризованное молоко с добавлением витамина С.

Нежирное (обезжиренное) молоко получают путем сепарирования цельного молока.

Солодовое - молоко, выработанное из нормализо ванного пастеризованного молока с добавлением солодового экстракта, богатого углеводами, витаминами, белками, биологически активными элементами. Молоко содержит 1,5 % жира; характеризуется высокой плотностью (не менее 1040 кг/м3), слегка сладковатым вкусом, привкусом и ароматом солода. В молоке допускается наличие осадка, мелких частичек муки и солода, а также сероватый оттенок.

Стерилизованное молоко в бутылках («Можайское») содержит 8,2 % жира; его вкус, запах и цвет такие же, как у топленого молока.

Стерилизованное молоко в пакетах содержит 3,5 % жира; по вкусу, запаху и цвету оно должно соответствовать пастеризованному. Молоко хранят без доступа света при температуре не выше 20 °С в течение 10 дней.

Ионитное молоко отличается пониженным содержанием кальция. В желудке ребенка оно створаживается с образованием нежного, легко перевариваемого сгустка. Ионитное молоко выпускают без добавлений, с витаминами В и С, сладкое (содержит 7-7,5 % Сахаров), сладкое с витаминами. Расфасовывают это молоко в бутылки по 200 мл и подвергают стерилизации в автоклавах.

Молоко можно классифицировать по характеристикам молока, полученного от различных животных. Наряду с коровьим для питания и производства молочных продуктов используют молоко других сельскохозяйственных животных — овец, коз, кобылиц, верблюдиц, буйволиц и др. Молоко этих животных имеет различия в количественном содержании основных веществ и в качественном составе белков и жира.

Овечье молоко - белая с желтоватым оттенком вязкая жидкость с характерным запахом и сладковатым привкусом. По сравнению с коровьим оно более чем в 1,5 раза богаче жиром (5,4-8,5 %) и белком, благодаря высокому содержанию белка и солей характеризуется высокой кислотностью (20-28 °Т).

Козье молоко по химическому составу и некоторым свойствам сходно с коровьим. Содержит больше белка, жира и кальция, но мало каротина и менее термоустойчиво из-за повышенного содержания кальция. Жировые шарики мельче, чем в коровьем, больше каприновой и линолевой кислот. Козье молоко лучше усваивается организмом человека, чем коровье, используется для детского питания, а в смеси с овечьим — для приготовления брынзы и рассольных сыров.

Молоко кобылицы называют альбуминным — отношение казеина к альбумину в нем 1:1. Оно представляет собой белую с голубоватым оттенком жидкость сладкого вкуса; отличается от коровьего повышенным содержанием лактозы, меньшим количеством жира, солей и белков. При скисании и под действием сычужного фермента это молоко не даст сгустка, казеин выпадает в виде мелких нежных хлопьев, почти не меняя консистенции молока. Оно обладает высокими бактерицидными свойствами, по составу и свойствам оно мало отличается от женского. Используется для приготовления кумыса — ценного диетического и лечебного продукта.

Оленье молоко характеризуется особенной густотой и исключительной пищевой ценностью. По густоте напоминает сливки. При употреблении его обычно разбавляют. Вследствие большого количества жира оленье молоко очень быстро прогоркает.

1.3. Химический состав молока.

Содержание белка в коровьем молоке находится в пределах 3,0 – 4.0%. По аминокислотному составу молоко полноценный белковый продукт, в котором отмечается лишь недостаток серосодержащих аминокислот. Содержание жира в молоке находится в пределах 2.6 – 2,7%. На долю триглицеридов приходится 98,99,5% от общего содержания жира. В молочном жире содержатся фосфолипиды, свободные жирные кислоты и вещества, сопутствующие жирам – холестерин и жирорастворимые витамины. Липиды образуют стойкую жировую эмульсию, шарики состоят из жиров, белков и минеральных веществ. Содержание углеводов находится в пределах 4,5 – 5,0%. В основном, из углеводов в молоке содержится лактоза. Она относится к восстанавливающим дисахаридам, ее молекула состоит из остатков β-D- глюкозы и β-D- галактозы. Молочные продукты – важный источник витамина В2 (рибофлавина), α и β – каротина. Содержание витаминов зависит от сезона и  кормов животных. По элементарному составу молоко богато кальцием (около 120 мг %) и фосфором (около 90 мг %). Микроэлементы цинк, железо, медь содержатся в молоке в небольшом количестве и связаны как с белками, так и с жировыми шариками. В правильно заквашенном кислом молоке содержатся микроорганизмы, осуществляющие молочнокислое брожение, которое тормозит развитие гнилостных микробов в  толстом кишечнике. Этому же способствует и молочная кислота, присутствие которой снижает рН среды и тем самым препятствует деятельности гнилостных бактерий. В молоке обнаружено более 100 ферментов. Бактерицидные свойства молока связаны с ферментом лизоцимом. Он участвует в разрушении полисахаридов клеток стенок  бактерий и тем самым  вызывает их гибель.

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

I. Определение органолептических показателей качества молока.

Наша школьная химическая лаборатория не имеет достаточного оборудования и реактивов для проведения сложных исследований, но наиболее приемлемые исследования мы провели. 

Опыт № 1. Почему молоко белого цвета?  

А ведь действительно, все мы знаем, что корова ест желтую траву зимой и зеленое сено летом. А молоко, которое она дает, всегда получается белым. И не только у коровы белое молоко. На свете живет более 5 тысяч разнообразных млекопитающих (животных, которые кормят своих детенышей молоком), и у всех у них молоко белого цвета.

Ответ на главный вопрос прост. Дело в том, что за цвет молока отвечает одно из веществ, содержащихся в нем - белок казеин. Если посмотреть на каплю молока под микроскопом, то мы увидим белые шарики. Это и есть казеин. Именно он окрашивает молоко в белый цвет.

Кстати, интересно, что из казеина производят клей. Обычный клей для столярных работ. Им можно склеивать дерево, фанеру, картон. А получают его из молока или молочных продуктов.

Ни для кого, ни секрет, что прежде, чем пить молоко, его нужно термически обработать, чтобы убрать все болезнетворные бактерии, которые могут вызвать расстройство желудка.

Опыт № 2. Определение внешнего вида молока.  

Оборудование: пробирки или химический стакан.

Пояснение к заданию. Внешний вид молока оценивается при его осмотре в прозрачном сосуде.

Отмечается:

- однородность,

- осадок,

- загрязнения,

- примеси.

Ход работы:

1. Налил молоко в пробирку  до середины объема.

2. Внимательно рассмотрел, есть ли в нем загрязнения, примеси, отметьте однородность.

3. Дал молоку отстояться в течение 3-5 минут и отметил наличие осадка.

Данные заносим в таблицу (Приложение 2)

Опыт № 3 Определение цвета молока.

Оборудование: пробирки, белый лист бумаги.

Пояснение к заданию. Цвет молока бывает:

- белый,

- желтый,

- слегка желтоватый,

- кремовый,

- кремовый оттенок (для топленого молока),

- серый,

- голубой,

- слегка синеватый оттенок (для нежирного молока).

Ход работы:

1. Налил в пробирку молока.

2. Поднёс к пробирке белый лист и сравнил цвет.

Данные заносим в таблицу (Приложение 2)

Опыт № 4. Определение консистенции молока.  

Оборудование: пробирка с пробкой.

Пояснение к заданию. Консистенция определяется по следу, остающемуся на стенках сосуда после его взбалтывания. При нормальной консистенции после стекания молока со стенок остается равномерный белый след.

Ход работы:

1. Налил молоко в пробирку.

2. Закрыл крышкой и слегка встряхнул, чтобы намокли стенки.

3. Дал молоку стечь и в течение 1-2 мин оценивал результат.

Данные заносим в таблицу (Приложение 2)

Опыт № 4. Определение запаха молока.   

Оборудование: пробирка с пробкой.

Пояснение к заданию. Свежее молоко имеет слабый специфический запах. Чем может пахнуть молоко:

- запаха может не быть, или он слабо ощутим,

- запах может быть кормовой, хлебный, окисленный, прогорклый, затхлый, плесневелый, гнилостный,

- запах нефтепродуктов, лекарственных, моющих, дезинфицирующих средств и других химикатов,

- запах лука, чеснока, полыни и др.

По интенсивности запах может быть сильным отчетливым, слабым, очень слабым.

Ход работы:

1. Налил в пробирку молока чуть больше половины, закрыл пробкой.

2. Энергично взболтал.

3. Открыв пробирку, сразу понюхал. Запах определял многократными короткими вдыханиями.

Данные заносим в таблицу (Приложение 2)

Опыт № 5. Определение вкуса молока.  

Оборудование: стеклянный стакан или пластиковый стаканчик.

Реактивы: вода питьевая.

Пояснение к заданию. Молоко должно быть комнатной температуры. Вкус доброкачественного молока слегка сладковатый. Со временем появляется вкус:

- недостаточно выраженный, пустой,

- кормовой, хлебный, кислый, прогорклый, горький, плесневелый, гнилостный,

- вкус нефтепродуктов, лекарственных, моющих, дезинфицирующих средств и других химикатов,

- вкус лука, чеснока, полыни и др.

Ход работы:

1. Налил в стакан 10-20 мл молока.

2. Взял глоток молока в рот, старался распределить его по всей поверхности ротовой полости и держал его некоторое время.

3. После каждой пробы молока  прополаскивал рот водой и между отдельными определениями делал небольшие перерывы.

Данные заносим в таблицу (Приложение 2)

II. Определение физико-химических показателей молока.

1. Определение кислотности молока.

Материалы и оборудование: пипетки, пробирки.

Пояснение к заданию.

По кислотности молока можно судить о его свежести и натуральности. Парное молоко обладает бактерицидными свойствами.

Через некоторое время в молоке начинают развиваться микроорганизмы, прежде всего молочнокислые бактерии, которые сбраживают молочный сахар и образуют молочную кислоту, что повышает кислотность молока. Кроме того, кислотность молока связана с кислотным характером белков.

Кислотность молока тем выше, чем дольше хранится оно неохлажденным.

Ход работы:

1. В стаканчик отмерил несколько миллилитров исследуемого молока.

2. pH-метр включают и проверяют показания по стандартным растворам: для шкалы pH от 6 до 7 - по буферному раствору с pH 6,88, а в диапазоне pH от 4 до 6 -по раствору с pH 4.

3. После проверки показаний прибора по буферному раствору стаканчик и электроды промывают дистиллированной водой. В стаканчик налил 40 мл молока и погрузил в него электроды прибора. Температурный компенсатор устанавливают на температуру молока. После того как стрелка остановится, считывают показания по шкале прибора.

Вывод: показатель РН молока 5,32 , что соответствует норме. Показатель парного молока 6,86. А наше молоко суточной свежести.

2. «Определение жира в молоке».

Цель: исследовать жирность молока.

Оборудование: пробирки для молока.

Ход работы: 

1. Налить в пробирки одинаковый объём молока образцов 1- 4.

2. Дать молоку долго постоять.

3. Жир всплывет на поверхность. Это и будут сливки.

4. Измерить толщину слоя сливок.

Результат: в баночках образовался слой сливок разной толщины. Толщина слоя сливок больше в образце 3 и 4, чем образце 1и 2.

Вывод: значит молоко от коров Милки и Краснули жирнее, чем молоко от Буренки и Зорьки.

Таблица с органолептическими показателями молока.

Внешний вид	Однородное, без примесей, осадков, хлопьев
Цвет молока	Белый цвет с синеватым оттенком, непрозрачно
Запах молока	отсутствует
Вкус молока	Сладко-солоноватый
Консистенция	Жидкая, однородная
Высота столба жира	1п/1,2 см, 2п/1,3 см, 3п/2см, 4п/2,2см
Удалось ли получить осадок казеина	казеин получил
Сывороточный белок	получил
Углеводы	получил
Цвет сыворотки	светло-зелёный

Затем я просепарировал молоко - это один из наиболее важных этапов трудоемкого технологического цикла переработки молочной продукции. В процессе механической обработки, под влиянием центробежных сил, происходит расщепление жидкости на две фракции с разным уровнем плотности – низкожирную (обрат) и высокожирную (сливки). Подобная процедура способствует увеличению срока годности продукта, дает возможность получить различные виды кисломолочного продовольствия, а также позволяет очистить его от грязи.

Параллельно отдельно исследовал эти части. Из нежирной фракции я попытался выделить белок и углеводы.

Опыт 3 «Определение наличия казеина - основного белка в молоке».

Цель: исследовать, есть ли в молоке казеин.

Оборудование: кастрюля, шумовка.

Реактивы: уксусная кислота (9%). 70 грамм, молоко 5 литров.

Ход работы: 

1. В ёмкость на 4-5 л налейте молоко. Нагрейте его почти до кипения. Периодически помешивайте молоко, чтобы оно не пригорело.

2. Когда молоко нагреется до +95 °С, влейте в него сыворотку. Если нет кухонного термометра, о готовности молока просигнализирует пар, появившийся над кастрюлей. Постоянно помешивайте молоко, пока вливаете сыворотку.

3. Молоко немедленно створожится. Появляются хлопья небольшой величины. Теперь убирайте ёмкость с огня, и оставьте её постоять минут пять. В этот период не мешайте массу.

4. Откиньте сырную массу на дуршлаг, простеленный марлей, сложенной в несколько слоёв. Подставьте под него ёмкость под сток сыворотки.

5. Через 10 минут, когда жидкость стечёт, заверните сырную массу в марлевую салфетку. Закрутите максимально плотно. Таким путём вы сформируете будущую форму сырной головки.

6. Придавите сыр чем-нибудь плоским и тяжёлым. Когда сырная масса охладится, переместите её в холодильник на 10 часов. В течение этого времени сыр станет плотным, так как он потеряет ещё часть сыворотки.

Результат: получили сгусток белого цвета.

Вывод: получили Адыгейский сыр, состоящий из сгустка казеина.

Опыт 4 «Получение молочной сыворотки».

Цель: получить молочную сыворотку.

Оборудование: кастрюля, марля, нагревательный прибор.

Ход работы:

1. Дать молоку прокиснуть.

2.Нагреть до образования осадка.

3. Вылил в мешок молоко с образовавшимся творогом - отфильтровал осадок

Результат: получил творог (казеин) и сыворотку.

Вывод:  цвет сыворотки светло-зелёный, консистенция – жидкая. Творог белого цвета.

Опыт 5 «Обнаружение белков в сыворотке».

Цель: исследовать, остаются в сыворотке белки, после

Оборудование: кастрюля.

Реактивы: сыворотка, раствор уксуса.

Ход работы: 

1. Отфильтровал сыворотку.
2. Медленно нагреваем сыворотку до 85 градусов.
3. Влил 9% раствор уксуса, перемешал.
4. Образовался сырный сгусток, который переложил в формочки для отделения жидкости.

Результат: получили мягкую творожную массу.

Вывод: получили мягкий сывороточный сыр Рикотта.

Опыт 6 «Обнаружение углеводов в молоке».

Цель: исследовать, есть ли в молоке углеводы.

Реактивы: Сыворотка (свежайшая, домашняя) — 1,5 л, Сливки (30% (10 % + 2 ст.л. слив. масла)) — 250 мл.

Оборудование: огнеупорная чашка, нагревательный прибор.

1. Налил сыворотку в толстостенную кастрюлю и поставил на огонь
2. Оставил упариваться сыворотку на 10 часов.
3. Когда в кастрюле остался ¼ от первоначального объема жидкости, влил сливки.
4. Продолжал уваривать до густого состояния.
5. Как только масса стала похожа напоминать густую помадку, перелил ее  в формы.

Результат: после испарения жидкости сыворотка обуглилась и появился сладкий запах, похожий на запах жженого сахара.

Вывод: доказали, что в молоке есть углеводы.

Из жирной фракции (сливки) ,в дальнейшем, получили сметану, масло сливочное и масло топленое. 

Что имеем в итоге? 

МОЛОКО (подтвердили состав практически)

 

Белки		Жиры	Углеводы
Нерастворимые	Растворимые
Сыр Адыгейский	Сыр Рикотта	Сливки	Сыр Брюност
Сыр Фета		Сметана
Сыр Сулугуни		Масло сливочное
Сыр Брынза		Масло топленое

Итак, в ходе работы над темой моего исследования, поставленные задачи были выполнены и цель достигнута. Все полученные знания постараюсь воплотить в жизни.

Делаем вывод:

1. Молоко состоит из разных компонентов.
2. Молоко не имеет формулы, так как это раствор, но не истинный, а эмульсия (смесь воды с маслом).
3. Гипотеза о том, что молоко состоит из разных компонентов - подтвердилась.
4. Зная теорию о составе молока, можно готовить очень много различных видов сыров и кисломолочных продуктов.

Заключение … Я  узнал так много, но при этом так мало.

В рамках проведения исследовательской работы я «бороздил» просторы интернета в поисках информации о молоке. Посетил, виртуально, множество стран. Познакомился со способами переработки молока и молочных продуктов. И понял, что люди издавна используют молоко и продукты из него изготовленные в пищу. Независимо от страны, всего его перерабатывают.

А самое главное, понял пословицу, которую моя бабуля всегда говорит: «Если есть в хозяйстве корова, в доме будет изобилие».

А вот какое изобилие - решать нам с вами!!!!

  

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Богатова О.В., Догарева Н.Г. Определение качества молока (методические рекомендации к лабораторному практикуму). Оренбург, ОГУ, кафедра технологии переработки молока и мяса, 2002.

2. Волков В.Н., Солодова Р.И., Волкова Л.А. Определение качества молока и молочных продуктов. // Химия в школе.  2002.  № 1.  С.57 -68.

3. Воскресенский П.И., Неймарк А.М. Основы химического анализа. М.: Просвещение, 1988.

4. ГОСТ 3625-84. Молоко и молочные продукты Титрометрические методы определения кислотности. –М.: Изд-во стандартов, 1996.

5. Горбатов К.К. Биохимия и молочные продукты. – М.: Колос, 1997.

6. Злотников Э.Г. Эстрин Э.Р. Особенности организации экспериментальных работ // Химия в школе.  1997.  № 4.  С.66 -68.

7. Практикум по основам сельского  хозяйства. М.: Просвещение,1991.

8. Скурихин Н.М., Нечаев А.П. Все о пище с точки зрения химика.- М.: Высшая школа,1991.