Особенность молока как сложного биохимического продукта лежит в основе всего сыроделия. Если бы молоко имело другую биохимию, то сыроделие не было бы возможно.
Молоко – это коллоидный раствор, где часть веществ находится в виде истинного раствора (например, лактоза и часть минералов), а остальные в виде эмульсии (взвеси) в воде.
Основные компоненты молока важные для сыроделия это белки, жиры и углеводы.
Белки молока.
- Сывороточные белки - это белки растворенные в сыворотке.
- Казеины, существующие в виде стабильной коллоидной суспензии агрегатов, называемых мицеллами. Казеины относятся к фосфопротеинам, то есть содержат фосфатную функциональную группу. Казеины составляют 80% всех белков коровьего молока. Есть 4 типа казеина: 𝛼s1, 𝛼s2, 𝛽 и 𝜅.
• Различия в строении казеинов определяют формирование мицелл казеина
Строение мицеллы.
Самая распространённая теория формирования мицелл - это модель двойного связывания. Казеины соединяются друг с другом посредством 2 взаимодействий:
- Гидрофобные связи
- Нанокластеры фосфата кальция, которые формируют мостик между 2 частями сильно заряженных молекул казеина. Молекулы альфа и бетта казеина могут связываться между собой в нескольких местах формируют мицеллярную сеть мицеллы, а каппа казеин может связываться с другими молекулами только одной стороной, поэтому его «хвостики» выступаю на поверхности казеиновой мицеллы. При этом структура мицеллы не является полностью стабильной, постоянно происходит изменение структуры, разрывы и образования новых связей между молекулами.
Стабильность мицеллы обуславливает то, что молоко находится в жидком состоянии. Мицеллы казеина имеют общий отрицательный заряд и силы отталкивания не дают мицеллам соприкасаться до тех пор, пока эти силы не будут сняты внешним воздействием. Наличие каппа казеина с его гидрофильным концом стабилизирует мицеллу, как бы сворачивая ее в подобие клубка. Мицеллы даже соприкасаясь не могут взаимодействовать друг с другом, так как возникают силы отталкивания.
Сывороточные белки.
Сывороточные белки имеют высокую питательную ценность, их аминокислотный состав близок к «идеальному».
- a-лактоальбумин
- b-лактоглобулин
- сывороточный альбумин
- иммуноглобулины
Самым важным для сыроделия является B-ЛАКТОГЛОБУЛИН, который найден только у копытных животных и является основным компонентом сывороточных белков молока коров. При нагревании молока выше 60 °С начинается его денатурация (белок из структуры шарика превращается в «червяка»), серосодержащие аминокислоты b-лактоглобулина начинают образовывать серные мостики между молекулами b-лактоглобулина, между b-лактоглобулином и k-казеином и между b- лактоглобулиноми a-лактоальбумином. При этом выделяться различные соединения серы, например, сероводород, и у молока появляется вкус и запах «кипяченого молока».
Жиры.
Жир молока присутствует в молоке в виде жировых шариков, глобул. Эти шарики окружены так же белками. Молоко и сливки являются примерами эмульсий «жир в воде». Данная эмульсия стабилизирована очень тонкой мембраной, окружающей шарики и имеющей сложный состав. Глобулы жира их большей частью состоят из молекул (жиров и белков), которые имеют гидрофобные и гидрофильные концы, что удерживает все эти вещества в виде шариков.
99% молочного жира это триглицериды. Триглицерид это молекула состоящая из спирта глицерина и соединенных с ним 3 молекул жирных кислот, при этом жирные кислоты могут быть любыми, поэтому видов триглицеридов так много и они разные в разные сезоны, при разном питании и у разных видов дойных животных.
Разнообразие триглицеридов обуславливает разную стабильность жира при комнатной температуре. В молочном жире наиболее широко представлены миристиновая, пальмитиновая, стеариновая и олеиновая кислоты.
Первые три из них при комнатной температуре являются твердыми, а последняя – жидкой. От того какие именно кислоты преобладают масло будет более или менее твердым при комнатной температуре.
Углеводы.
Лактоза является сахаром, присутствующим только в молоке, и принадлежит к группе химических соединений, называемых углеводами. Лактоза является водорастворимой и присутствует в виде молекулярного раствора в молоке. При варке сыра основная часть лактозы остается растворенной в сыворотке. Когда мы добавляем закваски или под воздействием нативных бактерий молока бактерии начинают потреблять лактозу, это их основной элемент питания. Лактоза попадает в бактериальную клетку, где подвергается воздействию ферментов, расщепляющих ее на глюкозу и галактозу. В свою очередь глюкоза и галактоза под воздействием других ферментов, вырабатываемых молочнокислыми бактериями, путем сложных промежуточных реакций в основном превращаются в молочную кислоту, которую бактерии возвращают обратно в сыворотку.