mleko

Mleko – wydzielina gruczołu mlekowego samic ssaków pojawiająca się w okresie laktacji. Jako produkt żywnościowy dla człowieka największe znaczenie ma mleko krowie. Według Międzynarodowej Federacji Mleczarskiej mleko krowie jest produktem całego, nieprzerwanego doju, od zdrowej, dobrze żywionej krowy mlecznej, otrzymany w sposób prawidłowy, bez domieszek siary.

Mleko jest mieszaniną wieloskładnikową; składająca się z trzech podstawowych faz (te trzy fazy znajdują się w ścisłej zależności-interakcji):

• emulsyjnej
• koloidalnej
• molekularnej

Główne fizyczne i fizykochemiczne cechy mleka

• Gęstość mleka. Gęstość mleka krowiego zawiera się w przedziale 1,029-1,033 g/cm³. Wymagania weterynaryjne w Polsce mówią, że nie może spaść poniżej 1,028 g/cm³ w temperaturze 20 °C.
• Lepkość mleka. Uzależniona jest od zawartości suchej masy (głównie kazeiny i tłuszczu) oraz temperatury mleka. W temperaturze 0 °C lepkość mleka jest czterokrotnie, a w temperaturze 15 °C, dwukrotnie większa od lepkości wody. Lepkość mleka oznaczamy w jednostkach względnych w stosunku do wody.
• Kwasowość mleka. Kwasowość mleko zawdzięcza obecności soli kwasowych, kazeiny, kwasów nieorganicznych oraz organicznych. Świeże mleko ma odczyn kwasowy. Kwasowość mleka można wyrazić jako: Kwasowość czynną (rzeczywistą) oraz Kwasowość potencjalną (miareczkową).
• Napięcie powierzchniowe
• Współczynnik refrakcji światła
• Temperatura zamarzania mleka wynosi ok. −0,520 °C (w głównej mierze zależne od fizjologii oraz żywienia)
• Pienienie się
• Powstawanie kożucha
• Zdolność podstojowa
• Krzepnięcie
• Zmaślanie

Skład chemiczny mleka krowiego

Skład mleka jest uwarunkowany genetycznie. Ilość składników mleka jest uwarunkowana genetycznie oraz środowiskowo (przyjmuje się, że warunki środowiskowe mają 70% znaczenie w ilości składników mleka, natomiast geny - 30%). Z warunków środowiskowych najważniejsze jest żywienie oraz zdrowotność.

Synteza białek mleka, tj. kazeiny, β-laktoglobuliny i α-lakto-albuminy odbywa się w komórkach wydzielniczych gruczołu mlecznego. Odcinki wydzielnicze to system pęcherzyków i cewek, zbudowany z piramidowych komórek zakończonych mikrokosmkami^[1]. Białka tworzone są w 90% z wolnych aminokwasów, a w pozostałej części z peptydów i glukoproteidowych frakcji globularnych, doprowadzanych z krwią do komórek mlekotwórczych. Pozostałe białka: albumina surowicy krwi i immunoglobuliny przenikają do mleka bezpośrednio z krwi. Źródłem aminokwasów potrzebnych do syntezy białek mleka jest dieta; u bydła pochodzą one z paszy oraz z drobnoustrojów obficie rozwijających się w żwaczu, trawione w dalszych odcinkach przewodu pokarmowego.

Do wytworzonych frakcji kazeinowych dołączany jest w aparacie Golgiego fosfor w postaci reszt ortofosforowych. Następnie wiązaniem estrowym zostaje przyłączona seryna, co umożliwia samoistne formowanie się miceli kazeinowych z udziałem jonów wapniowych,fosforanowych i cytrynianowych.

Ze wszystkich związków azotowych obecnych w mleku wyróżnia się: związki azotowe niebiałkowe (5%), kazeinę (75-80%), białka serwatkowe (15-20%).

• Kazeina – to najważniejsze białko mleka. Zawartość w mleku krowim wynosi 2,4-2,6%. Skład elementarny kazeiny: węgiel C (53%), wodór H (7%), tlen O (22%), azot N (15,65%), siarka S (0,76%), fosfor P (0,8550%).

Kazeina występuje w mleku w postaci miceli tworzących roztwór koloidalny. Micele mają kształt sferyczny, ich średnica to 50–250 nm. Masa micelarna to 100–150 mln Da. Micele są wyraźnie widoczne pod mikroskopem. Struktura miceli jest porowata, a jej cząstki wypełniają mniej niż połowę objętości. Sprzyja to wiązaniu wody, jonów, laktozy i enzymów. W 1 ml mleka jest 7·10¹³ miceli, stanowią one łącznie od 5 do 6% objętości mleka. Micele utworzone są z podjednostek frakcji kazeinowych. W mleku krowim 40% kazeiny stanowi frakcja α, 30% frakcja β, a dalsze 15% frakcja κ. W skład każdej miceli wchodzi od 300 do 500 podjednostek. Są połączone jonami wapniowymi, 

fosforanowymi i cytrynianowymi.

• Albuminy – są reprezentowane przez alfa-lakto-albuminę, β-lakto-globulinę i albuminę serum, tzw. albuminę surowicy krwi. Białka te w mleku występują w rozproszeniu i są bardzo trudne do wydzielenia w postaci skrzepu. Białka te nie zawierają fosforu, natomiast bogate są w lizynę, a β-lakto-globulina ulega denaturacji podczas silnego ogrzania, co ma niekorzystny wpływ na wydzielanie skrzepu przy pomocy podpuszczki. α-lakto-albumina jest bardziej odporna na wysokie temperatury. Pasteryzacja (80–90 °C) nie powoduje jej koagulacji. W związku z tym zawsze pozostaje ona w serwatce.

• Globuliny wysokocząsteczkowe (immunoglobuliny). W mleku normalnym jest ich około 0,06%. W dużych ilościach występują w siarze. Obserwuje się je również u krów z zapaleniem wymienia (mastitis). Mleko mastitisowe to mleko od krów z zapaleniem wymienia. Produkowane są przez komórki plazmatyczne występujące w gruczołach mlecznych. Wyróżnia się 3 grupy immunoglobulin:
• Typ G (IgG) – stanowi 90% całości globulin mleka bydła (u ludzi dominują IgA), o masie cząsteczkowej 150–170 tys.
• Typ M (IgM) – o masie cząsteczkowej 0,9-1 mln.
• Typ A (IgA) - o masie cząsteczkowej 300–500 tys.

Cukry

Laktoza, zwana cukrem mlecznym, jest w całości wytworem gruczołu mlekowego krowy. W 80% powstaje z glukozy, a w 20% z octanów.

• Laktoza jest najważniejszym węglowodanem mleka. Zawartość w mleku krowim to 4,5-4,8%. Laktoza jest dwucukrem zbudowanym z D-glukozy i D-galaktozy, które są połączone wiązaniem β-glikozydowym pomiędzy 1. węglem galaktozy a 4. węglem glukozy. Galaktoza występuje zawsze w formie β, a glukoza w α lub β. Laktoza należy do cukrów redukujących. Ulega również wielokierunkowym zmianom pod wpływem bakterii i drożdży. Pierwszym etapem tych przemian jest najczęściej hydroliza przy udziale enzymów laktazy. Powstałe w ten sposób cukry proste: glukoza i galaktoza w warunkach tlenowych utleniają się do CO₂ i H₂O, natomiast w warunkach beztlenowych ulegają fermentacji: alkoholowej i mlekowej. Laktoza jest odporna na wysokie temperatury, nawet 120 °C. Dopiero w 170 °C traci wodę hydratacyjną i przekształca się w karmel.

Tłuszcz mleczny

Tworzony jest z glicerolu i kwasów tłuszczowych. Glicerol powstaje w trakcie przemian glukozy, a nasycone kwasy tłuszczowe z fermentacji błonnikowej zachodzącej w żwaczu. Nienasycone kwasy tłuszczowe stanowiące od 3 do 5% tłuszczu dostarczane są z paszą, a następnie rozprowadzane z limfą lub w połączeniach lipoproteinowych z krwią. Część kwasów nienasyconych pochodzących z paszy ulega jednak uwodornieniu (nasyceniu) w żwaczu przez mikroflorę fermentacyjną.

• Ogólna zawartość tłuszczu mlecznego w mleku to 2,7–5,5%. Blisko 80% masy tłuszczu reprezentują kuleczki o średnicy 2–6 mikrometrów. Pod koniec okresu laktacji średnica kuleczek ulega zmniejszeniu. Silny stopień rozproszenia (dyspersji) ilustruje fakt, że w 1 ml mleka jest od 2 do 6 miliardów kuleczek. Na powierzchni kuleczek są tzw. otoczki fosfolipidowo-białkowe. Natomiast wewnątrz jest półpłynny tłuszcz. Tłuszcz mleczny chemicznie jest tzw. tłuszczem właściwym, czyli estrem glicerolu i kwasów tłuszczowych (98%). Pozostałe 2% stanowią: cholesterol, fosfolipidy, karoteny, witaminy. Podstawowe kwasy tłuszczowe: linolowy, linolenowy i arachidonowy stanowią grupę niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych (NNKT, witamina F). W mleku krowim występuje również dużokwasu oleinowego, który stanowi 37% zawartości tłuszczu mleka. Głównym fosfolipidem mleka jest lecytyna, która ma zdolności stabilizowania emulsji. Zawartość lecytyny: 0,02–0,035%. Cholesterol występuje z tłuszczem w stosunku 1:100. Strawność tłuszczu mlecznego jest bardzo wysoka, 97-99%. Tak wysoka strawność wynika z dużego rozproszenia kuleczek tłuszczowych w mleku, jak i również z niskiej temperatury topnienia tłuszczu (31–42 °C).

Substancje mineralne

• Wapń. W mleku krowim od 1 do 1,2 g/l. Ok 2/3 całego wapnia związane jest z kazeiną w postaci dwu- i trójwapniowego fosforanu. 10% wapnia występuje w formie jonowej, a ok. 20% jako niezjonizowane węglany, fosforany i cytryniany.
• Fosfor. W mleku krowim 0,093-0,096%. W postaci fosforanów wapnia, magnezu i potasu. Związany jest także estrowo z kazeiną, tłuszczami i cukrowcami.
• Potas. Występuje głównie w postaci wolnych jonów. Zawartość waha się w granicach 1,35-1,55 g/l. Zawartość potasu zależna jest od zawartości sodu. Im mniej sodu, tym więcej potasu.
• Chlor, Sód. Występują w mleku jako wolne jony, ale w ścisłym powiązaniu z jonami wapnia i potasu. Zasadnicza rola chloru i sodu polega na utrzymaniu odpowiedniego ciśnienia osmotycznego mleka (wspomaga ono również laktozę).
• Magnez. Występuje w mleku zarówno w postaci związków rozpuszczonych (73-75% ogólnej ilości), jak i w postaci koloidalnej – fosforanów i cytrynianów. Tylko niewielka ilość magnezu (15%) występuje jako wolne jony. Magnez wpływa na stabilność termiczną mleka.
• Kwas cytrynowy. Świeże mleko ma go od 0,16 do 0,2%. Jest on syntetyzowany w gruczole mlekowym; spełnia rolę czynnika buforującego. W 90% tworzy rozpuszczalne sole wapnia, magnezu i potasu.

Witaminy

• Witamina A. Wytwarzana przez organizm krowy z karotenu pobieranego z paszą. Następnie z krwią transportowana jest do gruczołu mlecznego. Witamina A gromadzona jest głównie w tłuszczu mleka; zawiera on 0,002% witaminy A i 0,0001% karotenu.
• Witamina D. Powstaje w organizmie zwierzęcia lub bezpośrednio w mleku, a nawet w paszy: ze steroli pod wpływem promieni UV. W mleku obecny jest cholesterol w ilości 0,012% i w witaminę D może się on przekształcać przez naświetlenie mleka lub po spożyciu.
• Witamina E (tokoferol). Jej źródłem jest pasza zadawana krowie. Dlatego w sezonie pastwiskowym mleko jest bogatsze w witaminę E niż w sezonie zimowym.
• Witaminy z grupy B. Są wytwarzane przez mikroflorę (drobnoustroje) w żwaczu i jelitach.

pH świeżego mleka powinno mieścić się w przedziale 6,5-6,7.