исследование качества молока различных производителей

Министерство образования, науки и молодежи Республики Крым

                                                                            Отделение: химия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА МОЛОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ

НА ПРИМЕРЕ МОЛОКА

Работу выполнил:

                                                        Федоровский М.

(8-А класс МБОУ школа № 15)

Научный руководитель:

Соловьева Ирина Вагифовна,

     учитель химии

      МБОУ «Школа №15»

г. Феодосии

г. Феодосия - 2017

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………04

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МОЛОКА………………………………………………….06

1.1. Определение pH среды молока……………………………………………………..07

1.2. Определение наличия молочной кислоты.………………………………………...08

1.3. Определение наличия углеводов…………………………………………………...09

1.4. Определение лактозы в молоке…………………………………………………….09

1.5. Содержание казеина в молоке…………………………………………………..….10

МОЛОКО В НАШЕЙ ЖИЗНИ. Аргументы «за» и «против»…………………………11

ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА МОЛОКА. ОПЫТЫ……………………..…………..12

2.1. Опыт №1. «Определение степени разбавленности молока водой»………………12

2.2. Опыт №2. «Определение посторонних примесей в молоке»……………………..14

ВЫВОДЫ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ……………………………………….16

ВВЕДЕНИЕ

Обязательным и незаменимым продуктом питания является молоко. Оно по своему химическому составу и биологическим свойствам занимает исключительное место среди продуктов животного происхождения, используемых в питании детей всех возрастных групп. Но не все с удовольствием пьют молоко и едят блюда, приготовленные на основе молока и молочных продуктов (каши, молочные супы, творожные запеканки, сыр, бутерброды с маслом). Проблема правильного питания очень актуальна для школьников, необходимо говорить о пользе и значимости молока и молочных продуктов. Мы решили собрать как можно больше информации о пользе молока и молочных продуктов, выяснить состав молока.

Питательность 1 литра молока составляет 685 ккал. Калорийность зависит главным образом, от содержания жира, белка. Благодаря содержанию в молоке важнейших питательных веществ, главным образом белка, углеводов, витаминов, минеральных веществ, оно является и защитным фактором. В целях охраны здоровья на предприятиях, где существуют вредные условия труда, работники получают молоко.

По научно-обоснованным нормам питания рекомендовано, чтобы 30 - 40% калорийности организма в питательных веществах должно приходиться на молоко и молочные продукты, что составляет около 1,5 литров молока на человека в день (в пересчете на молоко).

Молочный белок является важным защитным фактором, так как он в силу своей природы связывает пары кислот и щелочей, а также нейтрализует ядовитые желтые металлы (следы) и другие вредные для здоровья вещества. Благодаря содержанию в молоке кальция, фосфора, витаминов предотвращается развитие авитаминозов.

В последние годы из-за повышенного спроса молочных продуктов ставятся задачи перед работниками агрокомплекса в увеличение объемов производства высококачественного молока. В последние годы получаемая основная масса товарного молока производится в частном секторе агропромышленного комплекса республики, поэтому очень важно изучить качественные показатели данной продукции.

Проблема исследования сформулирована следующим образом: какой химический состав молока? Как молоко и молочная продукция влияет на организм человека?

В качестве гипотезы выдвинуто предположение о том,  что процесс приема молока и молочных продуктов  будет способствовать правильному развитию организма не только детей, но и взрослых.

Для проведения работы были взяты пробы молока таких производителей, как: Саратовский молочный комбинат, пос. Расково

ООО «Новатор» РК г. Джанкой

ООО «ЧЗПТ» РК пгт Черноморское

В ходе работы мы должны разобраться в химическом составе молока, в особенностях его состава.  

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:

• теоретические: анализ специальной литературы, использование материалов ресурсов Интернет;
• эмпирические (практические): практические работы, опыты, обобщение и анализ полученных данных;
• математические (цифровая обработка данных).

Полученные в результате исследования данные помогут предпринять меры по химической обработке молока и, возможно, изменит представление о пользе и вреде молочной продукции. Данная работа также поможет позаботиться о здоровом питании каждого человека, сбалансировав потребление молока и побочных продуктов.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МОЛОКА

Установлено, что молоко содержит свыше ста ценнейших компонентов, многие из которых природа не повторила ни в одном из других продуктов. В него входят все необходимые для жизнедеятельности организма вещества: белки, жиры, углеводы, минеральные соли, витамины. Эти компоненты молока хорошо сбалансированы, благодаря чему легко и полностью усваиваются. Усвояемость молока и молочных продуктов колеблется от 95 до 98%. Молоко также способствует усвоению других пищевых продуктов.

Молоко состоит из воды (в среднем 87,5%) и сухого вещества (12,5%) .

Схема 1. Химический состав молока.

В состав натурального молока входит 25 наименований жирных кислот, 20 аминокислот, более 30 макро– и микроэлементов и много других биологически активных веществ. Особое значение молока состоит в том, что оно даёт человеку полноценный белок животного происхождения, биологическая ценность которого значительно превышает ценность белка говядины, свинины и яиц. По количеству незаменимых аминокислот, которые не образуются в организме человека, а должны поступать с пищей, коровье молоко превосходит другие продукты питания.

Корма оказывают влияние на качество молока, сливок, на консистенцию молочного жира. Так, зеленыe подножные корма придают кремовато – жёлтый цвет молоку, сливкам, маслу. Кормовая капуста, силос, морковь и травяная мука способствуют сохранению цвета молока и в зимний период.

Hекоторые корма (брюква, турнепс, кочанная и кормовая капуста, ботва, сахарная свекла и силос) могут придавать молоку неприятный вкус и запах, особенно при скармливании их в больших количествах.

Рисунок 1. Витаминный состав молока

Витаминов в молоке около тридцати. В снабжении организма витаминами особенно важную роль играют именно молочные продукты. Наиболее важные из них:

витамин А (ретинол), В (тиамин), Вг (рибофлавин), С (аскорбиновая кислота), Д (кальциферол), Е (токоферол), Н (биотин), РР (никотиновая кислота).

Опыт №1. «Определение степени разбавленности молока водой»

Цель: Определить степень разбавленности разных проб молока водой.

Оборудование и реактивы: пробирки, чашки Петри, штатив для пробирок, фильтровальная бумага, стеклянные палочки, этиловый спирт (С2Н5ОН).

Внимание! Все практические работы должны проводиться с соблюдением техники безопасности.

Проведение опыта:

Для определения степени разбавленности молока водой в домашних условиях можно использовать следующие два способа.

1 способ

В пробирку наливают одну объёмную часть молока и две части чистого этилового спирта, и полученную смесь взбалтывают в течение 30 секунд, после чего быстро выливают на стеклянное прозрачное блюдечко, поставленное на тёмном фоне. Если молоко не разбавлено водой, то по истечении 5 –7 секунд, иногда даже раньше, в жидкости вылитой на блюдечко, появятся хлопья (выделившийся из спиртовой сыворотки казеин). Если же хлопья появятся спустя значительно больший промежуток времени, значит, молоко разбавлено водой, притом тем в большем количестве, чем более требуется времени для появления хлопьев.

Молоко разбавлено:

на 20 % (по объёму) – хлопья появляются спустя 30 секунд;
на 40 % - хлопья появляются спустя 30 минут;
на 50 % - хлопья появляются 40 минут.

2 способ

Другой способ основан на испытании фильтровальной бумагой.

В хорошо размешанное молоко погружают стеклянную или деревянную палочку толщиной в тонкий карандаш и приставшую каплю осторожно опускают на кусок фильтровальной бумаги, так чтобы капля имела, возможно, меньший объём, была сильно выпукла и походила бы формой на половинку мелкой горошины. Таких капель опускают на бумагу от 5 до 6. На некотором расстоянии друг от друга и оставляют в покое при комнатной температуре. Фильтровальная бумага постепенно всасывает воду и вокруг каждой капли образуется влажное кольцо. Если молоко не разбавлено водой, то кольцо вокруг капли будет очень узенькое и высыхает спустя полтора или два часа. Напротив, чем шире кольцо и чем быстрее оно высыхает, тем большим количеством воды разбавлено молоко.

Если молоко разбавлено:

на 10 % (по объёму) количеством воды, влажное кольцо вокруг капли высыхает через час;
при 30 % – через полчаса;
при 50 % (т.е. половина на половину) – через 15-20 минут.

Вывод.

Проведя анализ молока по первому способу, мы увидели, что:

-  в первой пробе молока хлопья выпали спустя 10-12 секунд

- во второй пробе хлопья выпали спустя 24 минуты

- в 3-ей пробе хлопья в незначительной степени выпали спустя 42 минуты.

1.1.Определение pH среды молока

Вещества, содержащие в молоке, имеют амфотерную природу, т.е. проявляют свойства и кислот и оснований, поэтому индикатор не должен менять свой цвет.

Но опыт показывает, что универсальный индикатор при опускании его в молоко, изменяет цвет на бледно-зеленый. Это говорит о том, что данное молоко имеет слабо – щелочную среду. Таким образом мы узнали, что в молоко добавляют соду, для того чтобы оно дальше не скисало, а именно сода (NaHCO3) и дает молоку слабо – щелочную среду. Соду добавляют в молоко как консервант.

Существует зависимость между pH и титруемой кислотностью молока и некоторых молочных продуктов. Установлено, что активная кислотность молока (pH) изменяется значительно медленнее, чем титруемая. Свойство молока противодействовать изменению pH называется буферностью. Зависит она от наличия в молоке казеината кальция, фосфорнокислых и лимоннокислых солей.
Концентрация водородных ионов в свежем нормальном молоке характеризуется показателем pH 6,67—6,68. Активная кислотность свежего молока, как видим, невелика и близка к нейтральной реакции. Такая кислотность благоприятна для устойчивости коллоидной системы молока и развития в нем бактерий.
Молоко и другие молочные продукты обладают определенной буферной емкостью — это количество миллилитров 0,1 н. кислоты или щелочи на 100 мл раствора, которое сдвигает pH на единицу. Буферная емкость молока по кислоте 2,4—2,6, по щелочи 1,2—1,4 мл. Разные образцы молока отличаются степенью выраженности буферных свойств.
Переход окраски индикатора фенолфталеина из бесцветной в красную происходит при pH 8,2—8,3. При титровании свежего молока pH 6,67—6,68 смещается при добавлении 0,1 н. раствора щелочи до pH 8,2—8,3 (появление розовой окраски индикатора). В случае увеличенной буферной емкости на такое смещение потребуется больше щелочи и титруемая кислотность будет выше. Буферная емкость молока повышается при увеличении содержания белков, лимоннокислых и фосфорнокислых солей. Эта одна из причин, вызывающих колебание титруемой кислотности разных образцов свежего молока.
Медленное изменение активной кислотности молока благоприятствует размножению в нем молочнокислых бактерий, развитие которых, как известно, замедляется, а затем прекращается при значительном снижении pH. Буферные свойства молока и сыра имеют большое значение в сыроделии.

Опыт №2. «Действие молока на индикатор»

Цель: определить pH среды молока разных производителей.

Оборудование и реактивы:мерные стаканы, лакмусовые бумажки.

Внимание! Все практические работы должны проводиться с соблюдением техники безопасности.

Проведение опыта:

Наливаем молоко в мерные стаканы. Опускаем лакмусовые бумажки в молоко и ждем

несколько секунд. Вынув бумажки из молока сверяемся с эталонной шкалой для pH.

После проведения опыта заносим данные в таблицу.

Рисунок 2. Эталонная шкала для pH

Опыт № 3. «Определение посторонних примесей в молоке»

Цель: Определить присутствие посторонних примесей в разных пробах молока.

Комментарии:Помимо разбавления молока водой к нему нередко подмешивают крахмал, гипс, мел, мыло, соду, поташ, буру, известь и даже такие химические продукты, как борная и салициловая кислоты. Одни из этих веществ подмешиваются для придания снятому молоку виды цельного, неснятого; другие – для предохранения от быстрого скисания.

В действительности подмешивание названных примесей не предохраняет молоко от скисания, а довольно часто служит источником отравлений или способствует усиленному размножению в молоке различных болезнетворных микроорганизмов.

Для определения химических примесей, характеризующихся щелочной, или наоборот, кислой реакцией, в молоке достаточно провести следующее испытание.  Добавив соду (NaHCO3) в молоко и взболтав его, при наличии примесей будет заметна реакция и незначительное выделение газа

Внимание! Все практические работы должны проводиться с соблюдением техники безопасности.

Проведение практической работы

1. Добавляем 1 мл молока в пробирку.
2. Насыпаем небольшое количество соды в пробирку и взбалтываем.

Выводы.

В пробах молока №2,3 присутствуют посторонние примеси

Опыт № 4.   Определение наличия молочной кислоты

Все знают, что прокисшее молоко имеет кислый вкус. Можно ли это подтвердить и химическим путем? Мы на двое суток оставили молоко в тепле. В нем появился осадок (простокваша), а универсальный индикатор изменил цвет на красный, что говорит о наличие в молоке молочной кислоты (CH₃CH(OH)COOH).

Молочную кислоту такжеможно обнаружить при помощи взаимодействия серной кислоты и перманганата калия:

Выполнение реакции: 

В пробирку прилить 1 мл молочной кислоты, а затем немного подкисленного серной кислотой раствора перманганата калия. Нагревать в течение 2 минут на слабом огне. Ощущается запах уксусной кислоты. С3Н6О3 + [O] = C3Н4O3 + H2O↑

Продуктом данной реакции может быть пировиноградная кислота С3Н4О3, которая тоже имеет запах уксусной кислоты. С3Н6О3+ [O] = C3Н4O3 + H2O↑ Однако пировиноградная кислота при обычных условиях неустойчива и быстро окисляется до уксусной кислоты, поэтому реакция протекает согласно суммарному уравнению: С3Н6О3 + 2[O] = CH3COOH + CO2↑ + H2O.

При проведении опытов запах уксусной кислоты ощущался во всех трех пробах  молока.

Опыт № 5.  Определения наличия углеводов

В молоке млекопитающих содержится лактоза (молочный сахар), который является дисахаридом и состоит из молекулы  глюкозы и галактозы.

С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6

В молоке 4 – 6 % лактозы. Она обладает слабо выраженной сладостью.

Для доказательства наличия углеводов в молоке, мы нагревали его вместе со свежеприготовленным Сu(OH)2 – осадком голубого цвета и только в пробе № 1 ( Саратовский завод) получили осадок красного цвета, что и является подтверждением наличия глюкозы. В пробе № 2 цвет осадка остался слабо фиолетовым.

Опыт № 6.  Определение лактозы в молоке

Лактоза является дисахаридом, то есть состоит из двух элементарных сахаров, которые представляют собой минимальные структурные единицы. Любой сложный углевод (например, крахмал, лактоза или целлюлоза) распадается именно на моносахариды, которые всасываются в кровь и используются организмом для различных нужд. Поскольку лактоза состоит из двух моносахаридов (глюкоза и галактоза), то при попадании в организм человека под действием пищеварительных ферментов именно на них и распадается все соединение. В результате расщепления лактозы на глюкозу и галактозу, последние всасываются в кровь и утилизируются клетками организма человека. Фермент, который расщепляет лактозу на галактозу и глюкозу в пищеварительном тракте, называется лактаза.

В коровьем молоке содержится около 4,5% лактозы. Она является изомером сахарозы, дает реакцию серебряного зеркала /также и медного /. Молочный сахар менее растворим и сладок, чем свекловичный. При гидролизе молочный сахар дает две монозы - глюкозу и галактозу.

Формула 1. Лактоза

Для обнаружения молочного сахара необходимо взять 20 мл молока, затем приливают столько же воды и несколько капель уксусной кислоты для свертывания молока. При выделении казеина, его отфильтровывают. К 10 мл фильтрата приливают свежеприготовленный раствор гидроксида меди (5 мл раствора сульфата меди + 1-2 мл раствора едкого натра ). Тогда также как и в первом случае, к 10 мл фильтрата приливают немного гидроксида меди и нагревают - реакция медного зеркала - красно-желтая окраска.

Опыт № 7.   Содержание казеина в молоке

Казеин является составной частью молока, в котором он находится в виде кальциевой соли. Содержание казеина в молоке составляет 3—4%. По аминокислотному составу казеин близок к шерсти, отличаясь от нее значительно меньшим содержанием цистина. Для выделения казеина используют снятое молоко (обрат), получающееся после отделения жиров путем сепарирования. Казеин может быть выделен из молока действием кислот (соляной или уксусной) или сычужного фермента.

Для опыта берут 0,5 л молока. После длительного стояния молока, с его поверхности верхней части снимают сливки/ сливки - это часть жира молока /. Затем приливают 10 мл 10-процентного раствора соляной кислоты и оставляют жидкость стоять в течение 2,5 часов. Образовавшийся казеин отжимают через полотняную ткань. Чтобы удалить полностью следы кислоты, белок неоднократно промывают водой.

Казеин образовался во всех трех пробах молока.

ВЫВОДЫ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ

Научная работа посвящена исследованию качества молочной продукции на примере молока разных изготовителей.

Для определения качества молока мы проводим опыты, в результате которых мы рассматриваем химический состав, потребляемого нами молока.

При определении pH среды молока универсальный индикатор приобрел бледно-зеленый цвет, что показало нам присутствие слабо-щелочной среды. Это означает что сода, добавляемая в молоко для предотвращения скисания, дает молоку слабо-щелочную среду.

Далее путем исследований мы определили наличие углеводов в составе молока ( с помощью нагрева молока с Сu(OH)2), лактозы, казеина, а также определили кислотность молочного продукта.

Также нами были рассмотрены отрицательные стороны влияния продукта на организм человека, анализируя полученные результаты в предыдущих исследованиях.

Далее, путем наглядных опытов мы определили степень разбавленности молока водой двумя способами и исследовали присутствие посторонних примесей в составе данного продукта, записав данные в таблицы сравнения.

В итоге, проба саратовского молока по качеству оказалась лучше, чем две пробы крымского.