ПОСТОРОННИЕ ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

ВИТАМИНЫ

Витамины (от лат. vita—жизнь) — низкомолекулярные соединения разнообразного химического строения, необходимые для нормальной жизнедеятельности животных, человека, растений и микроорганизмов. Витамины играют важную роль в обмене веществ, так как многие из них входят в состав активных групп двухкомпонентных ферментов. Отсутствие или недостаток в пище витаминов приводит к нарушению обмена веществ, и в конечном итоге к заболеваниям (авитаминозам и гиповитаминозам).

Витамины были открыты в 1880 г. русским ученым Н. И. Луниным. Он установил, что пища человека и животного кроме белков, жиров, уг­леводов и солей должна содержать незначительное количество каких-то неизвестных жизненно важных веществ. Позже польский ученый К. Функ назвал эти вещества витаминами. В настоящее время известно более 20 витаминов и выяснена их химическая природа. По признаку раство­римости все витамины можно разделить на жирорастворимые (A, D, Е и К) и водорастворимые (витамины группы В, С и др.)

Молоко содержит практически все витамины, необходимые для нормального развития человека (рис. 5). Они попадают в него из поедаемо­го животными корма и синтезируются микрофлорой рубца. Содержание витаминов в молоке колеблется в зависимости от сезона года, стадии лактации, рационов кормления, породы и индивидуальных особенностей коров. Кроме того, содержание некоторых витаминов изменя­ется при хранении и тепловой обработке молока (пастеризации, сгуще­нии, сушке).

Жирорастворимые витамины молока включены в оболочки жировых шариков, водорастворимые содержатся в свободном виде и в составе коферментов различных ферментов.

Рис.5 Витамины молока

 

Витамин А (ретинол). Недостаток витамина А в организме человека вызывает заболевания глаз: куриную слепоту (утрата зрения в сумерках) и сухость роговицы (ксерофтальмия). Этот витамин участвует в окисли­тельных процессах, протекающих в организме. Его считают витамином роста, он повышает сопротивляемость организма инфекционным забо­леваниям и т. д.

Витамин А образуется и накапливается лишь в организме человека и животных. В растениях содержится желтый пигмент — β-каротин, из которого в животном организме образуется витамин А. Таким образом, β-каротин является предшественником витамина А — провитамином. Часть каротина корма может переходить в молоко без изменения, поэто­му оно обычно содержит одновременно витамин А и каротин.

В молоке витамина А содержится 0,004-0,1 мг%, каротина — около 0,02 мг%. Молозиво содержит в 10—12 раз больше витамина А, чем мо­локо. Наиболее богаты витамином А (и каротином) молоко и сливки лет­не-осеннего периода, когда животные поедают зеленый корм, содержа­щий много каротина. Масло, выработанное из летнего молока, содер- жит в 4 раза больше витамина А, чем масло из зимнего молока. В период стойлового содержания животные получают недостаточное количество каротина с кормами. В целях повышения содержания каротина и вита­мина А в молоке животным в этот период необходимо скармливать се­наж, силос и концентраты витамина А. В настоящее время по рекомен­дации Института питания РАМН с целью витаминизации пищи в мо­лочные продукты стали вносить водорастворимый (3-каротин (препарат «Циклокар») и поливитаминный премикс, содержащий 12 основных ви­таминов — A, D₃, Е, а также С, В, и другие водорастворимые витамины.

Витамин D (кальциферол). Этот витамин регулирует фосфорно-кальциевый обмен в организме человека. Его недостаток в пище нарушает процесс отложения в костях солей кальция и фосфора, что приводит к заболеванию рахитом. Витамин D образуется в организме животных и человека из провитаминов — стеринов — при их ультрафиолетовом облучении.

Молоко содержит сравнительно мало витамина D, летом его в 5—8 раз больше, чем зимой. Эффективным средством повышения содержа­ния витамина D в молоке является облучение животных УФ-лучами и скармливание им препаратов этого витамина.

Витамин Е (токоферолы). Недостаток витамина Е вызывает стерильность (бесплодие) животных. Витамин Е предохраняет жиры от окисле­ния, т. е. обладает антиокислительными свойствами. По химической при­роде витамин Е относится к группе токоферолов. Токоферолы синтези­руются только в растениях (ими богаты растительные масла). В организм животных токоферолы попадают с растительными кормами.

Потребность в витамине Е в сутки для взрослого человека составляет 8-10 мг.

В молоке содержится в среднем 0,09 мг% витамина Е, причем его количество летом больше, чем зимой.

Витамин К (витамин коагуляции крови). Этот витамин влияет на про­цесс свертывания крови. Содержится в зеленых растениях, в организме животных и человека синтезируется микрофлорой кишечника. В коро­вьем молоке витамин К содержится в незначительных количествах.

 

ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ

Тиамин (витамин B₁). Витамин В₁ имеет важное значение для обмена углеводов, жиров и белков. Он входит в состав активной группы декарбоксилаз, которые катализируют окисление пировиноградной и других кетокислот в организме человека. При недостатке витамина В₁ накапливается пировиноградная кислота, избыточное количество которой отрицательно действует на нервную ткань. Недостаток витамина вызывает расстройство нервной системы и заболевание «бери-бери», или полиневрит. Витамин В₁ синтезируется растениями и многочисленными микроорганизмами.

В молоке содержится, в среднем, 0,04 мг% витамина В₁. Его количество в молоке в течение года почти постоянно и практически не зависит от корма. Это объясняется тем, что тиамин, в основном, синтезируется микрофлорой рубца животных. Способностью синтезировать витамин В₁, а также витамин В₂ обладают некоторые микроорганизмы заквасок. По­этому его содержание в кисломолочных продуктах можно повысить пу­тем применения активных заквасок.

Рибофлавин (витамин В₂). Рибофлавин представляет собой желто-зеленый пигмент, который был впервые выделен из молочной сыворотки. Рибофлавин входит в состав активных групп ряда окислительно-восстановительных ферментов. При его недостатке нарушаются процессы окис­ления органических веществ, прекращается рост животных и т. д. Витамин В₂ синтезируется микрофлорой кишечника человека и животных.

Содержание витамина В₂ в молоке колеблется от 0,1 до 0,28 мг%. В молозиве его содержится в 3—4 раза больше, чем в молоке. Витамин поступает в молоко из корма и синтезируется микрофлорой рубца. Потребность человека в витамине В₂ удовлетворяется, в основном, за счет молочных продуктов.

Ниацин (никотиновая кислота, витамин РР). Витаминной активностью обладают никотиновая кислота и никотинамид.

Никотинамид необходим для построения активных групп дегидроге­наз. При его недостатке возникают кожные заболевания (пеллагра), рас­стройство нервной системы и пищеварения. Витамин образуется микро­организмами рубца животного.

В молоке содержится мало витамина РР. Оно, однако, богато триптофаном, из которого в организме человека синтезируется никотиновая кислота.

Витамин В₁₂ (кобаламин). Витамин обладает высокой биологической активностью. В состав витамина В₁₂ входит кобальт. Недостаток витами­на В вызывает злокачественную анемию (злокачественное малокровие). Витамин В₁₂ в природе синтезируется, главным образом, микроорганиз­мами, которые и служат основным источником его промышленного по­лучения. В организме человека и животных он не синтезируется. У жвач­ных животных потребность в витамине В₁₂ удовлетворяется за счет син­теза его микрофлорой желудочно-кишечного тракта. В молоке витами­на В₁₂ содержится около 0,4 мкг на 100 г (суточная потребность состав­ляет 3 мкг). Молоко и молочные продукты покрывают более 20% суточ­ной потребности человека в витамине В₁₂.

Аскорбиновая кислота (витамин С). Она участвует в окислительно-вос­становительных процессах, происходящих в организме. Недостаток ви­тамина С в пище может вызывать цингу. По своему строению аскорби­новая кислота близка к гексозам. Она легко окисляется в дегидроаскор- биновую кислоту, которая, присоединяя два атома водорода, восстанав­ливается в аскорбиновую кислоту.

Дегидроаскорбиновая кислота, так же как и аскорбиновая, обладает витаминными свойствами. При дальнейшем окислении дегидроаскорбиновой кислоты образуются продукты, которые этими свойствами не обла­дают. Окисление аскорбиновой кислоты ускоряется в присутствии метал­лов (железа, меди), света и при нагревании с доступом воздуха.

В сыром молоке содержится 0,3—2,0 мг% витамина С. Витамин С синтезируется микрофлорой рубца, его содержание в молоке зависит от индивидуальных особенностей животного. Обычно оно повышается зимой и понижается летом.

При хранении молока количество аскорбиновой кислоты снижается. Свет действует разрушающе на аскорбиновую кислоту, поэтому при хранении молока в прозрачных бутылках потери витамина С составляют 50% и более. Лучше сохраняется витамин в бутылках из темного стекла и бумажных пакетах. Это важно учитывать при выпуске витаминизирован­ного молока и кисломолочных напитков.

Витамины В₆, В₃, биотин и др. Витамин В₆ (пиридоксин) входит в состав ферментов, катализирующих переаминирование и декарбоксилирование некоторых аминокислот. Содержание пиридоксина в молоке составляет 0,05 мг%.

В₃ (пантотеновая кислота), биотин, фолиевая кислота (фолацин) вхо­дят в состав коферментов ряда ферментов и имеют важное биологичес­кое значение. Данные витамины необходимы для роста дрожжей и молочнокислых бактерий. Поэтому недостаток их в молоке весной может быть причиной плохого сквашивания молока при приготовлении бактериальных заквасок и выработке молочнокислых продуктов.

 

ГОРМОНЫИ ГАЗЫ

В молоко из крови переходят гормоны (от греч. hormaino — привожу в движение, побуждаю) — химические стимуляторы, образующиеся в клетках желез внутренней секреции и регулирующие обмен веществ в организме. По химическому строению они могут быть пептидами и бел­ками (пролактин, окситоцин, инсулин), стероидами (половые гормоны) и производными аминокислот (тироксин и др.). Из них представляют интерес следующие гормоны: пролактин — гормон, стимулирующий раз­витие молочных желез, образование молока; окситоцин — гормон, сти­мулирующий отделение молока; тироксин — иодсодержащий гормон щитовидной железы. Их содержание в молоке незначительно.

Молоко при получении и обработке соприкасается с воздухом, газы которого растворяются в нем согласно общим законам растворимости газов в воде. Общее количество газов, растворенных в молоке, составля­ет около 80-120 мг в 1 кг молока. Из них на долю углекислого газа при­ходится 50-70%, кислорода — 5—10%, азота — 20-30%.

После выдаивания молока количество газов в нем уменьшается и ус­танавливается на определенном уровне. Затем в процессе хранения вслед­ствие развития микрофлоры в молоке понижается содержание кислоро­да, поэтому по степени его снижения можно судить о качестве заготов­ляемого молока.

ПОСТОРОННИЕ ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

Из организма животного в молоко могут переходить различные химические вещества, опасные для здоровья человека. Некоторые из этих веществ затрудняют технологические процессы при выработке молочных продук­тов, снижают их качество и пищевую ценность. К посторонним химическим веществам молока относятся антибиотики, пестициды, моющие и де­зинфицирующие вещества, соли тяжелых металлов, радиоактивные веще­ства, токсины, нитраты, нитриты, бенз(а)пирен, диоксины и пр. (рис. 5).

 

 

Рис.5 Посторонние химические вещества молока

АНТИБИОТИКИ

При лечении мастита и других заболеваний животных применяют пенициллин, стрептомицин, тетрациклины и другие антибиотики. Их растворы часто вводят через сосковый канал в пораженные четверти вы­мени. Введенные таким образом антибиотики переходят в молоко и со­храняются в нем. Их содержание в молоке зависит от дозы, свойств вве­денного препарата и индивидуальных особенностей животного. Приня­то считать, что антибиотики переходят в молоко в течение 48—72 ч и бо­лее после введения их в молочную железу. В связи с этим молоко в тече­ние 2—5 дней после применения пенициллина и других антибиотиков нельзя сдавать на молочные заводы.

Присутствие антибиотиков в молоке изменяет его свойства. Такое молоко при употреблении его в пищу может вызвать аллергические ре­акции у людей с повышенной чувствительностью к антибиотикам. Со­держание в молоке антибиотиков, даже в небольших концентрациях, по­давляет развитие молочнокислых бактерий, применяемых при производ­стве кисломолочных продуктов. Наиболее чувствительны к антибиоти­кам термофильный стрептококк и молочнокислые палочки. Антибиоти­ки нарушают сычужное свертывание молока при производстве творога и сыра, что приводит к ухудшению качества этих продуктов. Поэтому на молочных заводах контролируют молоко на наличие антибиотиков по разработанным для промышленности методам.

ПЕСТИЦИДЫ, МОЮЩИЕ И ДЕЗИНФИЦИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

В сельском хозяйстве для защиты растений и животных от вредите­лей и болезней применяют различные химические вещества — пестици­ды (от лат. pestis — зараза + caedere («цидос») — убивать).

Пестициды попадают в организм животного и затем в молоко при обработке ими кожного покрова животного, а также с кормами, содержащими остатки этих веществ. В настоящее время широко используют, в основном, фосфорорганические пестициды, раньше применяли также хлорорганические пестициды. Степень выделения этих соединений в молоко и их токсичность различны.

Фосфорорганические пестициды (хлорофос, карбофос, метафос, фосфамид и др.) довольно быстро разрушаются в пищеварительном тракте животного и переходят в молоко в незначительных количествах. Выде­ление фосфорорганических соединений с молоком обычно заканчива­ется через 2—5 дней после обработки ими животных или скармливании кормов, обработанных этими препаратами.

Хлорорганические пестициды (ДЦТ, альдрин, гексахлоран и др.) сильно токсичны и отличаются высокой стойкостью во внешней среде. Они могут сохраняться годами и, постепенно накапливаясь в почве, создают опасность для человека и животных. Поступившие в организм животного хлорорганические пестициды откладываются в его жировой ткани и длительное время (влечение 2-3 мес) выделяются с молоком. Использование в сельском хозяйстве наиболее стойких хлорорганических препаратов (ДЦТ, альдрин) в нашей стране запрещено. Также не допускаются обработка шкуры скота хлорорганическими соединениями и скармливание лактирующим животным кормов, обработанных этими препаратами.

Поскольку молоко, содержащее хлорорганические пестициды, может приобретать токсические свойства и представлять опасность для здоро­вья людей, сдача на переработку молока с остатками этих химических средств защиты растений и животных запрещена.

При недостаточно тщательном ополаскивании оборудования и сис­темы трубопроводов водой после мойки и дезинфекции возможны слу­чаи попадания в молоко моющих и дезинфицирующих средств, отрица­тельно влияющих на его сыропригодность и способность к сквашива­нию. Наибольшую опасность представляют препараты, содержащие ак­тивный хлор и четырехзамещенные соединения аммония.

 

СОЛИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И РАДИОАКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА

В высокоразвитых странах с каждым годом увеличивается промышленное применение ртути, кадмия, свинца и других тяжелых металлов. В сельскохозяйственной практике для борьбы с насекомыми и грызунами широко используют препараты тяжелых металлов (ртути, меди, цинка).

Многие из тяжелых металлов токсичны и представляют потенциальную угрозу для здоровья животных и человека. Они поступают в окружаю­щую среду и могут накапливаться в кормах и пищевых продуктах.

Ртуть, свинец, кадмий, попадая в организм животного из кормов, вдыхаемого воздуха и через кожный покров, откладываются в различных органах и тканях. В молоко выделяется лишь незначительная часть поступивших металлов, поэтому оно наименее загрязнено различными тяжелыми металлами. Так, среднее содержание ртути, свинца и кадмия в 1 л молока составляет 5—9% допустимой суточной нормы поступления.

Большие количества тяжелых металлов могут выделяться в молоко при отравлении животных различными химическими препаратами. Отрав­ления коров, например ртутью, возможны при использовании для кор­мовых целей зерна, потравленного ртутьорганическими соединениями (гранозаном, меркураном). При отравлении животных соединениями свинца, мышьяковистыми препаратами, медным купоросом в молоке содержится увеличенное количество свинца, мышьяка, меди.

В пищевых продуктах могут накапливаться различные радиоактив­ные изотопы (радионуклеиды), выделяемые в атмосферу земли при до­быче, использовании и хранении радиоактивных элементов. Наиболее опасны для человека изотопы с длительным периодом полураспада (28,6— 30 лет) — стронций-90 и цезий-137. Поступление этих радиоизотопов в организм человека с хлебными и молочными продуктами составляет око­ло 80% общего суточного их поступления.

Молоке загрязняется радиоактивными веществами, в основном, био­логическим путем, т. е. по цепи почва — растения — животные — моло­ко. В России молоко, молочные и другие пищевые продукты животного и растительного происхождения контролируют на содержание в них опасных для здоровья человека радиоизотопов.

Молоко, загрязненное радиоизотопами выше предельно допустимых норм, необходимо перед употреблением предварительно очищать с по­мощью синтетических ионообменных смол, полисахаридов морских во­дорослей (альгинатов), которые задерживают 75—95% радиоактивного стронция и цезия. Из радиоактивно загрязненного молока можно выра­батывать сливочное и топленое масло, в которые переходит менее 1% радиоактивных изотопов от общего их количества в молоке.

 

РАСТИТЕЛЬНЫЕ, МИКРОБНЫЕ ЯДЫИ ДРУГИЕ ВЕЩЕСТВА

Иногда в молоко могут выделяться различные растительные яды (токсины), вызывающие отравления не только молодых животных, но и человека. В организм животных они попадают при поедании ядовитых растений (безвременник осенний, лютик и др.) или при скармливании им зерновых кормов с примесью ядовитых семян (куколь и др.), неумеренных количеств хлопчатниковых жмыхов, проросшего картофеля и др. Основными веществами, обусловливающими токсичность ядовитых ра­стений и некоторых кормов, являются алкалоиды (колхицин в безвре­меннике осеннем), гликозиды (соланины в проросшем картофеле), эфир­ные масла (полынь, горчица), госсипол (хлопчатниковые жмыхи) и др.

Сильнодействующие токсины могут выделяться некоторыми видами плесневых грибов (Aspergillus, Fusarium и др.). При поражении кормов (сено, солома, зерно и продукты их переработки) плесневыми грибами в них образуются и накапливаются так называемые микотоксины. Поэто­му скармливание заплесневелых кормов может вызвать отравление жи­вотных и выделение части микотоксинов в молоко.

К наиболее изученным микотоксинам относятся афлатоксины — токсины, вырабатываемые грибом Aspergillus flavus (аспергилл желтый). Они выделены в кристаллическом виде, выяснены их структура и механизм действия (афлатоксины вызывают цирротические изменения печени человека).

Пастеризация молока незначительно снижает токсичность микотоксинов. Поэтому молоко и другие пищевые продукты, загрязненные ми­котоксинами, представляют опасность для здоровья людей.

Причиной сильных отравлений молочными продуктами могут быть токсины бактериального происхождения, например, энтеротоксины, вырабатываемые коагулазоположительными стафилококками. Источники загрязнения молока стафилококками разнообразны — животные, боль­ные маститом, люди с гнойничковыми поражениями рук, больные анги­ной и т. д.

Энтеротоксины очень термостойки, они выдерживают пастеризацию и разрушаются только при кипячении молока в течение 2 ч. Энтероток­сины, оставшиеся в молоке после пастеризации, могут вызвать сильное пищевое отравление. Отравления иногда возникают при употреблении в пищу творога и сыра, выработанных из молока, обсемененного стафи­лококками.

Кроме перечисленных токсичных соединений молоко может содер­жать незначительное количество нитратов и нитритов, которые представ­ляют опасность для здоровья человека, так как являются предшествен­никами синтеза канцерогенных N-нитрозаминов.

К числу загрязнителей молока можно отнести полициклические ароматические углеводороды, например, канцерогенный 3,4-бензпирен, а также полихлорбифенилы, входящие в группу высокотоксичных диок­синов и некоторые другие.

Рис.6 Химический состав сухого остатка коровьего молока