مكونات الحليب الكيميائية

بسمبسم الله الرحمن الرحيم

تصنيع الالبان
Milk Manufacturing

أ.د.ابراهيم بشارة محمد

جامعة كردفان— كلية الموارد الطبيعية والدراسات البيئية

مكونات الحليب

يحتوي الحليب الناتج من مصادر حيوانية مختلفة علي نفس المكونات ولكن بنسب متغيرة ومتفاوتة حيث يعتمد ذلك على نوع الثدييات، التغذية(نوع وكمية العلف)، دورة الحلابة ، عدد دورات الحلابة. فبعض المكونات قد يكون معلق والبعض الاخر قد يكون مستحلب والاخر قد يكون ذائب في الماء. أن معرفة ودراسة مكونات الحليب من الامور الاساسية في صناعة الالبان وذلك للاسباب الاتية:

1.     ليكونوا علي بينة بالنسبة للاختلافات التركيبية للحليب ومنتجاته

2.     معرفة المشاكل التي قد تطرأ وتبرز امام المشتغل بتصنيع الالبان

3.     معرفة تأثير الاختلافات التركيبية علي خطوات التصنيع والناتج النهائي.

4.     معرفة تأثير المكونات المختلفة علي العيوب التي قد توجد في الحليب ومنتجاته.

5.     تطبيق التعليمات والقوانين الخاصة بهذه الصناعة

6.     ان تركيب الحليب هو المعتمد في تقييم الحليب من الناحية الاقتصادية

عليه ان المعرفة بتركيب الحليب يساعد علي تفهم المشاكل التي قد تبرز امام الشخص المشتغل بصناعة الالبان. كما ان تركيب الحليب هو المعتمد في تقييم الحليب من الناحية الاقتصادية.

التركيب الكيميائي للحليب:

يظهر الحليب بالنظرة الاولي كسائل متجانس التركيب. لكنه في الواقع مخلوط معقد التركيب يضم مجموعة كبيرة من المركبات الكيميائية  تشمل:

1-    المـــــاء                       2-  المواد الصلبة الكلية  3- مواد ثانوية : الإنزيمات والفيتامينات وأصباغ (كاروتين ،xanthophylls ،فيتامين بي)  خلايا مختلفة (طلائي خلايا الخلايا الكريات البيضاء ، والبكتيريا ، والخمائر)  عناصر مختلفة غريبة (ثاني أكسيد الكربون والأوكسجين والنتروجين وغيرها من الغازات).

الماء:الماء هو وسط الانتشار أو المذيب الذي ينتشر فيه مكونات اللبن الصلبة بصورة ذائبة أومعلقة مثل الدهن والبروتين واللاكتوز وخلافه. تتراوح نسبة الماء في حليب  الابقار حوالي 87 %.

محتويات المواد الصلبة الكلية: الدهن- - اللاكتوز- الصبغيات-الفتامينات- الاملاح المعدنية- البروتين

محتويات المواد الصلبة اللادهنية :اللاكتوز- الصبغيات-الفتامينات- الاملاح المعدنية- البروتين.

بالتالي يعتبر الحليب مزيج طبيعي مكون علي الصور التالية: فالدهن مثلاً يوجد علي حالة مستحلب ، والبروتينات وبعض الاملاح المعدنية توجد علي حالة غروية ، أما سكر الحليب فهو في حالة ذائبة في صورة محلول حقيقي.

دهن الحليب:

يتكون من دهون حقيقية ( جلسريدات ثلاثية ) ومواد مصاحبة كالفسفولبيدات والفيتامينات الذائبة والاسترولات. وبصفة عامة إن قيمة اللبن تتوقف على محتواه من الدهون التى تعتبر مصدراً مهماً لمد الجسم بالطاقة وتقدر نسبة الدهن في لبن الفريزيان 3.5 % وتصل في الأبقار المحلية 5% .

يعتبر من أهم مكونات الحليب فاليه تعزي النكهة الغنية والمستحبة عند كثير ما الناس. يعتبر مؤشراً على مدى دسامة اللبن. وتقدر عادة جودة اللبن وقيمته الاقتصادية وتحديد سعره على ما يحتويه من دهن : فمثلا يحتوي الحليب البقري على 3% – 3.5 % دهن، بينما تتراوح في اللبن الجاموسي من 5.5% – 9 %

ومن الناحية الغذائية فهو مصدر ممتاز للطاقة الحرارية وللفيتامينات الذائبة في الدهن مثل A,D,E,K ، كما انه يحتوي علي الاحماض الدهنية الاساسية. يوجد دهن الحليب منتشراً في الوسط المائي في صورة مستحلب دهني.

كل كرية دهن فى الحليب تكون محاطة بغشاء يتكون من طبقة رقيقة من البروتينات والفسفولبيدات وعدد من المركبات الاخرى. هذا الغشاء يحمى كرية الدهن ويمنعها من الاتحاد بغيرها من الكريات. من دون هذا الغشاء فان كريات الدهن سوف تتحد وتشكل كتلاً كبيرة من الدهون ايضا يحمى الدهون من التكسر بواسطة الانزيمات (انزيم لايبيز)الموجودة فى الحليب وبالتالى التسبب فى نتانة نهكة الحليب. بعض النحاس الموجود في الحليب ونحو ثلاثة أرباع انزيم فوسفاتيز يتركز فى هذا الغشاء. ويعتبر الدهن أقل كثافة فإنه يميل إلى التجمع يلاحظ ذلك حين تتلامس حبيات الدهن وتتجمع في صورة مجموعات خصوصاً بعد تسخينه وتركه يبرد حيث نلاحظ طبقة من القشدة قد تكونت علي سطحه. لذلك تجرى عملية التجنيس لتكسير حبيبات الدهن إلي حبيبات أصغر يصعب بعدها انفصال الدهن وتكوين طبقة القشدة على سطح الحليب . وتتأثر نسبة الدهن في الحليب بعدة عوامل:

Ø     بنوع الحيوان -   مرحلة الحليب - فصل السنة - التغذية - طريقة الحلب

Ø     تتكون دهون الحليب بصورة رئيسية من خليط من الدهون الثلاثية (التريجليسيريد) والكولين، والليسيتين. ويعتبر الكولين عاملاً أساسياً لمنع تراكم الدهن حول الكبد ولتمثيل الدهون واستخدامها في الجسم. في المقابل، فإن الليسيتين يتألف من الفوسفوليبدات التي تدخل في صلب تكوين الخلايا.

ما الفرق بين أنواع الحليب من حيث كمية الدهن ؟

حليب كامل الدسم :  يحوي 3.5 % الدسم ، لذا يكون طعمه لذيذ ومكوناته كثيفة وغنية بالكريما.  عندما يتوقف الرضع عن الرضاعة من أمهاتهم عادة ما يشربون الحليب كامل الدسم عدة سنين على الأقل لأن الأحماض الدهنية هامة لنمو خلايا الدماغ والجهاز العصبي .

حليب قليل الدسم  : يحوي على دسم أقل ( 2 % ) ولكن يحتفظ بطعم لذيذ ، وهو يشبه الحليب الكامل الدسم .

حليب منزوع الدسم ( خالي الدسم ) .

 زبدة الحليب .

بروتينات الحليب:

سبة المواد البروتينية في اللبن تتراوح بين 2.5 – 4.2 % ويوجد باللبن ثلاثة أنواع من البروتينات هي البيومين ، قلوبيولين والكازين ( والذى يعتبر أهمها ويشكل 80% من مجموعها (

توجد البروتينات في الحليب بحالة غروية وتكون حبيبات البروتين اصغر من حبيبات الدهن. يحتوي بروتين الحليب علي جميع الاحماض الامينية الاساسية التي يحتاجها الجسم لذا يسمي بالبروتين الكامل( 20 حامض اميني منها 8 احماض امينية اساسية للكبار و9 احماض امينية اساسية للاطفال). تلعب البروتينات دورا هاما في تحديد خواص الحليب الطبيعية وفي سلوكه أثناء المعاملات التصنيعية . إلي جانب الدور الهام في تحديد الثبات الحراري للبن أثناء المعاملات الحرارية المختلفة فضلا عن القيمة الغذائية العالية لبروتينات الحليب .ويحتوي الحليب البقري على حوالي 3.3 % بروتين بينما يحتوي الحليب الجاموسي على حوالي 4.5 % بروتين.

تقسيم بروتينيات الحليب

تتألف بروتينات الحليب من الكازين، والألبومين، وبيتا-لاكتوجلوبولين وتقسم تبعاً لتأثير الحموضة وأنزيمات التجبن إلى: الكازين    2-  بروتينيات الشرش . هذا إلى جانب مجموعة من البروتينات الصغرى

كازين: (80%)

من أهم بروتينات اللبن ويمثل الكازين القسم الأكبر من البروتينات ويمثل 80 % من بروتينات اللبن الكلية.  وهو البروتين المميز للبن وتضم الفا-بيتا كابا وكاما كازين. وتصل نسبته إلى (3%) من جملة المكونات وهو قابل للذوبان في الماء ولا يتأثر بالحرارة (البسترة العادية). التسخين فى درجات حرارة عالية يغير من خصائص الجزئيات وتكسير بعض الاحماض الامينية، هذه التغيرات يمكن ملاحظتها بالحواس كانكهة المطبوخة واللون البنى ، اما فيزيائياً فتلاحظ كتغيرات فى استقرار الحرارة وترسيب الحليب بالرنين. ويوجد الكازين في اللبن على صورة معقد غروي متحداً مع الكالسيوم في صورة كازينات الكالسيوم وفوسفات الكالسيوم الغير ذائبة. ويرسب الكازين عن طريق: - تحميض الحليب اما باضافة حمض بطريقة مباشرة او عن طريق انتاج حمض البكتريا أوعن طريق التجبن بعد اضافة بعض الانزيمات.

بروتينات الشرش أو بروتينات مصل اللبن Whey proteins

اذا لم يكن الحليب معالجاً حرارياً فان بروتين مصل الحليب الذائب في الماء يبقي في المصل بعد ان يتم ترسيب الكازين بواسطة الحمض او الرينين. معظم مصل البروتين يتفاعل مع الكازين عندما يتم تسخين الحليب الى درجة حرارة 63م فما فوق.كلما ارتفعت درجة الحرارة وطالت فترة المعالجة (التسخين) كلما زادت الرابطة بين هذه البروتينات و الكازين.  تمثل بروتينات الشرش 20% من بروتينات اللبن الكلية التي تشمل:

أ-بيتا لاكتالبيومين  Beta-Lactalbumin  ويحتوي على الكبريت ويتجمد بالحرارة عند 70م . وتصل نسبته في اللبن إلى (%0.5) . وهو المسئول عن الطبقة الرقيقة التي تتكون على قاع وجوانب الوعاء عند غلي اللبن مما يفقده جزئياً من قيمته الغذائية.

ب-الفا جلوبيولين Lactoglobulin  تصل نسبته إلى (0.5%) ويتجمد بالحرارة كالألبيومين

ج-البومين البلازما

سكر الحليب:

وتكون نسبته فى اللبن ما بين 4-6 % من مجموع عناصر اللبن. وهو أقل حلاوة وذوباناً من السكروز ويتكون من اتحاد جزئي جلكوز مع جزئي جلاكتوز.

يمثل اللاكتوز المصدر الرئيسي للكربوهيدرات في الحليب وهو يعرف باسم سكر الحليب لأنه لا يوجد في مصدر آخرغير الحليب.  اللاكتوز سكر ثنائي يتكون من وحدتين من سكر الجلوكوز والجلاكتوز. اللاكتوز يُكسب الحليب الطعم الحلو الخفيف ولذلك فان درجة حلاوته 1/6 حلاوة سكر القصب (الجلوكوز والفركتوز) حيث له طعم حلو ضعيف وتصل نسبته إلى (4.7%). ويمتاز هذا السكر عن غيره من السكريات الأخرى بقدرته على التخمر وعلى تنشيط ونمو أنواع معينة من الجراثيم النافعة ويلاحظ ذلك عند ترك اللبن الطازج غير المبستر فترة من الزمن أنه يتجبن (قطع) وهذا بسبب بكتيريا حمض اللاكتيك  وعند تكونُ الحامض في الحليب فان الكازين يترسب أو يتخثر  وهذه العملية هي أساس صناعة الألبان المتخمرة والحامضة كاللبن الزبادي والجبن. وإلى جانب سكر اللاكتوز، هناك سكر الجلاكتوز المهم جداً لأغشية المخ والخلايا العصبية. يدخل اللاكتوز ايضا في صناعة مثلجات الالبان والمواد الغذائية للاطفال والطبية.

الاملاح المعدنية Milk minerals

توجد أملاح اللبن بكميات صغيرة ولكنها عظيمة الأهمية فى اللبن ومنتجاته صناعة الجبن 0.9) %) وأهمها الكالسيوم والبوتاسيوم، الصوديوم، المغنسيوم والكلور.
يعتبر الحليب غني بالكثير من المعادن علي شكل محلول حقيقي وبحالة غروية لارتباطها بالبروتينات والتي من أبرزها الكالسيوم, كما يحتوي على جميع الأملاح المعدنية الضرورية لسلامة الجسم مثل الفسفور والبوتاسيوم والمغنيسيوم والصوديوم والكلور والكبريت أما الحديد والنحاس فيوجد بنسبة قليلة.  يعتبر الكالسيوم والفوسفور المعادن الرئيسية الموجودة في اللبن ويوجد الكالسيوم بنسبة 120 ملجم / لتر للبن البقري و 108 ملجم / لتر في اللبن الجاموسي.

الفيتامينات Milk vitamins

الفيتامينات والأصباغ والإنزيمات
وتعتبر من المكونات الدقيقة للبن وتوجد بنسب متفاوته وبعضها قد يكون ذائبا فى الماء والاخر فى الدهن.

يعتبر الحليب مصدر غني بالكثير من الفيتامينات الهامة مثل الريبوفلافين (B2) و و«ب1» كمايحتوي على نسب جيدة من باقي أفراد فيتامين B التي تذوب في الماء. الفيتامينات الأخرى «ب6» و«ب12» و«سي» و«ك» و«د» فهي توجد بكميات قليلة. والألبان الكاملة والقليلة الدسم تحتوي على فيتامينات ذائبة في الدهون وهي )ا,د,هـ,ك) وتختلف نسبة فيتامين د تبعاً لغذاء الحيوان ودرجة تعرضه للشمس, ويعتبر اللبن فقير في فيتامين ج لأنه يفقد في عمليات البسترة والغلي.

المكونات الصغرى:

•         تشمل:

ü     الانزيمات: حيث تنقسم الي ثلاث مجموعات هي:

1.     انزيمات تستخدم كدليل للكشف عن طبيعة نوع المعاملات الحرارية التي اجريت للحليب ودرجة كفاءتها مثل انزيم الفوسفتيز Phosphatase

2.     انزيمات تستخدم كدليل لمعرفة درجة نظافة الحليب وجودته مثل انزيم ردكتيز Reductase

3.     انزيمات تقوم بدمرها في التأثير علي الحليب ومنتجاته مثل انزيم اللاكتيز Lactase

ü     الصبغيات: توجد في نوعين:

1.     صبغيات ذائبة في الدهون: وهي صبغيات ذات لون اصفر مائل للاحمرار مثل الكاروتين والزانثوفيل

2.     صبغيات ذائبة في الماء: وهذه تكون تُلون الشرش باللون المائل للاخضرار مثل صبغة الرايبوفلافين

هل من فروقات بين حليب البقر وحليب الجاموس؟

تميل دراسات تناولت حليب البقر وحليب الجاموس إلى ترجيـح كفة الأخير (حليب الجاموس) على الأول (حليب البقر) من حيث القيمة الغذائية، ويمكن الاستدلال على ذلك من خلال المعطيات الآتية:

1.     يمتاز حليب الجاموس بلونه الأبيض الناصع، وعزا الباحثون هذا الأمر إلى غناه بمعدن الكلس مقارنة مع حليب البقر الذي يحتوي على كمية أقل من الكلس.

2.     حليب الجاموس أفقر بالكوليسترول من حليب البقر، فكل غرام من الأول يحتوي على 0.65 ميلليغرام من الكوليسترول، في حين أن الغرام الواحد من حليب البقر يضم أكثر من 3 ميلليغرامات من الكوليسترول.

3.     يحتوي حليب الجاموس على كميات أكبر من المعادن الأخرى، مثل الحديد والفوسفور والمغنيزيوم، فالأول مهم لصنع خضاب الدم، والثاني يعمل مع الكلس لبناء العظام، والثالث أساسي لتنشيط عمل الأنزيمات، خصوصاً تلك التي تتعلق بإنتاج الطاقة.

4.     يعطي حليب الجاموس كمية عالية من المواد الدسمة، ولذا يولّد سعرات حرارية أعلى من نظيره حليب البقر.