Алкоголь

Очерки нормальной диетологии

Алкоголь

Сообщение Меркатор » 21 июн 2018, 17:51

Оценка крепости алкогольных напитков

Алкоголь – тоже пищевой продукт, доля его в калорийности суточного рациона достигает 8-10%, и при подсчете калорий необходимо считаться не только с психологическими последствиями приема алкоголя (повышение аппетита, снятие ограничений), но и с его энергетической ценностью, указываемой на этикетке продукта наряду с его составом.

Для крепких напитков наподобие водки указывается крепость (в градусах, или объемных процентах, что одно и то же), для вин дополнительно к крепости еще содержание сахара (или углеводов в целом, в натуральных винах возможно наличие глюкозы и/или фруктозы, при неполном сбраживании вина), а в ликерах возможно также наличие белков и жиров, при этом углеводы могут быть представлены не только сахаром (сахарозой), но и молочным сахаром (лактозой). В пиве также присутствует солодовый сахар (мальтоза).

Как оценить энергетическую ценность (ЭЦ) алкогольных напитков исходя из их состава, и возможно ли перепроверить указанную на этикетке калорийность? Начнем с крепких напитков, содержащих в основном питьевой спирт (этанол) и воду.

В отличие от прочих продуктов, где состав и калорийность указываются в расчете на 100 г продукта, для алкогольных напитков данные принято указывать в расчете на 100 мл напитка. Крепость в градусах – это процентная доля спирта в напитке по объему. Обозначаемая крепость водки 40° (или 40%, что то же самое) означает, что в 100 мл водки содержится 40 мл спирта. При плотности спирта 0,8 г/мл содержание его в 100 мл водки составляет 0,8 х 40 = 32 (г), а исходя из плотности водки 0,94 г/мл в 100 г водки содержится спирта 32/0,94 = 34 (г). Т.е. 40-градусная водка содержит спирта 34% по весу.

Исходя из плотности спирта 0,8 г/мл и энергетической ценности спирта 7 ккал/г, в 1 мл спирта содержится 0,8 х 7 = 5,6 (ккал), и калорийность 100 мл спиртового раствора считается по формуле

ЭЦ = 5,6 х Крепость

Как правило, на этикетке водки 40° указана ее калорийность 5,6 х 40 = 224 (ккал/100 мл). Значение явно расчетное, реальную ЭЦ водки вряд ли кто измеряет сжиганием.

Для вин к калориям спирта необходимо добавить калории сахара (или, в общем случае, углеводов).

ЭЦ = 5,6 х Крепость + 4 х Сахар

Рассчитаем калорийность десертного ликера Амаретто крепостью 25% при содержании углеводов 35 г/100 мл.

ЭЦ = 5,6 х 25 + 4 х 35 = 280 (ккал/100 мл)

Именно это значение и проставлено на этикетке – оно явно тоже расчетное.

Для ликеров с содержанием белков и жиров формула удлиняется:

ЭЦ = 5,6 х Крепость + 4 х Белки + 9 х Жиры + 4 х Углеводы

Наиболее показателен для расчета по этой формуле сливочный ликер Бейлис (в яичном ликере Адвокат белков примерно столько же, сколько и в Бейлисе, но практически отсутствуют жиры). Итак, состав Бейлиса: крепость 17%, белков 3 г, жиров 13 г, углеводов 25 г.

ЭЦ = 5,6 х 17 + 4 х 3 + 9 х 13 + 4 х 25 = 334 (ккал/100 мл). На этикетке проставлена калорийность 327 ккал.

Теперь мы в состоянии рассчитать калорийность любого алкогольного напитка исходя из его состава. Следует только иметь в виду, что оценка делается не для 100 г, а 100 мл. Но при наличии карманных весов для взвешивания продуктов всегда проще отмерить алкоголь по весу, чем по объему. Разница при замене миллилитров граммами небольшая, и определяется плотностью напитка. Если считать, что она меняется от 0,94 (водка) до 1,1 (ликер Адвокат), погрешность не превысит 5-10%, да и всегда можно внести в уме поправку на плотность.
Меркатор
 
Сообщения: 105
Зарегистрирован: 20 июл 2017, 09:58

Калорийность питьевого спирта

Сообщение Меркатор » 21 июн 2018, 17:54

В предыдущем посте мы разобрали, как определить калорийность спиртного напитка. В основу оценки положена энергетическая ценность 1 грамма этилового (питьевого) спирта, равная 7 ккал. Отчего это значение именно такое, не больше и не меньше? Связано ли оно как-то с элементным составом спирта?

Почти вся пища человека может использоваться как топливо (хотя не всякое топливо может быть употреблено в пищу). Хорошо горят жиры, жидкие жиры можно использовать вместо дизельного топлива, на питьевом спирте хорошо работают двигатели внутреннего сгорания, некоторые углеводы (мука в виде воздушной взвеси) даже взрывоопасны, и в опытах неоднократно доказывалось, что при окислении углеводов и жиров в организме выделяется в точности количество энергии, получаемое от сжигания пищи в калориметрической бомбе. Главное – чтобы в организме нашелся необходимый для расщепления пищи фермент.

Общеизвестно, что при окислении в организме 1 г чистого этанола (питьевого спирта) выделяется 7 ккал энергии. Это значение среднее между значениями энергетической ценности углеводов (4 ккал/г) и жиров (9 ккал/г). Можно ли как-то обосновать эти цифры? Без проблем. Углеводы, спирт и жиры состоят всего из 3 химических элементов – углерода (атомная масса 12), водорода (атомная масса 1) и кислорода (атомная масса 16). Углерод и водород сами по себе – отличное топливо, а без кислорода горение невозможно. Отсюда интересный вывод – чем больше в макронутриенте кислорода, тем ниже его калорийность (кислород бесполезно занимает в молекуле место, в то время как его предостаточно во вдыхаемом воздухе).

В некоторых учебниках объясняется, что калорийность углеводов ниже калорийности жиров оттого, то часть углерода в молекуле углевода уже окислена присутствующим в молекуле кислородом, и оттого ждать от окисленной части углерода выхода энергии бесполезно. Как бы то ни было, на макронутриентах работает предложенная русским ученым-энциклопедистом Д.И. Менделеевым эмпирическая формула теплотворной способности топлива, исходя из его элементного состава. Приведем формулу ЭЦ макронутриента (ккал/г) после удаления из нее членов по не интересным для нас в данном частном случае серы, азота и воды.

ЭЦ = 8,1 x [C] + 30,0 x [H] – 2,60 x [O]

где [C], [H] и [O] – соответственно массовая доля углерода, водорода и кислорода.

Начнем с углеводов. Формула простых углеводов CH2O, взятое целое число раз, откуда доля углерода = 12/(1 х 12 + 2 х 1 + 1 х 16) = 0,400; доля водорода = 2/30 = 0,0667; и доля кислорода = 16/30 = 0,533.

Отсюда ЭЦ простых углеводов = 8,1 х 0,400 + 30,0 х 0,0667 – 2,60 х 0,533 = 3,85 (ккал/г).

У крахмалов с общей формулой C6H10O5, взятое целое число раз, иное соотношение элементов (расчеты опущены): углерода 0,444; водорода 0,0617 и кислорода 0,494, откуда ЭЦ = 4,17 ккал/г. Оба значения достаточно близки к общепринятому значению ЭЦ углеводов 4 ккал/г. Считается, что формула Менделеева дает точность (для топлива) порядка 10%.

Переходим к жирам. Нас интересуют в первую очередь триглицериды, составляющие до 95-96% пищевых масел и жиров. В состав большинства природных масел и жиров входят стеариновая и пальмитиновая жирные кислоты, и широко распространена олеиновая жирная кислота. Наугад возьмем достаточно типичный жир тристеарин (составная часть сала твердых сортов), составленный из остатка молекулы глицерина и 3 остатков молекул стеариновой кислоты.

В молекуле тристеарина 57 атомов углерода, 110 атомов водорода и всего 6 атомов кислорода, что уже наталкивает на мысль о высокой ЭЦ данного жира. Доля углерода 0,768; водорода 0,124; и кислорода 0,108; откуда ЭЦ = 9,65 ккал/г.
Удовлетворительное совпадение вычисленных по эмпирической формуле Менделеева значений с полученными опытным путем позволяет надеяться, что таким путем можно вычислить и энергетическую ценность питьевого спирта. Формула этанола C2H5OH, откуда доля углерода 0,522; водорода 0,130; и кислорода 0,348, откуда ЭЦ = 7,23 ккал/г.

Итак, формула Менделеева работает не только на несъедобных углеводородах, оценивая их теплотворную способность, но и на углеводах, жирах и алкоголе, оценивая их энергетическую ценность как «топлива» для организма, при условии их аэробного (с достаточным количеством кислорода) расщепления до усваиваемых компонентов.

Проверим утверждение, что ЭЦ макронутриента определяется в основном содержанием кислорода. Если сравнить доли углерода и водорода в углеводах и жирах, то выявляется, что водорода в углеводах и жирах по массе примерно в 6-7 раз меньше, чем углерода (из чего следует, что атомов водорода в этих макронутриентах примерно в 2 раза больше, чем атомов углерода), и вклад водорода в общую ЭЦ составляет чуть больше половины от вклада углерода. Тогда можно говорить, что некий условный макронутриент без кислорода имел бы рекордную ЭЦ порядка 11 ккал/г, и кислород «отщипывает» от этого значения тем большую долю, чем выше его содержание. Наиболее высокое содержание кислорода в углеводах, и у них самая низкая ЭЦ, наиболее низкое содержание в жирах, и их ЭЦ приближается к предельной. В этаноле содержание кислорода среднее между содержанием в жирах и углеводах, соответственно отсюда вытекает и его средняя ЭЦ = 7 ккал/г.

Существуют ли носители энергии без кислорода? Да, это углеводороды, т.е. бензин, нефть и пр. Углеводороды человеком не усваиваются, в процессе эволюции его предшественники не выработали на углеводороды соответствующих ферментов (как и на клетчатку, которая, что ни говори, все-таки углевод). Впрочем, существуют бактерии, питающиеся нефтью, но когда их пытались использовать для очистки океана от разлившейся нефти, они вышли из-под контроля и принялись поглощать белок, убивая рыб и птиц.
Меркатор
 
Сообщения: 105
Зарегистрирован: 20 июл 2017, 09:58

Спиртовое брожение

Сообщение Меркатор » 12 ноя 2019, 13:35

Балансовое уравнение спиртового брожения C6H12O6→2CH3CH2OH+2CO2

CH3CH2OH – это этиловый спирт, или этанол (сокращенная формула C2H5OH), получаемый из глюкозы, фруктозы, сахарозы или мальтозы, порознь или в любой комбинации, причем скорость превращения для этих моно- и дисахаридов разная, и дрожжевые клетки, осуществляющие необходимые химические преобразования, при одновременном наличии в растворе двух и более из перечисленных веществ отдают приоритет по порядку преобразования определенным веществам. Так, наивысший приоритет у процесса превращения сахарозы под действием фермента дрожжей сахаразы (инвертазы) в глюкозу и фруктозу, наинизший у процесса превращения мальтозы под действием фермента дрожжей мальтазы в глюкозу. Приоритет превращения глюкозы в этиловый спирт и углекислый газ под действием фермента зимазы выше приоритета превращения фруктозы.

Как видим, дрожжи должны еще содержать определенный набор ферментов для возможности сбраживания сусла достаточно произвольного состава, оттого в специализированных магазинах предлагаются дрожжи отдельно пивные, винные и спиртовые (дрожжи могут погибнуть от вырабатываемого ими спирта при достаточно высокой его концентрации, оттого крепость получаемого алкогольного напитка определяется видом дрожжей), при этом к культуре дрожжей могут быть прибавлены определенные ферменты с дальнейшим разделение винных дрожжей на дрожжи для приготовления яблочного вина и пр. Вдобавок, дрожжи (дикие) содержатся на поверхности немытого винограда (и соответственно изюма) и яблок, что позволяет приготовить виноградное вино без добавления дрожжей (как отдельного материала). Приобретаемые в магазинах винные дрожжи – дрожжи культурные, выведенные и отобранные человеком.

При винном брожении дикими дрожжами вначале происходит конкуренция разных видов дрожжей, попадающих в сусло вместе с дикими винными, в первую очередь гибнут те, которым для жизнедеятельности нужен кислород, затем те, которые не выносят спирта (гибнут уже при 4%), и поле битвы остается за винными дрожжами. При 18% спирта гибнут самые устойчивые винные дрожжи, и вино можно считать стерильным. При брожении на культурных дрожжах конкуренция отсутствует, и вино получается заранее заданного свойства. Чтобы освободить ягоды от диких дрожжей, достаточно помыть их в теплой воде.

В быту обычно сбраживается сахароза (обычный сахар, свекловичный или тростниковый), в глюкозу и фруктозу она превращается согласно формуле C12H22O11+H2O→2C6H12O6
Отсюда выражение для брожения сахарного сусла C12H22O11+H2O→4C2H5OH+4CO2

Распишем в граммах. Молярная масса атомарных углерода c=12, водорода H=1, кислорода O=16. Из (12*12+22*11*16)=342 (г) сахарозы образуется 4(2*12+5*1+16+1)=184 (г) спирта. При этом необходимы (2*1+16)=18 (г) воды и выделяется 4(12+2*16)=176 (г) углекислого газа.
Проверка: слева (342+18)=360; справа 184+176=360.

Реакция идет в темноте и отсутствии кислорода, для чего емкость, в которой происходит брожение, снабжается водяным затвором (как вариант проколотой медицинской перчаткой). Выделяющийся углекислый газ булькает в водяном затворе и раздувает перчатку. Сдувание перчатки и прекращение выделения пузырьков (интервал между которыми – прекрасная характеристика скорости реакции) – признак завершения реакции ввиду отсутствия углевода (вино получается сухое) либо достижения предельной для применяемого вида дрожжей концентрации спирта (14%-18%). При неполной переработке углеводов получается полусухое или полусладкое вино. Можно прервать брожение, добавив в сусло спирт, в этом случае получается крепленое вино.

Итак, из 342 г сахара образуется 184 г спирта, выход 54%. По факту выход всегда меньше ввиду потерь, и выписанная реакция по сути – конечный результат порядка 10 промежуточных реакций, процесс постоянно ветвится, часть образующихся продуктов застревает на стадии промежуточных реакций, оттого в сусле всегда содержатся не только сахар, глюкоза и фруктоза, но и продукты незавершенных промежуточных реакций.

Начальная концентрация сахара в сусле не может быть чрезмерно высокой, при 30% сахара дрожжи погибают. В зависимости от вида дрожжей, сахар разводят до концентрации от 20% до 28%, в виду имеется как получение браги из чистого сахара, так и вин из виноградного, фруктового или яблочного сока с добавлением сахара. Концентрация сахара в исходном сусле измеряется сахарометром, в конечном продукте (при условии отсутствия остаточного сахара) – спиртометром. Тот и другой инструмент представляют собой ареометр – инструмент для измерения плотности раствора. Сахарный раствор плотнее воды, спиртовой менее плотный, чем вода. Одной и той же плотности могут соответствовать разные концентрации сахара и спирта.

Так, плотность раствора с 5% сахара и 15% спирта примерно равна плотности раствора с 10% сахара и 30% спирта. Помимо плотности раствора, можно измерить и оптическую плотность – коэффициент преломления, рефрактометры вполне доступны. И вот здесь, поскольку оптическая плотность возрастает при повышении концентрации и сахара, и спирта, появляется возможность путем сопоставления плотности и коэффициента преломления выяснить истинное содержание сахара и спирта. Разумеется, с точностью до наличия сторонних, кроме сахара и спирта, не учитываемых веществ.

В быту все проще – ареометром одновременно измеряется содержание и сахара, и спирта. Этот инструмент назван сахаромером, или виномером. Возможно подобное при строго задаваемой начальной концентрации сахара, которая в бытовом виномере принята равной 25% (по массе). Рассчитаем, какова будет крепость спиртового раствора в идеальных условиях, при полной переработке сахара.

1 кг 25% раствора сахара – это 250 г сахара и 750 г воды. Из 250 г сахара образуется 184*250/342=134 (г) спирта. Из 750 г воды в ходе реакции уйдет 18*250/342=13 (г), итого воды остается (750-13)=737 (г). По завершению реакции образуется смесь 134 г спирта и 737 г воды общей массой (134+737)=871 (г). Массовая доля спирта 134/871=0,154=15,4%. По таблицам массовой доле спирта 15,4% соответствует объемная доля 18,9% (другой пример – 40° водка по факту содержит 33% спирта по массе).

Но виномеру по общей шкале, где 25% сахара соответствует 0% спирта, 0% сахара соответствуют не 19%, а всего 12% спирта. Причина разницы пояснена выше, бытовой виномер скорей всего откалиброван по факту брожения раствора сахара в средних домашних условиях. На рисунках ниже виномер, слева шкала сахара, справа спирта.

Изображение

Плотность 25%-раствора сахара по таблицам 1,136; 12%-раствора спирта 0,982. Где-то в этом интервале плотность соответствует плотности воды (1,000), поскольку шкалы линейные (не по истинному состоянию вещей, а по упрощенной конструкции виномера), этой отметке должна соответствовать концентрация сахара примерно 2,9% и спирта 10,6%. Как видим, отмеченному выше соотношению, что плотность равна 1 при содержании спирта примерно в 3 раза выше содержания сахара, эти цифры соответствуют.

Вот, собственно, и все, что можно выжать из конструкции бытового виномера относительно технологии домашнего приготовления браги либо вина из сахарного сусла либо виноградного сока.
Меркатор
 
Сообщения: 105
Зарегистрирован: 20 июл 2017, 09:58

Кумыс

Сообщение Меркатор » 29 ноя 2019, 12:33

Пост об еще одном алкогольном напитке – кумысе. Но кумыс можно отнести и к кисломолочным напиткам. Кумыс известен очень давно, впервые его упоминает Геродот в «Истории греко-персидских войн» (470 г до н.э.) как напиток, приготовляемый и употребляемый скифами. Также считается, на основании древнерусских летописей, что князю Игорю (персонажу литературного памятника «Слова о полку Игореве» и оперы Александра Бородина) удалось сбежать из плена благодаря тому, что его стражи опьянели, перепив кумыса.

Кочевники готовили кумыс в бурдюках, используя в качестве закваски остатки ранее приготовленного кумыса; также, в складках бурдюков сохраняются необходимые для брожения микроорганизмы. По бурдюкам били дубинками, либо хозяин выкладывал бурдюки за порог, и проходящие люди в знак уважения к хозяину попинывали бурдюки, способствуя брожению. Но основное действие принадлежало, тем не менее, микроорганизмам, дрожжам и ферментам.

Нас интересует сейчас два вида брожения: молочнокислое и спиртовое. Молочнокислое брожение вызывается микроорганизмами, спиртовое брожение дрожжами (см. viewtopic.php?f=24&t=161#p17799). В результате молочнокислого брожения из единственного углевода молока (лактозы) образуется молочная кислота (лактат), а в результате спиртового брожения – этиловый спирт (этанол).

Ни белки, ни жиры молока в этих процессах не участвуют, хотя и подвергаются определенным преобразованиям, да и лактаза подвергается преобразованиям лишь частично, часть остается в кумысе без преобразования либо распавшись на галактозу и глюкозу. В итоге, в кумысе содержатся одновременно белки, жиры, углеводы, молочная кислота и этанол (а также ряд прочих соединений в меньших количествах), что и придает ему своеобразный вкус и лечебные свойства.

Кочевники и местные жители традиционно готовили кумыс не только из кобыльего молока, но и молока верблюдиц. Из коровьего молока кумыс не готовили, но ввиду редкости кобыльего молока разработана рецептура приготовления кумыса и из коровьего молока. Предоставим подобный рецепт и мы, максимально упростив процесс приготовления с использованием доступных в сети розничной торговли компонентов.

Начнем с состава кобыльего молока и его отличия от молока других животных. Состав молока подчинен общим принципам системной организации живой природы – если бы этих принципов не существовало, не существовало бы и растительного и животного миров. Компоненты молока содержатся в нем в благоприятном для развития растущих организмов соотношени, с целью удовлетворения всех потребностей новорожденных млекопитающих.

Концентрация одних и тех же компонентов неодинакова в молоке различных животных, она приближена к потребностям роста и развития данного биологического вида, оттого вскармливание новорожденного одного биологического вида молоком животного другого вида не всегда возможно. Так, коровье молоко не пригодно для вскармливания младенцев, в молочных кухнях готовят продукт иного состава, с приближением к составу материнского молока.

Существует прямая связь между содержанием белка в молоке животного и относительной скоростью роста его новорожденного детеныша. Скорость роста можно оценивать временем удвоения веса новорожденного (чем выше скорость роста, тем короче это время). Теленок удваивает свой вес за 47 дней, а жеребенок за 60, соответственно, содержание белка в коровьем молоке 3,5%, а в кобыльем всего 2,0%.

Приготовление кумыса из коровьего молока по традиционной технологии приведет к излишнему вспениванию кумыса (вследствие пенообразующих свойств белка) и недостаточному содержанию этилового спирта (в кобыльем молоке содержание лактозы 6,5%, а в коровьем молоке 4,6%). Исходя из разного содержания жира (кобылье молоко 2,0%, коровье молоко 3,8%), коровье молоко, для доведения его состава до кобыльего хотя-бы по основным макронутриентам, требуется разбавить для уменьшения содержания белков и жиров, одновременно обогатив лактозой. Рассмотрим возможные к этому подходы.

Одна из возможностей – разбавление цельного коровьего молока сывороткой (состава белков 0,9%; жиров 0,2%; углеводов 3,5%), что приводит состав до кобыльего по белкам и жирам и приблизительно сохраняет состав коровьего молока по углеводам, а затем повысить количество углеводов до необходимого лактозой. Но сыворотка не всегда продается (ввиду невостребованности, хотя летом иногда продается – домохозяйки берут на окрошку), а лактоза, в отличие от продающихся в аптечной сети глюкозы и в торговой фруктозы, отсутствует и там и там.

Другой вариант – приготовление из молока кисломолочного напитка, отделение части напитка, приготовление из отделенной части творога (используемого далее по назначению, например, для выпечки ватрушки с творогом), и соединение полученной сыворотки с остатком кисломолочного напитка. Есть еще вариант разбавить молоко обезжиренным кефиром, при необходимости водой, а углеводы «поднять» сахаром. На этом варианте и остановимся.

Подобный путь вполне приемлем, есть рекомендации приближать схожим образом состав коровьего молока к женскому, разбавляя его в 1,5-2 раза водой и добавляя сахар (Фердман Д.Л. Биохимия. М.: Высшая школа, 1966. С. 565.). Вряд ли подобная рекомендация может проникнуть в современные учебники, но в университетском учебнике полувековой давности виднейшего специалиста она оказалась к месту; для нас же важен сам принцип, который с восторгом воспримут «выживальщики» (люди, в силу особенностей психики либо жизненного опыта ожидающие наступления чрезвычайных и экстремальных ситуаций, к которым готовятся сами и пытаются подготовить близких, по статистике запала хватает на два года).

При выборе в качестве исходного «сырья» магазинных 2,5%-молока (белок 3,0%; жир 2,5%; углеводы 4,7%) и 1,0%-кефира (белок 3,0%; жир 1,0%; углеводы 4,0%), к составу кобыльего молока по белкам, жирам и углеводам приближается смесь молока, кефира, воды и сахара в весовой пропорции 142:24:34:5. Ни один компонент здесь не является лишним – помимо нормализации макронутриентного состава, кефир служит для заквашивания молока, а вода с сахаром для разводки дрожжей.

Итак, технология приготовления кумыса следующая (количества указаны на примерно 2 л напитка).

1,42 кг молока состава (3,0/2,5/4,7) кипятятся, остужаются, процеживаются, заквашиваются 0,24 кг кефира (на упаковке приобретенного в магазине кефира обязательно должно быть указано, что в его состав входит закваска на кефирных грибках) состава (3,0/1,0/4,0) и выдерживаются при температуре 35-40°С до готовности в течение 4-5 часов (точное время определяется опытным путем), и в завершение фильтруются через ситечко.

В 340 мл теплой воды разводятся 50 г сахара, сироп постепенно добавляется, с тщательным растиранием, к 3 г спиртовых дрожжей. Через некоторое время, когда смесь запенится, сироп с дрожжами приливается к кисломолочному напитку, все размешивается, и будущий кумыс разливается в две 1,5-литровые пластиковые бутылки (каждая бутылка остается примерно на 1/3 свободной), которые плотно заворачиваются крышками. Бутылки выдерживаются при комнатной температуре в течение 2-3 часов, после чего необходимо выпустить из бутылок скопившийся углекислый газ, и поместить их в общую камеру холодильника. Через сутки будет готов 1-суточный кумыс, через двое суток – 2-суточный и т.д. Максимальный срок выдержки кумыса – 4 суток, кумыс длительного хранения не выдерживает.

Приложение

При заквашивании молока кефиром происходит молочнокислое брожение по следующей формуле с преобразованием глюкозы в молочную кислоту:
C6H12O6→2 CH3∙CHOH∙COOH

При спиртовом брожении протекает следующая реакция с получением из глюкозы этилового спирта и углекислого газа:
C6H12O6→2 CH3CH2 + 2 CO2

Ни одна из этих двух суммарных реакций не требует участия кислорода, в результате спиртового брожения выделяется углекислый газ, придающий кумысу пенистость за счет пенообразующих свойств белка. (Некогда в лечебных учреждениях пациентам предлагался кислородный коктейль в чашках, съедаемый ложкой, поскольку устойчивая шапка пены обеспечивалась за счет пенообразующих свойств белка куриного яйца; ныне пенообразователи более современные, но общий принцип сохранен).

При молочнокислом и спиртовом брожении белки молока в химических реакциях не участвуют, но определенным преобразованиям, изменяющим консистенцию напитка, подвергаются.

Белки молока иногда по традиции называют протеинами, но по факту важнейший белок молока казеиноген протеином не являются. Недоразумение идет от маркетинга спортивного питания, где белки принято называть протеинами, и создается впечатление, что это синонимы. На самом деле понятие белок шире, по основанной на химических основаниях классификации белки разделяются на простые белки протеины и сложные белки протеиды.

Если протеины состоят только из аминокислот, протеиды включают еще и неаминокислотную часть (простеическую группу), и протеиды с фосфорной кислотой в качестве простеической группы называются фосфопротеидами. Так казеиноген и является фосфопротеидом с фосфорной кислотой в количестве до 0,9%, а не простым белком протеином.

Казеиноген обладает кислотными свойствами, в молоке находится в виде анионов (отрицательно заряженных ионов) кальция казеиногена. Водородный показатель свежего молока pH находится в пределах 6,3-6,7, т.е. реакция молока близка к нейтральной (у воды pH=7), и молоко по консистенции жидкое, поскольку кальциевая соль казеиногена в воде растворима.

При подкислении молока до водородного показателя pH 4,7 и ниже (т.е. еще кислее) молекулы казеиногена уже не диссоциируют на ионы, казеиноген мало растворим в воде, и выпадает в осадок (что мы и наблюдаем как свертывание молока). Подобное свертывание молока наблюдается в полости желудка, где благодарю присутствию соляной кислоты нормальная кислотность натощак находится в пределах от 1,7 до 2,0 рН, что и способствует сворачиванию молочного белка (растворимая соль кальция переводится в нерастворимое состояние вследствие отсутствия диссоциации).

При сквашивании молока микроорганизмами (кефирным грибком) оно приобретает кислотные свойства вследствие образования из лактозы молочной кислоты, что также приводит к загустению. Итак, в кефире, а тем самым и в приготовляемом кумысе, казеина нет, присутствует белок казеиноген. В домашних условиях молоко створаживают лимонным соком или лимонной кислотой, процессы аналогичны.

Казеин появляется в молочных продуктах при ферментативном свертывании молока (отличном от молочнокислого брожения), это процесс протекает при приготовлении творога и и сыроварении, где казеиноген под воздействием ферментов химозина и пепсина преобразуется в казеин, а кальциевая соль казеина в воде нерастворима. Химозин содержится в желудке животных, чем и объясняется превращение молока в сыр при помещении его в бурдюки – хорошо известный древним процесс.

И в заключение. Если ни казеиноген, ни казеин протеинами не являются, а из всех белков коровьего молока они составляют 87%, кобыльего – 60%, женского 40%, то часть остальных белков - альбумины и глобулины, являющиеся простыми белками, или протеинами. В итоге в молоке содержатся белки как протеины, так и протеиды, в разных соотношениях. При длительном нагревании молока не нужны ни ферменты, ни кислоты – сворачиваются все белки, образуя пенку на поверхности. Аналогично сворачиваются белки куриного яйца при его варке.
Меркатор
 
Сообщения: 105
Зарегистрирован: 20 июл 2017, 09:58


Вернуться в Блог Виктора Меркатора

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

cron