Почему молоко скисает и что при этом происходит

Кто запускает процесс скисания

В свежем молоке содержится богатый набор питательных веществ. Это вода, молочный жир в виде микроскопических капель, углеводы, минеральные соли и белки. Главный углевод молока называется лактозой, или молочным сахаром. Для микроорганизмов такая среда служит идеальным источником питания и энергии.

Даже при соблюдении идеальной чистоты на ферме в парное молоко неизбежно попадают микробы из воздуха, с поверхности вымени и с посуды. Среди них главную партию ведут молочнокислые бактерии. Чаще всего это лактококки и лактобациллы, например Lactococcus lactis или Lactobacillus bulgaricus. Оказавшись в теплой питательной среде, они начинают быстро делиться.

В процессе своей жизни бактерии поглощают молекулы лактозы. С помощью специальных ферментов микроорганизмы расщепляют сложный дисахарид на простые сахара, глюкозу и галактозу, а затем перерабатывают их в молочную кислоту. Кислота выделяется прямо в окружающую жидкость, из-за чего вкус напитка постепенно становится резким и кислым.

Химия превращения сахара в кислоту

Химическая формула лактозы записывается как C12H22O11. Бактериальный фермент лактаза гидролизует ее молекулу с присоединением воды, получая две молекулы простых моносахаридов с формулой C6H12O6. Дальше запускается цепь биохимических реакций анаэробного дыхания, то есть брожения без участия кислорода.

Итоговая химическая реакция молочнокислого брожения выглядит достаточно просто. Каждая молекула глюкозы распадается на две молекулы молочной кислоты, химическая формула которой C3H6O3. При этом бактерия запасает энергию в форме АТФ для собственных клеточных нужд.

Свежее коровье молоко имеет слабокислую реакцию, близкую к нейтральной. Его показатель pH находится в границах от 6,6 до 6,8 единиц. По мере работы бактерий концентрация водородных ионов увеличивается. Значение pH стремительно опускается вниз и со временем достигает отметки 4,6 или даже 4,2, что кардинально меняет физическое состояние всей молочной смеси.

Почему молоко разделяется на хлопья и сыворотку

Основной молочный белок называется казеином. В жидком молоке он находится не отдельными молекулами, а в виде сферических объединений, которые ученые называют мицеллами. Каждая такая мицелла состоит из нескольких тысяч белковых цепочек, связанных между собой ионами кальция и фосфатными группами.

Снаружи мицеллу покрывает слой каппа-казеина с отрицательным электрическим зарядом. Одноименные отрицательные заряды отталкивают белковые шарики друг от друга, поэтому они свободно парят в водной среде, не соединяясь между собой. Именно плавающие мицеллы казеина отражают световые лучи всех длин волн, придавая свежему молоку привычный белый цвет.

Когда молочная кислота накапливается, положительно заряженные ионы водорода соединяются с отрицательными группами на поверхности мицелл. Заряд белковых шариков падает до нуля. В химии это состояние называют изоэлектрической точкой казеина, она наступает при pH около 4,6. Лишенные отталкивающего заряда мицеллы теряют стабильность, разрушаются и сцепляются друг с другом в единую трехмерную сетку. Эта сетка сжимается, удерживая жир и выталкивая прозрачную зеленоватую жидкость — молочную сыворотку.

Домашний эксперимент по сквашиванию молока

Увидеть физико-химические превращения белков можно на собственной кухне за пару дней. Для опыта понадобятся три стеклянные банки или стакана, свежее пастеризованное молоко с коротким сроком хранения, чайная ложка живого натурального йогурта и обычный столовый уксус или лимонный сок.

Первую банку наполни молоком и поставь в холодильник при температуре около четырех градусов тепла. Вторую банку с таким же молоком оставь на кухонном столе при комнатной температуре около двадцати двух градусов. В третью банку добавь чайную ложку йогурта, аккуратно перемешай и тоже оставь в тепле рядом со второй.

1. Через сутки молоко в холодильнике останется жидким и сладковатым, потому что холод замедляет обмен веществ у бактерий почти до полной остановки.
2. Во второй банке на столе начнется естественное брожение диких культур, появится слабый кисловатый запах, но консистенция останется жидкой.
3. В третьей банке к концу первых суток образуется плотный ровный сгусток, так как внесенная закваска йогурта сразу создала колоссальный перевес полезных бактерий над случайными спорами.
4. Если капнуть пару капель лимонного сока в отдельную ложку с теплым молоком, створаживание произойдет прямо на глазах за несколько секунд без участия бактерий, исключительно под действием добавленной лимонной кислоты.

Чем естественное сквашивание отличается от порчи

Сквашивание традиционно используют в кулинарии для получения кефира, ряженки, простокваши, сметаны и сыра. В этих процессах участвуют специально отобранные чистые штаммы молочнокислых микроорганизмов. Быстро вырабатываемая ими кислота создает барьер для развития опасных гнилостных бактерий и плесени, консервируя ценный белковый продукт.

Если же оставить на столе ультрапастеризованное молоко из картонной коробки, картина будет другой. При промышленной обработке сверхвысокой температурой там уничтожили абсолютно все бактерии, включая молочнокислые. Попав в открытый пакет из комнатного воздуха, гнилостные споры и бактерии рода бацилл начинают разлагать не сахар, а сами белки и жиры. Молоко в таком случае не сквашивается в простоквашу, а начинает противно пахнуть тухлым, приобретает серый оттенок и едкий горький вкус.