milk

สว นประกอบทางเคมี และคณุ สมบัตทิ างกายภาพของนาํ้ นมสว นประกอบของนํา้ นมโค ปรมิ าณ (% โดยนาํ้ หนกั ) ชนิดของสว นประกอบ ชว ง เฉลย่ี นาํ้ 85.5-88.7 87.3 ของแขง็ ไมร วมไขมนั 7.9-10.0 8.8 3.8-5.3 4.6 แลคโตส 2.4-5.5 3.9 ไขมนั 2.3-4.4 3.25 โปรตนี 0.53-0.80 0.65 เกลอื แร 0.13-0.22 0.18 กรดอนิ ทรยี  0.14 อนื่ ๆ -ท่ีมา : Walstra and Jenness (1984)

น้ํา• เปนสว นประกอบทมี่ มี ากที่สดุ ประมาณ 85.5-88.7% เฉลยี่ 87.3%• ทาํ หนา ทเ่ี ปน ตวั กลางใหส ว นประกอบอ่นื ๆ ทเ่ี ปน ของแขง็ ละลายหรอื แพรก ระจาย• บางสว นเกาะอยกู บั โปรตีนและเยอื่ หมุ เมด็ ไขมนั

ไขมนั• เรยี กวา milk fat หรอื milk lipid หรอื butter fat กไ็ ด• เปน สว นประกอบของนา้ํ นมทม่ี ีความสาํ คญั ในหลายๆ ดา น เชน – ใชเ ปน ตวั กาํ หนดราคาของนมและ ผลติ ภณั ฑน ม – เปน ตวั พาวติ ามนิ ทล่ี ะลายไดใ นไขมนั ชว ยใหก ลน่ิ รส และลกั ษณะ เนอื้ สมั ผสั ของผลติ ภณั ฑน มดขี น้ึ

สวนประกอบของไขมนั นมชนิดของสวนประกอบ ปริมาณเฉลย่ี (% โดยนํา้ หนกั ) ไตรกลีเซอไรด 97-98 ไดกลเี ซอไรด 0.3-0.6 โมโนกลีเซอไรด กรดไขมันอิสระ 0.02-0.04 สเตอรอล 0.1-0.4 0.2-0.4 สเตอรอลเอสเทอร นอ ยมาก ฟอสโฟลปิ ด 0.2-1.0 ไฮโดรคารบอน นอยมากท่มี า : Varnam and Sutherland (1994)

ชนดิ และปรมิ าณของกรดไขมนั ในนา้ํ นม ชนดิ ของกรดไขมัน จาํ นวนอะตอม จาํ นวนพันธะคู ปริมาณเฉลยี่ (% ของ สถานะทาง จดุ หลอมเหลว กรดไขมนั ชนิดอิม่ ตวั ของคารบ อน กรดไขมันทง้ั หมด) กายภาพ (°C) ของเหลว -8 Butyric acid 40 3.3 ของเหลว -3 Caproic acid 60 1.6 ของเหลว 16 Caprylic acid 80 1.3 ของแขง็ 30 Capric acid 10 0 3.0 ของแขง็ 42 Lauric acid 12 0 3.1 ของแขง็ 54 Myristic acid 14 0 9.5 ของแขง็ 58Pentadecanoic acid 15 0 0.6 ของแขง็ 62 Palmitic acid 16 0 26.3 ของแขง็ 70 Stearic acid 18 0 14.6 ของแขง็ -49.5 Arachidonic acid 20 0 0.2 ของเหลว 16กรดไขมนั ชนดิ ไมอ ิ่มตวั 18 1 29.8 ของเหลว -5 Oleic acid 18 2 2.4 ของเหลว -5 Linoleic acid 18 3 0.8 Linolenic acidทมี่ า : Banks and Dalgleish (1990) ; Alais and Linden (1991)

เมด็ ไขมนั (fat globule)- อยใู นนา้ํ นมประมาณ 2.5×109 ถงึ 5×109 เมด็ ตอ นา้ํ นม 1 มิลลลิ ิตร- มขี นาดโดยเฉลยี่ ประมาณ 3 ไมโครเมตร- ภายในมีไขมันนมในรปู ของไขมนั เหลวผสมกบั ไขมนั แข็ง ซึ่งสวนใหญเ ปน ไตรกลเี ซอไรดทมี่ จี ดุ หลอมเหลวตางกนั- ไขมันนมจะถูกหุมดวยเยอ่ื หมุ เมด็ ไขมนั (fat globule membrane) ซ่งึ มี 2 ช้ัน หนาประมาณ 10-15 nm ประกอบดว ยคลอเลสเตอรอล ฟอสโฟลปิ ด โปรตนี และเอนไซม เปนสวนใหญ

โปรตนีชนดิ และปริมาณของโปรตนี ในนาํ้ นม ชนดิ ของโปรตนี ความเขม ขน (g/100 ml) ปริมาณ (% ของโปรตนี ท้ังหมด)Casein 2.5-3.5 80 α-casein 45 β-casein 0.5-0.7 23 κ-casein 8 γ-casein 4 20Whey protein 4 α-lactoalbumin 9 β-lactoglobulin 4 Protease-peptone 1 Serumalbumin 2 Immunoglobulin

เคซนี (casein)- มีประมาณ 2.5-3.5% ขององคประกอบนม หรอื 80% ของโปรตนี ใน-พบในนํ้านมเพียงแหงเดียว เปนตัวท่ีทําใหนํ้านมมีลักษณะเปนสีขาว และมักพบอยกู ับแคลเซียมในรูปของแคลเซียมเคซเิ นท (calcium casienate)- แบง ออกไดเปน 5 ชนิดคือ αs1-casein, αs2-casein, β-casein, γ-casien และ κ-casien Figure 1 : A casein micelle; A: a submicelle; B: protruding chain; C: Calcium phosphate; D: κ-casein E: phosphate groups http://www.food-info.net/images/caseinmicelle.jpg

โปรตนี เวย (whey protein) โปรตนี เวยห รอื ซีรมั โปรตนี มีอยใู นน้าํ นมประมาณ 20% ของโปรตีนทงั้ หมด ไดแ ก1. β-lactoglobulin มีปรมิ าณมากที่สดุ ประมาณ 62% ของโปรตนี เวยท ั้งหมด2. α-lactoglobulin เปนโปรตนี ทมี่ ลี กั ษณะกลม มปี ระมาณ 25% ของโปรตีน เวยท ั้งหมด ซงึ่ จะจับกบั แคลเซียมทาํ ใหท นตอการเสียสภาพไดด ีกวา β-lactoglobulin3. serumalbumin เปนโปรตีนลกั ษณะกลม จะจบั กบั ไขมนั และสารใหก ลน่ิ รส ทําใหมีความคงตัวตอ การเสียสภาพ4. immunoglobulin มใี นนาํ้ นมประมาณ 12% ของปรมิ าณโปรตีนเวยท ้งั หมด เปน โปรตนี ที่ใหภ ูมติ า นทาน ดงั นน้ั จงึ พบมากในนมนา้ํ เหลอื ง5. protease-peptone เปนโปรตนี เวยท ส่ี ามารถทนความรอ นไดดี โดยยงั คง ละลายไดหลังจากใหค วามรอนถึง 95°ซ และการทําใหเปนกรดทพี่ ีเอช 4.6

4. คารโ บไฮเดรต 4.1 แลคโตส แลคโตสหรือน้ําตาลนม (milk sugar) เปนน้ําตาลโมเลกุลคูประกอบดวย D-glucose และ D-galactose ตอกนั ดว ยพนั ธะ β-1,4-glycosidic linkage เปนนํ้าตาลท่ีพบในนํ้านมเทานน้ั เปนน้ําตาลรีดวิ ซิง (reducing disaccharide)

การใชป ระโยชนข องแลคโตส 1. ใชใ นการผลติ อาหารของเด็กออ น 2. นาํ มาเตมิ ลงในอาหารเพอ่ื เพม่ิ ความดนั ออสโมตกิ หรอื เพม่ิ ความหนดื หรอื เพอื่ ปรบั ปรุงลกั ษณะเนอื้ สมั ผสั 3. ใชใ นอตุ สาหกรรมเบยี ร 4. ใชใ นการปรบั ปรุงคณุ ภาพดา นการยอมรบั ของผบู รโิ ภคของเครือ่ งดม่ื อนื่ ๆ และอาหารทใ่ี หพ ลงั งานตาํ่ 5. ใชใ นการปรับปรุงลกั ษณะเนอ้ื สมั ผสั และอายุการเกบ็ ของขนมลูกกวาด 6. ใชใ นรปู แอนไฮดรัสแลคโตส (anhydrous lactose) ชว ยปอ งกนั การสญู เสยี กลน่ิ รสในอาหารหลายชนดิ 7. ใชใ นอตุ สาหกรรมการผลติ ยา

4.2 กลโู คสและกาแลคโตส เปนน้ําตาลโมเลกุลเดี่ยว มีความเขมขนประมาณ 10-15 มิลลิกรัมตอน้ํานม 100มลิ ลลิ ิตร4.3 โอลิโกแซค็ คาไรด (oligosaccharide) เปนคารโบไฮเดรตท่ีประกอบดวยน้ําตาลโมเลกุลเดี่ยวตอกันตั้งแต 2-10 โมเลกุลไดแก กลูโคส กาแลคโตส ฟูโคส (fucose) N-acetylglucosamineและ N-acetylneuraminic acid โดยจะมนี ้ําตาลแตล ะชนิดในสัดสว นตา งๆ กัน

5. แรธ าตุ - ชนดิ ที่สําคญั และมปี รมิ าณมาก ไดแ ก แคลเซียม แมกนเี ซยี มโซเดยี ม โพแทสเซยี ม ซเิ ตรท ฟอสฟอรสั และคลอไรด - มคี วามผนั แปรข้ึนอยกู บั ปจ จัยตา งๆ เชน ระยะเวลาการหลงั่นาํ้ นม อาหารสตั ว ฤดกู าล พันธสุ ตั ว และการปนเปอ นของแรธ าตุจากส่งิ แวดลอมภายนอก

6. วิตามนิ ปริมาณ (ไมโครกรมั ตอ 100 มลิ ลลิ ติ ร)ชนดิ และปรมิ าณของวติ ามนิ ในนาํ้ นมววั ชว ง เฉลยี่ ชนดิ ของวติ ามิน 28-65 - 17-41 - วติ ามนิ เอ : ฤดูรอ น 22-32 - : ฤดหู นาว 10-13 - 0.02-0.08 0.05 เบตา -แคโรทีน : ฤดูรอน 84-110 100 : ฤดหู นาว 3-4 3.5 1500 วติ ามนิ ดี - 40 วติ ามนิ อี 37-46 180 วติ ามนิ เค 161-190 50 วติ ามินซี 40-61 0.4 ไทอะมนี 0.30-0.45 350 ไรโบฟลาวนิ 313-360 80 วติ ามนิ บี 6 71-93 3 วติ ามินบี 12 2-3.6 5 กรดแพนโธนกิ 5-6 กรดนิโคตนิ กิ ไบโอตนิ กรดโฟลกิ

7. เอนไซม 1) ไลโปโปรตนี ไลเปส (lipoprotein lipase) - เปน เอนไซมท ม่ี อี ยแู ลว ในนา้ํ นม - จะเรงปฏกิ ิรยิ าไฮโดรไลซสี ของไตรกลเี ซอรไ รดท าํ ใหเ กดิ กรดไขมนั อสิ ระ - พเี อชและอณุ หภมู ิทเ่ี หมาะสมคอื 8.3 และ 37°ซ - ถูกทาํ ลายทอ่ี ณุ หภมู ิของการพาสเจอไรซ 2) พลาสมนิ (plasmin) - เปน เอนไซมย อ ยโปรตนี โดยจะทาํ หนา ที่ยอ ย β-casein ใหเ ปน γ-caseinและโปรตีเอส-เปปโตน - ปรมิ าณความเขม ขน จะขน้ึ กบั ระยะเวลาการหลงั่ นาํ้ นม - เปน เอนไซมท ี่ทนความรอ นไดด ที ีพ่ เี อชของนาํ้ นม 3) แอลคาไลน ฟอสฟาเทส (alkaline phosphatase) - มีพเี อชทเี่ หมาะสมตอ การทาํ งานเปน 9.6 - ใชเ ปน ตวั บง ชปี้ ระสทิ ธภิ าพของการพาสเจอไรซห รอื การปนเปอ นดว ยนาํ้ นม ดบิ ได

8. ฟอสโฟไลปด (phospholipids)- มใี นน้ํานมประมาณ 20-50 มิลลกิ รมั ตอ 100 มลิ ลลิ ิตร- สวนใหญพบอยูท เี่ ย่อื หุมเมด็ ไขมัน- ชนิดท่ีพบเปนปริมาณมากไดแก ฟอสฟาติดิลเอทธานอลเอมีน (phosphatidylethanolamine) ฟอสฟาติดิลโคลีน (phosphatidyl choline) หรือเรียกวาเลซิติน(lecithin) และสฟงโกไมอลี ิน (sphingomyelin)- มีสวนชวยใหอิมัลชันคงตัว และชวยใหเกิดกล่ินรสท่ีดีในผลิตภัณฑนม นอกจากนี้ในโมเลกุลยังประกอบดวยกรดไขมันชนิดไมอ มิ่ ตัว ปรมิ าณสูงอีกดวย 9. สเตอรอล (sterols) - ชนิดท่ีมมี ากท่ีสุดคอื คลอเลสเตอรอล (cholesterol) - สวนใหญพบในเยื่อหุมเม็ดไขมัน โดยพบวามีประมาณ 0.4-3.5% ของปริมาณไขมนั ทง้ั หมดในเย่อื หมุ เม็ดไขมัน

10. กรดไขมันอิสระ (free fatty acids) - กรดไขมนั อสิ ระในน้าํ นมมตี น กาํ เนิดมาจาก 3 แหลง คอื (1) จากเลือด ซงึ่ กรดไขมนั อิสระจะจับอยกู ับซรี ัมอัลบมู ิน (2) จากการสูญเสยี ของกรดไขมนั ที่ไมผานการเอสเทอรไิ ฟดในเตานม (3) จากการเกิดไฮโดรไลซสี ของไตรกลีเซอไรด - ชนดิ ของกรดไขมันอิสระจะคลายกบั ชนดิ ทเี่ ปนสว นประกอบในไขมนั นม - กรดไขมันอสิ ระในนํ้านมจะเพ่มิ ขึน้ ในระหวา งการเกบ็ รักษา11. สารประกอบไนโตรเจนที่ไมใชโปรตนี - มีประมาณ 25-35 มก. ตอนํ้านม 100 มล. หรือประมาณ 5-6% ของปริมาณ ไนโตรเจนท้ังหมด - ปริมาณมคี วามผนั แปรขนึ้ กบั ระยะเวลาการหล่ังน้าํ นม และฤดกู าล

คณุ สมบตั ทิ างกายภาพของนาํ้ นม 1 ความหนดื (viacosity) - เปนปจจัยสําคัญในการหาอัตราการแยกชั้นของครีม อัตราการถายเทมวลและความรอ น และสภาพตางๆ ของของไหลในกระบวนการผลติ ผลิตภณั ฑน ม - ความหนืด หมายถึง การตานการไหลของของเหลว ซ่ึงเกิดจากการดึงดูดของโมเลกุล มีหนวยเปนพอยด (poise) สําหรับนมและผลิตภัณฑมักใชหนวยท่ีเล็กกวาคือ เซนตพิ อยด (10-2 poise) - ความหนืดของนมและผลิตภัณฑนมขึ้นอยูกับอุณหภูมิและปริมาณของของแข็งในนํา้ นม

2. ความหนาแนน (density) - ความหนาแนนของนํ้านม คือ น้ําหนักตอหนวยปริมาตรของนํ้านม ปกติความหนาแนน ของสารใดๆ จะวัดในรูปของคาความถว งจาํ เพาะ (specific gravity) - โดยท่ัวไปน้ํานมวัวจะมีความถวงจําเพาะอยูในชวง 1.030-1.035 เฉล่ีย 1.032ที่อณุ หภมู ิ 15.5°ซ - ความถวงจําเพาะของน้ํานมจะแปรโดยตรงกับปริมาณของแข็งปราศจากไขมันและแปรผกผนั กบั ปรมิ าณไขมัน

3. จุดเยือกแข็ง (freezing point) - ปกติมคี า ระหวาง -0.512°ซ ถึง 0.550°ซ เฉล่ยี -0.522°ซ - ขึ้นอยูกับปริมาณของแข็งที่ละลายไดในน้ํานม โดยท่ัวไปจุดเยือกแข็งของ นํ้านมจะคอ นขา งคงท่ี หรือผนั แปรเพียงเล็กนอ ยเทานั้น

4. ดชั นหี ักเหของแสง (refractive index) - คือ อัตราสวนของอัตราเร็วของแสงในสุญญากาศตออัตราเร็วของแสงใน น้าํ นม - คา ดัชนหี ักเหของแสงของน้าํ นมมีคาอยูในชวง 1.3440-1.3485 - คาดัชนีหักเหของแสงจะข้ึนอยูกับปริมาณของแข็งที่ละลายไดท้ังหมดในนํ้านม ถาหากมีการเติมสารท่ีละลายไดลงไป จะทําใหคาดัชนีหักเหของแสงเพิ่มข้ึน ดงั นัน้ จึงสามารถใชค า ดชั นหี กั เหของแสงหาปริมาณของแข็งทง้ั หมดได

5. สี (color) - สีขาวของนา้ํ นม เกดิ เนอ่ื งมาจากการสะทอ นแสงของอนภุ าคคอลลอยดของ ไขมนั นม เคซนี ไมเซลล และแคลเซยี มฟอสเฟต - บางครง้ั หากในนาํ้ นมมีรงควตั ถแุ คโรทนี และไรโบฟลาวนิ สงู กจ็ ะเหน็ นาํ้ นม เปน สเี หลอื งออ น - การทาํ ใหเ มด็ ไขมนั มีขนาดเลก็ ลง และการเพม่ิ ของแขง็ ลงในนาํ้ นมจะชว ยทาํ ใหน าํ้ นมมสี ขี าวขน้ึ

6. กล่นิ (odor) - นํ้านมทีร่ ีดมาใหมๆ จะมกี ลนิ่ หอม ซึง่ บงบอกถงึ ความสดของน้าํ นม แต หลังจากการ รดี ไปนานๆ กลน่ิ นมสดจะหายไป - ถานาํ นมไปตมจะทําใหมีกลิน่ นมตม และรสนมตม อยดู วย (cooked flavor) - นาํ้ นมดดู กลิน่ ตา งๆ ไดด ี

7. ความเปน กรด (acidity)- พีเอชของนาํ้ นมปกตอิ ยใู นชว ง 6.5-6.7 เฉลย่ี 6.6- นํา้ นมมีคณุ สมบตั ติ า นการเปลย่ี นพเี อชไดด ี- โดยทวั่ ไปนา้ํ นมนา้ํ เหลอื งจะมพี เี อชตา่ํ กวา นา้ํ นมปกติ อาจตา่ํ ถงึ 6.0 สว นนาํ้ นมจากววั ทเ่ี ปน โรคเตา นมอกั เสบจะมพี เี อชสงู (อาจสูงถงึ 7.5)- การนาํ นมสดมาวางทงิ้ ไวท อี่ ณุ หภมู หิ อ งนาน 24 ชว่ั โมง นมจะมีรสเปน กรดและเกดิเปน ลมิ่ (curd)

การตรวจสอบที่แทนรบั นมการตรวจสอบในหอ งปฏบิ ตั กิ าร

Clarification Cream separation Homogenization StandardizationSterilization+Pasteurization+Packing

Homogenization

ผลิตภณั ฑน มที่เปนของเหลวผลติ ภัณฑน มเขม ขนผลิตภณั ฑน มผงผลติ ภัณฑน มเปรยี้ วเนยแขง็

ผลติ ภณั ฑน มทเ่ี ปนของเหลว• Homogenized milk เชน นาํ้ นมสด นมสาํ หรบั เลี้ยงทารก นม สเทอรไิ ลซ นมยเู อชที

• Butter milk มเี ลซทิ นิ สูง• Skim milk• Whey

• นมทท่ี าํ ขนึ้ เฉพาะชนดิ - นมชอ็ กโกแลต - นมแชเยอื กแขง็ - นมทีเ่ ตมิ วติ ามินและเกลอื แร

Cream % ไขมนั > 18 ชนดิ ของครมีครมี พาสเจอไรซ สเทอรไิ ลซ 10-18 > 28 และยูเอชที > 35half cream > 45whipping creamheavy whipping creamDouble cream

Ice-cream

Butterองคป ระกอบ ชนดิ เตมิ เกลอื ชนดิ ไมเ ตมิ เกลอื ไขมนั นม (%) (%) 80.47 81.00น้าํ 16.54 18.00เกลอื 1.50 -curd 1.49 1.00

ผลติ ภณั ฑน มเขม ขน• น้ํานมสดเขม ขน• นมขน หวานจดื• นมขน หวาน

ผลติ ภัณฑน มผง

ผลติ ภณั ฑนมเปรย้ี ว

การหมกั ของนํ้าตาลแลกโทส (Lactose Fermentation)• เปน การนํา Lactic acid Bacteria เชน Streptococcus, Lactococcus, Lactobacillus ซงึ่ เปน แบคทเี รียแกรมบวก มาทาํ ปฏกิ ริ ิยาในนม ในสภาวะที่ อณุ หภมู ติ า งๆ กนั ปฏกิ ิริยามี 2 ลกั ษณะHomofermentative:Lactose + 4ADP + 4H3PO4 4Lactic acid + 4ATP + 3H2OHeterofermentative: 2Lactic acid + 2EtOH + 2CO2Lactose + 2H3PO4 + 2ADP + 2ATP + H2O

ผลของปฏิกริ ยิ า• ทําใหผลิตภณั ฑม ี pH ลดลง มีรสเปรยี้ ว เพราะเกดิ Lactic acid• ทําใหโปรตนี casein ในนาํ้ นมเกิดการตกตะกอน เนอื่ งจากสภาพละลายได เปลย่ี นไป (เชน โยเกริ ต ครีมเปรยี้ ว เปน ตน)• การใชแ บคทเี รยี และสภาวะที่ตางกันทาํ ใหเ กดิ สี กลน่ิ และรสชาตขิ องผลติ ภณั ฑ ทีต่ า งกนั กอ ใหเ กิดความหลากหลายของผลติ ภณั ฑ

เนยแขง็ (Cheese)