仔细阅读一下牛奶包装盒上的成分表,可以看到牛奶中的成分有蛋白质、脂肪、碳水化合物等。但是,我们用肉眼看牛奶,只能看到白色的液体,根本区分不出其中的各种成分。所以我们不禁要怀疑:牛奶中真的含有那么多种成分吗?
如果我们能把牛奶中的各种成分分离出来,不就能确认它们的身份了吗?虽说要把牛奶中的各种成分单独提取出来比较困难和麻烦,但我们至少可以把牛奶分解成“白色固体和液体”。我们一起来试试吧。
需要准备的物品
● 200毫升牛奶
● 1大勺柠檬汁
▶ 锅、碗、筛子、厨房用纸
本次实验使用的牛奶(上图右侧)虽然不限种类,但推荐使用成分未经加工的产品。
实验方法
1. 将牛奶和柠檬汁倒入锅中( a ),搅拌均匀。
2. 开小火给锅加热,不久后锅中就会浮出白色的块状物,当下面的液体变透明后( b ),即可关火,静置10分钟左右。
3. 将筛子放在碗里,在筛子上铺上一张厨房用纸。将锅里的混合物倒在厨房用纸上,进行过滤( c )。用厨房用纸将白色块状物包裹着提起,轻轻挤压,挤掉水分。这样就完成了固体与液体的分离( d )。
a
b
c
d
不少人认为,可以随时从奶牛身上挤出牛奶,其实并不是这样的。母牛分泌乳汁是为了哺育小牛,所以,母牛只有在哺乳期才会产奶。在日本,只有在母牛产子后的10个月内,才会对母牛挤奶。
哺乳动物的幼崽在出生后的一段时间里只能靠喝母乳生存,所以母乳中含有丰富的营养成分,比如蛋白质、脂肪、钙、维生素等多种哺乳动物必需的物质,以帮助幼崽茁壮成长。
1升牛奶中大约含有33克蛋白质。蛋白质是由一长串氨基酸构成的大分子。氨基酸拥有羧基(—COOH)和氨基(—NH 2 ),相邻氨基酸分子的羧基和氨基结合,形成一个立体结构。
羧基和氨基在溶液中与氢离子(H + )或氢氧根离子(OH - )结合或者分离。因此,蛋白质的性质会根据溶液中氢离子数量的变化而变化。
牛奶中含有几十种蛋白质。其中,在酸性环境下可以变成固体的蛋白质叫作酪蛋白。牛奶所含的蛋白质中80%左右都是酪蛋白。酪蛋白将数千个分子结合起来,构成带有负电荷的小颗粒。电荷也和磁铁一样,同性相斥,所以酪蛋白小颗粒就分散在牛奶中,不会集中在一起。但是在牛奶中加入柠檬汁(pH2.0左右)后,牛奶中的环境就变成了酸性环境。在酸性环境中,酪蛋白小颗粒的负电荷丧失,相互之间的排斥力也减弱了,于是便聚集在一起,变成了块状物。这种块状物就是我们刚才在实验中制作的农家干酪。在这个实验中我们分离出来的液体部分叫作乳清。乳清中溶有在酸性环境下不会变成固体的蛋白质、脂肪等。
酸奶也是利用了牛奶中的部分蛋白质在酸性环境下会变成固体的性质制作而成的。在牛奶中加入乳酸菌后,牛奶中的乳糖被分解了,形成了乳酸。乳酸是酸性物质,它可以使牛奶中的部分蛋白质固化。
顺便说明一下,刚挤出来的鲜牛奶放置一段时间后,表面就会凝固出一个奶油层,这一层是脂肪。但是,为了预防脂肪从牛奶中浮出,市场上销售的未脱脂牛奶都进行了均质处理,就是将牛奶中的脂肪打碎,使之变小,分散到牛奶中去,不容易聚集成大颗粒。市场上买来的牛奶不管怎么摇都不能产生奶油,就是因为在加工过程中经过了均质处理。
◆ 农家干酪形成的原理(模式图)
牛奶中的酪蛋白是以球状的酪蛋白凝聚物的形式存在的。因为酪蛋白凝聚物都带有负电荷,根据同性相斥的原理,酪蛋白凝聚物之间是相互排斥的,所以它们分散在牛奶中。但是当牛奶中的环境变为酸性环境时,酪蛋白凝聚物之间相互排斥的力就会减弱,于是它们聚集在了一起,形成较大块的固体。