Молоко - это больше, чем просто прохладный напиток - это увлекательный химический коктейль. Два важных компонента в молоке - это белок, называемый казеином, и сахар, называемый лактозой. Извлечение этих компонентов является популярным экспериментом в классах лабораторных лабораторий, поскольку он демонстрирует некоторые из методов, используемых химиками для извлечения конкретных соединений из растений и других натуральных продуктов.
Химия молока
Обычно масла, такие как жир, не растворяются в воде. Молоко, однако, содержит жиры, хранящиеся в бесчисленных маленьких глобулах. Молекулы, такие как фосфолипиды и определенные белки, обнаруженные в молоке, имеют гидрофильную или «водоподобную» область и гидрофобную или «невзличную воду». Эти так называемые амфипатические молекулы окружают жировые глобулы и позволяют им смешиваться с водой. Однако глобулы менее плотные, чем вода, и если вы оставите молоко достаточно долго, многие из них поднимутся на поверхность и создадут слой сливок, который вы можете снять сверху.
Казеин и лактоза
Лактоза представляет собой дисахарид или двухфазную упаковку, состоящую из двух простых сахаров; он легко растворяется в воде. Однако он менее растворим в смеси вода-этанол, и вы можете кристаллизовать его из такого раствора. Казеин, напротив, действительно представляет собой смесь трех белков, две из которых плохо растворяются в воде. Подобно жировым глобулам, эти белки стабилизируются третьим водорастворимым белком с отрицательно заряженными фосфатными группами, присоединенными к некоторым из его аминокислот. Если pH молока падает ниже 4,6, фосфатные группы будут собирать ионы водорода и терять отрицательный заряд, а казеин будет выпадать в осадок или выпадать из раствора.
кислота
Чтобы изолировать казеин, вы можете добавить уксусную кислоту по каплям в теплое молоко. Казеин будет выпадать в осадок, и вы можете удалить его с помощью шпателя. Важно не добавлять слишком много кислоты, потому что, если pH падает слишком низко, вы разделите лактозу на глюкозу и галактозу. Как только вы удалите казеин, нагревая смесь до еще более высокой температуры, вызывают также белки альбумина в молоке, чтобы потерять их структуру и осадить.
Кристаллизация лактозы
Центрифугирование нагретого молока обеспечивает удаление всего альбумина. Центрифуга представляет собой относительно простое устройство, которое быстро вращает трубы, помещенные в ротор, отбрасывая их содержимое наружу и осаждая плотный осадок из жидкостей в смеси. Затем вы можете добавить этанол и нагреть молоко; более высокая температура будет препятствовать осаждению лактозы при центрифугировании смеси, удаляя другие соединения, которые могут загрязнить ваш лактозный продукт. Оставляя полученную смесь осаждаться в течение нескольких дней, получают кристаллы лактозного сахара.
