Mleko to coś więcej niż tylko zimny napój - to także fascynujący koktajl chemiczny. Dwa ważne składniki mleka to białko o nazwie kazeina i cukier zwany laktozą. Wyodrębnianie tych składników jest popularnym eksperymentem na studiach licencjackich, ponieważ demonstruje niektóre metody stosowane przez chemików do ekstrakcji określonych związków z roślin i innych produktów naturalnych.
Chemia mleka
Zwykle oleje, takie jak tłuszcz, nie rozpuszczają się w wodzie. Mleko zawiera jednak tłuszcz przechowywany w niezliczonych małych kuleczkach. Cząsteczek, takich jak fosfolipidy i niektórych białek w mleku hydrofilowy lub „wodnej” rejon upodobań i hydrofobowy lub „woda-niechęci” region. Te tak zwane amfipatyczne cząsteczki otaczają globulki tłuszczu i pozwalają im mieszać się z wodą. Globulki mają mniejszą gęstość niż woda, jednak i jeśli pozostawić mleko stanąć na tyle długo, wiele z nich wzrośnie do powierzchni i stworzyć warstwę kremu można Skim off top.
Kazeina i laktoza
Laktoza jest dwuskładnikowym pakietem dezacharydowym utworzonym z dwóch prostych cukrów; łatwo rozpuszcza się w wodzie. Jest jednak mniej rozpuszczalny w mieszaninie woda-etanol i można go krystalizować z roztworu tego rodzaju. Kazeina jest w rzeczywistości mieszaniną trzech białek, z których dwa słabo rozpuszczają się w wodzie. Podobnie jak kuleczki tłuszczu, białka te są stabilizowane przez trzecie rozpuszczalne w wodzie białko z ujemnie naładowanymi grupami fosforanowymi przyłączonymi do niektórych z jego aminokwasów. Jeśli pH mleka spadnie poniżej 4,6, grupy fosforanowe odbierają jony wodoru i tracą ładunek ujemny, a kazeina wytrąca się lub wypada z roztworu.
Kwas
Aby wyizolować kazeinę, można dodać kroplami kwas octowy do ciepłego mleka. Kazeina wytrąca się i można ją usunąć za pomocą szpatułki. Ważne jest, aby nie dodawać zbyt dużo kwasu, ponieważ jeśli pH spadnie zbyt nisko, podzielisz laktozę na glukozę i galaktozę. Po usunięciu kazeiny podgrzanie mieszaniny do jeszcze wyższej temperatury powoduje, że białka albuminy znajdujące się w mleku tracą swoją strukturę i osad.
Krystalizacja laktozy
Odwirowanie podgrzanego mleka zapewnia usunięcie całej albuminy. Wirówka jest stosunkowo proste urządzenie, które szybko obraca probówek umieszczonych w wirniku, odrzucając ich zawartości na zewnątrz i sedymentacji gęstą wytrąca się z cieczy w mieszaninie. Następnie można dodać etanol i podgrzać mleko; wyższa temperatura spowoduje wytrącenie laktozy podczas wirowania mieszaniny, usuwając inne związki, które mogą zanieczyścić produkt laktozy. Pozostawienie otrzymanej mieszaniny do strącenia na kilka dni daje laktozowe kryształy cukru.
