Mlieko je viac ako len chladný nápoj - je to aj fascinujúci chemický koktail. Dve dôležité súčasti mlieka sú proteín nazývaný kazeín a cukor nazývaný laktóza. Extrakcia týchto komponentov je populárny experiment vo vysokoškolských laboratóriách, pretože demonštruje niektoré z metód, ktoré chemici používajú na extrakciu špecifických zlúčenín z rastlín a iných prírodných produktov.
Chémia mlieka
Obyčajne oleje, ako je tuk, sa nerozpúšťajú vo vode. Mlieko však obsahuje tuk, ktorý je uložený v nespočetných malých globulí. Molekuly, ako sú fosfolipidy a určité bielkoviny nachádzajúce sa v mlieku, majú hydrofilnú alebo "vodu" oblasť a hydrofóbnu oblasť alebo oblasť, ktorá nemá vodu. Tieto tzv. Amfipatické molekuly obklopujú tukové guľôčky a umožňujú im zmiešať sa s vodou. Guľôčky sú menej husté ako voda a ak opustíte, že mlieko zostane dostatočne dlhé, mnohé z nich sa dostanú na povrch a vytvoria vrstvu krému, ktorú môžete odstrániť z vrchu.
Kazeín a laktóza
Laktóza je disacharidová alebo dvojzložková balenia vytvorená z dvoch jednoduchých cukrov; ľahko sa rozpúšťa vo vode. Je však menej rozpustný v zmesi vody a etanolu a môžete ju kryštalizovať z riešenia tohto druhu. Naopak, kazeín je zmes troch bielkovín, z ktorých dve sa rozpúšťajú vo vode. Rovnako ako tukové guľôčky, tieto proteíny sú stabilizované tretím vo vode rozpustným proteínom s negatívne nabitými fosfátovými skupinami naviazanými na niektoré zo svojich aminokyselín. Ak pH mlieka klesne pod 4,6, fosfátové skupiny zdvihnú vodíkové ióny a stratia svoj negatívny náboj a kazeín sa vylúči alebo vypadne z roztoku.
Kyselina
Na izoláciu kazeínu môžete pridávať kyselinu octovú po kvapkách do teplého mlieka. Kazeín sa zráža a môžete ho odstrániť pomocou špachtle. Je dôležité, aby ste nepridávali príliš veľa kyseliny, pretože ak dôjde k poklesu pH, rozdelíte laktózu na glukózu a galaktózu. Po odstránení kazeínu zahrievanie zmesi na ešte vyššiu teplotu spôsobí, že albumínové proteíny, ktoré sa nachádzajú aj v mlieku, strácajú štruktúru a precipitujú.
Kryštalizácia laktózy
Odstredením vyhrievaného mlieka sa odstráni všetok albumín. Odstredivka je pomerne jednoduché zariadenie, ktoré rýchlo otáča rúrky umiestnené v rotoru, vyhadzuje ich obsah smerom von a sedimentuje hustú zrazeninu z kvapalín v zmesi. Potom môžete pridať etanol a zohriať mlieko; vyššia teplota zabráni zrážaniu laktózy počas centrifugácie zmesi, odstránením ďalších zlúčenín, ktoré by mohli kontaminovať váš laktózový produkt. Výsledná zmes sa nechá precipitovať niekoľko dní a získa sa kryštály cukru laktózy.
