Mjölk är mer än bara en kall dryck - det är också en fascinerande kemisk cocktail. Två viktiga komponenter i mjölk är ett protein som kallas kasein och ett socker som kallas laktos. Utdragning av dessa komponenter är ett populärt experiment i grundskolelaboratorier eftersom det visar några av de metoder som kemister använder för att extrahera specifika föreningar från växter och andra naturliga produkter.
Mjölkkemi
Vanligtvis löses oljor som fett inte i vatten. Mjölk innehåller emellertid fett som lagras i otaliga små globuler. Molekyler såsom fosfolipider och vissa proteiner som finns i mjölk har en hydrofil eller "vattenliknande" region och en hydrofob eller "vattenliknande" region. Dessa så kallade amfipatiska molekyler omger fettkulorna och tillåter dem att blanda sig med vattnet. Kulorna är emellertid mindre täta än vattnet, och om du lämnar mjölken för att stå tillräckligt länge, kommer många av dem att stiga upp till ytan och skapa ett lager av grädde du kan skumma bort från toppen.
Kasein och laktos
Laktos är en disackarid eller två-för-en-paketöverenskommelse bildad av två enkla sockerarter; det löser sig lätt i vatten. Det är emellertid mindre lösligt i en vatten-etanolblandning, och du kan kristallisera det från en sådan lösning. Kasein är däremot en blandning av tre proteiner, varav två upplöses dåligt i vatten. Liksom fettkulorna stabiliseras dessa proteiner med ett tredje vattenlösligt protein med negativt laddade fosfatgrupper bundna till några av dess aminosyror. Om mjölkens pH sjunker under 4,6 kommer fosfatgrupperna att plocka upp vätejoner och förlora sin negativa laddning och kaseinet kommer att fälla ut eller falla ur lösningen.
Syra
För att isolera kaseinet kan du tillsätta ättiksyra droppvis för att värma mjölken. Kaseinet kommer att fälla ut och du kan ta bort det med hjälp av en spatel. Det är viktigt att du inte lägger till för mycket syra, för om pH-värdet faller för låg, delar du laktosen upp i glukos och galaktos. När du har tagit bort kaseinet, upphettar blandningen till en ännu högre temperatur albuminproteinerna också i mjölken för att förlora sin struktur och fälla ut.
Laktoskristallisation
Centrifugering av den uppvärmda mjölken säkerställer att allt albumin avlägsnas. En centrifug är en relativt enkel anordning som snabbt roterar rör placerad i en rotor, flingar deras innehåll utåt och sedimenterar den täta fällningen från vätskorna i blandningen. Därefter kan du tillsätta etanol och värma mjölken; den högre temperaturen kommer att hålla laktosen från utfällning medan du centrifugerar blandningen, avlägsnar andra föreningar som kan kontaminera din laktosprodukt. Lämnande av den erhållna blandningen för utfällning under några dagar ger laktosockerkristaller.
