Mælk er mere end bare en kølig drink - det er også en fascinerende kemisk cocktail. To vigtige komponenter i mælk er et protein kaldet casein og et sukker kaldet lactose. Uddragning af disse komponenter er et populært eksperiment i undergraduate lab klasser, fordi det viser nogle af de metoder, kemikere bruger til at ekstrahere specifikke forbindelser fra planter og andre naturlige produkter.
Mælkekemi
Olier som fedt opløses normalt ikke i vand. Mælk indeholder imidlertid fedt gemt i utallige små kugler. Molekyler som fosfolipider og visse proteiner, der findes i mælk, har en hydrofil eller "vandlignende" region og en hydrofob eller "vandlignende" region. Disse såkaldte amfipatiske molekyler omgiver fedtkuglerne og tillader dem at blande sig med vandet. Kuglerne er dog mindre tætte end vandet, og hvis du lader mælken stå for længe nok, vil mange af dem stige til overfladen og skabe et lag creme du kan skumme fra toppen.
Kasein og lactose
Lactose er et disaccharid eller to-til-en-pakkeaftale dannet af to simple sukkerarter; det opløses let i vand. Det er imidlertid mindre opløseligt i en vand-ethanol blanding, og du kan krystallisere det fra en sådan opløsning. Casein er derimod en blanding af tre proteiner, hvoraf to opløses dårligt i vand. Ligesom fedtkuglerne stabiliseres disse proteiner med et tredje vandopløseligt protein med negativt ladede phosphatgrupper bundet til nogle af dets aminosyrer. Hvis mælkens pH falder under 4,6, vil fosfatgrupperne afhente hydrogenioner og miste deres negative ladning, og kaseinet vil falde ud eller falde ud af opløsningen.
Syre
For at isolere kaseinet kan du tilføje eddikesyre dråbevis til varm mælk. Kaseinet vil falde ud, og du kan fjerne det ved hjælp af en spatel. Det er vigtigt ikke at tilføje for meget syre, fordi hvis pH falder for lavt, vil du opdele lactosen op i glucose og galactose. Når du har fjernet kaseinet, bevirker opvarmning af blandingen til en endnu højere temperatur, at albuminproteinerne også findes i mælk for at miste deres struktur og bundfald.
Lactosekrystallisation
Centrifugering af den opvarmede mælk sikrer, at al albuminet fjernes. En centrifuge er en forholdsvis enkel anordning, der hurtigt spinder rør placeret i en rotor, flækker deres indhold udad og sedimenterer det tætte bundfald fra væskerne i blandingen. Dernæst kan du tilføje ethanol og opvarme mælken; jo højere temperatur vil holde laktosen fra bundfældning, mens du centrifugerer blandingen, fjerner andre stoffer, der kan forurene dit laktoseprodukt. Forladelse af den resulterende blanding til udfældning i et par dage giver lactosukkerkrystaller.
