Do wyrobu serów używa się przeważnie mleka krowiego, rzadziej owczego, koziego, bawolego oraz mleka innych zwierząt domowych, np. klaczy itp.
Mleko składa się z wody, ciał białkowych, tłuszczu, cukru mlekowego i soli mineralnych. Część tych składników jest rozpuszczona w wodzie, część w stanie zawiesiny lub napęcznienia. Gdy z mleka odparujemy wszystką wodę, otrzymamy stałe składniki w postaci białego osadu, tzw. suchą masę. W mleku krowim woda stanowi około 7/8, sucha masa tylko 1/8 część całego ciężaru mleka. Z tego wynika, że miarą wartości mleka pod względem jego treści jest sucha masa.
Zmieszane mleko od większej liczby krów zawiera w procentach :
wody 86,0 do 89,5, średnio 87,5
suchej masy 10,5 do 14,0, „ 12,5
W skład suchej masy wchodzą w procentach:
tłuszcz 2,7 do 4,5, średnio 3,5
białko 3,0 do 4,0, „ 3,5
cukier mlekowy 3,6 do 5,5, „ 4,8
sole mineralne 0,6 do 0,8, „ 0,7
W mleku poszczególnych krów i z oddzielnych udojów wymienione składniki wahają się w jeszcze szerszych granicach.
Na skład chemiczny mleka, szczególnie na zawartość tłuszczu, wpływają głównie następujące czynniki: rasa, indywidualność, okres mleczności, upływ czasu między udojami, wreszcie sposób dojenia i obchodzenia się z bydłem. Największym wahaniom ulega tłuszcz, najmniejszym cukier mlekowy. Ilość tłuszczu równa się w przybliżeniu zawartości białek i w takim też prawie stosunku oba składniki dostają się do sera.
Dzięki suchej masie beztłuszczowej mleko jest cięższe., czyli gęstsze niż woda: jego ciężar właściwy przy 15°C wynosi od 1,028 do 1,034, średnio 1,0315.
Podczas zamarzania składniki mleka rozmieszczają się nierównomiernie, mianowicie zewnętrzne części lodu znajdujące się najbliżej ścian naczynia są bardziej wodniste i uboższe w stałe składniki niż pierwotne mleko. Stosunek jest odwrotny w środkowej części, która później zamarza. Należy zatem stopić lód i dokładnie wymieszać zanim weźmie się próbkę.
Tłuszcz jest obok kazeiny najcenniejszym składnikiem mleka: wyrabiamy zeń masło; w serach stanowi on omastę podwyższającą wybitnie ich wartość. W mleku jest rozmieszczony w postaci bardzo drobnych dopiero pod mikroskopem widzialnych kuleczek nierównej wielkości. Z tej mieszaniny niejednorodnej, czyli zawiesiny znaczna część zwłaszcza większych kuleczek tłuszczu, jako gatunkowo lżejsza od innych składników mleka, wznosi się do góry i tworzy warstwę śmietany (patrz podstoje). Rozdrobnienie kuleczek tłuszczu zachowuje się nadal tak w serach jak i w maśle, co podnosi ich wartość dietetyczną.
Tłuszcz zawarty w mleku posiada ciężar właściwy 0,93, temperaturę topnienia od 31 do 36°C, krzepnięcia zaś od 21 do 26°C. W świeżym mleku tłuszcz znajduje się w stanie płynnym i tę własność zachowuje nawet w temperaturze bliskiej 0°C. To zjawisko przechłodzenia łączy się ściśle z napięciem powierzchniowym. Pod wpływem wstrząsów w temperaturze powyżej punktu topnienia tłuszcz rozpyla się jeszcze subtelniej, natomiast wstrząsany w temperaturze poniżej punktu krzepnienia skupia się i wydziela w postaci grudek masła. Stąd to pochodzi szkodliwość niedbałego przewozu, zbyt energicznego mieszania mleka w ogrzewaczach, tłoczenia pompami itp.
Tłuszcz mleka jest mieszaniną co najmniej dziewięciu różnych tłuszczów, będących związkiem gliceryny z odpowiednimi kwasami tłuszczowymi. Większość stanowią pospolite tłuszcze: stearyna, palmityna i oleina, które są związkiem gliceryny z nielotnymi kwasami stearynowym, palmitynowym i oleinowym, a tylko około 5°/o przypada na butyrynę będącą połączeniem gliceryny z lotnym kwasem masłowym. Ona to stanowi główną cechę tłuszczu mleka, gdyż nie znajduje się w innych tłuszczach zwierzęcych. Pod wpływem działalności niektórych drobnoustrojów tłuszcze jełczeją, tzn. że dokonuje się ich rozszczepienie na wolny kwas tłuszczowy i glicerynę. Szczególnie lotne kwasy odznaczają się ostrym smakiem i zapachem. Promienie słoneczne przy dostępie powietrza powodują utlenianie tłuszczu, wskutek czego nabiera on łojowatego smaku. Zatem należy chronić mleczywo od światła słonecznego. Tłuszcz w mleku zwłaszcza ciepłym wchłania chciwie i zatrzymuje długo obce zapachy, np. nawozu, stęchlizny, dymu, śledzi, karbolu itp. Dlatego należy chronić nabiał od wszelkich wyziewów.
Pasza zielona zabarwia tłuszcze i nadaje mleku oraz jego przetworom mniej lub więcej żółtawy wygląd.
Ciała białkowe. Spotykamy je w organizmie każdego zwierzęcia, a podobnie jak w roślinach przeważają węglowodany, tak u zwierząt białko. Ciała białkowe zawierają następujące pierwiastki: węgiel, wodór, azot, tlen, siarkę, a niekiedy także nieco fosforu.
W mleku znajduje się kilka odmiennych ciał białkowych, spośród których najważniejsze to:
kazeina, czyli sernik — średnio 2,6%, albumina i globulina — średnio 0,7%.
Spomiędzy nich największe znaczenie w serowarstwie ma kazeina, czyli sernik, gdyż z niego wyrabia się sery. Pod względem chemicznym wolna kazeina zachowuje się jak słaby kwas. W świeżym słodkim mleku znajduje się ona w związku z wapniem jako kazeinian wapnia. Jest to kwaśna sól nierozpuszczalna w wodzie, która w mleku tworzy koloid.
Od innych ciał białkowych znajdujących się w mleku kazeina różni się głównie zawartością fosforu i zachowaniem się pod wpływem podpuszczki. Działając słabym kwasem na kazeinian wapnia uwolnimy kazeinę z połączenia z wapniem i otrzymamy wolną kazeinę, czyli twaróg. To samo dzieje się wskutek samoistnego kwaśnienia mleka.
Inaczej niż kwasy działa na kazeinian wapnia podpuszczka. Według Hammarstena rozszczepia ona kazeinę na dwa zupełnie odmienne ciała, mianowicie: 1. na parakazeinę, ściślej na parakazeinian wapnia i 2. na proteinę serwatki, czyli białko serwatkowe w obecności soli wapniowej, przy czym tworzy się najwięcej parakazeiny, mało zaś proteiny serwatki.
Parakazeinian wapniowy jest nierozpuszczalny w wodzie i wskutek tego wydziela się w postaci gęstego skrzepu, który mniej lub więcej pozbawiony serwatki stanowi surowy ser podpuszczkowy.
Proteina serwatki (głównie albumina) pozostaje w serwatce jako substancja rozpuszczalna. W praktyce strącamy ją za pomocą słabych kwasów i ogrzewania do temperatury od 75 do 90°C. Strącona tworzy tzw. zwar. Jest ona nieelastyczna i nieco mazista, łatwo strawna i pożywna. Odróżnia się od kazeiny przede wszystkim brakiem fosforu. Wyrabia się z niej poślednie gatunki serów, tzw. „zwarowe”.
Globulina nie ma w serowarstwie. praktycznego znaczenia z powodu małej ilości. Pozostaje rozpuszczona w serwatce. Nadmierna ilość globuliny w mleku chroni kazeinian wapniowy od działania podpuszczki. Dotyczy to np. globuliny zawartej w siarze, albo w mleku od krów dotkniętych chorobami wymienia. Z tego wynika szkodliwość nawet drobnego dodatku siary lub zmienionego mleka. Wielkie cząsteczki białka są zbudowane z prostszych składników, mianowicie z około 20 rodzajów aminokwasów. Ilościowy stosunek różnych aminokwasów do siebie w obrębie każdej cząsteczki białka jest zmienny, z czego wynika możliwość powstawania wielu różnorodnych zestawień i przemian pod względem fizycznym i chemicznym, uwarunkowujących liczne różnice we własnościach cząsteczek białkowych. Jeśli przy tym uwzględni się powinowactwo białka do wody, soli i innych czynników chemicznych, łatwo można zrozumieć bogactwo różnic własności białka. Oczywiście w swej budowie kazeina pozostanie kazeiną, lecz nie bez znaczenia będzie ilościowy stosunek do niej innych towarzyszących jej białek, jak albumina i globulina w chwili działania na nią podpuszczki (buforowanie) i wpływ na późniejszą kurczliwość gęstwy serowej.
Ta subtelna dziedzina chemiczna wymaga jeszcze wielu wyjaśnień. Serowarowi nasuwają się pytania, jaki wpływ na materiał budulcowy białek, na ich ilościowe stosunki wywierają takie czynniki, jak gatunek zwierzęcia, rasa, okres mleczności, stan zdrowia, sposób żywienia, gleba itp. Serowar radzi tu sobie obserwując zdolność krzepnienia mleka pod wpływem podpuszczki, ocenia dotykiem zmiany dokonywujące się w gęstwie serowej, aby według nich zastosować sposób i tok zabiegów podczas przeróbki.
• Różnice w budowie białka znajdującego się w paszy wywierają różnorodny wpływ na efekt odżywiania. Organizm zwierzęcy tworzy tylko wtedy swoiste białko, gdy proteiny paszy zawierają wszystkie cegiełki budowy i gdy wszystkie konieczne aminokwasy znajdują się w dostatecznej ilości. Stąd wynika celowość mieszania różnych pasz. W krajach serowarskich uważa się też na to, aby nie przesadzać w rekordach mleczności, które wpływałyby niekorzystnie na przydatność serowarską mleka.
Nie bez znaczenia jest tu kompleks: kazeinian wapniowy + sole mineralne, zwłaszcza fosforany wapniowe, o czym będzie jeszcze mowa.
Cukier mlekowy znajduje się wyłącznie w mleku zwierząt, natomiast brak go gdzie indziej w przyrodzie. Jego obecność sprawia, że mleko jest słodkawe. Bakterie kwasu mlekowego przetwarzają go w wodnym roztworze na kwas mlekowy, a ten łącząc się z wapniem związanym z kazeiną strąca ją: mleko zsiada się, czyli krzepnie. Niektóre drożdżaki przetwarzają cukier mlekowy na alkohol i bezwodnik węglowy. Ilość cukru mlekowego i wytworzonego zeń kwasu w serach wywiera znaczny wpływ na życie drobnoustrojów i kierunek dojrzewania serów. Bez kwasu mlekowego wszystkie sery uległyby zgniciu.
Sole mineralne. Zawartość soli mineralnych w zdrowym mleku waha się tylko w ciasnych granicach, mianowicie od 0,6 — 0,8%, a wynosi średnio 0,7%. Od ilościowego i jakościowego stosunku soli do białek zależą w znacznym stopniu własności mleka, szczególnie jego smak i zdolność krzepnienia pod wpływem podpuszczki. Mleko gorzkawo-słone, zasadowe, posiadające różny od normalnego wzajemny stosunek składników mineralnych nie ulega ścinającemu działaniu podpuszczki. W zdrowym mleku soli potasowych jest więcej niż sodowych. Liczba alkaliczności w mleku (Nottbohm) wyraża się stosunkiem K20 : Na20.
W mleku znajdują się następujące sole mineralne: chlorek sodowy i potasowy, fosforan jednopotasowy, dwupotasowy, dwuwapniowy, trójwapniowy i dwumagnezowy, cytrynian potasowy, wapniowy i magnezowy i poza tym tlenek wapniowy związany z kazeiną oraz nieco żelaza. Wymienione sole są w mleku przeważnie rozpuszczone, wyjąwszy pewną część fosforanów wapniowych. Obecność kwaśnych oraz zasadowych soli obok siebie jest przyczyną dwoistości odczynu zdrowego i świeżego mleka na lakmus.
Inne składniki. Oprócz wymienionych znajdują się w mleku jeszcze w małej ilości inne składniki. Do najważniejszych należy tu lecytyna, kwas cytrynowy, enzymy i witaminy.
Lecytyn ę spotyka się w mleku w bardzo małej ilości. Towarzyszy ona tłuszczowi, stąd znajduje się jej więcej w śmietanie i maślance niż wT mleku chudym. Zawiera ona fosfor i ma ważne znaczenie w odżywianiu nerwów i mózgu. Bogate w lecytynę są nie dojrzewające sery śmietankowe. Podczas ogrzewania do wysokich temperatur następuje rozpad lecytyny.
Witaminy. W zależności od rodzaju paszy mleko zawiera w mniejszym lub większym stopniu witaminy, te konieczne dla życia i zdrowia składniki. Częściowo przechodzą one także do serów. Znajdujemy tu witaminy:
A — czynnik wzrostu, przeciw degeneracji nabłonka szeregu organów, a między innymi spojówki oka (xerophtalmia); wytrzymuje ogrzanie do 100°C (i nieco więcej), ale bez dostępu powietrza.
B1 (tiamina) — czynnik antyneurytyczny, przeciw beri-beri; łatwo utlenia się, na gorąco w obecności powietrza ulega stopniowo rozkładowi.
B2 (laktoflawina) — czynnik wzrostu, przeciw schorzeniom skóry (pellagra); stanowi żółty składnik serwatki; dobrze znosi ogrzewanie. C (kwas askorbinowy) — czynnik antyszkorbutowy (przeciw-gnilcowy) oraz przeciwinfekcyjny; na gorąco przy dostępie powietrza łatwo ulega utlenieniu.
D — czynnik antyrachityczny (przeciwkrzywicowy), wytrzymuje wysokie temperatury także w obecności tlenu. Nie jest jeszcze dokładnie poznany.
Wpływ temperatur na ubytek witamin stosowanych przy warzeniu serów oraz utleniania zachodzącego podczas długiego mieszania nie jest jeszcze określony dokładnie.
Enzymy, czyli zaczyny nadają mleku jakby siłę życiową. Są to złożone substancje chemicznie bardzo czynne, które potrafią dokonać przemian chemicznych wielokrotnie większych ilości innych substancji. Enzymy mleka pochodzą bądź to z organizmu zwierzęcia, bądź też są wytworami drobnoustrojów. Znajdujemy tu np. katalazę, diastazę, oksydazę i peroksydazę. Wysoka temperatura je niweczy. W ocenie mleka posługujemy się również miernikiem enzymatycznym.