Dairy Chemistry & Milk Constituents Practice Questions (Q21-25) - Dairy Science

ICAR PG Dairy Science 09 Jul 2023Shift 1

Statement Based +4 −1

Given below are two statements

Statement (I) : Creaming is a phenomenon in which milk fat globules rise during cold storage of milk as per Stokes' law.

Statement (II) : Immunoglobulins increase the rate of creaming by forming fat globule clusters, a phenomenon called 'cold agglutination'.

In light of the above statements, choose the most appropriate answer from the options given below:

नीचे दो कथन दिए गए हैं

कथन (I) : क्रीमिंग (Creaming) एक ऐसी परिघटना है जिसमें स्टोक्स के नियम (Stokes' law) के अनुसार दूध के ठंडे भंडारण के दौरान दूध की वसा गोलिकाएं ऊपर उठती हैं।

कथन (II) : इम्यूनोग्लोबुलिन वसा गोलिकाओं के गुच्छे बनाकर क्रीमिंग की दर को बढ़ाते हैं, जिसे 'कोल्ड एग्ग्लूटिनेशन' (cold agglutination) कहा जाता है।

उपरोक्त कथनों के आलोक में, नीचे दिए गए विकल्पों में से सबसे उपयुक्त उत्तर चुनिए:

Both Statement (I) and Statement (II) are true. कथन (I) और कथन (II) दोनों सही हैं। Both Statement (I) and Statement (II) are false. कथन (I) और कथन (II) दोनों गलत हैं। Statement (I) is true but Statement (II) is false. कथन (I) सही है लेकिन कथन (II) गलत है। Statement (I) is false but Statement (II) is true. कथन (I) गलत है लेकिन कथन (II) सही है।

Biophysical mechanisms of gravity separation and creaming in milk:

Statement (I) is true: Milk fat has a lower density ($\rho_p \approx 0.93\text{ g/ml}$) than skim milk serum ($\rho_f \approx 1.036\text{ g/ml}$). Under gravity, fat globules rise towards the surface at a velocity governed by Stokes' Law: $v = \frac{2 r^2 (\rho_f - \rho_p) g}{9 \eta}$.
Statement (II) is true: Individual fat globules are too small ($r \approx 1.5\text{ }\mu\text{m}$) to rise rapidly. At cold temperatures ($\lt 10^\circ\text{C}$), high-molecular-weight cryoglobulins (specifically pentameric IgM immunoglobulins) adsorb onto fat globule membranes, cross-linking individual globules into large flocculated clusters. This phenomenon is known as 'cold agglutination'. Because Stokes' rising velocity increases with the square of the particle radius ($r^2$), clustering accelerates creaming velocity by several hundred-fold.

Therefore, both Statement (I) and Statement (II) are true, matching option 1.

दूध में क्रीमिंग (Creaming) और कोल्ड एग्ग्लूटिनेशन का सिद्धांत:

कथन (I) सही है: वसा का घनत्व दूध के सीरम से कम होने के कारण स्टोक्स के नियम ($v \propto r^2$) के अनुसार वसा गोलिकाएं गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में सतह पर ऊपर उठती हैं।
कथन (II) सही है: ठंडे तापमान ($\lt 10^\circ\text{C}$) पर दूध में मौजूद इम्यूनोग्लोबुलिन (IgM) वसा गोलिकाओं को आपस में बांधकर बड़े गुच्छे बना देते हैं। इस परिघटना को 'कोल्ड एग्ग्लूटिनेशन' कहते हैं। त्रिज्या ($r$) बढ़ने से स्टोक्स के नियम अनुसार ऊपर उठने की गति सैकड़ों गुना तेज हो जाती है।

अतः कथन (I) और कथन (II) दोनों सही हैं (विकल्प 1)।

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ICAR PG Dairy Science 09 Jul 2023Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

Which of the following milk constituents scatter/reflect light for milk to appear whitish?

(A) Fat

(B) Lactose

(C) Casein

(D) Whey proteins

Choose the correct answer from the options given below:

दूध को सफेद दिखाने के लिए निम्नलिखित में से कौन से दुग्ध घटक प्रकाश को प्रकीर्णित/परावर्तित (scatter/reflect) करते हैं?

(A) वसा (Fat)

(B) लैक्टोज (Lactose)

(C) कैसीन (Casein)

(D) व्हे प्रोटीन (Whey proteins)

नीचे दिए गए विकल्पों में से सही उत्तर चुनिए:

(A) and (B) (A) और (A) and (C) (A) और (C) (B) and (D) (B) और (D) (C) and (D) (C) और (D)

Optics of colloidal light scattering in fluid milk:

Light scattering requires particles with diameters comparable to or larger than the wavelength of visible light ($400\text{--}700\text{ nm}$).
Milk fat globules (diameter $1\text{ to }10\text{ }\mu\text{m}$) strongly reflect and scatter visible light (Mie scattering) across all wavelengths, imparting a dense white opacity (Constituent A).
Casein micelles (diameter $50\text{ to }300\text{ nm}$) form a dense colloidal dispersion that also scatters light efficiently, ensuring that even completely skimmed milk remains opaque whitish-blue (Constituent C).
Lactose and mineral salts form a true molecular solution, while whey proteins ($2\text{--}5\text{ nm}$) form a transparent molecular solution that does not cause white opacity.

Therefore, (A) and (C) scatter light to make milk appear whitish, matching option 2.

दूध के सफेद रंग का प्रकाशिक कारण (प्रकाश प्रकीर्णन):

वसा गोलिकाएं (Fat globules): $1$ से $10\text{ }\mu\text{m}$ आकार की वसा की बूंदें प्रकाश की सभी तरंगदैर्घ्य को तीव्रता से बिखेरती (scatter) और परावर्तित करती हैं (घटक A)।
कैसीन मिसेल्स (Casein micelles): $50$ से $300\text{ nm}$ आकार के कोलाइडल कैसीन कण भी प्रकाश को प्रकीर्णित करते हैं, जिससे वसा-रहित सप्रेटा दूध भी सफेद-नीला दिखाई देता है (घटक C)।
लैक्टोज और व्हे प्रोटीन सच्चे आणविक घोल में होते हैं और प्रकाश प्रकीर्णन नहीं करते।

अतः (A) और (C) सही हैं (विकल्प 2)।

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ICAR PG Dairy Science 09 Jul 2023Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

Which of the following indigenous enzymes in milk has capability of reactivation from an inactivated state thereby giving a false positive test during a quality check?

दूध में मौजूद निम्नलिखित में से किस प्राकृतिक एंजाइम में निष्क्रिय अवस्था से पुनः सक्रिय (reactivation) होने की क्षमता होती है, जिससे गुणवत्ता जांच के दौरान गलत सकारात्मक परीक्षण (false positive test) प्राप्त हो सकता है?

Lactoperoxidase लैक्टोपेरोक्सीडेज Plasmin प्लास्मिन Xanthine oxidase जैंथीन ऑक्सीडेस Alkaline phosphatase एल्कलाइन फॉस्फेटेस

Enzyme renaturation and false-positive pasteurization diagnostics:
(A), (B), (C) do not exhibit significant reversible renaturation producing diagnostic false-positives.
(D) Alkaline phosphatase (ALP) is the statutory index enzyme for verifying proper milk pasteurization. However, when milk (particularly high-fat cream or milk subjected to ultra-pasteurization / HTST treatments $\gt 72^\circ\text{C}$ for short holding times) is held at room temperature ($20\text{--}30^\circ\text{C}$) in the presence of magnesium and zinc ions, denatured monomer subunits can reassemble and spontaneously regain catalytic activity. This phenomenon, known as 'enzyme reactivation', generates a false-positive result in the Aschaffenburg-Mullen or fluorometric ALP test, falsely suggesting under-pasteurization.

Therefore, option 4 (Alkaline phosphatase) is the correct answer.

एल्कलाइन फॉस्फेटेस का पुनः सक्रियकरण (Reactivation):
(D) एल्कलाइन फॉस्फेटेस (Alkaline phosphatase - ALP) दूध के उचित पाश्चुरीकरण का आधिकारिक परीक्षण एंजाइम है। उच्च ताप पर पाश्चुरीकृत किए गए दूध (विशेषकर क्रीम) को जब बाद में सामान्य कमरे के तापमान पर रखा जाता है, तो इसके विकृत अणु मैग्नीशियम आयनों की उपस्थिति में पुनः जुड़कर सक्रिय हो जाते हैं। इसे 'एंजाइम पुनःसक्रियण' (reactivation) कहते हैं, जिसके कारण पूरी तरह पाश्चुरीकृत दूध भी परीक्षण में अपाश्चुरीकृत (फॉल्स पॉजिटिव) दिखने लगता है।

अतः विकल्प 4 (एल्कलाइन फॉस्फेटेस) सही उत्तर है।

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ICAR PG Dairy Science 09 Jul 2023Shift 1

Assertion & Reason +4 −1

Given below are two statements, one is labelled as Assertion (A) and other one labelled as Reason (R):

Assertion (A) : The redox potential ($E_h$) of cheese and fermented milk products is more negative than that of milk.

Reason (R) : A rapid decrease in $E_h$ occurs after the available oxygen has been consumed by the bacteria.

In light of the above statements, choose the correct answer from the options given below:

नीचे दो कथन दिए गए हैं, एक को अभिकथन (A) और दूसरे को कारण (R) के रूप में लेबल किया गया है:

अभिकथन (A) : पनीर और किण्वित दुग्ध उत्पादों का रेडॉक्स विभव ($E_h$) दूध की तुलना में अधिक ऋणात्मक (more negative) होता है।

कारण (R) : जीवाणुओं द्वारा उपलब्ध ऑक्सीजन का उपभोग करने के बाद $E_h$ में तीव्र गिरावट आती है।

उपरोक्त कथनों के आलोक में, नीचे दिए गए विकल्पों में से सही उत्तर चुनिए:

Both (A) and (R) are true and (R) is the correct explanation of (A). (A) और (R) दोनों सही हैं और (R), (A) की सही व्याख्या है। Both (A) and (R) are true but (R) is NOT the correct explanation of (A). (A) और (R) दोनों सही हैं लेकिन (R), (A) की सही व्याख्या नहीं है। (A) is true but (R) is false. (A) सही है लेकिन (R) गलत है। (A) is false but (R) is true. (A) गलत है लेकिन (R) सही है।

Oxidation-reduction dynamics in dairy fermentations:

Assertion (A) is true: Fresh raw or pasteurized milk saturated with air possesses a positive oxidation-reduction potential ($E_h \approx +200\text{ to }+300\text{ mV}$). In stark contrast, Cheddar and other ripened cheeses maintain an intensely reducing, strongly negative redox potential ($E_h \approx -100\text{ to }-250\text{ mV}$).
Reason (R) is true and provides the exact explanation: As lactic starter bacteria multiply during cheese manufacturing and curd acidification, they rapidly respire and consume dissolved oxygen. Once oxygen is depleted, active metabolic generation of reducing sulfur groups ($-SH$ from cysteine) and reducing intermediates causes an abrupt drop in $E_h$ into the negative territory, establishing an anaerobic reducing environment essential for flavor compound stability and preventing aerobic spoilage.

Therefore, both (A) and (R) are true and (R) is the correct explanation of (A), matching option 1.

किण्वित उत्पादों और पनीर में रेडॉक्स विभव ($E_h$) का सिद्धांत:

अभिकथन (A) सही है: सामान्य ताजे दूध का रेडॉक्स विभव धनात्मक ($+200\text{ से }+300\text{ mV}$) होता है, जबकि पनीर और किण्वित उत्पादों का रेडॉक्स विभव अत्यधिक ऋणात्मक ($-100\text{ से }-250\text{ mV}$) होता है।
कारण (R) सही है और सही व्याख्या है: किण्वन के दौरान स्टार्टर जीवाणु दूध में घुली हुई सारी ऑक्सीजन का तेजी से उपभोग कर लेते हैं और सल्फर युक्त अपचायक समूह ($-SH$) उत्पन्न करते हैं। ऑक्सीजन के समाप्त होते ही रेडॉक्स विभव तेजी से गिरकर ऋणात्मक हो जाता है।

अतः (A) और (R) दोनों सही हैं और (R), (A) की सही व्याख्या है (विकल्प 1)।

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ICAR PG Dairy Science 14 Jul 2023Shift 1

Match the Following +4 −1

Match List-I with List-II:

Choose the correct answer from the options given below:

सूची-I को सूची-II के साथ सुमेलित कीजिए:

नीचे दिए गए विकल्पों में से सही उत्तर चुनिए:

List - I सूची - I Property of milk दूध का गुण		List - II सूची - II Application अनुप्रयोग
A	Specific gravity विशिष्ट गुरुत्व	I	Detection of added water मिलाए गए पानी का पता लगाना
B	Freezing Point Depression हिमांक अवनमन	II	Total Solid Estimation कुल ठोस का अनुमान
C	Oxidation Reduction Potential ऑक्सीकरण-अपचयन विभव	III	Heat Stability Assessment ऊष्मा स्थिरता का आकलन
D	Acidity अम्लता	IV	Methylene Blue Reduction Test मेथिलीन ब्लू अपचयन परीक्षण

(A)-(I), (B)-(III), (C)-(II), (D)-(IV) (A)-(I), (B)-(III), (C)-(II), (D)-(IV) (A)-(II), (B)-(I), (C)-(IV), (D)-(III) (A)-(II), (B)-(I), (C)-(IV), (D)-(III) (A)-(IV), (B)-(II), (C)-(III), (D)-(I) (A)-(IV), (B)-(II), (C)-(III), (D)-(I) (A)-(II), (B)-(IV), (C)-(I), (D)-(III) (A)-(II), (B)-(IV), (C)-(I), (D)-(III)

Physico-chemical properties of milk and their diagnostic applications:

Specific gravity (measured by lactometer) is combined with fat percentage to estimate Total Solids via Richmond's formula: (A)-(II).
Freezing Point Depression (measured cryoscopically) is the most sensitive method for detecting added water adulteration in milk: (B)-(I).
Oxidation-Reduction Potential ($E_h$) drops as bacteria multiply and consume oxygen, forming the basis of the Methylene Blue Reduction Test (MBRT): (C)-(IV).
Titratable acidity directly governs the casein micelle charge and mineral equilibrium, serving as a critical indicator for heat stability assessment: (D)-(III).

Option analysis:
(I), (B)-(III), (C)-(II), (D)-(IV): Incorrect.
(II), (B)-(I), (C)-(IV), (D)-(III): Correct matching.
(IV), (B)-(II), (C)-(III), (D)-(I): Incorrect.
(II), (B)-(IV), (C)-(I), (D)-(III): Incorrect.

दूध के भौतिक-रासायनिक गुण और उनके व्यावहारिक अनुप्रयोग:

विशिष्ट गुरुत्व (लैक्टोमीटर द्वारा) का उपयोग रिचमंड सूत्र से कुल ठोस (Total Solids) के आकलन में किया जाता है: (A)-(II)।
हिमांक अवनमन (क्रायोस्कोपी) का उपयोग दूध में मिलाए गए पानी की सटीक जांच के लिए किया जाता है: (B)-(I)।
ऑक्सीकरण-अपचयन विभव ($E_h$) में गिरावट मेथिलीन ब्लू अपचयन परीक्षण (MBRT) का आधार बनती है: (C)-(IV)।
अम्लता सीधे तौर पर दूध के कैसीन मिसेल को प्रभावित करती है और ऊष्मा स्थिरता के आकलन में महत्वपूर्ण है: (D)-(III)।

विकल्प विश्लेषण:
(I), (B)-(III), (C)-(II), (D)-(IV): गलत सुमेलन है।
(II), (B)-(I), (C)-(IV), (D)-(III): सही सुमेलन है।
(IV), (B)-(II), (C)-(III), (D)-(I): गलत सुमेलन है।
(II), (B)-(IV), (C)-(I), (D)-(III): गलत सुमेलन है।