牛乳成分的化學性質

1、第四節(jié)第四節(jié) 牛乳成分的化學性質牛乳成分的化學性質一、水分一、水分結合水：約占結合水：約占2-3%，以，以h鍵和蛋白質的鍵和蛋白質的親水基或和乳糖及某些鹽類結合存在親水基或和乳糖及某些鹽類結合存在乳粉（噴霧干燥或滾筒干燥時，保留的乳粉（噴霧干燥或滾筒干燥時，保留的3%的水分）的水分）膨脹水：存在膠粒結構的親水膠體內，膨脹水：存在膠粒結構的親水膠體內，影響因素為：中性鹽類、酸度、溫度以影響因素為：中性鹽類、酸度、溫度以及凝膠的擠壓程度及凝膠的擠壓程度結晶水：存在于結晶化合物中，當生產(chǎn)結晶水：存在于結晶化合物中，當生產(chǎn)奶粉、煉乳以及乳糖等產(chǎn)品，乳糖含有奶粉、煉乳以及乳糖等產(chǎn)品，乳糖含有一分子的結晶

2、水一分子的結晶水二、乳中的氣體二、乳中的氣體新鮮牛乳中以co2為最多，n2次之，o2最少牛乳在冷卻過程中多使用表面冷卻器，可除去不愉快氣味，同時使乳中co2減低，酸度下降1t三、乳脂肪三、乳脂肪是乳中可用醚類提取出來的全部脂肪部是乳中可用醚類提取出來的全部脂肪部分，是重要成分之一分，是重要成分之一牛乳中脂肪球的直徑牛乳中脂肪球的直徑0.1-10 m,平均平均3 m脂肪的組成：脂肪的組成：1.乳脂肪乳脂肪甘油三酸酯類，占甘油三酸酯類，占97-99%2.磷脂類磷脂類3.固醇類固醇類4.脂溶性維生素類脂溶性維生素類（一）甘油三酸酯類（一）甘油三酸酯類1. 乳脂肪與其他動植物油脂的比較乳脂肪與其他動植

3、物油脂的比較1）乳脂肪中含有）乳脂肪中含有20種左右的脂肪酸，而其種左右的脂肪酸，而其他油脂僅含有他油脂僅含有5-7種種2）含低級（碳）含低級（碳14個以下）揮發(fā)性脂肪酸達個以下）揮發(fā)性脂肪酸達14%，其中水溶性揮發(fā)性脂肪酸達，其中水溶性揮發(fā)性脂肪酸達8%，其他油脂不足其他油脂不足1%3）奶油熔點低，）奶油熔點低，25-38，在口腔中可融，在口腔中可融化，質體較柔軟化，質體較柔軟4）乳中不飽和脂肪酸的復合體是由亞油酸、）乳中不飽和脂肪酸的復合體是由亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸所組成，為必需脂亞麻酸、花生四烯酸所組成，為必需脂肪酸肪酸1）易氧化）易氧化 脂肪與氧、光線、金屬接觸時，氧化產(chǎn)脂肪與氧、

4、光線、金屬接觸時，氧化產(chǎn)生哈??；工藝上，避免使用銅、鐵設備和生哈敗；工藝上，避免使用銅、鐵設備和容器，應使用不銹鋼設備容器，應使用不銹鋼設備2）易水解）易水解 含低級脂肪酸比較多，即使稍微水解也含低級脂肪酸比較多，即使稍微水解也會產(chǎn)生帶刺激性的酸敗味會產(chǎn)生帶刺激性的酸敗味 水解起因于乳本身的解脂酶和外界污染水解起因于乳本身的解脂酶和外界污染的微生物酶的微生物酶2. 乳脂肪的理化特性乳脂肪的理化特性3. 乳脂肪球的構造及其存在狀態(tài)乳脂肪球的構造及其存在狀態(tài)1）乳脂肪以脂肪球的形式存在于乳中）乳脂肪以脂肪球的形式存在于乳中2）在乳品加工中脂肪球的大小有重要意義）在乳品加工中脂肪球的大小有重要意義脂

5、肪球平均直徑為脂肪球平均直徑為3-5 m，實驗證明直，實驗證明直徑小于徑小于0.2 m的脂肪球不能分離出來，的脂肪球不能分離出來，而大于而大于6-10 m的脂肪球很容易分離。在的脂肪球很容易分離。在制作飲用乳和乳粉時，需要均質制作飲用乳和乳粉時，需要均質3）乳在冷卻時，乳脂肪結晶，不再是乳濁）乳在冷卻時，乳脂肪結晶，不再是乳濁液，而是懸濁液（固體顆粒）液，而是懸濁液（固體顆粒）4）由于脂肪球表面存在一層由卵磷脂和蛋）由于脂肪球表面存在一層由卵磷脂和蛋白質等所構成的薄膜，可保證乳脂肪乳白質等所構成的薄膜，可保證乳脂肪乳濁液和懸濁液的穩(wěn)定性濁液和懸濁液的穩(wěn)定性（二）磷脂類（二）磷脂類由甘油、脂肪酸

6、、磷酸和含氮物組成乳中含有三種磷脂，即卵磷脂、腦磷脂和神經(jīng)鞘磷脂對乳意義最大的為卵磷脂，它是構成脂肪球膜的主要成分脂肪球在乳中呈乳濁狀而不易互相結合的原因，就是因為它的周圍有磷脂蛋白質膜的存在卵磷脂的作用：卵磷脂的作用：1.是形成脂肪球膜的主要成分是形成脂肪球膜的主要成分2.對嬰兒大腦發(fā)育有促進作用對嬰兒大腦發(fā)育有促進作用3.具有良好的乳化劑效能（噴涂卵具有良好的乳化劑效能（噴涂卵磷脂生產(chǎn)速溶乳粉）磷脂生產(chǎn)速溶乳粉）卵磷脂的性質：卵磷脂的性質： 白色蠟狀物質，易被氧化分解和被白色蠟狀物質，易被氧化分解和被微生物分解，迅速變暗。分解時由膽微生物分解，迅速變暗。分解時由膽堿形成三甲胺，具有魚腥味堿

7、形成三甲胺，具有魚腥味腦磷脂腦磷脂 由甘油、硬脂酸、油酸、磷酸和膽由甘油、硬脂酸、油酸、磷酸和膽胺所組成，含量胺所組成，含量0.189% 磷脂類易于氧化，應避免空氣、光磷脂類易于氧化，應避免空氣、光和高溫的影響和高溫的影響腦磷脂腦磷脂卵磷脂有卵磷脂有和和兩種異構體，其結構式兩種異構體，其結構式如下：如下：（三）（三） 甾醇類甾醇類含量很低（7-17mg/100ml)，但在生理上有重大意義。如麥角甾醇經(jīng)紫外線照射后具有維生素d的特性四、 碳水化合物乳糖乳汁中碳水化合物主要是乳糖，占總量乳汁中碳水化合物主要是乳糖，占總量的的99.8%以上以上乳糖是一種從乳腺分泌的乳糖是一種從乳腺分泌的特有特有的化

8、合物，的化合物，其他動植物組織中不含乳糖其他動植物組織中不含乳糖在牛乳中約含在牛乳中約含4.5%，占干物質的，占干物質的38-39%乳糖是一種還原性雙糖，由一分子乳糖是一種還原性雙糖，由一分子d-葡葡萄糖和一分子萄糖和一分子d-半乳糖組成半乳糖組成乳糖有三種異構體，即乳糖有三種異構體，即 -含水乳糖，含水乳糖， -無水乳糖和無水乳糖和 -乳糖乳糖乳糖的三種異構體乳糖的三種異構體 -含水乳糖含水乳糖 低于低于93時結晶出來的乳糖，常溫時最時結晶出來的乳糖，常溫時最穩(wěn)定，存在變旋光度現(xiàn)象，穩(wěn)定在穩(wěn)定，存在變旋光度現(xiàn)象，穩(wěn)定在+55.3，此時此時 -含水乳糖：含水乳糖： -乳糖乳糖=1：1.65 -

9、無水乳糖無水乳糖 -含水乳糖以含水乳糖以120-130加熱時失去結晶加熱時失去結晶水而成為水而成為 -無水乳糖；不穩(wěn)定，吸濕性很無水乳糖；不穩(wěn)定，吸濕性很強強 -乳糖乳糖 高于高于93時結晶出來的乳糖；溶于水時結晶出來的乳糖；溶于水中時，與中時，與 -含水乳糖一樣，含水乳糖一樣， - ， -的的比例成為平衡狀態(tài)比例成為平衡狀態(tài) 比比 -含水乳糖甜味略強，溶解度也比含水乳糖甜味略強，溶解度也比較高較高 三種不同的溶解度最初溶解度：最初溶解度： -乳糖的溶解度乳糖的溶解度最終溶解度：最終溶解度： - ， -的比例的比例達到平衡達到平衡超溶解度：過飽和狀態(tài)，但有超溶解度：過飽和狀態(tài)，但有很大的結晶趨

10、勢很大的結晶趨勢圖圖1 煉乳結晶曲線煉乳結晶曲線三種不同的溶解度三種不同的溶解度乳糖乳糖(lactose)的分解和乳糖不耐癥的分解和乳糖不耐癥乳糖在乳糖酶（乳糖在乳糖酶（lactase)的作用下分的作用下分解成單糖，經(jīng)微生物分解成酸和其他解成單糖，經(jīng)微生物分解成酸和其他成分。成分。雙糖類中乳糖最難利用。乳糖為雙糖，雙糖類中乳糖最難利用。乳糖為雙糖，難溶于水，在消化器官內經(jīng)乳糖酶作難溶于水，在消化器官內經(jīng)乳糖酶作用而水解后才能被吸收，如果乳糖被用而水解后才能被吸收，如果乳糖被直接注射于血管或皮下，則從尿中排直接注射于血管或皮下，則從尿中排出。出。嬰兒體內乳糖酶活力大，可以在乳粉嬰兒體內乳糖酶活力

11、大，可以在乳粉中強化乳糖；母乳化乳粉，乳糖占中強化乳糖；母乳化乳粉，乳糖占50%以上以上隨年齡的增長，成人體內酶活力下降，隨年齡的增長，成人體內酶活力下降，對乳糖的消化力下降，導致腹脹、嘔對乳糖的消化力下降，導致腹脹、嘔吐等乳糖不適癥吐等乳糖不適癥所采用的方法有：所采用的方法有：1.在乳濃縮前加入耐高溫乳糖酶進行生在乳濃縮前加入耐高溫乳糖酶進行生產(chǎn)；產(chǎn)；2.藥店出售乳糖酶藥片，喝前藥店出售乳糖酶藥片，喝前1h加入到加入到乳中；乳中； 3.對于輕度乳糖不耐癥病人，可喝酸奶對于輕度乳糖不耐癥病人，可喝酸奶乳糖的代謝機理乳糖的代謝機理乳糖在乳酸菌的作用下部分分解為葡萄糖乳糖在乳酸菌的作用下部分分解為

12、葡萄糖和半乳糖，葡萄糖又代謝為乳酸。半乳糖和半乳糖，葡萄糖又代謝為乳酸。半乳糖的大部分不被分解而存在于發(fā)酵乳中。的大部分不被分解而存在于發(fā)酵乳中。乳糖被攝取后在胃中不消化，它在小腸黏乳糖被攝取后在胃中不消化，它在小腸黏膜上皮細胞中的乳糖酶作用下被分解利用。膜上皮細胞中的乳糖酶作用下被分解利用。若人體缺乏乳糖酶，將表現(xiàn)為腹瀉、嘔吐若人體缺乏乳糖酶，將表現(xiàn)為腹瀉、嘔吐等乳糖不耐癥。由于發(fā)酵乳中的乳糖被部等乳糖不耐癥。由于發(fā)酵乳中的乳糖被部分分解，缺乏乳糖酶的人食用后不再表現(xiàn)分分解，缺乏乳糖酶的人食用后不再表現(xiàn)為乳糖不耐癥，或僅有輕微表現(xiàn)。為乳糖不耐癥，或僅有輕微表現(xiàn)。乳糖的分解產(chǎn)物葡萄糖作為人體的

13、能源被乳糖的分解產(chǎn)物葡萄糖作為人體的能源被利用或以糖原的形式貯存起來。半乳糖被利用或以糖原的形式貯存起來。半乳糖被腸道、肝臟吸收，變?yōu)槟X和神經(jīng)組織的部腸道、肝臟吸收，變?yōu)槟X和神經(jīng)組織的部分成分，到達小腸下部則成為腸道菌群的分成分，到達小腸下部則成為腸道菌群的營養(yǎng)物質。營養(yǎng)物質。 乳糖的性質和作用乳糖的性質和作用1.乳糖遠較麥芽糖、蔗糖難溶于水乳糖遠較麥芽糖、蔗糖難溶于水2.在乳糖酶的作用下分解成單糖，經(jīng)微生物在乳糖酶的作用下分解成單糖，經(jīng)微生物分解成酸和其他成分，意義很大分解成酸和其他成分，意義很大3.乳糖水解后所產(chǎn)生的半乳糖是形成腦神經(jīng)乳糖水解后所產(chǎn)生的半乳糖是形成腦神經(jīng)中重要成分（糖脂質）

14、的主要來源，在嬰中重要成分（糖脂質）的主要來源，在嬰兒發(fā)育期，有重要作用；一部分乳糖被送兒發(fā)育期，有重要作用；一部分乳糖被送至大腸中，由于乳酸菌的作用生成乳酸，至大腸中，由于乳酸菌的作用生成乳酸，而抑制其他有害細菌的繁殖，對防止嬰兒而抑制其他有害細菌的繁殖，對防止嬰兒下痢也有很大作用下痢也有很大作用4.乳糖對鈣的代謝有密切關系，此外對于防乳糖對鈣的代謝有密切關系，此外對于防止肝臟脂肪的沉積也有重要作用止肝臟脂肪的沉積也有重要作用五、乳蛋白質五、乳蛋白質圖圖2 常乳中含氮物分布圖常乳中含氮物分布圖（一）酪蛋白（一）酪蛋白1.定義定義 牛乳含氮物中，在牛乳含氮物中，在ph4.6沉淀的部分沉淀的部分

15、2. 酪蛋白的分類酪蛋白的分類1） -casein:包括包括 鈣不溶性：鈣不溶性： s1 s5鈣可溶性：鈣可溶性： -和和 -casein2） -casein:a1，a2，a3，b，c，d等等3） -casein4） -casein 不受凝乳酶的凝固作用，不受凝乳酶的凝固作用，故凝固后留存在乳清中故凝固后留存在乳清中3.酪蛋白的性質酪蛋白的性質3.1 物理特性物理特性1.典型的含磷蛋白質（典型的含磷蛋白質（p：0.8%)2.白色無味物質是形成牛乳乳白色乳狀的白色無味物質是形成牛乳乳白色乳狀的主要成分主要成分3.比重比重1.25-1.31，不溶于水，不溶于酒，不溶于水，不溶于酒精等有機溶劑，可溶

16、于堿，可用來提純精等有機溶劑，可溶于堿，可用來提純酪蛋白酪蛋白4.在蛋白酶的作用下分解在蛋白酶的作用下分解5.熱穩(wěn)定性高（熱凝固大于熱穩(wěn)定性高（熱凝固大于140/30min6.屬于兩性電解質屬于兩性電解質nh3+rcoo-酪蛋白膠束的結構酪蛋白膠束的結構酪蛋白以酪蛋白酸鈣酪蛋白以酪蛋白酸鈣-磷酸鈣膠體顆粒形式磷酸鈣膠體顆粒形式存在于乳中存在于乳中顆粒的大小、形狀和數(shù)量顆粒的大小、形狀和數(shù)量直徑直徑30-300 nm，球狀，以，球狀，以80-120 nm居多居多數(shù)，數(shù)量數(shù)，數(shù)量5-15*1012個個/ml牛乳牛乳構造：構造：payens模型，模型， waugh模型模型 總之，酪蛋白酸鈣-磷酸鈣復

17、合體膠粒所以能保持相對穩(wěn)定的膠體懸濁液狀態(tài)，與-酪蛋白的膠體保護作用分不開圖圖3 payen 的酪蛋白膠束結構模型的酪蛋白膠束結構模型酪蛋白的構造酪蛋白的構造圖圖4 waugh 的酪蛋白膠束結構模型的酪蛋白膠束結構模型3.2 化學特性化學特性膠粒的動力穩(wěn)定性膠粒的動力穩(wěn)定性1.顆粒表面帶有負電荷顆粒表面帶有負電荷2.一層水膜一層水膜對鹽類離子的穩(wěn)定性對鹽類離子的穩(wěn)定性 對鈣、鎂離子很敏感對鈣、鎂離子很敏感但但： -casein敏感性減弱敏感性減弱 鈉、鉀離子鈉、鉀離子鈣、鎂離子鈣、鎂離子鋁離子鋁離子酪蛋白的性質（酪蛋白的性質（4）酪蛋白的鈣凝固酪蛋白的鈣凝固由于乳汁中鈣和磷呈平衡狀態(tài)存在，酪蛋

18、白由于乳汁中鈣和磷呈平衡狀態(tài)存在，酪蛋白顆粒具有一定的穩(wěn)定性，當加入氯化鈣時，顆粒具有一定的穩(wěn)定性，當加入氯化鈣時，破壞平衡狀態(tài)，加熱時發(fā)生凝固破壞平衡狀態(tài)，加熱時發(fā)生凝固0.01ncacl2,經(jīng)加熱后會使酪蛋白凝固，溫經(jīng)加熱后會使酪蛋白凝固，溫度越高用量越?。憾仍礁哂昧吭绞。?0加入加入0.12-0.15%的的cacl2即可凝固即可凝固乳清蛋白一同凝固，幾乎比酸法高乳清蛋白一同凝固，幾乎比酸法高5%，比，比皺胃酶法越高皺胃酶法越高10%以上以上鈣法沉淀的蛋白質中含有大量的鈣和磷，在鈣法沉淀的蛋白質中含有大量的鈣和磷，在有價值的礦物質上也優(yōu)越得多有價值的礦物質上也優(yōu)越得多2-3ml牛乳牛乳+7

19、2%中性酒精，等量混合中性酒精，等量混合如果乳穩(wěn)定，表明乳中顆粒表明帶大如果乳穩(wěn)定，表明乳中顆粒表明帶大量負電荷，是新鮮牛乳；否則，不新量負電荷，是新鮮牛乳；否則，不新鮮鮮72%酒精，不發(fā)生沉淀，表明牛乳酒精，不發(fā)生沉淀，表明牛乳16-18t一般高酸性乳、初乳、乳房炎乳都會一般高酸性乳、初乳、乳房炎乳都會發(fā)生酒精凝固發(fā)生酒精凝固加醇凝固加醇凝固 普通牛乳普通牛乳ph值大約值大約6.6,以酪蛋白酸鈣的以酪蛋白酸鈣的形式存在于乳中形式存在于乳中鹽酸凝固：鹽酸凝固：酪蛋白酸鈣酪蛋白酸鈣 ca3(po4)2+2hcl酪蛋酪蛋白白 +2ca(h2po4)2+cacl2干酪素（食品添加劑）干酪素（食品添加

20、劑）（可溶于乳清中）（可溶于乳清中）酪蛋白的酸凝固酪蛋白的酸凝固等電點沉淀的酪蛋白不含鈣，但在等電點沉淀的酪蛋白不含鈣，但在ph5.2-5.3時酪蛋白就開始沉淀，鈣尚未除去，時酪蛋白就開始沉淀，鈣尚未除去，因此加酸要充足，并進行繁雜的洗滌處理因此加酸要充足，并進行繁雜的洗滌處理制造無灰干酪素，工業(yè)上一般使用鹽酸：制造無灰干酪素，工業(yè)上一般使用鹽酸：脫脂乳脫脂乳加熱（加熱（34-35c） 加稀鹽酸加稀鹽酸ph4.6-4.8,凝塊沉淀，除凝塊沉淀，除1/2乳清乳清加酸加酸至至ph4.2 （形成細而軟的顆粒，切勿過多）（形成細而軟的顆粒，切勿過多）洗滌過濾洗滌過濾脫水粉碎脫水粉碎干燥干燥粉碎分級粉碎

21、分級酪蛋白的酸凝固（酪蛋白的酸凝固（2）酪蛋白的硫酸沉淀：酪蛋白的硫酸沉淀： ca酪蛋白酪蛋白+h2so4酪蛋白酪蛋白 +caso4 +ca(h2po4)2乳酸發(fā)酵：乳酸發(fā)酵： ca酪蛋白酪蛋白+乳酸乳酸 酪蛋白酪蛋白 +乳酸鈣乳酸鈣+ca (h2po4)2（自然發(fā)酵）（自然發(fā)酵） 曬干曬干 奶酪（含脂肪），含鈣奶酪（含脂肪），含鈣鹽鹽 因為乳酸能使酪蛋白形成硬的凝塊，并且因為乳酸能使酪蛋白形成硬的凝塊，并且稀乳酸及其鹽類不溶解酪蛋白，因此是最適稀乳酸及其鹽類不溶解酪蛋白，因此是最適合沉淀酪蛋白的酸合沉淀酪蛋白的酸酪蛋白的酶凝固酪蛋白的酶凝固常用的酶常用的酶 1.皺胃酶（牛犢第四胃中）：用于干

22、酪皺胃酶（牛犢第四胃中）：用于干酪制造（胃蛋白酶（成年動物或人）：制造（胃蛋白酶（成年動物或人）：發(fā)生不良的分解反應）發(fā)生不良的分解反應）2.微生物凝乳酶微生物凝乳酶3.木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶作用原理：作用原理： -酪蛋白酪蛋白 凝乳酶凝乳酶副副 -酪蛋白酪蛋白+糖肽糖糖肽糖肽分子量約為肽分子量約為6000-8000副副 -酪蛋白比酪蛋白比 -酪蛋白酪蛋白 對對ca2+敏感，形成敏感，形成“鈣橋鈣橋”，而凝固，本身對鈣不穩(wěn)定的而凝固，本身對鈣不穩(wěn)定的 s 和和 -酪酪蛋白失去保護而與蛋白失去保護而與ca2+接觸，通過形成接觸，通過形成鈣橋而凝固鈣橋而凝固乳清蛋白乳清蛋白乳清蛋白（乳清蛋白（1）定

23、義：在定義：在ph4.6時，仍分散在乳清時，仍分散在乳清中的蛋白質中的蛋白質其粒子水合能力強，具高度分散其粒子水合能力強，具高度分散性，在乳中呈典型的高分子溶液，性，在乳中呈典型的高分子溶液，甚至在等電點時仍保持分散狀態(tài)甚至在等電點時仍保持分散狀態(tài)分為對熱穩(wěn)定和對熱不穩(wěn)定的乳分為對熱穩(wěn)定和對熱不穩(wěn)定的乳清蛋白，對熱穩(wěn)定的部分為多肽清蛋白，對熱穩(wěn)定的部分為多肽如果將乳清調整如果將乳清調整ph為為4.6-4.7,煮沸煮沸20min，則對熱不穩(wěn)定的乳清蛋白分，則對熱不穩(wěn)定的乳清蛋白分離出來，其中含白蛋白和球蛋白離出來，其中含白蛋白和球蛋白白蛋白：乳清在中性狀態(tài)時，加入飽白蛋白：乳清在中性狀態(tài)時，加入飽和和(nh4)2so4 或飽和或飽和mgso4溶液進行溶液進行鹽析時，仍呈溶解狀態(tài)而不析出的蛋鹽析時，仍呈溶解狀態(tài)而不析出的蛋白