乳的成分與性質(zhì)解析

2023/12/71第二章乳的成分與性質(zhì)第一節(jié)牛乳的成分及營養(yǎng)價(jià)值基本組成：乳脂肪、乳蛋白、乳糖、礦物質(zhì)、維生素、乳中的酶類第二節(jié)牛乳的性質(zhì)密度/相對密度、電學(xué)性、依學(xué)性、粘度與表面張力、酸度、乳的色澤與光學(xué)性、熱值乳品工藝學(xué)

DairyTechnology2023/12/72第一節(jié)牛乳的成分及營養(yǎng)價(jià)值一、概述定義乳是哺乳動物分娩后從乳腺分泌的一種白色或稍帶黃色的不透明液體。牛乳的主要成分：水water、脂肪fat、蛋白質(zhì)protein、乳糖lactose、無機(jī)鹽salts、維生素vitami、酶類enzymes。2023/12/73牛乳組成87.1%，85.3~88.7%0.7%，0.57~0.83%4.0%，2.5~5.5%4.6%，3.8~5.3%3.3%，2.3~4.4%2023/12/74影響因素：正常的牛乳中各種成分的組成大體上是穩(wěn)定的，但受乳牛的品種、個體差異、泌乳期、年齡、飼料、季節(jié)、氣溫、擠奶狀況及健康狀況等因素影響而有所不同，其中變化最大的是脂肪，其次是蛋白質(zhì)，乳糖和灰分含量相對較穩(wěn)定。2023/12/75牛乳加工后各組分的名稱2023/12/76兩個概念：正常乳：乳牛產(chǎn)犢7d以后擠出的乳，其成分與性質(zhì)穩(wěn)定，從這時開始一直持續(xù)到乳牛下一次產(chǎn)犢的泌乳期前所產(chǎn)的乳。異常乳：指在泌乳期中，由于生理、病理及其他因素的影響，其成分與性質(zhì)發(fā)生了變化的乳。異常乳分類：生理異常乳：包括營養(yǎng)不良乳、初乳和末乳?；瘜W(xué)異常乳：包括低成分乳、酒精陽性乳、凍結(jié)乳、風(fēng)味異常乳及異物異常乳。微生物污染乳：原料乳被微生物嚴(yán)重污染產(chǎn)生異常變化，最常見的是酸敗乳。病理異常乳：乳房炎乳、其他病牛乳。2023/12/77二、乳脂肪milkfat

干物質(zhì)：乳中除水之外的物質(zhì)，又稱為全乳固體(TS)，包括脂肪和非脂乳固體(SNF)，非脂乳固體包括乳中的蛋白質(zhì)、乳糖、無機(jī)鹽、維生素和微量含氮化合物。組成：乳脂肪主要是甘油三酯(98%～99%)、少量的磷脂(0.2%～1.0%)、甾醇等(0.25%～0.4%)。CH2OCOR1CHOCOR2CH2OCOR3牛乳脂肪酸的組成:飽和脂肪酸約占60~70%（軟脂酸、硬脂酸和豆酸)不飽和脂肪酸25~30%（主要是油酸）多不飽和脂肪酸約占4%（亞油酸和亞麻酸）2023/12/78乳脂肪的特點(diǎn)：組成乳脂肪的脂肪酸種類多（400多種）。富含短鏈脂肪酸(C4:0~C10:0個碳原子)，占總脂肪酸的15~20%，丁酸占4%(C4:0在其他一般脂肪中不存在，乳中丁酸含量可以作為鑒定在奶油中混雜其他脂肪的指標(biāo))。短鏈脂肪酸的重要性：具有某些顯著的特征氣味，而這些氣味對于形成某些乳制品，尤其是干酪的風(fēng)味和氣味非常重要；乳脂肪中含有相對豐富的短鏈脂肪酸，易消化，也可用來鑒別用其他脂肪摻假。飽和脂肪酸含量較高，約為70%，碘值較低。含較多的中長鏈脂肪酸和少量酮酸和羥酸。牛乳脂肪酸的組成呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性。2023/12/79

物理形式

牛乳是以脂肪球分散在包含非脂乳固體的水相中形成穩(wěn)定的乳濁液形式存在的，脂肪幾乎都是以小脂肪球的形式存在，脂肪球表面被脂肪球膜的蛋白和磷脂包裹著。脂肪球的直徑在0.1~20μm。在重力作用下，因?yàn)槿橹竞退嘀g密度的不同，造成脂肪球大量上浮。

2023/12/710脂肪氧化乳脂肪與空氣中的氧、光線、金屬銅等接觸，發(fā)生氧化作用脂肪氧化臭，產(chǎn)生一種令人不愉快的氣味。乳制品一般不允許使用抗氧化劑，因此必須將加工的乳脂產(chǎn)品，如奶油和無水乳脂的氧化降低到最小程度。乳中存在的細(xì)菌、將牛乳加熱至80℃以上，都有抗氧化作用，后者導(dǎo)致少量硫氫基合化物的形成。

2023/12/711三、乳蛋白質(zhì)milkprotein主要分為酪蛋白casein和乳清蛋白wheyprotein，兩者都是非均一蛋白.在20℃時調(diào)節(jié)脫脂乳的pH至4.6時從牛乳中沉淀的蛋白質(zhì)稱為酪蛋白；在同樣條件下不沉淀的為乳清蛋白。牛乳所含有的蛋白總量約為3.3%(總氮×6.38)，其中酪蛋白2.5%(0.4%~9.5%)，乳清蛋白0.6%(0.5%~5.7%)，含氮化合物0.2%，屬于非蛋白氮(如氨、游離氨基酸、尿素、尿酸、肌酸及膘呤堿等及少量含氮維生素中的維生素態(tài)氮)。2023/12/712酪蛋白是一類磷酸蛋白，約占牛乳真蛋白的80%，五種存在形式：αS1、αS2、β-、κ-和γ-主要以酪蛋白膠束(酪蛋白分子的聚集體)形式存在的。在酪蛋白膠束中存在一些無機(jī)鹽，其中最重要的是鈣，沒有鈣，膠束就會解體。酪蛋白膠束中的鈣是以鈣離子和膠體磷酸鈣的形式存在。一般認(rèn)為它是由α-和β-酪蛋白組成的、表面覆蓋κ-酪蛋白的球形聚集體。酪蛋白膠束對乳的加工很重要(不穩(wěn)定，對pH值變化非常敏感，通過酸化和凝乳作用會沉淀或凝固)。2023/12/713凝乳可分為兩個階段：酪蛋白酶副酪蛋白+乳清眎副酪蛋白膠束凝膠亞膠束伸出的鏈磷酸鈣酪蛋白磷酸根圖2-4酪蛋白膠粒的亞膠粒模型2023/12/714酪蛋白的性質(zhì)①酪蛋白的酸沉淀酪蛋白膠粒對pH值的變化很敏感。當(dāng)脫脂乳的pH值降低時，酪蛋白膠粒中的鈣與磷酸鹽就逐漸游離出來。當(dāng)pH值達(dá)到酪蛋白的等電點(diǎn)4.6時，就會形成酪蛋白沉淀。酪蛋白的酸凝固過程以鹽酸為例表示如下：2023/12/715酪蛋白酸鈣[Ca3(PO4)2]＋2HCl→酪蛋白↓＋2CaHPO4＋CaCl2由于加酸程度不同，酪蛋白酸鈣復(fù)合體中鈣被酸取代的情況也有差異。實(shí)際上乳中酪蛋白在pH5.2～5.3時Ca3(PO4)2先行分離就發(fā)生沉淀，這種酪蛋白沉淀中含有鈣；繼續(xù)加酸而使pH值達(dá)到4.6時，Ca2+又從酪蛋白鈣中分離，游離的酪蛋白完全沉淀。為使酪蛋白沉淀，工業(yè)上一般使用鹽酸。同理，如果由于乳中的微生物作用，使乳中的乳糖分解為乳酸，從而使pH值降至酪蛋白的等電點(diǎn)時，同樣會發(fā)生酪蛋白的酸沉淀。2023/12/716②酪蛋白的凝乳酶凝固牛乳中的酪蛋白在凝乳酶的作用下會發(fā)生凝固，工業(yè)上生產(chǎn)干酪就是利用此原理。酪蛋白在凝乳酶的作用下變?yōu)楦崩业鞍?Paracasin)，在鈣離子存在下形成不溶性的凝塊，這種凝塊叫作副酪蛋白鈣，其凝固過程如下：酪蛋白酸鈣＋皺胃酶→副酪蛋白鈣↓+糖肽＋皺胃酶2023/12/717③鹽類及離子對酪蛋白穩(wěn)定性的影響乳中的酪蛋白酸鈣-磷酸鈣膠粒容易在氯化鈉或硫酸銨等鹽類飽和溶液或半飽和溶液中形成沉淀，這種沉淀是由于電荷的抵消與膠粒脫水而產(chǎn)生。2023/12/718酪蛋白酸鈣-磷酸鈣膠粒，對于其體系內(nèi)二價(jià)的陽離子含量的變化很敏感。鈣或鎂離子能與酪蛋白結(jié)合，而使粒子形成凝集作用。故鈣離子與鎂離子的濃度影響著膠粒的穩(wěn)定性。鈣和磷的含量直接影響乳汁中的酪蛋白微粒的大小，也就是大的微粒要比小的微粒含有較多量的鈣和磷。2023/12/719由于乳汁中的鈣和磷呈平衡狀態(tài)存在，所以鮮乳中酪蛋白微粒具有一定的穩(wěn)定性。當(dāng)向乳中加入氯化鈣時，則能破壞平衡狀態(tài)，因此在加熱時使酪蛋白發(fā)生凝固現(xiàn)象。試驗(yàn)證明，在90℃時加入0.12%～0.15%的CaCl2即可使乳凝固。利用氯化鈣凝固乳時，如加熱到95℃時，則乳汁中蛋白質(zhì)總含量97%可以被利用，而此時氯化鈣的加入量以每升乳1.00～1.25g為最適宜。采用鈣凝固時，乳蛋白質(zhì)的利用程度一般要比酸凝固法高5%，比皺胃酶凝固法約高10%以上。2023/12/720④酪蛋白與糖的反應(yīng)具有還原性羰基的糖可與酪蛋白作用變成氨基糖而產(chǎn)生芳香味及其色素。蛋白質(zhì)和乳糖的反應(yīng)，在乳品工業(yè)中的特殊意義在于：乳品（如乳粉、乳蛋白粉和其他乳制品）在長期貯存中，由于乳糖與酪蛋白發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生顏色、風(fēng)味及營養(yǎng)價(jià)值的改變。2023/12/721工業(yè)用干酪素由于洗滌不干凈，貯存條件不佳，同樣也能發(fā)生這種變化。煉乳罐頭也同樣有這種反應(yīng)過程，特別是含轉(zhuǎn)化糖多時變化更明顯。由于酪蛋白與乳糖的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品變暗并失去有價(jià)值的氨基酸，如：賴氨酸失去17%；組氨酸失去17%；精氨酸失去10%。由于這三種氨基酸是無法補(bǔ)償?shù)?，因此發(fā)生這種情況時，不僅使顏色、氣味變劣，營養(yǎng)價(jià)值也有很大損失。2023/12/722乳清蛋白-主要存在形式：α-乳白蛋白、β-乳球蛋白、血清白蛋白、免疫球蛋白和眎胨。-球狀結(jié)構(gòu)，乳清蛋白不會因?yàn)樗峄湍樽饔枚恋?，加熱?5℃或65℃以上就會開始變性（除眎胨外）。2023/12/723四、乳糖lactose在牛乳中，乳糖是主要的碳水化合物，牛乳中乳糖的含量為4.8%(人乳中為6.7%)，占牛乳中總糖的99.8%(占牛乳中總糖的95%)。 乳糖是由葡萄糖和半乳糖結(jié)合成的還原性雙糖，存在α-乳糖和β-乳糖兩種同分異構(gòu)體(圖2-10，P27)。2023/12/724乳糖的特性：①是一種可降解的糖類，受熱會發(fā)生美拉德反應(yīng)。②甜度只有蔗糖的1/6。③溶解度不大（21.6g/100ml水），濃縮乳制品中會出現(xiàn)結(jié)晶。④溶液中的乳糖以α-型與β-型的平衡混合物形式存在的，當(dāng)溫度超過93.5℃時，過飽和溶液中形成β-乳糖（無水物）結(jié)晶；而低于93.5℃時，形成α-含水乳糖結(jié)晶。后者存在于乳糖以結(jié)晶形式存在的乳制品中。2023/12/725⑤乳糖經(jīng)乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生乳酸C12H22O11

乳酸菌2C6H12O64C3H6O3

乳糖葡萄糖、半乳糖乳酸⑥可以被半乳糖苷酶水解為葡萄糖和半乳糖C12H22O11

乳糖酶C6H12O6+C6H12O6

乳糖葡萄糖半乳糖

乳糖不耐癥2023/12/726五、鹽類salts牛乳中含有0.8%左右的無機(jī)鹽。主要以Ca、Mg、K、Na、Cl、PO4、碳酸氫鹽和檸檬酸鹽的形式存在，還有其他一些微量元素的無機(jī)鹽存在，如Cu、Zn、Fe。存在形式：可溶的和膠體（氯化物只以溶液形式存在）。可溶性的鉀、鈉和氯化物主要是以離子形式存在。鈣、鎂小部分呈離子狀態(tài)，大部分與酪蛋白、檸檬酸、磷酸結(jié)合呈膠體狀態(tài)，磷是磷蛋白（酪蛋白）、磷脂及有機(jī)磷酸脂的成分。乳中90%以上的鉀和鈉是可溶性的，而鈣和鎂卻只有35%是可溶性的。2023/12/727六、乳中的維生素vitamin牛乳中含有幾乎所有的維生素，特別是VB2豐富，VD的含量不多。具體：脂溶性維生素（VA、D、E、K）水溶性維生素（VB1、B2、B6、B12、葉酸、VC）各種維生素的熱穩(wěn)定性不同，VC熱敏感性特強(qiáng)，VB2、VA、VD等對熱穩(wěn)定。泌乳期對乳中維生素含量有直接影響，如初乳中VA及胡蘿卜素含量多于常乳。

2023/12/728七、乳中的酶enzymes來源：①乳腺，②來源于微生物的代謝產(chǎn)物。乳中酶的種類很多，與乳制品生產(chǎn)密切相關(guān)的主要有水解酶類及氧化還原酶類。脂酶Lipase膜脂酶和乳漿脂酶，影響較大的是（乳漿）脂酶，來自乳腺和微生物污染。脂酶經(jīng)80℃/20s可完全鈍化。乳脂肪對脂酶的熱穩(wěn)定性有保護(hù)作用。乳脂肪在脂酶作用下分解產(chǎn)生游離脂肪酸而帶來脂肪分解臭。2023/12/729

磷酸酶Phosphatase

堿性磷酸酶經(jīng)62.8℃/30min或72℃/15s被鈍化，可用來檢驗(yàn)巴氏殺菌乳殺菌是否徹底（磷酸酶試驗(yàn),P436）。過氧化氫酶Catalase

主要來自白血球的細(xì)胞成分，特別是在初乳和乳房炎乳中。過氧化氫酶試驗(yàn)常作為檢驗(yàn)乳房炎乳的手段之一。鈍化條件：75℃/20min。2023/12/730

過氧化物酶Peroxidase

主要來自白血球的細(xì)胞成分，是固有的乳酶。鈍化條件：70℃/150min；75℃/25min；80℃/2.5s。(P436)

還原酶deoxidiase還原酶非固有乳酶，是微生物的代謝產(chǎn)物，數(shù)量與微生物污染的程度成正比，在微生物檢驗(yàn)中常用來判斷乳的新鮮程度。

蛋白酶proteinase

耐熱性強(qiáng)，80℃/10min可鈍化，最適pH8.0，能使蛋白凝固。2023/12/7311-過氧化氫酶80%2-酸性磷酸酶99%3-過氧化物酶4-黃質(zhì)氧化酶5-堿性磷酸酶6-脂酶2023/12/732八、牛乳的營養(yǎng)價(jià)值巴氏殺菌乳提供的營養(yǎng)素（平均值）營養(yǎng)素含量（/L乳）營養(yǎng)素含量（/L乳）蛋白質(zhì)34.0gVA（相當(dāng)含量的核黃素)417mg脂肪39.1gVD0.30mg碳水化合物49.4gVB10.40mg鈣1.2gVB21.6mg鐵1.1mg煙酸9.3mgVC10.4mg2023/12/733第二節(jié)牛乳的性質(zhì)一、乳的膠體分散體系

乳是包含真溶液、高分子溶液、膠體懸浮液、乳濁液及過渡態(tài)的復(fù)雜的分散體系2023/12/734二、乳的理化性質(zhì)Physicalproperties乳的物理性質(zhì)是鑒定原料乳質(zhì)量的重要依據(jù)。乳的相對密度與密度density正常乳的密度平均為=1.030。正常乳的相對密度平均為=1.032。乳的電學(xué)性質(zhì)電導(dǎo)（25℃）0.004~0.005s。氧化還原電勢Eh=+0.23~+0.25V。2023/12/735乳的依學(xué)性

*冰點(diǎn)freezingpoint

-0.55~-0.512℃(平均-0.522℃或-0.540)乳糖與鹽類

冰點(diǎn)下降；摻水

冰點(diǎn)回升（摻水10%，冰點(diǎn)↑0.054℃）*沸點(diǎn)boilingpoint在101kPa(1個大氣壓)下為100.55℃。乳在濃縮過程中沸點(diǎn)繼續(xù)上升，濃縮至1/2V，沸點(diǎn)約上升到101.05℃。*比熱容specificheat約為3.89kJ/(kg?℃)。乳中主要成分的比熱容（kJ/(kg?℃)）：乳脂肪209，乳蛋白質(zhì)2.09，乳糖1.26，鹽類2.93。（乳制品的比熱容在乳品生產(chǎn)上有很重要的意義）2023/12/736粘度viscidity與表面張力surfacetension-η（20℃正常乳）平均為1.75mPa?s。η隨溫度升高而降低，脂肪及蛋白質(zhì)對η影響最顯著。加工中η也會由于脫脂、殺菌、均質(zhì)等處理而有所變化。-牛乳的表面張力隨溫度升高而降低，隨含脂率的降低而增大。20℃時為0.04~0.06N/m。表面張力與牛乳的氣泡性、乳濁液狀態(tài)、微生物生長、熱處理、均質(zhì)作用、風(fēng)味等有關(guān)。

乳的色澤與光學(xué)性質(zhì)

新鮮牛乳一般呈乳白色或淡黃色。其顏色主要是由于酪蛋白膠粒和脂肪球?qū)梢姽獾纳⑸渥饔卯a(chǎn)生的。2023/12/737牛乳的酸度acidity乳的滴定酸度及pH“滴定酸度”是乳制品生產(chǎn)中最為常用的，我國《乳、乳制品及其檢驗(yàn)方法》中規(guī)定酸度試驗(yàn)是以滴定酸度為標(biāo)準(zhǔn)的，用oT或乳酸%表示。滴定酸度titrationacidity（oT）：以1%酚酞為指示劑，中和100ml乳所消耗的0.1000mol/L標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液的毫升數(shù)。正常新鮮牛乳的滴定酸度：16~18oT。乳酸%=*100%2023/12/738pH是指用H+濃度指數(shù)表示的酸度-正常新鮮牛乳的pH=6.4~6.8-酸敗乳或初乳的pH＜6.4-乳房炎