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1、（乳制品行业）乳制品加工第四节 乳制品一、基础部分（一） 牛乳的成分及营养价值 1概述牛乳是母牛分娩后，为给犊牛提供生长所需营养，而从其乳腺分泌出来的物质，它含有幼小机体所需的全部营养成分，是哺乳动物降生后最易消化吸收的完全食物。牛乳的成分主要包括：水、脂肪、蛋白质、乳糖及灰分等。正常的牛乳中各种成分的组成大体上是稳定的，但受乳牛的品种、个体差异、泌乳期、年龄、饲料、季节、气温、挤奶状况及健康状况等因素影响而有所不同，其中变化最大的是脂肪，其次是蛋白质，乳糖和灰分含量相对比较稳定。 牛乳的成分： 牛乳加工后各组分的名称： 2乳脂肪乳脂肪约有99%的成分是由一个分子的甘油和三个分子脂肪酸所组成的
2、甘油三酸酯，乳脂肪的脂肪酸组成随季节的变化会有较大的变动，尤其是饲料，牛乳脂肪酸中大约6070%是饱和脂肪酸（主要是软脂酸、硬脂酸和豆酸），2530%是不饱和脂肪酸（主要是油酸），还有大约4%是多不饱和脂肪酸（亚油酸和亚麻酸）。乳脂肪的特点：存在一些短链脂肪酸（4、6、8、10个碳原子），这在其他脂肪中是很少见的，丁酸（在其他一般脂肪中不存在）在乳脂肪的脂肪酸中却占4%。短链脂肪酸的重要性：首先，它们具有某些显著的特征气味，而这些气味对于形成某些乳制品，尤其是干酪的风味和气味是非常重要的；其次，乳脂肪中含有相对丰富的短链脂肪酸，易消化，也可用来鉴别用其他脂肪掺假问题。 物理形式：牛乳是以脂肪球
3、分散在包含非脂乳固体的水相中形成稳定的乳浊液形式存在的，脂肪几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着。脂肪球的直径在0.120m范围。在重力作用下，因为乳脂肪和水相之间密度的不同，造成脂肪球的大量上浮，形成稀奶油。 脂肪氧化：乳脂肪与空气中的氧、光线、金属铜等接触时，将发生氧化作用，从而产生所谓的脂肪氧化臭。乳脂肪的氧化发生在不饱和脂肪酸的双键位，产生一种令人不愉快的气味。因为乳制品一般不允许使用抗氧化剂，因此必须将加工的乳脂产品，如奶油和无水乳脂的氧化降低到最小程度。乳中存在的细菌，以及将牛乳加热至80以上，都有抗氧化作用，后者导致少量硫氢基合化物的形成。非脂乳固
4、体在牛乳的总固形物中，除脂肪外，其余统称为非脂乳固体，即总固形物和脂肪含量之间的差值，非脂乳固体包括乳中的蛋白质、乳糖、无机盐、维生素和微量含氮化合物。3乳蛋白质乳蛋白质主要分为酪蛋白和乳清蛋白两大类，两者都是非均一蛋白，定义：在20时调节脱脂乳的pH至4.6时从牛乳中沉淀的蛋白质称为酪蛋白；在同样条件下不沉淀的称为乳清蛋白。牛乳所含有的蛋白总量大约为3.3%（总氮6.38），其中2.5%左右是酪蛋白，0.6%是乳清蛋白，剩余的0.2%为一些含氮化合物，属于非蛋白氮（如氨、游离氨基酸、尿素、尿酸、肌酸及膘呤碱等及少量含氮维生素中的维生素态氮）。酪蛋白：酪蛋白是一类磷酸蛋白，占牛乳真蛋白的80%
5、左右，它主要以五种形式存在：S1、S2、-、-和-酪蛋白。牛乳中大量的酪蛋白是以酪蛋白胶束的形式存在的，酪蛋白胶束是直径在10300m的几千个酪蛋白分子的聚集体。在酪蛋白胶束中存在一些无机盐，其中最重要的是钙，没有钙，胶束就会解体。酪蛋白胶束中的钙是以钙离子和胶体磷酸钙（见无机盐）的形式存在的到目前为止，酪蛋白胶束的详细结构还不清楚，但一般认为它是一个由-和-酪蛋白组成的、表面覆盖-酪蛋白的球形聚集体。表1-1-3 牛乳中主要蛋白质的分类酪蛋白胶束对乳的加工很重要，因为它不稳定，对pH值变化非常敏感，通过酸化和凝乳作用会沉淀或凝固。凝乳可分为两个阶段：酪蛋白 酶 副酪蛋白+乳清月示副酪蛋白胶束
6、 凝胶 乳清蛋白：乳中主要的乳清蛋白有-乳球蛋白、-乳球蛋白、血清白蛋白、免疫球蛋白和月示胨。主要的乳清蛋白有一个球状结构，这是因为乳清蛋白分子中具有相当数量的二硫化物，乳清蛋白不会因为酸化和凝乳作用而沉淀，但加热至65或65以上乳清蛋白就会开始变性，除了月示胨外，其他都变成了不溶性的。4乳糖乳糖：是由葡萄糖和半乳糖结合成的双糖，它仅存在于乳中。乳糖最主要的特性概括如下：（1）它是一种可降解的糖类，当乳受热时会发生美拉德反应。（2）它的甜度只有蔗糖的1/6。（3）它的溶解度不大（大约21g/100ml水），浓缩乳制品中会出现结晶。（4）溶液中的乳糖是以-型与-型乳糖的平衡混合物形式存在的，当温
7、度超过93.50时，过饱和溶液中形成-乳糖（无水物）结晶；而低于93.50时，形成-含水乳糖结晶。后者存在于乳糖以结晶形式存在的乳制品中，例如干粉和甜炼乳。（5）乳糖经乳酸菌发酵产生乳酸。 （6）乳糖可以被半乳糖苷酶水解为单糖葡萄糖和半乳糖 图1-1-4 乳糖的结构式 * 游离苷羟基5无机盐类牛乳中含有0.8%左右的无机盐，主要以Ca、Mg、K、Na、Cl、PO4、碳酸氢盐和柠檬酸盐的形式存在，同时还有其他一些微量元素的无机盐存在，如Cu、Zn、Fe。牛乳中的无机盐的含量随着奶牛的品种、泌乳期、季节、饲料等种种条件而异。 除了只以溶液形式存在的氯化物之外，乳中主要的无机盐均以两种形式存在：可溶
8、的和胶体的，可溶性的钾、钠和氯化物主要是以离子形式存在，钙、镁小部分呈离子状态，大部分与酪蛋白、柠檬酸、磷酸结合呈胶体状态，磷是磷蛋白（酪蛋白）、磷脂及有机磷酸脂的成分。乳中90%以上的钾和钠是可溶性的，而钙和镁却只有35%是可溶性的。6乳中的维生素牛乳中含有几乎所有的维生素，特别是VB2含量很丰富，但VD的含量不多。乳中维生素有脂溶性维生素（维生素A、D、E、K）和水溶性维生素（维生素B1、B2、B6、叶酸、B12、C）两大类。不同的维生素的热稳定性不同，VC热敏感性特强，而VB2、VA、VD等对热稳定。泌乳期对乳中维生素含量有直接影响，如初乳中VA及胡萝卜素含量多于常乳中的。7乳中的酶酶的
9、来源：一是来自乳腺，二是来源于微生物的代谢产物。乳中酶的种类很多，但与乳制品生产密切相关的主要有水解酶类及氧化还原酶类。脂酶：膜脂酶和乳浆脂酶，影响较大的是（乳浆）脂酶，它除了来自乳腺外，微生物污染也是重要来源。脂酶经80/20s可完全钝化。乳脂肪对脂酶的热稳定性有保护作用。乳脂肪在脂酶作用下分解产生游离脂肪酸而带来脂肪分解臭，这是乳制品尤其是奶油常见的一种缺陷。磷酸酶：碱性磷酸酶经62.8/30min或72/15s被钝化，以此可用来检验巴氏杀菌乳杀菌是否彻底（磷酸酶试验）。过氧化氢酶：主要来自白血球的细胞成分，特别是在初乳和乳房炎乳中。因此可将过氧化氢酶试验作为检验乳房炎乳的手段之一。钝化条
10、件：75/20min。过氧化物酶：主要来自白血球的细胞成分，是固有的乳酶。钝化条件：70/150min；75/25min；80/2.5s。还原酶：上述酶类是乳中固有的乳酶，而还原酶则是微生物的代谢产物，因其数量与微生物污染的程度成正比，在微生物检验中常用来判断乳的新鲜程度。蛋白酶：耐热性强，80/10min可钝化，作用的最适pH8.0，能使蛋白凝固。8牛乳的营养价值牛乳是一种对人类的营养需求极有价值的物质，它能提供较大量的五大营养素：蛋白质、脂肪、碳水化合物、无机盐和维生素。巴氏杀菌乳中营养素的平均分布见表1-1-5。按照人类所需的营养，乳中最有价值的成分是蛋白质，乳蛋白提供的氨基酸相当平衡，
11、在评价食物蛋白质质量时，酪蛋白通常被作为参照蛋白质来对照。乳和乳制品提供的蛋白质占世界蛋白消费总量的20%左右。乳和乳制品同时也是钙的主要膳食来源，同时也提供了大量的维生素A、D及B族维生素。表1-1-5 巴氏杀菌乳提供的营养素（平均值）营养素含量（每升乳中）蛋白质34.0g脂 肪39.1g碳水化合物49.4g钙1.2g铁1.1mgVA（相当含量的核黄素）417mgVD0.30mgVB10.40mgVB21.6mg烟酸9.3mgVC10.4mg（二） 牛乳的性质1乳的胶体分散体系图1-1-5 牛乳的分散体系2乳的物理化学性质乳的物理性质是鉴定原料乳质量的重要依据。乳的色泽与光学性质：新鲜的牛乳
12、一般呈乳白色或淡黄色。关于牛乳、脱脂乳与均质乳对光的不规则反射，反射光量以均质乳最多，脱脂乳最少，牛乳居中。乳的热学性质 冰点：牛乳冰点的平均值为-0.53 -0.55，平均为-0.542。作为溶质的乳糖与盐类是冰点下降的主要因素。在牛乳中掺水，可导致冰点回升。掺水10%，冰点约上升0.054，可根据冰点的变动用下列公式来推算掺水量（但只对酸度在20oT以内的新鲜乳）： w = (t-t)/t(100-ws)式中 w -以质量计的加水量（%） t 正常乳的冰点（） t被检乳的冰点（） ws-被检乳的乳固体含量（%） 沸点：乳的沸点在101kPa (1个大气压)下为100.55。乳在浓缩过程中沸
13、点继续上升，浓缩致原体积的一半时，沸点约上升到101.05。比热容：一般牛乳的比热容约为3.89kJ/(kg)。乳中主要成分的比热容分别为（kJ/(kg)）：乳脂肪209，乳蛋白质2.09，乳糖1.26，盐类2.93。乳制品的比热容在乳品生产上有很重要的意义。乳的电学性质电导：25时牛乳的电导为0.004 0.005s。氧化还原电势：一般牛乳的氧化还原电势Eh为+0.23 +0.25V。乳的相对密度与密度：正常乳的相对密度平均为d = 1.032。乳的密度系指乳在20时的质量与同容积水在4时的质量之比。正常乳的密度平均为D= 1.030。在同一温度下，相对密度和密度的绝对值相差甚微，乳的密度较
14、相对密度小0.0019，乳品生产中常以0.002的差数进行换算。WT = 1.2WF+0.25L+C式中 wT 乳干物质含量（%） wF 含脂率（%） L 牛乳密度计的读数 C 校正系数，可取0.14乳的粘度与表面张力：20时正常乳的粘度平均为1.75mPas。粘度随温度升高而降低，在乳的成分中，脂肪及蛋白质对粘度影响最显著。加工中粘度也会由于脱脂、杀菌、均质等处理而有所变化。牛乳的表面张力随温度升高而降低，随含脂率的降低而增大。20时为0.04 0.06N/m。表面张力与牛乳的气泡性、乳浊液状态、微生物生长、热处理、均质作用、风味等有关。牛乳的酸度乳的滴定酸度及pH：“滴定酸度”是乳制品生产
15、中最为常用的，我国乳、乳制品及其检验方法中规定酸度试验是以滴定酸度为标准的，用oT或乳酸百分率（乳酸%）表示。滴定酸度（oT）定义：以酚酞为指示剂，中和100ml乳所消耗0.1MNaOH溶液的毫升数。正常的新鲜牛乳的滴定酸度约为1420oT，一般为1618 oT。乳酸% =*100%pH是指用氢离子浓度指数表示的酸度，正常新鲜牛乳的pH为6.4 6.8，一般酸败乳或初乳的pH在6.4以下，乳房炎乳或低酸度乳pH在6.8以上。乳中酸度的来源：刚挤出的新鲜乳的酸度称为固有酸度或自然酸度；挤出后的乳，在微生物作用下由于发酵产酸而升高的酸度称为发酵酸度；两者之和称为总酸度。原料乳的酸度越高，对热的稳定性越差。表1-1-6 牛乳的酸度与凝固温度的关系乳的
