第六章乳制品加工技术

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1、第六章 乳制品加工技术原料乳接收巴氏杀菌，离 心分离，标准 化等全脂包装乳 Whole milk稀奶油 cream黄油butter稀奶油 cream奶粉Milk powder炼乳 Condensed milk脱脂乳 skim milk乳制品工艺及产品分类关系主要奶源动物 奶牛：黑白花乳牛，也简称荷斯坦牛，一般年 平均产乳量为6 5007 500kg，乳脂率为3.6 3.7。 水牛 奶用山羊第二节 乳的化学成分和性质一、乳的概念及组成 乳是哺乳动物分娩后由乳腺分泌的一种白色或 微黄色的不透明液体。乳的成分十分复杂，其 中至少含有上百种化学成分，主要包括水分、 脂肪、蛋白质、乳糖、盐类以及维生素、

2、酶类 、气体等。续前 将乳干燥到恒重时所得到的残渣叫乳的干物质 。牛的常乳中干物质含量为11%13%，除干 燥时水和随水蒸气挥发的物质以外，干物质中 含有乳的全部成分。 乳中干物质的含量随乳成分的百分含量而变， 尤其是乳脂肪在乳中的变化比较大，因此在实 际工作中常用无脂干物质作为指标。续前 干物质实际上表明乳的营养价值，在生产中计 算制品的生产率时，都需要用到干物质（或无 脂干物质）。弗莱希曼（Fleschmann）将乳的 比重、含脂率和干物质含量之间建立起关系。 由此计算出干物质和无脂干物质的含量，下面是一个比较简单的计算公式：T=O.25L+1.2FK 式中：T-干物质% F-脂肪% L-

3、牛乳比重计读数 K-系数（根据各地情况试验求得，中国轻工 业部标准规定为0.14）二、乳的化学成分及其性质（一）乳蛋白质(Milk Protein) 牛乳的含氮化合物中95%为乳蛋白质，含量为 3.0%3.5%，可分为酪蛋白、乳清蛋白、脂肪 球膜蛋白质。 乳清蛋白质中有对热不稳定的各种乳白蛋白和 乳球蛋白，及对热稳定的月示及胨。 除了乳蛋白质外，还有约5%非蛋白态含氮化合 物，如氨、游离氨基酸、尿素、尿酸、肌酸及 嘌呤碱等。这些物质基本上是机体蛋白质代谢 的产物，通过乳腺细胞进入乳中。另外还有少 量维生素态氮。1.酪蛋白(Casein) 在温度20时调节脱脂乳的pH值至4.6时沉淀的 一类蛋白

4、质称为酪蛋白，占乳蛋白总量的80% 82%。 酪蛋白不是单一的蛋白质，而是由s,和酪 蛋白组成，是典型的磷蛋白。四种酪蛋白的区 别就在于它们含磷量的多少。 -酪蛋白含磷多，故又称磷蛋白。含磷量对皱胃 酶的凝乳作用影响很大。 -酪蛋白含磷量极少，因此，-酪蛋白几乎不能 被皱胃酶凝固。 在制造干酪时，有些乳常发生软凝块或不凝固 现象，就是由于蛋白质中含磷量过少的缘故。 酪蛋白虽是一种两性电解质，但其分子中含有 的酸性氨基酸远多于碱性氨基酸，因此具有明 显的酸性。(1)酪蛋白的存在形式 乳中的酪蛋白与钙结合生成酪蛋白酸钙，再与 胶体状的磷酸钙结合形成酪蛋白酸钙-磷酸钙复 合体以胶体悬浮液的状态存在于

5、牛乳中。 酪蛋白酸钙-磷酸钙复合体的胶粒大体上呈球形 ，胶体内部由-酪蛋白的丝构成网状结构，在其 上附着s酪蛋白，外面覆盖有酪蛋白，并结合 有胶体状的磷酸钙，见图。亚胶束伸出链磷酸钙磷酸根-酪蛋白 s而且还具有抑制s酪蛋白和酪蛋白在钙离子 作用下的沉淀作用。 酪蛋白覆盖层对胶体起保护作用，使牛乳中的 酪蛋白酸钙-磷酸钙复合体胶粒能保持相对稳定 的胶体悬浮状态。(2)酪蛋白的性质酪蛋白的酸沉淀 酪蛋白胶粒对pH值的变化很敏感。当脱脂乳的 pH值降低时，酪蛋白胶粒中的钙与磷酸盐就逐 渐游离出来。当pH值达到酪蛋白的等电点4.6时 ，就会形成酪蛋白沉淀。酪蛋白的酸凝固过程 以盐酸为例表示如下： 酪蛋

6、白酸钙Ca3(PO4)22HCl 酪蛋白2CaHPO4CaCl2 由于加酸程度不同，酪蛋白酸钙复合体中钙被 酸取代的情况也有差异。实际上乳中酪蛋白在 pH5.25.3时Ca3(PO4)2先行分离就发生沉淀， 这种酪蛋白沉淀中含有钙；继续加酸而使pH值 达到4.6时，Ca2+又从酪蛋白钙中分离，游离的 酪蛋白完全沉淀。 为使酪蛋白沉淀，工业上一般使用盐酸。同理 ，如果由于乳中的微生物作用，使乳中的乳糖 分解为乳酸，从而使pH值降至酪蛋白的等电点 时，同样会发生酪蛋白的酸沉淀。？无灰干酪素？有灰干酪素酪蛋白的凝乳酶凝固 牛乳中的酪蛋白在凝乳酶的作用下会发生凝固 ，工业上生产干酪就是利用此原理。酪蛋

7、白在 凝乳酶的作用下变为副酪蛋白(Paracasin)，在 钙离子存在下形成不溶性的凝块，这种凝块叫 作副酪蛋白钙，其凝固过程如下： 酪蛋白酸钙皱胃酶副酪蛋白钙+糖肽皱 胃酶 酪蛋白层被去除所致！盐类及离子对酪蛋白稳定性的影响 乳中的酪蛋白酸钙-磷酸钙胶粒容易在氯化钠或 硫酸铵等盐类饱和溶液或半饱和溶液中形成沉 淀，这种沉淀是由于电荷的抵消与胶粒脱水而 产生。 由于乳汁中的钙和磷呈平衡状态存在，所 以鲜乳中酪蛋白微粒具有一定的稳定性。 当向乳中加入氯化钙时，则能破坏平衡状 态，因此在加热时使酪蛋白发生凝固现象 。试验证明，在90时加入0.12% 0.15%的CaCl2即可使乳凝固。酪蛋白的醇凝

8、固 胶粒表面的水化层被脱水，胶粒表面的酪蛋白 层变得不稳定 酪蛋白与糖的反应 具有还原性羰基的糖可与酪蛋白作用变成氨基 糖而产生芳香味及其色素。 特殊意义：乳品（如乳粉、乳蛋白粉和其他乳 制品）在长期贮存中，由于乳糖与酪蛋白发生 反应产生颜色、风味及营养价值的改变。 工业用干酪素由于乳糖洗涤不干净，贮存条件 不佳，同样也能发生这种变化。 炼乳罐头也同样有这种反应过程，特别是含转 化糖多时变化更明显。由于酪蛋白与乳糖的反 应，发现产品变暗并失去有价值的氨基酸，如 ：赖氨酸失去17%；组氨酸失去17%；精氨酸 失去10%。由于这三种氨基酸是无法补偿的， 因此发生这种情况时，不仅使颜色、气味变劣 ，

9、营养价值也有很大损失。 加酸沉淀蛋白质之后，滤液里的蛋白质就是乳 清蛋白。 约占乳蛋白质的18%20%，可分为热稳定和 热不稳定的乳清蛋白两部分。2.乳清蛋白(1)热不稳定的乳清蛋白质 调节乳清pH4.64.7时，煮沸20min，发生沉 淀的一类蛋白质为热不稳定的乳清蛋白，约占 乳清蛋白的81%。热不稳定乳清蛋白质包括乳 白蛋白和乳球蛋白两类。 乳球蛋白具有抗体的作用，故又称为免疫球蛋 白。初乳中的免疫球蛋白含量比常乳高。(2)热稳定的乳清蛋白 调节乳清pH4.64.7时，煮沸20min，不发生 沉淀的一类蛋白质为热稳定的乳清蛋白 这类蛋白包括蛋白眎和蛋白胨，约占乳清蛋白 的19%3.脂肪球膜

10、蛋白 包裹在脂肪球表面，起稳定作用 受细菌酶的作用而分解，是奶油在贮藏时风味 变劣的原因之一（二）乳脂肪 1.脂肪球的构造 乳脂肪球在显微镜下观察为圆球形或椭圆球形 ，表面被一层510nm厚的膜所覆盖，称为脂 肪球膜。 乳脂肪球的大小依乳牛的品种、个体、健康状 况、泌乳期、饲料及挤乳情况等因素而异，通 常直径约为0.110m，其中以0.3m左右者居 多。每毫升的牛乳中约有2040亿个脂肪球。 脂肪球的大小对乳制品加工的意义在于：脂肪 球的直径越大，上浮的速度就越快，故大脂肪 球含量多的牛乳，容易分离出稀奶油。当脂肪 球的直径接近1nm时，脂肪球基本不上浮。所 以，生产中可将牛乳进行均质处理，得

11、到长时 间不分层的稳定产品。续前 脂肪球膜主要由蛋白质、磷脂、甘油三酸酯、 胆甾醇、维生素A、金属及一些酶类构成，同时 还有盐类和少量结合水。由于脂肪球含有磷脂 与蛋白质形成的脂蛋白络合物，使脂肪球能稳 定地存在于乳中。续前 磷脂是极性分子，其疏水基朝向脂肪球的中心 ，与甘油三酸酯结合形成膜的内层；磷脂的亲 水基向外朝向乳浆，连着具有强大亲水基的蛋 白质，构成了膜的外层，脂肪球膜其结构见图 。续前 脂肪球膜具有保持乳浊液稳定的作用，即使脂 肪球上浮分层，仍能保持着脂肪球的分散状态 在机械搅拌或化学物质作用下，脂肪球膜被破 坏后，脂肪球才会互相聚结在一起 可以利用这一原理生产奶油和测定乳中的含脂

12、 率。二、乳的化学成分及其性质 乳脂肪 乳脂肪(Milk Fat or Butter Fat)是牛乳 的主要成分之一，对牛乳风味起重要的作用， 在乳中的含量一般为3%5%。乳脂肪不溶于水 ，呈微细球状分散于乳中，形成乳浊液。（三）乳糖(Lactose) 是哺乳动物乳汁中特有的糖类。牛乳中约含有 乳糖4.6%4.7%，全部呈溶解状态。 因其分子中有羰基，属还原糖。 甜炼乳中的乳糖大部分呈结晶状态，结晶的大 小直接影响炼乳的口感 结晶的大小可根据乳糖的溶解度与温度的关系 加以控制。 一部分人随着年龄增长，消化道内缺乏乳糖酶 不能分解和吸收乳糖，饮用牛乳后会出现呕吐 、腹胀、腹泻等不适应症，称其为乳

13、糖不耐症 。 在乳品加工中利用乳糖酶，将乳中的乳糖分解 为葡萄糖和半乳糖；或利用乳酸菌将乳糖转化 成乳酸，可预防“乳糖不耐症”。(四)乳中的无机物 牛乳中的无机物（Inorganic Salts）亦称为矿 物质，是指除碳、氢、氧、氮以外的各种无机 元素，主要有磷、钙、镁、氯、钠、硫、钾等 。此外还有一些微量元素。 牛乳中的盐类含量虽然很少，但对乳品加工， 特别是对热稳定性起着重要作用 牛乳中的盐类平衡，特别是钙、镁等阳离子与 磷酸、柠檬酸等阴离子之间的平衡，对于牛乳 的稳定性具有非常重要的意义 当受季节、饲料、生理或病理等影响，牛乳发 生不正常凝固时，往往是由于钙、镁离子过剩 ，盐类的平衡被打

14、破的缘故。此时，可向乳中 添加磷酸及柠檬酸的钠盐，以维持盐类平衡， 保持蛋白质的热稳定性。生产炼乳时常常利用 这种特性。 牛乳中的钙的含量较人乳多34倍，因此牛乳 在婴儿胃内所形成的蛋白凝块相对人乳比较坚 硬，不易消化。为了消除可溶性钙盐的不良影 响，可采用离子交换的方法，将牛乳中的钙除 去50%，从而使凝块变得很柔软，便于消化 牛乳中铁的含量为1090g/100ml，较人乳中 少，故人工哺育幼儿时应补充铁。（五）乳中的维生素 牛乳含有几乎所有已知的维生素 牛乳中的维生素，部分来自饲料中的维生素， 如维生素E；因此要多喂食维生素丰富的饲料 婴幼儿牛乳应该补充D族维生素 保存注意低温、避光（六）

15、乳中的酶类 牛乳中的酶种类很多，牛乳中酶类的来源有三 个： 乳腺分泌； 挤乳后由于微生物代谢生成； 由于白血球崩坏而生成。1.水解酶类脂酶 乳脂肪在脂酶的作用下水解产生游离脂肪 酸，从而使牛乳带上脂肪分解的酸败气味 （Acid Flavor），这是乳制品，特别是 奶油生产上常见的缺陷。 脂酶最适作用温度为37，最适pH9.0 9.2。钝化温度至少8085。 为了抑制脂酶的活性，在奶油生产中，一 般采用8085以上的高温或超高温处理 。为什么均质后应及时进行杀菌处理？ 另外，加工过程也能使脂酶增加其作用机会。 例如均质处理，由于破坏脂肪球膜而增加了脂 酶与乳脂肪的接触面，使乳脂肪更易水解，故 均质后应及时进行杀菌处理； 其次，牛乳多次通过乳泵或在牛乳中通入空气 剧烈搅拌，同样也会使脂酶的作用增加，导致 牛乳风味变劣。磷酸酶 牛乳中的磷酸酶（Phosphatase）有两种：一 种是酸性磷酸酶，另一种为碱性磷酸酶。3 其中碱性磷酸酶的最适pH值为7.67.8，经 63,30min或7175,1530s加热后可钝化 故可以利用这种性质来检验低温巴氏杀菌法处 理的消毒牛乳的杀菌程度是否完全。蛋白酶 来自乳本身和污染的微生物 蛋白酶在高于7580的温度中即被破坏。在 70以下时，可以稳定地耐受长时间的加热 乳中蛋白酶多为细菌