第二章 乳的化学组成及理化性质,第一节 乳蛋白质,第二节 碳水化合物,第三节 脂肪,第四节 盐类及维生素,第五节 乳中其他成分,第六节 乳的理化特性,第七节 其他畜乳,第一节 乳蛋白质,一、概述,二、酪蛋白与酪蛋白胶粒,三、乳清蛋白,四、酶,一、概述,乳蛋白质(Milk protein)是乳中最重要的营养成分牛乳的含氮化合物中95%为乳蛋白质，含量为3.0%～3.5%，分为酪蛋白(casein, CN)和乳清蛋白(whey protein, WP)两大类，另外还有少量脂肪球膜 蛋白质除了乳蛋白质外，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乳蛋白质的种类与分布,,20%,80%,酪蛋白,乳清蛋白,αs1-酪蛋白,αs2-酪蛋白,β-酪蛋白,Κ-酪蛋白,β-乳球蛋白,α-乳白蛋白,免疫球蛋白,牛血清蛋白,1,2,3,4,5,含量由多到少排序？,6,7,二、酪蛋白与酪蛋白胶粒,牛乳蛋白质,酪蛋白(CN)(80%),乳清蛋白(WP)(20%),αs1-CN,αs2-CN,β-CN,κ-CN,β-Lg,α-La,BSA,Lg,其他,,,1. 酪蛋白,在温度20℃时调节脱脂乳的pH值至4.6时沉淀 的一类蛋白质称为酪蛋白(Casein)，占乳蛋白总量 的80%～82%。
酪蛋白不是单一的蛋白质，而是由αs-,κ-,β- 和γ-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α-酪蛋白含磷多，故又称磷蛋白含磷量对凝 乳酶的凝乳作用影响很大凝乳酶：存在于新生牛的皱胃，以无活性的酶原形式分泌到胃里，在胃液的酸性环境中被活化可专一地切割κ酪蛋白的肽键，从而使牛奶凝集用于奶酪的生产在制造干酪时，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γ-酪蛋白含磷量极少，因此，γ-酪蛋白几乎不 能被凝乳酶凝固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 存在于牛乳中2) 酪蛋白的性质,① 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酸钙[Ca3(PO4)2]＋2HCl→酪蛋白↓＋ 2CaHPO4＋CaCl2,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② 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③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④ 酪蛋白与糖的反应,乳品（如乳粉）在长期贮存中，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，营养价值 也有很大损失2. 酪蛋白胶粒,在牛乳中，95%的酪蛋白是以近似于球状的颗 粒存在的，即酪蛋白胶粒(casein micelle)每个胶粒平均由104个酪蛋白分子组成，也含 有一些无机物质，主要是磷酸钙三、乳清蛋白(Whey Protein ),乳清蛋白是指pH4.6沉淀酪蛋白后乳清中剩余蛋 白质的统称，约占牛乳总蛋白的20%在蛋白的世界里，乳清蛋白到目前为止 被认为是黄金标准。
1) 热不稳定的乳清蛋白,① 乳白蛋白,② 乳球蛋白,(2) 热稳定的乳清蛋白,乳清蛋白：,(1) 热不稳定的乳清蛋白质,调节乳清pH4.6～4.7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%① 乳白蛋白,指中性乳清中，加饱和硫酸铵或饱和 硫酸镁盐析时，呈溶解状态而不析出的蛋 白质，属于乳白蛋白乳白蛋白约占乳清 蛋白68%② 乳球蛋白,中性乳清中加饱和硫酸铵或饱和硫酸镁盐析 时，能析出而不呈溶解状态的乳清蛋白即为乳球 蛋白约占乳清蛋白的13%乳球蛋白具有抗原 作用，故又称为免疫球蛋白2) 热稳定的乳清蛋白,这类蛋白约占乳清蛋白的19%此外还有一 些脂肪球膜蛋白质，是吸附于脂肪球表面的蛋白 质与酶的混合物1) 在pH4.6时，酪蛋白沉淀而乳清蛋白不沉淀 ，这一 特性是分离酪蛋白与乳清蛋白的基础P13）,(2) 在Ca2+存在下，凝乳酶可水解酪蛋白并使其凝固， 而乳清蛋白不凝固3) 酪蛋白在高温下很稳定，而乳清蛋白热稳定性差4) 酪蛋白中含有磷酸基团，平均含磷0.85%；而乳清 蛋白不含磷酪蛋白与乳清蛋白的性质主要区别如下：,(5) 酪蛋白的硫含量低(0.8%)，而乳清蛋白含有比较丰 富的硫(1.7%) 。
6) 酪蛋白是在乳腺中合成的，在自然界中其他地方不 存在；在乳清蛋白中，α-La和β-Lg 是在乳腺中合成，而 其他蛋白质则是由血液转移到乳汁中的7) 乳清蛋白能以分子状态分散在溶液中，而酪蛋白在 乳中以较大的胶体聚集体形式存在 四、酶,酶,,内源酶(固有酶)：来源于乳腺组织、血浆及 白细胞；,外源酶：微生物代谢产生胞外酶，或菌体死 亡或细胞溶解后产生胞内酶1.水解酶类,⑴ 脂酶（Lipase）,⑵ 磷酸酶（Phosphatase）,⑶ 蛋白酶 (Protease ),牛乳中的酶种类很多，但与乳品生产有密切 关系的主要为水解酶类和氧化还原酶类⑴ 脂酶 （Lipase）,① 膜脂酶（Membrane Lipase）,② 乳浆脂酶（Plasma Lipase）,脂酶的钝化温度至少80～85℃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）为了抑制脂酶 的活性，在奶油生产中，一般采用不低于80～85℃ 的高温处理另外，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。
⑵ 磷酸酶（Phosphatase）,② 碱性磷酸酶,① 酸性磷酸酶,碱性磷酸酶经63℃，30min或71～75℃，15～30 s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⑶蛋白酶(Protease ),牛乳中的蛋白酶分别来自乳本身和污染的微 生物蛋白酶在高于75～80℃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2.氧化还原酶(Oxidoreductase ),(1) 过氧化氢酶（Catalase）,(2) 过氧化物酶（Peroxidase）,(3) 还原酶(Reductase),牛乳中的过氧化氢酶主要来自白血球的细胞成 分，特别在初乳和乳房炎乳中含量较多所以，利 用对过氧化氢酶的测定可判定牛乳是否为乳房炎乳 或其它异常乳经65℃/30min加热，过氧化氢酶的 95％会钝化；经75℃,20min加热，则100％钝化⑴ 过氧化氢酶（Catalase）,⑵ 过氧化物酶（Peroxidase）,过氧化物酶是最早从乳中发现的酶，它能促 使过氧化氢分解产生活泼的新生态氧，从而使乳 中的多元酚、芳香胺及某些化合物氧化过氧化 物酶数量与细菌无关，是乳中固有的酶。
过氧化物酶是一种耐热酶，可作为巴氏杀菌 效果的指示酶⑶ 还原酶(Reductase),还原酶是挤乳后进入乳中的微生物的代谢产 物乳中的还原酶的量与微生物的污染程度成正 相关，因此可通过测定还原酶的活力来判断乳的 新鲜程度乳中酶类对乳品加工的作用和意义：,(1) 乳中酶类与乳的保存有关如脂肪酶、蛋白 酶、氧化酶等2) 在乳品生产中，有些酶类可作为巴氏杀菌的 指示酶如过氧化氢酶和碱性磷酸酶等3) 乳中某些酶类可作为鉴别乳房炎的指标如 过氧化氢酶、酸性磷酸酶等4) 乳中某些酶类具有抑菌作用如溶菌酶、乳 过氧化物酶等构成了乳的天然抗菌体系5) 乳中还原酶主要来源于微生物，以此可指示出乳的微生物污染程度6) 乳中许多酶类可以经分离、提取和纯化后，作为商品酶制剂应用于医药卫生及食品领域7) 乳中的酶类对乳制品的组织状态、物理性质、营养性质等方面有重要影响乳中酶类对乳品加工的作用和意义：,第二节 碳水化合物,一、乳中的碳水化合物,二、乳糖的理化性质,一、乳中的碳水化合物,1. 乳糖 (lactose) (99.8%),2. 葡萄糖 (glucose),3. 半乳糖 (galactose),4. 低聚糖 (oligosaccharide),,是哺乳动物乳汁中特有的糖类。
牛乳中约含有 乳糖4.4%～5.2%，全部呈溶解状态1. 乳糖 (lactose),,乳糖不耐症,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 乳糖不耐症乳糖必须被乳糖酶水解为单糖（葡萄糖 和半乳糖）后才能被小肠吸收当小肠粘膜 微绒毛上乳糖酶减少时，不能对牛奶中的乳 糖进行消化，而未被吸收的乳糖增加了肠腔 内的渗透压，肠粘膜细胞及血管中的水及电 解质大量渗入肠腔，以维持肠腔与肠粘膜细 胞中渗透压平衡，因而产生渗透性腹泻在乳品加工中利用 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”乳牛患乳房炎后，一般可使乳中的NaCl 含量升高，而乳糖含量减少在乳牛的泌乳 系统中，乳糖与Na+、K+、Cl-等离子一同维 系着平衡渗透压，因而乳中乳糖含量的变化 常常伴随着可溶性盐类含量的变化糖氯数”可用来反映乳房的健康状况以及检测异常乳，特别是乳房炎乳2. 葡萄糖 (glucose),3. 半乳糖 (galactose),牛乳中葡萄糖含量为10～15mg/100mL牛乳中半乳糖含量较低，约为0.1g/L左右。
二、乳糖的理化性质,1. 乳糖的化学结构,乳糖是由一分子D-葡萄糖和一分子D-半乳糖 以β-1，4糖苷键结合而成的还原性双糖乳糖有α-乳糖和β-乳糖两种异构体α-乳糖 很易与一分子结晶水结合，变为α-乳糖水合物（α -Lactose Monohydrate），所以乳糖实际上共有三 种构型2. 乳糖的变旋现象,在乳糖分子中，很容易发生α-型与β-型的相 互转化只要α-乳糖或β-乳糖溶于水中，就会发 生两种构象之间的相互转化α-乳糖和β-乳糖的 比旋光度不同，因此在此转化过程中旋光度也发生 变化，直到达到平衡，这个过程称为乳糖的变旋作 用(mutarotation)第三节 脂肪,一、乳脂肪的组成,二、乳脂肪的特性,三、乳脂肪球,一、乳脂肪的组成,成分 含量/% 中性脂肪 98.7 甘油三酯 98.3 甘油二酯 0.3 游离脂肪酸 0.1 磷脂 0.8,,,,,乳脂肪是乳中主要贮存能量的物质和重要的 营养成分，其主要成分甘油三酯在哺乳动物幼子 体内可释放出多种饱和与不饱和的脂肪酸，直接 影响哺乳动物幼子的新陈代谢。
乳脂中的磷脂成 分及一些长链不饱和脂肪酸具有多种生理活性， 可作为体内一些活性物质的前体二、乳脂肪的特性,1. 脂肪酸,组成乳脂肪的脂肪酸种类很多。