第三章 乳的成分及性质第一节 乳汁的性质一、乳汁组成及含量 乳品行业中一般将牛乳成分分为水分和乳干物质两大部分，而乳干物质又分为脂质和无脂干物质；另一种分类方法是将牛乳分为有机物和无机物，有机物又分为含氮化合物和无氮化合物脂肪磷脂质：卵磷脂、脑磷脂、神经磷脂脂溶性维生素：维生素A、维生素D、维生素E、维生素K、胡萝卜素胆固醇牛乳水分脂质乳干物质蛋白质：乳蛋白、酪蛋白、乳白蛋白、乳球蛋白、非蛋白态氮化合物糖 类：乳糖、葡萄糖矿物质：主要含钙、磷、钾、氯；少量含钠、镁、硫、铁；微量含锌、铝、铜、硅、碘；痕量含锰、钼、锂、锶、硼、氟色 素：胡萝卜素、叶黄素水溶性维生素：维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12、维生素C、烟酸、泛酸、生物素、叶酸酶 类：解酯酶、磷酸酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、还原酶、蛋白酶等气 体：二氧化碳、氮细 胞：乳房内部表皮细胞、白血球等无脂干物质 图2-1 牛乳组成二、乳的胶体性质 1. 真溶液：乳中的乳糖、水溶性盐类、水溶性维生素等呈分子或离子态分散于乳中，形成真溶液，其微粒直径小于或接近1nm2. 高分子溶液：乳白蛋白及乳球蛋白呈大分子态分散于乳中，形成典型的高分子溶液，其微粒直径约为15～50nm。
3. 胶体悬浮液：酪蛋白在乳中形成酪蛋白酸钙–磷酸钙复合体胶粒胶粒直径约为30～800nm， 平均为100 nm4. 乳浊液：乳脂肪是以脂肪球的形式分散于乳中，形成乳浊液脂肪球直径约为100～10000nm此外，乳中含有的少量气体部分以分子态溶于乳中，部分经搅动后在乳中呈泡沫状态三、乳的物理性质（一）乳的光学性质新鲜正常的乳呈不透明的白色并稍呈淡黄色，称之为乳白色，这是乳的基本色调乳的色泽是由于乳中酪蛋白胶粒及脂肪球对光的不规则反射的结果脂溶性胡萝卜素和叶黄素使乳略带淡黄色，水溶性的核黄素使乳清呈萤光性黄绿色二）乳的热学性质 1. 冰点：牛乳冰点的平均值为﹣0.525～﹣0.565℃，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如果在牛乳中掺水，可导致冰点回升掺水10%，冰点约上升0.054℃2. 沸点：在101.33kPa（1个大气压）下约为100.55℃3. 比热：牛乳的比热一般约为3.89kJ/（kg·℃）三）乳的电学性质1. 电导率由于乳中含有盐类，因此具有导电性，可以传导电流正常牛乳的电导率25℃时为0.004～0.005 S因此乳中的盐类受到任何破坏，都会影响电导。
乳房炎乳中Na+、Cl–等增多，电导率上升一般电导率超过0.006 S，即可认为是病牛乳，故可通过电导仪进行乳房炎乳的快速检测2. 氧化还原电势 一般牛乳的氧化还原电势Eh为 +0.23～+0.25V乳经过加热，则产生还原性强的硫基化合物，而使Eh降低；铜离子存在可使Eh上升；而微生物污染后随着氧的消耗和产生还原性代谢产物，使Eh降低若与甲基蓝、刃天青等氧化还原指示剂共存时，可使其褪色，此原理被应用于微生物污染程度的检验四）乳的滋味与气味特殊的香味：挥发性脂肪酸及其它挥发性物质另外：很容易吸收外界的各种气味稍带甜味：乳糖稍带咸味：氯离子五）乳的密度与比重 乳的比重（相对密度）指乳在15℃时的重量与同容积水在15℃时的重量之比正常乳的比重以15℃为标准，平均为 ＝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＝1.030我国乳品厂都采用这一标准 换算及校正：在同等温度下，比重和密度的绝对值相差甚微，乳的密度较比重小0.0019乳品生产中常以0.002的差数进行换算乳的密度随温度而变化，温度降低，乳密度增高；温度升高，乳密度降低在10～25℃范围内，温度每变化1℃，乳的密度就相差0.0002（牛乳乳汁计读数为0.2）乳品生产中换算密度时即以20℃为标准，乳的温度每高出1℃，密度值就要加上0.0002（即牛乳乳汁计读数加上0.2）；乳温度每低1℃，密度值就要减去0.0002（即牛乳乳汁计读数减去0.2） 刚挤出来的乳在放置2～3 h后，其密度升高0.001左右，这是由于气体的逸散及脂肪的凝固使容积发生变化的结果 （六）乳的酸度与pH值 乳蛋白分子中含有较多的酸性氨基酸和自由的羧基，而且受磷酸盐等酸性物质的影响，所以乳是偏酸性的 新鲜乳的酸度称为固有酸度或自然酸度，这种酸度与贮存过程中因微生物繁殖所产生的酸无关挤出后的乳在微生物的作用下产生乳酸发酵，导致乳的酸度逐渐升高由于发酵产酸而升高的这部分酸度称为发酵酸度。
自然酸度和发酵酸度之和称为总酸度一般条件下，乳品生产中所测定的酸度就是总酸度 乳品工业中酸度，是指以标准碱液用滴定法测定的滴定酸度我国《乳、乳制品及其检验方法》中就规定酸度检验以滴定酸度为标准 滴定酸度亦有多种测定方法及其表示形式我国滴定酸度用吉尔涅尔度简称“ºT”或乳酸百分率（乳酸%）来表示1. 吉尔涅尔度（ºT） 定义：取10ml牛乳，用20ml蒸馏水稀释，加入0.5%的酚酞指示剂0.5ml，以0.1mol/L溶液滴定，将所消耗的NaOH毫升数乘以10，即为中和100ml牛乳所需的0.1mol/LNaOH毫升数，每毫升为1ºT，也称1度（乳品生产中以滴定所消耗的NaOH毫升数直接读数：每消耗1ml为10ºT）正常乳的自然酸度为16～18ºT自然酸度主要由乳中的蛋白质、柠檬酸盐、磷酸盐及CO2等酸性物质所构成，其中3～4ºT来源于蛋白质，2ºT 来源于CO2，10～12ºT来源于磷酸盐和柠檬酸盐2. 乳酸度（乳酸%） 用乳酸量表示的酸度按上述方法测定后用下列公式计算： 此法为日本、美国所采用的方法，美国用9g牛乳代替10ml牛乳3. 苏克斯列特–格恩克尔度（ºSH） 苏克斯列特–格恩克尔度（ºSH）度的滴定方法与ºT度法相同，只是所用的NaOH浓度不一样，ºSH度所用的NaOH溶液为0.25mol/L。
乳酸度（乳酸%）可与苏克斯列特–格恩克尔度（ºSH）度换算： 乳酸（%）=0.0225׺SH除以上几种表示法外，世界各国还有其它几种表示法法国用道尔尼克度（ºD）表示：取10ml牛乳不稀释，加1滴1%酚酞的酒精溶液指示剂，用1/9mol/L氢氧化钠液滴定，其毫升数的1/10为1ºD荷兰用荷兰标准法（ºN）表示：取10ml牛乳，不稀释，用0.1mol/L氢氧化钠溶液滴定，其毫升数的1/10为1ºN4. 乳的pH若从酸的含义出发，酸度可用氢离子浓度（pH）表示pH为离子酸度或活性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以上七）乳的粘度与表面张力正常乳的粘度为0.0015～0.002 Pa·s牛乳表面张力在20℃时为0.04～0.06N/cm（牛顿/厘米）第二节 乳中各成分的性质一、水分水分是乳中的主要组成部分，约占87%～89%乳中水分又可分为自由水、结合水、膨胀水和结晶水，自由水是乳中主要水分，即一般的常水，具有常水的性质，而结合水、膨胀水和结晶水则不同，在乳中具有特别的性质和作用。
一）结合水结合水约占2%～3%，以氢键和蛋白质的亲水基或与乳糖及某些盐类结合存在，无溶解其它物质的特性，在通常水结冰的温度下并不结冰在奶粉生产中任何时候也不能得到绝对无水的产品，总要保留一部分结合水 （二）膨胀水 膨胀水存在于凝胶粒结构的亲水性胶体内，由于胶粒膨胀程度不同，膨胀水的含量也就各异，而影响膨胀程度的主要因素为中性盐类、酸度、温度以及凝胶的挤压程度 （三）结晶水 结晶水存在于结晶性化合物中当生产奶粉、炼乳以及乳糖等产品而使乳糖结晶时，我们就可以发现含结晶水的乳制品，即乳糖中含有1分子的结晶水（C12H22O11·H2O）二、气体 生乳中含有一定量气体，其中主要为二氧化碳、氧及氮等细菌繁殖后，其它的气体如氢气、甲烷等也都在乳中产生刚挤出的牛乳含气量较高，其中以二氧化碳为最多，氮次之，氧最少，所以乳品生产中的原料乳不能用刚挤出的乳检测其密度和酸度 三、乳干物质概念：将乳干燥到恒重时所得到的残余物含量：正常乳中11%～13%除干燥时的水及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数量随乳成分的百分含量而异，尤其是乳脂肪，在乳成分中是一个不太稳定的成分，对干物质数值有很大的影响。
因此，在实际生产中常不用干物质而用无脂干物质作为指标干物质实际上说明乳的营养价值，在生产中计算制品的生产率时，都需要用干物质（或无脂干物质）这一数值 乳的比重、含脂率和干物质含量之间存在着一定的对应关系根据这三个数值之间的关系，即可以计算出干物质和无脂干物质的含量 设F为脂肪重量，（S－F）为无脂干物质的重量，（100－S）为水分，S为乳的干物质量因为100g乳的重量等于脂肪重量、无脂干物质重量及水分重量之和三者之间的关系可用下式表示： F+（S–F）+（100–S）=100如果已知乳的比重（D）、脂肪比重（b）、无脂干物质比重（n）和水的比重（d）时，那么代入上述方程式即可求出100g乳的容积： 化简后得： 因为乳的脂肪含量和乳的比重可以用简单的方法测得，同时根据弗莱希曼的多次试验得出：脂肪比重15℃/15℃为0.93；无脂干物质的比重为1.6007确定了这些数值之后，乳的干物质（S）可用下列方程式求得：S=1.2F+2.665 系数1.2和2.665是取决于脂肪和无脂干物质的比重，也就是当脂肪的比重等于0.93和无脂干物质比重为1.6007时的系数。
但是，由于地区以及其它因素的影响，脂肪和无脂干物质的比重会发生差异，因此上式中的系数也需进行校正 此外，上列公式中所采用的都是比重，而目前我国在乳品检验方面多采用密度（20℃/4℃），而不是用比重（15℃/15℃）当用密度计算时，必须加上校正数字0.5即弗莱希曼的公式应改为：S=1.2F+2.665+0.5 除了测定乳的干物质可按公式计算以外，还可以计算出无脂干物质的含量（SNF）在生产冰淇淋等一些产品进行标准化时，常常利用这个数值无脂干物质可以根据计算出来的干物质数量减去脂肪重量求得，或按下列简化的公式求得： 其中，a为乳比重计的读数，如用密度计的读数时需加上校正数字0.5四、乳脂肪(fat)乳脂质中约有97%～99%的成分是乳脂肪，还含有约1%的磷脂和少量的甾醇、游离脂肪酸、脂溶性维生素等乳脂肪是中性脂肪，在牛乳中的含量平均为3.5%～4.5%，是牛乳的主要成分之一乳脂肪是由一个分子的甘油和三个分子相同或不同的脂肪酸所组成，形成甘油三酸酯的混合物典型的乳脂肪组成为：。