第二部分乳的物理化学质.ppt
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1、,第二章 乳的物理化学性质,第一节 乳汁的性质,一、乳汁组成及含量,牛乳两大成分:水分、乳干物质 乳干物质又分为两大成分: 脂质和无脂干物质;,二、乳的胶体性质,1. 真溶液: 2. 高分子溶液: 3. 胶体悬浮液: 4. 乳浊液:,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30800nm。,乳脂肪以脂肪球的形式分散于乳中,形成乳浊液。 直径约为10010000 nm。,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1550 nm。,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1 nm。,三、乳的物理性质,(一)
2、乳的光学性质 (二)乳的热学性质 (三)乳的电学性质 (四)乳的滋味与气味 (五)乳的密度与比重 (六)乳的酸度与pH值 (七)乳的粘度与表面张力,正常乳的粘度为0.00150.002 Pas。牛乳表面张力在20时为0.040.06N/cm(牛顿/厘米)。,第二节 乳中各成分的性质,一、水分,在乳中约占87%89%。 分为自由水、结合水、膨胀水和结晶水。 自由水乳中主要水分,具有常水的性质 沸点-冰点-溶解特性.,结合水、膨胀水、结晶水在乳中具有特别的性质和作用。,一、水分,(一)结合水 (二)膨胀水 (三)结晶水,结合水约占2%-3%,与蛋白质或与乳糖及某些盐类结合存在。 无溶解特性。 不具
3、有常水的冰点、沸点难以蒸发和结冰。,膨胀水存在于凝胶粒结构的亲水性胶体内。,结晶水存在于 结晶性化合物中。,二、气体,生乳中含有一定量气体 主要:二氧化碳、氧、氮等 细菌繁殖产生如氢气、甲烷等,刚挤出的牛乳含气量较高 其中以CO2为最多,氮次之,氧最少 检测原料乳时,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:常乳中含量11%13%。 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(SNF)作为指标。,四、乳脂肪(fat),有97%-99%的成分是甘油三酯。 约1%的磷脂和少量的甾醇、游
4、离脂肪酸、脂溶性维生素等。 是中性脂肪,牛乳中含量平均为3.5%-4.5%。,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。,是牛乳的主要成分之一,四、乳脂肪(fat),(一)乳脂肪球及脂肪球膜 1、脂肪球 呈分散状态于乳中; 水包油型的乳浊液; 表面被有脂肪球膜,使脂肪在乳中保持稳定的乳浊液状态。 直径在0.122m范围,平均为3m。,2、乳脂肪球膜:510nm厚。 由蛋白质、磷脂、高熔点甘油三酸酯、甾醇、维生素、金属离子、酶类及结合水等复杂的化合物所构成。 其中起主导作用的是卵磷脂蛋白质络合物。 脂肪的相对密度是0.93,静置时上浮,速度与脂肪球半径的
5、平方成正比。 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。因此,可以利用这一原理生产奶油和测定乳中的含脂率。,乳脂肪的组份,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,得到长时间不分层的稳定产品。,(二)乳脂肪的脂肪酸组成和含量,脂肪酸组成受饲料、营养、环境等因素的影响而变动,尤其是饲料。,组成特点
6、: 低级短链脂肪酸含量高(14%,其它油1%) 水溶性、挥发性脂肪酸含量很高(8%)。 这类乳脂风味良好、易于消化。,(三)乳脂肪的特性 1一般特性,(1) 乳脂肪具有特殊的香味和柔软的质体,是高档食品的原料。,(2) 易受光、空气中的氧、热、金属铜、铁作用而氧化,从而产生脂肪氧化味。,(3) 易在解脂酶及微生物作用下而产生水解,使酸度升高。 由于含有酪酸(丁酸),故轻度水解也能产生特别的刺激性气味脂肪分解味。,(4) 易吸收周围环境中的其它气味,如饲料味、牛舍味、柴油味及香脂味等等;,(5)在5以下呈固态,11以下呈半固态。,溶解性挥发脂肪酸值指中和从5g脂肪中蒸馏出来的溶解性挥发脂肪酸时所
7、消耗的0.1mol/L KOH的毫升数。 皂化价 指每皂化1g脂肪酸所消耗的NaOH的毫克数。 碘价 指在100g脂肪中,使其不饱和脂肪酸变成饱和脂肪酸所需的碘的毫克数。,(三)乳脂肪的特性 乳脂肪的理化常数,波伦斯克值 指中和5g脂肪中挥发出的不溶于水的挥发性脂肪酸所需0.1mol/L KOH的毫升数。,归纳理化特点为: 水溶性脂肪酸值高; 碘价低; 挥发性脂肪酸多; 不饱和脂肪酸比植物脂肪少;主要是油酸,约占不饱和脂肪酸总量的70%左右。 皂化价比一般脂肪高。,碘价越高脂肪越软!,(四)磷脂 主要是卵磷脂、脑磷脂与神经鞘磷脂 比例为48:37:15。 (五)甾醇 乳脂肪中甾醇的最主要部分是
8、胆固醇。 含量很低(每100ml牛乳中约含717mg); 主要结合在脂肪球膜上。,五、乳糖,(一)乳糖概述 乳糖C12H22O11 乳腺分泌的特有的化合物; 牛乳中约含4.5%。 乳糖有乳糖和乳糖两种异构体。 乳糖很易与一分子结晶水结合乳糖水合物,所以乳糖实际上共有三种形态。,乳糖在乳中全部呈溶解状态。 乳糖为D葡萄糖与D半乳糖以1,4键结合的双糖,又称为1,4半乳糖苷葡萄糖。,(二)乳糖的结构 1.乳糖水合物 通常含有1分子结晶水,其亦有无水物。 在93.5以下的水溶液中结晶而成的。 市售乳糖一般为乳糖水合物。,(二)乳糖的结构 .乳糖无水物 在真空中缓慢加热到100或在120125迅速加热
9、,失去结晶水而形成。 在干燥状态下稳定; 在有水分存在时,易吸水而成为乳糖水合物。,(二)乳糖的结构 乳糖 以无水物形式存在; 在93.5以上的水溶液中结晶而成。 比乳糖易溶于水,且较甜。,(三)乳糖溶解度 、最初溶解度:乳糖投入水中,即刻溶解的那部分达到饱和状态时,为乳糖的溶解度。 、最终溶解度:将乳糖溶液继续振荡,乳糖可转变为乳糖,最后达到的饱和点,即乳糖与乳糖平衡时的溶解度。 、过饱和溶解度:继续将饱和乳糖溶液于饱和温度以下冷却时,可成为过饱和溶液,此时如果冷却操作比较缓慢,则结晶不会析出,而形成过饱和状态。,乳糖不适症: 乳糖在消化器官内经乳糖酶作用而水解后才能被吸收。 年龄增长,消化
10、道内缺乏乳糖酶,不能分解和吸收乳糖,饮用牛乳后出现呕吐、腹胀、腹泻等不适应症。,消除乳糖不适症的方法: 在乳品加工中利用乳糖酶,将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖; 利用乳酸菌将乳糖转化成乳酸,还可提高乳糖的消化吸收率,改善制品口味。,六、乳蛋白质,牛乳中的蛋白质是乳中的主要含氮物质,含量约为2.8%3.8%,其中95%是乳蛋白质,5%为非蛋白态氮。 包括酪蛋白、乳清蛋白及少量脂肪球膜蛋白; 乳清蛋白:包括乳白蛋白、乳球蛋白及对热稳定的小分子蛋白和胨。,(一)酪蛋白 将脱脂乳加酸处理,在20下调节其pH至4.6时,沉淀的一类蛋白质。,酪蛋白的组成 含磷蛋白质为主体;含磷多少分类;在制造干酪时,有些乳常
11、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。 几种蛋白质的复合体(, , 酪蛋白分为钙不溶性和钙可溶性两部分; 含大约1.2%的钙和少量的镁。,2. 酪蛋白的性质 以酪蛋白胶束状态而存在;酪蛋白酸钙-磷酸钙复合体的胶粒大体上呈球形,据佩恩斯设想,胶体内部由-酪蛋白的丝构成网状结构,在其上附着-酪蛋白,外面覆盖有-酪蛋白,并结合有胶体状的磷酸钙。 再与磷酸钙形成复合体,称作“酪蛋白酸钙(95.2%)-磷酸钙(4.8%)复合体”。 酪蛋白胶束亚酪蛋白胶束混合构成:直径约10-15nm(1nm=10-9m)。 不同的酪蛋白胶束所含有的酪蛋白、 -酪蛋白和-酪蛋白也不是均匀一致。,. 酪
12、蛋白与酸碱的反应,酪蛋白属于两性电解质,它在溶液中既具有酸性也具有碱性,即它能形成两性离子。一般显酸性。,NH 3+ RCOO,当酪蛋白在弱酸介质中与甲醛反应时,则形成亚甲基桥,可将两个分子的酪蛋白联结起来。,4. 酪蛋白与醛反应,5. 酪蛋白与糖反应,醛糖、葡萄糖、转化糖等与酪蛋白作用后变成氨基糖而产生芳香味、黑色素等。如面包具有的黑色素。,6. 酪蛋白的酸凝固 牛乳中加酸后pH达5.2时,磷酸钙先行分离,酪蛋白开始沉淀,继续加酸使pH达到4.6时,钙又从酪蛋白钙中分离,游离的酪蛋白完全沉淀。 在酸凝固时,酸只和酪蛋白酸钙磷酸钙作用。所以除了酪蛋白外,对白蛋白、球蛋白都不起作用。,7. 酪蛋
13、白的皱胃酶凝固 皱胃酶定义与作用 皱胃酶的来源 皱胃酶与胃蛋白酶的关系 皱胃酶的凝乳原理 凝固两个过程,皱胃酶与酪蛋白的专一性结合使牛乳凝固,皱胃酶定义与作用,皱胃酶:犊牛第四胃中所含的一种酶能使乳汁凝固。 可使乳汁从液体变为凝块,并发生收缩而排出乳清的作用。,返回,皱胃酶的来源,来源取自犊牛或羔羊的第四胃。 作用在干酪制造中,利用皱胃酶使乳汁凝固。 近些年,国外采用发酵技术生产出液体凝乳酶,广泛应用于乳品工业方面。,返回,皱胃酶与胃蛋白酶,是单独的两种物质,在幼畜体中是皱胃酶起作用;成年动物是胃蛋白酶起作用。 在干酪制造中,要用皱胃酶; 胃蛋白酶会使干酪发生不良的分解过程,产品带有苦味。,返
14、回,乳凝固的两个过程,酪蛋白在皱胃酶的作用下,形成副酪蛋白(Para-casein),此过程称为酶性变化; 产生的副酪蛋白在游离钙的存在下,在副酪蛋白分子间形成“钙桥”,使副酪蛋白的微粒发生团聚作用而产生凝胶体。此过程称为非酶变化。,返回,8. 酪蛋白的钙凝固 原理: 酪蛋白酸钙磷酸钙复合体在乳中稳定,其钙和磷呈平衡状态存在。 向乳中加入氯化钙时,则能破坏平衡状态,如果再加热,可使酪蛋白发生凝固现象。 采用钙凝固时,乳蛋白质的利用程度,几乎要比酸凝固法高5%,比皱胃酶凝固法约高10%以上。,1、概念:原料乳中去除酪蛋白之后,留在乳清中的蛋白质。 约占乳蛋白质的18%-20%。 2、分类: 分为
15、对热稳定和对热不稳定两大部分。 用电泳法分析又可分离成8种蛋白。,(二)乳清蛋白,4. 对热不稳定的乳清蛋白 当将乳清煮沸20 min,pH为4.6-4.7时,沉淀的蛋白质,约占乳清蛋白的81%。,(l)乳白蛋白 (68%) 概念:乳清在中性状态时,加入饱和硫酸铵或饱和硫酸镁进行盐析时,仍呈溶解状态而不析出的蛋白质。,3、特点 属全价蛋白质,富含硫,含硫量为酪蛋白的2.5倍。 加热时易暴露SH、SS,易产生 H2S ,形成蒸煮味。 不被凝乳酶或酸凝固,被钙凝固; 初乳中含量高达10%-12%,常乳中仅有0.5%。,(2)乳球蛋白 概念:乳清在中性状态下,用饱和硫酸铵或硫酸镁盐析时能析出,而呈不
16、溶解状态的蛋白。 含量:占乳清蛋白的13%。 分类:可分为真球蛋白和假球蛋白2种,它们与乳的免疫性有关,具有抗原作用,所以也称为免疫球蛋白。,2. 对热稳定的乳清蛋白 当将乳清煮沸20 min,pH4.64.7时,仍溶解于乳中的乳清蛋白为热稳定性乳清蛋白。它们主要是小分子蛋白和胨类,约占乳清蛋白的19%。,(三)脂肪球膜蛋白 牛乳中还有一些蛋白质称为脂肪球膜蛋白,它们是吸附于脂肪球表面的蛋白质与磷脂质,构成脂肪球膜; 1分子磷脂质约与2分子蛋白质结合在一起。,特点: 对热较为敏感,含有大量的硫,在 7075瞬间加热,则SH基裸露,产生蒸煮味。 其中的卵磷脂易在细菌性酶的作用下产生鱼腥味(三甲胺
17、)而被破坏。 易受细菌性酶的作用而分解,是奶油风味变坏的原因之一。,(四)其它蛋白 乳中还含有数量很少的其它蛋白质和酶蛋白,在分离酶时可按不同部分将其分开。,牛乳中的含氮物中还包括非蛋白态的氮化物,约占总氮的5%。其中有氨基酸、尿素、尿酸、肌酐及叶绿素等。 (五)非蛋白质氮,七、乳中酶类,分类: 水解酶:包括脂酶、蛋白酶、磷酸酶、淀粉酶、半乳糖酶、溶菌酶等。 氧化还原酶:其中包括过氧化氢酶、过氧化物酶、黄嘌呤氧化酶及醛缩酶等。 还原酶:其中包括还原酶、氧化酶等。 来源:一是来自于乳腺,二是来源于微生物的代谢产物。,八、乳中维生素,牛乳中维生素的热稳定性不同: 热稳定性的维生素:VA 、VD、V
18、B1、VB2、 VB12、VB6等对热稳定; 维生素C及其他维生素热稳定性差。 在任何一种乳制品加工中,维生素都会遭受一定程度的破坏而损失。,九、乳中的无机物和盐类,(一)无机物 常量:磷、钙、镁、氯、硫、铁、钠、钾 微量:锰、钴、镍、铝. 大部分构成盐类而存在. 一部分与蛋白质结合或吸附在脂肪球膜上. 乳中钙磷等盐类的构成及其状态对乳的物理化学性质有很大影响。,(二)乳中的盐类 大部分与有机酸和无机酸结合,以可溶性的盐类状态存在。 主要的以无机磷酸盐及有机柠檬酸盐的状态存在,但其中一部分则以不溶性胶体状态分散于乳中,另一部分以蛋白质状态存在。,1. 盐类存在的状态 可溶性盐:分为离子性盐和非
19、解离性盐; 不溶性盐; 牛乳盐类的溶解性与非溶解性的分布,随温度、pH、稀释度及浓度而变化。,2. 各种处理对盐类分布的影响 (1)温度的影响 乳中的磷酸钙,其溶解度随温度升高而明显降低。 (2)酸度的影响 牛乳变酸时,胶质状态的磷酸钙逐渐变为可溶性,进而使酪蛋白游离出钙或其它盐类。,(3)浓度的影响 牛乳中的磷酸钙呈饱和状态,经稀释后,使一部分不溶性的盐溶解,pH升高。 在滴定酸度时,由于稀释而使酸度减少,其原因也在于此。 相反,当牛乳浓缩时,能使胶体离子蓄积,结果使胶体磷酸盐增加,且因氢离子的游离而使pH降低。,(4)添加盐类或除去盐类的影响 当牛乳中添加磷酸盐或柠檬酸盐,或者用离子交换等
20、方法除去部分钙盐时,能增加牛乳的稳定性,或使乳凝块变软。,3. 盐类平衡, 乳汁中盐的平衡影响蛋白质的稳定盐类的平衡决定于酸碱的平衡。 酸当量的总数实际上等于碱当量总数(等pH6.6)。它相当于每升乳中含0.0000025g游离的H+离子,在这种H+离子的比例关系下,乳的成分处于平衡状态,这时呈弱酸反应。,(三)乳中微量元素 乳中微量元素具有很重大的意义,尤其对于幼儿机体的发育更为重要。,牛乳中铁的含量为100-900g/L,牛乳中铁的含量较人乳中少,故人工哺育幼儿时,应补充铁的含量。,第三节 加工处理对牛乳性质的影响,牛乳的加工方式主要有 热加工 冷加工 发酵,一、热加工对乳的影响,(一)一
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