第一章乳.ppt

牛乳的成分及性质,第一章,牛乳的成分及性质,1.1 牛乳的化学成分 1.2 牛乳的物理性质 1.3 乳中的微生物 1.4 异常乳,牛乳的成分及性质,乳是哺乳动物分娩后由乳腺分泌的一种具有胶体特性的生物学液体，是多种成分的混合物。 乳的成分十分复杂，经过证实，在牛乳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、酶类、气体等。 牛乳是由三种体系（乳糖及无机盐以分子或离子状态形成溶液，乳蛋白质形成胶体溶液的悬浮液部分，乳脂肪形成胶体溶液的乳浊液部分）构成的一种均匀稳定具有胶体特性液体。,牛乳的成分及性质,1.1 牛乳的化学成分 鲜牛乳中含有大约87的水分，在水分中溶解着各种可溶性盐类、碳水化合物、维生素和一小部分蛋白质，同时在水中还分别分散着两个胶体系统。 其一是脂肪球，每个脂肪球都由极薄的脂肪球膜包围着，形成了乳状液，此系统对于机械搅拌作用很敏感(例如利用搅拌制造奶油的生产过程)； 另一个是酪蛋白胶束，其由蛋白质分子和不溶性盐(主要是磷酸钙络合物)构成，此系统对于酶的作用很敏感(例如利用凝乳酶制造干酪的生产过程)。 两种胶体系统在正常情况下是稳定的，从而使乳能够形成均匀的胶体乳状液。,牛乳的成分及性质,存在于乳中的两个胶体相和水相中的主要成分见表1-1。,表1-1 乳中胶体相和水相中的主要成分,牛乳的成分及性质,牛乳是多种成分的混合物，有很大的多变性和易变性。这种易变性和多变性不仅受乳牛品种、遗传等因素的影响，而且同一品种的乳牛产的奶也受饲料、饲养条件、季节、泌乳期以及乳牛年龄和健康条件等的影响。牛乳的成分见表1-2。,牛乳的成分及性质,表1-2 牛乳的成分,牛乳的成分及性质,1.1.1 乳脂肪 如果将牛乳在容器中静置一段时间之后则乳脂肪逐渐上浮，形成一层脂肪层。这上浮的脂肪层为稀奶油层，下面即为脱脂乳。乳脂肪球的直径通常为0.110µm，平均为3µm，其数量为每毫升牛乳中2040亿个。脂肪球的大小随乳牛的的品种、泌乳期、饲料及健康状况而异。牛乳中脂肪含量为3.4%3.8%。 1. 乳脂肪的作用 牛乳的脂肪以微细的球状成乳浊液分散在乳中，是乳中重要的成分之一。乳脂肪在乳与乳制品中具有以下四个方面的重要作用，即营养价值、风味、物理性质和经济价值。,牛乳的成分及性质,乳脂肪的是一种丰富的能量来源，其发热量高；乳脂肪是脂溶性维生素(维生素A、D、E、K等)的含有者和传递者，含有相当数量的必需脂肪酸，易于消化。 乳脂肪的丰润圆熟的风味绝非其他脂肪所能模拟。奶油、稀奶油、冰淇淋等许多乳制品中乳脂肪之所以能与其他廉价代用脂肪竞争的原因也在于此。 乳脂肪赋与乳制品的那种柔润滑腻而细致的组织状态和风味，同样不能为其他脂肪所代替。 乳脂肪的经济价值是众所周知的，乳脂肪仍然较其他乳成分的价格高。,牛乳的成分及性质,2. 乳脂肪的成分 牛乳中除含有称为真脂的脂肪之外，同时还含有很少量的磷脂(约为0.03)及微量的甾醇和游离脂肪酸。这些成分合起来统称为乳脂质。 乳脂肪是各种脂肪酸的甘油三酯的混合物，其各种脂肪酸的含量大致如表1-3所示。,牛乳的成分及性质,表1-3 牛乳各种脂肪酸的含量,牛乳的成分及性质,脂肪酸可分为三类： （1）一是水溶性挥发性脂肪酸，其代表为丁酸、己酸、辛酸和癸酸。这类脂肪酸构成的脂肪，风味好而且易于消化吸收。 （2）二是非水溶性挥发性脂肪酸，其代表为十二烷酸。 （3）三是非水溶性非挥发性脂肪酸，其代表为十四烷酸、十六烷酸、十八烷酸、二十烷酸、十八碳烯酸和十八碳二烯酸。,牛乳的成分及性质,乳脂肪的主要理化常数如表1-4所示。 表1-4 乳脂肪的主要理化常数,牛乳的成分及性质,乳脂肪的理化性质中比较重要的有4项，即溶解性挥发脂肪酸值、皂化值、碘值、非水溶性挥发性脂肪酸值。 溶解性挥发脂肪酸值是指中和从5g脂肪中蒸馏出来的溶解性挥发脂肪酸时所消耗的0.1mol/L碱液的体积(mL)。 皂化值是指每皂化1g脂肪酸所消耗的氢氧化钠的质量(mg)。 碘值是指在100g脂肪中，使其不饱和脂肪酸变成饱和脂肪酸所需的碘的质量(g)。 非水溶性挥发性脂肪酸值是中和5g脂肪中挥发出的不溶于水的挥发性脂肪酸所需0.1mol/L碱液的体积(mL)。 乳脂肪的特点是水溶性脂肪酸值高、碘值低、挥发性脂肪酸多、不饱和脂肪酸少、低级脂肪酸多，皂化值比一般脂肪高。,牛乳的成分及性质,（1）磷脂 其化学成分接近脂肪。由甘油、脂肪酸、磷酸和含氮物组成，在牛乳中含量约0.03，其中卵磷脂含量为0.00450.005，脑磷脂含量为0.01270.0156，神经鞘磷脂含量为0.00730.0084。 牛乳中磷脂的60都存在于脂肪球膜中。牛乳经分离机分离后，磷脂的大部分（约70）进入稀奶油中。,牛乳的成分及性质,（2）甾醇 乳中含有少量的甾醇类(每l00mL乳中含717mg)，以游离状态存在，其中主要为胆甾醇(C27H450H)。 有些甾醇(如麦角甾醇)经紫外线照射后具有维生素特性，所以有很大意义，只是乳脂经照射后易氧化变质。,牛乳的成分及性质,（3）脂肪球膜 用电子显微镜观察脂肪球时，发现有 510nm厚的膜覆盖着脂肪球。脂肪球膜的作用是可使脂肪球在乳中保持乳浊液的稳定性。 这种膜是吸附于脂肪球与乳浆脱脂乳之界面间穿插排列的一群化合物，其中有蛋白质、磷脂、水不溶性高熔点甘油三酸酯、胆甾醇、维生素A、铜、铁和一些酶类(包括黄嘌呤氧化酶、醛缩酶、碱性磷酸酶等)。,牛乳的成分及性质,牛乳的成分及性质,1.1.2 乳蛋白质 牛乳的含氮化合物中95%为乳蛋白质，5%为非蛋白态氮，牛乳中蛋白质含量为3.3%3.5%。牛乳中含有两种主要的蛋白质（酪蛋白和乳清蛋白），其中酪蛋白的含量最多，约占总蛋白量的80-82%、乳清蛋白占18-20左右。 乳蛋白质中含有营养所必需的各种氨基酸，是一种全价蛋白质。在乳品生产技术中，乳蛋白质的性质对牛乳的处理、浓缩和乳粉制造等都有很重要的意义。,牛乳的成分及性质,1. 酪蛋白 酪蛋白在新鲜的牛乳中与钙结合形成酪蛋白酸钙-磷酸钙的复合体存在，微粒直径为20200nm，可用弱酸或皱胃酶(凝乳酶)使其凝固。两种凝固的化学本质不同，生成物也不同。 酪蛋白的酸沉淀,牛乳的成分及性质,酸凝固的变化可以盐酸为例表示如下：,在加酸凝固时，酸只和酪蛋白酸钙-磷酸钙起作用，当pH值达到酪蛋白的等电点4.6时，就会形成酪蛋白沉淀。所以除了酪蛋白外，白蛋白、球蛋白都不起作用。 在制造干酪素时，往往用盐酸作酪蛋白的凝固剂。如果加酸不足，则不能完全将酪蛋白和钙分离，在酪蛋白中还包含一部分钙盐，或者酪蛋白不能完全凝固。 硫酸也能沉淀乳中的酪蛋白，但由于硫酸钙不能溶解，故使灰分增加。,牛乳的成分及性质,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,牛乳的成分及性质,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。 酪蛋白酸钙-磷酸钙胶粒，对于其体系内二价的阳离子含量的变化很敏感。钙或镁离子能与酪蛋白结合，而使粒子形成凝集作用。故钙离子与镁离子的浓度影响着胶粒的稳定性。 钙和磷的浓度及其变动，对于确定粒子的稳定性上，具有重要意义。,牛乳的成分及性质,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。 利用氯化钙凝固乳时，如加热到95时，则乳汁中蛋白质总含量97%可以被利用，而此时氯化钙的加入量以每升乳1.001.25g为最适宜。采用钙凝固时，乳蛋白质的利用程度一般要比酸凝固法高5%，比皱胃酶凝固法约高10%以上。,牛乳的成分及性质,酪蛋白不是单一的蛋白质，而是由S，和酪蛋白组成，四种酪蛋白的区别就在于它们含磷量的多寡。 -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。,牛乳的成分及性质,2. 乳清蛋白 乳清蛋白是干酪、干酪素制造过程中余下的廉价副产品，占乳总蛋白量的1820，具有营养价值。乳清蛋白中含有对热不稳定的乳清蛋白和对热稳定的乳清蛋白。 （1）对热不稳定的乳清蛋白 当乳清液煮沸20min，pH为4.64.7时，沉淀的蛋白质属于对热不稳定的乳清蛋白，约占乳清蛋白量的81。其中含有：,牛乳的成分及性质,乳白蛋白 乳清在中性状态下，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，约占乳清蛋白质的68。乳白蛋白又分为： a. -乳白蛋白 约占乳清蛋白质量的19.7，等电点pH为5.1。 b. -乳球蛋白 约占乳清蛋白质量的43.6，等电点pH为5.2。 c. 血清白蛋白 约占乳清蛋白质量的4.7，等电点pH为4.9。,牛乳的成分及性质,乳球蛋白 乳清在中性状态下，加饱和硫酸钠或饱和硫酸镁盐析时，能析出不呈溶解状态的乳清蛋白质，其约占乳清蛋白质量的13。乳球蛋白又分为： a.真球蛋白 约占乳清蛋白的5.2，等电点pH为6.0。 b.假球蛋白 约占乳清蛋白的4.8，等电点pH为5.6。,牛乳的成分及性质,乳球蛋白已可分离为二个非常纯的组分，即真球蛋白和假球蛋白，这两种蛋白质与乳的免疫性有关，也就是具有抗原作用，所以常常称为免疫球蛋白。 免疫球蛋白初乳比常乳中含量多。中国科学院上海生理研究所的科研人员通过大量实验和临床测试，利用初乳经巴氏杀菌冷冻升华干燥(-30、10kPa)制成乳珍，它不仅有很高的营养价值，对婴幼儿有增强机体抗病能力的作用，促进其生长发育，对老年人还有一定抗衰老作用，甚至在治疗某些婴幼儿疾病方面都有良好作用。乳珍在辅助治疗成人胃炎及糖尿病等方面也有明显效果。,牛乳的成分及性质,（2）对热稳定的乳清蛋白 乳清液在pH为4.64.7时煮沸20min，不沉淀的蛋白属于对热稳定的乳清蛋白。主要物质为月示和胨，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，其中含有脂蛋白、碱性磷酸酶和黄嘌呤氧化酶等。这些蛋白质可以用洗涤方法将其分离出来。,牛乳的成分及性质,（3）乳清蛋白产品的性质及应用 乳清蛋白是从含水93的乳清中回收和浓缩得来的，采用超滤技术获得乳清蛋白浓缩物，按乳清蛋白的含量可分为35、60和803个质量等级。乳清蛋白在较宽的pH范围内，甚至在等电点时呈现可溶性；用乳清蛋白可生产乳化剂，乳化剂主要取决于乳清蛋白的溶解性，而溶解性又取决于温度；含8以上乳清蛋白的溶液，通过适当热处理，可使蛋白质变性而形成凝胶体。,牛乳的成分及性质,乳清蛋白因其氨基酸含量平衡，所以是一种营养价值较高的食品配料。与其他蛋白相比，其赖氨酸含量较高，而且容易消化。WPC80(80乳清蛋白浓缩物)可以用于软饮料、色拉调味料、低热量人造奶油、碎肉制品的生产，还可以用于婴儿配方奶粉、婴幼儿食品、老人食品、健康食品、特殊营养食品等的生产，起到提高营养价值、改善组织和风味等作用。 乳清蛋白的胶凝性质在干酪生产中具有广泛的应用性，WPC60可用于重制干酪的配料中，以改善风味和保持良好的涂布性。 WPC35一般作为脱脂乳粉的廉价代用品，用作饲料或用于冰淇淋等产品的生产中。 全乳清加热90得到的变性部分称为乳白蛋白，它的主要用途是作为汤料、谷物和快餐食品的营养添加剂。,3.非蛋白含氮物 牛乳的含氮物中，除蛋白质外，还有非蛋白态的氮化物，约占总氮的5%。其中包括氨基酸、尿素、尿酸、肌酸(Creatinine)及叶绿素等。这些含氮物是活体蛋白质代谢的产物，从乳腺细胞进入乳中。,牛乳的成分及性质,1.1.3 乳糖 牛乳中约含有乳糖4.6%4.7%，全部呈溶解状态。乳糖属双糖，乳糖为D-葡萄糖与D-半乳糖以-1，4键结合的二糖，又称为1,4- 半乳糖苷葡萄糖。因其分子中有羰基，属还原糖。 乳的甜味主要来自于乳糖，其甜度是蔗糖的1/5。乳糖在水中的溶解度比蔗糖差，乳糖可分为-乳糖和-乳糖两种，其中-乳糖又可以与一分子水结合成为-乳糖水合物。所以实际上乳糖可以分为三种异构体，即-乳糖水合物(C12H22H2O)、-乳糖无水物和-乳糖。,牛乳的成分及性质,1. -乳糖水合物 -乳糖通常含有1分子结晶水，其无水物亦存在。市售乳糖一般为-乳糖水合物，是在93.5以下的水溶液中结晶而制得的。-乳糖水合物因结晶条件的不同而有各种晶型。 2. -乳糖无水物 -乳糖水合物在真空中缓慢加热到100或在120125下迅速加热，均可使结晶水失去而成为-乳糖无水物。用乙醇使-乳糖水合物结晶而制得的-乳糖无水物，其相对密度比加热得到的-乳糖无水物大，两者性质亦有些不同。-乳糖无水物在干燥状态下稳定，但在有水分存在时，容易吸水，成为-乳糖水合物。,牛乳的成分及性质,3. -乳糖 -乳糖(无水物)是在93.5以上的水溶液中结晶而制得的，其在20时的比旋光度为+35.0º。-乳糖比-乳糖易溶于水，且较甜。,牛乳的成分及性质,表1-5 乳糖异构体的特性比较,牛乳的成分及性质,快速干燥乳糖溶液(如用喷雾干燥方法)所形成的乳糖结晶是无定型的玻璃态乳糖。一般乳糖溶液中的-乳糖和-乳糖呈平衡状态存在，无定形玻璃态乳糖中保持了原来乳糖溶液中的/的比率。乳粉中乳糖的晶态就是无定形乳糖，当其吸收水分达8时就结晶成为-含水乳糖。 乳糖和其他糖类一样都是人体热能的来源，1g乳糖可生成16.72kJ的热量。牛乳中的总热量的1/4来自乳糖。除供给人体能源外，乳糖还具有与其他糖类所不同的生理意义。,牛乳的成分及性质,乳糖在人体胃中不被消化吸收，在人体肠道内乳糖被乳糖酶分解成葡萄糖和半乳糖。半乳糖是构成脑及神经组织的糖脂质的一种成分，对婴儿的智力发育十分重要，它能促进脑苷和粘多糖类的生成。乳糖能促进人体肠道内某些乳酸菌的生成，能抑制腐败菌的生长，有助于肠的蠕动作用。由于乳酸的生成有利于钙以及其他物质的吸收，能防止佝偻病的发生，婴儿食品中常强化乳糖。 乳糖在甜炼乳中大部分呈结晶状态，结晶的大小直接影响炼乳的口感，而结晶的大小可根据乳糖的溶解度与温度的关系加以控制。乳糖远较麦芽糖难溶于水，饱和溶液在15时为14.5、25时为17.8。,牛乳的成分及性质,在乳糖酶的作用下，能使乳糖分解成单糖（在婴儿的的肠液中及兔、羊、犊牛等的肠粘膜中也含有乳糖酶），然后再经各种微生物等的作用分解成各种酸和其他成分。乳糖易被乳酸菌分解生成乳酸，是多种酸乳制品制造的依据，在乳品工业中有很大意义。但也是乳品加工中引起乳与乳制品变质的一个十分重要的问题。原料乳酸度的控制是要防止微生物或一些有害乳酸菌的生长。而酸乳制品的生产制造就是要有效地利用乳酸菌的生长，乳糖生成乳酸的反应过程如下：,葡萄糖，半乳糖 乳酸,4.乳糖的溶解度 （1）初溶解度：将乳糖加入水中后，立即有一部分乳糖溶解到水中，这是乳糖溶液的初溶解度。 （2）最后溶解度：将上述乳糖溶液振荡，再继续添加乳糖仍可溶解，最后达到饱和点。这是乳糖溶液的最后溶解度。 随着-乳糖转化为-乳糖，从而使-乳糖减少， 直到-乳糖和-乳糖达到平衡为止的溶解度。 （3）超溶解度：将上述乳糖的饱和溶液冷却到饱和温度以下时，则形成过饱和溶液，但并未立即析出乳糖结晶，这时的溶解度称为超溶解度。 在没有晶核的情况下，一般不会形成结晶，而溶液可在较长时间内保持饱和状态，也称为过饱和溶液。,牛乳的成分及性质,1.1.4 乳中的盐类 牛乳中含无机盐0.70.75，一般称为乳中的盐类、矿物质、无机盐或灰分等等，它们似乎具有同一个涵义。但是严密地讲，它们是不同的。首先，所谓牛乳的灰分，是指牛乳在550以下燃烧灰化时所得的无机物。其次，所谓牛乳的矿物质、无机盐是指碳、氢、氧三元素以外的无机元素。最后，所谓牛乳的盐类是指氢离子及氢氧根离子以外的作为离子状态而且是呈平衡状态存在的全部离子成分而言。牛乳的盐类的大部分是含有金属和无机酸根的矿物质，但也含有一些有机酸根。从某种意义上来讲，牛乳蛋白质也可以说是盐类的一部分这些物质带正负电荷，与阳离子或阴离子可以形成盐。当牛乳的pH为6.6时，蛋白质带负电荷，能与阳离子形成盐。尽管如此，牛乳中蛋白质不能算作乳中的盐类。,牛乳的成分及性质,牛乳中的矿物质元素含量如表1-6所示。,表1-6 牛乳中矿物质元素含量(100g中),乳中的钾、钠大部分是以氯化物、磷酸盐及柠檬酸盐的可溶状态存在。反之，钙、镁则与酪蛋白、磷酸及柠檬酸结合，一部分呈胶体状态，一部分呈溶解状态。牛乳中钙的2/3是形成酪蛋白、磷酸钙及柠檬酸钙，呈胶体状态，其余1/3为可溶性物。牛乳中钙55是与柠檬酸结合，10是与磷酸结合，35为离子钙。从表1-7可以看出，牛乳中钙的39，镁的73，磷的38，柠檬酸的90左右是呈可溶状态存在。,牛乳的成分及性质,表1-7 牛乳中可溶性和胶体性钙、镁、磷、柠檬酸含量 单位：mg/100mL,牛乳的成分及性质,牛乳中所含无机盐成分含量很少，但对牛乳加工特别是对牛乳的热稳定性等方面有重要意义。牛乳中的盐类平衡，特别是钙、镁阳离子和磷酸、柠檬酸之间保持适当的平衡，是保持牛乳对热稳定的必要条件。当可溶性Ca、Mg过剩时，在比较低的温度下就会产生凝固。尤其是高浓度的Ca2对酪蛋白稳定性影响较大。可以向牛乳中添加磷酸的钠盐或柠檬酸的钠盐以达到稳定作用。,牛乳的成分及性质,1.1.5 乳中维生素 牛乳中含有几乎所有已知的维生素，如脂溶性维生素A、维生素D、维生素E、维生素K和水溶性维生素B1、维生素B2、维生素B6、叶酸、维生素B12、维生素C等两大类。特别是维生素B2含量很丰富，维生素D的含量不多，作为婴儿食品时应予以强化。 泌乳期对乳的维生素含量有直接影响，如初乳中维生素A及胡萝卜素含量多于常乳中的。青饲期与舍饲期产的乳相比，前者维生素含量高。 牛乳中的维生素，部分来自于饲料，如维生素E，有的可通过乳牛的瘤胃中的微生物进行合成，如B族维生素。,牛乳的成分及性质,牛乳中维生素的热稳定性各不相同，有的对热很稳定，如维生素A、维生素D、维生素B2等；有的热敏感性很强，如维生素C等。牛乳中维生素含量如表1-8所示。,表1-8 牛乳中各种维生素含量比较 单位：mg/L,牛乳的成分及性质,乳在加工中维生素往往会因遭受一定程度的破坏而损失。维生素A、维生素D、维生素B2及尼克酸对热是稳定的，在热处理中不会受到损失。发酵法生产的酸乳由于微生物的生物合成，能使一些维生素含量增高，所以酸乳是一种维生素含量丰富的营养食品。在干酪及奶油的加工中，脂溶性维生素可得到充分的利用，而水溶性维生素则主要残留于酪乳、乳清及脱脂乳中。 维生素B1及维生素C等在日光照射下会受到破坏，所以用褐色避光容器包装乳与乳制品，可以减少日光照射引起的损失。,维生素在牛乳加工中的破坏率,牛乳的成分及性质,1.1.6 乳中的酶 牛乳中酶有二个来源：一部分是牛乳中固有的，即由白血球崩坏而移行到乳中的酶，其中也包括正常分泌的酶；另一部分是在挤乳过程中落入乳汁中的微生物代谢而产生的。 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两大类,其中最重要的是脂酶、氧化还原酶、过氧化物酶、乳糖酶等。,牛乳的成分及性质,1. 脂酶 牛乳中至少有两种脂酶，其一是吸附于脂肪球膜上的膜脂酶，另一种是存在于脱脂乳中的和酪蛋白结合存在的乳浆脂酶。脂酶的分子量为70008000，最适温度为37，最适pH值为9.09.2，钝化温度至少8085，钝化温度高低与脂酶来源、种类、所处环境、冷却、搅拌等条件有关，来源于微生物的酶耐热性高，已经钝化的酶尚有复活的可能。乳脂肪对脂酶的热稳定性有保护作用。热处理时，乳的脂肪率增高则脂酶的钝化程度降低。为了抑制脂酶的活力，在奶油生产中一般采用不低于8095的高温短时或UHT处理，另外要避免使用异常乳，并尽量减少微生物的污染。 乳脂肪在脂酶作用下将分解产生游离脂肪酸而使脂肪有分解味，脂酶来自乳腺的少，主要来自外来微生物的污染。牛乳中添加3-12ppm的铜会抑制脂酶活力，初乳中因含有多量的铜及铁的脂酶活力很低。,牛乳的成分及性质,2. 磷酸酶 牛乳中的磷酸酶有两种，一种是酸性磷酸酶，存在于乳清中，最适pH为4.2，经73、50min加热仍有活力；另一种为碱性磷酸酶，吸附于脂肪球膜处。碱性磷酸酶在牛乳中较重要，其含量因乳牛的个体、泌乳期以及乳牛疾病等条件不同而异。碱性磷酸酶的最适pH为7.67.8，经62.8、20min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（63、30min或72、15s）处理的消毒牛乳的杀菌程度是否完全。这项试验很有效，即使在巴氏杀菌乳中混入0.5的原料乳亦能被检出。,牛乳的成分及性质,但是，近年来发现，牛乳经100以下数秒至数分钟加热杀菌后已使碱性磷酸酶钝化，但在540条件下贮藏后，已经钝化的碱性磷酸酶能重新活化。这一现象是由于牛乳中含有可渗析的对热不稳定的抑制因子，也含有不可渗析的对热稳定的活化因子，牛乳经62.8/30min或72/15s的温度加热，抑制因子不会被破坏，所以能抑制残存磷酸酶恢复活力；若经82180加热，抑制因子遭到破坏，对热稳定的活化因子则不受影响，从而使磷酸酶重新被激化。因此高温短时处理的杀菌乳装瓶后，应立即在4下冷藏。,牛乳的成分及性质,3. 蛋白酶 牛乳中的蛋白酶存在于-乳酪蛋白中，最适pH值为9.2，80、10min可使其钝化，但灭菌乳在贮藏过程中蛋白酶有恢复活性的可能。蛋白酶能分解蛋白质生成氨基酸。细菌性的蛋白酶使蛋白质水解后形成蛋白胨、多肽及氨基酸，是干酪成熟的主要因素。蛋白酶多属细菌性酶，其中由乳酸菌形成的蛋白酶在乳中，特别是在干酪中具有非常重要的意义。,牛乳的成分及性质,4. 乳糖酶 乳糖酶可催化乳糖水解为半乳糖和葡萄糖，在乳糖的消化吸收过程中起重要作用。先天性或继发性乳糖酶缺乏者，其乳糖消化吸收不良。 5. 过氧化氢酶 牛乳中的过氧化氢酶主要来自白细胞的细胞成分，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异常乳或乳房炎乳。过氧化氢酶可促使过氧化氢分解为水和氧气，其作用最适pH值为7.0，最适温度为37，经65、30min加热，过氧化氢酶95钝化；经75、20min加热，则100钝化。,牛乳的成分及性质,6. 过氧化物酶 过氧化物酶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。过氧化物酶主要来自白细胞的细胞成分，其数量与细菌无关，是乳中原有的酶，其作用的最适温度为25，最适pH值为6.8，钝化温度和时间为70、20min；7778、5min；85、l0s。通过测定过氧化物酶的活性可以判断牛乳是否经过热处理或判断热处理的程度。 但已经使过过氧化物酶钝化的杀菌合格乳，装瓶后如不立即冷藏，而在20以上温度存放时，会再恢复其活力。此外，酸败乳中过氧化物酶活力会钝化，但这种乳不能因为氧化物酶检验呈阴性反应就认为该乳是新鲜合格乳。,牛乳的成分及性质,7. 还原酶 上述几种酶是牛乳中固有的酶，而还原酶则是挤乳后进入乳中的微生物的代谢产物。还原酶能使甲基蓝还原为无色。乳中的还原酶的量与微生物的污染程度成正比，利用测定这种酶活力的大小，可以大致判断乳中细菌数的多少。因此奶牛场、收奶站和乳品厂多采用测定还原酶的活力来判断牛乳的新鲜程度。,牛乳的成分及性质,1.1.7 乳中的其他成分 1. 乳中的有机酸 乳中主要的有机酸是柠檬酸，此外还有微量的乳酸、丙酮酸及马尿酸等有机酸。在酸败乳中，乳酸的含量由于乳酸菌的活动而增高。而在发酵乳或干酪中，在乳酸菌的作用下，马尿酸可转化生成苯甲酸。 乳中柠檬酸的平均含量约为0.18，它以盐类状态存在。柠檬酸盐除了以酪蛋白胶粒形式存在外，还存在着离子态及分子态的柠檬酸盐，主要是柠檬酸钙。,牛乳的成分及性质,2. 乳中的细胞成分 乳中所含细胞成分是白血球和一些上皮细胞，也有少量红血球。 牛乳中的细胞数(体细胞)是衡量牛乳卫生质量的标志之一。一般正常乳中细胞数不超过50×104个/mL。,牛乳的成分及性质,3. 乳中的气体 牛乳挤出时，100mL乳中大约有7mL的气体，其中主要是二氧化碳，其次是氮气和氧气。在贮存与处理过程中二氧化碳因逸散而减少，而氧、氮气则因与大气接触而增多。 牛乳中氧的存在将导致维生素的氧化与脂肪的变质，所以牛乳在输送、贮存处理过程中应尽量在密闭的容器及管路内进行，特别是应避免在敞口的容器内加热。,牛乳的成分及性质,1.1.8 影响牛乳成分的因素 1. 奶牛个体因素 （1）品种 牛乳的成分因品种的遗传性而异。表1-9为一些主要乳用品种奶牛所产乳汁的组成。 表1-9 主要乳用品种奶牛所产乳汁的组成成分,牛乳的成分及性质,（2）个体与体形 即使同一品种，不同个体间，产乳量及乳汁成分也是有差异的。一般随着年龄的增长，母牛体重增加，体型大的母牛比体型小的母牛产乳多。但体型大小几乎不影响乳脂率，而且产乳量并不是与体重成正比，体型大1倍的母牛通常约多产乳70而不是100。 （3）年龄 母牛产乳量受年龄与胎次的影响较大，可相差1520，一般荷斯坦牛67岁达到产乳量最高峰，成年母牛产乳量要比2岁的青年母牛多产乳20。而乳汁成分与此相反，其中乳脂率与非乳脂固体、全乳固体随着年龄、胎次的增长而略有下降。,牛乳的成分及性质,（4）泌乳期 母牛分娩后开始进入泌乳期。母牛分娩后至1周内的牛乳称初乳。初乳的成分与常乳不大相同。初乳呈黄褐色或红褐色，有异常的气味或苦味，黏度大，乳固体含量较高，脂肪和蛋白质特别是乳清蛋白含量多，乳糖含量少，灰分特别是钠及氯离子的含量多。初乳含有初生牛犊所必须的免疫球蛋白，这种免疫物质随着泌乳期延长含量逐渐减少，相应地乳糖含量上升而转为常乳含量。初乳不适宜作市售消毒乳、炼乳和干酪的原料，可以考虑通过低温的手段分离提取其中的功能型成分（如免疫活性物质）。 泌乳末期，牛乳中氯化物显著增加，pH逐渐倾向碱性，口味变劣，热稳定性也低，酪蛋白及乳清蛋白含量与初乳非常近似。热稳定性低的牛乳不适宜制造炼乳和乳粉。,牛乳的成分及性质,（5）营养状况 从乳脂率和乳蛋白率的高低可以看出奶牛的营养状况，如果乳脂率低可能是瘤胃功能不正常，代谢紊乱，饲料组成不合理或粗饲粉碎太细等。喂料不足的奶牛，不仅产乳量显著降低，脂肪率也随之下降。如果长期营养不良，当恢复营养后，乳中的大部分成分可以恢复到原有水平，但蛋白质很不容易完全恢复。,牛乳的成分及性质,2. 环境因素 （1）气温 对奶牛最适宜的温度是1015，高于或低于这一温度，其泌乳量都会减少，牛乳的成分也会起变化。气温高时泌乳量显著减少，乳蛋白质及非脂固体也同时减少。其主要原因是奶牛食欲下降，采食量减少所致。在高温条件下为奶牛提供凉棚，使用风扇、淋浴或冷空气可以减轻逆境压力，可使产乳量比无降温措施的奶牛增加10。 奶牛对低温环境条件的自身调节能力较强，如果给奶牛加强对风、雪、雨等的防护条件并经常保持牛床干燥，10左右的牛舍与-1左右的牛舍，奶牛泌乳能力将是相同的。,牛乳的成分及性质,（2）噪声、日照及空气污染 噪声及突发事件能引起奶牛神经过敏，使泌乳量降低。最常见的是相同间隔时间内处于白天的奶牛产乳量低于夜晚的产乳量，这是夜间安静而白天嘈杂所致。 日照对奶牛个体而言，因受阳光照射程度不同，如照射时间的长短对泌乳量及牛乳的成分有一定的影响。因日照原因，舍饲奶牛比放牧奶牛个体乳脂百分率可相差1。 奶牛在环境被污染的地区饲养，如受尘埃及亚硫酸毒气影响，比没有受污染地区饲养的奶牛，每头牛每天的产乳量要减少510。,牛乳的成分及性质,3. 管理因素 （1）挤乳次数和间隔时间 母牛每天挤乳3次比挤乳2次产乳量增加1025，每天挤乳4次能再增加510。但也绝不是挤乳次数越多，泌乳量越多，挤乳间隔时间越长，泌乳量就越多，但单位时间获得的乳量减少，乳脂率会降低。,牛乳的成分及性质,（2）挤乳方法 在一次挤乳过程中，从最初到最后不可能获得同一组成的牛乳，最初挤得的乳的乳脂率低，随后逐渐增加，最后挤得的乳的乳脂率最高。挤乳间隔越长差异就越大，但同一次挤乳中不同阶段乳的非脂固体、蛋白质、乳糖、灰分的含量变化不大。挤乳方法优良，不仅挤的量多，乳脂率也高。,牛乳的成分及性质,（3）疾病与药物 奶牛一旦患病泌乳量即减少，牛乳的成分也起变化，受影响程度因疾病种类不同而不同。如母牛患乳房炎泌乳量会减少1020，乳中乳清蛋白、免疫球蛋白、氯及钠量增加，非脂固体、酪蛋白、乳白蛋白、乳糖、钾及磷含量减少，pH升高，牛乳中细菌数、白血球以及上皮细胞数增加。乳房炎乳不宜作乳制品的原料乳，对人体健康有害。如果母牛患上全身性疾病，体温上升，泌乳量急剧下降，乳脂率有升高趋势，而非脂固体含量减少。应用抗生素、激素、杀虫剂治疗奶牛疾病，药物能进入乳中。这样的乳应予以废弃，以防药物在食品中的残留。,牛乳的成分及性质,（4）饲料 饲料与遗传一样是影响牛乳产量和成分组成的重要因素。在饲料给量不足与饲料的配合不恰当时，都会引起乳产量下降和乳成分的变化，特别是对非脂乳固体影响明显。 当精饲料用量过多，过度粉碎或进行蒸煮，粗饲料不足时，会引起瘤胃发酵过程发生变化，使得低级脂肪酸组成比例变化，牛乳乳脂率随之下降。若配合饲料中能量饲料不足，泌乳量、乳脂率、非脂固体以及蛋白质就会下降。饲料中可消化蛋白质不足，对牛乳产乳量影响较大，对非脂乳固体略有影响但不显著；相反，蛋白质过多时对产乳量及非脂固体都不能起到提高的作用。,牛乳的成分及性质,（6）其他管理问题 牛群的产乳量常有忽高忽低的情况，这是管理问题。对于过去的产乳量应有很好的记录，并应经常与目前产乳量进行对比，研究牛群配合饲料有无问题。个体牛同样有忽上忽下的情况，生病会使牛产乳量下降。再如牛受热、受惊、角斗、抢食，饲料突然转换等都会降低乳量。所以要从产乳检查管理，以管理促进产乳。,牛乳的成分及性质,1.2. 牛乳的物理性质 1.2.1 比重和相对密度 （1） 比重和相对密度的影响因素及变化 乳的比重和相对密度因牛的品种不同而有所差异，比重随乳成分的变化而变化，因此，测定比重也用来估计乳的固形物含量。 乳的比重是指乳在15时的质量与同温度下同体积水的质量之比。正常牛乳约比重为1.0301.032；乳的相对密度是指乳在20时的质量与同体积4水的质量之比。正常牛乳的相对密度为1.0281.030。 在同温度下乳的相对密度较比重小0.0019，乳品生产中常以0.002的差数进行换算。,牛乳的成分及性质,在乳中掺固形物，由于比重较大，往往使乳的比重提高，这也是一些掺假者的主要目的之一；而在乳中掺水则乳的比重下降，通常每掺入10的水，乳的比重密度下降3°(即0.003)。因此，在乳的验收过程中通过测定乳的比重密度可以判断原料乳是否掺水。,牛乳的成分及性质,表1-11 常见乳制品的密度值,牛乳的成分及性质,（ 2）测定方法 通常用牛乳密度计(或称乳稠计)来测定乳的密度或相对密度。乳的 ，测定范围为1.0151.045。在乳稠计上刻有1545之刻度，以度来表示。例如其刻度为15，相当于 为1.015。刻度为30，则相当于 为1.030。,牛乳的成分及性质,测定时乳样的温度并非必须是标准温度值，在1025范围内均可测定，另外，温度对密度测定值影响较大，每升高1，则乳稠计的刻度值降低0.2刻度，每下降1则乳稠计的刻度值升高0.2刻度，其原因是热胀冷缩之故，因此可按下式（1-3）来校正因温度差异造成的测定误差。,（1-3）,牛乳的成分及性质,1.2.2 乳的热力学性质 1. 冰点 牛乳冰点为-0.5650.525，平均为-0.550。正常乳中由于乳糖及盐类变化较少，因此冰点比较稳定。牛乳中加水时，冰点即行变化。由于乳脂肪球、酪蛋白和乳清蛋白分子粒子大或质量大，对冰点无重要作用，而乳糖的作用最大。,牛乳的成分及性质,测定乳的冰点降低可用来评估乳中掺水的量。设定乳的平均冰点为-0.550，而掺入水的量可按下式（1-4）计算：,(1-4),式中：x-掺水量（）；T-正常乳的冰点；T1被检乳的冰点 酸败的牛乳其冰点会降低，所以测定冰点必须要求牛乳的酸度在20°T 以内。,牛乳的成分及性质,通过测定奶样的冰点值说明是否掺水时需特别慎重，乳的冰点为-0.525或低于该值，这通常被认为是不掺水的。由于动物个体乳样与混合乳样的冰点有很大差异，特别是那些大批混合样的测定要比个体样更严格，掺水对生乳冰点的影响见表1-12。,表1-12 掺水对生乳冰点的影响（假设正常生乳的冰点为0.540）,牛乳的成分及性质,2. 沸点 牛乳的沸点在101.33kPa（1个大气压）下为100.55，乳的沸点受其固形物含量影响，因此，浓缩一倍时沸点上升0.5，即浓缩到原来体积一半时，沸点约为101.05。,牛乳的成分及性质,3.比热 牛乳的比热为其所含各成分之比热的总和。牛乳中主要成分的比热为cal/kg. 或kJ(kg·):乳蛋白0.5，乳脂肪0.5，乳糖0.3，盐类0.7，水分0.1，由此及乳成分之含量百分比计算得牛乳的比热约为0.93-0.96cal/(kg·)，等于3.89-4.02kJ(kg·)。,牛乳的成分及性质,1.2.3 酸度 1. 概念 刚挤出的新鲜乳的酸度称为固有酸度或自然酸度。若以乳酸百分率计，牛乳自然酸度为0.150.18(pH 6.6-6.7)。乳品生产中经常需要测定乳的酸度。乳的酸度有多种表示形式。乳品工业中习称的酸度，是指以标准碱溶液用滴定法测定的“滴定酸度”。,牛乳的成分及性质,滴定酸度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表示，简称°T（TepHep度）或用乳酸质量分数(乳酸)来表示。 滴定酸度(°T)是以酚酞为指示剂，中和100mL乳所消耗0.1mol/L氢氧化钠溶液的体积(mL)。如：消耗18mL即为18°T。正常的新鲜牛乳的滴定酸度为1420°T，一般为1618°T（乳酸度为0.150.17）。这种酸度与贮存过程中因微生物繁殖所产生的乳酸无关。自然酸度主要有乳中的蛋白质0.050.08(34°T)、柠檬酸盐0.01 (12°T)、磷酸盐0.060.08(1012°T)及CO2 0.010.02(23°T)，等酸性物质所构成。,牛乳的成分及性质,用乳酸质量分数表示时，滴定后可