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王传俊2014年07月24日 乳品基础知识 第一节乳的化学成分和物理性质 对产品质量的影响 第二节原料奶的收购标准及对产品质量的影响 第三节巴氏杀菌乳生产关键控制点分析及控制方案第四节UHT灭菌乳生产关键控制点分析及控制方案第五节酸奶生产关键控制点分析及控制方案 主体内容 第一节乳的化学成分和物理性质 对产品质量的影响 表1 1不同种类动物的乳的成分 乳的基本性质乳中包括87 的水和13 干物质 这些干物质或悬浮或溶解于水中 取决于这些物质在水相中的不同分散系统 乳中主要成份是 水 乳脂肪 乳蛋白质 乳糖和矿物质 无机盐类 乳中还含有其它微量成份 例如 色素 酶类 维生素和磷脂 具有与脂肪相似性质的物质 以及气体 牛乳的主要成分 乳中各种成分的含量主要成分变化范围 平均值 水85 5 89 587 5总固形物10 5 14 513 0乳脂肪2 5 6 03 9乳蛋白质2 9 5 03 4乳糖3 6 5 54 8矿物质0 6 0 90 8 脂肪 脂肪是以小球或小液滴状分散在乳浆中 其球径从0 1 20 m 1 m 0 001mm 平均球径3 4 m 每毫升牛乳中 大约有150亿个脂肪球 每一个乳脂肪球外包一层薄膜 厚度约5 10nm 1nm 10 9m 脂肪球被膜完整包住 乳脂肪组成包括 三酸甘油酯 主要组份 甘油酸二酯 单酸甘油酯 脂肪酸 固醇 胡罗卜素 脂肪中的黄色物质 维生素 A D E K 和其余一些微量物质 球膜组成包括 磷脂 脂蛋白 脑苷类 蛋白质 核酸 酶 微量元素 金属 和结合水 应注意的是脂肪球膜的组成和厚度都不是不变的 因为球膜的成份总是与周围乳浆物质不断进行交换 由于乳脂肪球不仅是乳中最大的粒子 而且是最轻的粒子 15 5 时比重为0 93g cm3 所以当乳在容器中静置一段时间 乳脂肪倾向于浮在乳的表层 乳脂肪酸的种类 蛋白质 乳蛋白质的分类乳中含有几百种蛋白质 多数含量较少 根据蛋白质的化学或物理性质和其生理功效可有各种不同的分类方式 古老的方式是将其分为 酪蛋白 乳白蛋白和乳球蛋白 乳清蛋白这一名称常用于代表乳浆蛋白质 但这一名称应专用于干酪加工过程中产生的乳清中的乳蛋白质 除了乳浆蛋白 乳清蛋白还包括酪蛋白碎片 在乳清中 一些乳浆蛋白的浓度低于其在乳中的浓度 这是因为在干酪制做过程中 巴氏杀菌处理导致蛋白质热变性的结果 在乳中的蛋白质可因其特性上和存在形式的最大差别分为三大类 酪蛋白在乳浆蛋白仍形成溶液时 易于以许多形式从乳中沉淀出来 而脂肪球膜蛋白正如其名 是附着于脂肪球表面的蛋白质 只有一些机械处理 如搅打稀奶油制做奶油时才会被剥离 牛乳中蛋白质的浓度 酪蛋白是乳中一大类蛋白质的总称 酪蛋白很容易形成含有几种同样不同类型分子的聚合物 由于酪蛋白分子上存在大量亲水基和憎水基以及电离化基团 因此由酪蛋白形成的分子聚合物十分特殊 该分子聚合物由数百乃至数千个单个分子构成 并且形成胶体溶液 这种结构使得脱脂乳带有兰白色的色泽 这一分子混合物就是众所周知的酪蛋白胶束 这些胶束大小在0 4微米左右 只有通过电子显微镜才可以看得到 亚酪蛋白胶束的结构图 酪蛋白的沉淀 酪蛋白的特性之一 是其具有沉淀的能力 由于形成胶束的酪蛋白分子的复杂的自然属性 使其可由多种沉淀剂导致沉淀 酸沉淀如果在乳中加酸 或者让产酸菌在乳中生长 pH下降 这将在两方面改变酪蛋白环境 生产中酪蛋白从乳中沉淀出来的pH值为4 7 如果在等电点下沉淀的酪蛋白中加入大量的NaOH 则酪蛋白重新溶解 形成酪蛋白酸钠 部分复原成离子形式 通常发酵乳制品的pH值在3 9 4 5范围内 属于等电点的偏酸端 在脱脂乳中通过加H2SO4或HCl生产干酪素时 通常pH值调至4 6 乳清蛋白 通过一些沉淀的方法 比如添加一些无机酸使得酪蛋白从脱脂乳中除去 那些存留在溶液中的蛋白质即为乳浆蛋白质 只要不使乳浆蛋白质热变性 既使在其等电点 乳浆蛋白也不会沉淀出来 然而通常浆蛋白可以通过一些高分子电解质来沉淀 例如羟甲基纤维素 CMC 乳浆蛋白的回收通常是采用这一方法或调节pH与加热的组合来达到的 乳清蛋白受热时 一部分清蛋白变性 其沉淀物附着在酪蛋白上 由于会阻碍凝乳酶进入并降低切断酪蛋白长链的能力和钙键连接能力 高温加热过的牛乳产生的凝块不会象常规干酪凝块那样释放出乳清 这是因为在酪蛋白分子内部或分子之间形成的酪蛋白钙桥太少 一般而言 乳清蛋白特别是 乳白蛋白具有很高的营养价值 其氨基酸组成非常接近最佳生理组成 乳清蛋白产品被广泛应用于食品工业 2020 3 15 19 可编辑 乳白蛋白这种蛋白质被认为是典型的乳清蛋白 它存在于一切哺乳动物的乳汁中 并且在乳腺合成乳汁的过程中起着重要作用 乳球蛋白 乳球蛋白 不是乳清蛋白质的重要组份 如果牛乳加热温度超过60 乳球蛋白中的含硫氨基酸对变性起着作用 在 乳球蛋白之间 乳球蛋白与 酪蛋白球之间 乳球蛋白与 乳白蛋白之间开始形成硫键 桥 高温使得硫氰基团例如 SH释放出来 这些含硫化合物在热处理后的牛乳中引起一种明显的 蒸煮味 免疫球蛋白及微量亲缘蛋白这类蛋白质非常不均匀 乳清中或乳清蛋白质中一些物质被工业化分离 乳铁糖蛋白和过氧化物酶都能被医药和食品业广泛应用 现今这两种蛋白已能被工业化地从乳清中分离 脂肪球膜蛋白脂肪球膜蛋白是包在脂肪球表层起保护作用的蛋白质 一些膜蛋白特性是柔软或似胶胨状 另一些则既韧且薄片状 一些膜蛋白含有脂类残基 称为脂蛋白 蛋白质变性当pH值和温度改变不超出蛋白质的承受限值 蛋白质可以维持其生理功效 但当温度超出其结构的自然允许最大值时 蛋白质就会变性 当环境酸度 碱度 光照射或激烈搅拌时 上述现象会发生 蛋白质变性并失去其溶解性 发生蛋白质变性时 其生物活性降低 酶作为一种蛋白质 酶的催化能力在蛋白质变性时活力降低 其原因是蛋白质分子键受破坏 蛋白质结构发生改变 变性较弱时 蛋白质尚可恢复到其最初状态 恢复生理功能 然而 在很多情况下 变性都是不可逆的 例如煮熟的鸡蛋是无法恢复到新鲜状态的 牛乳中的酶酶是由有生命生物产生的一类蛋白质 它们有能力激发化学反应的历程和速度 由于酶本身在反应中并未被消耗 因此有时也称之为生物催化剂 酶的作用特殊 每一种酶只对一种反应起催化作用 影响酶反应的两个重要因素是温度和pH值 一般来说 温度在25 50 范围内酶的活性最强 超出最适温度范围则活力降低 大约在50 120 所有的酶停止反应 此时酶差不多完全失活了 各类酶的失活温度不同 这一点已被广泛的利用在确定巴氏杀菌的程度方面 酶也具有其最适pH值范围 有些在酸性溶液中作用最好 而某些则喜欢碱性条件 乳中的酶来源于母牛乳房 或来源于微生物代谢产物 前者是乳的正常成份 称为原生酶 后者称为细菌酶 酶的种类及含量随细菌性质及含量多少而不同 乳中有几种酶被用于控制和检验乳质量 其中最重要的是过氧化物酶 过氧化氢酶 磷酸酶和脂解酶 过氧化物酶过氧化物酶能够把过氧化氢 H2O2 中的氧原子转移到其它易被氧化的物质上去 将乳80 加热并保温数秒钟 该酶即可失活 利用此性质 根据乳中是否存在过氧化物酶可以判断巴氏杀菌温度是否到80 以上 这一实验称为斯托奇过氧化物酶试验 过氧化氢酶过氧化氢酶可将过量的过氧化氢分解为水和游离氧 通过测定乳中酶释放出的氧总量 可以估计乳中过氧化氢酶的含量 从而判定牛乳是否来自健康乳牛的乳房 当乳牛乳房患病时 其乳中过氧化氢酶含量就高 而健康乳牛乳房挤出的鲜乳中仅含微量的过氧化氢酶 然而有很多种细菌可以产生过氧化氢酶 在75 下加热60秒 即可破坏过氧化氢酶 磷酸酶磷酸酶具有把一定的磷酸脂分解为磷酸和其相应的醇类特性 检查牛乳是否存在有磷酸酶 可用添加磷酸酯和一种游离醇反应颜色改变的试剂的方法加以检验 假如颜色变化 则证明牛乳中含有磷酸酶 常规的巴氏杀菌 72 保温15 20秒 可破坏磷酸酶因此磷酸酶试验可用来检测巴氏杀菌温度是否确实达到 通常 乳品厂把上述试验做为常规检验 被称作Scharer磷酸酶试验 磷酸酶试验应在热处理之后立即进行 如果不能立即进行 则牛乳需冷却到5 以下 并在试验之前一直保持此温度 这一试验应和杀菌在同一天内进行试验 否则磷酸酶会重新活化 即被钝化的酶恢复了其活性 从而使该试验反应呈阳性 稀奶油在这一问题上尤其敏感 脂解酶脂解酶能把脂肪分解为丙三醇和游离脂肪酸 乳和乳制品存在的过量的游离脂肪酸使制品带有脂肪分解的rancid 虽然在某些乳中脂解酶活性可能很强 但多数情况下脂解酶活性十分微弱 乳中脂解酶的数量随着泌乳周期趋于结束而增加 通过高温短时巴氏杀菌 该酶在很大程度上被钝化 然而要使其全部失活则需较高的温度 许多微生物能产生脂解酶 该酶能引起严重后果 因为这类酶非常耐热 乳糖乳糖是仅在乳中发现的一种糖类 属碳水化合物类 乳中乳糖含量介于3 6 5 5 乳糖酶作用于乳糖 将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖 乳酸菌产生的其它酶类又与葡萄糖和半乳糖反应 通过复杂的中间反应把它们转化为以乳酸为主的物质 各种酶在这些反应中依序作用 这是当牛乳在变酸过程中的情况 即乳糖发酵为乳酸 乳中其它的微生物则产生其它分解产物 如果将牛乳长时间高温加热 牛乳将变成棕褐色并产生一种焦糖味 这种作用称作焦糖化 是乳糖和蛋白质之间发生了被称作美拉德反应的化学反应 乳糖是水溶性的 在乳中以分子形式存在 在干酪生产中 大部分的乳糖溶解在乳清中 蒸发乳清可以使乳糖浓度进一步增加 乳糖没有其它糖类甜 甜度只有蔗糖的1 30 在酶作用下乳糖分解产生乳酸 乳糖和蔗糖被分解为半乳糖 葡萄糖和果糖 牛乳中的维生素牛乳中含有很多种维生素 其中为人所周知的有A B1 B2 C和D 维生素A和D溶于脂肪或脂类溶剂中 其余为水溶性 下表中列出了市乳中含有的不同维生素的含量 以及成人每日所需维生素的数量 本表说明牛乳是维生素的良好来源 缺乏维生素会导致营养缺乏性疾病 维生素的缺乏症缺乏维生素 夜盲症 对传染疾病缺乏抵抗力缺乏维生素B1 生长受阻缺乏维生素B2 食欲不振 消化不良缺乏维生素 易疲劳 牙龈出血 对感染敏感 败血症 缺乏维生素 骨骼变形 软骨病 牛乳中的无机盐牛乳中含有许多种无机盐 其总量不超过1 无机盐或溶解于乳浆中 或存在于酪蛋白化合物中 最重要的盐类有钙 钠 钾和镁盐 它们分别以磷酸盐 氯化物 柠檬酸盐和酪蛋白酸盐的形式存在 在普通牛乳中 钾盐和钙盐是最丰富的 但牛乳中所含盐类是不稳定的 泌乳末期和乳牛患乳房炎时 乳中的NaCl增加 并使乳带有一种咸味 此时其它盐类相对减少 牛乳中的其它成分牛乳中也常含有体细胞 白血球或白细胞 来自健康牛体的牛乳 体细胞含量一般应低于200000个 毫升 但体细胞数达到400000个 毫升也可接受 牛乳中还含有气体 刚挤出的乳中气体