第六章 乳的化学组成和性质

.,第六章乳的化学组成和性质,.,学习内容与学习目标,第一节乳的概念第二节乳的化学组成及性质,学习目标：掌握乳的概念、化学成分、理化特性及其与乳制品质量的关系，为乳品加工奠定理论基础。,.,第一节乳的概念,乳是哺乳动物分娩后由乳腺分泌出来的一种白色或微黄色的不透明液体。乳中含有幼儿生长发育所需要的全部营养成分，是哺乳动物出生后最适于消化吸收的食物。,一、乳的概念,.,乳的成分主要包括水分、脂肪、蛋白质、乳糖、盐类以及维生素、酶类、气体等。其中水是分散剂，其他各种成分分散在乳中，形成一种复杂的分散体系。,二、乳的分散体系,第一节乳的概念,.,.,1、常乳产犊7天以后至停止泌乳前一周内所产的乳，为乳制品常规加工的原料乳。2、异常乳凡不适宜作加工乳制品的原料乳均称为异常乳。,三、乳的分类,第一节乳的概念,.,.,（1）营养不良乳饲料不足、营养不良的乳牛所产的乳。对皱胃酶几乎不凝固，所以这种乳不能制造干酪。当喂以充足的饲料，加强营养之后，牛乳即可恢复正常，对皱胃酶即可凝固。,第一节乳的概念,2、异常乳,移动式挤奶装置,.,（2）初乳母牛分娩后一周所分泌的乳叫初乳，呈黄褐色、有异臭、苦味、咸味、黏度大，特别是3d之内，初乳特征更显著。其过氧化氢酶和过氧化物酶的含量高，灰分含量高，脂肪和蛋白质含量极高，而乳糖含量低。一个很明显特点是其白蛋白和球蛋白含量很高，因而初乳加热时易凝固。初乳中富含免疫球蛋白抗体。它可以保护幼畜免受感染，直至幼畜的免疫系统建立。初乳中含铁量约为常乳的35倍，铜含量约为常乳的6倍。,第一节乳的概念,2、异常乳,.,（3）末乳停止泌乳前一周内所分泌的乳，苦而微咸，脂酶多，有油脂氧化味。,第一节乳的概念,2、异常乳,.,（4）酒精阳性乳鲜乳检验时，采用68%或70%或72%的酒精与等量原料乳混合，凡产生絮状凝块的，称为酒精阳性乳。高酸度酒精阳性乳低酸度酒精阳性乳：酸度检验时在16oT以下，但仍呈现酒精阳性的乳。冷冻乳,第一节乳的概念,2、异常乳,.,（5）低成份乳乳的成分明显低于常乳，主要受遗传和饲养管理所左右。,（6）混入异物乳混入异物的乳是指在乳中混入原来不存在的物质的乳。其中，有人为混入异常乳和因预防治疗、促进发育以及食品保藏过程中使用抗生素而进入乳中的异常乳。还有因饲料和饮水等使农药进入乳中而造成的异常。乳中含有防腐剂、抗菌素时，不宜用作加工的原料乳。,第一节乳的概念,2、异常乳,.,（7）风味异常乳因素很多，主要包括：通过机体转移或从空气中吸收而来的饲料味酶作用而产生的脂肪分解味挤乳后从外界污染或吸收的牛体味或金属味等。,第一节乳的概念,2、异常乳,.,（8）微生物污染乳来自卫生良好奶场的乳,则含细菌为每ml数千个如果清洁、消毒和冷却标准不妥当，则每ml乳细菌数可达到百万个以上。每日对所有挤奶设备进行清洗消毒是决定乳的微生物学质量的最重要的因素。对乳进行分级时，细菌总数必须少于1000,000个/ml。,第一节乳的概念,2、异常乳,.,乳中微生物的来源乳房牛体空气挤乳用具和乳桶工作人员,第一节乳的概念,2、异常乳,.,因外伤或者细菌感染，乳房发生炎症，分泌出乳房炎乳。成分和性质均变化，乳糖降低、酪蛋白下降，无脂干物质较常乳少；氯增加、球蛋白升高、上皮细胞数增加。,（9）乳房炎乳,第一节乳的概念,2、异常乳,乳牛患乳房炎后，用凝乳酶凝固乳时所需的时间较常乳长。另外，乳房炎乳中维生素A、C的影响不大，而维生素B1、B2含量减少。,.,（10）其他病牛乳主要由患口蹄疫、布氏杆菌病等的乳牛所产的乳，乳的质量变化大致与乳房炎乳相类似。乳牛患酮体过剩、肝机能障碍、繁殖障碍等，易分泌酒精阳性乳。,第一节乳的概念,2、异常乳,.,第二节乳的组成与性质,牛乳主要化学成分及含量,一、乳的化学成分和性质,.,游离水占水分总量的97左右。与自然界水的性质相同，是乳中其它成分的分散介质，是化学反应的场所。结合水占水分总量的2.8左右，以非化学键即氢键与大分子物质牢固结合在一起。结晶水占水分总量的0.2左右，以化学键形式与乳中某些化学成分牢固结合。例如奶粉、炼乳、乳糖产品使乳糖结晶时，乳糖就含有一分子的结晶水。,（一）水分,第二节乳的组成与性质,.,（二）乳脂肪（milkfatorbutterfat),（1）脂肪球与脂肪球膜乳脂以脂肪球的形式漂浮于乳中。脂肪球直径为0.120m，平均直径是34m，1ml全乳中有2040亿个脂肪球。脂肪球平均直径与乳中脂肪含量有关，脂肪含量越高，脂肪球直径越大。脂肪球是乳中最大的，同时也是密度最小的颗粒。,第二节乳的组成与性质,.,脂肪球膜：乳脂肪球为圆球形或椭圆球形，表面被一层510nm厚的脂肪球膜覆盖。膜组成：蛋白质和磷脂构成，可以保护脂肪球免受乳中酶的破坏。而且由于脂肪球含有磷脂与蛋白质形成的脂蛋白络合物，使脂肪球能较稳定地分散于乳中。脂肪球膜与加工:在机械搅拌或化学物质作用下，脂肪球膜遭到破坏后，乳脂肪球才会互相聚结在一起。利用这一原理生产奶油，并可测定乳的含脂率。,（二）乳脂肪（milkfatorbutterfat),第二节乳的组成与性质,.,脂肪球膜的结构图1-脂肪2-结合水3-蛋白质4-乳浆,.,（2）乳脂肪的化学组成乳中脂肪成分复杂，甘油三酯约占乳脂肪的97%98%，还有少量的甘油二酯和甘油单酯及游离脂肪酸。乳中脂肪酸分类：水溶性挥发性脂肪酸，如丁酸、乙酸等；非水溶性挥发性脂肪酸，如十二碳酸等；非水溶性不挥发性脂肪酸，如十四碳酸、二十碳酸、十八碳烯酸和十八碳二烯酸等。,（二）乳脂肪（milkfatorbutterfat),第二节乳的组成与性质,.,（三）乳蛋白质（milkprotein),乳蛋白在牛乳中的含量为3.0%3.5。是乳中主要的含氮物。牛乳的含氮化合物中95%为乳蛋白质,5%为非蛋白态含氮化合物。,第二节乳的组成与性质,.,第二节乳的组成与性质,.,(1)定义PH4.6沉淀的蛋白质，占乳蛋白的83%。纯净的酪蛋白为不溶于水的白色物质，但可溶于酸碱液中形成可溶性盐。,1、酪蛋白（casein),(2)存在形式与钙结合形成酪蛋白酸钙，再与胶体状的Ca3(PO4)2结合形成酪蛋白酸钙磷酸钙复合体。,第二节乳的组成与性质,.,第二节乳的组成与性质,1、酪蛋白（casein),.,(3)重要性质,酸凝固复合体Ca3(PO4)2+酪蛋白酸钙酸Ca+酪蛋白乳糖乳酸游离酪蛋白+乳酸钙乳酸能使酪蛋白形成硬的凝块，稀乳酸及其盐不溶解酪蛋白,故适于沉淀酪蛋白。,第二节乳的组成与性质,1、酪蛋白（casein),.,酶凝固复合体+皱胃酶副酪蛋白酸钙+糖肽+皱胃酶（不能除去其中Ca+）应用于干酪,酸乳制品,工业用干酪素和食用干酪素。,第二节乳的组成与性质,1、酪蛋白（casein),.,酪蛋白的钙凝固Ca、P含量直接影响酪蛋白微粒大小,大颗粒酪蛋白胶粒含Ca、P较多。正常乳中Ca、P存在着平衡关系，故复合体稳定。当加入CaCl2后，破坏了平衡，加热即凝固。受热温度越高，则需要的CaCl2量愈少，且乳清蛋白也凝固。当T=95，每升乳加1-1.25gCaCl2，则97%的乳蛋白可被利用(低分子蛋白质，乳清蛋白均被利用）蛋白质的利用率比酸凝固法高5%，比皱胃酶高10%以上。,第二节乳的组成与性质,1、酪蛋白（casein),.,与糖的反应对色泽、风味、营养价值产生影响常见于奶粉，乳蛋白粉、炼乳等为防止此反应，应尽量除去水分，只留结合水，并隔绝空气。,第二节乳的组成与性质,1、酪蛋白（casein),.,2、乳清蛋白,.,特性在酸或皱胃酶作用下不凝固，易被消化吸收；初乳中含量高，加热后易形成凝块，故初乳不适宜用来加工；乳球蛋白是幼畜获得免疫能力的主要物质。,第二节乳的组成与性质,2、乳清蛋白,.,（四）乳糖,1、乳糖的存在形式-乳糖水合物:即普通乳糖,93时结晶出来的乳糖，常温时最稳定-乳糖无水物:将-乳糖水合物以120-130加热失去结晶水时的乳糖-乳糖:在93时从-乳糖水合物结晶出来的乳糖，甜度、溶解度高于-乳糖水合物:=1:1.65溶解度,第二节乳的组成与性质,.,2、乳糖的溶解性初溶解度：将乳糖投入水后,立即溶解时的溶解度,即-含水乳糖的溶解度。终溶解度:上述溶液继续振荡,再添加乳糖则可溶解,达最后溶解度,即-含水乳糖和-无水乳糖的溶解度,当Temp.25时,几乎测不出初溶解度。超溶解度：将上述饱和溶液冷却,则生成过饱和液(亚稳态)，但并未立即析出结晶时的溶解度。乳糖强制结晶:在亚稳定状态时，添加晶种，促使乳糖形成微细结晶的过程。,第二节乳的组成与性质,（四）乳糖,.,3、乳糖不耐症由于有些人体内的乳糖酶活性降低或缺乏乳糖酶，当饮用乳及乳制品时，其中的乳糖不被消化吸收,从而发生腹泻症状。原因：乳糖在肠道不被分解直接入大肠后，使大肠渗透压高，导致水进入肠道管腔，使得大肠中细菌繁殖,产生乳酸和二氧化碳，导致PH下降,当PH6.5时，剌激大肠引起腹痛症。解决办法：用乳糖酶预先分解、发酵,第二节乳的组成与性质,（四）乳糖,.,（五）无机物,牛乳中的无机物(InorganicSalts)亦称为矿物质，含量为0.35%1.21%，平均为0.8%左右，主要有磷、钙、镁、氯、钠、硫、钾等，此外还有一些微量元素。在濒临泌乳期末或乳房疾病的情况下，氯化钠含量明显升高，因而乳有咸味，而同时其它盐的含量降低。,第二节乳的组成与性质,100ml牛乳中的主要无机成分的含量(mg),.,盐类平衡对乳热稳定性有重要影响向乳中添加磷酸及柠檬酸的钠盐可提高热稳定性,牛乳中钙的含量比人乳多3-4倍，在婴儿胃内形成较坚硬的凝块，不易消化。牛乳中铁含量比人乳少，应予以补充。,第二节乳的组成与性质,（五）无机物,.,（六）维生素,牛乳含有几乎所有已知的维生素。牛乳中的维生素包括脂溶性维生素A、D、E、K和水溶性的维生素B1、B2、B6、B12、C等两大类。牛乳中的维生素，部分来自饲料中的维生素，如维生素E；有的要靠乳牛自身合成，如B族维生素。,第二节乳的组成与性质,.,（七）酶类,第二节乳的组成与性质,.,分解脂肪导致酸败,除乳腺外，微生物(荧光性细菌和霉菌)是其主要来源。最适PH8,失活条件是80，20s。脂肪含量越高,钝化率越低.,第二节乳的组成与性质,（七）酶类,1、脂酶,.,2、磷酸酶水解复杂的有机磷酸酯。碱性磷酸酶存在于脂肪球膜处，酸性磷酸酶存在于乳清中，属固有酶。主要是碱性磷酸酶，最适PH：9失活条件：62.8，30min或72，15s磷酸酶试验,可检验巴氏杀菌是否彻底，并推断杀菌乳中是否混入生乳，或者杀菌后贮藏时间的长短。牛乳经HTST杀菌后，磷酸酶贮藏中会复活,第二节乳的组成与性质,（七）酶类,.,3、蛋白酶分别来自乳本身和污染的微生物，细菌性蛋白酶为多，作用于蛋白质形成蛋白胨、多肽及氨基酸。灭活条件：加热至75-80失活。4、过氧化氢酶来自白血球的细胞成分，初乳、乳房炎乳中含量较多，可以判断乳房炎乳或其他异常乳。75，20min，100%钝化通过测定，可用来判断是否经过热处理及热处理的程度,第二节乳的组成与性质,（七）酶类,.,5、过氧化物酶来自白血球的细胞成分，是固有酶。最适PH6.8，最适温度25；失活条件70,150min；75,20min；80,2.5s,第二节乳的组成与性质,（七）酶类,.,6、还原酶是微生物的代谢产物最适条件：PH5.5-8.5，温度40-50失活条件：69-70,30min;75,5min还原酶试验:利用褪色时间的长短，判断乳中微生物数量、确定乳的质量等级,第二节乳的组成与性质,（七）酶类,.,（八）其他成分,1、有机酸,主要是柠檬酸，在酸败乳及发酵乳中，在乳酸菌的作用下马尿酸可转化为苯甲酸。乳中柠檬酸的含量平均为0.18%，以盐类状态存在。除了酪蛋白胶粒成分中的柠檬酸盐外，还存在有分子、离子状态的柠檬酸盐，主要为柠檬酸钙。柠檬酸对乳的盐类平衡及乳在加热、冷冻过程中的稳定性均起重要作用。同时，柠檬酸还是乳制品芳香成分丁二酮的前体物质。,第二节乳的组成与性质,.,2、气体,主要为二氧化碳、氧气和氮气等，约占鲜牛乳的5%7%(V/V)，其中二氧化碳最多，氧最少。在挤乳及贮存过程中，二氧化碳由于逸出而减少，而氧、氮则因与大气接触而增多。,第二节乳的组成与性质,（八）其他成分,.,3、细胞成份,乳中所含的细胞成分主要是白血球和一些乳房分泌组织的上皮细胞，也有少量红血球。牛乳中的细胞含量的多少是衡量乳房健康状况及牛乳卫生质量的标志之一，一般正常乳中细胞数不超过50万个/ml。,第二节乳的组成与性质,（八）其他成分,.,二、乳的物理性质,1、色泽,所含成分及其色素对光线的反射与折射呈现的颜色。白色：脂肪球及酪蛋白酸钙-磷酸钙复合体对光的反射、折射产生的，乳白蛋白、乳球蛋白与色泽无关。浅黄色：核黄素（乳清中）、叶黄素和胡萝卜素引起的。不同季节，乳的颜色不同。,第二节乳的组成与性质,.,2、滋味甜味，稍带咸味，易吸味。Mg2+、Ca2+苦味，磷酸、柠檬酸酸味正常乳中含有：挥发性脂肪酸(醋酸、甲酸较多)、甲硫醚、丙酮、醛类、酪酸等。此外，可能有生理异常风味、脂肪分解味、氧化味、日光味、蒸煮味、苦味、酸败味。,第二节乳的组成与性质,二、乳的物理性质,.,3、酸度,（1）PH常乳PH在6.5-6.7；PH6.7,可能为乳房炎乳,PH6.5，可能含有初乳或有细菌繁殖产酸。（2）滴定酸度取一定量牛奶，以酚酞作指示剂，再用一定浓度的碱液（常为0.1MNaOH）滴定，以消耗碱液的体积来表示。,第二节乳的组成与性质,二、乳的物理性质,自然酸度：即固有酸度，牛乳原有的酸度发酵酸度：因发酵而升高的酸度总酸度=自然酸度+发酵酸度,.,吉尔涅尔度（0T）取100ml奶，加20ml蒸馏水稀释，加0.5%酚酞作指示剂，达到滴定终点时消耗0.1MNaOH的体积数。,第二节乳的组成与性质,二、乳的物理性质,乳酸度（乳酸%）,16-180T相当于乳酸度0.15-0.17%,.,4、密度和比重,乳密度D20/420时乳的质量与同容积水在4时的质量比。正常乳1.030上下,初乳1.038-1.040乳比重D15/15通常指在15下，乳的重量与同容积水重量比。正常乳在1.028-1.034之间D20/4+0.002=D15/15,第二节乳的组成与性质,二、乳的物理性质,.,影响因素：1）无脂干物质总量及比例2）加水：每加10%的水，约降0.003，即3