第3章畜产食品原料第五部分乳的成分及性质.

第3章第5部分乳的化学组成和性质学习内容与学习目标乳的组成及其分散体系乳的化学组成及性质乳的物理性质异常乳学习目标：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。一、组成及其分散体系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。㈠、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。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。㈡、乳的分散体系一、组成及其分散体系牛乳的复合胶体体系乳糖,无机盐酪蛋白脂肪真溶液胶体悬浮液乳浊液各成分的分散状态二、乳的组成与性质牛乳主要化学成分及含量成份水分总乳固体脂肪蛋白质乳糖无机盐变化范围（%）85.5-89.510.5-14.52.5-6.02.9-5.03.6-5.50.6-0.9平均值（%）87.513.04.03.44.80.8㈠、乳的化学成分和性质游离水:占水分总量的97％左右;结合水:占水分总量的2.8％左右;结晶水:占水分总量的0.2％左右.1、水分2、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0.1～20μm;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。脂肪球膜：蛋白质和磷脂构成，可以保护脂肪球免受乳中酶的破坏。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。2、乳脂肪（milkfatorbutterfat)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。2、乳脂肪（milkfatorbutterfat)3、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。酪蛋白蛋白质乳清蛋白脂肪球膜蛋白乳白蛋白多肽α－乳白蛋白血清白蛋白乳球蛋白β－乳球蛋白IgG1IgG2IgGMIgGA免疫球蛋白αs－酪蛋白β－酪蛋白γ－酪蛋白к－酪蛋白①、定义温度20摄氏度时调节脱脂乳PH4.6时沉淀的蛋白质，占乳蛋白的80-83%。(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。酪蛋白（casein)③、重要性质Ⅰ、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PH5.2PH4.6乳酸菌复合体酪蛋白（casein)Ⅱ、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。酪蛋白（casein)Ⅲ、酪蛋白的钙凝固正常乳中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）酪蛋白（casein)Ⅳ、与糖的反应对色泽、风味、营养价值产生影响;酪蛋白（casein)⑵、乳清蛋白滤液(乳清蛋白)乳蛋白PH4.6沉淀(酪蛋白）煮沸,PH4.6乳清蛋白沉淀(占乳清蛋白的81％)PH7,饱和MgSO4盐析乳白蛋白(占乳清蛋白的68％)溶解析出乳球蛋白(占乳清蛋白的13％)1.α-乳白蛋白2.β-乳球蛋白3.血清白蛋白多肽免疫球蛋白特性: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。乳清蛋白4、乳糖⑴、乳糖的存在形式α-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;α-乳糖无水物:将α-乳糖水合物以120℃-130℃加热失去结晶水时的乳糖;β-乳糖:在93℃时结晶出来的乳糖，甜度、溶解度高于α-乳糖水合物.α:β=1:1.65溶解度α﹤β⑵、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α-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α-含水乳糖和β-无水乳糖的溶解度;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。乳糖⑶、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PH﹤6.5时，剌激大肠引起腹痛症。解决办法：用乳糖酶预先分解、发酵乳糖5、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。100ml牛乳中的主要无机成分的含量(mg)项目钾钠钙镁磷硫氯牛乳158541091491599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。无机物6、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。7、酶类脂酶磷酸酶蛋白酶过氧化氢酶过氧化物酶水解酶类氧化还原酶类乳中的酶分解脂肪导致酸败,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。C3H5(OCOR)3+3H2OC3H5(OH)3+3RCOOH脂酶酶类⑴、脂酶⑵、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：7.6-7.8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.酶类⑶、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。⑷、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%钝化酶类⑸、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酶类⑹、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.酶类还原酶甲基兰(兰色的氧化型)无色的还原型8、生物活性物质⑴、免疫球蛋白免疫球蛋白:一类具有抗体活性或者化学结构与抗体相似的球蛋白。牛乳中主要有：IgG1IgG2IgGMIgGA生物活性物质⑵、乳铁蛋白乳铁蛋白（LF）转铁蛋白（TF）生物活性物质⑶、生物活性肽脯氨酸多肽吗啡样活性肽抗高血压肽免疫调节肽抗血栓肽酪蛋白磷酸肽抗菌肽抗癌细胞肽生物活性物质⑷、生物活性酶类过氧化物酶溶菌酶超氧化物歧化酶巯基氧化酶9、其他成分⑴、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。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。⑵、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。其他成分⑶、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。其他成分㈡、乳的物理性质1、色泽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;浅黄色：核黄素（乳清中）、叶黄素和胡萝卜素引起的。二、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、酸败味。乳的物理性质3、酸度（1）PH常乳PH在6.5-6.7；PH﹥6.7,可能为乳房炎乳,PH﹤6.5，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。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。V0.1MNaOH×0.009牛乳试样重×100%第二节乳的组成与性质乳的物理性质乳酸百分率（乳酸%）16-180T相当于乳酸度0.15-0.17%4、密度和比重乳密度D20℃/4℃20℃时乳的质量与同容积水在4℃时的质量比。正常乳1.030左右,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。D20℃/4℃+0.002=D15℃/15℃第二节乳的组成与性质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度；3）气体：刚挤出的乳比放置2-3天后的比重低0.0008-0.001；4）温度：在10-25℃内，每变化1℃，则变化D=0.0002，即0.2度。第二节乳的组成与性质乳的物理性质5、冰点和沸点牛乳冰点为-0.525~-0.565℃，平均-0.54℃。乳糖及可溶性盐类使冰点下降，变酸时冰点下降，乳中加1%水时，冰点上升0.0054℃。第二节乳的组成与性质乳的物理性质T-T′TT′：被检乳冰点，T：正常乳冰点。掺水量X=沸点：理论上比水高0.15℃实际上1atm时为100.17℃*1006、其它物理性质黏度20℃时，牛乳0.0015-0.002Pa·s影响因素：蛋白质、脂肪、脱脂等加工方面：如甜炼乳、淡炼乳、乳粉的喷雾表面张力（0.04-0.06N/cm），可以探测混杂物、泡沫、乳浊液的形成等。均质处理时，脂肪球表面积增大，表面张力增加。导电率25℃时4-5ms（毫西门子），＞6ms时即可认为患病牛乳，可应用于快速测定乳房炎乳。第二节乳的组成与性质乳的物理性质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。㈢、乳的分类第二节乳的组成与性质异常乳生理异常乳化学异常乳微生物污染乳病理异常乳营养不良乳初乳末乳高、低酸度酒精阳性乳冻结乳、低成分乳混入异物乳、风味异常乳乳房炎乳、其它病乳（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。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；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。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3～5倍，铜含量约为常乳的6倍。2、异常乳（3）