乳品科學(xué)和技術(shù)-PPT課件

1、乳品科學(xué)與技術(shù)第八節(jié) 其它乳制品牛初乳加工利用一、牛初乳成分及生物學(xué)功能 牛初乳平均總干物質(zhì)含量為14.4%，其中蛋白質(zhì)5.0%，脂肪4.3%，灰分0.9%，并且含有豐富的VA、VD、VE、VB12和鐵。除此而外，牛初乳突出的方面是它含有多種生物活性蛋白，包括免疫球蛋白（Ig）、乳鐵蛋白（Lf）、溶菌酶（Lz）、乳過(guò)氧化物酶（Lp）、血清白蛋白（BSA）、-乳球蛋白（-Lg）、-乳白蛋白（-La）、VB12結(jié)合蛋白（VB12-binding proteins）、葉酸結(jié)合蛋白、胰蛋白酶抑制劑和各種生長(zhǎng)刺激因子，其含量見(jiàn)表 14-1。這些活性蛋白的功能特性如下：1牛初乳中免疫球蛋白 免疫球蛋白一般

2、分為IgG1、IgG2、IgA、IgD、和IgM五大類，人乳以IgA為主，牛乳則主要以IgG含量最高。免疫球蛋白的生物學(xué)功能主要是活化補(bǔ)體、溶解細(xì)胞、中和細(xì)菌酶素，通過(guò)凝集反應(yīng)防止微生物對(duì)細(xì)胞的侵蝕。目前分離免疫球蛋白的方法分為色譜法和超濾法。2乳中的乳鐵蛋白 牛初乳中乳鐵蛋白有兩種分子形態(tài)，分子量分別為86000和82000，其主要差別在于它們所含糖類不同。乳鐵蛋白可以結(jié)合2個(gè)Fe3+，或2個(gè)Cu2+。乳鐵蛋白對(duì)鐵的結(jié)合，促進(jìn)了鐵的吸收，避免了人體內(nèi)-OH 這種有害物質(zhì)的的生成。另外，乳鐵蛋白還有抑菌、免疫激活的作用，并是雙岐桿菌和腸道上皮細(xì)胞的增殖因子。目前分離乳鐵蛋白的方法有很多種，如吸

3、附色譜法、超濾法，其中超濾法操作簡(jiǎn)單，費(fèi)用相對(duì)較低，易于形成工業(yè)化規(guī)模，但純度較低。3牛初乳中的刺激生長(zhǎng)因子 牛初乳中含有很多種肽類生長(zhǎng)因子，如血小板衍生生長(zhǎng)因子、類胰島素生長(zhǎng)因子、轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)因子等，而常乳中則沒(méi)有。這些生長(zhǎng)因子與動(dòng)物生長(zhǎng)、代謝和營(yíng)養(yǎng)素的吸收密切相關(guān)。1牛初乳中的過(guò)氧化物酶 過(guò)氧化物酶是氫受體存在的情況下能分解過(guò)氧化物的酶，其分子量在82 000，含鐵，是一種金屬蛋白。乳過(guò)氧化物酶是一種參與抑菌的物性蛋白質(zhì)。二牛初乳理化性質(zhì) 牛初乳色黃、濃厚并有特殊氣味，干物質(zhì)含量高。隨泌乳期延長(zhǎng)，牛初乳相對(duì)密度呈規(guī)律性下降趨勢(shì)；pH值則逐漸上升；酸度下降很大，這可能是牛初乳期乳清蛋白質(zhì)含量下降

4、的緣故，牛初乳的一般理化性質(zhì)見(jiàn)表14-2。牛初乳中乳清蛋白含量較高，乳清蛋白中的-乳白蛋白、-乳球蛋白、IgG、乳鐵蛋白、BAS均呈熱敏性，其變性溫度在6072之間。乳清蛋白的變性一方面導(dǎo)致初乳凝聚或形成沉淀，另一方面它們變性即喪失其生物活性，使初乳無(wú)再開發(fā)利用價(jià)值。三、牛初乳的加工利用從牛初乳成分變化可知，泌乳第四天已趨于常乳，一般每頭牛分娩后前3d所產(chǎn)初乳為43.5kg，其中若犢牛消耗11kg，則每頭母牛有32.5kg初乳剩余，可以加以利用。牛初乳中含有大量豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，近年來(lái)其活性物質(zhì)方面倍受重視，如牛初乳中的乳鐵蛋白含量高，其鐵吸收率達(dá)50%70%，是補(bǔ)鐵劑中吸收率最高的，由于它有較

5、強(qiáng)的鐵結(jié)合能力，故有抑制各種病原菌的能力，牛初乳中的免疫球蛋白（主要為IgG）對(duì)常見(jiàn)病原菌如大腸桿菌、志賀氏菌、沙門氏菌、金黃葡萄球菌等有很強(qiáng)的抑制效果，另外可促進(jìn)補(bǔ)體活化、肥大細(xì)胞的親和作用及毒素的抑制作用等。牛初乳中的過(guò)氧化物酶，可分解在人體代謝過(guò)程中積蓄的過(guò)氧化物，對(duì)人體有重要的生理調(diào)節(jié)作用，類胰島素生長(zhǎng)因子、血小板衍生生長(zhǎng)因子和轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)因子對(duì)嬰兒的生長(zhǎng)發(fā)育有重要作用。此外，牛初乳中的VB12結(jié)合蛋白、溶菌酶、-乳白蛋白、-乳球蛋白都有很多生理功能。一）初乳的貯藏 過(guò)剩的牛初乳可用來(lái)繼續(xù)喂小牛犢或加工利用，這往往涉及到貯藏，貯藏不當(dāng)則牛初乳發(fā)生分層、變味、pH值下降（酸度升高），免疫球蛋

6、白消化吸收率下降（飼喂小牛犢的結(jié)果）。 冷藏或凍藏可以有效地延長(zhǎng)初乳保質(zhì)期，而營(yíng)養(yǎng)成分、pH值、酸度基本不發(fā)生變化。）初乳的加工利用1。牛乳免疫球蛋白濃縮物（MIC）制取 牛乳免疫球蛋白濃縮物是基于低體重早產(chǎn)兒需要特殊營(yíng)養(yǎng)，即需要較高的蛋白質(zhì)和能量，尤其是需要補(bǔ)充免疫球蛋白而提出的。牛初乳免疫球蛋白濃縮物制作流程如圖14-1。原料乳尤其是牛初乳常含有血細(xì)胞和其他體細(xì)胞狀物質(zhì)或粗雜質(zhì)，為了除去這類物質(zhì)，將乳冷卻到812，用常用牛乳離心機(jī)分離。然后將牛乳加熱再離心除去乳脂肪。得到的脫脂乳冷凍至-25貯藏，其抗體活性不會(huì)有任何損失。脫脂乳在板式換熱器被加熱到56，在保溫罐中保持30min，可滅活污染

7、的病細(xì)菌，然后冷卻到37，添加酸到pH4.5或添加凝乳酶使酪蛋白凝固，隨后再加熱到56，保持10 min，就會(huì)傾出乳清。將酪蛋白凝塊用去離子水沖洗兩次，并用澄清離心機(jī)離心除去酪蛋白而得到澄清液。將乳清和澄清液分別用Seitz型或Filtrox型過(guò)濾器過(guò)濾以除去細(xì)小的酪蛋白粒，防止隨后超濾時(shí)堵塞設(shè)備。將乳清經(jīng)正壓通過(guò)超濾器，在超濾器中水、乳糖、鹽等小分子透過(guò)膜而除去。超濾過(guò)程分三個(gè)步驟：第一步是預(yù)濃縮（Preconcentration），是將乳清干物質(zhì)濃縮到34倍；第二步是稀釋過(guò)濾(Diafiltration)，通過(guò)連續(xù)添加兩次沖洗酪蛋白粒得到的澄清液保持截留液恒定；第三步是終濃縮（Final

8、concentration），在此步將截留液濃縮至原體積的1/2。最終濃縮物干物質(zhì)含量為10%，總蛋白為7%8%，免疫球蛋白為2%3%。然后經(jīng)Seitz或Filtrox過(guò)濾，并用孔經(jīng)0.45m的膜無(wú)菌過(guò)濾。在降壓蒸發(fā)器中低溫減壓條件無(wú)菌蒸發(fā)，最高溫度40，得到干物質(zhì)1倍的濃縮物，最后在無(wú)菌條件下凍干，該產(chǎn)品成分見(jiàn)表14-3。2牛初乳粉的研制 牛初乳粉是將牛初乳中的脂肪去除，在其中加入食品允許添加的抗熱變性物質(zhì)和其他輔料，用低溫噴霧干燥方法生產(chǎn)出的。此過(guò)程關(guān)鍵是如何最大限度地避免生物活性物質(zhì)的活性損失，又要經(jīng)殺菌等必要的熱處理以使產(chǎn)品符合衛(wèi)生要求。）初乳粉原料配合 脫脂牛初乳 100Kg 脫脂奶

9、粉10 Kg 蔗糖 10 Kg 檸檬酸鈉0.075mol/L 磷酸鉀（pH6.5） 0.10 ml/L 總干物質(zhì)含量27%配料中蔗糖、磷酸鹽、檸檬酸鈉均可提高牛初乳活性物質(zhì)抗熱變性能力，減少初乳在殺菌加熱時(shí)變性；脫脂粉可以做為初乳制品的載體。 在此工藝過(guò)程中，加熱殺菌溫度采用6367 ，35min，由于配料中添加了抗熱變性保護(hù)物質(zhì)而使此過(guò)程初乳活性物質(zhì)活性降低。噴霧過(guò)程中采用進(jìn)風(fēng)140150，排風(fēng)溫度6070，再經(jīng)流化床二次干燥，即可得到水分在3%以下溶解度較好的產(chǎn)品。（3）牛初乳粉成分 經(jīng)上述配料及工藝制得的牛初乳粉成分見(jiàn)表14-4。此產(chǎn)品乳鐵蛋白變性較高46%52%，-乳白蛋白變性38%4

10、2%，免疫球蛋白變性為4%7%。第二節(jié)乳蛋白質(zhì)制品一、用 途目前，各種酪蛋白及乳清蛋白分離物的主要用途是加工食品。其目的為：（1）提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值 如向飲料或谷類制品中添加乳蛋白制品。乳蛋白質(zhì)的較高生物價(jià)和消化率，對(duì)人體是必須的。有時(shí)，乳蛋白經(jīng)部分水解成肽混合物應(yīng)用于對(duì)某些蛋白質(zhì)過(guò)敏的人群。（2）賦予產(chǎn)品特定的物理特性 如制備穩(wěn)定的乳狀物（沙拉調(diào)味品，甜點(diǎn)，咖啡伴侶）和起泡的產(chǎn)品（點(diǎn)心，調(diào)味醬，蛋白甜餅）或抑制肉制品中的水分和脂肪的分離。（3）作昂貴蛋白質(zhì)的代用品 通常大多數(shù)動(dòng)物蛋白比植物蛋白價(jià)格貴，但乳蛋白質(zhì)相對(duì)那些較純的，無(wú)味的，功能性好（如，溶解性）的植物蛋白分離物便宜。如來(lái)自乳清的蛋白或富

11、含蛋白的乳清制品，被用于冰淇淋，糕點(diǎn)，飲料，牛乳替代品。（4）用于開發(fā)新產(chǎn)品 例如涂抹干酪和肉替代物。二、原料各種原料，包括脫脂乳、甜稀奶油酪乳和乳清都可用于制備乳蛋白。乳清是相對(duì)較便宜的原料，而且膜處理、離子交換及其它技術(shù)的應(yīng)用使乳清的利用更方便。由于原料和加工處理不同使得乳蛋白產(chǎn)品種類也很多，其蛋白質(zhì)和其他成分的含量變化幅度很大。見(jiàn)表14-5。三、生產(chǎn)過(guò)程乳蛋白制品的性質(zhì)取決于乳或乳清的原料和加工過(guò)程。用來(lái)殺菌和滅活酶的熱處理能引起蛋白變性，從而降低乳清蛋白的溶解度；在全乳或脫脂乳被加熱時(shí)，大多數(shù)變性的乳清蛋白會(huì)與酪蛋白結(jié)合在一起；用不經(jīng)加熱處理的凝乳酶凝固的乳清制得的產(chǎn)品也可能含有凝乳酶

12、殘留。稀奶油分離的效率決定于制品的脂肪含量，另外脂肪球因自身被破壞或膜的損耗（例如，受氣流的沖擊）會(huì)被漿蛋白覆蓋，這部分脂肪球在蛋白分離過(guò)程中很難通過(guò)一般的純化將其從蛋白中出去；微生物的破壞和胞漿素的活性也會(huì)引起蛋白分解；乳清中的蛋白濃縮以前乳清酸化的程度影響蛋白制品的性質(zhì)和組成，凝乳酶凝結(jié)得到的乳清含有酪蛋白大肽，酸凝固法得到的乳清則不含，用不經(jīng)加熱（一）干酪素（Casein） 乳經(jīng)加酸或皺胃酶可使酪蛋白形成凝固物，經(jīng)干燥后的產(chǎn)品即為干酪素。其主要成分為酪蛋白，工業(yè)上主要用做膠著劑和食品添加劑。目前酪蛋白種類很多，大致可分為兩類，即酸干酪素和皺胃酶干酪素。1原料乳的要求用于生產(chǎn)干酪素的原料乳

13、必須優(yōu)質(zhì)，酸度低于23oT。脫脂后脂肪含量不應(yīng)超過(guò)0.05%，在制造干酪素時(shí)，干酪素的成品率為原料乳的3%，其中脫脂乳的80%脂肪轉(zhuǎn)入到產(chǎn)品中，因此脂肪含量直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。2干酪素的生產(chǎn)（1）凝乳酶凝固酪蛋白 是利用犢牛皺胃酶的凝乳作用從脫脂乳中分離出酪蛋白，當(dāng)在相當(dāng)高的溫度下攪拌時(shí)會(huì)引起迅速脫水收縮。脫水的細(xì)的凝塊顆粒離心或利用振動(dòng)篩分離，用水清洗，擠壓除水，然后在鼓式或帶式干燥機(jī)中干燥。這樣生產(chǎn)的產(chǎn)品由含雜質(zhì)的酪蛋白酸鈣（Calcium parecaseinate）-磷酸鈣構(gòu)成。它不溶于水且灰分含量高。（2）自然發(fā)酵法 以乳酸菌分解乳糖后產(chǎn)生的乳酸而使酪蛋白凝結(jié)沉淀得到的。發(fā)酵時(shí)溫度控制

14、在37，當(dāng)pH值達(dá)到4.6時(shí)，脫脂乳形成凝塊用蒸汽加熱至50，在不斷攪拌下，使酪蛋白凝塊與乳清分離。凝結(jié)的酪蛋白經(jīng)壓榨或脫水機(jī)脫水除去乳清、洗滌、脫水、粉碎、干燥而成。（3）酸凝固酪蛋白 將原料乳加熱至32-35脫脂，而后加熱至34-35，由于加酸時(shí)溫度對(duì)形成的顆粒狀態(tài)有很大影響，應(yīng)該按脫脂乳的酸度調(diào)整加酸時(shí)溫度，即新鮮乳可加熱至35，而新鮮度較差的脫脂乳為34。否則溫度過(guò)高時(shí)形成粗大的顆粒，不易干燥，溫度低時(shí)形成軟而細(xì)的顆粒不易分離。調(diào)酸時(shí)可使用乳酸、鹽酸（常用酸，濃度4-5%）或硫酸（使產(chǎn)品灰分增加，濃度24-25%），邊攪拌邊均勻加入至酪蛋白等電點(diǎn)使之沉淀。若加酸不足則鈣不能充分分離出來(lái)

15、而包含在干酪素顆粒中致使灰分增高，影響產(chǎn)品質(zhì)量；加酸過(guò)量，可使干酪素重新溶解，影響產(chǎn)量。因此必須準(zhǔn)確地確定加酸終點(diǎn)，第一次調(diào)酸至pH值4.6-4.8，除去1/2的乳清，然后再加酸至4.2。此時(shí)乳清應(yīng)清澈透明，干酪素顆粒大小3-5mm致密而結(jié)實(shí)，顆粒之間呈松散狀態(tài)。干酪素顆粒同乳清分離后用20-25清水洗滌，并用冷水復(fù)洗一次，用壓榨機(jī)或脫水機(jī)進(jìn)行脫水，至水分含量約為50-60%。再用粉碎機(jī)粉碎成10-20目的顆粒，用半沸騰床式干燥機(jī)中與55-80以下干燥，時(shí)間不超過(guò)6小時(shí)。干酪素成品為白色或淡黃色粉狀或顆粒狀，水分在12%以下，灰分為2.5-4%以下，脂肪在1.5%以下,酸度地獄80oT。此產(chǎn)品

16、可通過(guò)將其溶于堿液中，然后再次沉淀而得到純化。酸凝固酪蛋白不溶于水，且由于形成堅(jiān)固的大塊，它在堿液中的溶解度通常也很差。3酪蛋白酸鹽（Caseinates） 酸沉的酪蛋白溶于堿液，如NaOH、KOH、NH4OH，Ca(OH)2、Mg(OH)2，隨后噴霧干燥。酪蛋白酸鈉是最常見(jiàn)的酪蛋白酸鹽產(chǎn)品，而酪蛋白酸鉀更適于營(yíng)養(yǎng)的要求。這些產(chǎn)品高度溶于水，且只要加工過(guò)程中pH值不高于7就無(wú)任何味道。酪蛋白完全分離是不容易的，但可制備富含s-酪蛋白或-酪蛋白的制品。（二）乳清蛋白（WP）濃縮物和乳清蛋白復(fù)合物 可以采用以下方法得到：1超濾 超濾可使蛋白得到分離同時(shí)又被濃縮。經(jīng)稀釋過(guò)濾（Diafiltratio

17、n）可得到較純的蛋白，再經(jīng)噴霧干燥的產(chǎn)品被稱為乳清蛋白濃縮物。2凝膠過(guò)濾 此法有缺陷，它不能使產(chǎn)品得到濃縮，而且費(fèi)用高。因此很少應(yīng)用。3離子交換法 此法生產(chǎn)的蛋白分離物通常主要包括-乳球蛋白和-乳白蛋白，其產(chǎn)品稱為乳清蛋白分離物，尤其結(jié)合超濾濃縮可除去溶解的成分獲得高純度產(chǎn)品。另外，蒸發(fā)使乳清中的乳糖結(jié)晶然后除去晶體；濃縮物脫鹽大多數(shù)情況下用電滲析脫鹽。因脫鹽的最后部分耗能很多，也可用離子交換法代替。4沉淀法 大多數(shù)乳清蛋白在低pH值下可用羧甲基纖維素或用六偏磷酸鹽沉淀。這時(shí)蛋白部分帶正電荷，而沉淀劑帶負(fù)電荷，因此這兩種化合物結(jié)合。形成的乳清蛋白復(fù)合物（包含沉淀劑）在低pH5下溶解性差。在中性

18、pH時(shí)用鐵離子加多聚磷酸鹽也可形成復(fù)合物，這種產(chǎn)品溶解性差，灰分含量非常高。噴霧干燥的乳清蛋白濃縮物溶解度高。不溶的蛋白部分是由于熱變性，取決于加熱過(guò)程中的pH值和Ca2+活性。由于乳清中約一半的蛋白是-乳球蛋白，所以它的性質(zhì)決定著乳清蛋白濃縮物的性質(zhì)。通過(guò)超濾的方法分離的乳清蛋白幾乎不含非蛋白氮，相反乳糖結(jié)晶化之后獲得的脫鹽乳清中約20%30%的氮是非蛋白氮。（三） 乳白蛋白（Lactalbumin） 加熱酸化干酪乳清可使蛋白沉淀，此沉淀不純。獲得的產(chǎn)物被清洗并干燥，如在一個(gè)鼓式干燥器中。這種蛋白制品被叫做乳白蛋白（Lactalbumin），不要與乳清中的-乳白蛋白混淆。它含有少量蛋白胨、酪

19、蛋白大肽（Caseinomacropeptide）和NPN。由于乳糖含量高、干燥速度緩慢易造成過(guò)度的美拉德反應(yīng)。該產(chǎn)品不溶于水。（四）共沉物（Coprecipitate） 乳蛋白質(zhì)（除蛋白胨外）都能以不溶物的形式從酸化脫脂乳或酪乳中分離出來(lái)。該產(chǎn)品蛋白質(zhì)易消化，富含鈣，有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。共沉物比乳白蛋白制品形成的美拉德反應(yīng)要少得多，因?yàn)槠渲腥樘呛枯^低。（五）分離乳蛋白 荷蘭NIZO研究所開發(fā)出一種純化乳清蛋白的加工工藝：在充分低的離子強(qiáng)度和適宜的pH下，將特殊的免疫球蛋白沉淀，并除去脂肪球和顆粒狀物質(zhì)。上清液經(jīng)超濾之后，可得到一種非常純主要由-乳球蛋白、-乳白蛋白和清蛋白組成的制品。第三節(jié) 乳活性肽及CCP生產(chǎn)一、乳活性肽種類乳蛋白是人類膳食優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的重要來(lái)源，自1979年以來(lái)，越來(lái)越多的研究證實(shí)乳蛋白的分子中存在著具有多種生物活性的片段。這些在母體蛋白中并無(wú)活性的多肽