中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院 食品工藝學(xué) 課件2.1.4

1、第四節(jié) 牛乳成分的化學(xué)性質(zhì)一、水分結(jié)合水：約占2-3%，以H鍵和蛋白質(zhì)的親水基或和乳糖及某些鹽類結(jié)合存在乳粉（噴霧干燥或滾筒干燥時(shí)，保留的3%的水分）膨脹水：存在膠粒結(jié)構(gòu)的親水膠體內(nèi)，影響因素為：中性鹽類、酸度、溫度以及凝膠的擠壓程度結(jié)晶水：存在于結(jié)晶化合物中，當(dāng)生產(chǎn)奶粉、煉乳以及乳糖等產(chǎn)品，乳糖含有一分子的結(jié)晶水二、乳中的氣體新鮮牛乳中以CO2為最多，N2次之，O2最少牛乳在冷卻過程中多使用表面冷卻器，可除去不愉快氣味，同時(shí)使乳中CO2減低，酸度下降1T三、乳脂肪是乳中可用醚類提取出來的全部脂肪部分，是重要成分之一牛乳中脂肪球的直徑0.1-10 m,平均3 m脂肪的組成：乳脂肪甘油三酸酯類，

2、占97-99%磷脂類固醇類脂溶性維生素類（一）甘油三酸酯類1. 乳脂肪與其他動(dòng)植物油脂的比較1）乳脂肪中含有20種左右的脂肪酸，而其他油脂僅含有5-7種2）含低級(jí)（碳14個(gè)以下）揮發(fā)性脂肪酸達(dá)14%，其中水溶性揮發(fā)性脂肪酸達(dá)8%，其他油脂不足1%3）奶油熔點(diǎn)低，25-38，在口腔中可融化，質(zhì)體較柔軟4）乳中不飽和脂肪酸的復(fù)合體是由亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸所組成，為必需脂肪酸1）易氧化 脂肪與氧、光線、金屬接觸時(shí)，氧化產(chǎn)生哈?。还に嚿?，避免使用銅、鐵設(shè)備和容器，應(yīng)使用不銹鋼設(shè)備2）易水解 含低級(jí)脂肪酸比較多，即使稍微水解也會(huì)產(chǎn)生帶刺激性的酸敗味 水解起因于乳本身的解脂酶和外界污染的微生物酶2.

3、 乳脂肪的理化特性3. 乳脂肪球的構(gòu)造及其存在狀態(tài)1）乳脂肪以脂肪球的形式存在于乳中2）在乳品加工中脂肪球的大小有重要意義脂肪球平均直徑為3-5 m，實(shí)驗(yàn)證明直徑小于0.2 m的脂肪球不能分離出來，而大于6-10 m的脂肪球很容易分離。在制作飲用乳和乳粉時(shí)，需要均質(zhì)3）乳在冷卻時(shí)，乳脂肪結(jié)晶，不再是乳濁液，而是懸濁液（固體顆粒）4）由于脂肪球表面存在一層由卵磷脂和蛋白質(zhì)等所構(gòu)成的薄膜，可保證乳脂肪乳濁液和懸濁液的穩(wěn)定性（二）磷脂類由甘油、脂肪酸、磷酸和含氮物組成乳中含有三種磷脂，即卵磷脂、腦磷脂和神經(jīng)鞘磷脂對(duì)乳意義最大的為卵磷脂，它是構(gòu)成脂肪球膜的主要成分脂肪球在乳中呈乳濁狀而不易互相結(jié)合的原

4、因，就是因?yàn)樗闹車辛字鞍踪|(zhì)膜的存在卵磷脂的作用：是形成脂肪球膜的主要成分對(duì)嬰兒大腦發(fā)育有促進(jìn)作用具有良好的乳化劑效能（噴涂卵磷脂生產(chǎn)速溶乳粉）卵磷脂的性質(zhì)： 白色蠟狀物質(zhì)，易被氧化分解和被微生物分解，迅速變暗。分解時(shí)由膽堿形成三甲胺，具有魚腥味腦磷脂 由甘油、硬脂酸、油酸、磷酸和膽胺所組成，含量0.189% 磷脂類易于氧化，應(yīng)避免空氣、光和高溫的影響腦磷脂卵磷脂有和兩種異構(gòu)體，其結(jié)構(gòu)式如下：（三） 甾醇類含量很低（7-17mg/100ml)，但在生理上有重大意義。如麥角甾醇經(jīng)紫外線照射后具有維生素D的特性四、 碳水化合物乳糖乳汁中碳水化合物主要是乳糖，占總量的99.8%以上乳糖是一種從乳

5、腺分泌的特有的化合物，其他動(dòng)植物組織中不含乳糖在牛乳中約含4.5%，占干物質(zhì)的38-39%乳糖是一種還原性雙糖，由一分子D-葡萄糖和一分子D-半乳糖組成乳糖有三種異構(gòu)體，即-含水乳糖， -無水乳糖和 -乳糖乳糖的三種異構(gòu)體-含水乳糖 低于93時(shí)結(jié)晶出來的乳糖，常溫時(shí)最穩(wěn)定，存在變旋光度現(xiàn)象，穩(wěn)定在+55.3，此時(shí)-含水乳糖： -乳糖=1：1.65 -無水乳糖 -含水乳糖以120-130加熱時(shí)失去結(jié)晶水而成為-無水乳糖；不穩(wěn)定，吸濕性很強(qiáng) -乳糖 高于93時(shí)結(jié)晶出來的乳糖；溶于水中時(shí)，與-含水乳糖一樣， - ， -的比例成為平衡狀態(tài) 比-含水乳糖甜味略強(qiáng)，溶解度也比較高 三種不同的溶解度最初溶解

6、度： -乳糖的溶解度最終溶解度： - ， -的比例達(dá)到平衡超溶解度：過飽和狀態(tài)，但有很大的結(jié)晶趨勢圖1 煉乳結(jié)晶曲線三種不同的溶解度乳糖(Lactose)的分解和乳糖不耐癥乳糖在乳糖酶（Lactase)的作用下分解成單糖，經(jīng)微生物分解成酸和其他成分。雙糖類中乳糖最難利用。乳糖為雙糖，難溶于水，在消化器官內(nèi)經(jīng)乳糖酶作用而水解后才能被吸收，如果乳糖被直接注射于血管或皮下，則從尿中排出。嬰兒體內(nèi)乳糖酶活力大，可以在乳粉中強(qiáng)化乳糖；母乳化乳粉，乳糖占50%以上隨年齡的增長，成人體內(nèi)酶活力下降，對(duì)乳糖的消化力下降，導(dǎo)致腹脹、嘔吐等乳糖不適癥所采用的方法有：1.在乳濃縮前加入耐高溫乳糖酶進(jìn)行生產(chǎn)；2.藥店

7、出售乳糖酶藥片，喝前1h加入到乳中； 3.對(duì)于輕度乳糖不耐癥病人，可喝酸奶乳糖的代謝機(jī)理乳糖在乳酸菌的作用下部分分解為葡萄糖和半乳糖，葡萄糖又代謝為乳酸。半乳糖的大部分不被分解而存在于發(fā)酵乳中。乳糖被攝取后在胃中不消化，它在小腸黏膜上皮細(xì)胞中的乳糖酶作用下被分解利用。若人體缺乏乳糖酶，將表現(xiàn)為腹瀉、嘔吐等乳糖不耐癥。由于發(fā)酵乳中的乳糖被部分分解，缺乏乳糖酶的人食用后不再表現(xiàn)為乳糖不耐癥，或僅有輕微表現(xiàn)。乳糖的分解產(chǎn)物葡萄糖作為人體的能源被利用或以糖原的形式貯存起來。半乳糖被腸道、肝臟吸收，變?yōu)槟X和神經(jīng)組織的部分成分，到達(dá)小腸下部則成為腸道菌群的營養(yǎng)物質(zhì)。 乳糖的性質(zhì)和作用乳糖遠(yuǎn)較麥芽糖、蔗糖難

8、溶于水在乳糖酶的作用下分解成單糖，經(jīng)微生物分解成酸和其他成分，意義很大乳糖水解后所產(chǎn)生的半乳糖是形成腦神經(jīng)中重要成分（糖脂質(zhì)）的主要來源，在嬰兒發(fā)育期，有重要作用；一部分乳糖被送至大腸中，由于乳酸菌的作用生成乳酸，而抑制其他有害細(xì)菌的繁殖，對(duì)防止嬰兒下痢也有很大作用乳糖對(duì)鈣的代謝有密切關(guān)系，此外對(duì)于防止肝臟脂肪的沉積也有重要作用五、乳蛋白質(zhì)圖2 常乳中含氮物分布圖（一）酪蛋白1.定義 牛乳含氮物中，在pH4.6沉淀的部分2. 酪蛋白的分類1）-casein:包括 鈣不溶性：s1s5鈣可溶性： -和 -casein2） -casein:A1，A2，A3，B，C，D等3） -casein4） -c

9、asein 不受凝乳酶的凝固作用，故凝固后留存在乳清中3.酪蛋白的性質(zhì)3.1 物理特性典型的含磷蛋白質(zhì)（P：0.8%)白色無味物質(zhì)是形成牛乳乳白色乳狀的主要成分比重1.25-1.31，不溶于水，不溶于酒精等有機(jī)溶劑，可溶于堿，可用來提純酪蛋白在蛋白酶的作用下分解熱穩(wěn)定性高（熱凝固大于140/30min屬于兩性電解質(zhì)NH3+RCOO-酪蛋白膠束的結(jié)構(gòu)酪蛋白以酪蛋白酸鈣-磷酸鈣膠體顆粒形式存在于乳中顆粒的大小、形狀和數(shù)量直徑30-300 nm，球狀，以80-120 nm居多數(shù)，數(shù)量5-15*1012個(gè)/ml牛乳構(gòu)造：Payens模型， Waugh模型 總之，酪蛋白酸鈣-磷酸鈣復(fù)合體膠粒所以能保持相

10、對(duì)穩(wěn)定的膠體懸濁液狀態(tài)，與-酪蛋白的膠體保護(hù)作用分不開圖3 Payen 的酪蛋白膠束結(jié)構(gòu)模型酪蛋白的構(gòu)造圖4 Waugh 的酪蛋白膠束結(jié)構(gòu)模型3.2 化學(xué)特性膠粒的動(dòng)力穩(wěn)定性顆粒表面帶有負(fù)電荷一層水膜對(duì)鹽類離子的穩(wěn)定性 對(duì)鈣、鎂離子很敏感但： -casein敏感性減弱 鈉、鉀離子鈣、鎂離子鋁離子酪蛋白的性質(zhì)（4）酪蛋白的鈣凝固由于乳汁中鈣和磷呈平衡狀態(tài)存在，酪蛋白顆粒具有一定的穩(wěn)定性，當(dāng)加入氯化鈣時(shí)，破壞平衡狀態(tài)，加熱時(shí)發(fā)生凝固0.01NCaCl2,經(jīng)加熱后會(huì)使酪蛋白凝固，溫度越高用量越省：90加入0.12-0.15%的CaCl2即可凝固乳清蛋白一同凝固，幾乎比酸法高5%，比皺胃酶法越高10%

11、以上鈣法沉淀的蛋白質(zhì)中含有大量的鈣和磷，在有價(jià)值的礦物質(zhì)上也優(yōu)越得多2-3ml牛乳+72%中性酒精，等量混合如果乳穩(wěn)定，表明乳中顆粒表明帶大量負(fù)電荷，是新鮮牛乳；否則，不新鮮72%酒精，不發(fā)生沉淀，表明牛乳16-18T一般高酸性乳、初乳、乳房炎乳都會(huì)發(fā)生酒精凝固加醇凝固 普通牛乳pH值大約6.6,以酪蛋白酸鈣的形式存在于乳中鹽酸凝固：酪蛋白酸鈣 Ca3(PO4)2+2HCl酪蛋白+2Ca(H2PO4)2+CaCl2干酪素（食品添加劑）（可溶于乳清中）酪蛋白的酸凝固等電點(diǎn)沉淀的酪蛋白不含鈣，但在pH5.2-5.3時(shí)酪蛋白就開始沉淀，鈣尚未除去，因此加酸要充足，并進(jìn)行繁雜的洗滌處理制造無灰干酪素，

12、工業(yè)上一般使用鹽酸：脫脂乳加熱（34-35C） 加稀鹽酸pH4.6-4.8,凝塊沉淀，除1/2乳清加酸至pH4.2 （形成細(xì)而軟的顆粒，切勿過多）洗滌過濾脫水粉碎干燥粉碎分級(jí)酪蛋白的酸凝固（2）酪蛋白的硫酸沉淀： Ca酪蛋白+H2SO4酪蛋白 +CaSO4 +Ca(H2PO4)2乳酸發(fā)酵： Ca酪蛋白+乳酸 酪蛋白 +乳酸鈣+Ca (H2PO4)2（自然發(fā)酵） 曬干 奶酪（含脂肪），含鈣鹽 因?yàn)槿樗崮苁估业鞍仔纬捎驳哪龎K，并且稀乳酸及其鹽類不溶解酪蛋白，因此是最適合沉淀酪蛋白的酸酪蛋白的酶凝固常用的酶 皺胃酶（牛犢第四胃中）：用于干酪制造（胃蛋白酶（成年動(dòng)物或人）：發(fā)生不良的分解反應(yīng)）微生物凝

13、乳酶木瓜蛋白酶作用原理： -酪蛋白 凝乳酶副 -酪蛋白+糖肽糖肽分子量約為6000-8000副 -酪蛋白比 -酪蛋白 對(duì)Ca2+敏感，形成“鈣橋”，而凝固，本身對(duì)鈣不穩(wěn)定的s 和 -酪蛋白失去保護(hù)而與Ca2+接觸，通過形成鈣橋而凝固乳清蛋白乳清蛋白（1）定義：在pH4.6時(shí)，仍分散在乳清中的蛋白質(zhì)其粒子水合能力強(qiáng)，具高度分散性，在乳中呈典型的高分子溶液，甚至在等電點(diǎn)時(shí)仍保持分散狀態(tài)分為對(duì)熱穩(wěn)定和對(duì)熱不穩(wěn)定的乳清蛋白，對(duì)熱穩(wěn)定的部分為多肽如果將乳清調(diào)整pH為4.6-4.7,煮沸20min，則對(duì)熱不穩(wěn)定的乳清蛋白分離出來，其中含白蛋白和球蛋白白蛋白：乳清在中性狀態(tài)時(shí)，加入飽和(NH4)2SO4 或飽和MgSO4溶液進(jìn)行鹽析時(shí)，仍呈溶解狀態(tài)而不析出的蛋白質(zhì)又分為-乳白蛋白，-乳球蛋白和血清白蛋白乳清蛋白（2）球蛋白：乳清在中性狀態(tài)時(shí)，加入飽和(NH4)2SO4 或飽和MgSO4溶液進(jìn)行鹽析時(shí)，析出而不呈溶解狀態(tài)的乳清蛋白質(zhì).分為真球蛋白和假蛋白兩種，與乳的免疫性有關(guān)，具有抗原作用，故亦稱免疫球蛋白；初乳中含量比常乳中高，犢牛中從中獲得大部分抗體乳清蛋白小結(jié)（3）乳清蛋白不耐熱，在生產(chǎn)要盡量加以保護(hù)乳清蛋白在堿性條件下加熱，發(fā)生氨基酸縮合反應(yīng)，產(chǎn)物對(duì)人體腎臟有害在酸性條件下加熱，溶解度較好，在含乳飲料中呈穩(wěn)定狀態(tài)（用