乳的化學組成和性質(zhì)優(yōu)秀課件

第一章

乳的化學組成和性質(zhì)第二部分乳與乳制品第一節(jié)乳的化學組成第二節(jié)乳的物理性質(zhì)第三節(jié)異常乳第一節(jié)乳的化學組成乳是哺乳動物分娩后由乳腺分泌的一種白色或微黃色的不透明液體，是由很多物質(zhì)形成的復雜的分散體系。主要包括水分、脂肪、蛋白質(zhì)、乳糖、鹽類以及維生素、酶類、氣體等。其中水是分散劑，其它物質(zhì)分散于水中。乳中干物質(zhì)含量約11-13%，干物質(zhì)含量越高，營養(yǎng)價值越高。一、乳脂肪（3-5%）乳脂肪對牛乳的風味起重要作用。在顯微鏡下可以看到，乳脂是由漂浮在乳中的大小不同的粒子構(gòu)成的眾多小球。這些小球是脂肪球。脂肪球是乳中最大的顆粒，其直徑為0.1～20um，平均直徑是3～4um，1ml全乳中有20～40億個脂肪球。脂肪球平均直徑與乳中脂肪含量有關(guān)，脂肪含量越高，脂肪球直徑越大。脂肪球是乳中最大的，同時也是最輕的顆粒。乳脂肪的化學組成通常認為乳中脂肪成分復雜，甘油三酯是其主要成分，約占乳脂肪的97%～98%，它和極少量的甘油二酯和甘油單酯及游離脂肪酸共存于乳中。乳中的脂肪酸分為三類：第一類為水溶性揮發(fā)性脂肪酸，例如丁酸、乙酸等；第二類是非水溶性揮發(fā)性脂肪酸，例如十二碳酸等；第三類是非水溶性不揮發(fā)性脂肪酸，例如十四碳酸、二十碳酸、十八碳烯酸和十八碳二烯酸等。脂肪酸組成受飼料、營養(yǎng)、環(huán)境、季節(jié)影響。二、乳蛋白（3-3.5%）牛乳中的蛋白質(zhì)可分為酪蛋白和乳清蛋白兩大類，另外還有少量脂肪球膜蛋白質(zhì)。1、酪蛋白（Casein）在溫度20℃時調(diào)節(jié)脫脂乳的pH值至4.6時沉淀的一類蛋白質(zhì)稱為酪蛋白，占乳蛋白總量的80%～82%。酪蛋白不是單一的蛋白質(zhì)，而是由αs-,κ-,β-和γ-酪蛋白組成，是典型的磷蛋白。四種酪蛋白的區(qū)別就在于它們含磷量的多少。（2）酪蛋白的性質(zhì)酸凝固：當pH達到酪蛋白的等電點4.6時，就會形成酪蛋白凝固。酶凝固：牛乳中的酪蛋白在皺胃酶等凝乳酶的作用下會發(fā)生凝固，工業(yè)上生產(chǎn)干酪就是利用此原理。酪蛋白在皺胃酶的作用下水解為副酪蛋白(Para-casein)，后者在鈣離子等二價陽離子存在下形成不溶性的凝塊，這種凝塊叫做副酪蛋白鈣。（2）酪蛋白的性質(zhì)鹽類及離子對酪蛋白穩(wěn)定性的影響：乳中的酪蛋白酸鈣-磷酸鈣膠粒容易在氯化鈉或硫酸銨等鹽類飽和溶液或半飽和溶液中形成沉淀，這種沉淀是由于電荷的抵消與膠粒脫水而產(chǎn)生。在90℃時加入0.12%～0.15%的CaCl2即可使乳凝固。酪蛋白與糖的反應(yīng)：具有還原性羰基的糖可與酪蛋白作用變成氨基糖而產(chǎn)生芳香味及其色素。醇凝固：乳酸度較高時，如加入酒精，可使酪蛋白發(fā)生凝固——酒精陽性乳。2、乳清蛋白是指溶解分散在乳清中的蛋白質(zhì)，約占乳蛋白質(zhì)的18%～20%，可分為熱穩(wěn)定和熱不穩(wěn)定的乳清蛋白兩部分。乳清：向牛乳中加入酸（HCl）達到酪蛋白等電點時，酪蛋白沉淀后的上清液。乳穩(wěn)定乳清蛋白：這類蛋白包括蛋白胑和蛋白胨，約占乳清蛋白的19%。三、乳糖乳糖是哺乳動物乳汁中特有的糖類。牛乳中約含有乳糖4.2%～5.0%，全部呈溶解狀態(tài)。乳糖是一種雙糖，乳糖為D-葡萄糖與D-半乳糖以β-l，4鍵結(jié)合的二糖——乳糖酶分解乳糖。在嬰幼兒時期，乳糖是機體主要的碳水化合物來源。乳糖受到乳酸菌作用時會發(fā)生分解變化，來自乳酸菌的酶分解乳糖把它們轉(zhuǎn)變成各種酸，其中乳酸最重要，這就是乳變酸時發(fā)生的過程，即乳糖的乳酸發(fā)酵——生產(chǎn)酸奶。三、乳糖大部分人隨著年齡增長，消化道內(nèi)缺乏乳糖酶不能分解和吸收乳糖，飲用牛乳后會出現(xiàn)嘔吐、腹脹、腹瀉等不適應(yīng)癥，稱乳糖不耐癥。乳糖酶缺乏的程度各不相同，因而癥狀也各異。從連極少量的乳品都不能消化到攝入大量含乳糖食物后引起輕微的胃腸功能紊亂。在乳品加工中利用乳糖酶，將乳中的乳糖分解為葡萄糖和半乳糖；或利用乳酸菌將乳糖轉(zhuǎn)化成乳酸，可預防“乳糖不耐癥”。四、乳中的無機鹽牛乳中的無機物亦稱為礦物質(zhì)，含量為0.35%～1.21%，平均為0.8%左右，主要有磷、鈣、鎂、氯、鈉、硫、鉀等，此外還有一些微量元素。常乳中鈣鹽和鉀鹽含量極高，然而，鹽的含量不總是恒定的，牛乳中無機物的含量隨泌乳期及個體健康狀態(tài)等因素而異。P180，表2-2-2六、乳中的酶乳中的酶主要來自乳腺和乳中微生物產(chǎn)生的。與乳制品生產(chǎn)相關(guān)的酶主要有：水解酶類氧化還原酶類1、水解酶（1）脂酶牛乳中的脂酶至少有兩種，一是只附在脂肪球膜間的膜脂酶，它在常乳中不常見，而在末乳、乳房炎乳及其他一些生理異常乳中常出現(xiàn)。另一種是存在于脫脂乳中與酪蛋白相結(jié)合的乳漿脂酶。主要作用是分解脂肪，產(chǎn)生游離脂肪酸，脂肪酸氧化，從而產(chǎn)生不良氣味。一般生產(chǎn)中需鈍化脂酶活性——80-85℃高溫處理。（2）磷酸酶磷酸酶的特性是可以把有機磷酸酯分解成磷酸和相應(yīng)的醇，是乳中的固有酶。如果向乳中加入磷酸酯，再向其中加入能與游離醇發(fā)生顯色反應(yīng)的試劑（酚酞磷酸鈉），就可以測定乳中磷酸酶的存在。因為試劑顏色的變化可以反映乳中含有磷酸酶。磷酸酶可以經(jīng)63℃、30min或71～75℃、15～30s加熱后可鈍化，故可以利用這種性質(zhì)來檢驗低溫巴氏殺菌法處理的消毒牛乳的殺菌程度是否完全。2、氧化還原酶類（1）過氧化氫酶牛乳中的過氧化氫酶主要來自白血球的細胞成分，特別在初乳和乳房炎乳中含量較多。過氧化氫酶把過氧化氫分解成水和游離氧。通過測量乳中游離氧的量就可以反映乳中過氧化氫酶的含量，也能了解牛奶是否來自健康動物乳房。多種細菌可產(chǎn)生這種酶，而過氧化氫酶經(jīng)過普通的高溫短時間巴氏消毒法（70～72℃，15～30秒）可以被破壞。（2）過氧化物酶過氧化物酶是最早從乳中發(fā)現(xiàn)的酶，它能促使過氧化氫分解產(chǎn)生活潑的新生態(tài)氧，從而使乳中的多元酚、芳香胺及化合物氧化。過氧化物酶鈍化溫度和時間大約為76℃、20min，77～78℃、5min，85℃、10s。通過測定過氧化物酶的活性可以判斷牛乳是否經(jīng)過熱處理或判斷熱處理的程度。這項試驗叫Storch氏過氧化物酶試驗。七、乳中的其它成分有機酸：乳中的有機酸主要是檸檬酸，另外一些發(fā)酵產(chǎn)品中含有乳酸。氣體：主要為二氧化碳、氧氣和氮氣等，約占鮮牛乳的5%～7%，其中二氧化碳最多，氧最少。在擠乳及貯存過程中，二氧化碳由于逸出而減少，而氧、氮則因與大氣接觸而增多。細胞成分：乳中所含的細胞成分主要是白血球和一些乳房分泌組織的上皮細胞，也有少量紅細胞。一、色澤新鮮正常的牛乳呈不透明的乳白色或淡黃色。乳白色是由于乳中的酪蛋白酸鈣—磷酸鈣膠粒及脂肪球等微粒對光的不規(guī)則反射所產(chǎn)生。牛乳中的脂溶性胡蘿卜素和葉黃素使乳略帶淡黃色，而水溶性的核黃素使乳清呈熒光性黃綠色。二、滋味和氣味乳中含有揮發(fā)性脂肪酸及其他揮發(fā)性物質(zhì)，這些物質(zhì)是牛乳滋味和氣味的主要構(gòu)成成分。香味隨溫度的高低而異，乳經(jīng)加熱后香味強烈，冷卻后減弱。乳中羰基化合物，如乙醛、丙酮、甲醛等均與牛乳風味有關(guān)。三、乳的酸度酸度是反映乳新鮮度的一個重要指標，一般酸度越高，新鮮度較差，熱穩(wěn)定性差。固有酸度主要由乳中的蛋白質(zhì)、檸檬酸鹽、磷酸鹽及二氧化碳等酸性物質(zhì)所造成。乳在微生物的作用下發(fā)生乳酸發(fā)酵，導致乳的酸度逐漸升高。由于發(fā)酵產(chǎn)酸而升高的這部分酸度稱為發(fā)酵酸度。酸度=總酸度=固有酸度+發(fā)酵酸度三、乳的酸度乳品工業(yè)中酸度是指以標準堿液用滴定法測定的滴定酸度。滴定酸度有多種測定方法和表示形式。我國滴定酸度用吉爾涅爾度簡稱“oT”（TepHep）或乳酸度（乳酸%）表示。除此以外，酸度還可用氫離子濃度指數(shù)（pH）表示。吉爾涅爾度(0T)取10ml牛乳，加入5%的酚酞指示劑0.5ml（大約5滴），以0.1mol/L氫氧化鈉溶液滴定，將所消耗的NaOH毫升數(shù)乘以10，即中和100ml牛乳所需0.1mol/L氫氧化鈉毫升數(shù)，消耗1ml為10T。正常牛乳酸度16-180T乳酸度(%)取10mL牛乳，用蒸餾水2：1稀釋，用酚酞做指示劑，以0.1mol/L的氫氧化鈉滴定。計算公式：正常乳的乳酸度為0.15-0.18%，與16-18oT相當。乳酸（%）=氫氧化鈉毫升數(shù)×0.009供試牛乳質(zhì)量（毫升數(shù)×密度）×100%pH表示酸度可用氫離子濃度指數(shù)(pH)表示，正常新鮮牛乳的pH為6.5～6.7一般酸敗乳或初乳的pH在6.4以下，乳房炎乳或低酸度乳pH在6.8以上。但由于乳中的膠體、磷酸鹽、檸檬酸鹽的緩沖體系，使乳中有時雖乳酸含量有變化，但pH卻無明顯變化，所以一般乳的酸度都用滴定酸度表示。四、比重和密度D（20℃/4℃）：1.030。牛乳20℃的質(zhì)量與4℃時同體積水的質(zhì)量比——密度。D（15℃/15℃）：1.032。牛乳15℃時的質(zhì)量與同體積同溫度下水的質(zhì)量比——比重。在同溫度下乳的密度較比重小0.0019。一般無脂干物質(zhì)含量越高，相對密度越大，脂肪含量越高，相對密度越小。如初乳D（20℃/4℃）在1.038-1.040之間。四、比重和密度乳品生產(chǎn)中常以0.002的差數(shù)進行換算：密度受溫度影響，溫度每升高或降低l℃實測值就減少或增加0.002。每增加10%的水，D（20℃/4℃）約降低0.003。剛擠出的乳，D（20℃/4℃）比放置2-3h的乳低0.0008-0.0015，因為乳中氣體散發(fā)，液體脂肪凝固，容積變化及蛋白質(zhì)水合造成的。所以剛擠出的乳不宜馬上測定相對密度。五、熱學性質(zhì)1、冰點牛乳的冰點一般為-0.525～-0.565℃，平均為-0.540℃。可根據(jù)冰點變動用下列公式來推算摻水量：X=[(T-T1)÷T]×100式中X——摻水量(%)；T——正常乳的冰點(℃)；T1——被檢乳的冰點(℃)。2、沸點牛乳的沸點在101.33kPa（1個大氣壓）下為100.55℃，乳的沸點受其固形物的含量影響。濃縮到原體積一半時，沸點上升到101.05℃。3、比熱牛乳的比熱為所含各成分之比的總和。按乳成分百分含量比計算得牛乳的比熱約為3.89kJ/（kg·k）六、黏度和表面張力牛乳大致可認為屬于牛頓流體。正常乳的黏度為0.00155～0.002Pa·s，牛乳的黏度隨溫度升高而降低。干物質(zhì)含量越高，乳的黏度越大。牛乳表面張力在20℃時為0.04～0.06N/cm2。牛乳的表面張力隨溫度上升而降低，隨含脂率的減少而增大。表面張力與脂肪含量直接相關(guān)，均質(zhì)和加工處理都回影響表明張力及產(chǎn)品的加工。七、電學性質(zhì)乳中含有電解質(zhì)而能傳導電流。牛乳的導電率與其成分，特別是氯離子和乳糖的含量有關(guān)。正常牛乳在25℃時，導電率為0.004～0.005西門子(S)。乳房炎乳中Na+、CL-等離子增多，導電率上升。一般導電率超過0.06西門子(S)即可認為是患病牛乳。故可應(yīng)用導電率的測定進行乳房炎乳的快速鑒定。氧化還原點位：主要用于乳中微生物檢測。第三節(jié)異常乳一、異常乳的概念和種類當乳牛受到飼養(yǎng)管理、疾病、氣溫以及其他各種因素的影響時，乳的成分和性質(zhì)往往發(fā)生變化，這種乳稱作異常乳，不適于加工優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。異常乳可分下列幾種：生理異常乳化學異常乳病理異常乳微生物污染乳二、異常乳的產(chǎn)生原因和性質(zhì)1、生理異常乳營養(yǎng)不良乳：飼料不足、營養(yǎng)不良的乳牛所產(chǎn)的乳對皺胃酶幾乎不凝固，所以這種乳不能制造干酪。初乳：母牛分娩后一周所分泌的乳叫初乳，呈黃褐色、有異臭、苦味、咸味、黏度大。一般乳清蛋白含量高，灰分含量高，乳糖含量低。末乳：老乳，干奶期前兩周所產(chǎn)的乳，脂肪含量下降，其它成分較常乳高，含酯酶多有油脂氧化味。2、化學異常乳（1）酒精陽性乳乳制品工廠收奶，一般用68或70%就酒精進行檢驗，凡產(chǎn)生絮狀凝塊的稱為酒精陽性乳。①高酸度酒精陽性乳：一般酸度在20oT以上時的乳酒精試驗均為陽性，為乳中微生物生長導致酸度升高。②低酸度酒精陽性乳：有的鮮乳雖然酸度低（16oT以下）但酒精試驗也呈陽性，所以稱作低酸度酒精陽性乳，這可能與飼養(yǎng)管理導致Ca2+、Mg2+離子不平衡有關(guān)。③冷凍乳：乳凍結(jié)后，酪蛋白變性，遇酒精沉淀。（2）低成分乳乳的成分明顯低于常乳，主要受遺傳和飼養(yǎng)管理影響。（3）混入異物乳混入異物的乳是指在乳中混入原來不存在的物質(zhì)的乳。其中，有人為混入異常乳和因預防治療、促進發(fā)育以及食品保藏過程中使用抗生素和激素等而進入乳中的異常乳，還有因飼料和飲水等使農(nóng)藥進入乳中而造成的異常。乳中含有防腐劑、抗菌素時，不宜用作加工的原料乳。（4）風味異常乳造成牛乳風味異常的因素很多通過機體轉(zhuǎn)移或從空氣中吸收而來的飼料味酶作用而產(chǎn)生的脂肪分解味擠乳后從外界污染或吸收的牛體味或金屬味等。3、微生物污染牛奶如果來自一個衛(wèi)生良好的奶場，正常含細菌500-1000個/ml，如果清潔、消毒和冷卻標準不妥當，則可達到每ml乳中數(shù)有百萬個細菌。每日對所有擠奶設(shè)備進行清洗消毒是決定乳的微生物學質(zhì)量的最重要的因素。在一般情況下，奶有三個主要的微生物性污染源：一是來自乳房內(nèi)部；二是來自乳房外部，包括牛體和空氣；三是來自擠奶和貯存設(shè)備。乳房從健康乳房擠出的奶雖然不經(jīng)消毒，但所含微生物數(shù)量很少。這些微生物主要是一些微球菌和鏈球菌，它們對奶產(chǎn)量及質(zhì)量沒有明顯影響。乳房中微生物多少取決于乳房的清潔程度，許多細菌從乳頭端部侵入乳房，由于細菌本身的繁殖和乳房的物理蠕動而進入乳頭乳池下部。因此，第一股乳流中微生物的數(shù)量最多，隨著擠乳的進行乳中細菌含量逐漸減少。所以在擠乳時擠出的第一股乳應(yīng)廢棄。牛體飼料、墊草和糞便是牛體受微生物污染的主要原因，它們是嗜熱性腐敗微生物的污染載體。如果牛在露天草場上吃草，牛體受污染的水平相對比較低，進行舍飼時，受污染的情況就很嚴重。典型的嗜熱性腐敗微生物如腸道病原菌，包括沙門氏菌、彎弧桿菌一般通過糞便污染墊草，進一步污染被毛及乳頭。嗜熱性腐敗微生物可耐過巴氏消毒。所以在擠乳時，應(yīng)用溫水嚴格清洗乳房和腹部，并用清潔的毛巾擦干?？諝鈹D乳及收乳過程中，鮮乳經(jīng)常暴露于空氣中，因此受空氣中微生物污染的機會很多。尤其是牛舍內(nèi)空氣，含有很多的細菌。通常細菌在空氣中含量為50~100個/mL，灰塵多時可達10000個/mL，其中以球菌和帶芽孢的桿菌居多，此外霉菌的孢子也很多。擠乳用具和乳桶擠奶設(shè)備是乳中微生物的來源，也是呈革蘭氏陰性的低溫腐敗細菌的主要來源，主要原因包括管道系統(tǒng)設(shè)計制造不良及擠奶前后清潔衛(wèi)生不徹底。擠乳時所用的乳桶、擠乳機、過濾布和清洗乳房用布，如果清洗消毒不當會成為耐熱性細菌的污染源。工作人員人工擠奶時工作人員手臂可以直接污染奶，實際上也許不可能查明以這種方式傳入的腐敗性微生物的數(shù)量。然而，傳播病原體的可能性明顯存在。這些病原體，或者可以由患有