畜产品加工学

1. 畜产品加工学 吉林农业大学发展学院 主讲：胡铁军 Mobile:13154369970 E-mail:htj678@yahoo.com.cn

2. 第一篇 乳与乳制品第二章 乳的成份及性质 第一节 乳的组成及分散体系 第二节 乳的物理性质 第三节 异常乳

3. 第一节 乳的组成及其分散体系 一、乳的组成 二、乳的分散体系 三、乳中化学成分的性质

4. 一、乳的组成 • 乳是哺乳动物分娩后由乳腺分泌的一种白色或微黄色的不透明液体。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。 • 乳中含有多种化学成分，其中水是分散剂，其他各种成分如脂肪、蛋白质、乳糖、无机盐等呈分散质分散在乳中，形成一种复杂的分散体系。

5. 一、乳的组成 • 正常牛乳中各种成分的组成大体上是稳定的，其中变化最大的是乳脂肪，其次是蛋白质，乳糖及灰分则比较稳定。 • 牛乳中各种成分主要受牛的品种、个体、地区、泌乳期、畜龄、挤乳方法、饲料、季节、环境、温度及健康状态等因素影响而有差异。如：夏季牛食入维生素多，如脂肪色黄。

6. 表2.1 牛乳主要化学成分及含量

7. 二、乳的分散体系 • 牛乳中的大部分成分是水，脂肪在其中呈乳浊液，蛋白质在其中呈胶体溶液，而乳糖、无机物等以真溶液的形式存在。 • 牛乳脂肪呈液态的微小球状分散在乳中，球的直径平均3μm（微米）左右，可以在显微镜下明显地看到，牛乳中的脂肪球即为乳浊液的分散质。

8. 乳是一种复杂的分散体系，在分散媒(水)中，有以分子及离子状态分散在其中的乳糖及盐类；有呈乳胶体及悬胶体状态分散在其中的蛋白质；还有一部分以乳浊液及悬浊液分散在乳中的脂肪球。乳是一种复杂的分散体系，在分散媒(水)中，有以分子及离子状态分散在其中的乳糖及盐类；有呈乳胶体及悬胶体状态分散在其中的蛋白质；还有一部分以乳浊液及悬浊液分散在乳中的脂肪球。

9. 二、乳的分散体系 • 分散在牛乳中的酪蛋白颗粒，其粒子大小大部分为5～15nm（纳米），如白蛋白的粒子。乳球蛋白的粒子为2～3nm，这些蛋白质都以乳胶体状态分散。 • 凡直径在0.1μm（微米）以下的脂肪球、一部分聚磷酸盐等也以胶体状态分散于乳中。 • 乳糖、钾、钠、氯、柠檬酸盐和部分磷酸盐以分子或离子形式存在于乳中。

10. 表2.2 牛乳的物理性状

11. 三、乳中化学成分的性质 ㈠ 乳脂肪 ㈡ 乳蛋白质 ㈢ 乳糖 ㈣ 乳中的无机物 ㈤ 乳中的维生素 ㈥ 乳中的酶类 ㈦ 乳中的其他成分

12. ㈠ 乳脂肪 1. 脂肪球及脂肪球膜 2. 乳脂肪的化学组成

13. 1. 脂肪球及脂肪球膜 • 在显微镜下可以看到，乳脂是由漂浮在乳中的大小不同的粒子构成的众多小球。这些小球是脂肪球。 • 脂肪球是乳中最大的颗粒: • 其直径为0.1～20μm（微米）， • 平均直径是3～4 μm（微米）， • 1ml全乳中有20～40亿个脂肪球。 • 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，同时也是最轻的颗粒。

14. 1. 脂肪球及脂肪球膜 • 在电子显微镜下观察到的乳脂肪球为圆球形或椭圆球形，表面被一层5～10 nm厚的膜所覆盖，称为脂肪球膜。 • 这层膜由蛋白质和磷酯构成，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，使脂肪球能稳定地存在于乳中。 • 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和测定乳中的含脂率。 蛋白质和磷酯构成 图2.1 脂肪球与 脂肪球膜的结构

15. 图2.2 脂肪球膜的结构图 1-脂肪 2-结合水 3-蛋白质 4-乳浆 乳脂肪主要由甘油三酸酯、磷脂、甾醇类组成。

16. 2. 乳脂肪的化学组成 • 通常认为乳中脂肪成分复杂，甘油三酯是其主要成分，约占乳脂肪的97%～98%，它和极少量的甘油二酯和甘油单酯及游离脂肪酸共存于乳中。 • 乳中的脂肪酸分为三类：(水溶性\非水溶性\挥发性\不挥发性) • 第一类为水溶性挥发性脂肪酸，例如丁酸、乙酸等； • 第二类是非水溶性挥发性脂肪酸，例如十二碳酸等； • 第三类是非水溶性不挥发性脂肪酸，例如十四碳酸、 二十碳酸、十八碳烯酸和十八碳二烯酸等。

17. 表2.3 乳中脂类物质的平均含量

18. ㈡ 乳蛋白质 • 乳蛋白（Milk Protein）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,蛋白质在牛乳中的含量为3.0%～3.5％。 • 牛乳中的蛋白质可分为酪蛋白和乳清蛋白两大类，另外还有少量脂肪球膜蛋白质。 1. 酪蛋白 2. 乳清蛋白质 3. 非蛋白含氮物

19. 1. 酪蛋白 • 在温度20℃时调节脱脂乳的pH至4.6时沉淀的一类蛋白质称为酪蛋白(Casein)，占乳蛋白总量的80%～82%，约占全乳重的2.6%，纯净的酪蛋白为白色，不溶于水，显酸性。 • 酪蛋白不是单一的蛋白质，而是 • 由αs-、β-、κ-、和γ-酪蛋白组成。 • αs-酪蛋白含磷多，故又称磷蛋白。 • 含磷量对皱胃酶的凝乳作用影响很大。 • γ-酪蛋白含磷量极少，因此，γ-酪蛋白几乎不能被皱胃酶凝固。

20. 1. 酪蛋白 ⑴ 酪蛋白酸钙—磷酸钙复合体胶粒 ⑵ 酪蛋白的酸沉淀 ⑶ 酪蛋白的凝乳酶凝固 ⑷ 盐类及离子对酪蛋白稳定性的影响

21. ⑴ 酪蛋白酸钙—磷酸钙复合体胶粒 酪蛋白与钙结合成酪蛋白酸钙，再与胶体状的磷酸钙形成酪蛋白酸钙—磷酸钙复合体（Calcium Caseinate-calciumphosphate Complex)，以胶体悬浮液的状态存在于牛乳中，其胶体微粒直径范围在10～300nm之间变化，一般40～160nm占大多数。

22. 图2.4 酪蛋白酸钙—磷酸钙复合体微胶粒

23. ⑵ 酪蛋白的酸沉淀 • 酪蛋白微胶粒对pH的变化很敏感。当脱脂乳的pH降低时，酪蛋白微胶粒中的钙与磷酸盐就逐渐游离出来。 • 当pH达到酪蛋白的等电点4.6时，就会形成酪蛋白沉淀。酪蛋白的酸沉淀过程以盐酸为例表示如下： 酪蛋白酸钙[Ca3(PO4)2]+2HCl酪蛋白+2CaHPO4+CaCl2

24. ⑶ 酪蛋白的凝乳酶凝固 • 牛乳中的酪蛋白在皱胃酶等凝乳酶的作用下会发生凝固，工业上生产干酪就是利用此原理。 • 酪蛋白在皱胃酶的作用下水解为副酪蛋白(Para-casein)，后者在钙离子等二价阳离子存在下形成不溶性的凝块，这种凝块叫做副酪蛋白钙，其凝固过程如下： 酪蛋白酸钙+皱胃酶一副酪蛋白钙+糖肽+皱胃酶

25. ⑷ 盐类及离子对酪蛋白稳定性的影响 • 乳中的酪蛋白酸钙—磷酸钙胶粒容易在氯化钠或硫酸铵等盐类饱和溶液或半饱和溶液中形成沉淀，这种沉淀是由于电荷的抵消与胶粒脱水而产生。 • 酪蛋白酸钙—磷酸钙胶粒，对于其体系内二价的阳离子含量的变化很敏感。钙或镁离子能与酪蛋白结合，而使粒子形成凝集作用，故钙离子与镁离子的浓度影响着胶粒的稳定性。

26. 2. 乳清蛋白质 (1) 热不稳定性乳清蛋白 乳清pH 4.6～4.7时,煮沸20min，发生沉淀的一类蛋白质，约占乳清蛋白质的81％。对热不稳定乳清蛋白质包括乳白蛋白和乳球蛋白两类。 (2) 对热稳定的乳清蛋白 这类蛋白包括蛋白胑和蛋白胨，约占乳清蛋白的19%。此外还有一些脂肪球膜蛋白质，是吸附于脂肪球表面的蛋白质与酶的混合物，其中含有脂蛋白、碱性磷酸酶和黄嘌呤氧化酶等。这些蛋白质可用洗涤方法将其分离出来。

27. ① 乳白蛋白 • 乳白蛋白是指中性乳清中，加饱和硫酸铵或饱和硫酸镁盐析时，呈溶解状态而不析出的蛋白质，属于乳白蛋白。 • 乳白蛋白约占乳清蛋白68%，乳白蛋白又包括α-乳白蛋白(约占乳清蛋白的19.7%)、β-乳球蛋白(约占乳清蛋白的43.6%)和血清白蛋白(约占乳清蛋白的4.7%)。 • 乳白蛋白中最主要是α-乳白蛋白，它在乳中以1.5～5.0μm直径的微粒分散在乳中，对酪蛋白起保护胶体作用。

28. ② 乳球蛋白 • 中性乳清中加饱和硫酸铵或饱和硫酸镁盐析时，能析出而不呈溶解状态的乳清蛋白即为乳球蛋白。约占乳清蛋白的13%。 • 乳球蛋白具有抗原作用，故又称为免疫球蛋白。初乳中免疫球蛋白含量比常乳高。

29. 3. 非蛋白含氮物 • 除了乳蛋白质外，还有约5%非蛋白含氮化合物，如氨、游离氨基酸、尿素、尿酸、肌酸及嘌呤碱等。 • 这些物质基本上是机体蛋白质代谢的产物，通过乳腺细胞进人乳中。 • 另外还有少量维生素氮。

30. ㈢ 乳糖(1) • 乳糖是哺乳动物乳汁中特有的糖类。牛乳中约含有乳糖4.2%～5.0%，全部呈溶解状态。在泌乳末期和患乳房疾病的乳中含量最低。 • 乳糖是一种双糖，乳糖为D-葡萄糖与D-半乳糖以β-l，4键结合的二糖，又称为1,4-半乳糖苷葡萄糖。因其分子中有羰基，属还原糖。 • 乳糖是常见糖中可溶性最低的，25℃下水中溶解度仅达17.8%。乳糖没有其它糖那样甜，如它的甜度只是蔗糖的1/30。

31. ㈢ 乳糖(2) • 部分人随着年龄增长，消化道内缺乏乳糖酶不能分解和吸收乳糖，饮用牛乳后会出现呕吐、腹胀、腹泻等不适应症，称乳糖不耐症 • 乳糖酶缺乏的程度各不相同，因而症状也各异。从连极少量的乳品都不能消化到摄入大量含乳糖食物后引起轻微的胃肠功能紊乱。 • 在乳品加工中利用乳糖酶，将乳中的乳糖分解为葡萄糖和半乳糖；或利用乳酸菌将乳糖转化成乳酸，可预防“乳糖不耐症”。

32. ㈢ 乳糖(3) • 乳糖受到乳酸菌作用时会发生分解变化，这些细菌含有一种酶叫乳糖酶，它能把乳糖分子分解成中间产物。 • 来自乳酸菌的其它酶继续分解这些中间产物，把它们转变成各种酸，其中乳酸最重要，这就是乳变酸时发生的过程，即乳糖的乳酸发酵。

33. 图2.6 乳糖的结构示意图

34. ㈣ 乳中的无机物 • 牛乳中的无机物(Inorganic Salts)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。 • 常乳中钙盐和钾盐含量极高，然而，盐的含量不总是恒定的，牛乳中无机物的含量随泌乳期及个体健康状态等因素而异。 • 在濒临泌乳末期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。

35. 表2.4 100ml牛乳中的主要无机成分的含量(mg)

36. ㈤ 乳中的维生素 • 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。 • 然而，乳中维生素含量因贮存和加工中损失而大大改变。

37. 表2.5 乳中维生素的含量及成人日需要量

38. ㈥ 乳中的酶类 1. 水解酶类 2. 氧化还原酶类

39. 1. 水解酶类 A. 脂酶 B. 磷酸酶 C. 蛋白酶

40. A. 脂酶 • 牛乳中的脂酶至少有两种，一是只附在脂肪球膜间的膜脂酶，它在常乳中不常见，而在末乳、乳房炎乳及其他一些生理异常乳中常出现。 • 另一种是存在于脱脂乳中与酪蛋白相结合的乳浆脂酶(Plasma Lipase)。

41. 图2.7 脂酶在水解脂肪

42. B. 磷酸酶 • 磷酸酶的特性是可以把磷酸酯分解成磷酸和相应的醇。如果向乳中加入磷酸酯，再向其中加入能与游离醇发生显色反应的试剂，就可以测定乳中磷酸酶的存在。因为试剂颜色的变化可以反映乳中含有磷酸酶。 • 磷酸酶可以经63℃、30min或71～75℃、15～30s加热后可钝化，故可以利用这种性质来检验低温巴氏杀菌法处理的消毒牛乳的杀菌程度是否完全。

43. C. 蛋白酶 • 牛乳中的蛋白酶分别来自乳本身和污染的微生物。乳中蛋白酶多为细菌性酶，细菌性的蛋白酶使蛋白质水解后形成蛋白胨、多肽及氨基酸。其中由乳酸菌形成的蛋白酶在乳中，在干酪加工中具有非常重要的意义。 • 蛋白酶在高于75～80℃的温度中即被破坏，在70℃以下时，可以稳定地耐受长时间的加热，在37～42℃时，这种酶在弱碱性环境中作用最大，中性及酸性环境中作用减弱。

44. 2. 氧化还原酶类 A. 过氧化氢酶 B. 过氧化物酶

45. A. 过氧化氢酶 • 牛乳中的过氧化氢酶主要来自白血球的细胞成分，特别在初乳和乳房炎乳中含量较多。 • 过氧化氢酶把过氧化氢分解成水和游离氧。通过测量乳中游离氧的量就可以反映乳中过氧化氢酶的含量，也能了解牛奶是否来自健康动物乳房。 • 来自患病乳房的乳中过氧化氢酶含量较高，而来自健康乳房的鲜乳只含极少量的过氧化氢酶。多种细菌可产生这种酶，而过氧化氢酶经过普通的高温短时间巴氏消毒法（70～72℃，15～30秒）可以被破坏。

46. B. 过氧化物酶 • 过氧化物酶是最早从乳中发现的酶，它能促使过氧化氢分解产生活泼的新生态氧，从而使乳中的多元酚、芳香胺及化合物氧化。 • 过氧化物酶是乳中固有酶。过氧化物酶可以把过氧化氢中的氧转移给其它物质，从而使一些物质变色。 • 过氧化物酶钝化温度和时间大约为76℃、20min，77～78℃、5min，85℃、10s。通过测定过氧化物酶的活性可以判断牛乳是否经过热处理或判断热处理的程度。这项试验叫Storch氏过氧化物酶试验。

47. ㈦ 乳中的其他成分 1. 有机酸 2. 气体 3. 细胞成份

48. 1. 有机酸 • 乳中的有机酸主要是柠檬酸等。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。 • 乳中柠檬酸的含量为0.07%～0.40%，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。

49. 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/Y)，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。

50. 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。