乳的基本知识

一．概念

1. 常乳(原料乳) 

n 产犊一周后至干奶期开始之前两周内所产的乳。

2. 异常乳

n 在泌乳期中，由于生理、病例或其他因素的影响，乳的成分与性质发生变化。

o 生理异常乳

n 初乳

o 产犊后一周之内所分泌的乳

n 末乳

o 也称老乳，干奶期前两周所产的乳

o 化学异常乳

n 酒精阳性乳：与同体积的酒精（68-72%）混合，酪蛋白出现凝固现象。

n 风味异常乳

n 低成分乳

o 病理异常乳

n 乳房炎乳：由于外伤或者细菌感染，使乳房发生炎症，分泌的乳的成分和性质都发生变化

o 特征：氯含量↑，乳糖含量↓（氯糖值↑）；球蛋白含量↑，酪蛋白含量↓，非脂乳固体↓；细菌、白血球和上皮细胞↑；pH ↑

二、牛乳的组成

o 水分：87.5-88.5%

o 气体    5-8ml/100 ml

o 总乳固体：包括

n 脂质     2.8-4.0% (3.4%)

n 蛋白质   2.8-4.0% (3.2%)

n 碳水化合物  4.6-4.9% (4.6%)

n 其他

牛乳中   水分/乳固体=7：1

o 乳是一种复杂的具有胶体特性的生物学分散体系

1. 水分

n 结合水：约占2-3%，以氢键和蛋白质的亲水基或和乳糖及某些盐类结合存在。

n 结晶水：存在于结晶化合物中，当生产奶粉、炼乳以及乳糖等产品，乳糖含有一分子的结晶水。

n 膨胀水：存在胶粒结构的亲水胶体内。

n 自由水：浓缩及喷粉时易除去的水。

2. 乳蛋白质

n 蛋白质占乳中含氮化合物的95%

2.1. 酪蛋白（ casein ）

n 定义

o 牛乳含氮物中，在pH4.6沉淀的部分

n 分类

o a-casein：钙不溶性（as1—as5）和钙可溶性（ k-和 l-casein）

o b-casein：A1，A2，A3，B，C，D等

o g -casein

o d-casein：不受凝乳酶的凝固作用，故凝固后留存在乳清中

n 酪蛋白的物理特性

n 结合蛋白，典型的含磷蛋白质（P，0.8%)

n 白色无味，形成乳白色乳状的主要成分

n 相对密度1.25-1.31，不溶于水，不溶于酒精等有机溶剂，可溶于碱

n 在蛋白酶的作用下分解

n 热稳定性高（热凝固大于140℃/30min）

n 属于两性电解质NH3+—R—COO-

n 以酪蛋白酸钙-磷酸钙胶体颗粒形式存在于乳中

o 球状直径30-300 nm，以80-120 nm居多数，数量5-15×1012个/ml牛乳

o 胶粒所以能保持相对稳定的胶体悬浊液状态，与k-酪蛋白的胶体保护作用分不开

酪蛋白的化学特性

o 酸凝固特性

n 普通牛乳pH值大约6.6,以酪蛋白酸钙的形式存在于乳中

n 等电点（ pH4.6 ）沉淀的酪蛋白不含钙，但在pH5.2-5.3时酪蛋白就开始沉淀，钙尚未除去，因此加酸要充足

o 金属离子凝固特性

o 由于乳汁中钙和磷呈平衡状态存在，酪蛋白颗粒具有一定的稳定性，当加入氯化钙（0.01mol/L）时，破坏平衡状态，加热时发生凝固。

o 酪蛋白对离子的敏感程度：钠、钾离子＜钙、镁离子＜铝离子。

o 磷酸盐或柠檬酸盐（钠、钾）能与钙、镁形成未解离的络合物，降低钙、镁离子的有效浓度；同时释放钠、钾离子引起胶粒水合作用促进分散。

o 酶凝固特性

n 常用的酶 ：皱胃酶，胃蛋白酶，微生物凝乳酶，木瓜蛋白酶

n 机理 

o a s-酪蛋白、β-酪蛋白和k -酪蛋白，前两者易受Ca2+影响形成沉淀，而后者不仅稳定，而且还具有抑制前者沉淀的作用 

o 首先将k -酪蛋白分解为副k -酪蛋白；其次副k -酪蛋白及as-酪蛋白和β-酪蛋白通过形成钙桥而凝固。

2.2. 乳清蛋白

n 定义：在pH4.6时，仍分散在乳清中的蛋白质

n 其粒子水合能力强，具高度分散性，在乳中呈典型的高分子溶液，甚至在等电点时仍保持分散状态

o 乳清蛋白特性

n 不耐热，在生产要尽量加以保护

n 在碱性条件下加热，发生氨基酸缩合反应，产物对人体肾脏有害

n 在酸性条件下加热，溶解度较好，在含乳饮料中呈稳定状态（用脱盐乳清粉来配制酸性含乳饮料）

3. 乳脂肪

n 乳中脂肪组成

o 乳脂肪——甘油三酸酯类，占97-99%

o 磷脂类，0.2%～1.0%

o 甾醇类，0.25%～0.4%

o 脂溶性维生素类

n 乳脂肪以脂肪球的状态存在于乳浊液中，对牛乳风味起重要的作用，直径范围0.1-10 mm,平均直径3-5 mm

n 乳脂肪的组成特点

n 乳脂肪中含有20种左右的脂肪酸

n 含低级（碳14个以下）挥发性脂肪酸达14%，其中水溶性挥发性脂肪酸达8.5%，其他油脂不足1%

n 奶油熔点低，25-38℃，在口腔中可融化，质体较柔软

n 乳中不饱和脂肪酸的复合体是由亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸所组成，为必需脂肪酸

n 乳脂肪的化学特性

n 易氧化

o 脂肪与氧、光线、金属接触时，氧化产生哈败；工艺上，避免使用铜、铁设备和容器，应使用不锈钢设备

n 易水解

o 含低级脂肪酸比较多，即使稍微水解也会产生带刺激性的酸败味

o 水解起因于乳本身的解脂酶和外界污染的微生物酶

n 乳脂肪球膜的构造

n 组成：蛋白质、磷脂、高熔点甘油三酸酯、甾醇、维生素、金属、酶类以及结合水

n 骨架是卵磷脂-蛋白质络合物

n 磷脂层疏水基向脂肪球中心，并吸附高熔点甘油三酸酯形成膜最内层

n 磷脂层夹着甾醇和维生素；

n 磷脂层亲水基向外乳浆，结合蛋白质形成膜的外层，并结合水分子构成油水两相过渡。

n 脂肪球的大小对乳制品加工的意义

n 脂肪球的直径越大，上浮的速度就越快，故大脂肪球含量多的牛乳，容易分离出稀奶油。

n 当脂肪球的直径接近1nm时，脂肪球基本不上浮。所以，生产中可将牛乳进行均质处理，得到长时间不分层的稳定产品。

4. 乳糖

n 乳糖占乳中碳水化合物总量的99.8%以上，在牛乳中约含4.5%，占干物质的38-39%

n 是一种从乳腺分泌的特有的化合物，其他动植物组织中不含乳糖，是一种还原性双糖

o a-含水乳糖

o a-无水乳糖

o b-无水乳糖

n 乳糖三种溶解度

n 最初溶解度： a-乳糖的溶解度

n 最终溶解度： a- ，b-的比例达到平衡

n 超溶解度：将乳糖饱和溶液冷却达过饱和状态， 继续冷却，a-无水乳糖结晶析出，a-和b-平衡被破坏， b-向a-转化，并再次析出a-无水乳糖结晶至平衡。

n 乳糖不耐

n 乳糖被摄取后在胃中不消化，在小肠黏膜上皮细胞中的乳糖酶作用下被分解

o 如果乳糖被直接注射于血管或皮下，则从尿中排出

o 乳糖的消化力下降，导致腹胀、呕吐等乳糖不适症。

5. 酶类

n 来源

o 乳腺，原生酶

o 污染微生物的代谢产物

n 蛋白酶

n 种类

o 非细菌性（固有）蛋白酶

o 细菌性蛋白酶（主体）

n 特性

o 最适pH 8（细菌性腐败环境）

o 80 ℃，10min失活

乳酸菌分泌的蛋白酶，在干酪成熟中起主要作用

n 脂酶（脂肪水解酶，而非脂肪氧化酶）

n 种类

o 吸附在脂肪球膜间的膜脂酶（末乳和乳粉炎症乳）

o 残存在于脱脂乳中与酪蛋白相结合的乳浆脂酶

n 特性

o 最适pH9.0-9.2，最适稳定37℃

o 灭活温度>80℃。

n 加工处理

o 由于均质破坏脂肪球膜而增加了脂酶与乳脂肪的接触面，促进水解，故均质后应及时杀菌

o 制造稀奶油时，灭酶杀菌温度在80-85 ℃以上，防止脂酶分解脂肪产生游离脂肪酸导致苦味和哈败

o 磷酸酶

n 种类

o 主要为碱性磷酸酶，吸附于脂肪球膜处

o 少量酸性磷酸酶， 存在于乳清中

n 碱性磷酸酶特性

o 最适pH值为7.6～7.8

o 63℃,30min或71-75℃,15-30s加热后钝

（可用于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）

o 过氧化氢酶

n 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

n 可判定牛乳是否为乳房炎乳或其它异常乳

n 经65℃/30min加热，过氧化氢酶的95％会钝化；经75℃,20min加热，则100％钝化

n 过氧化物酶

n 主要来自于白血球的细胞成分，是乳中固有的酶，其数量与细菌无关，

n 促使过氧化氢氧化乳中的多元酚、芳香胺及某些化合物

n 特性

n 最适温度为25℃

n 最适pH值是6.8

n 钝化温度和时间大约为76℃/20min、77-78℃/5min、85℃/10s

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

o 还原酶

n 乳中的微生物的代谢产物

n 还原酶能使甲基蓝还原为无色。乳中的还原酶的量与微生物的污染程度成正相关，故可通过测定还原酶的活力来判断乳的新鲜程度。

6.维生素

n 牛乳含有几乎所有已知的维生素。

o 脂溶性维生素A、D、E、K等→干酪，奶油

o 水溶性的维生素B1、B2、B6、B12、C等→乳清，脱脂乳

n 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

7. 无机物

o 亦称为矿物质，是指除碳、氢、氧、氮以外的各种无机元素，主要有磷、钙、镁、氯、钠、硫、钾、及微量元素等。

o 含量为0.35-1.21%，平均为0.7%左右

o 无机物存在形式

o 钠的大部分是以氯化物、磷酸盐和柠檬酸盐的离子状态存在。

o 钙、镁与酪蛋白、磷酸和柠檬酸结合，一部分呈胶体状态，另一部分呈溶解状态。

o 磷是乳中磷蛋白和磷脂的成分。

o 存在意义

o 钙、磷等成分在营养上有重要意义

o 盐类的构成及其状态对乳的物理化学性质有很大影响，加工时，盐类的平衡成为重要问题

o 乳中某些金属尤其是铜和铁促进贮藏的乳制品产生异常气味

o 乳中其他成分

o 有机酸：

o 柠檬酸及微量乳酸、丙酮酸和马尿酸。

o 柠檬酸（含量0.07%～0.40%，平均为0.18%）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，同时还是芳香成分丁二酮的前体。

o 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。

o 细胞成分

o 白血球和一些乳房分泌组织的上皮细胞，也有少量红血球

o 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（不超过50万个／mL）

o 乳中其他成分

o 气体

o 新鲜牛乳中以CO2为最多，N2次之，O2最少

o 牛乳在冷却过程中多使用表面冷却器，可除去不愉快气味，同时使乳中CO2减低，酸度下降1°T

三、牛乳的物理性质

1. 色泽

n 正常乳：

o 脂肪球-酪蛋白胶粒——对日光的不规则反射（散射），呈现白色；

o 脂溶性胡萝卜素和叶黄素——淡黄色；

o 水溶性核黄素，存在于乳清中——荧光性黄绿色。

n 异常乳

o 红色——炎症；

o 黄色——初乳（浓稠）；

o 变红、变蓝——细菌污染乳

n 折射率为=1.344～1.348，此值与乳固体的含量有比例关系，由此可判定牛乳是否掺水

2. 滋味与风味

n 正常

o 乳香味：含有挥发性脂肪酸及其他挥发性物质构成正常

o 口感：脂肪球-酪蛋白胶粒，柔和醇厚

o 滋味： Na+、CL-咸味，Mg++、Ca++苦味，柠檬酸-、PO4---酸味，乳糖甜味

n 异常

o 乳香味弱：热处理过

o 牛粪味、饲料味、金属味、焦糖味

3. 比重（相对密度）

n 15℃时，正常乳的平均比重为1.032，脱脂乳为1.037

n 乳的相对密度在挤乳后1h内最低，后逐渐上升

o 由于气体的逸散、蛋白质的水合作用及脂肪的凝固使容积发生变化的结果

o 不宜在挤乳后立即测试比重

n 检验用语：比重32度（即1.032）

4. 热力学性质

n 冰点

o 一般为-0.525～-0.565℃，平均为-0.540℃

o 乳糖和盐类是导致冰点下降的主要因素

o 正常的牛乳其乳糖及盐类的含量变化很小，可根据冰点变动用下列公式来推算掺水量

n W=（T-T’）*（100-TS）/T，式中W—掺水量（%）；T—正常乳冰点；T’—被检乳冰点；TS—被检验乳的乳固体百分含量；

n 每掺水10%，冰点约上升0.054摄氏度

n 酸败的牛乳其冰点会降低，所以测定冰点必须要求牛乳的酸度在20°T 以内。

n 沸点

o 101.33kPa(1个大气压)下为100.55℃

o 乳的沸点受其固形物含量影响，浓缩到原体积一半时，沸点上升到101.05℃

n 比热[kJ／(kg.K)]

o 牛乳的比热为其所含各成分之比的总和，即3.89

o 乳蛋白2.09，乳脂肪2.09，乳糖1.25，盐类2.93，水4.187

o 在乳品生产过程中常用于加热量和致冷量计算

5. 电学性质

n 导电率：

o Na+，CL-↑（乳糖↓）→导电率↑ 

o 一般在0.003-0.005 S/m

o 超过0.006 S/m即为异常乳[乳房炎乳（氯糖值高），掺杂电解质]

o 脂肪妨碍离子运动，脱脂乳>全乳

n 氧化还原电势：

o Vb2、Vc、Ve、酶、微生物代谢产物、溶解态氧

o +0.23-0.25V

o Eh ↑：高价金属离子

o Eh ↓：加热；微生物污染

6. 表面张力

n 20℃时为0.04～0.06N/cm

n 鉴别乳中是否混入其他添加物

n 升温↑，表面张力↓；

n 含脂率↑，表面张力↓；

n 均质处理，脂肪球表面积↑，表面张力↑；

n 脂肪经脂酶水解，表面张力↓ ；

7. 粘度

n 20 ℃时牛乳的粘度为0.0015-0.0002 Pa·s

n 与温度成反比

n 影响粘度的因素：酪蛋白>脂肪>白蛋白

n 过粘，变稠；

n 粘度不足，脂肪上浮，糖沉淀。

8. 酸度

n 单位：洁尔涅尔度(°T)

n °T的定义(滴定酸度)：以酚酞为指示剂，中和100ml乳所消耗的0.1mol/L NaOH溶液的毫升数

n 正常乳的酸度通常为16-18 °T

o 总酸度

n 自然酸度（16-18 °T ）

n 发酵酸度：乳糖+微生物→乳酸

n 其他表征

n 乳酸度（%） = OT×0.009

n [(0.1mol/L的NaOH)毫升数×0.009/滴定乳样的克数] ×100%

n pH值：真实酸度，氢离子浓度指数

n 正常牛乳：6.5-6.7

n 初乳、酸败乳：<6.4

n 炎乳、低酸乳：>6.8

n 末乳：7

四、热处理对乳性质的影响

1. 拉姆斯盾现象（奶皮子）

n 现象：牛乳在40℃以上加热时，液面形成薄膜

n 机理：表面水分蒸发，局部浓缩，[Ca2+]浓度上升，导致胶体凝结

n 组成：70%以上脂肪，20-25%蛋白质（乳蛋白居多）

n 可搅拌预防

2.非酶褐变

n 美拉德反应：羰（还原糖类）氨（氨基酸和蛋白质）反应，碱性条件下更易发生

n 焦糖化反应：乳糖在高温下焦糖化而形成褐变，温度和pH越高，褐变越严重。0.01%的游离半胱氨酸可抑制

3. 形成乳石

n 加热面→局部高温→ Ca3（PO4）2晶核→沉淀（蛋白质、脂肪、矿物质）

n 降低传热效率，影响杀菌效果，造成乳固体损失

4. 蛋白质热变性

n 酪蛋白

o 100 ℃左右不易变性。

o 经过63-100 ℃加热处理后，再酸凝或酶凝时，凝块明显软而细腻（与生乳凝块相比），含水量高，且凝块缓慢，对干酪制作意义重大。

n 乳清蛋白质

o 热稳定性：α-乳白蛋白(96 ℃ )>β-乳球蛋白(90 ℃)>血清白蛋白(74 ℃)>免疫球蛋白(70 ℃ )；

o β-乳球蛋白：<30 ℃时，为二聚体（-S-S-）；>30 ℃时，为单体-SH（强还原性，抗氧化，牛乳适度加热，有利于保存；加热，H2S溢出，蒸煮味）