乳品加工技术

乳品加工技术 黄玉玲 闫波 主编,武汉理工大学出版社 2014年2月,第一章 乳的基础知识,第一节 乳的概念及分类,一、乳的概念：,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。,（一） 采用由健康牛挤出的新鲜乳；,(二) 干奶期前15天的老乳及产犊后的初乳不得使用；,(三) 不得含有肉眼可以看到的机械杂质；,(四) 具有新鲜牛乳的滋味和气味，不得有异味；,(五) 鲜乳的形状为均匀无沉淀的流体，呈浓厚粘性者不得使用；,(六) 色泽应呈白色或稍带微黄；,（七）酸度不得超过20oT；,(八) 成分要求 通常要求脂肪不低于3.2%，无脂干物质不低于8.5%；,(九) 不得加入防腐剂。,二、常 乳,一、常乳 概念：乳牛产犊7d以后至干奶期开始之前所产的乳。常乳的成分及性质基本趋于稳定，为乳制品的加工原料乳。 二、异常乳分类及分析 概念：当乳牛受到饲养管理、疾病、气温以及其它各种因素的影响时，乳的成分和性质发生了变化，甚至不适于作为乳品加工的原料，不能加工出优质的产品，这种乳称作异常乳。,三、异常乳,异常乳,生理异常乳（包括初乳和末乳）,化学异常乳（成分异常乳）,病理异常乳,酒精阳性乳 高酸度乳 低成分乳 混入异物乳 风味异常乳 细菌污染乳,乳房炎乳及其它病牛乳,分类,（一）生理异常乳 （二）化学异常乳 （三）病理异常乳 （四）细菌污染乳菌数超标乳。,（一）生理异常乳,1.营养不良乳 2.初乳 3.末乳,返回,饲料不足、营养不良的乳牛所产的乳汁，皱胃酶对其几乎不凝固，这种乳不能用于生产干酪。,概念：牛产犊后一周之内所分泌的乳汁，特别是3d之内的初乳， 特征：在感官上：呈黄褐色，有异臭，味苦，粘度大。理化性质上：比重高于常乳，达1.060，常乳是1.030；呈酸性；冰点低于常乳。成份组成上与常乳显著不同，因而其物理性质也与常乳差别很大，故不适于做普通乳制品生产用的原料乳。,牛乳的化学成分有显著异常，细菌数及过氧化氢酶含量增加，酸度降低。这种乳不适于作为乳制品的原料乳。一般泌乳末期乳pH达7.0，细菌数达250万/ml，氯根浓度约为0.06%左右。,（二）化学异常乳,1.酒精阳性乳 2.低酸度酒精阳性乳 3.低成分乳 4.混入杂质乳 5. 细菌污染乳,1.酒精阳性乳,概念：乳品厂检验原料乳时，一般先做酒精试验，即用浓度68%或70%的酒精与等量的乳进行混合，凡产生絮状凝块的乳称为酒精阳性乳。 原因：挤乳后鲜乳的贮存温度不适时，酸度会升高而呈酒精试验阳性，其原因主要是乳中的乳酸菌生长繁殖产生乳酸和其它有机酸所致。,返回,2.低酸度酒精阳性乳,概念：有的鲜乳虽然酸度低（16 T以下），但酒精试验也呈阳性，所以称作低酸度酒精阳性乳。,原因：环境饲养管理生理机能,性状：酸度、蛋白质（酪蛋白）、乳糖、无机磷酸、透析性磷酸等的数量较正常乳低，而乳清蛋白、钠、氯、钙离子、胶体磷酸钙等较正常乳高。,返回,3.低成分乳,概念：是指乳的总干不足11%，乳脂率低于2.7%的原料乳。,原因：（1）季节和气温对产乳量和成分的影响（2）饲料对含脂率的影响 （3）饲料对无脂干物质的影响(4)人为因素,防止办法：选育和改良乳牛品种；合理的饲养管理、清洁卫生条件及合理的榨乳、收纳、贮存，则可以获得成分含量高而优质的原料乳。,返回,4. 混入杂质乳,概念：是指在乳中混入原来不存在的物质的乳。 杂质来源： （1）偶然混入 （2）人为混入： （3）经牛体进入：,返回,5. 细菌污染乳,（1）微生物污染乳的种类：（2）乳中微生物的来源及污染途径如下：, 乳房 牛体 空气 挤乳用具和乳桶等 其它,返回,1.乳房炎乳 特点 分类 判断方法,乳糖含量低，氯含量增加及球蛋白含量升高，酪蛋白含量下降，并且体细胞数量增多，无脂干物质含量较常乳少。,临床性、非临床性、潜在性、慢性、急性、细菌性, pH 乳糖、氯以及其它矿物质 酪蛋白数 细胞数 其它方面,1 乳房炎乳 鉴别方法： （1）pH值：正常值6.6，6.7怀疑，6.8以上初步判定为乳房炎乳。 （2）氯糖数：正常小于3，4以上可判定为乳房炎乳，最高达15。 氯糖数=,氯含量,乳糖含量,100,（3）酪蛋白数：78或78以下初步判定为乳房炎乳。,酪蛋白数=,酪蛋白氮,总氮,100,（4）细胞数：超过10万以上初步判定为乳房炎乳。,（5）其他方面,（三）病理异常乳,2.其它病牛乳 除乳房炎以外，乳牛患有其它疾病时也可以导致乳的理化性质及成分发生变化。口蹄疫、布氏杆菌病等的乳牛所产的乳其质量变化大致与乳房炎乳相类似。另外，患酮体过剩、肝机能障碍、繁殖障碍等的乳牛，易分泌低酸度酒精阳性乳。,第二节 乳的化学成分,乳的成分十分复杂，其中至少含有上百种化学成分，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,一、乳汁组成及含量,乳品行业中一般将牛乳成分分为水分和乳干物质两大部分，而乳干物质又分为脂质和无脂干物质； 另一种分类方法是将牛乳分为有机物和无机物，有机物又分为含氮化合物和无氮化合物。,二、乳的胶体性质,1. 真溶液： 2. 高分子溶液： 3. 胶体悬浮液： 4. 乳浊液：,酪蛋白在乳中形成酪蛋白酸钙磷酸钙复合体胶粒。胶粒直径约为30800nm， 平均为100 nm。,乳脂肪是以脂肪球的形式分散于乳中，形成乳浊液。脂肪球直径约为10010000 nm。,乳白蛋白及乳球蛋白呈大分子态分散于乳中，形成典型的高分子溶液，其微粒直径约为1550 nm。,乳中的乳糖、水溶性盐类、水溶性维生素等呈分子或离子态分散于乳中，形成真溶液，其微粒直径小于或接近1 nm。,在分散媒（剂或分散介质）水中： （1） 有以分子及离子状态分散在其中的乳糖和盐类； （2） 有成乳浊质及悬浊质状态分在其中的蛋白质； （3） 还有一部分以乳浊液及悬浊液状态分散在乳中的脂肪，这些分散在水中的成分，都被称为分散相或分散质。从粒子的大小来分析。 一、牛乳中以分子或离子状态存在的溶质有磷酸盐类的一 部分、无机盐类、糖类等，其粒子直径在1nm以下，即形成 真溶 液。 二乳中的乳白蛋白、乳球蛋白是大分子状态，直径为 15-50nm，形成胶体溶液，酪蛋白在乳中形成酪蛋白酸 钙磷酸钙复合胶粒，胶粒直径为30-800nm，平均100nm， 为过渡态，一般将其列入胶体悬浮液范畴。最大3um。 三.乳中脂肪呈球状，小的直径为100nm-10um，平均为3um，呈乳浊液。 四.乳中少量气体，部分气体以分子状态溶于乳中，部分气体经搅动后在乳中形成泡沫状态。,牛乳,水分88%（87.588.5）,干物质12% （11.512.5）,气体7（58）mL/100mL,乳脂肪3.4（2.84.0）% 含氮物3.2（2.84.0）% 乳糖4.6（4.64.9）% 灰分0.7（0.60.8）% 柠檬酸0.1%0.2% 维生素 酶类,一、水分,水分是乳中的主要组成部分，约占87%89%。乳中水分又可分为自由水、结合水、膨胀水和结晶水，自由水是乳中主要水分，即一般的常水，具有常水的性质，而结合水、膨胀水和结晶水则不同，在乳中具有特别的性质和作用。,一、水分,（一）结合水 （二）膨胀水 （三）结晶水,结合水约占2%-3%，以氢键和蛋白质的亲水基或与乳糖及某些盐类结合存在，无溶解其它物质的特性，在通常水结冰的温度下并不结冰。,膨胀水存在于凝胶粒结构的亲水性胶体内,结晶水存在于 结晶性化合物中,二、气体,生乳中含有一定量气体，其中主要为二氧化碳、氧及氮等。细菌繁殖后，其它的气体如氢气、甲烷等也都在乳中产生。,刚挤出的牛乳含气量较高，其中以二氧化碳为最多，氮次之，氧最少，所以乳品生产中的原料乳不能用刚挤出的乳检测其密度和酸度。,三、乳干物质,概念：将乳干燥到恒重时所得到的残余物。 含量：正常乳中11%13%。,四、乳脂肪(fat),乳脂质中约有97%99%的成分是乳脂肪，还含有约1%的磷脂和少量的甾醇、游离脂肪酸、脂溶性维生素等。乳脂肪是中性脂肪，在牛乳中的含量平均为3.5%4.5%，是牛乳的主要成分之一。,乳脂肪是由一个分子的甘油和三个分子相同或不同的脂肪酸所组成，形成甘油三酸酯的混合物。,1.脂肪球的构造 乳脂肪球的大小依乳牛的品种、个体、健康状况、泌乳期、饲料及挤乳情况等因素而异，通常直径约为0.110m，其中以0.3m左右者居多。每毫升的牛乳中约有2040亿个脂肪球。 脂肪球的大小对乳制品加工的意义在于：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。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。,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 磷脂是极性分子，其疏水基朝向脂肪球的中心，与甘油三酸酯结合形成膜的内层；磷脂的亲水基向外朝向乳浆，连着具有强大亲水基的蛋白质，构成了膜的外层 脂肪球膜具有保持乳浊液稳定的作用，即使脂肪球上浮分层，仍能保持着脂肪球的分散状态。在机械搅拌或化学物质作用下，脂肪球膜被破坏后，脂肪球才会互相聚结在一起。因此，可以利用这一原理生产奶油和测定乳中的含脂率。,四、乳脂肪(fat),（一）乳脂肪球及脂肪球膜 乳中脂肪是以微小脂肪球的状态分散于乳中。呈一种水包油型的乳浊液。脂肪球表面被脂肪球膜包裹着，使脂肪在乳中保持稳定的乳浊液状态。脂肪球的直径在0.122m范围，平均为3m。,每一个乳脂肪球外包有一层薄膜，厚度约510nm（1nm=109m）。脂肪球被膜完整包住。 脂肪球膜由蛋白质、磷脂、高熔点甘油三酸酯、甾醇、维生素、金属离子、酶类及结合水等复杂的化合物所构成，其中起主导作用的是卵磷脂蛋白质络合物,乳脂肪的组份,四、乳脂肪(fat),（二）乳脂肪的脂肪酸组成和含量,乳脂肪的脂肪酸组成受饲料、营养、环境等因素的影响而变动，尤其是饲料会影响乳中脂肪酸的组成。,若与一般脂肪相比，乳脂肪的脂肪酸组成中，水溶性、挥发性脂肪酸含量特别高，这类乳脂风味良好且易于消化。,四、乳脂肪(fat),（三）乳脂肪的特性 1乳脂肪的特点,（1） 乳脂肪中短链低级挥发性脂肪酸含量达14%左右，其中水溶性挥发脂肪酸含量高达8%（如丁酸、己酸、辛酸等），而其它动植物油中不过1%，因此乳脂肪具有特殊的香味和柔软的质体，是高档食品的原料。,（4） 乳脂肪易吸收周围环境中的其它气味，如饲料味、牛舍味、柴油味及香脂味等等；,（2） 乳脂肪易受光、空气中的氧、热、金属铜、铁作用而氧化，从而产生脂肪氧化味。,（3） 乳脂肪易在解脂酶及微生物作用下而产生水解，水解结果使酸度升高。由于乳脂肪含低级脂肪酸较多，尤其是含有酪酸（丁酸），故即使轻度水解也能产生特别的刺激性气味，即所谓的脂肪分解味。,（5）乳脂肪在5以下呈固态，11以下呈半固态。,四、乳脂肪(fat),（三）乳脂肪的特性 2乳脂肪的理化常数 溶解性挥发脂肪酸值是指中和从5g脂肪中蒸馏出来的溶解性挥发脂肪酸时所消耗的0.1mol/L KOH的毫升数。 皂化价是指每皂化1g脂肪酸所消耗的NaOH的毫克数。,2乳脂肪的理化常数,碘价是指在100g脂肪中，使其不饱和脂肪酸变成饱和脂肪酸所需的碘的毫克数。 波伦斯克值是中和5g脂肪中挥发出的不溶于水的挥发性脂肪酸所需0.1mol/L KOH的毫升数。,乳脂肪的理化特点是水溶性脂肪酸值高，碘价低，挥发性脂肪酸较其它脂肪多，不饱和脂肪酸少，皂化价比一般脂肪高。,四、乳脂肪(fat),（四）磷脂 牛乳中卵磷脂、脑磷脂与神经鞘磷脂的比例为48:37:15。 （五）甾醇 乳脂肪及其它动物性脂肪中甾醇的最主要部分是胆固醇。乳中甾醇含量很低（每100ml牛乳中约含717mg），主要结合在脂肪球膜上。,五、乳糖,（一）乳糖的结构 乳糖C12H22O11是一种从乳腺分泌的特有的化合物牛乳中约含4.5%。乳糖有乳糖和乳糖两种异构体，。乳糖很易与一分子结晶水结合，变为乳糖水合物，所以乳糖实际上共有三种形态。,乳糖在乳中全部呈溶解状态。乳糖为D葡萄糖与D半乳糖以1，4键结合的双糖，又称为1，4半乳糖苷葡萄糖。,五、乳糖,（一）乳糖的结构 1.乳糖水合物 乳糖通常含有1分子结晶水，其无水物亦存在。乳糖水合物是在93.5以下的水溶液中结晶而成的。市售乳糖一般为乳糖水合物。,五、乳糖,（一）乳糖的结构 2.乳糖无水物 乳糖水合物在真空中缓慢加热到100或在120125迅速加热，均可失去结晶水而成为乳糖无水物，其在干燥状态下稳定，但在有水分存在时，易吸水而成为乳糖水合物。,五、乳糖,（一）乳糖的结构 3.乳糖 乳糖是以无水物形式存在的，是在93.5以上的水溶液中结晶而成的。乳糖比乳糖易溶于水，且较甜。,五、乳糖,（二）乳糖溶解度 最初溶解度：将乳糖投入水中，即刻有部分乳糖溶解，达到饱和状态时，就是乳糖的溶解度。 最终溶解度：将饱和乳糖溶解液振荡或搅拌，乳糖可转变为乳糖，再加入乳糖，仍可溶解，而最后达到的饱和点就是乳糖的最终溶解度，是乳糖与乳糖平衡时的溶解度。 过饱和溶解度：将上面饱和乳糖溶液于饱和温度以下冷却时，将成为过饱和溶液，此时如果冷却操作比较缓慢，则结晶不会析出，而形成过饱和状态。,五、乳糖,（二）乳糖溶解度 乳糖不适症：乳糖在消化器官内经乳糖酶作用而水解后才能被吸收。随着年龄的增长，人体消化道内缺乏乳糖酶，不能分解和吸收乳糖，饮用牛乳后出现呕吐、腹胀、腹泻等不适应症。,消除乳糖不适症的方法： 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； 利用乳酸菌将乳糖转化成乳酸而且可提高乳糖的消化吸收率，改善制品口味。,六、乳蛋白质,乳蛋白质包括酪蛋白、乳清蛋白及少量脂肪球膜蛋白，乳清蛋白中有对热不稳定的乳白蛋白和乳球蛋白，还有对热稳定的小分子蛋白和胨。,六、乳蛋白质,（一）酪蛋白：占乳蛋白总量的80%82% 概念：酪蛋白是指将脱脂乳加酸处理，在20下调节其pH至4.6时，沉淀（聚沉）的一类蛋白质。,酪蛋白的组成 酪蛋白以胶束状态存在于乳中，是以含磷蛋白质为主体的几种蛋白质的复合体。其中酪蛋白可以区分为钙不溶性和钙可溶性两部分。由s-,-,-和-酪蛋白组成,六、乳蛋白质,（一）酪蛋白 2. 酪蛋白的性质 牛乳酪蛋白是以酪蛋白胶束状态而存在（其中包含大约1.2%的钙和少量的镁），乳中的酪蛋白与钙结合生成酪蛋白酸钙，再与胶体状的磷酸钙结合，称作“酪蛋白酸钙-磷酸钙复合体”。,六、乳蛋白质,（一）酪蛋白 3. 酪蛋白胶束的结构,酪蛋白胶束，是由亚酪蛋白胶束混合构成。亚酪蛋白胶束直径约10-15nm（1nm=10-9m），不同的酪蛋白胶束所含有的s 酪蛋白、 -酪蛋白和-酪蛋白也不是均匀一致的。,六、乳蛋白质,（一）酪蛋白 4. 酪蛋白与酸碱的反应,酪蛋白属于两性电解质，它在溶液中既具有酸性也具有碱性，也就是说它能形成两性离子。,NH 3+ RCOO,六、乳蛋白质,（一）酪蛋白 5. 酪蛋白与醛反应 酪蛋白除与酸碱能起作用外，并可与醛基反应。但由于所处环境不同，其性质也有区别。当酪蛋白在弱酸介质中与甲醛反应时，则形成亚甲基桥，可将两个分子的酪蛋白联结起来。,六、乳蛋白质,（一）酪蛋白 6. 酪蛋白与糖反应,自然界中的醛糖、葡萄糖、转化糖等与酪蛋白作用后变成氨基糖而产生芳香味。如黑面包芳香酒即有此作用。这种作用也表现于产生色素方面，可使食品具有某种颜色如黑色素。,六、乳蛋白质,（一）酪蛋白 7. 酪蛋白的酸凝固 当牛乳中加酸后pH达5.2时，磷酸钙先行分离，酪蛋白开始沉淀，继续加酸而使pH达到4.6时，钙又从酪蛋白钙中分离，游离的酪蛋白完全沉淀。在加酸凝固时，酸只和酪蛋白酸钙磷酸钙作用。所以除了酪蛋白外，白蛋白、球蛋白都不起作用。,六、乳蛋白质,（一）酪蛋白 8. 酪蛋白的皱胃酶凝固 皱胃酶定义与作用 皱胃酶的来源 皱胃酶与胃蛋白酶的关系 皱胃酶的凝乳原理 凝固两个过程,皱胃酶与酪蛋白的专一性结合使牛乳凝固,皱胃酶定义与作用,犊牛第四胃中所含的一种酶能使乳汁凝固，这种酶通常称为。皱胃酶有使乳汁从液体变为凝块，并发生收缩而排出乳清的作用。,返回,皱胃酶的来源,取自犊牛或羔羊的第四胃，在干酪制造中，即利用皱胃酶使乳汁凝固。目前所用的皱胃酶，大多为干燥粉末状。前苏联在活的犊牛或羔羊胃中，用瘘管方法取出皱胃酶制成液体或干燥粉末。近些年，国外发达国家采用发酵技术生产出液体凝乳酶，广泛应用于乳品工业方面。,返回,皱胃酶与胃蛋白酶的关系,它们是单独的两种物质，在幼畜体中是皱胃酶起作用；成年动物是胃蛋白酶起作用。皱胃酶中也存在有胃蛋白酶，但在干酪制造中，最合理的是用皱胃酶，因为胃蛋白酶能够使干酪发生不良的分解过程，有时并带有苦味。,返回,凝固两个过程,酪蛋白在皱胃酶的作用下，形成副酪蛋白（Para-casein），此过程称为酶性变化； 产生的副酪蛋白在游离钙的存在下，在副酪蛋白分子间形成“钙桥”，使副酪蛋白的微粒发生团聚作用而产生凝胶体。此过程称为非酶变化。,返回,六、乳蛋白质,（一）酪蛋白 9. 酪蛋白的钙凝固 原理：酪蛋白系以酪蛋白酸钙磷酸钙的复合体状态存在于乳中，乳汁中的钙和磷呈平衡状态存在，所以鲜乳中的酪蛋白微粒具有一定的稳定性。当向乳中加入氯化钙时，则能破坏平衡状态，因此在加热时使酪蛋白发生凝固现象。此法使蛋白质的利用率提高。,六、乳蛋白质,（二）乳清蛋白 概念：原料乳中去除了在 pH4.6等电点处沉淀的酪蛋白之外，留下的蛋白质。约占乳蛋白质的18%-20%。 分类：对热稳定和对热不稳定两大部分。乳清蛋白用电泳法分析又可分离成8种蛋白。,六、乳蛋白质,1. 对热不稳定的乳清蛋白 当将乳清煮沸20 min，pH为4.6-4.7时，沉淀的蛋白质属于对热不稳定的乳清蛋白，约占乳清蛋白的81%，其中含有：,（l）乳白蛋白 概念：乳清在中性状态时，加人饱和硫酸铵或饱和硫酸镁进行盐析时，仍呈溶解状态而不析出的蛋白质。,分类：乳白蛋白、乳球蛋白和血清白蛋白。 含量：乳白蛋白约占乳清蛋白的19.7%，乳球蛋白约占乳清蛋白的 43.60%，血清白蛋白约占乳清蛋白的4.7%。,六、乳蛋白质,（2）乳球蛋白 概念：乳清在中性状态下，用饱和硫酸铵或硫酸镁盐析时能析出，而呈不溶解状态的乳清蛋白。乳球蛋白约占乳清蛋白的13%，其中乳球蛋白约占乳球蛋白的43.6%。 分类：乳球蛋白又可分为真球蛋白和假球蛋白两种，它们与乳的免疫性有关，具有抗原作用，所以也称为免疫球蛋白。,六、乳蛋白质,（三）脂肪球膜蛋白 牛乳中除酪蛋白和乳清蛋白外，还有一些蛋白质称为脂肪球膜蛋白，它们是吸附于脂肪球表面的蛋白质与磷脂质，构成脂肪球膜，而且1分子磷脂质约与2分子蛋白质结合在一起。,脂肪球膜蛋白特点：对热较为敏感，且含有大量的硫，牛乳在 7075瞬间加热，则SH基就会游离出来，产生蒸煮味。脂肪球膜蛋白质中的卵磷脂易在细菌性酶的作用下形成带有鱼腥味的三甲胺而被破坏。也易受细菌性酶的作用而分解，是奶油贮存过程中风味变坏的原因之一。,六、乳蛋白质,（四）其它蛋白 除了上述的几种特殊蛋白质外，乳中还含有数量很少的其它蛋白质和酶蛋白，在分离酶时可按不同部分将其分开。,（五）非蛋白质氮 牛乳中的含氮物中除蛋白质外还有非蛋白态的氮化物，约占总氮的5%。其中包括氨基酸、尿素、尿酸、肌酐及叶绿素等。,七、乳中酶类,分类：水解酶：包括脂酶、蛋白酶、磷酸酶、淀粉酶、半乳糖酶、溶菌酶等。氧化还原酶：其中包括过氧化氢酶、过氧化物酶、黄嘌呤氧化酶及醛缩酶等。还原酶：其中包括还原酶、氧化酶等。 来源：一是来自于乳腺，二是来源于微生物的代谢产物。,八、乳中维生素,牛乳中维生素的热稳定性不同，维生素A 、维生素D、维生素B1、维生素B2、维生素B12、维生素B6等对热稳定，维生素C等热稳定性差。乳在加工中维生素往往会遭受一定程度的破坏而损失。,牛乳中维生素的热稳定性不同，维生素A 、维生素D、维生素B1、维生素B2、维生素B12、维生素B6等对热稳定，维生素C等热稳定性差。乳在加工中维生素往往会遭受一定程度的破坏而损失。,九、乳中的无机物和盐类,（一）无机物 乳中的无机物主要有磷、钙、镁、氯、硫、铁、钠、钾等。此外还含有微量元素。这些无机物大部分构成盐类而存在，一部分与蛋白质结合或吸附在脂肪球膜上,乳中钙磷等盐类的构成及其状态对乳的物理化学性质有很大影响。,九、乳中的无机物和盐类,（二）乳中的盐类 乳中的矿物质大部分与有机酸和无机酸结合，以可溶性的盐类状态存在。其中最主要的为以无机磷酸盐及有机柠檬酸盐的状态存在，但其中一部分则以不溶性胶体状态分散于乳中，另一部分以蛋白质状态存在。,九、乳中的无机物和盐类,（二）乳中的盐类 1. 盐类存在的状态 牛乳中的盐类可以区分为可溶性盐和不溶性盐。而前者又可分为离子性盐和非解离性盐。牛乳盐类的溶解性与非溶解性的分布，随温度、pH、稀释度及浓度而变化。,九、乳中的无机物和盐类,（二）乳中的盐类 2. 各种处理对盐类分布的影响 （1）温度的影响 （2）酸度的影响 （3）浓度的影响 （4）添加盐类或除去盐类的影响,九、乳中的无机物和盐类,（二）乳中的盐类 3. 盐类平衡,乳汁中蛋白质的稳定性，取决于盐的平衡，而盐类的平衡又决定于酸碱的平衡。酸当量的总数实际上等于碱当量总数（等pH6.6）。它相当于每升乳中含0.0000025g游离的H+离子，在这种H+离子的比例关系下，乳的成分处于平衡状态，这时呈弱酸反应。,九、乳中的无机物和盐类,（三）乳中微量元素 乳中微量元素具有很重大的意义，尤其对于幼儿机体的发育更为重要。,牛乳中铁的含量为100-900g/L，牛乳中铁的含量较人乳中少，故人工哺育幼儿时，应补充铁的含量。,第三节 乳的物理性质,（一）乳的光学性质 （二）乳的热学性质 （三）乳的电学性质 （四）乳的滋味与气味 （五）乳的密度与比重 （六）乳的酸度与pH值 （七）乳的粘度与表面张力,乳的色泽是由于乳中酪蛋白胶粒及脂肪球对光的不规则反射的结果,正常乳的粘度为0.00150.002 Pas。牛乳表面张力在20时为0.040.06N/cm（牛顿/厘米）。,新鲜正常的牛乳呈不透明的乳白色或淡黄色。乳白色是由于乳中的酪蛋白酸钙磷酸钙胶粒及脂肪球等微粒对光的不规则反射所产生。牛乳中的脂溶性胡萝卜素和叶黄素使乳略带淡黄色。而水溶性的核黄素使乳清呈萤光性黄绿色。,刚挤出的新鲜乳若以乳酸度计，酸度为0.150.18（1618 OT），固有酸度或自然酸度主要由乳中的蛋白质、柠檬酸盐、磷酸盐及二氧化碳等酸性物质所造成，其中来源于CO2占0.01%-0.02%（23 OT），乳蛋白占0.05%-0.08%（34 OT），柠檬酸盐占0.01%和磷酸盐0.06%0.08%部分（1012 OT）。,（二）乳的热学性质,1. 冰点： 2. 沸点： 3. 比热：,牛乳冰点的平均值为0.5250.565，平均为0.542。,在101.33kPa（1个大气压）下约为100.55。,牛乳的比热一般约为3.89kJ/（kg）,返回,（三）乳的电学性质,1. 电导率 由于乳中含有盐类，因此具有导电性，可以传导电流。正常牛乳的电导率25时为0.0040.005 S 2. 氧化还原电势 一般牛乳的氧化还原电势Eh为 +0.23+0.25V。乳经过加热，则产生还原性强的硫基化合物，而使Eh降低；铜离子存在可使Eh上升；而微生物污染后随着氧的消耗和产生还原性代谢产物，使Eh降低。,返回,（四）乳的滋味与气味,特殊的香味：挥发性脂肪酸及其它挥发性物质。 另外：很容易吸收外界的各种气味。 稍带甜味：乳糖。 稍带咸味：氯离子。 返回,（五）乳的密度与比重,乳的比重（相对密度）指乳在15时的重量与同容积水在15时的重量之比。正常乳的比重以15为标准，平均为 1.032。 乳的密度系 指乳在20时的质量与同容积水在4时的质量之比。正常乳的密度平均为1.030。我国乳品厂都采用这一标准。,返回,（六）乳的酸度与pH值,新鲜乳的酸度称为固有酸度或自然酸度，这种酸度与贮存过程中因微生物繁殖所产生的酸无关。 挤出后的乳在微生物的作用下产生乳酸发酵，导致乳的酸度逐渐升高。由于发酵产酸而升高的这部分酸度称为发酵酸度。 自然酸度和发酵酸度之和称为总酸度。,返回,吉尔涅尔度（T） 定义：取10ml牛乳，用20ml蒸馏水稀释，加入0.5%的酚酞指示剂0.5ml，以0.1mol/L溶液滴定，将所消耗的NaOH毫升数乘以10，即为中和100ml牛乳所需的0.1mol/LNaOH毫升数，每毫升为1T，也称1度 。,2. 乳酸度（乳酸%） 用乳酸量表示的酸度。按上述方法测定后用下列公式计算：,3. 苏克斯列特格恩克尔度（SH） 4. 乳的pH pH为离子酸度或活性酸度。正常新鲜牛乳的pH为6.46.8，一般酸败乳或初乳的pH在6.4以下，乳房炎乳或低酸度乳pH在6.8以上。,第四节 乳中的微生物,重点： 鲜乳中微生物的种类、来源及性状； 微生物在乳品工业中的应用方法； 鲜乳异常发酵产生的原因 讲授时数：2学时,乳中微生物的种类与来源,一、种类 1 病原微生物 2 有害微生物 3 有益微生物, 来源于乳房内的污染 乳房中微生物多少取决于乳房的清洁程度，许多细菌通过乳头管栖生于乳池下部，这些细菌从乳头端部侵入乳房，由于细菌本身的繁殖和乳房的物理蠕动而进人乳房内部。因此，第一股乳流中微生物的数量最多。 正常情况下，随着挤乳的进行乳中细菌含量逐渐减少。所以在挤乳时最初挤出的乳应单独存放，另行处理。,二、乳中微生物的来源, 来源于牛体的污染 挤奶时鲜乳受乳房周围和牛体其他部分污染的机会很多。因为牛舍空气、垫草、尘土以及本身的排泄物中的细菌大量附着在乳房的周围，当挤乳时侵人牛乳中。这些污染菌中，多数属于带芽孢的杆菌和大肠杆菌等。所以在挤乳时，应用温水严格清洗乳房和腹部，并用清洁的毛巾擦干。, 来源于空气的污染 挤乳及收乳过程中，鲜乳经常暴露于空气中，因此受空气中微生物污染的机会很多。牛舍内的空气含有很多的细菌，尤其是在含灰尘较大的空气中，以带芽孢的杆菌和球菌属居多，霉菌的孢子也很多。现代化的挤乳站，机械化挤乳，管道封闭运输，可减少来自于空气的污染。, 来源于挤乳用具的污染 挤乳时所用的桶、挤乳机，过滤布、洗乳房用布等，如果不事先进行清洗杀菌，则通过这些用具也使鲜乳受到污染。所以乳桶的清洗杀菌，对防止微生物的污染有重要意义。,5 其它来源 操作工人的手不清洁，或者混入苍蝇及其他昆虫等，都是污染的原因。还须注重勿使污水溅入桶内，井防止其他直接或间接的原因从桶口侵入微生物。 牛乳在健康的乳房中时就已有某些细菌存在，加上在挤乳和处理过程中外畀微生物不断侵入，因此乳中微生物的种类很多。,一、细菌 牛乳中的细菌，在室温或室温以上温度大量增殖，根据其对牛乳所产生的变化可分为以下几种： 产酸菌 主要为乳酸菌，指能分解乳糖产生乳酸的细菌。在乳和乳制品中主要有乳球菌科和乳杆菌科，包括链球菌属、明串珠菌属和乳杆菌属。,第二节 乳中各种微生物的性状, 产气菌 这类菌在牛乳中生长时能生成酸和气体。例如大肠杆菌和产气杆菌是常出现于牛乳中的产气菌。产气杆菌能在低温下增殖，是低温储藏时能使牛乳酸败的一种重要菌种。另外，可从牛乳和干酪中分离得到费氏丙酸杆菌和谢氏丙酸杆菌。生长温度范围为1540。用丙酸菌生产干酪时，可使产品具有气孔和特有的风味。, 肠道杆菌 肠道杆菌是一群寄生在肠道的革兰氏阴性短杆菌。在乳品生产中是评定乳制品污染程度的指标之一。其中主要有大肠菌群和沙门氏菌族。 芽抱杆菌 该菌因能形成耐热性芽孢，故杀菌处理后，仍残存在乳中。可分为好气性杆菌属和嫌气性梭状菌属两种。, 球菌类 一般为好气性，能产生色素。牛乳中常出现的有微球菌属和葡萄球菌属。 低温菌 7以下能生长繁殖的细菌称为低温菌；在20以下能繁殖的称为嗜冷菌。乳品中常见的低温菌属有假单胞菌属和醋酸杆菌属，这些菌在低温下生长良好，能使乳中蛋白质分解引起牛乳胨化，并分解脂肪使牛乳产生哈喇味，引起乳制品腐败变质。, 高温菌和耐热性细菌 高温菌或嗜热性细菌是指在40以上能正常发育的菌群。如乳酸菌中的嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、好气性芽孢菌(如嗜热脂肪芽孢杆菌)和放线菌等。特别是嗜热脂肪芽孢杆菌，最适发育温度为6070。 耐热性细菌在生产上系指低温杀菌条件下还能生存的细菌(135，数秒)，上述细菌及其芽孢都能被杀死。, 蛋白分解菌和脂肪分解菌 (1)蛋白分解菌 蛋白分解菌是指能产生蛋白酶而将蛋白质分解的菌群。生产发酵乳制品时的大部分乳酸菌能使乳中蛋白质分解，属于有用菌。也有属于腐败性的蛋白分解菌，能使蛋白质分解出氨和胺类，可使牛乳产生黏性、碱性、胨化。,(2)脂肪分解菌 脂肪分解菌系指能使甘油酸酯分解生成甘油和脂肪酸的菌群。脂肪分解菌中，除一部分在干酪生产方面有用外，一般都是使牛乳和乳制品变质的细菌，尤其对稀奶油和奶油危害更大。主要的脂肪分解菌(包括酵母、霉菌)有：荧光极毛杆菌、蛇蛋果假单胞菌、无色解脂菌、解脂小球菌、干酪乳杆菌、白地霉、黑曲霉、大毛霉等。大多数解脂酶有耐热性，并且在0以下也具活力。因此，牛乳中如有脂肪分解菌存在，即使进行冷却或加热杀菌，也往往带有意想不到的脂肪分解味。,与乳品方面有关的有分枝杆菌属、放线菌属、链霉菌属。分枝杆菌属以嫌酸菌而闻名，是抗酸性的杆菌，无运动性，多数具有病原性。例如结核分枝杆菌形成的毒素，有耐热性，对人体有害。放线菌属中与乳品有关的主要有牛型放线菌，此菌生长在牛的口腔和乳房，随后转入牛乳中。链霉菌属中与乳品有关的主要是干酪链霉菌，属胨化菌，能使蛋白质分解导致腐败变质。,9 放线菌,二、酵母,乳与乳制品中常见的酵母有脆壁酵母(Sachar frahilis)、膜酺毕赤氏酵母(Pmembrane faeiens)、汉逊氏酵母(Debhansenii)和圆酵母属及假丝酵母属等。,1 脆壁醇母能使乳糖形成酒精和二氧化碳。该酵母是生产牛乳酒、酸马奶酒的珍贵菌种。乳清进行酒精发酵时常用此菌。,2 毕赤氏酵母能使低浓度的酒精饮料表面形成干燥皮膜，故有产膜酵母之称。膜酺毕赤氏酵母主要存在于酸凝乳及发酵奶油中。,5 假丝酵母属的氧化分解能力很强。能使乳酸分解形成二氧化碳和水。由于酒精发酵力很高，因此，也用于开菲乳(kefir)和酒精发酵。,4 圆酵母属是无孢子酵母的代表。能使乳糖发酵，污染有此酵母的乳和乳制品，产生酵母味，并能使干酪和炼乳罐头膨胀。,3 汉逊氏酵母多存在于干酪及乳房炎乳中。,牛乳及乳制品中存在的霉菌主要有根霉，毛霉、曲霉、青霉、串珠霉等，大多数(如污染于奶油、干酪表面的霉菌)属于有害菌。与乳品有关的主要有白地霉、毛霉及根霉属等，如生产卡门培尔(camembert)干酪、罗奎福特(roguefert)干酪和青纹干酪时需要依靠霉菌。,三、霉菌,噬菌体是侵入微生物中病毒的总称，故也称细菌病毒。它只能生长于宿主菌内，并在宿主菌内裂殖，导致宿主的破裂。当乳制品发酵剂受噬菌体污染后，就会导致发酵的失败，是干酪、酸乳生产中必须注意的问题。,四、噬菌体,三 微生物在乳品工业中的应用,发酵：微生物作用于碳水化合物或类似于碳水化合物的物质引起不完全氧化的过程。一般在部分或完全缺氧情况下才不完全氧化或厌氧分解，形成一些不完全氧化物（中间产物）。 具体：微生物对基质（乳糖）进行分子内的厌氧呼吸，一般是基质分子被脱氢等一系列作用而生成各种中间产物，即发酵产物。,一、乳酸发酵（lactic acid fermentation）,乳酸发酵：葡萄糖经微生物的酵解作用产生乳酸的过程称为乳酸发酵。 同型发酵：发酵产物中全为乳酸的为同型发酵。 异型发酵：发酵产物中除乳酸外还有乙醇、乙酸、二氧化碳和氢等，为异型发酵。,应用于乳品中的乳酸菌 目前应用于乳品中的乳酸菌主要包括5个属，它们分别是乳杆菌属、链球菌属、明串珠菌属、双歧杆菌属和片球菌属。 1.乳杆菌属的乳酸菌一般呈细长的杆状，大小为（0.51）（210）m，常呈链状排列，也有单生的例子，革兰氏阳性无芽孢微需氧菌。目前应用于乳品工业的菌种主要有：同型发酵乳杆菌，如德氏乳杆菌（L.delbueckii）、保加利亚乳杆菌（L.bulgaricus）、瑞士乳杆菌（L.heveticus）、嗜酸乳杆菌（L.acidophilus）和干酪乳杆菌（L.casei）及其亚种等；异型发酵乳杆菌，如短乳杆菌（L.brevis）和发酵乳杆菌（L.fermentum）。,2. 链球菌属乳酸菌一般呈短链或长链状排列，为无芽孢革兰氏阳性兼性厌氧菌。在乳品中应用的主要菌种有：乳酸链球菌（S.lactis）、丁二酮乳链球菌(S.diacetilactis)、乳酪链球菌(S.creamoris)和嗜热链球菌（S.thermophilus）等。,3. 明串珠菌属呈圆形或卵圆形，菌种排列呈链状。目前应用于乳品工业中的菌种主要有肠膜明串珠菌（Leuc.mesenteroides）及其乳脂亚种（Leuc.cremoris）、葡聚糖亚种（Leuc.dextranicum）、噬柠檬酸明串珠菌（Leuc.citrovorum）、乳酸明串珠菌（Leuc.lactis）和酒明串珠菌（Leuc.oenos）等。它们在乳品中主要发酵柠檬酸产生特征风味物质，故又称风味菌、香气菌或产香菌。,4. 双歧杆菌因其菌体尖端呈分支状（如Y或V字型）而得名，是无芽孢革兰氏阳性专性厌氧菌。目前已知的双歧杆菌有24种，其中9种存在于人的肠道中，而应用于乳品工业上的仅其中的5种，如两歧双歧杆菌（B.bifidum）、长双歧杆菌（B.longum）、短双歧杆菌（B.breve）、婴儿双歧杆菌（B.infantis）和青春双歧杆菌（B.adolescentis）。,5. 片球菌属乳酸菌的细胞排列呈四联体。 目前应用于乳品工业上的菌种只有乳酸片球菌（P.acidilactici）和戊糖片球菌（P.pentosaceus）两种。,发酵过程： C12H22O11+H2O 2C6H12O6,C6H12O6 2C3H6O3,乳糖酶,乳酸发酵的应用 酸奶、干酪、酸性奶油、酸性酪乳等。,二、酒精发酵（alcohol fermentation）,概念：乳中的乳糖分解（葡萄糖）产生酒精和CO2的过程。,C6H12O6+2ADP+2H3PO4 2CH3CH2OH+2ATP+2CO2+2H2O,EMP,应用：乳酒（Kefir、Koumiss）和乳清酒，一般不单独酒精发酵，伴随有乳酸发酵。,菌种：酵母（球拟酵母、假丝酵母、乳酸克鲁维酵母、脆壁酵母）和霉菌（毛霉和根霉）,三、丙酸发酵（propionic acid fermentation）,概念：葡萄糖经过糖酵解途径生成的丙酮酸可羧化形成草酰乙酸，草酰乙酸还原成琥珀酸，再经脱羧而产生丙酸。此外，少数丙酸菌还能以乳酸为底物、能源，通过发酵将其转化为丙酸，这类发酵的终产物均为丙酸，故称之为丙酸发酵。前者为琥珀酸-丙酸途径，后者为丙烯酸途径。,1.琥珀酸-丙酸途径,2.丙烯酸途径,丙酮酸 草酰乙酸 苹果酸 琥珀酸 丙酸,L-乳酸 2羟丙酰COA 丙烯COA 丙酰COA 丙酸,COA,CO,2H,-2H2O,-CO2,应用：干酪成熟（Swiss cheese）,四、丁二酮发酵（biacetyl fermentation）,概念：微生物利用柠檬酸经发酵生成许多具有良好风味的小分子物质（如丁二酮）的过程。其风味物质除丁二酮外，还有乙醛、乙酸、乳酸、丙酸、乙醇等。,菌种：乳酸链球菌丁二酮亚种、乳脂明串珠菌、嗜柠檬酸明串珠菌等。,使乳与乳制品变质的微生物发酵,1 丁酸发酵（butyric acid fermentation）,除产生丁酸外，产生大量的二氧化碳和氢，由于这一发酵会使干酪风味变坏，产生异臭和质地因产气膨胀而破（断）裂，被认为是乳品工业中有害发酵。 菌种：一些专性厌氧的梭状芽孢杆菌（如丁酸梭菌、酪丁酸梭菌、生孢梭菌等）,C12H22O11+H2O 2C6H12O6 C6H12O6 CH3CH2CH2COOH+2CO2+2H2,2 腐败过程,由于腐败菌的作用使乳中的蛋白质、脂肪发生分解，产生一系列产物，如H2S、NH3、胺等，使乳产生苦味和各种异味，严重时可产生引起人畜中毒的有害物质。此过程为乳的腐败过程。 菌种：脂肪分解菌、蛋白质分解菌等。 另外，肠杆菌及其他产气菌引起的发酵，能使乳糖分解形成大量的混合酸类（乳酸、醋酸、丁酸等）以及酒精和大量气体（CO2、NH3），出现这种发酵时，乳将形成松软多孔的凝块，如果发生在干酪成熟过程中，将出现严重的膨胀现象。,第五节 加工处理对牛乳性质的影响,牛乳的加工方式主要有 热加工 冷加工 发酵加工等类型,一、热加工对乳的影响,（一）一般的变化 1.形成薄膜: 牛乳在40以上加热时，表面生成薄膜。随着加热时间的延长和温度的提高，厚度也逐渐增加。,原因：这是由于蛋白质在空气与液体的界面形成不可逆的凝固物。 膜的组成：占干物质量70%以上的脂肪和20 % 25%的蛋白质，且蛋白质中以乳白蛋白占多数。 防止办法：在加热时搅拌或减少从液面蒸发水分;加水稀释。,一、热加工对乳的影响,（一）一般的变化 2.褐变：牛乳长时间的加热则产生褐变（特别是高温处理时）,原因：一般认为由于具有氨基（NH2）的化合物和具有羟基的（C=O）糖之间产生反应形成褐色物质。这种反应称之为美拉德（Mailard）反应。 由于乳糖经高温加热产生焦糖化也形成褐色物质。 牛乳中含微量的尿素，也认为是反应的重要原因。,影响因素：褐变反应的程度随温度、酸度及糖的种类而异，温度和酸度越高，棕色化愈严重。糖的还原力愈强（葡萄糖、转化糖），棕色化也愈严重，这一点在生产加糖炼乳和乳粉时关系很大。,防止办法：为添加0.01%左右的L半胱氨酸，具有一定的效果。,一、热加工对乳的影响,（一）一般的变化 3.蒸煮味：牛乳加热后会产生或轻或重的蒸煮味，蒸煮味的程度随加工处理的程度而异。,原因：由于乳球蛋白和脂肪球膜蛋白的热变性而产生巯基（SH）。甚至产生挥发性的硫化物和硫化氢（H2S）。,4 形成乳石 （1）概念：由于高温处理或煮沸，在牛乳接触的加热面上出现的结焦物就是乳石。 （2）成分：蛋白质、脂肪和无机物，无机物主要是Ca、P，其次是S、Mg。 （3）形成过程： （4）乳石形成的主要因素： 酸度高； 泌乳后期； 牛乳新鲜度； 设备表面光滑度； 牛乳与加热蒸汽间的温差； 牛乳的流速。,一、热加工对乳的影