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1、目录目录w牛乳的组成和结构牛乳的组成和结构w牛乳的物理和化学性质牛乳的物理和化学性质w牛乳中各组分的理化特性及其营养价值牛乳中各组分的理化特性及其营养价值乳蛋白质乳蛋白质乳脂肪乳脂肪乳糖、矿物元素和维生素乳糖、矿物元素和维生素乳中的生物活性物质乳中的生物活性物质牛乳的组成和结构牛乳的组成和结构w概述概述w牛乳是母牛产犊后，为给小牛提供生长所需的营养，而从乳腺分泌的一种具有胶体特性的生物学液体。w其色泽呈乳白或微黄色，不透明，味微甜并有牛乳特有的香味。它是牛犊出生后唯一的食物，含有牛犊生长发育所需的各种营养成分和保护其免受感染的抗体。w小牛出生前不久，母牛乳房就开始分泌乳汁。因此，小牛一出生，母
2、牛就可以哺乳。持续泌乳时间约为300天，这一阶段称为一个泌乳期。在母牛下一次分娩前6-9周，停止挤奶，直到分娩开始新的一个泌乳期，这段时间称为干乳期。奶牛奶牛牛乳的组成和结构牛乳的组成和结构w小牛出生后一周内的奶称为牛初乳。其中含有大量的生物活性物质，包括免疫物质，如免疫球蛋白ig等。w牛初乳因其中组分与正常牛乳的差异较大，且乳清蛋白的含量很高，还有局部血液，故不可以直接用于一般的乳品加工中。w牛乳的组成w牛乳的组成决定了它的营养性、作为食品原料的加工性能及其它价值。牛乳的组成牛乳的组成总乳固体总乳固体( (milk solid)milk solid)牛乳的组成牛乳的组成非脂乳固体非脂乳固体(
3、 (milk solid non-fat)milk solid non-fat)牛乳的组成牛乳的组成牛乳的总固形物组成牛乳的总固形物组成80% 酪蛋白20% 乳清蛋白牛乳的组成牛乳的组成w牛乳中的蛋白质是乳中的主要含氮物质。其中95%是乳蛋白质，5%是非蛋白态氮。乳蛋白质包括酪蛋白、乳清蛋白和少量的脂肪球膜蛋白。w酪蛋白不是单一的蛋白质，它是一类既相似又相异的蛋白质组成的复杂物质。包括s1-酪蛋白、s2-酪蛋白、-酪蛋白、 -酪蛋白， -酪蛋白水解又产生-酪蛋白、肽和肟等。w乳清蛋白中有对热不稳定的乳白蛋白和乳球蛋白，还有对热稳定的肟和胨。w乳中包含多种“微量蛋白如酶。w非蛋白态氮有氨、游离氨
4、基酸、尿素、尿酸、肌酸及牛乳的组成牛乳的组成 嘌呤碱等。这些物质根本上是机体蛋白质的代谢产物，是通过乳腺细胞进入牛乳中的。另外，还有少量的含氮维生素中的维生素态氮。 乳脂肪中包括多种脂类，其中98%以上是甘油三酸酯，另外还有一些胆固醇、二羧酸甘油酯、游离脂肪酸、磷脂和脑苷等。乳糖是仅在乳中存在的糖类，牛乳中的碳水化合物中99.8%以上为乳糖。它是一种复原性的双糖，由葡萄糖和半乳糖合成，使牛乳略带甜味，也是微生物在乳中生长的主要碳源。无机盐是乳中主要的矿物质，主要有磷、钙、镁、钠牛乳的组成牛乳的组成 钾、氯、硫等，此外，还有一些微量元素。牛乳中的无机物大局部与有机酸结合成盐类，其中钠、钾、氯绝大
5、局部电离成离子，呈溶解状态存在；钙、镁小局部呈离子状态，大局部与酪蛋白、磷酸、柠檬酸结合呈胶体状态；磷是酪蛋白、磷脂、及有机酸脂的成分。牛乳中的盐类含量虽然很少，但对乳品加工特别是对乳蛋白质的热稳定性有非常重要的影响。牛乳中盐类之间，特别是钙、镁阳离子与磷酸、柠檬酸阴离子之间保持着一定比例的平衡关系。钙/磷摩尔比牛乳中的铁比母乳中少，在作为婴儿食品时有必要予牛乳的组成牛乳的组成 以强化。铜、铁，尤其是铜有促进脂肪氧化的作用，产生氧化臭，这也是乳品工业中需采用不锈钢材料的原因。w乳中主要的有机酸是柠檬酸，此外，还有微量的乳酸、丙酮酸、及马尿酸等。柠檬酸的平均含量约为0.18%，它以盐类状态存在，
6、除了是酪蛋白胶粒的成分外，还存在着离子态及分子态的柠檬酸钙。w牛乳中的维生素，既有水溶性的，va、vd、ve、vk；也有脂溶性的，vb、vc等。w牛乳中所含的细胞成分是白血球和一些上皮细胞，也有一些红血球。体细胞数是奶牛健康状况的标志之一，牛乳的组成牛乳的组成 正常牛乳中不超过50万个/ml。牛乳刚挤出时，100ml乳中大约有7ml的气体，其中主要是二氧化碳，其次是氮气和氧气。在贮存与加工过程中二氧化碳因逸散而减少，而氧气和氮气那么因与大气接触而增多。牛乳体系的构成牛乳体系的构成w乳体系的构成乳体系的构成w乳是多种物质组成的混合物，其中各种物质相互组成分散体系。其中分散剂是水，分散质有蛋白质、
7、脂肪、乳糖、盐类等。由于分散质种类繁多，其分散度差异较大，所以，乳是包含真溶液、高分子溶液、胶体悬浮液、乳浊液及其过渡状态的具有胶体特性的多级分散体系。w真溶液真溶液w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1nm。牛乳体系的构成牛乳体系的构成w高分子溶液高分子溶液w乳白蛋白和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15-50nm。w胶体悬浮液胶体悬浮液w酪蛋白在乳中形成酪蛋白酸钙-磷酸钙复合体胶粒，从其结构、性质及分散度来看，它处于一种过渡状态，一般把它列入胶体悬浮液的范畴。胶粒直径约为30-800nm，平均为
8、100nm。w乳浊液乳浊液w乳脂肪以脂肪球的形式分散于乳中，形成乳浊液，脂肪球直径约为100-10000nm。牛乳的结构牛乳的结构w此外，牛乳中含有的少量气体，局部以分子态溶于乳中，局部经搅拌后在乳中呈泡沫状态。w牛乳的结构w牛乳的主要结构元素是微状态和亚微状态的。w乳中的脂肪球具有的膜层要比简单的乳化液滴复杂得多，这种膜与吸附层不同，它来自于乳腺细胞的尖端外膜。膜的质量约占总脂肪球的2%，主要包括极性脂类、蛋白质和许多酶类。其中有一半是非脂类物质。乳脂肪中的0.4%是在脂肪球以外的。w酪蛋白胶束由亚基和亚胶束组成。通常的椭圆形直径在10nm左右。胶束有开放式的结构，且每克蛋白质牛乳的结构牛乳
9、的结构 至少结合1.5克的水。在乳中仅存在少量的纯酪蛋白，它不在酪蛋白胶束中。酪蛋白在正常的ph下会与钙、镁阳离子进行结合，成为酪蛋白盐。酪蛋白胶束包含无定形磷酸盐和少量的柠檬酸盐，这通常被称为胶体性磷酸盐，这并不是因为它本身以胶体状态存在，而是胶体的一局部，这一整体被称为酪蛋白钙酪蛋白磷酸盐复合物。实际上，将这一聚合体称为胶束是一个错误的叫法，它并不是在胶体意义上的胶束。只是一个习惯称呼。严格地说，乳中的非胶束蛋白应称为乳清蛋白，但这一术语并不常用，通常将乳中除了酪蛋白以外的蛋白牛乳的结构牛乳的结构 质称为乳清蛋白。主要是球状蛋白，多为单体形式存在。w脂蛋白颗粒，有时称为微粒体，由细胞膜的残
10、片、微绒毛及其它物质组成。牛乳的物理和化学性质牛乳的物理和化学性质w牛乳的物理性质牛乳的物理性质w乳的物理性质对生产工艺、过程控制具有重要的指导意义。w密度密度w牛乳的密度是指在20时的质量与同体积水在4时的质量之比。正常乳的密度为d420=1.030。w牛乳的相对密度以15时的质量与同温度同体积的水的质量之比。通常称为比重，正常乳的比重为d1515=1.032。w密度受温度的影响，且取决于乳中组成成分的含量，牛乳的物理性质牛乳的物理性质 其变化较大，主要原因是牛乳中脂肪含量的变化。牛乳的密度随温度的升高而降低，在冷却过程中，局部脂肪固化，这将使密度升高。但常温下，仅有局部固化，而且与温度变化
11、的历程有关。大多数密度测定仪在设计时就要求待测牛乳要预热至40-50，而后再冷却至20方能用于检测。旋光特性透明介质的折射率通常定义为光在空气中的速度与介质中的速度之比，或波长与波长之比。通常在20，=589nm的条件下测定折射率，表示为n20牛乳的物理性质牛乳的物理性质w牛乳的折射率为1.338，当粒子的大小大于光波长的1/4即大于100nm的可见光，将对折射率没有奉献。如乳脂肪球、空气泡、和乳糖结晶等，而酪蛋白胶束与折射率密切相关。w纯溶剂和溶液的折射率之差n与溶液的体积浓度成比例。可由下式给出：wn溶液n溶剂= n=ww溶液的密度ww某溶质的质量分数w某溶质的折射系数w通常不受溶液的浓度
12、影响，而与溶质溶液混合后发牛乳的物理性质牛乳的物理性质 生的体积收缩有关。 受溶剂和温度的影响。w通过上式可以算出牛乳的密度。w检测折射率可以知道牛乳的组成有无变化。w光散射光散射w由相对分子较大的粒子造成，如脂肪球、空气泡和酪蛋白胶束等。w牛乳的吸收和漫反射牛乳的吸收和漫反射w牛乳吸收可见光的能力较弱。w反射光量以均质乳最多，脱脂乳最少，未处理牛乳居中；而对于光的透射，脱脂乳最深，均质乳最浅，未牛乳的物理性质牛乳的物理性质 处理牛乳居中。光在牛乳透射的有效深度，在波长为578nm时约为24mm，在该波长下照射，vb1、vb6、vc会受到局部损失。乳中的核黄素可造成牛乳呈黄绿色。类葫萝卜素使牛
13、乳呈黄色。在红外区，许多强吸水性键在1.2um,(1.7um附近除外时有吸收，使牛乳变得不透明。-葫萝卜素在0.46um附近有强吸收,它是使牛乳呈奶油色的主要原因。 均质能增强漫反射，这能使牛乳增白。加热初始，牛乳稍微变白，可能因为乳清蛋白变性，或酪蛋白胶束的胶体磷酸盐含量上升所致。牛乳的物理性质牛乳的物理性质w酸度酸度w牛乳的酸度一般为ph6.6-6.8，初乳的ph为6.0左右，随乳汁分泌的增加，即泌乳期的延长，牛乳的ph将上升，乳房炎乳的ph较高，约在7.5左右。w牛乳中含许多酸性和碱性的基团，其中离子化的蛋白质、磷酸盐、柠檬酸盐是决定牛乳酸度和缓冲能力的主要基团。大多数不溶解的磷酸钙会在
14、ph下降时溶解。不同基团的缓冲指数并非严格意义上的加和关系。w牛乳的ph随温度的上升而下降，但这并不意味着牛乳就一定变酸。只不过是各基团的离解活动加强了。牛乳的物理性质牛乳的物理性质w如果将牛乳加热到100以上，将导致永久性的变化。此时，不溶性的磷酸钙含量发生了变化，导致高温下电离生成的氢离子不能在冷却后恢复。牛乳的物理性质牛乳的物理性质w氧化复原电位氧化复原电位w牛乳的氧化复原电位牛乳的氧化复原电位eheh和几个不同体系标准和几个不同体系标准电位电位eo eo 与与phph呈负相关，呈负相关，2525时，正常牛乳在时，正常牛乳在空气饱和状态下，其空气饱和状态下，其ehvehv。w决定牛乳的氧
15、化复原电位的主要体系有决定牛乳的氧化复原电位的主要体系有o2o2、抗坏血酸和核黄素。加热牛乳中的巯基抗坏血酸和核黄素。加热牛乳中的巯基/ /二硫二硫化物体系对化物体系对eheh也有奉献。也有奉献。w牛乳体系中的氧化复原反响受加热、氧气浓牛乳体系中的氧化复原反响受加热、氧气浓度、金属离子、光、氧化复原酶、微生物等度、金属离子、光、氧化复原酶、微生物等因素的影响。因素的影响。w光氧化光氧化牛乳的物理性质牛乳的物理性质w核黄素吸收450nm附近的可见光，从而被激发为三重态，该三重态核黄素能氧化许多化合物，而自身被复原。复原型核黄素能与三重态o2反响生成超氧化阴离子基o2(或h2o2)。牛乳中能被活化
16、的核黄素氧化的化合物有抗坏血酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、组氨酸、酪氨酸、色氨酸等。-乳白蛋白、-乳球蛋白和血清蛋白也可通过该途径氧化。上述反响最为显著的结果是甲硫基丙醛ch3sch3ch2cho的生成，它与牛乳经光照后不良风味的产生有很大关系。w另一途径的光氧化涉及到活化核黄素与3o2直接反响生成单一氧1o2，它是牛乳中单一氧产生的主要途径。牛乳的物理性质牛乳的物理性质w牛乳中的光氧化取决于光密度及光波长的大小。直接太阳光与荧光灯tl灯照射效果比白炽灯要强。一般来说，将1l玻璃瓶装的牛乳置于太阳光下直射10min，足以产生可区分的不良风味。w外表张力和界面张力w牛乳中主要存在两大界面，一是牛乳液相
17、和空气间构成的界面，是牛乳液相的外表；另一界面那么存在于脂肪球与牛乳等离子体之间。w牛乳的外表张力约为0.05n/m(20),同温度下水的外表张力为0.07275 n/m。乳蛋白质、乳脂肪、磷脂和牛乳的物理性质牛乳的物理性质 游离脂肪酸是决定牛乳外表特性的主要外表活性物质。酪蛋白和乳清蛋白 -乳白蛋白、-乳球蛋白和血清白蛋白是很强的外表张力抑制剂，而免疫球蛋白那么相对较弱。乳清一经稀释，其外表张力会很快下降。乳脂肪球外表的蛋白质和蛋白质-磷脂的结合体是处于牛乳/气体和牛乳等离子体/脂肪界面上最强的外表张力抑制剂之一。增加乳脂肪含量可以使牛乳外表张力下降，当增加超过4%时，外表张力那么不会下降很
18、多。乳脂肪水解释放的游离脂肪酸能降低牛乳的外表张力。牛乳的物理性质牛乳的物理性质w当温度上升至10-60时，脱脂乳和全脂乳的外表张力下降。低温下脂肪外表活性物质可能从脂肪球中释放，降低外表张力。w对生鲜牛乳，均质能刺激脂肪水解，导致外表张力下降，但假设在杀菌后均质，那么反而会导致外表张力上升。w比热容w物质的比热容是温度升高1k所需的热量与同等质量的水温度上升1k所需热量的比值。因水是液态物质的标准，所以，可定义为使1kg物质温度上升1k所需的热量。牛乳的物理性质牛乳的物理性质w牛乳和稀奶油的比热容受含脂率和测定温度的影响，其比热容在10-24时最高，此温度也是某些微生物生长的最正确温度，因此
19、，对于任何乳制品冷却设备，都必须有充分的冷却外表来降低乳制品温度，使之快速通过这一关键区域。w冰点和沸点w牛乳的冰点受其可溶性组分的影响，冰点测定被用作确定牛乳是否掺水的客观依据。w牛乳的冰点与其中的粒子数目直接相关，主要取决于低分子质量成分乳糖和盐，而根本上与酪蛋白胶牛乳的物理性质牛乳的物理性质 束和脂肪球的变化无关；另外，牛乳中乳糖和氯化钠浓度之间存在一定的互补关系，即乳糖减少时，氯离子浓度增加；反之，氯离子浓度减少，乳糖增加。所以，牛乳的冰点保持在一个稳定的范围内，变化幅度不大。w其变化范围通常在-0.512与-0.550之间,平均值为-0.522。w影响冰点下降的主要因素影响冰点下降的
20、主要因素w牛乳的冰点受众多外界因素影响，主要有季节、饲料、水分吸收量、乳汁分泌阶段、乳牛种类及生理状况、牛乳的物理性质牛乳的物理性质 时间等。乳牛因为饮水而带入的高钠含量会因参与其它的变化而不影响冰点。从乳挤出开始到测定前的这段时间内，所有对溶液中活性颗粒数目有改变的操作都会影响冰点的大小。微生物降解乳糖产生乳酸，会降低冰点；冷却或加热可使冰点稍有上升，因为可能产生了可溶性盐的聚集或发生可溶性盐向酪蛋白胶束或脂肪球的转移；真空处理会使冰点上升，可能是二氧化碳除去的原因，但假设真空处理伴随水分的损失，那么会降低冰点。牛乳的物理性质牛乳的物理性质w沸点沸点w牛乳的沸点在牛乳的沸点在1.01*105
21、pa1.01*105pa下，为下，为100.17100.17，其变化范，其变化范围为围为100-101100-101。牛乳的总固体含量高，沸点也会稍。牛乳的总固体含量高，沸点也会稍稍上升。稍上升。w电导率电导率w电导率可用于检查乳房炎乳、掺水、掺碱乳，还可用电导率可用于检查乳房炎乳、掺水、掺碱乳，还可用于监测牛乳加工过程中固体的含量与组成是否发生改于监测牛乳加工过程中固体的含量与组成是否发生改变。正常牛乳的电导率在变。正常牛乳的电导率在2525时为时为0.5s/m,s/m0.5s/m,s/m，电导，电导率上升通常表示有乳房炎乳的可能钠离子、氯离子率上升通常表示有乳房炎乳的可能钠离子、氯离子增加
22、增加牛乳的物理性质牛乳的物理性质w乳脂肪球能阻碍离子的活动且占体积，故它会降低牛乳的电导率。全脂牛乳的电导率比脱脂牛乳低10%，稀奶油的电导率那么随含脂率的不同而变化，均质不影响牛乳的电导率。乳清和牛乳超滤物的电导率比脱脂乳稍高。物理稳定性差的样品，其电导率也相对较低。微生物作用产生的牛乳酸度上升，会使电导率上升约0.001s/m。w当牛乳浓缩时，电导率可达最大值，脱脂乳浓缩到总乳固体的28%时，电导率达最大值0.78s/m,浓度超过28%时，电导率会下降。牛乳的发泡特性牛乳的发泡特性w牛乳和乳制品能与空气相互作用，而具有发泡性能。w液体通过搅拌而发泡，但只有在液体中存在外表活性物质时，形成的
23、泡沫才稳定。否那么，气泡间的液层将迅速流动，使气泡破坏。假设有外表活性剂存在，那么它能吸附于空气/液体面上，此时液体流动产生一界面张力梯度；这一梯度对流体施加应力，使此时界面充当“固体墙的角色，从而阻碍气泡间的液体流动。w牛乳中酪蛋白盐稳定泡沫的效果较好，它在空气/水aw界面上有强吸收，乳清蛋白的发泡特性那么依具体条件不同而异。与蛋白质相比，脂肪稳定泡沫的性能稍差一些。乳的风味乳的风味w牛乳的风味由其风味物质形成，牛乳的香味成分构成复杂，现已得到证实的有：二甲基硫醚、羰基化合物2-己醛、4-顺-庚醛、2-庚酮、2-壬酮、双乙酰、内酯、硫化物、脂类、以及芳香族烃等。w牛乳的不良风味的形成w由于外
24、界原因造成w外界吸收的异味，主要通过饲料转移到牛乳中。有两种途径。一是从乳牛的肺部进入血液系统，再到乳房组织，进入牛乳中；二是从消化道进入血液，再进入牛乳中。牛棚的气味、粪、尿、汗、及牛在呼吸时释乳的风味乳的风味 放的物质都可被吸收入牛乳中。另外，残留的消毒剂也会带来不良风味。饲料异味和腐烂杂草味主要来源于甲硫醇、甲硫醚、二甲基二硫化合物、吲哚、粪臭素等。乳牛异味患酮病乳牛所产的牛乳会产生浓厚的乳牛臭味。化学反响产生的异味氧化臭味缺陷乳与乳制品最严重的风味缺陷来自于脂类物质的氧化。乳的风味乳的风味w主要是因为不饱和脂肪酸氧化生成羰基化合物而形成的。w热处理产生的异味w热处理的强度不同，所产生的
25、异味也有差异。w低温巴氏杀菌牛乳73 10s，根本不产生异味；高温巴氏杀菌 83 10s就会产生蒸煮味，来自于巯基化合物及硫氢化合物，约10%乳清蛋白变性时会产生。乳脂肪是牛乳热处理风味的另一来源。牛乳水解释放的-酮基脂肪酸经热脱羧作用可形成甲基酮。wuht牛乳的风味主要来自2-烷烃酮，内酯和硫化乳的风味乳的风味 物。一旦经受更强烈的热处理时，将会产生更复杂的异味。通常较典型的灭菌牛乳如121 10min风味来源于麦芽酚焦糖味 、异麦芽酚焦糖味以及由于焦糖化反响和美拉德反响产生的呋喃酮焦糖味。美拉德反响对乳制品的加热、枯燥和储存中风味的形成非常重要。由美拉德反响和焦糖化反响产生的风味物质如下：
26、2，5-二甲基吡嗪烧焦味、麦芽酚焦糖味、呋喃酮焦糖味、5-羧甲基糠醛麦芽味、领氨乳的风味乳的风味 基苯乙酮胶黏味、陈腐味它可能是色氨酸降解的产物。光照产生的异味当牛乳经日光照射时，可产生日晒味。核黄素可催化蛋氨酸水解生成3-甲基-硫丙醛，继续光照可形成甲基硫和硫化物。微生物和酶作用产生可产生不洁气味、果味、麦芽味、酚味、苦味、酸败味等。乳的加热处理引起的变化乳的加热处理引起的变化w乳的加热变化有可逆的，也有不可逆的，在此主要讨论温度高于60时发生的不可逆变化。当然，对于那些瞬间发生的可逆反响也应引起高度重视。w其中局部可逆变化如下：w乳糖的变旋光现象w离子平衡反响，包括ph的变化w蛋白质构型的
27、变化，如-乳球蛋白二聚体与其单体的转化w在0-40发生的以下反响，脂肪球的冷凝集、脂肪的结晶和酪蛋白的缔合。乳的加热处理引起的变化乳的加热处理引起的变化w不可逆变化如下：不可逆变化如下：w气体的排除气体的排除co2co2、o2o2等等w局部钙与磷酸盐从溶解状态变为胶体状态可逆且费局部钙与磷酸盐从溶解状态变为胶体状态可逆且费时，与酪蛋白的大小及特性有关时，与酪蛋白的大小及特性有关w乳糖的变化，生成有机酸主要是甲酸和乳果糖等，乳糖的变化，生成有机酸主要是甲酸和乳果糖等，100100以上较明显。滴定酸度上升，以上较明显。滴定酸度上升，phph值下降，是离值下降，是离子平衡调整、磷酸盐作用、乳糖降解产
28、酸等综合反响子平衡调整、磷酸盐作用、乳糖降解产酸等综合反响的结果。经的结果。经uhtuht后，一般下降后，一般下降0.10.1左右。左右。w大多数乳清蛋白的溶解性因热变性而下降，温度高于大多数乳清蛋白的溶解性因热变性而下降，温度高于6060时尤为明显，乳清蛋白会与酪蛋白缔合。乳清蛋时尤为明显，乳清蛋白会与酪蛋白缔合。乳清蛋白的热稳定性为：白的热稳定性为：-乳白蛋白乳白蛋白-乳球蛋白及血清乳球蛋白及血清白白乳的加热处理引起的变化乳的加热处理引起的变化 蛋白免疫球蛋白。免疫球蛋白失活，失去对细菌及脂肪球的冷凝集反响的抑制作用。一般高于50时开始酶钝化，但不同的酶的钝化温度不同。温度高于60 时，游
29、离巯基和硫氢化合物生成。氧化复原反响的电位下降。磷酸酯，尤其是酪蛋白磷酸酯的水解；局部有机磷酸酯，甚至磷脂在高温100 以上也会分解。美拉德反响和焦糖化反响。美拉德反响在低温下也能乳的加热处理引起的变化乳的加热处理引起的变化 发生，温度升高会加快反响速度。酪蛋白胶束的聚集，通常在温度高于110 时发生。脂肪球膜的变化，如钙含量上升。甘油三酯乳脂肪中在高温120 以上时进行酯交换反响，一些极性脂肪也发生变化。内酯和甲基酮的形成来源于脂肪。高温下，局部维生素被破坏。一般，脂溶性的维生素要比水溶性的耐热。蛋白质在高温下100 以上发生的其它变化。牛乳中各组分的理化特性及其营养价值牛乳中各组分的理化特
30、性及其营养价值w乳蛋白质乳蛋白质酪蛋白酪蛋白组成组成w酪蛋白胶体中含92%的蛋白质和8%无机盐，无机盐主要以磷酸钙为主，乳中的30mmol/l的钙约65%存在于酪蛋白中，仅有10%以游离钙的形式存在。w酪蛋白包括：s1-酪蛋白、s2-酪蛋白、-酪蛋白、 -酪蛋白。其它的酪蛋白组分主要来自于酪蛋白的磷酸化和糖苷化以及有限的水解，最常见的是s2-酪蛋白磷酸化、-酪蛋白的糖苷化和-酪蛋白水解产生的-酪蛋白和肽、肟等。w结构结构酪蛋白酪蛋白w在所有的酪蛋白中，s2-酪蛋白亲水性最强。-酪蛋白疏水性最强。ws1-酪蛋白、s2-酪蛋白、-酪蛋白都是钙敏感性酪蛋白。w-酪蛋白与钙敏感性酪蛋白相比，最大的不同
31、点是没有磷酸丝氨酸和苏氨酸糖苷化残基，故使其不能和其它蛋白质一样结合钙，在物理性质方面如溶解性对钙离子的存在不敏感。w-酪蛋白概括起来具有以下的功能特性：w和钙敏感性酪蛋白间相互作用酪蛋白酪蛋白w极性区域对钙离子不敏感w被凝乳酶专一性地有限水解w理化性质w酪蛋白的自聚ws1-酪蛋白的自聚w在ph6时除去s2-酪蛋白后，它带有最大量的电荷。自聚作用随ph升高而减少，随离子强度增加而增强。ws2-酪蛋白的自聚w其疏水性弱，且能高度磷酸化。随离子强度增加聚合度i增加，但当i0.2mol/l时，离子强度增加，酪蛋白酪蛋白 聚合反而减弱。w-酪蛋白的自聚w它是两性分子自聚的典型例子，随温度和离子强度的增
32、加而增强。w-酪蛋白的自聚wmol/lmg/ml时，离子浓度增加，聚合度减少。同时发现聚合物是一个直径为23nm的球形颗粒。w酪蛋白的金属结合性质酪蛋白的金属结合性质酪蛋白酪蛋白w所有的酪蛋白均能结合不同的二价金属离子，钙离子对酪蛋白胶体的结构和稳定性有重要的影响。w酪蛋白中的磷酸丝氨酸残基的磷酸基团是钙的主要结合部位，此外，钙也和其它基团相互作用，如天门冬氨酸、谷氨酸的羧化基团。w钙和酪蛋白的结合减少了它们的负电荷即减少了静电排斥及疏水区的相互作用，而引起聚合直至沉淀。w酪蛋白与钙的结合能力为：ws2-酪蛋白s1-酪蛋白-酪蛋白-酪蛋白，这和磷酸丝氨酸含量相对应。酪蛋白酪蛋白ws2-酪蛋白、
33、s1-酪蛋白、-酪蛋白的溶解性受钙离子结合的影响：w当钙离子添加后，大局部结合酪蛋白仍保持溶解，此后，钙离子增加，其溶解性急剧下降。在低温时， s1-酪蛋白、-酪蛋白有例外：-酪蛋白钙络合物在所有情况下不沉淀，s1-酪蛋白在溶解起始时，钙离子浓度增加溶解度下降，在高钙浓度时溶解性恢复。w-酪蛋白能防止其它酪蛋白的钙诱导沉淀，这就是乳中含有大量的钙，而酪蛋白胶体呈溶解性的原因。w钙和酪蛋白的结合受ph、温度、离子强度的影响，和酪蛋白酪蛋白 钙离子导致沉淀的浓度影响呈一致性。故平衡结合常数随ph、温度的增加而增加，随离子强度的增加而下降。w酪蛋白胶体酪蛋白胶体w酪蛋白胶体是由四种酪蛋白组分与磷酸钙
34、、少量镁、钠、钾和柠檬酸盐形成的大的结合体。w酪蛋白胶体的解离w在恒定ph下，钙离子从胶体中逐渐移去会引起酪蛋白的释放，开始时未影响胶体的体积，最终会导致胶体的完全解离。酪蛋白酪蛋白wholt研究说明，在磷酸钙缓冲液中胶体酪蛋白的解离在ca 浓度1mmol/l的情况下发生，在胶体中单个酪蛋白的解离速度： -酪蛋白 -酪蛋白 s1-酪蛋白 s2-酪蛋白，这和每个酪蛋白中磷酸酯的含量下降相一致。w胶体磷酸钙w在酪蛋白中，胶体钙与胶体磷酸盐之间呈近似的线性关系。w目前，对胶体磷酸钙的结构存在两种不同的观点：w第一种观点认为酪蛋白的磷酸酯化基团和钙结合在一酪蛋白酪蛋白 起的局部不是胶体磷酸钙的局部，胶
35、体磷酸钙是以ca3(po4)2的形式存在，这是基于钙磷摩尔比是1.5的实验事实。另一种观点认为磷酸酯结合钙是磷酸钙胶体的一局部，这是因为钙磷比接近1.0，胶体磷酸钙呈透钙磷石型。牛乳酪蛋白胶体的理论模型：较为广泛被接受的模型是胶体由不同组成的亚单元构成，-酪蛋白位于胶体的外表，对酪蛋白有空间稳定作用，-酪蛋白c端局部伸出胶体粒子外表进入周围溶剂，其模型见以下图：酪蛋白酪蛋白w 亚粒子 突出链w 磷酸钙乳清蛋白乳清蛋白w主要包括： -乳白蛋白、-乳球蛋白、血清白蛋白及免疫球蛋白等。w-乳球蛋白blgw它是反刍动物如：牛、羊等乳中的主要的乳清蛋白。人乳和啮齿动物乳中含量极微。w理化性质w分子大小w
36、单个-乳球蛋白的相对分子质量为18200，二聚体为36000。w它的聚合解离和ph、蛋白浓度、温度密切相关。乳清蛋白乳清蛋白w在正常牛乳中以二聚体的形式存在，在ph8.5时发生可逆解离；ph9时随着不可逆变性和凝集,其旋光性、二向色性和溶解度均随时间变化；ph11时-螺旋结构不变， -折叠转化为任意构象；ph12时结构完全呈任意状态。变性速度随ph增加而加快，最终产生大量的凝集。w当温度由30升至55时，二聚体解离为单体，在较高的温度下， -乳球蛋白结构变得伸展，同时伴随乳清蛋白乳清蛋白 着硫巯化合物的增加和氧化。wdsc方法测定， -乳球蛋白在ph6.5时，变性温度为80，ph8时为60 ，
37、变性呈ph依赖性。w乳成分的存在对其变性有较大影响：w乳糖改善了它的热稳定性，通过生成褐色络合物的形式使其稳定。-酪蛋白使其易变性，它加快了-乳球蛋白的伸展并使疏水基团更趋暴露。二者的相互作用包括自由的硫巯化合物、二硫桥和ca 的参与。w-乳球蛋白被尿素、盐酸胍、乙醇和消毒剂等有机物作用而变性。乳清蛋白乳清蛋白w尿素使-乳球蛋白a、b的变性浓度分别是5.3、5.19mol/l(25 ph3.0)。w甲醇、乙醇对-乳球蛋白未变性的浓度分别是10%和5%ph3.0w金属离子引起-乳球蛋白的不可逆变性，但假设它呈晶体形态可防止其变性。w与有机物的反响w和离子结合w-乳球蛋白能和单价、二价金属离子或阴
38、离子结合。w它和i-反响，产生二者间的络合物，其稳定性比天然乳清蛋白乳清蛋白 的-乳球蛋白差，能和不同的硫醇作用产生其它衍生物。w-乳球蛋白和乳蛋白质间的结合乳球蛋白和乳蛋白质间的结合w它能和-乳白蛋白相互作用，也和多种酪蛋白作用。如与-酪蛋白通过疏水作用形成3：1的络合物，这种络合物通过共价结合被稳定，由于二硫键相互交换导致构象变化，使二硫桥更不易受到进攻。w-乳白蛋白乳白蛋白w它是低分子质量的球形乳清蛋白。仅存在哺乳动物中。w理化性质理化性质乳清蛋白乳清蛋白w与金属结合与金属结合w与与ca 结合结合w其结合常数在其结合常数在ph6-8时恒定，时恒定，ph6.8时,稳定性差。总的来说，浓缩乳
39、的稳定性要明显差于原料乳。w乳清蛋白的去除对热稳定性有不利影响，但和ph的变化没有关系，可能与酪蛋白和钙离子的结合有关。w季节和泌乳期季节和泌乳期w初乳和末乳的热稳定性差，由于其中易变性的乳清蛋影响乳热稳定性的因素影响乳热稳定性的因素 白含量过高，且乳的ph不在乳的最稳定的区域内。乳中盐类hart1919认为，最稳定的乳中ca、mg之和对磷酸盐和柠檬酸盐之和应有合理的比值。低热稳定性乳是因为过量的ca、mg的存在。而rogers(1921)、holm(1923)那么认为，乳中的盐浓度与热稳定性之间没有直接的关系，ph和乳盐平衡使乳有最好的热稳定性。胶体盐类fox等人研究说明，去除40%的胶体磷
40、酸钙在乳的最影响乳热稳定性的因素影响乳热稳定性的因素 差稳定性的区域可增加热稳定性。假设去除60%以上和ph7.1时，热稳定性下降；如将胶体磷酸钙的量增加一倍，在整个ph范围内都会使乳的热稳定性稍有下降。溶解盐类尤其是钙和磷酸盐在原料乳和浓缩乳的热稳定性方面有重要的作用。钙盐增加，热稳定性下降，此时，ca 浓度增加，胶体磷酸钙增加，ph下降。假设增加柠檬酸盐和磷酸盐来减少ca 浓度，那么胶体磷酸钙减少，热稳定性增加。影响乳热稳定性的因素影响乳热稳定性的因素wmorrissey(1969)研究说明，假设可溶性钙和镁在正常乳中由13mmol减至11mmol，最不稳定性的区域稳定性增加，最大稳定性的
41、区域稳定性减少，此时，a型乳转化为b型乳。反之，增加ca 的浓度降低了最小稳定性区域的稳定性。wsweetsur和white1974证实，增加乳盐浓度在ph6.7以下可增加稳定性，在ph7.3处形成第二个稳定性最小的区域,a型乳转化为b型乳。最大稳定性区域的称定性减小,最小稳定性区域的稳定性增加。水的稀释40ml水/100ml乳增加最小稳定性区域的稳定性，对最大稳定性区域的稳定性没有影响。影响乳热稳定性的因素影响乳热稳定性的因素w乳蛋白质乳蛋白质w乳清蛋白乳清蛋白w它主要对乳热稳定性的它主要对乳热稳定性的ph依赖关系产生影响。依赖关系产生影响。w将将-乳球蛋白添加于去乳清蛋白的酪蛋白胶体中，假
42、乳球蛋白添加于去乳清蛋白的酪蛋白胶体中，假设添加量设添加量0.6g/l,g/l,那么时增加稳定性那么时增加稳定性,强碱性区域使强碱性区域使稳定性下降。稳定性下降。rose(1962)的研究说明，热变性的的研究说明，热变性的-乳乳球蛋白和球蛋白和-酪蛋白间通过二硫键作用，从而影响乳热酪蛋白间通过二硫键作用，从而影响乳热稳定性的稳定性的ph依赖关系。依赖关系。wfoxtt和和hearn(1928)发现发现-乳白蛋白对乳稳定性的影乳白蛋白对乳稳定性的影响和响和-乳球蛋白相似。血清白蛋白、溶菌酶使乳乳球蛋白相似。血清白蛋白、溶菌酶使乳影响乳热稳定性的因素影响乳热稳定性的因素 热稳定性下降，研究说明，这
43、种对乳热稳定性的破坏作用也有二硫键形成的参与。浓缩乳的热稳定性随着乳清蛋白的添加而下降，对浓缩乳热稳定性和ph间的曲线形状没有变化。酪蛋白fessier和rose(1964)认为酪蛋白外表-酪蛋白的量决定着乳的类型，b型乳中酪蛋白胶体外表-酪蛋白含量较高，假设用nacl或添加-乳球蛋白去除局部-酪蛋白后，b型乳转化为a型乳，乳热稳定性受外表-酪蛋白和可溶性-乳球蛋白比例的控制。fox和影响乳热稳定性的因素影响乳热稳定性的因素 hearn通过凝乳酶水解-酪蛋白的方法证实了-酪蛋白在ph6.9时对乳热稳定性有重要影响。s1-酪蛋白、-酪蛋白增加合成胶体的热稳定性，热稳定性随ph的增加而增加，据此可
44、知b型乳的热定性不仅依赖于-酪蛋白和-酪蛋白的比例，也和s1-酪蛋白、-酪蛋白间的比例关系密切，假设去除-酪蛋白那么乳表现为a型乳。加工对乳热稳定性的影响预热使乳的热稳定性ph关系曲线向酸性区域稍有移动，影响乳热稳定性的因素影响乳热稳定性的因素 即在预热过程中热稳定性变化是ph下降的函数，假设预热前乳的ph增加，最大稳定性的ph进一步移向更酸的区域。120 20min或150 1.5min的预热在热稳定性最小的区域增加了乳的热稳定性,将a型乳转化为b型乳。100 5min的预热乳增加了最终产品浓缩乳的热稳定性，这在商业上已用于蒸发乳和热稳定性乳的加工。商业上通常采用以下预热温度和时间：80-9
45、0 30min(澳大利亚)；95 10min爱尔兰；105 -120 30-180s新西兰影响乳热稳定性的因素影响乳热稳定性的因素w均质均质w脱脂乳的热稳定性根本不受影响，全脂乳的热稳定性脱脂乳的热稳定性根本不受影响，全脂乳的热稳定性因均质而下降，均质压力增加，影响也加剧。均质温因均质而下降，均质压力增加，影响也加剧。均质温度不大影响热稳定性。通常用减少均质压力或添加磷度不大影响热稳定性。通常用减少均质压力或添加磷酸盐、二段均质等方法减少均质对乳热稳定性的影响。酸盐、二段均质等方法减少均质对乳热稳定性的影响。w蒸发和枯燥蒸发和枯燥w乳的蒸发浓缩增加了固形物的浓度，在总固形物乳的蒸发浓缩增加了固
46、形物的浓度，在总固形物9-40%区间内，乳固形物上升，区间内，乳固形物上升，ph线性下降。在热稳线性下降。在热稳定性和无脂干物质间存在可逆的线性关系。浓缩物的定性和无脂干物质间存在可逆的线性关系。浓缩物的不稳定性增加可通过稀释其至正常的乳浓度而可逆性不稳定性增加可通过稀释其至正常的乳浓度而可逆性地地影响乳热稳定性的因素影响乳热稳定性的因素 恢复。但在浓缩前经高温加热，在最小的稳定性区域发生不可逆的热稳定性下降。muir等人报道，喷雾枯燥粉和浓缩乳均稀释至相同的浓度时，前者的热稳定性是后者的2-3倍。乳的结垢乳的结垢w牛乳在加热过程中，常于加热外表形成一层污垢。如在uht中结垢，降低了传热效率，
47、阻碍了牛乳在管道中的流动，产生不良风味焦味和颗粒物质等，最终导致设备停止工作。w吸附作用：w依赖于外表特性以及产品组成极性脂肪和蛋白质，主要考虑蛋白质。吸附并非结垢的原因。吸附原因是界面自由能下降，这是经常发生的事情，但结垢只在苛刻的条件下才产生。w但吸附导致外表的改变，更多的沉积反响基于其上，乳的结垢乳的结垢w对膜来说，单分子蛋白层可一定程度上阻滞液体流动，随沉积物进一步增多，液体流动进一步受阻滞。w沉积引起结垢w发生的可能原因有：局部过饱和，特殊反响的发生或黏结于外表。w一般情况下，外表附近的浓度较高。对热交换器外表来说，其外表附近温度时高时低，加热外表会发生明显的结垢现象，牛乳中的磷酸钙
48、以过饱和形式存在，磷酸钙溶解性随温度上升而下降，因此，结垢物中除蛋白质和脂肪外，同时还有钙和磷酸盐，热敏性蛋白乳的结垢乳的结垢 也会黏附到加热外表。成核作用是任何沉淀发生所必须的，通常成核作用产生于外表而不是整个液体体系。热交换器外表结垢过程中，有个诱导期，此为成核的需时间。沉积于加热外表的沉积物可分为两大类：第一种类型是在相对温和的加热温度下形成如85，它关系到蛋白质的反响，尤其是涉及到了巯基与二硫键的交换乳清蛋白变性，如巯基被kio3快速氧化可显著降低结垢程度。其结垢中含30-35%的灰分，50-60%蛋白质以及少量的脂肪。形态柔软、呈乳的结垢乳的结垢 凝乳状、有奶油色。第二种类型是高温下
49、如大于100形成的“乳石，它和钙离子与酪蛋白的结合有关。其中含70%以上的灰分、蛋白质和少量脂肪。灰分中大局部是磷酸钙。看上去较致密、沙砾感，呈浅灰色。加热外表结垢反响的温度依赖性远低于热变性反响，这是由于高温下变性反响发生于整个体系而不仅是在外表发生。不含乳清蛋白的溶液也能发生结垢，其结垢速率比乳清或脱脂乳低。乳的结垢乳的结垢w钙离子及其活力将大大影响结垢速率，不含钙的乳清不发生结垢，。w结垢机理较为复杂，在某种程度上与热凝结有一定的相似性。w影响牛乳结垢的因素：w加热温度w加热外表与牛乳间的温度差异w流动条件所有影响局部温度的因素w不同牛乳的差异，如季节差异。牛乳差异性主要表达在以下几个方
50、面：乳的结垢乳的结垢w牛乳的ph值wph越低，结垢越多。细菌作用变酸后的牛乳结垢速度加剧。w蛋白质种类w钙离子的活性、磷酸盐含量及巯基浓度。w磷脂含量w有助于降低结垢。w游离脂肪酸含量w癸酸有利于减少结垢的形成，而硬脂酸加剧污垢生成。乳的结垢乳的结垢w牛乳低温贮存可减少沉积生成。w牛乳预热到达使乳清蛋白变性的程度可减少第一种类型结垢的形成。w通常浓缩乳的结垢速率高于一般牛乳。w加热外表空气泡的存在可加速污垢的生成。由于空气泡附近的外表温度过高的缘故，经脱气可减少污垢的生成。乳的热凝集机理乳的热凝集机理w乳加热后，乳的ph下降，导致静电排斥下降，故使酪蛋白胶体不稳定，假设加热乳的ph人为地调整保
51、持不变，那么凝乳状况可被无限地延迟。故fox1982年建议，酸度变化是凝乳唯一最重要的因素。但酸凝乳和热凝乳有明显的不同。其中一点是热凝乳的ph依据起始ph的不同而不恒定，但酸凝乳的ph是4.6，保持恒定。w在低ph区域，乳清蛋白变性和-酪蛋白形成络合物，并黏结于胶体粒子外表乳清蛋白包裹胶体，进一步加热引起ph下降，酪蛋白脱磷酸化和其它反响，凝集起因于乳精蛋白凝集物附着于酪蛋白胶体外表，通乳的热凝集机理乳的热凝集机理 过共价交联形成凝乳。在较高的ph下，凝乳是通过ca 对已去除了-酪蛋白胶体的聚合作用而形成的。因乳清蛋白和-酪蛋白的络合物游离于乳清中，且胶体粒子会膨胀许多，导致胶体外表-酪蛋白
52、较少，引起对钙离子敏感性增强。乳的酶凝集机理乳的酶凝集机理w凝乳酶添加于乳中，发生两个阶段的反响。凝乳酶添加于乳中，发生两个阶段的反响。w首先是首先是-酪蛋白进行水解，变为副酪蛋白进行水解，变为副-酪蛋白和巨肽片酪蛋白和巨肽片段，巨肽扩散至溶液中其稳定作用消失。段，巨肽扩散至溶液中其稳定作用消失。w几乎所有的几乎所有的-酪蛋白水解，酪蛋白外表疏水作用增强酪蛋白水解，酪蛋白外表疏水作用增强从而产生凝集。从而产生凝集。乳的酒精稳定性乳的酒精稳定性w乳的酒精稳定性与乳ph值之间的关系曲线呈s形，在最低ph时稳定性最差，最高ph时稳定性最好。随着ph的增加纯酒精和乳1：1的试验也不能形成沉淀。horn
53、e和 parker(1980)修改了这类实验，把二者的比例改为2：1。w乳的酒精稳定性和其热稳定性间并没有必然的关系。乳蛋白的营养价值乳蛋白的营养价值w乳蛋白的营养应分为“宏观营养和“微观营养。宏观营养是指其作为膳食蛋白的作用，微观营养是指特定蛋白的特殊生理功能。w酪蛋白的营养价值w对幼儿既是其氨基酸的来源，也是其钙和磷的来源。在成人磷平衡营养方面，酪蛋白起着重要的作用，从营养学角度，酪蛋白不仅作为蛋白源，而且作为钙、磷源。w酪蛋白许多年来一直被用作营养评估的标准蛋白质。但许多动物性蛋白质如乳清蛋白、大豆蛋白比其有更乳蛋白的营养价值乳蛋白的营养价值 高的营养价值。由于含硫氨基酸的缺乏，酪蛋白常
54、强化蛋氨酸作为标准蛋白。w乳清蛋白的营养价值乳清蛋白的营养价值w从人的营养观点看，酪蛋白并不是最好的，较乳清蛋白差。乳清蛋白的高营养性是因其具有高含量的必需氨基酸。在营养学上，它被认为是完全的蛋白质。w由于乳清蛋白有均衡的氨基酸组成，所以乳清制品是蛋白质强化的极佳原料。乳脂肪乳脂肪w所有哺乳动物的幼仔在生长初期，乳脂肪都是其能量的主要来源，同时也是构成其细胞膜的主要成分。w组成w乳脂肪主要以脂肪球的形式存在，其外部被乳脂肪球膜包围，脂肪球膜能够保持着脂肪球的完整性，并使脂肪球具有亲水性。脂肪球主要由三酰甘油酯组成，脂肪球膜的大局部是由复合脂质组成。w乳中的脂肪类物质w主要脂类三酰甘油酯w三酰甘
55、油酯是最主要的乳脂肪成分，约占98%， 同时乳脂肪乳脂肪 伴有少量的二酰甘油酯、单酰甘油酯、游离胆固醇、胆固醇酯通常比率为10：1及未酯化游离的脂肪酸和磷脂，除此之外，还发现了少量的单一脂类和糖脂。磷脂主要存在于乳脂肪球膜中，也是脱脂乳中膜物质的主要组成局部。痕量简单脂类物质乳中存在着一定数量的脂溶性物质，尽管含量很少，但对新生儿有重要的生理作用，同时，也是构成乳和乳制品的主要风味物质。对产品的感官质量有重要的乳脂肪乳脂肪 奉献。甘油酯固醇和甾类激素乳中最主要的固醇类物质是胆固醇，其含量在95%以上。碳氢化合物角鲨烯三十碳六烯和胡萝卜素脂溶性维生素尤其是va、vd、ve对新生儿有重要的营养作用
56、。前列腺素乳脂肪乳脂肪w肉毒碱和酰基肉碱w风味物质w神经酰胺神经鞘氨醇w乳脂肪球w许多乳制品常常经过复原、均质等工艺，故脂肪球不再是原有的天然乳脂肪球。这些操作改变了脂肪球的液滴大小，外表膜那么变为是由血浆蛋白，主要是酪蛋白酸盐组成，这些改变决定了产品中脂肪特性的不同。w乳脂肪球的大小分布w乳脂肪以球形液滴存在，大小范围为0.2-15um。大部乳脂肪乳脂肪 分在1-8umum。w乳脂肪球的平均大小随牛的品种而变化，随泌乳期的延长而减少，且和脂肪含量有相关性。在乳脂肪含量增加的情况下，脂肪球的平均大小也增加，但在数目上并不增加。w脂肪球的组成差异脂肪球的组成差异w受牛的品种及脂肪球的大小影响。w
57、小脂肪球含有5%的短链脂肪酸残基、12%的硬脂酸残基、3%的油酸残基。而大脂肪球前两者含量较少，油酸残基含量较多。乳脂肪球乳脂肪球乳脂肪乳脂肪w一些脂肪球失去了它们的双光束折射，因此，结晶温度高于37可达55。w无论脂肪以脂肪球形式存在或作为一个连续的基团，都极大地影响着它的结晶行为。脂肪球间组成的差异性是造成这种不同的主要原因。w脂肪球结晶不会大于球的大小，结晶会絮凝成一个网络，使球体保持一定的刚度。晶体大量成核必须是在5以下，在球大小和成核动力学两者联系的根底上，大量的晶体成核是能发生在5以上的。w理化性质乳脂肪乳脂肪w乳脂肪的酸败乳脂肪的酸败w脂解作用脂解作用w原料乳中含有脂肪分解酶，但
58、它很少能有效地分解脂原料乳中含有脂肪分解酶，但它很少能有效地分解脂肪而产生异常风味。只有在最适的条件下，脂肪酶才肪而产生异常风味。只有在最适的条件下，脂肪酶才能水解脂肪，催化速率为能水解脂肪，催化速率为1min、1ml牛乳可产生牛乳可产生5umolmmol/100g脂肪的游离脂肪酸脂肪的游离脂肪酸ffa时就会产时就会产生酸败风味。生酸败风味。w正常牛乳的正常牛乳的ffa含量少于含量少于0.5umol/ ml,这是酸性物质不这是酸性物质不完全合成的结果而非脂解作用。完全合成的结果而非脂解作用。w脂解作用有两种类型：脂解作用有两种类型：乳脂肪乳脂肪w诱导脂解作用w搅打和起泡w原料乳中的脂酶在搅拌或
59、产生泡沫的情况下很容易被激活。这些处理破坏了乳脂肪球膜，使乳中的三酰甘油酯更易接触脂肪酶。w诱导脂解的程度依赖于搅打的类型如空气搅拌、泵搅拌、搅拌的强度和时间、脂酶的数量、脂肪的含量和硬度、脂肪球膜的脆弱程度和牛乳的温度。w脂酶作用的最适温度是37-40，在冷藏温度下乳脂肪乳脂肪 106/ml时,全部的乳均呈现出脂解作用。乳中的白细胞含有脂肪酶或羧酸脂酶，这可能引起乳房炎乳的脂解作用。微生物脂解仅仅小比例的嗜冷菌便会产生大量的脂解酶，在贮存的牛乳中只要嗜冷菌的数量超过5 *106/ml就会发生脂解作用。原乳中的嗜冷菌数量较多通常107/ml时,即使经巴氏杀菌或uht处理仍可能引起酸败。这是由于
60、嗜冷菌产生了大量的对热稳定的细菌脂肪酶。但研究人员乳脂肪乳脂肪 曾报道，uht乳在加工前含有104-105/ml的嗜冷菌，在25-40条件下贮存便会发生脂解作用。乳脂解造成脂肪氧化乳的外表张力降低，产泡沫能力下降，因为在脂解过程中形成了局部甘油酯。脂肪氧化脂肪氧化是一连串根本的连锁反响。不饱和脂肪酸氧化为无气味的不稳定的氧化物，然后再分解为有特殊气味的含碳化合物和其它化合物。影响乳脂肪氧化的因素：氧气乳脂肪乳脂肪w超氧原子团o2w它与不饱和脂肪酸反响可能不是很快，但可使苯类化合物如生育酚、硫醇类和抗坏血酸氧化，从而使脂肪更快地氧化。w氧的去除w是指从牛乳中去除溶解的氧或用氮气取代以减少氧化产生
61、的强烈刺激性气味。脂肪中可利用的氧气体积分数应低于0.8%,能防止脂肪酸败产生的异味,但并不能减少所有因氧化产生的异味。schroder(1982)称，当牛乳中的氧气耗尽，在铜的作用下氧化所散发出的异乳脂肪乳脂肪 味进一步增强，为防止铜的氧化而有意保存很低浓度的氧是必要的。真空状态或惰性气体取代氧，或用过氧化氢酶及其它除氧剂来消耗氧，可保持全脂奶粉的氧化稳定性。光主要是太阳光及萤光灯等与光的波长、光照强度及时间、光照射到牛乳中的深度等密切相关。乳中的水溶性的核黄素对光敏感，如用萤光照射牛乳，核黄素也能产生超氧阴离子，同时使乳中的其它成分受到破坏。乳脂肪乳脂肪w脂肪在光直接照射下，会导致胆固醇氧
62、化。利用铝箔光栅束可减少脂肪衍生异味。w金属离子w铜和铁被认为是参与氧化最主要的金属离子。铜比铁更易催化氧化反响。w抗氧化剂w大多数国家的日常产品中禁止使用合成的抗氧化剂。w牛乳中的天然抗氧化剂有：w维生素cw可非常有效地与烷基结合，是有效的抗氧化剂，但在乳脂肪乳脂肪 特殊环境中却有催氧化效果。如在牛乳的合成中，以及可能与铜形成特殊的结合而成为根本的促氧化剂。生育酚总的来说，起抗氧化作用，高浓度时可能起促进氧化作用，但这种可能极少发生。类胡萝卜素硫醇蛋白与酶酪蛋白有着很强的抗氧化活性，其局部原因与其疏水性有关，同时它激活了液体脂肪外表氨基酸组成的抗乳脂肪乳脂肪 氧化潜力。反响副产物乳糖、矿物元
63、素和维生素乳糖、矿物元素和维生素w乳糖乳糖w物理性质物理性质w化学组成化学组成w乳糖是双糖，系统命名为4-d-半乳糖苷- -d-葡萄糖。水解后产生d-葡萄糖和d-半乳糖。w物理形态物理形态w以-乳糖、-乳糖两种同分异构体形态存在，它们具有不同的结晶类型。温度低于93.5时,从溶液中结晶析出-乳糖，结晶形状为单斜晶形，常温稳定，熔点为202，比旋光度d20为 89.4；温度在乳糖乳糖 93.5以上时，那么可结晶出-乳糖，熔点为252 ， 比旋光度d20 35。 -乳糖可与一分子水结晶成为-乳糖水合物。加热至120，即失去一分子水，成为-乳糖无水物。在工业产品中乳糖以两种晶体形式存在， -水合乳
64、糖和-无水乳糖。乳糖还存在另一种结晶的形式，即非结晶型的玻璃体状态，它的形成取决于乳糖从溶液中迅速除去水分的温度和枯燥的条件。它没有结晶结构，乳粉中的乳糖多为非结晶型的玻璃体状态，其-乳糖与-乳糖的乳糖乳糖 比例为1.25。在水分含量低于3%时，非结晶乳糖很稳定；当水分活性aw上升到约0.5时(水分含量约为8%)时，非结晶乳糖吸收水分，逐渐变得相当活沃，形成晶格，转变为-乳糖水合物。溶解性在水溶液中以-乳糖水合物和-无水乳糖存在。两种构型可相互转化，直至溶液中形成溶解平衡。终溶解度随温度的提高而增加， -乳糖溶解度比-乳糖高，达平衡后，两者的比例保持不变，随着温度提高，两者的比例逐渐缩小，平衡
65、向-乳糖方向移动。乳糖乳糖w乳糖的营养价值乳糖的营养价值w乳糖的甜度比较小。乳糖的甜度比较小。w它能提高钙、镁、磷和其它微量元素的吸收，改进了它能提高钙、镁、磷和其它微量元素的吸收，改进了骨骼和牙齿的矿化作用。乳糖是人和所有的哺乳动物骨骼和牙齿的矿化作用。乳糖是人和所有的哺乳动物从母乳中消耗的第一种碳水化合物。常被添加到婴儿从母乳中消耗的第一种碳水化合物。常被添加到婴儿食品中，但应限制蔗糖的添加，因为它能引起儿童嗜食品中，但应限制蔗糖的添加，因为它能引起儿童嗜好甜食。好甜食。w在乳饮食中，太高的蔗糖或乳糖浓度都会引起腹泻，在乳饮食中，太高的蔗糖或乳糖浓度都会引起腹泻，在新生儿中，这些糖会增加肝
66、脏和肾脏的负担。在新生儿中，这些糖会增加肝脏和肾脏的负担。w乳糖经发酵产生乳酸，它在肠内的酸性环境阻止了嗜乳糖经发酵产生乳酸，它在肠内的酸性环境阻止了嗜乳糖乳糖 碱性细菌的生长。这些细菌主要是蛋白质分解微生物和腐败菌。成人的乳糖吸收不良和乳糖不耐受性经常发生。这是由于小肠黏膜内的乳糖酶活性相当大程度的减少引起的。一种结果是乳糖不分解，乳糖的沉积增加；另一种结果是小肠渗透压增加，导致水进入肠道的管腔，引起腹压、肠胃胀气、腹痛和腹泻等病症。世界上至少有90%的成人呈现某种程度的乳糖酶活性缺乏。乳糖吸收不良在不同种族的人群之间有相当大的差异。在中欧、北美和澳大利亚，低于成人人口的10%；在地中海国家
67、20-80%的人受影响；而在非洲、亚洲和南乳糖乳糖 美及其它一些种族的人群中，比例更高。w矿物元素矿物元素w平均含量是7.3g/l牛乳。w牛乳中20%的钙和磷在钙酪蛋白酸盐的复合体形成中与酪蛋白结合，大约1/3的镁也与酪蛋白结合；此外，约50%的钙是胶态无机钙，剩余30%形成钙离子溶液。对于磷，相应的值分别是40%和30%，大约10%与类脂物结合。w乳中矿物质浓度的影响因素：乳中矿物质浓度的影响因素：w泌乳期矿物元素矿物元素w在泌乳初期和晚期限，乳中的酪蛋白、总ca、na、cl的的浓度平均值均高于泌乳中期。而乳糖浓度低于泌乳中期。w乳房炎的影响w视感染的原因和程度而定。w饲料和季节的影响w饲料
68、的影响较小。w矿物元素间浓度的制约关系w盐渗透压浓度与乳糖浓度呈负相关性w可扩散性ca或镁和柠檬酸盐呈负相关性。矿物元素矿物元素wp ca2 与ph呈正相关性wca2 与ph2po4-呈负相关性w加工对矿物元素的影响：w添加剂的影响w参加不同的磷酸盐和柠檬酸盐以提高炼乳的热稳定性和贮存寿命。防止其在热交换器和不同膜的外表形成沉淀。w在牛乳中参加焦磷酸盐、多聚磷酸盐和偏磷酸盐，提高牛乳的黏度和ph，降低浊度，并且在浓缩乳加热或贮存中阻止凝结。由于它们具有钙螯合性，使游离矿物元素矿物元素 ca2 减少。六偏磷酸盐与其它一些磷酸盐和酪蛋白结合会导致酪蛋白胶束分散和已凝结的蛋白重新发生胶溶作用。w浓缩
69、浓缩w乳浓缩采用的方法影响乳中盐类最终的分配和平衡。w蒸发浓缩时，离子平衡和盐类分配随时间的变化不仅受浓缩的影响而且受热处理的影响。w温度的影响温度的影响w冷却或加热时盐类会重新分配并建立平衡。w矿物质的营养价值矿物质的营养价值矿物元素矿物元素w钙和磷的重要功能在于它们能参与构造和保养骨骼和牙齿，而且在新陈代谢过程中还有更加重要的生物学作用。乳中钙和磷的比例与牙齿的珐琅质相类似。建议饮食中钙/磷比为1：1，乳与乳制品能很好地实现。w乳被认为是钙的最适来源。因为乳中钙与蛋白质结合，很容易被机体利用，利用效率很高。母乳中的钙比牛乳中更易吸收。维生素维生素w维生素是生长和保持健康所需的痕量有机化学物
70、质。它是一个可操作的术语，对特定的动物种类有特定的化学物质，这些化合物可被某些种类动物合成，而对另一些种类那么不属于维生素。w维生素相互之间没有化学相似性，只是由于在代谢中的角色类似，才把它们放在一起考虑。w维生素分为两类，脂溶性维生素和水溶性维生素。w脂溶性维生素有：va、vd、ve、vk。w水溶性维生素有：vb1、vb2、vb6、vb12、尼克酸、泛酸、叶酸、生物素、核黄素、vc等。乳中的生物活性物质乳中的生物活性物质w酶类酶类w乳中的酶类在60种以上。w脂酶脂酶w乳中存在天然的两种脂酶。第一种是胆汁盐刺激脂酶，在人乳中占蛋白总量的10%左右，在婴幼儿乳脂肪消化方面有重要的作用。这种酶在家
71、畜动物乳中是不存在的。另一种脂酶是脂蛋白脂酶。在所有哺乳动物中均存在。w 脂酶作用分为两个独立的阶段：首先，脂酶吸附在脂肪和水的界面上；然后，酶寻找出界面上单一作用的乳中的生物活性物质乳中的生物活性物质 底物分子，使它们结合于活性位并水解之。牛乳中的脂酶80%以上，是和酪蛋白结合的，这种结合主要靠静电引力，即酪蛋白上带负电荷的磷酸盐和酶上带正电荷的区域相互作用。人乳中脂酶大局部和脂肪球结合，可能是因为其酪蛋白含量很低的缘故。乳的冷却或冷冻使脂酶由脱脂乳局部转移至脂肪局部，这可能是冷诱导牛乳脂解的原因之一。近期研究认为，直至ph10时，脂酶活力仍在上升。乳脂酶与脂肪结合呈ph依赖性，ph8时最好
72、。对于牛乳脂酶水解作用的最适条件是37 ph7。乳脂肪的1-乳中的生物活性物质乳中的生物活性物质 2%水解为脂肪酸时，就会产生酸败或不良风味。蛋白酶 牛乳中含多种天然的蛋白酶，最广泛最系统被研究的是碱性丝氨酸蛋白酶，它被称作血纤维蛋白溶酶。血纤维蛋白溶酶该酶及其酶原是经赖氨酸残基结合于酪蛋白。最正确作用条件是稳定,呈热抗性。在新鲜乳中几乎没有，但贮存过程中，其酶原由于激活，使它的量增加。该酶的激活剂和酪蛋白结合，抑制剂存在于乳清中。乳中的生物活性物质乳中的生物活性物质w乳中的-酪蛋白比s1-酪蛋白水解速度快。w-乳球蛋白和-乳白蛋白不被血纤维蛋白溶酶分解。变性乳球蛋白可能通过其活性硫巯基和血纤
73、维蛋白溶酶二硫键间的硫醇及二硫键相互作用抑制该酶的活性。w乳中的其它蛋白酶：w酸性蛋白酶w最适ph为4.0，不被edta等抑制，对s1-酪蛋白的敏感性强于-酪蛋白，对单一酪蛋白的专一性与凝乳酶相似。w凝血酶乳中的生物活性物质乳中的生物活性物质w氨肽酶w这种酶是由血液移至乳中的。w来自白细胞的乳中蛋白酶w磷酸酶w广泛用于htst杀菌效率的指示。分为碱性磷酸酶和酸性磷酸酶两种。w碱性磷酸酶w它是ph9-10.5时具有最正确活性的磷单酯酶。能水解多种磷酸酯键。w它的活力受蛋白质和乳糖的活性影响，高蛋白质和低乳中的生物活性物质乳中的生物活性物质 乳糖时其活力较低， -乳球蛋白对其活力有抑制作用。酸性磷
74、酸酶在乳中的含量低于碱性磷酸酶，但在乳品工业上有重要的意义：对热稳定，巴氏杀菌产品中有该酶存在。乳制品假设ph近5.0，那么是其活性最大时。磷蛋白是其最适底物，易发生作用。如酪蛋白即是典型的磷酸蛋白质。该酶减少了酪蛋白形成稳定络合物的能力。乳中的生物活性物质乳中的生物活性物质w正常乳中酸性磷酸酶的1/3存在于脂肪相中，最可能结合于脂肪球膜；在非脂相中，该酶存在形式和脂肪相中相同。乳房炎乳中该酶活力高，活力强度取决于感染的阶段和程度，可为正常乳的5-10倍。这些酶与一般乳中酶的结合方式不同，其性质也明显不同于正常乳中的酸性磷酸酶，杀菌可使其大量失活。在乳品技术方面的意义不大。w血纤维蛋白溶酶和酸
75、性磷酸酶是乳天然酶中最具抗热性酶。w过氧化物酶过氧化物酶w溶菌酶溶菌酶乳中的生物活性物质乳中的生物活性物质w其它酶类其它酶类w免疫球蛋白免疫球蛋白w乳铁蛋白乳铁蛋白w乳中的细胞增殖因子：乳中的细胞增殖因子：w表皮生长因子表皮生长因子egfw人乳中特有的生长因子，牛乳含初乳中不含该类人乳中特有的生长因子，牛乳含初乳中不含该类物质。人乳中的物质。人乳中的egf在分娩两周内含量较高，随泌乳在分娩两周内含量较高，随泌乳期的延长，含量迅速下降。期的延长，含量迅速下降。w类胰岛素生长因子类胰岛素生长因子igf乳中的生物活性物质乳中的生物活性物质w转移生长因子转移生长因子tgfw因对转移细胞有生长刺激作用而
76、得名。因对转移细胞有生长刺激作用而得名。w成纤维细胞生长因子成纤维细胞生长因子fgfw是从牛的脑和下垂体中别离出来的。是从牛的脑和下垂体中别离出来的。w乳中其它生物活性物质：乳中其它生物活性物质：w胰蛋白酶抑制剂、胰蛋白酶抑制剂、b12-结合蛋白、黄嘌呤氧化酶等。结合蛋白、黄嘌呤氧化酶等。w补体补体w和病原菌等抗原结合的抗体如免疫球蛋白等其自和病原菌等抗原结合的抗体如免疫球蛋白等其自身不能把抗原破坏，它们通过补体和吞噬细胞到达去身不能把抗原破坏，它们通过补体和吞噬细胞到达去毒化作用。毒化作用。乳中的生物活性物质乳中的生物活性物质w补体中有11种蛋白成分。在钙存在的情况下，补体c1q、c1r 、 c1s形成复合物，统称为c1，故人体内计有9种补体。