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1、乳品工艺学,主讲 李晓东,第四章 乳畜品种及其产乳性能,第一节 乳用家畜种类及品种一、乳 牛1黑白花乳牛 也简称荷斯坦牛。因其毛色为黑白花片，故通称黑白花牛。黑白花牛是目前世界上产乳量最高、数量最多，分布最广的乳用品种。分乳用型黑白花牛和乳肉兼用型黑白花牛。,（1）乳用型黑白花牛,乳用型黑白花牛体格高大，结构匀称，乳房特别硕大，有典型的乳用型外貌。乳用型黑白花牛产乳量为各乳牛品种之冠。一般年平均产乳量为6 5007 500kg，乳脂率为3.63.7。,（2）乳肉兼用型黑白花牛,毛色与乳用型黑白花牛相同。其特点是体格偏小，头宽颈粗，乳房发育良好，全身肌肉较乳用型丰满，有较好的产肉性能，但体格较矮
2、，体重较乳用型小，故在我国习惯上称为小荷兰牛。,乳肉兼用型黑白花牛年产乳量一般平均为5 0006 500kg，乳脂率3.84.1。产肉性能较好，经育肥后屠宰率可达5560。,（3）中国黑白花牛,中国黑白花乳牛（Chinese B1ank and White Dairy Cattle）又称中国荷斯坦牛,系纯种黑白花公牛与本地黄牛杂交，其后代经过长期相互交配选育而成。,中国黑白花乳牛具有明显的乳用特征，毛色呈黑白花。中国黑白花乳牛平均产乳量一般为6 0007 000kg，平均乳脂率为3.33.4，脂肪球小，宜作鲜乳或制作干酪。,2娟栅牛（Jersey）,以乳脂率高、乳房形状良好而闻名。平均年产乳量
3、3 0003 500kg，乳脂率高平均为5.3%，是乳用品种中的高脂品种。乳脂黄色、脂肪球大，适于制造黄油。,3.瑞士褐牛（Brown Swiss）为乳肉役兼用品种。产乳量为3 900-5 800kg，乳脂率为3.8%。4.中国草原红牛 被毛具光泽，多为深红色，乳房发育较好。泌乳期平均为220天，平均产乳量为1 662kg，乳脂率为4.02%，最高个体产乳量为4 507kg。,续前,二、水牛,水牛（Bubffalo）分沼泽型和江河型两种类型。我国和东南亚一带的水牛属于沼泽型，印度的摩拉水牛、巴基斯坦的尼里一瑞菲水牛属于江河型。两种类型在体型外貌、生活习性等方面均有着明显差别。,1.么拉水牛（M
4、urrah）,么拉水牛是世界上著名的乳用水牛品种。用以生产鲜乳和奶油。么拉水牛素以产乳性能高而著称，在原产地的产乳量一般为1 4002 000kg，优秀者达4 500kg，乳脂率约为7.07.5，泌乳期810个月。,2.尼里一瑞菲水牛,（Nili-Ravi）简称尼里水牛，泌乳期305d，平均产乳量2 0002 700kg，最高达3 2004 000kg，乳脂率为6.9%。,3.温州水牛,温州水牛是比较好的役乳兼用水牛，温州水牛具有较好的泌乳性能，耐粗饲，抗病力强。一个泌乳期最高可产1250kg，乳脂率为9%，干物质为21.0%。,三、奶用山羊,奶山羊是仅次于乳牛的主要乳畜，在世界各国历来被誉为
5、“农家的乳牛”。1.萨能奶山羊 泌乳期300天，年平均产乳量为6001 200kg，高者可达3 000kg。乳脂率3.34.4，乳蛋白3.3，乳糖3.9，干物质11.28%12.38%。乳中膻味重。,续前,2.关中奶山羊 产乳量一般500600kg，乳脂率为3.63.8，蛋白质3.53%，乳糖4.31，干物质12.8。3.崂山奶山羊 泌乳期89个月，产乳量450700kg，乳脂率3.54.0。,第二节 乳的生成机制及影响产乳性能的因素,二、影响产乳性能的因素影响乳牛产乳性能的因素很多，在一般情况下，主要有以下因素：品种、个体、年龄（胎次）、泌乳期、挤乳技术以及饲养与营养、季节、疾病等。,品种是
6、经过人类长期选择培育而形成，在产乳性能方面品种之间差异很大见表4-1。乳牛中荷兰牛的乳最稀薄，更塞牛的乳最浓厚。我国的水牛、牦牛所产的乳干物质含量比其它品种要高的多,。,1.品种,2个体,同一品种的不同个体，由于个体间遗传因素的不同，即使在同样环境条件下，产乳量及其乳的成分、性质也有很大差异，甚至高于品种间差异。例如，乳脂率变动范围，黑白花奶牛为2.6%6，娟栅牛为3.3%8.4%；而产乳量变动则更大，由2 000kg12 000kg。,3年龄与胎次,产乳量随有机体生长发育的进程而逐渐增加，以后随有机体的逐渐衰老而下降。一般第7胎次时达到高峰，而含脂率和非脂乳固体在初产期最高。年龄对产乳性能的
7、影响不是遗传因素，而是生理因素。乳牛的年龄、胎次不同，乳牛产乳性能也不同，所以，年龄鉴定具有重要意义。,4体型大小,同一品种、同一年龄的乳用牛，在一般情况下，体型大，由于消化器官容积大，采食量多，产乳量较高。,5饲养管理,正常的饲养管理不仅能提高产乳量，而且可以增加乳中的干物质。饲料中蛋白质含量不足时，不但会引起挤乳量下降，而且会导致乳中蛋白质含量降低。饲料对乳脂及其性质有显著影响。饲料中维生素含量不足时，不但使产乳量降低，而且使乳中维生素含量减少。饲料中无机物不足时，不但减少产乳量，而且消耗体内贮存的无机盐。,6挤乳方法,乳牛产乳量高低，与挤乳技术有密切关系。挤乳技术包括挤乳次数、挤乳时间、
8、挤乳顺序、乳房按摩等。（1）母牛通常每天挤乳2次，若每天挤乳3次，则产乳量增加1025。（2）大多数牛的挤乳时间56min可得到最大的泌乳量。（3）挤乳顺序以交叉挤乳效果较好，即先同时挤右侧前乳头和左侧后乳头，然后再挤左侧前乳头和右侧后乳头，交替进行。,（4）乳房按摩是提高乳牛产乳能力，保证乳房正常泌乳的重要环节，因为排乳并不仅是牛乳从乳房中排出的简单的机械作用，而是在神经系统和内分泌的共同作用下完成的排乳反射过程，所以挤乳前按摩乳房，对提高产乳量和乳脂率是十分必要的。挤乳前用热水擦洗并按摩乳房，能引起血管反射性扩张，进入乳房的血流量加大，促进乳脂的合成；同时，可使乳房迅速膨胀，内压增高，产生
9、排乳。,续前,7季节,乳牛在一般情况下，气温由10升至40.5，呼吸次数增加5倍。当气温升高，母牛为减少体热产生，乳量与饲料消耗量自动减少。因而，产乳量下降，尤其是高产牛或泌乳高峰期乳牛下降幅度更大。,8疾病与药物,乳牛的健康状况对乳的产量和成分均有影响，患有一般消化道疾病或足以影响产乳量的其他疾病时，乳的成分也会发生变化，如乳糖含量减少，氯化物和灰分增加。乳牛患有乳房炎时，除产量明显下降外，非脂乳固体也有下降，通常乳房炎乳中钠、氯、非酪蛋白态氮、过氧化氢、白细胞数、pH值均比正常乳增加，而钙、磷、镁、乳精、脂肪、酸度均有减少，且维生素含量也有很大变化。这些异常变化是由于侵入乳房的细菌引起的乳
10、腺细胞的通透性增加，影响乳汁的正常生成所致。,续前,包括杀菌剂、抗菌素在内的许多用于治疗牛病的药物都可能进入乳中而改变乳的正常组成，母牛服用药后多久的乳才能作为食品加工原料乳因药物的种类而异，一般应向兽医询问。,第五章 乳的化学成分和性质,第一节 乳的化学成分,一、乳的概念及组成,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。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。,续前,将乳干燥到恒重时所得到的残渣叫乳的干物质。牛的常乳中干物质含量为11%13%，除干燥时水和随水蒸气挥发的物质以外，干物质中含有乳的全部成分。
11、乳中干物质的含量随乳成分的百分含量而变，尤其是乳脂肪在乳中的变化比较大，因此在实际工作中常用无脂干物质作为指标。,续前,干物质实际上表明乳的营养价值，在生产中计算制品的生产率时，都需要用到干物质（或无脂干物质）。弗莱希曼（Fleschmann）将乳的比重、含脂率和干物质含量之间建立起关系。由此计算出干物质和无脂干物质的含量，,下面是一个比较简单的计算公式：T=O.25L+1.2FK式中：T-干物质%F-脂肪%L-牛乳比重计读数 K-系数（根据各地情况试验求得，中国轻工业部标准规定为0.14）,二、乳的化学成分及其性质,乳脂肪 乳脂肪(Milk Fat or Butter Fat)是牛乳的主要成
12、分之一，对牛乳风味起重要的作用，在乳中的含量一般为3%5%。乳脂肪不溶于水，呈微细球状分散于乳中，形成乳浊液。,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。,续前,乳脂肪球在显微镜下观察为圆球形或椭圆球形，表面被一层510nm厚的膜所
13、覆盖，称为脂肪球膜。脂肪球膜主要由蛋白质、磷脂、甘油三酸酯、胆甾醇、维生素A、金属及一些酶类构成，同时还有盐类和少量结合水。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。,续前,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，脂肪球膜其结构见图5-1。,续前,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。,2。脂肪的化
14、学组成 乳脂肪主要是甘油三酯（98%99%）、少量的磷脂（0.2%1.0%）、甾醇等（0.25%0.4%）。,乳中的脂肪酸可分为三类,第一类为水溶性挥发性脂肪酸，例如丁酸、乙酸、辛酸和癸酸等；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。,乳脂肪的脂肪酸组成受饲料、营养、环境、季节等因素的影响。一般，夏季放牧期间乳脂肪中不饱和脂肪酸含量升高，而冬季舍饲期不饱和脂肪酸含量降低，所以夏季加工的奶油其熔点比较低。,在牛乳脂肪中已证实含有C20C23的奇数碳原子脂肪酸，也发现有带侧链的脂肪酸。乳脂肪的不饱和脂肪酸主要是油
15、酸，约占不饱和脂肪酸总量的70%左右。,3.乳脂肪的理化常数,乳脂肪的组成与结构决定其理化性质，表5-1是乳脂肪的理化常数。,（二）乳蛋白质(Milk Protein),牛乳的含氮化合物中95%为乳蛋白质，含量为3.0%3.5%，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。乳清蛋白质中有对热不稳定的各种乳白蛋白和乳球蛋白，及对热稳定的月示及胨。,除了乳蛋白质外，还有约5%非蛋白态含氮化合物，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，通过乳腺细胞进入乳中。另外还有少量维生素态氮。,1.酪蛋白,在温度20时调节脱脂乳的pH值至4.6时沉淀的一
16、类蛋白质称为酪蛋白(Casein)，占乳蛋白总量的80%82%。酪蛋白不是单一的蛋白质，而是由s-,-,-和-酪蛋白组成，是典型的磷蛋白。四种酪蛋白的区别就在于它们含磷量的多少。-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。,-酪蛋白含磷量极少，因此，-酪蛋白几乎不能被皱胃酶凝固。在制造干酪时，有些乳常发生软凝块或不凝固现象，就是由于蛋白质中含磷量过少的缘故。酪蛋白虽是一种两性电解质，但其分子中含有的酸性氨基酸远多于碱性氨基酸，因此具有明显的酸性。,(1)酪蛋白的存在形式,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形成酪蛋白酸钙-磷酸钙复合体以胶体悬浮液的状态
17、存在于牛乳中，其胶体微粒直径在10300nm之间变化，一般40160nm占大多数。此外，酪蛋白胶粒中还含有镁等物质。,酪蛋白酸钙-磷酸钙复合体的胶粒大体上呈球形，据佩恩斯(Payens,1966)设想，胶体内部由-酪蛋白的丝构成网状结构，在其上附着s-酪蛋白，外面覆盖有-酪蛋白，并结合有胶体状的磷酸钙，见图5-2。,-酪蛋白,s-而且还具有抑制s-酪蛋白和-酪蛋白在钙离子作用下的沉淀作用。因此，-酪蛋白覆盖层对胶体起保护作用，使牛乳中的酪蛋白酸钙-磷酸钙复合体胶粒能保持相对稳定的胶体悬浮状态。,(2)酪蛋白的性质,酪蛋白的酸沉淀 酪蛋白胶粒对pH值的变化很敏感。当脱脂乳的pH值降低时，酪蛋白胶
18、粒中的钙与磷酸盐就逐渐游离出来。当pH值达到酪蛋白的等电点4.6时，就会形成酪蛋白沉淀。酪蛋白的酸凝固过程以盐酸为例表示如下：,酪蛋白酸钙Ca3(PO4)22HCl酪蛋白2CaHPO4CaCl2由于加酸程度不同，酪蛋白酸钙复合体中钙被酸取代的情况也有差异。实际上乳中酪蛋白在pH5.25.3时Ca3(PO4)2先行分离就发生沉淀，这种酪蛋白沉淀中含有钙；继续加酸而使pH值达到4.6时，Ca2+又从酪蛋白钙中分离，游离的酪蛋白完全沉淀。为使酪蛋白沉淀，工业上一般使用盐酸。同理，如果由于乳中的微生物作用，使乳中的乳糖分解为乳酸，从而使pH值降至酪蛋白的等电点时，同样会发生酪蛋白的酸沉淀。,酪蛋白的凝
19、乳酶凝固 牛乳中的酪蛋白在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。酪蛋白在凝乳酶的作用下变为副酪蛋白(Paracasin)，在钙离子存在下形成不溶性的凝块，这种凝块叫作副酪蛋白钙，其凝固过程如下：酪蛋白酸钙皱胃酶副酪蛋白钙+糖肽皱胃酶,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。钙和磷的含量直接影响乳汁中的酪
20、蛋白微粒的大小，也就是大的微粒要比小的微粒含有较多量的钙和磷。,由于乳汁中的钙和磷呈平衡状态存在，所以鲜乳中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。试验证明，在90时加入0.12%0.15%的CaCl2即可使乳凝固。利用氯化钙凝固乳时，如加热到95时，则乳汁中蛋白质总含量97%可以被利用，而此时氯化钙的加入量以每升乳1.001.25g为最适宜。采用钙凝固时，乳蛋白质的利用程度一般要比酸凝固法高5%，比皱胃酶凝固法约高10%以上。,酪蛋白与糖的反应 具有还原性羰基的糖可与酪蛋白作用变成氨基糖而产生芳香味及其色素。,蛋白质和乳糖的反应，
21、在乳品工业中的特殊意义在于：乳品（如乳粉、乳蛋白粉和其他乳制品）在长期贮存中，由于乳糖与酪蛋白发生反应产生颜色、风味及营养价值的改变。,工业用干酪素由于洗涤不干净，贮存条件不佳，同样也能发生这种变化。炼乳罐头也同样有这种反应过程，特别是含转化糖多时变化更明显。由于酪蛋白与乳糖的反应，发现产品变暗并失去有价值的氨基酸，如：赖氨酸失去17%；组氨酸失去17%；精氨酸失去10%。由于这三种氨基酸是无法补偿的，因此发生这种情况时，不仅使颜色、气味变劣，营养价值也有很大损失。,是指溶解分散在乳清中的蛋白质，约占乳蛋白质的18%20%，可分为热稳定和热不稳定的乳清蛋白两部分。,2.乳清蛋白,(1)热不稳定
22、的乳清蛋白质,调节乳清pH4.64.7时，煮沸20min，发生沉淀的一类蛋白质为热不稳定的乳清蛋白，约占乳清蛋白的81%。热不稳定乳清蛋白质包括乳白蛋白和乳球蛋白两类。,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-乳白蛋白（约占乳清蛋白的19.7%）、-乳球蛋白（约占乳清蛋白的43.6%）和血清白蛋白（约占乳清蛋白的4.7%）。,-乳球蛋白过去一直被认为是白蛋白，而实际上是一种球蛋白。因此，乳白蛋白中最主要是-白蛋白。乳白蛋白在乳中以1.55.0nm直径的微粒分散在乳中，对酪蛋白起保护胶体作用。
23、这类蛋白常温下不能用酸凝固，但在弱酸性时加温即能凝固，该类蛋白不含磷，但含丰富的硫。,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。初乳中的免疫球蛋白含量比常乳高。,(2)热稳定的乳清蛋白,这类蛋白包括蛋白眎和蛋白胨，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。这些蛋白质可以用洗涤方法将其分离出来。,脂肪球膜蛋白由于受细菌性酶的作用而产生的分解现象，是奶油在贮藏时风味变劣的原因之一。,3.非蛋白含氮物,牛乳的含氮物中，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、肌酸(Creatinine)及叶绿素等。这些含氮物是活体蛋白质代谢的产物，从乳腺细胞进入乳中。,
