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1、,乳的物理化学性质,乳品部分,乳是哺乳动物分娩后从乳腺分泌的一种白色或稍带黄色的不透明液体。它含有幼儿生长发育所需要的全部营养成分，是哺乳动物出生后最适于消化吸收的全价食物。,1 乳的概念及组成,一、乳的概念,二、常乳,常乳：通常为产犊7天以后至干奶期开始两周之前所产的乳。常乳的成分及性质基本趋于稳定,为乳制品的加工原料乳.,常乳必须符合下列九条要求：,由健康牛挤出的新鲜乳,干奶期前15天的老乳及产犊后的 初乳不得算作常乳,不得含有肉眼可以看到的机械杂质,色泽应呈白色或稍带黄色，不得呈红色、绿色,脂肪不低于3.2%,无脂干物质不低于8.5%,不得加入防腐剂,形状为均匀无沉淀的流体,酸度不超过1
2、8T,具有新鲜牛乳的滋味和气味，不得有异味,异常乳的分类,定义:凡不适于饮用或用作生产乳制品的乳都称为异常乳,1.生理异常乳,成分组成上：总干物质高出常乳1倍多；脂肪、蛋白质含量高；乳糖含量低；灰分高(铁含量为常乳的4-5倍,铜含量为常乳的6倍)；,理化性质上：相对密度高于常乳，达1.060，常乳是1.030；呈酸性；冰点低于常乳。,初乳 是牛产犊后一周之内所分泌的乳汁，特别是3d之内的初乳，其特征更为显著。,在感官上：呈黄褐色，有异臭，味苦，黏度大。,初乳中含有丰富的维生素 含有多量的免疫球蛋白，为幼儿生长所必需。目前利用初乳的免疫活性物质生产保健乳制品得到广泛的应用。由于初乳的成分与常乳显
3、著不同,因而其物理性质也与常乳差别很大,故不适于做乳制品生产用的原料乳。,末乳 干乳期前两周所产的乳。牛乳的化学成分有显著异常。除脂肪外，别的成分均较常乳高，有苦且微咸的味道，含解脂酶多，常有油脂氧化味。,营养不良乳 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。当喂以充足的饲料以后，牛乳质量与性质即可恢复正常。,低成分乳 由于遗传和饲养管理等因素的影响，使乳的成分发生异常变化而产生干物质含量过低的乳。如由于牛的品种、个体原因而造成的乳成分不同，是属遗传因素的影响，这通过加强育种改良可以解决。,低酸度酒精阳性乳 乳的酸度并不高(16T以下)，但酒精试验也呈
4、阳性。这种情况往往给生产上造成很大的损失。,2.化学异常乳,酒精阳性乳 一般用68%或72%的酒精与等量乳混合。混合后凡出现凝块的都称为酒精阳性乳。,3.病理异常乳,其它病牛乳,乳房炎乳 乳糖含量降低，氯含量增加，球蛋白含量升高，酪蛋白含量下降，体细胞数增多，无脂干物质含量较常乳少。,除乳房炎以外，乳牛患有其他疾病时也可以导致乳的理化性质及成分发生变化。患有口蹄疫、布氏杆菌等病的乳牛所产的乳质量变化大体上与乳房炎乳相类似。,4 微生物污染乳：原料乳被微生物严重污染产生异常变化，以致不能用作生产原料。,品种 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要比普通奶牛
5、高的多,四、影响泌乳量及其成分的因素,我国培育的乳肉兼用品种，由于它主要分布在呼伦贝尔盟的三河地区，耐寒、适应性强，乳脂率高，乳用性能好。产奶量平均为2 500千克，乳脂率4。1，乳干物质125。,三河牛,科尔沁牛,科尔沁牛是以西门塔尔牛为父本，蒙古牛、三河牛以及蒙古牛的杂种母牛为母本，采用育成杂交方法培育而成。母牛280天产奶3 200千克，乳脂率417。科尔沁牛适应性强、耐粗饲、耐寒、抗病力强、易于放牧，是牧区比较理想的一种乳肉兼用品种。,新疆褐牛属于乳肉兼用品种，主产于新疆伊犁和塔城地区。由瑞士褐牛与当地哈萨克牛杂交。新疆褐牛平均产奶量为2 1003 500千克，个别高的产奶量可达521
6、2千克。,新疆褐牛,草原红牛,产于吉林省白城地区、内蒙古的昭乌达盟和锡林郭勒盟南部、河北省张家口地区。平均产奶量为1 8002 000千克，乳脂率40。目前该品种牛约有14万头。,中国西门塔尔牛属乳肉兼用品种。中国西门塔尔牛引进欧洲西门塔尔牛，在中国的生态条件下，经过与本地黄牛级进杂交选育而成。平均产奶量为4 300千克，乳脂率为403。,西门塔尔,中国荷斯坦牛,引进各纯种牛纯繁、驯化各纯种牛与当地黄牛杂交各杂交种互交用纯种荷斯坦牛级进杂交高代杂种相互横交后代自群繁育中国荷斯坦牛,蒙贝利亚,丹麦红牛,爱尔夏牛,娟珊牛(Jersey),荷斯坦牛(Ho1stein),全身清瘦，棱角突出，体大肉不多
7、；后躯较前躯发达，中躯较长，体型一般呈三角形。乳房发育好，有明显的乳静脉,高产优质奶牛的外貌特征,五、挤奶,手工挤奶,世界上的很多农场至今仍如几千年前一样进行手工挤奶。通常每天母牛都由同一挤奶员挤奶，母牛听到熟悉的准备挤奶的声音就会迅速受到刺激和排乳。,挤乳前的准备,机械挤奶设备,机械挤奶系统可以使用CIP 清洗系统。,在中型以上的农场通常使用图所示的挤奶机挤奶。挤奶机利用真空原理把乳从乳头中吸出。该设备由一个真空泵，一个作为乳采集器的真空容器、与真空容器由软管连接的吸乳杯和一个交替地对吸杯施以真空和常压的脉冲器组成。,机械挤奶,问题,什么是乳、常乳、初乳、异常乳、酒精阳性乳？异常乳分为：生理
8、异常乳、化学异常乳、病理异常乳、微生物污染乳,2 乳的物理、化学成分,真溶液,凡粒子直径在lnm以下，以分子或离子状态存在的分散系称为真溶液。牛乳中以分子或离子状态存在的溶质有乳糖和水溶性盐类、水溶性维生素等。,乳的化学成分极其复杂,经实验证明,乳中的成分至少有一百种以上,其中主要成分有水、脂肪、蛋白质、乳糖、盐类、维生素、酶类、气体等。其中，分散剂是水，分散质种类繁多分散度差异很大，所以，乳不是单纯的分散体系，而是包含着真溶液、高分子溶液、胶体悬浮液、乳浊液及其过渡状态的复杂的分散体系。,乳浊液,乳脂肪是以脂肪球的形式分散于乳中，形成乳浊液。直径在10010000nm粒子不能透过普通的滤纸，
9、呈显微结构，用静置或离心的方法可以分离出来。,胶体悬浮液：酪蛋白在乳中形成酪蛋白酸钙磷酸钙复合体胶粒，为胶体悬浮液，胶粒直径平均为100nm,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，其微粒直径为1550nm,高分子溶液,乳中粒子大小,乳的分散体系,牛乳并不是一种简单的分散体系，而是包含着真溶液、高分子溶液、胶体悬浮液、乳浊液及其种种过渡状态的复杂的、具有胶体特性的多级分散体系。,分子或离子,分子或离子,乳白蛋白乳球蛋白,大分子态,高分子溶液,气体,乳的物理性质包括：,乳的色泽、气味、比重、黏度、冰点、沸点比热、表面张力、折射率、导电性及乳的反应等。,乳的物理性质,一、乳的
10、光学性质新鲜正常的乳呈不透明的白色或稍带淡黄色，称之为乳白色。这是乳的基本色调。脂溶性胡萝卜素和叶黄素使乳略带淡黄色，水溶性的核黄素使乳清呈荧光性黄绿色。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。二、乳的热学性质乳的热学性质主要包括冰点、沸点及比热。按照拉乌尔定律，牛乳在溶质的影响下，表现出冰点下降与沸点上升的特性。1、冰点牛乳的冰点，普通为0.565 0.525，平均为0.542,作为溶质的乳糖和盐类是冰点下降的主要原因。由于它们的含量较稳定，所以正常新鲜牛乳的冰点是物理性质中较稳定的一项。如果在牛乳中掺水，可导致冰点回升。掺水10，冰点约上升0.054。可根据冰点的变动用
11、下列公式来推算掺水量：式中：x-掺水量（）；T-正常乳的冰点；T1被检乳的冰点,2、沸点牛乳在一个大气压下沸点约为100.55左右。但沸点是受乳中干物质含量影响，因此当浓缩一倍时沸点上升0.5，即浓缩到原来容积的一半时，沸点约为101.05。3、比热容牛乳的比热值是牛乳中所含各种成分的比热值的总和。水分 88%1 脂肪 3.2%0.5蛋白 3.4%0.5 乳糖 4.6%0.3 无机盐 0.8%0.7 牛乳的比热为0.952卡/g.,三、乳的电学性质乳的电学性质主要有电导率与氧化还原电势。1、电导率 因乳中溶有盐类，因此其具有导电性。与乳电导关系最为密切的离子为：Na、K、Cl等。正常牛乳的电导
12、率25 时为0.004 0.005s。利用导电率可检验乳房炎乳。因为乳房炎乳中Na、Cl等增多，电导率上升。一般电导率超过0.06s，即可认为是病牛乳。2、氧化还原电势 乳进行氧化还原反应的方向和强度取决于其中含有的具有氧化还原作用的物质的含量。这类物质有：VB2、VC、VE、酶类、溶解态氧、微生物代谢产物等。,四、乳的滋味与气味 新鲜纯净的乳稍带甜味，这是因为乳中含有乳糖的缘故。因其中含有Cl，所以也稍带咸味。乳带有特殊的香味，经加热后香味强烈，冷却后减弱。乳的气味易受外界因素的影响，很容易吸收外界的气味。所以每一个处理过程都必须注意周围环境的清洁及各种因素的影响。氯糖数：乳中氯离子与乳糖含
13、量之比。,五、乳的密度与相对密度（比重）1、乳的相对密度（比重）是指乳在15时的质量与同体积水在15时的质量之比。正常乳的相对密度平均为d15151.032。2、乳的密度是指乳在20时的质量与同体积水在4时的质量之比。正常乳的密度平均为d2041.030。乳的密度较相对密度小0.002。,乳的相对密度随温度而变化，温度降低，乳相对密度增高；温度升高，乳相对密度降低。在1020 内，温度每变化1，乳的相对密度就相差0.0002（牛乳乳稠计读数为0.2）。,六、乳的酸度与pH乳的酸度包括自然酸度和发酵酸度两部分。乳的自然酸度及其构成:新鲜乳的酸度称为自然酸度，这种酸度与贮存过程中因微生物繁殖所产生
14、的酸无关。自然酸度主要由乳中的蛋白质、柠檬酸盐、磷酸盐及CO2等酸性物质构成,发酵酸度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。一般条件下，乳品生产中所测定的酸度就是总酸度。为了衡量乳的酸度，常用滴定酸度来表示。,滴定酸度的几种表示方式：,1.吉尔涅尔度（Thorner)(T）取10ml牛乳，用20ml蒸馏水稀释，加入0.5%酚酞指示剂0.5ml，以0.1mol/lNaOH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1 T，也称1度。,正常乳的自然酸度为1618 T。,用乳酸量表示的酸度。按
15、上述方法测定后用下列公式计算：,2.乳酸度（乳酸）,正常新鲜牛乳的乳酸度一般为0.15-0.17%.,3.SH（Soxhlet-Henke)度（SH)乳酸（）0.0225 SH4.乳的pH,滴定酸度可以及时反映出乳酸产生的程度，而pH则不呈规律性的关系，因此生产中广泛采用测定滴定酸度来间接掌握乳的新鲜度。乳酸度越高，乳对热的稳定性就越低。,正常新鲜牛乳的pH为6.4 6.8，一般酸败乳或初乳的pH 在6.4以下，乳房炎乳或低酸度乳pH在6.8以上。,七、乳的黏度与表面张力1.乳的黏度牛乳的黏度在20 时为0.00150.002 Pa s。而20 时水的绝对黏度为0.001 Pa s。牛乳的黏度
16、随温度的升高而降低。在乳的成分中脂肪和蛋白质对黏度的影响最显著。,2.乳的表面张力 表面张力就是使表面分子维持聚集的力量。测定表面张力的目的是为了鉴别乳中是否混有其它添加物。牛乳的表面张力与牛乳的起泡性、乳浊状态、均质作用及风味等有密切关系。,极性物质,蛋白质卵磷脂,温度,3乳中各成分的性质,一、水分水是牛乳的主要成分之一，一般含87%89%。牛乳中水可分为游离水、结合水、结晶水、膨胀水四种。1.游离水占牛乳中水分含量的绝大部分，是牛乳中各营养物质的分散介质，许多理化和生物学过程均与游离水有关。2.结合水是和乳中的蛋白质、乳糖以及某些盐类结合存在，不具有溶解其他物质的作用，当达到冰点时也不发生
17、冻结。,奶粉,3.结晶水以分子组成成分按一定数量比例与乳物质结合起来，它比前两种水更为稳定，存在于结晶化合物中。4.膨胀水 存在于凝胶粒结构的亲水胶体内，由于胶粒膨胀程度不同，膨胀水的含量也就有差异,乳糖,干酪、酸乳,二、气体牛乳中含有微量气体，主要为二氧化碳、氧气和氮气，一般气体的总容量为乳容积的5.7%8.6%。但在乳的各个时期含量在变化。刚挤出的新鲜牛乳中以CO2为最多，N2次之，O2最少。经过一段时间的放置，空气中的O2和N2溶于牛乳中，使O2、N2的含量增加而CO2的量减少。所以乳品生产中的原料乳不能用刚挤出的乳检验其密度和酸度。,三、乳干物质将乳干燥到恒重时所得到的残余物叫做乳的干
18、物质。正常乳中含有1113的干物质。除干燥时的水分和随水蒸汽挥发的物质外，干物质中含有乳的全部成分。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（SNF）作为指标。,乳脂肪,乳脂肪是是牛乳的主要成分之一。在牛乳中的脂肪含量平均为3.5%-4.5%,乳中脂肪是以微小脂肪球的状态分散在乳中。呈一种水包油型的乳浊液。,乳脂肪的剖视图,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的状态，并使各个脂肪球独立地分散于乳中。,2.乳脂肪的特点1.牛乳的脂肪酸组成与一般脂肪有明显的差别。乳脂肪的脂肪酸中水溶性、短链挥发性脂肪酸含量特别高，所
19、以风味良好、质体柔软且易于消化。2.乳脂肪的不饱和脂肪酸含量高3.乳脂肪易受光、空气中的氧、热、金属铜、铁的作用而氧化，从而发生脂肪氧化味。4.乳脂肪易吸收周围环境中的其它气味。,乳脂质中除去乳脂肪(9799)外，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。磷脂牛乳中的卵磷脂、脑磷脂与神经鞘磷脂的比例为：48：37：15。磷脂类在机体代谢方面起着重要的作用。甾醇甾醇的最主要部分是胆固醇。甾醇在生理上有重大意义。乳中甾醇含量很低，主要结合在脂肪球膜上。,五、乳糖牛乳中乳糖含量为4.6%4.7%，占总乳固体的38%40%，占牛乳总碳水化合物的99.8%。乳糖在乳中几乎全部呈溶液状态，
20、它是由-D-葡萄糖和-D-半乳糖以-1，4键结合的双糖，其甜度相当于蔗糖的1/61/5。乳糖有-，-两种异构体，而-乳糖很容易与一分子结晶水结合，变为-乳糖水合物，因此乳糖并存有三种形态,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，也称为最初溶解度。最初溶解度较低，受水温的影响较小。最终溶解度 将上面的饱和乳糖溶解液振荡或搅拌，-乳糖可变为-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，最终溶解度是-乳糖和-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
21、，则结晶不会析出，而形成过饱和状态，此时的溶解度称为过饱和溶解度。,炼乳,六、乳蛋白质 乳蛋白质是乳中最有价值的成分，也是乳中主要的含氮物质，含量为2.8%3.8%。乳中所含的蛋白质分为酪蛋白和乳清蛋白两大类,酪蛋白：牛乳含氮物中，在pH4.6沉淀的部分为酪蛋白，约占乳蛋白质的80%以上。酪蛋白的分类 酪蛋白不是单一的蛋白质，含有s、四种，主要是含磷量不同，造成其电泳性质的变化。s酪蛋白在皱胃酶的作用下可以完全发生沉淀。酪蛋白具有稳定Ca2+的作用，起保护胶体的作用。,酪蛋白的存在形式:牛乳酪蛋白以酪蛋白胶束状态存在于乳中，多与磷酸钙形成复合体，成为酪蛋白酸钙磷酸钙复合体的胶粒结构。,酪蛋白酸
22、钙磷酸钙复合体,酪蛋白+钙 酪蛋白酸钙+磷酸钙 酪蛋白酸钙磷酸钙复合体,酪蛋白胶束的结构 据佩恩斯Payen设想：酪蛋白中的酪蛋白以细丝状态形成网状结构，并将s-酪蛋白包围，外面有酪蛋白被覆，并结合有胶体磷酸钙。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。,酪蛋白的酸凝固 在酪蛋白中加酸（盐酸、硫酸、或乳酸时），酪蛋白酸钙中的钙被酸夺取，生成游离的酪蛋白，达到等电点时，Ca完全被分离，游离的酪蛋白凝固而沉淀。即：酪蛋白酸钙 2H Cl在加酸凝固时，酸只和酪蛋白酸钙、磷酸钙起作用,酸的选择：一般使用盐酸。硫酸也能使很好地沉淀乳中的酪蛋
23、白，但由于硫酸钙不能溶解，因此有使灰分增多的缺点。,Ca3(PO4)2,酪蛋白Ca（H2PO4)2CaCl2,酪蛋白的三种凝固形式,制造干酪素,酪蛋白的凝乳酶凝固,皱胃酶的凝乳原理：皱胃酶与酪蛋白的专一性结合使牛乳凝固。分为两个过程：1.酪蛋白在皱胃酶的作用下，形成副酪蛋白，此过程为酶性变化。2.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。此过程为非酶变化。,制造干酪,酪蛋白的钙凝固,酪蛋白以酪蛋白酸钙和磷酸钙的复合体形式存在于乳中。钙和磷的含量直接影响乳汁中酪蛋白微粒的平衡状态。一般情况下，乳汁呈平衡状态存在，但当乳中加入CaCl2
24、时，它将破坏钙和磷的平衡状态，从而使酪蛋白凝固。,最彻底的凝固方式,乳清蛋白 原料乳中除了在pH4.6等电点处沉淀的酪蛋白外，留下的蛋白质统称为乳清蛋白，占乳蛋白质的1820。乳清蛋白可分为对热稳定和对热不稳定两大部分。对热不稳定的乳清蛋白 乳白蛋白；乳球蛋白 对热稳定的乳清蛋白 主要是小分子蛋白和胨类，还有脂肪球膜蛋白 非蛋白质氮,七、乳中酶类1.牛乳中存在着各种酶，主要分为三大类：水解酶:脂酶、蛋白酶、磷酸酶等 氧化还原酶：过氧化物酶、过氧化氢酶 还原酶：还原酶、氧化酶2.乳中的酶有两个来源：来自于乳腺 来源于微生物的代谢产物3.与乳产品有密切关系的主要有水解酶类和氧化还原酶类两大类。脂酶
25、 磷酸酶 过氧化氢酶 过氧化物酶 还原酶 蛋白酶 乳糖酶,脂酶 将脂肪分解成甘油及脂肪酸的酶称为脂酶脂酶是使乳制品中脂肪分解而产生酸败的主要原因。微生物是脂酶的主要来源。脂肪酶对温度的稳定性比较强，所以在奶油制造过程中，须在不低于85 的温度下进行稀奶油的杀菌。,磷酸酶 能水解复杂的有机磷酸酯，在自然界中种类很多。牛乳中主要有碱性磷酸酶和酸性磷酸酶两种。是牛乳中原有的酶。其中碱性磷酸酶加热到63，30min或72，15s即被破坏。这与巴氏杀菌的温度相同，根据这个性质，可以进行磷酸酶试验，以检验牛乳的杀菌程度，或杀菌乳中是否混入生乳。,乳糖酶：分解乳糖生成葡萄糖和半乳糖。存在于乳酸菌和人的肠道内
26、。一些成人和婴儿由于缺乏乳糖酶，往往产生对乳糖吸收不完全的症状，从而引起腹胀和腹泻，称为“乳糖不耐症”。,过氧化物酶：是在过氧化氢或过氧化物的作用下氧化某些化合物的酶，属于乳中原有的酶，与细菌无关。牛乳中过氧化物酶具有抑制乳酸菌繁殖的作用.加热到72，30min 过氧化物酶即被破坏，可利用此来测定乳的加热程度。,还原酶：这种酶在乳中的数量与细菌污染程度直接相关。这种酶能促使美蓝还原成无色。生产上利用此原理来测定乳的微生物的数量，即所谓还原酶试验。,八、维生素牛乳中含有能调节人体新陈代谢，维持人体正常生理功能，人类所必需的各种维生素。具体可分为脂溶性维生素（如维生素A、D、E、K）及水溶性维生素
27、（如维生素B1、B2、B6、B12、C、尼克酸等）两大类。牛乳略带黄色，就是牛乳中含有的胡萝卜素、B族维生素通过光线反射呈现的颜色。,维生素的缺乏症,九、乳中的无机物和盐类 1.无机物 无机物也称为矿物质。乳中的无机物主要有磷、钙、镁、氯、钠、硫、钾等。此外还有一些微量元素。2.盐类 最主要的是磷酸盐及柠檬酸盐牛乳中的盐类含量虽然很少，但对乳品加工，特别是对热稳定性起重要作用。牛乳中的盐类平衡，特别是钙、镁等阳离子与磷酸、柠檬酸等阴离子之间的平衡，对牛乳的稳定性具有非常重要的意义。,名词解释：乳的干物质 乳总酸度 酪蛋白 解脂酶 乳的分散体系是怎样的？正常乳呈现什么颜色？正常乳的冰点、沸点、电导率、密度、比重、酸度分别是多少？乳的酸度有几种表示方式？乳中水分、蛋白、脂肪、乳糖的含量各是多少？乳中水分有几种存在形式？乳中乳糖有几种形态？几种溶解度？叙述酪蛋白的三种凝固形式,？思考题,
