第二章 乳的化學(xué)組成

1、第一節(jié) 乳中各種成分的分散狀態(tài) 1. 乳中各種成分的分散狀態(tài)乳中各種成分的分散狀態(tài) 乳是動(dòng)物出生后短時(shí)間內(nèi)唯一的食物，其中含有水分、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、無(wú)機(jī)鹽、磷脂類(lèi)、維生素、酶、免疫體、色素、氣體及動(dòng)物體所需要的各種微量成分。從化學(xué)觀點(diǎn)看，乳是各種物質(zhì)的混合物，但實(shí)際上，它是一種復(fù)雜的具有膠體（colloid）特性的生物化學(xué)液體。所以也可以說(shuō)，乳是一種復(fù)雜的分散系，在分散劑水中，有以分子及離子狀態(tài)分散在其中的乳糖及鹽類(lèi)，有成乳濁態(tài)（液）及懸浮狀態(tài)分散在其中的蛋白質(zhì)；還有一部分以乳濁液（emulsion）及懸浮液（suspension）狀態(tài)分散在乳中的脂肪。這些分散在分散劑水中的成分（脂

2、肪、蛋白質(zhì)、乳糖、無(wú)機(jī)鹽）都稱(chēng)為分散相或分散質(zhì)。乳糖、水溶性鹽類(lèi)、水溶性維生素乳糖、水溶性鹽類(lèi)、水溶性維生素 乳白蛋白及乳球蛋白乳白蛋白及乳球蛋白 酪蛋白酪蛋白 乳脂肪乳脂肪 1.1 真溶液真溶液 1.2 高分子溶液高分子溶液 1.3 膠體懸浮液膠體懸浮液 1.4 乳濁液乳濁液 第二節(jié) 乳中各種成分的含量1. 正常牛乳的主要成分及含量正常牛乳的主要成分及含量 成 分變動(dòng)范圍（%） 平均含量（%）成分變動(dòng)范圍（%）平均含量（%）水 分838985.7有機(jī)酸鹽0.10.50.3總干物質(zhì)111712.5灰 分0.60.850.7脂 肪2.76.03.8酶磷 脂0.020.080.05維生素A0.01

3、0.080.03固 醇0.010.060.03維生素D含氮化合物（34）維生素E0.050.250.15酪蛋白2.24.02.7維生素B10.030.060.05白蛋白0.20.60.4維生素B20.10.20.15球蛋白及其他蛋白質(zhì)0.050.20.2維生素C0.53.52.0非蛋白含氮物0.020.080.1維生素PP0.10.20.15乳 糖4.05.64.7色 素0.010.050.2無(wú)機(jī)鹽0.50.90.65氣 體315ml7 ml圖圖2-1 牛乳的主要成分及其平均含量牛乳的主要成分及其平均含量 2. 牛乳加工處理后的名稱(chēng)第三節(jié) 乳的理化特性 1.3 干物質(zhì)干物質(zhì) 將牛乳干燥到恒重時(shí)

4、所得到的殘?jiān)凶鋈榈母晌镔|(zhì)。 干物質(zhì)含量為11-13%，除隨水蒸氣揮發(fā)的物質(zhì)外，干物質(zhì)中含有乳的全部營(yíng)養(yǎng)成分如脂肪、蛋白質(zhì)、乳糖、維生素、無(wú)機(jī)鹽等 。乳中干物質(zhì)的數(shù)量，隨乳成分的百分含量而變，尤其是乳脂肪在乳成分中是一個(gè)比較不穩(wěn)定的成分，對(duì)干物質(zhì)數(shù)值變化影響很大，因此在實(shí)際工中常用無(wú)脂干物質(zhì)無(wú)脂干物質(zhì)作為指示。 計(jì)算公式： T = 0.25L+1.2FK式中：T-干物質(zhì)含量% F-脂肪含量% L-牛乳比重計(jì)讀數(shù)K系數(shù)（根據(jù)各地條件，試驗(yàn)求得）1.4 乳脂肪乳脂肪 v 乳脂肪的組成與構(gòu)造乳脂肪的組成與構(gòu)造中性脂肪形態(tài)存在。溶有磷脂、甾醇、色素及脂溶性維生素等。乳脂肪是由一個(gè)甘油分子與三個(gè)脂肪酸所

5、組成的甘油酯的混合物，其中最主要的為甘油三酸酯： CH2OH RCOOH CH2OCOR CHOH + R1COOH CHOCOR1 + 3H2O CH2OH R2COOH CH2OCOR2甘 油 脂肪酸 乳脂肪脂肪酸分為以下三類(lèi):第一類(lèi)，是水溶性揮發(fā)性脂肪酸，其代表為丁酸、已酸、辛酸和葵酸。第二類(lèi)，是非水溶性揮發(fā)性脂肪酸，其代表為十二葵酸。第三類(lèi)，是非水溶性不揮發(fā)性脂肪酸，其代表為十四烷酸、十六烷酸、十八烷酸、二十烷酸、十八碳烯酸和十八碳二烯酸。 比重和折射率比重和折射率:在15時(shí)與同溫度同體積水之比。 酸價(jià)酸價(jià):用KOH中和1g油脂中游離脂肪酸時(shí)，所需KOH的 質(zhì)量毫克 。皂化價(jià)：皂化價(jià)：

6、指皂化1g脂肪酸所消耗KOH的毫升數(shù)。 碘價(jià)：碘價(jià)：指100g脂肪中使不飽和脂肪酸轉(zhuǎn)化為飽和脂肪酸 所需的碘克數(shù)。水溶性揮發(fā)性脂肪酸值水溶性揮發(fā)性脂肪酸值:是指中和5g脂肪，蒸餾出來(lái)的 揮發(fā)性脂肪酸所消耗的0.1N堿溶液的容積毫米。波連斯克值波連斯克值:是指以中和5g脂肪中所含非水溶性揮發(fā)性 脂肪酸所消耗的0.1N堿溶液的毫升數(shù)?；鶢栂＜{值基爾希納值:是指100g脂肪中非水溶性脂肪酸的總數(shù)。 乳脂肪的理化指標(biāo)及特性乳脂肪的特點(diǎn)乳脂肪的特點(diǎn) 乳脂肪中短鏈低級(jí)揮發(fā)性脂肪酸含量達(dá)14%左右。乳脂肪易受光和、空氣中的氧、熱、金屬銅、鐵作用而氧化，從而發(fā)生脂肪氧化味。乳脂肪易在解酯酶及微生物作用下而發(fā)生

7、水解，水解結(jié)果使酸度升高。乳脂肪易吸收周?chē)h(huán)境中的其他氣味，如飼料味、牛舍味、柴油味及香脂味等等。乳脂肪在5以下呈固態(tài)，11以下呈半固態(tài)。影響乳脂肪理化指標(biāo)的因素影響乳脂肪理化指標(biāo)的因素 乳脂肪的理化指標(biāo)，可能和平均值有很大的差異。這是因?yàn)槿橄僭诤铣扇橹緯r(shí)，成分及性質(zhì)受許多因素的影響，其中最主要的因素是飼料、外界條件、牲畜的生理狀態(tài)和泌乳期等。乳脂肪球及脂肪球膜乳脂肪球及脂肪球膜 乳中脂肪是以微小脂肪球的狀態(tài)分散于乳中，呈一種水包油型乳濁液。脂肪球表面被脂肪球膜包裹著，使脂肪在乳中保持穩(wěn)定的乳濁液狀態(tài)，并使各個(gè)脂肪球獨(dú)立地分散于乳中。 脂肪球的表面存在有以層由卵磷脂和蛋白質(zhì)等所構(gòu)成的薄膜。

8、測(cè)定脂肪的原則 由于乳脂肪的乳濁態(tài)相當(dāng)穩(wěn)定，所以測(cè)定乳脂肪時(shí)，首先應(yīng)把脂肪球膜加以破壞，這一點(diǎn)可以借助于醇、酸、堿等化學(xué)處理方法來(lái)達(dá)到破壞脂肪球膜的目的。1.5 磷脂類(lèi)及甾醇磷脂類(lèi)及甾醇 磷脂類(lèi)：磷脂類(lèi)：按其化學(xué)成分來(lái)看很接近脂肪。它由甘油、脂肪酸、磷酸和含氮物組成。甾醇：甾醇：乳中含有少量的甾醇類(lèi)，以游離狀態(tài)存在，其中主要為膽甾醇 （C27H45OH）。 1.6 乳糖乳糖 乳糖是哺乳動(dòng)物乳腺特有的產(chǎn)物，在動(dòng)物其他器官中不存在。乳糖是一種雙糖，在水解時(shí)生成葡萄糖和半乳糖。牛乳中約含4.5%，占總干物質(zhì)的3839%。乳糖的甜味較蔗糖弱，在水中的溶解度比蔗糖差。 v乳糖分類(lèi)乳糖乳糖 乳糖水合物 乳

9、糖無(wú)水物 乳糖不適癥 乳糖需經(jīng)位于小腸粘膜上皮細(xì)胞的-半乳糖苷酶水解成半乳糖和葡萄糖后才能被人體吸收利用。乳糖不耐癥是由于小腸粘膜上乳糖酶活力較低所致，乳糖得不到水解，小腸內(nèi)乳糖濃度提高，使?jié)B透壓增高，從而導(dǎo)致進(jìn)入腸腔內(nèi)的水分含量提高，其產(chǎn)生的癥狀是腹部壓力增高、氣脹、腹痛和腹瀉。絕大多數(shù)哺乳動(dòng)物出生之后小腸粘膜乳糖酶活性較高，可以消化吸收來(lái)自母乳或其他乳制品的乳糖，斷乳之后，乳糖酶活性隨年齡增長(zhǎng)逐漸下降，到成人之后其酶活性僅為正常嬰兒水平的5%10，并發(fā)展成為乳糖不耐癥。乳糖的生理功能乳糖能為機(jī)體提供能量。乳糖可促進(jìn)鈣的吸收。整腸作用。參與細(xì)胞組成和細(xì)胞活動(dòng)。促進(jìn)智力發(fā)育。乳糖在脂肪代謝上具

10、有一定作用。對(duì)糖尿病患者的作用。乳中的其他碳水化合物乳中除了乳糖外還含有少量碳水化合物。其中已被證實(shí)的有葡萄糖、果糖、低聚糖和己糖。1.7 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) v乳蛋白（乳蛋白（4.3%）：）：酪蛋白（83%）乳白蛋白（12%）乳球蛋白（4%）多肽等乳清蛋白 1.7.1 酪蛋白 牛乳含氮物中，在pH4.6沉淀的部分為酪蛋白。 酪蛋白是乳中一大類(lèi)蛋白質(zhì)的總稱(chēng)。酪蛋白很容易形成含有幾種不同類(lèi)型分子的聚合物。由于酪蛋白分子上存在大量親水基和憎水基以及電離化基團(tuán)，因此由酪蛋白形成的分子聚合物十分特殊，該分子聚合物由數(shù)百乃至數(shù)千個(gè)單個(gè)分子構(gòu)成，并且形成膠體溶液，這種結(jié)構(gòu)使得脫脂乳帶有藍(lán)白色的色澤。這一分子混合

11、物是酪蛋白膠束，大小在0.4m。酪蛋白的組成酪蛋白以膠束狀態(tài)存在于乳中，是以含磷蛋白質(zhì)為主要的幾種蛋白質(zhì)的復(fù)合體。 酪蛋白分為：-酪蛋白和-酪蛋白。 -酪蛋白 鈣不溶性（s-酪蛋白） 鈣可溶性-酪蛋白（）-酪蛋白-酪蛋白 分為A1、A2、A3、B s1s2s3.酪蛋白的性質(zhì)牛乳酪蛋白是以酪蛋白膠束狀態(tài)而存在，另外再與磷酸鈣形成復(fù)合體，稱(chēng)為酪蛋白磷酸鈣。其中含酪蛋白酸鈣95.2%，磷酸鈣4.8%。在電子顯微鏡中觀察，基本形成直徑為30-300nm的球狀。酪蛋白膠束的結(jié)構(gòu)酪蛋白膠束的結(jié)構(gòu) 酪蛋白膠束的結(jié)構(gòu)，許多學(xué)者提出各自的理論。Payen(1966)認(rèn)為，酪蛋白中的-酪蛋白以細(xì)絲狀態(tài)形成網(wǎng)目結(jié)構(gòu)

12、。并將s-酪蛋白包圍；另外，在其外側(cè)有-酪蛋白。Waugh（1970）認(rèn)為，s-酪蛋白成玫瑰花的放射狀聚合，各個(gè)玫瑰花形的s-酪蛋白由鈣進(jìn)行凝集，外側(cè)由-酪蛋白覆蓋，以防止進(jìn)一步凝集。因此成為穩(wěn)定的膠體狀態(tài)存在于乳中。亞酪蛋白膠束的結(jié)構(gòu)圖 亞酪蛋白膠束亞酪蛋白膠束 有三種酪蛋白： s-酪蛋白、-酪蛋白和-酪蛋白，每種酪蛋白有24種遺傳性變異體，變異體間的差別僅為幾個(gè)氨基酸的不同。事實(shí)上，這三種蛋白質(zhì)一般有1個(gè)或2個(gè)含有羥基的氨基酸與磷酸發(fā)生酯化，磷酸能與鈣、鎂或其他鹽在分子內(nèi)或分子間發(fā)生鍵合。-酪蛋白伸長(zhǎng)鏈磷酸基憎水核酪蛋白與酸堿的反應(yīng) 酪蛋白屬于兩性電解質(zhì)，它在溶液中既具有酸性也具有堿性，也

13、就是說(shuō)它能形成兩性離子。當(dāng)酪蛋白與酸發(fā)生反應(yīng)時(shí)，酪蛋白本身具有堿的作用，于是酪蛋白與酸結(jié)合生成酸性酪蛋白。當(dāng)酪蛋白中加入堿時(shí)，則酪蛋白具有酸的作用。酪蛋白與堿結(jié)合生成一種鹽，形成一種近乎透明的溶液。酪蛋白與醛反應(yīng)酪蛋白除與酸堿能起作用外，并可與醛基反應(yīng)。但由于所處環(huán)境不同，其性質(zhì)也有區(qū)別。當(dāng)酪蛋白在弱酸介質(zhì)中與甲醛反應(yīng)時(shí)，則形成亞甲基橋，可將兩個(gè)分子的酪蛋白連接起來(lái)。當(dāng)酪蛋白在堿性介質(zhì)中與甲醛反應(yīng)時(shí)，則生成亞甲基衍生物。酪蛋白與糖的反應(yīng) 自然界中的全糖、葡萄糖、轉(zhuǎn)化糖等與酪蛋白作用后變成氨基糖而產(chǎn)生芳香味。這作用也表現(xiàn)于產(chǎn)生色素方面，可使食品具有一種顏色如黑色素。酪蛋白與乳糖的反應(yīng)，在乳制品工

14、業(yè)中具有特殊的指導(dǎo)意義。乳品（如乳粉、乳蛋白粉和其他乳制品）在長(zhǎng)期貯存中，乳糖與酪蛋白發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生顏色、風(fēng)味及改變營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。在貯存中如有氧存在時(shí)，則能加速這種變化。因此貯存乳粉應(yīng)保持在真空狀態(tài)。酪蛋白的酸凝固牛乳中的酪蛋白以酪蛋白酸鈣的形式存在。當(dāng)加入酸時(shí)，酪蛋白酸鈣的鈣被酸奪取，漸漸地生成游離的酪蛋白，達(dá)到等電點(diǎn)時(shí)，鈣完全被分離，游離的酪蛋白凝固而沉淀。酪蛋白的皺胃酶凝固 u犢牛第四胃中所含的一種酶能使乳汁凝固，這種酶通常稱(chēng)為皺胃酶。如果沒(méi)有這種酶時(shí)，乳在胃中經(jīng)過(guò)后即行流失無(wú)法消化，所以皺胃酶有使乳汁從液體變?yōu)槟龎K，并發(fā)生收縮作用而排除乳清的作用。 u一般認(rèn)為，皺胃酶在酪蛋白的磷酸酰胺鍵水

15、解時(shí)起接觸作用。磷酸酰胺鍵的斷裂并不同時(shí)發(fā)生磷酸的分離，因?yàn)榘櫸该笡](méi)有磷酸酯酶的活性，而是當(dāng)酪蛋白轉(zhuǎn)變?yōu)楦崩业鞍缀?，分子的一端產(chǎn)生游離胍基和另一端游離磷酸基。皺胃酶的凝乳原理皺胃酶與酪蛋白的專(zhuān)一性結(jié)合使牛乳凝固。皺胃酶對(duì)酪蛋白的凝固可分為兩個(gè)過(guò)程：酪蛋白在皺胃酶的作用下，形成副酪蛋白，此過(guò)程稱(chēng)為酶性變化；產(chǎn)生的副酪蛋白在游離鈣的存在下，在副酪蛋白分子間形成“鈣橋”，使副酪蛋白的微粒發(fā)生團(tuán)聚作用而產(chǎn)生凝膠體，此過(guò)程稱(chēng)為非酶變化。酪蛋白的鈣凝固 鈣和磷的含量直接影響乳汁中酪蛋白微粒的大小，也就是大的微粒要比小的微粒含有較多量的鈣和磷。由于乳汁中的鈣和磷呈平衡狀態(tài)存在，所以鮮乳中的酪蛋白微粒具有一定

16、的穩(wěn)定性。當(dāng)向乳中加入氯化鈣時(shí)，則能破壞平衡狀態(tài)，因此在加熱時(shí)使酪蛋白發(fā)生凝固現(xiàn)象。1.8 乳清蛋白 向乳中加酸達(dá)到酪蛋白的等電點(diǎn)時(shí)，酪蛋白沉淀出來(lái)，而其他蛋白質(zhì)則仍留在乳清中，如果將乳清煮沸，并同時(shí)調(diào)整pH 為4.64.7，則乳清蛋白也就沉淀出來(lái)，其中包括白蛋白、球蛋白等。乳清蛋白 白蛋白：-乳白蛋白（19%）、-乳白蛋白、血清白蛋白 球蛋白 ：-乳球蛋白（48%）、免疫球蛋白（8%）其他：乳鐵蛋白、過(guò)氧化物酶、溶菌酶、酪蛋白聚肽、脂肪 球膜蛋白、生長(zhǎng)因子等。-乳球蛋白 乳球蛋白是必需氨基酸和支鏈氨基酸的極好來(lái)源，具有很強(qiáng)的與松香油和脂肪酸結(jié)合的結(jié)合段，一般被用作功能性配料使用。據(jù)最近在北卡

17、羅來(lái)納州大學(xué)的東南乳品研究中心進(jìn)行的研究顯示，-乳球蛋白能夠?qū)χ苄誀I(yíng)養(yǎng)素如維生素A和維生素E進(jìn)行預(yù)結(jié)合，從而促進(jìn)了人們的吸收。 利用凝膠功能和包水性作為添加劑,用于甜點(diǎn)、調(diào)料和涂抹性食品中。-乳白蛋白 -乳白蛋白是一種唯一能結(jié)合鈣的乳清蛋白成分。最近的研究發(fā)現(xiàn)，它可能具有抗癌功能。此外，由于從牛奶分離出來(lái)的乳白蛋白在氨基酸比例和結(jié)構(gòu)方面，以及在功能特性上與人乳都非常相似。 乳鐵蛋白 乳鐵蛋白在牛奶中的平均質(zhì)量濃度為0.1g/L；在乳清蛋白產(chǎn)品中，其質(zhì)量濃度可高達(dá)30-100g/L。其活性包括：抗細(xì)菌性，抑制游離基形成，調(diào)節(jié)人體鐵質(zhì)轉(zhuǎn)移，促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)并提高免疫能力，促進(jìn)雙歧桿菌增殖，并可作為抗

18、氧化劑。 生長(zhǎng)因子生長(zhǎng)因子是一組乳清成分的統(tǒng)稱(chēng)。已經(jīng)證實(shí)，這些生長(zhǎng)因子能夠在慢性、非治療傷口如糖尿病潰瘍的傷口修復(fù)時(shí)促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)。同時(shí)，乳清生長(zhǎng)因子提取物也可應(yīng)用于治療腸道疾病和修補(bǔ)傷口。在最近的一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，攝入乳清蛋白能減少因化學(xué)藥物療法而誘發(fā)對(duì)小腸的損害，表明其可進(jìn)行治療腸道粘液癥的臨床試驗(yàn)。乳清蛋白的突出功能特性 成膠性。攪打起泡性新型乳化性涂層性微膠束化乳清蛋白的應(yīng)用在焙烤食品中的應(yīng)用在酸奶中的應(yīng)用在于酪生產(chǎn)中的應(yīng)用在冰淇淋生產(chǎn)中的應(yīng)用在配方食品中的應(yīng)用1.8 乳中酶乳中酶 乳中的酶也稱(chēng)為生物催化劑。乳中存在各種酶，其來(lái)源有兩種：一種是由乳腺所分泌，另一種是落入乳中的微生物繁殖所產(chǎn)生的。水解酶：脂酶、蛋白酶、磷酸酶、淀粉酶、半乳糖酶、溶菌酶等氧化還原酶：過(guò)氧化氫酶、過(guò)氧化物酶、黃