乳品科學和技術(shù)-PPT課件

1、乳品科學與技術(shù)第八節(jié) 其它乳制品牛初乳加工利用一、牛初乳成分及生物學功能 牛初乳平均總干物質(zhì)含量為14.4%，其中蛋白質(zhì)5.0%，脂肪4.3%，灰分0.9%，并且含有豐富的VA、VD、VE、VB12和鐵。除此而外，牛初乳突出的方面是它含有多種生物活性蛋白，包括免疫球蛋白（Ig）、乳鐵蛋白（Lf）、溶菌酶（Lz）、乳過氧化物酶（Lp）、血清白蛋白（BSA）、-乳球蛋白（-Lg）、-乳白蛋白（-La）、VB12結(jié)合蛋白（VB12-binding proteins）、葉酸結(jié)合蛋白、胰蛋白酶抑制劑和各種生長刺激因子，其含量見表 14-1。這些活性蛋白的功能特性如下：1牛初乳中免疫球蛋白 免疫球蛋白一般

2、分為IgG1、IgG2、IgA、IgD、和IgM五大類，人乳以IgA為主，牛乳則主要以IgG含量最高。免疫球蛋白的生物學功能主要是活化補體、溶解細胞、中和細菌酶素，通過凝集反應防止微生物對細胞的侵蝕。目前分離免疫球蛋白的方法分為色譜法和超濾法。2乳中的乳鐵蛋白 牛初乳中乳鐵蛋白有兩種分子形態(tài)，分子量分別為86000和82000，其主要差別在于它們所含糖類不同。乳鐵蛋白可以結(jié)合2個Fe3+，或2個Cu2+。乳鐵蛋白對鐵的結(jié)合，促進了鐵的吸收，避免了人體內(nèi)-OH 這種有害物質(zhì)的的生成。另外，乳鐵蛋白還有抑菌、免疫激活的作用，并是雙岐桿菌和腸道上皮細胞的增殖因子。目前分離乳鐵蛋白的方法有很多種，如吸

3、附色譜法、超濾法，其中超濾法操作簡單，費用相對較低，易于形成工業(yè)化規(guī)模，但純度較低。3牛初乳中的刺激生長因子 牛初乳中含有很多種肽類生長因子，如血小板衍生生長因子、類胰島素生長因子、轉(zhuǎn)移生長因子等，而常乳中則沒有。這些生長因子與動物生長、代謝和營養(yǎng)素的吸收密切相關。1牛初乳中的過氧化物酶 過氧化物酶是氫受體存在的情況下能分解過氧化物的酶，其分子量在82 000，含鐵，是一種金屬蛋白。乳過氧化物酶是一種參與抑菌的物性蛋白質(zhì)。二牛初乳理化性質(zhì) 牛初乳色黃、濃厚并有特殊氣味，干物質(zhì)含量高。隨泌乳期延長，牛初乳相對密度呈規(guī)律性下降趨勢；pH值則逐漸上升；酸度下降很大，這可能是牛初乳期乳清蛋白質(zhì)含量下降

4、的緣故，牛初乳的一般理化性質(zhì)見表14-2。牛初乳中乳清蛋白含量較高，乳清蛋白中的-乳白蛋白、-乳球蛋白、IgG、乳鐵蛋白、BAS均呈熱敏性，其變性溫度在6072之間。乳清蛋白的變性一方面導致初乳凝聚或形成沉淀，另一方面它們變性即喪失其生物活性，使初乳無再開發(fā)利用價值。三、牛初乳的加工利用從牛初乳成分變化可知，泌乳第四天已趨于常乳，一般每頭牛分娩后前3d所產(chǎn)初乳為43.5kg，其中若犢牛消耗11kg，則每頭母牛有32.5kg初乳剩余，可以加以利用。牛初乳中含有大量豐富的營養(yǎng)成分，近年來其活性物質(zhì)方面倍受重視，如牛初乳中的乳鐵蛋白含量高，其鐵吸收率達50%70%，是補鐵劑中吸收率最高的，由于它有較

5、強的鐵結(jié)合能力，故有抑制各種病原菌的能力，牛初乳中的免疫球蛋白（主要為IgG）對常見病原菌如大腸桿菌、志賀氏菌、沙門氏菌、金黃葡萄球菌等有很強的抑制效果，另外可促進補體活化、肥大細胞的親和作用及毒素的抑制作用等。牛初乳中的過氧化物酶，可分解在人體代謝過程中積蓄的過氧化物，對人體有重要的生理調(diào)節(jié)作用，類胰島素生長因子、血小板衍生生長因子和轉(zhuǎn)移生長因子對嬰兒的生長發(fā)育有重要作用。此外，牛初乳中的VB12結(jié)合蛋白、溶菌酶、-乳白蛋白、-乳球蛋白都有很多生理功能。一）初乳的貯藏 過剩的牛初乳可用來繼續(xù)喂小牛犢或加工利用，這往往涉及到貯藏，貯藏不當則牛初乳發(fā)生分層、變味、pH值下降（酸度升高），免疫球蛋

6、白消化吸收率下降（飼喂小牛犢的結(jié)果）。 冷藏或凍藏可以有效地延長初乳保質(zhì)期，而營養(yǎng)成分、pH值、酸度基本不發(fā)生變化。）初乳的加工利用1。牛乳免疫球蛋白濃縮物（MIC）制取 牛乳免疫球蛋白濃縮物是基于低體重早產(chǎn)兒需要特殊營養(yǎng)，即需要較高的蛋白質(zhì)和能量，尤其是需要補充免疫球蛋白而提出的。牛初乳免疫球蛋白濃縮物制作流程如圖14-1。原料乳尤其是牛初乳常含有血細胞和其他體細胞狀物質(zhì)或粗雜質(zhì)，為了除去這類物質(zhì)，將乳冷卻到812，用常用牛乳離心機分離。然后將牛乳加熱再離心除去乳脂肪。得到的脫脂乳冷凍至-25貯藏，其抗體活性不會有任何損失。脫脂乳在板式換熱器被加熱到56，在保溫罐中保持30min，可滅活污染

7、的病細菌，然后冷卻到37，添加酸到pH4.5或添加凝乳酶使酪蛋白凝固，隨后再加熱到56，保持10 min，就會傾出乳清。將酪蛋白凝塊用去離子水沖洗兩次，并用澄清離心機離心除去酪蛋白而得到澄清液。將乳清和澄清液分別用Seitz型或Filtrox型過濾器過濾以除去細小的酪蛋白粒，防止隨后超濾時堵塞設備。將乳清經(jīng)正壓通過超濾器，在超濾器中水、乳糖、鹽等小分子透過膜而除去。超濾過程分三個步驟：第一步是預濃縮（Preconcentration），是將乳清干物質(zhì)濃縮到34倍；第二步是稀釋過濾(Diafiltration)，通過連續(xù)添加兩次沖洗酪蛋白粒得到的澄清液保持截留液恒定；第三步是終濃縮（Final

8、concentration），在此步將截留液濃縮至原體積的1/2。最終濃縮物干物質(zhì)含量為10%，總蛋白為7%8%，免疫球蛋白為2%3%。然后經(jīng)Seitz或Filtrox過濾，并用孔經(jīng)0.45m的膜無菌過濾。在降壓蒸發(fā)器中低溫減壓條件無菌蒸發(fā)，最高溫度40，得到干物質(zhì)1倍的濃縮物，最后在無菌條件下凍干，該產(chǎn)品成分見表14-3。2牛初乳粉的研制 牛初乳粉是將牛初乳中的脂肪去除，在其中加入食品允許添加的抗熱變性物質(zhì)和其他輔料，用低溫噴霧干燥方法生產(chǎn)出的。此過程關鍵是如何最大限度地避免生物活性物質(zhì)的活性損失，又要經(jīng)殺菌等必要的熱處理以使產(chǎn)品符合衛(wèi)生要求。）初乳粉原料配合 脫脂牛初乳 100Kg 脫脂奶

9、粉10 Kg 蔗糖 10 Kg 檸檬酸鈉0.075mol/L 磷酸鉀（pH6.5） 0.10 ml/L 總干物質(zhì)含量27%配料中蔗糖、磷酸鹽、檸檬酸鈉均可提高牛初乳活性物質(zhì)抗熱變性能力，減少初乳在殺菌加熱時變性；脫脂粉可以做為初乳制品的載體。 在此工藝過程中，加熱殺菌溫度采用6367 ，35min，由于配料中添加了抗熱變性保護物質(zhì)而使此過程初乳活性物質(zhì)活性降低。噴霧過程中采用進風140150，排風溫度6070，再經(jīng)流化床二次干燥，即可得到水分在3%以下溶解度較好的產(chǎn)品。（3）牛初乳粉成分 經(jīng)上述配料及工藝制得的牛初乳粉成分見表14-4。此產(chǎn)品乳鐵蛋白變性較高46%52%，-乳白蛋白變性38%4

10、2%，免疫球蛋白變性為4%7%。第二節(jié)乳蛋白質(zhì)制品一、用 途目前，各種酪蛋白及乳清蛋白分離物的主要用途是加工食品。其目的為：（1）提高營養(yǎng)價值 如向飲料或谷類制品中添加乳蛋白制品。乳蛋白質(zhì)的較高生物價和消化率，對人體是必須的。有時，乳蛋白經(jīng)部分水解成肽混合物應用于對某些蛋白質(zhì)過敏的人群。（2）賦予產(chǎn)品特定的物理特性 如制備穩(wěn)定的乳狀物（沙拉調(diào)味品，甜點，咖啡伴侶）和起泡的產(chǎn)品（點心，調(diào)味醬，蛋白甜餅）或抑制肉制品中的水分和脂肪的分離。（3）作昂貴蛋白質(zhì)的代用品 通常大多數(shù)動物蛋白比植物蛋白價格貴，但乳蛋白質(zhì)相對那些較純的，無味的，功能性好（如，溶解性）的植物蛋白分離物便宜。如來自乳清的蛋白或富

11、含蛋白的乳清制品，被用于冰淇淋，糕點，飲料，牛乳替代品。（4）用于開發(fā)新產(chǎn)品 例如涂抹干酪和肉替代物。二、原料各種原料，包括脫脂乳、甜稀奶油酪乳和乳清都可用于制備乳蛋白。乳清是相對較便宜的原料，而且膜處理、離子交換及其它技術(shù)的應用使乳清的利用更方便。由于原料和加工處理不同使得乳蛋白產(chǎn)品種類也很多，其蛋白質(zhì)和其他成分的含量變化幅度很大。見表14-5。三、生產(chǎn)過程乳蛋白制品的性質(zhì)取決于乳或乳清的原料和加工過程。用來殺菌和滅活酶的熱處理能引起蛋白變性，從而降低乳清蛋白的溶解度；在全乳或脫脂乳被加熱時，大多數(shù)變性的乳清蛋白會與酪蛋白結(jié)合在一起；用不經(jīng)加熱處理的凝乳酶凝固的乳清制得的產(chǎn)品也可能含有凝乳酶

12、殘留。稀奶油分離的效率決定于制品的脂肪含量，另外脂肪球因自身被破壞或膜的損耗（例如，受氣流的沖擊）會被漿蛋白覆蓋，這部分脂肪球在蛋白分離過程中很難通過一般的純化將其從蛋白中出去；微生物的破壞和胞漿素的活性也會引起蛋白分解；乳清中的蛋白濃縮以前乳清酸化的程度影響蛋白制品的性質(zhì)和組成，凝乳酶凝結(jié)得到的乳清含有酪蛋白大肽，酸凝固法得到的乳清則不含，用不經(jīng)加熱（一）干酪素（Casein） 乳經(jīng)加酸或皺胃酶可使酪蛋白形成凝固物，經(jīng)干燥后的產(chǎn)品即為干酪素。其主要成分為酪蛋白，工業(yè)上主要用做膠著劑和食品添加劑。目前酪蛋白種類很多，大致可分為兩類，即酸干酪素和皺胃酶干酪素。1原料乳的要求用于生產(chǎn)干酪素的原料乳

13、必須優(yōu)質(zhì)，酸度低于23oT。脫脂后脂肪含量不應超過0.05%，在制造干酪素時，干酪素的成品率為原料乳的3%，其中脫脂乳的80%脂肪轉(zhuǎn)入到產(chǎn)品中，因此脂肪含量直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。2干酪素的生產(chǎn)（1）凝乳酶凝固酪蛋白 是利用犢牛皺胃酶的凝乳作用從脫脂乳中分離出酪蛋白，當在相當高的溫度下攪拌時會引起迅速脫水收縮。脫水的細的凝塊顆粒離心或利用振動篩分離，用水清洗，擠壓除水，然后在鼓式或帶式干燥機中干燥。這樣生產(chǎn)的產(chǎn)品由含雜質(zhì)的酪蛋白酸鈣（Calcium parecaseinate）-磷酸鈣構(gòu)成。它不溶于水且灰分含量高。（2）自然發(fā)酵法 以乳酸菌分解乳糖后產(chǎn)生的乳酸而使酪蛋白凝結(jié)沉淀得到的。發(fā)酵時溫度控制

14、在37，當pH值達到4.6時，脫脂乳形成凝塊用蒸汽加熱至50，在不斷攪拌下，使酪蛋白凝塊與乳清分離。凝結(jié)的酪蛋白經(jīng)壓榨或脫水機脫水除去乳清、洗滌、脫水、粉碎、干燥而成。（3）酸凝固酪蛋白 將原料乳加熱至32-35脫脂，而后加熱至34-35，由于加酸時溫度對形成的顆粒狀態(tài)有很大影響，應該按脫脂乳的酸度調(diào)整加酸時溫度，即新鮮乳可加熱至35，而新鮮度較差的脫脂乳為34。否則溫度過高時形成粗大的顆粒，不易干燥，溫度低時形成軟而細的顆粒不易分離。調(diào)酸時可使用乳酸、鹽酸（常用酸，濃度4-5%）或硫酸（使產(chǎn)品灰分增加，濃度24-25%），邊攪拌邊均勻加入至酪蛋白等電點使之沉淀。若加酸不足則鈣不能充分分離出來

15、而包含在干酪素顆粒中致使灰分增高，影響產(chǎn)品質(zhì)量；加酸過量，可使干酪素重新溶解，影響產(chǎn)量。因此必須準確地確定加酸終點，第一次調(diào)酸至pH值4.6-4.8，除去1/2的乳清，然后再加酸至4.2。此時乳清應清澈透明，干酪素顆粒大小3-5mm致密而結(jié)實，顆粒之間呈松散狀態(tài)。干酪素顆粒同乳清分離后用20-25清水洗滌，并用冷水復洗一次，用壓榨機或脫水機進行脫水，至水分含量約為50-60%。再用粉碎機粉碎成10-20目的顆粒，用半沸騰床式干燥機中與55-80以下干燥，時間不超過6小時。干酪素成品為白色或淡黃色粉狀或顆粒狀，水分在12%以下，灰分為2.5-4%以下，脂肪在1.5%以下,酸度地獄80oT。此產(chǎn)品

16、可通過將其溶于堿液中，然后再次沉淀而得到純化。酸凝固酪蛋白不溶于水，且由于形成堅固的大塊，它在堿液中的溶解度通常也很差。3酪蛋白酸鹽（Caseinates） 酸沉的酪蛋白溶于堿液，如NaOH、KOH、NH4OH，Ca(OH)2、Mg(OH)2，隨后噴霧干燥。酪蛋白酸鈉是最常見的酪蛋白酸鹽產(chǎn)品，而酪蛋白酸鉀更適于營養(yǎng)的要求。這些產(chǎn)品高度溶于水，且只要加工過程中pH值不高于7就無任何味道。酪蛋白完全分離是不容易的，但可制備富含s-酪蛋白或-酪蛋白的制品。（二）乳清蛋白（WP）濃縮物和乳清蛋白復合物 可以采用以下方法得到：1超濾 超濾可使蛋白得到分離同時又被濃縮。經(jīng)稀釋過濾（Diafiltratio

17、n）可得到較純的蛋白，再經(jīng)噴霧干燥的產(chǎn)品被稱為乳清蛋白濃縮物。2凝膠過濾 此法有缺陷，它不能使產(chǎn)品得到濃縮，而且費用高。因此很少應用。3離子交換法 此法生產(chǎn)的蛋白分離物通常主要包括-乳球蛋白和-乳白蛋白，其產(chǎn)品稱為乳清蛋白分離物，尤其結(jié)合超濾濃縮可除去溶解的成分獲得高純度產(chǎn)品。另外，蒸發(fā)使乳清中的乳糖結(jié)晶然后除去晶體；濃縮物脫鹽大多數(shù)情況下用電滲析脫鹽。因脫鹽的最后部分耗能很多，也可用離子交換法代替。4沉淀法 大多數(shù)乳清蛋白在低pH值下可用羧甲基纖維素或用六偏磷酸鹽沉淀。這時蛋白部分帶正電荷，而沉淀劑帶負電荷，因此這兩種化合物結(jié)合。形成的乳清蛋白復合物（包含沉淀劑）在低pH5下溶解性差。在中性

18、pH時用鐵離子加多聚磷酸鹽也可形成復合物，這種產(chǎn)品溶解性差，灰分含量非常高。噴霧干燥的乳清蛋白濃縮物溶解度高。不溶的蛋白部分是由于熱變性，取決于加熱過程中的pH值和Ca2+活性。由于乳清中約一半的蛋白是-乳球蛋白，所以它的性質(zhì)決定著乳清蛋白濃縮物的性質(zhì)。通過超濾的方法分離的乳清蛋白幾乎不含非蛋白氮，相反乳糖結(jié)晶化之后獲得的脫鹽乳清中約20%30%的氮是非蛋白氮。（三） 乳白蛋白（Lactalbumin） 加熱酸化干酪乳清可使蛋白沉淀，此沉淀不純。獲得的產(chǎn)物被清洗并干燥，如在一個鼓式干燥器中。這種蛋白制品被叫做乳白蛋白（Lactalbumin），不要與乳清中的-乳白蛋白混淆。它含有少量蛋白胨、酪

19、蛋白大肽（Caseinomacropeptide）和NPN。由于乳糖含量高、干燥速度緩慢易造成過度的美拉德反應。該產(chǎn)品不溶于水。（四）共沉物（Coprecipitate） 乳蛋白質(zhì)（除蛋白胨外）都能以不溶物的形式從酸化脫脂乳或酪乳中分離出來。該產(chǎn)品蛋白質(zhì)易消化，富含鈣，有很高的營養(yǎng)價值。共沉物比乳白蛋白制品形成的美拉德反應要少得多，因為其中乳糖含量較低。（五）分離乳蛋白 荷蘭NIZO研究所開發(fā)出一種純化乳清蛋白的加工工藝：在充分低的離子強度和適宜的pH下，將特殊的免疫球蛋白沉淀，并除去脂肪球和顆粒狀物質(zhì)。上清液經(jīng)超濾之后，可得到一種非常純主要由-乳球蛋白、-乳白蛋白和清蛋白組成的制品。第三節(jié) 乳活性肽及CCP生產(chǎn)一、乳活性肽種類乳蛋白是人類膳食優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的重要來源，自1979年以來，越來越多的研究證實乳蛋白的分子中存在著具有多種生物活性的片段。這些在母體蛋白中并無活性的多肽