乳制品的成分、特性與加工

1、20/20HYPERLINK /第三節(jié) 乳制品一、乳的成分和特性二、乳制品加工人均年占有奶量一、乳的成分和特性乳腺分泌的一種白色或微黃色的不透明液體。水分、脂肪、蛋白質(zhì)、乳糖、鹽類以及維生素、酶類、氣體等。表8.1 牛乳主要化學(xué)成分及含量成份水分總?cè)楣腆w脂肪蛋白質(zhì)乳糖無(wú)機(jī)鹽變化范圍（%）85.5-89.510.5-14.52.5-6.02.9-5.03.6-5.50.6-0.9平均值（%）87.513.04.0 乳脂肪主要成分圖8.1 脂肪球膜的結(jié)構(gòu)圖1-脂肪 2-結(jié)合水 3-蛋白質(zhì) 4-乳漿甘油三酯，約占乳脂肪的97%98%含有短鏈脂肪酸（4、6、8、10個(gè)碳）乳脂肪球的直徑通常為0.110

2、m，平均為3m，其數(shù)量為每毫升中2040億個(gè)。脂肪球的大小隨乳牛的的品種、泌乳期、飼料及健康狀況而異。呈乳狀液存在于乳中。乳脂肪在乳與乳制品中具有以下四個(gè)方面的重要作用，即營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、風(fēng)味、物理性質(zhì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 脂肪球膜用電子顯微鏡觀察脂肪球時(shí)，發(fā)現(xiàn)有510nm厚的膜覆蓋著脂肪球。脂肪球膜的作用是可使脂肪球在乳中保持乳濁液的穩(wěn)定性。這種膜乃是吸附于脂肪球與乳漿脫脂乳之界面間穿插排列的一群化合物，其中有蛋白質(zhì)、磷脂、水不溶性高熔點(diǎn)甘油三酸酯、膽甾醇、維生素A、銅、鐵和一些酶類(包括黃嘌呤氧化酶、醛縮酶、堿性磷酸酶等)。 乳蛋白質(zhì)酪蛋白在溫度20時(shí)調(diào)節(jié)脫脂乳的pH值至46時(shí)沉淀的一類蛋白質(zhì)稱為酪蛋白

3、(casein)，占乳蛋白總量的8082。 s-酪蛋白-酪蛋白-酪蛋白-酪蛋白組成酪蛋白不是單一的蛋白質(zhì)，而是由S，和酪蛋白組成，四種酪蛋白的區(qū)別就在于它們含磷量的多寡。-酪蛋白含磷多，故又稱磷蛋白。含磷量對(duì)皺胃酶的凝乳作用影響很大。-酪蛋白含磷量極少，因此，-酪蛋白幾乎不被皺胃酶凝固。在制造干酪時(shí)，有些乳常發(fā)生軟凝塊或不凝固現(xiàn)象，就是由于蛋白質(zhì)中含磷量過少的緣故，酪蛋白雖是一種兩性電解質(zhì)，但其分子中含有的酸性氨基酸遠(yuǎn)多于堿性氨基酸，因此具有明顯的酸性。 酪蛋白酸鈣-磷酸鈣復(fù)合體微膠粒大體上呈球形，據(jù)佩恩斯(Payens，1966)設(shè)想，膠粒內(nèi)部由-酪蛋白構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在其上附著s-酪蛋白，外

4、面覆蓋有-酪蛋白，并結(jié)合有膠體狀的磷酸鈣，見圖1?；瘜W(xué)性質(zhì) 酸凝固酪蛋白檄膠粒對(duì)pH值的變化很敏感。當(dāng)脫脂乳的pH值降低時(shí)， 酪蛋白微膠粒中的鈣與磷酸鹽就逐漸游離出采。當(dāng)pH值達(dá)到酪蛋白的等電點(diǎn)46時(shí)，就會(huì)形成酪蛋白凝固干酪素生產(chǎn)就是依據(jù)這個(gè)原理。 酶促凝固。牛乳中的酪蛋白在皺胃酶等凝乳酶的作用下會(huì)發(fā)生凝固，工業(yè)上生產(chǎn)干酪就是利用此原理酪蛋白在皺胃酶的作用下水解為副酪蛋白(paracasem)，后者在鈣離子等二價(jià)陽(yáng)離子存在下形成不溶性的凝塊，這種凝塊叫做副酪蛋白鈣。 鹽類及離子對(duì)酪蛋白穩(wěn)定性的影響。乳中的酪蛋白酸鈣磷酸鈣膠粒容易在氨化鈉或硫酸銨等鹽類飽和溶液或半飽和溶液中形成沉淀，這種沉淀是由

5、于電荷的抵消與膠粒脫水而產(chǎn)生。 酪蛋白酸鈣磷酸鈣膠粒對(duì)其體系內(nèi)二價(jià)陽(yáng)高于含量的變化很敏感。鈣或鎂離子能與酪蛋白結(jié)合，使粒子發(fā)生凝集作用，故鈣離子與鎂離子的濃度影響著膠粒的穩(wěn)定性。由于乳汁中的鈣和磷呈平衡狀態(tài)存在，所以鮮乳中酪蛋白微粒具有一定的穩(wěn)定性。當(dāng)向乳中加入氯化鈣時(shí)，則能破壞這種平衡狀態(tài)，在加熱時(shí)酪蛋白發(fā)生凝固現(xiàn)象。試驗(yàn)證明，在90時(shí)加入012015的CaCl2，即可使乳凝固。 采用鈣凝固時(shí)，乳蛋白質(zhì)釣利用程度，一般要比酸凝固法高5，比皺胃酶凝固法約高10。 酪蛋白與糖的反應(yīng)。具有還原性羰基的糖可與酪蛋白作用變成氨基糖而產(chǎn)生芳香味及顏色。蛋白質(zhì)和乳糖的反應(yīng)在乳品工業(yè)中的特殊意義在于：乳品(

6、如乳粉、乳蛋白粉和其他乳制品)在長(zhǎng)期儲(chǔ)存中，由于乳糖與酪蛋白發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生顏色，風(fēng)味及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值發(fā)生改變。工業(yè)用干酪素由于洗滌不干凈，儲(chǔ)存條件不佳，同樣也能發(fā)生這種變化。 2. 乳清蛋白質(zhì)（1）對(duì)熱不穩(wěn)定的乳清蛋白當(dāng)乳清液煮沸20min，pH為4.64.7時(shí)，沉淀的蛋白質(zhì)，約占乳清蛋白量的81。 乳白蛋白 乳球蛋白（2）對(duì)熱穩(wěn)定的乳清蛋白乳清液在pH為4.64.7時(shí)煮沸20min，不沉淀的蛋白屬于對(duì)熱穩(wěn)定的乳清蛋白。主要物質(zhì)為脲和胨，約占乳清蛋白的19。乳白蛋白 乳清在中性狀態(tài)下，加飽和硫酸銨或飽和硫酸鎂鹽析時(shí)，呈溶解狀態(tài)而不析出的蛋白質(zhì)屬于乳白蛋白，約占乳清蛋白質(zhì)的68。乳白蛋白又分為：a.-

7、乳白蛋白約占乳清蛋白質(zhì)量的19.7，等電點(diǎn)pH為5.1。b.-乳球蛋白約占乳清蛋白質(zhì)量的43.6，等電點(diǎn)pH為5.2。c.血清白蛋白約占乳清蛋白質(zhì)量的4.7，等電點(diǎn)pH為4.9。-乳白蛋白相當(dāng)穩(wěn)定，70時(shí)僅有6變性；而-乳球蛋白32變性。-乳白蛋白含有4條二硫鍵，通過二硫鍵與-乳球蛋白結(jié)合。在乳制品加工過程中經(jīng)常發(fā)生分子內(nèi)或分子間的二硫鍵交換反應(yīng)。-乳球蛋白在加熱過程中，60時(shí)引起Cys119與芳香族氨基酸反應(yīng)，使天然的-乳球蛋白二聚體解離。-乳球蛋白與s2-酪蛋白的二硫鍵的交換反應(yīng)使-乳球蛋白與酪蛋白結(jié)合。-乳球蛋白還可以與一酪蛋白結(jié)合，這些分子之間的相互作用能夠增加熱穩(wěn)定性，阻止-乳球蛋白

8、的聚集。 乳球蛋白 乳清在中性狀態(tài)下，加飽和硫酸鈉或飽和硫酸鎂鹽析時(shí)，能析出不呈溶解狀態(tài)的乳清蛋白質(zhì)，其約占乳清蛋白質(zhì)量的13。乳清蛋白因其氨基酸含量平衡，所以是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高的食品配料。與其他蛋白相比，其賴氨酸含量較高，而且容易消化。WPC80(80乳清蛋白濃縮物)可以用于軟飲料、色拉調(diào)味料、低熱量人造奶油、碎肉制品的加工，還可以用于嬰兒配方奶粉、嬰幼兒食品、老人食品、健康食品、特殊營(yíng)養(yǎng)食品等的加工，起到提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、改善組織和風(fēng)味等作用。乳清蛋白的膠凝性質(zhì)在干酪加工中具有廣泛的應(yīng)用性，WPC60可用于重制干酪的配料中，以改善風(fēng)味和保持良好的涂布性。WPC35一般作為脫脂乳粉的廉價(jià)代用品，

9、用作飼料或用于冰淇淋等產(chǎn)品的加工中。全乳清加熱90得到的變性部分稱為乳白蛋白，它的主要用途足作為湯料、谷物和快餐食品的營(yíng)養(yǎng)添加劑。 乳糖牛乳中含有4647的乳糖呈溶解狀態(tài)。乳糖(1actose)為D-葡萄糖與D-半乳糖以-1，4糖苷鍵結(jié)合的又稱為1，4半乳糖苷葡萄糖，屬還原糖。乳糖有-乳糖和-乳糖2種異構(gòu)體-乳糖很容易與一分子結(jié)晶水結(jié)合，變?yōu)?乳糖水合物(-lactose monohydrate)，所以乳糖實(shí)際上共有3種構(gòu)型。甜煉乳中的乳糖大部分呈結(jié)晶狀態(tài)，結(jié)晶的大小直接影響煉乳的口感，而結(jié)晶的大小可根據(jù)乳糖的溶解度與溫度的關(guān)系加以控制。 -乳糖和-乳糖在水中的溶解度不同，并隨溫度不同而變化。

10、在水溶液中兩者可以相互轉(zhuǎn)化。-乳糖溶解于水中時(shí)徐徐變成型。因?yàn)?型乳糖較-型乳糖易溶于水，所以乳糖最初溶解度并不穩(wěn)定，而是逐漸增加，直至。型與-型平衡時(shí)為止。 乳中除了乳糖外還含有少量其他的碳水化臺(tái)物例如在常乳中含有極少量的葡萄糖、半乳糖。另外，還含有微量的果糖、低聚糖(oligosaccharide)、己糖胺(hexosamine)等 一部分人隨著年齡增長(zhǎng)，消化道內(nèi)缺乏乳糖酶不能分解和吸收乳糖，飲用牛乳后會(huì)出現(xiàn)嘔吐、腹脹、腹瀉等不適應(yīng)癥，稱其為乳糖不耐癥在乳晶加工中利用乳糖酶將乳中的乳糖分解為葡萄糖和半乳糖;或利用乳酸菌將乳糖轉(zhuǎn)化成乳酸，可預(yù)防“乳糖不耐癥”。（四）乳中的酶 還原酶：是微生物

11、的代謝產(chǎn)物，因其數(shù)量與微生物污染的程度成正比，在微生物檢驗(yàn)中常用來(lái)判斷乳的新鮮程度。磷酸酶：堿性磷酸酶經(jīng)62.8/30min或72/15s被鈍化，檢驗(yàn)巴氏殺菌乳殺菌是否徹底（磷酸酶試驗(yàn)）。過氧化物酶：主要來(lái)自白血球的細(xì)胞成分，是固有的乳酶。(三)牛乳的物理性質(zhì)1.乳的色澤2.乳的相對(duì)密度3.乳的熱學(xué)性質(zhì) 冰點(diǎn):-0.53-0.55，平均為-0.542。 沸點(diǎn):在101KPa（1個(gè)大氣壓）下約為100.55。4.牛乳的酸度pH值為6.56.7 平均6.6乳的滴定酸度:我國(guó)滴定酸度用吉爾涅爾度表示，簡(jiǎn)稱T；或用乳酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)（乳酸%）來(lái)表示。滴定酸度（T）是以酚酞為指示劑，中和100ml乳所消耗0.

12、1mol/L 氫氧化鈉溶液的體積（ml）。正常的新鮮牛乳的滴定酸度為1420T，一般為1618T.乳酸質(zhì)量分?jǐn)?shù) 正常新鮮牛乳為 0.13%0.18%,一般為0.15%0.16%。二、乳制品加工液態(tài)乳（消毒乳）巴氏消毒乳滅菌乳乳中的病原菌，尤其是耐熱性較強(qiáng)的結(jié)核菌都被殺死。加熱到135或135以上并持續(xù)至少1秒種。不但可殺死細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)體，還可殺死芽孢。原料乳驗(yàn)收 預(yù) 處 理 預(yù)熱均質(zhì) 巴氏殺菌 冷 卻 灌 裝 加工工藝高脂乳全脂乳低脂乳脫脂乳按脂肪含量分按風(fēng)味分麥芽味草莓味橙味巧克力味按殺菌及包裝形式利樂枕屋頂包利樂磚巴氏殺菌奶榨奶人工機(jī)械加工工藝原料乳的驗(yàn)收感觀檢測(cè)正常牛乳白色或微帶黃色不得含有

13、肉眼可見的異物不得有紅色 、綠色或其他異色不能有苦味、咸味、澀味和飼料味、青貯味、霉味和異常味。 加工工藝原料乳的理化指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)密度(20/4)1.028(1.0281.032)脂肪(%)3.10(2.85.0)蛋白質(zhì)(%)2.95酸度(以乳酸表示，%)0.162雜質(zhì)度(mg/kg)4汞(mg/kg)0.01滴滴涕(mg/kg)0.1抗生素(IU/L)0.03加工工藝下列情況不得收購(gòu)產(chǎn)犢前15d內(nèi)的末乳和產(chǎn)犢后7d內(nèi)的初乳用抗菌素或其他對(duì)牛乳有影響的藥物治療期間，母牛所產(chǎn)的乳和停藥后3d內(nèi)的乳添加有防腐劑、抗菌素和其他任何有礙食品衛(wèi)生的乳加工工藝原料乳的預(yù)處理1、原料乳的凈化過濾凈化（過濾篩

14、網(wǎng)或雙聯(lián)過濾器）離心凈化（離心凈乳機(jī)）原料乳的預(yù)處理2、原料乳的冷卻冷卻到4以下，目的：抑制微生物繁殖。 冷卻設(shè)備：板式換熱器 加工工藝原料乳的預(yù)處理3、原料乳的貯存圖3.5貯乳罐加工工藝保溫：防止溫度上升攪拌：防止脂肪上浮原料乳的預(yù)處理目的：使乳制品中脂肪與非脂乳固體的比值符合產(chǎn)品規(guī)格要求。標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算：1.計(jì)算成品中 R1= F/SNF2.計(jì)算原料乳中 R2= F/SNF3.比較R2 和 R1： R2 R1, 添加 SNF R2 = R14、牛乳的標(biāo)準(zhǔn)化 加工工藝?yán)耗硰S用3800kg，含脂率為3.0%和非脂乳固體含量為8.3%的原料乳，制造脂肪含量為8.8%和非脂乳固體含量為22.7%的甜

15、煉乳時(shí)，原料乳中應(yīng)添加脂肪含量為40%，非脂乳固體含量為5.2%的稀奶油多少公斤？解：R1=8.8%/22.7%=0.3877R2=3.0%/8.3%=0.3614R1所以需要添加稀奶油設(shè)需添加x公斤稀奶油令R1=R2，則 x =21.79 kgpearson矩形圖法P=3.0 x=3800 r=8.8 q=40 y=圖中：q-r=31.2r-p=5.8需加然奶油的量為y公斤 px+qy=r(x+y) x/y=(r-q)/(p-r) 則:y=(p-r)x/(r-q)=5.83800/31.2 =706牛乳的均質(zhì)目的：對(duì)脂肪球進(jìn)行機(jī)械處理，使其呈較小的脂肪球（1m）均勻一致地分散在乳中 均質(zhì)壓力

16、：10-25Mpa均質(zhì)溫度：5580 加工工藝牛乳的殺菌 表1-2-5 乳品加工中主要的熱處理分類工藝名稱溫度/時(shí) 間初次殺菌（thermization）636515s低溫長(zhǎng)時(shí)巴氏殺菌（牛乳）（LTLT）6330min高溫短時(shí)巴氏殺菌（牛乳）（HTST）72751520s高溫短時(shí)巴氏殺菌（HTST）（稀奶油等）8015s超高溫滅菌（連續(xù)式）（UHT）135140幾秒保持滅菌1151202030min加工工藝圖1-2-2 典型UHT乳的工藝流程1 平衡槽 2 離心泵 3a 預(yù)熱段 3c加熱段 3d 熱回收段 4均質(zhì)機(jī) 5 保溫管 6 蒸汽噴射閥 7無(wú)菌罐 8 灌裝機(jī) 9 平衡槽設(shè)備清洗 原位清洗(CIP Cleaning in Place) CIP是在設(shè)備、管道、閥件都不需要拆卸不需要易地的情況下，設(shè)備就在原地進(jìn)行清洗的一種技術(shù) 帶有分配器，可進(jìn)行多路分別清洗。具有回流管道裝置，洗液可循環(huán)使用，既節(jié)省洗