《第四章乳制品》PPT课件.ppt

4. 乳制品 4. 乳制品 l4.1 乳的成分与性质 l4.2 乳品微生物 l4.3 消毒奶 l4.4 发酵乳与酸乳 l4.5 乳粉 l4.6 冰淇淋 l4.7 其他 乳品工业现状与发展 l现状与国外相比是落后的 产量 设备 规模 产品 技术 管理 乳品工业现状与发展 l一个新兴的产业 l营养好 l生产成本低 一些国家牛奶人均占有量单位 （Kg 1997年) 发达国家 330440 世界平均 105 法 国 440 印 度 72.6 日 本 68 中 国 6.6 乳制品种类 l液态乳 l酸乳 l乳粉 l炼乳 l奶油 l干酪 l冰淇淋 4.1 乳的成分与性质 4.1.1 乳的概念 4.1.2 乳的组成 4.1.3 主要成分以及化学性质 4.1.4 物理性质 4.1.1 乳的概念 l是母畜产犊后从乳腺中分泌出来的一种 白色或稍带微黄色的不透明的液体。 l产乳时间 初乳（7d） 泌乳期（300-305d） 末乳（14d ） 涸乳期（50-60d） l单产量 5000Kg/头 不同品种乳牛产乳量 l注 ：每天挤乳2次，305天 4.1.2 乳的组成 4.1.2.1 人和一些哺乳动物乳汁的组成 4.1.2.1一般牛乳主要化学成分及含量 4.1.2.1不同品种乳牛乳汁组成的差别 4.1.2.2 牛乳组成的影响因素 l品种 个体 l泌乳期 畜龄 l饲料 l季节 气温 l挤奶情况 健康状态 4.1.3 乳的主要成分及其性质 l水 l乳糖 l乳脂肪 l乳蛋白质 l酶 l维生素 l无机物 4.1.3.1 乳中水的存在形式和特性 l水是牛乳中的主要成分之一。水作为分 散介质使乳汁以均一而相对稳定的流体 形式存在。 l牛乳中水分可分为三种： l游离水 占牛乳中水分含量的绝大部分， 它是各种营养成分的分散介质。 4.1.3.1 乳中水的存在形式和特性 l结合水 是和乳中蛋白质、乳糖以及某些 盐类结合存在。不具有溶解其它物质的作 用。结合水不发生冻结。要想除掉结合水 只有加热到150-160，或在100-105恒 温长时间保持。 l结晶水 结合最为稳定，是作为分子组成 成分按一定比例与乳中物质相结合的一种 水。 4.1.3.2 乳糖 l乳糖（lactose）是哺乳动物乳腺分泌的 一种双糖，是乳中最主要的一种碳水化 合物。乳糖是婴幼儿及动物幼子哺乳期 的营养的主要来源。除了乳糖以外，乳 中还含有其它的糖类，如一些低聚糖类 等。 4.1.3.2 乳糖含量 l不同动物乳汁中的乳糖含量是不同的。 表 人和部分动物的乳汁中的乳糖含量 4.1.3.2 乳糖含量 l不同动物中乳糖含量虽然不同，但是乳 糖分子之间没有差别。 l人乳中乳糖含量较高，在5.5%8.0%之 间，平均为7%左右，而牛乳中乳糖含量 在4.5%5.5%之间。 l但是，人乳中乳糖占总糖的95%，而牛 乳中乳糖占总糖的99.8%。 4.1.3.2 乳糖含量 l这是由于人乳中低聚糖的含量较牛乳的 要高。 l例如，人的初乳中低聚糖含量为24g/L， 常乳中为1213g/L；而牛的初乳中低聚 糖含量为2.5g/L，常乳中为1g/L。 l除了乳糖和低聚糖以外，乳中还含有葡 萄糖、半乳糖等一些单糖。 4.1.3.2 乳糖的化学性质 乳糖的水解 l乳糖在稀酸溶液中水解。 l乳糖在微生物的-半乳糖苷酶作用下，分解成葡 萄糖和半乳糖。 褐变反应 l乳中乳糖及其分解产物与蛋白质相互作用发生美 拉德反应。是乳制品褐变的主要原因。 l乳糖不能被酵母发酵，在发酵后进行烘焙时可与 蛋白质发生反应产生焦糖，对产品的颜色、风味 、组织状态都有重要作用。 1.3.2 乳糖的作用 l 发酵乳必不可少，提供碳源。 l 乳糖在乳酸菌的作用下，分解成半 乳糖和葡萄糖。 l 为人类提供营养、提供能源。 l 半乳糖对哺乳动物神经发育有重要 影响。乳糖有利于钙的吸收。乳糖 酶缺少会引起乳糖不耐症。 4.1.3.2 乳糖的作用 对乳制品组织状态有重要影响。 l 炼乳生产，乳糖结晶对炼乳口感的影响 。奶粉的溶解性。 对乳制品的颜色、风味有重要影响。 l 褐变反应。发酵后风味形成。 4.1.3.3 乳脂肪 l乳脂肪的存在形式 l乳脂肪球 l乳脂肪的特点 l乳脂肪的化学变化 4.1.3.3 乳脂肪的存在形式 l乳脂肪以微滴的形式存在； l直径大小为118 m，平均直径约3m ； l大小与脂肪含量有关； l脂肪球外由一层脂肪球膜。 4.1.3.3 乳脂肪球 l包裹乳脂肪的一层完整的膜，称为脂肪 球膜(fat globule membrane)。 l脂肪球膜厚度约5 10nm。 l膜破坏，则脂肪相互聚集。 l脂肪球膜主要由蛋白质和磷脂组成。 4.1.3.3 乳脂肪膜的结构 4.1.3.3 乳脂肪膜的特点 l脂肪液滴表面有高熔点甘油三酯。 lprn1为亲脂性蛋白，较稳固。 lprn2为黄嘌呤氧化酶(xanthine oxidase) 。 lprn3为一端与高熔点甘油三酯结合，另 一端与膜表面的糖结合。 l5-核苷酸酶位于膜表面。 l磷脂具有表面活性和保护作用。 4.1.3.3 牛乳脂肪酸的特点 l脂肪酸的种类多，100多种。其它类型脂 肪的脂肪酸仅有8种左右。 l短链脂肪酸(c4:0c10:0)占10% (w/w)， 构成奶油香味成分，特别是c4:0为牛奶中 所特有的，易挥发。 l饱和脂肪酸含量高(63%)，碘值低。(人 乳约33%)。 4.1.3.3 牛乳脂肪酸的特点 l具有一定量的不饱和脂肪酸，这对奶油 组织状态(质地柔软)和营养价值(efa)均 有一定作用。 l含有一定量的支链脂肪酸，酮酸，羟酸 等，对奶油风味有重要影响。 l脂肪以球状存在，以脂肪球膜保护脂肪 酸，防止氧化作用；在加工中易于分离 。 4.1.3.3 乳脂肪中主要脂肪酸含量(%w/w) 4.1.3.3 乳脂肪的理化特性 l比重：0.9350.940 (15) l折射率：1.44451.4570 (40) l熔点：28.433.3 l酸价：中和1g油脂中游离脂肪酸所需 KOH的毫克数。食用油要求低于10。奶 油一般为0.42，陈奶油在30以上。 4.1.3.3 乳脂肪的理化特性 l皂化价：皂化1g油脂所需KOH毫克数。 分子量越大，皂化价越小。牛油、猪油 为190200。乳脂为220240（含低级脂 肪酸）。 l碘值：100g油吸收碘的质量（克）。一 般，双键越多，碘值越高，熔点越低。 乳脂为2638；猪油为4666；牛油为 3247；大豆油为130137；菜子油为 94106。 4.1.3.3 乳脂肪的化学性质 l水解反应：是指在解脂酶的作用下，释 放游离脂肪酸。 l氧化反应：光、热、空气、微量金属等 作用下，脂肪氧化、酸败。主要影响全 脂乳粉的货架寿命。 4.1.3.4 乳蛋白质 l乳蛋白质的分类 l酪蛋白 l乳清蛋白 l其它蛋白 酪蛋白（casein） l脱脂乳在20时，用酸调节pH值至4.6时 ，发生沉淀的蛋白质就是酪蛋白。 l约占乳蛋白质的8082%，属结合蛋白质 ，是典型的磷蛋白，磷酸基可与钙离子结 合形成钙桥，对酪蛋白胶粒起重要结构作 用。 酪蛋白（casein） l碳占53.07%，氢占7.13%，氮占15.64% ，磷占0.8%，硫占0.76%，氧占22.60% 。 l酪蛋白相对密度为1.251.31，色白，无 味，无臭，不溶于水、醇及有机溶剂，溶 于苛性碱溶液及碱土金属及碳酸碱的溶液 中。 l酪蛋白是一种两性蛋白质。 酪蛋白的特性 l 酪蛋白具有多种遗传变体，它是基因突 变的产物。对此了解将有助于分析动物品 种的遗传结构、品种间的亲缘关系。与乳 的生产性能有关。 l 酪蛋白中含有较多的脯氨酸(proline) ，限制了蛋白质的二级结构形成，使酪蛋 白结构比较松散，开放。 酪蛋白的特性 l 酪蛋白是一种结合蛋白，如含有磷酸 基可与钙、镁等离子结合；-酪蛋白是一 种糖结合蛋白。 l 酪蛋白是无序结构，具有较高的热稳 定性，在140，加热30分钟，无明显结 构变化。 l 结构松散，易被蛋白酶水解。 酪蛋白胶粒的结构图 酪蛋白胶粒的一些物化性质 酪蛋白的稳定性 lpH与酸度：酸化时发生凝固。在pH为4.6 时，且存在ca2+，酪蛋白胶粒的水化膜被 破坏，胶粒发生聚集作用，形成沉淀。 l-酸奶的制作原理。 酪蛋白的稳定性 l凝乳酶的作用：在凝乳酶作用下，-酪蛋 白的phe-met（105-106）被水解，剪掉 “毛发区”结构，使副酪蛋白聚集并沉淀 。 l-干酪制作原理。 l酒精：检验检验 牛乳的新鲜鲜度 酪蛋白胶粒（casein micelle） l 酪蛋白胶粒的生理作用 ： l 结合Ca、P，使不溶的物质(如磷酸钙) 保持稳定，对哺乳动物的幼子有重要的 营养作用； l 在胃中形成凝块(clot)，可连续向小肠 供给营养，开始是可溶性乳糖和乳清蛋 白等可溶物，而后是易消化的酪蛋白凝 块。 酪蛋白胶粒（casein micelle） l 酪蛋白胶粒的加工意义： l 酪蛋白胶粒与乳的加热、浓缩、保存 时的稳定性有关； l 与酸奶、炼乳的流变性质有关； l 与干酪生产有关。 l 对冰淇淋、均质乳的物理状态有重要 影响。 乳清蛋白的特点 l在pH4.6时，仍存在于乳清中的蛋白质。 l乳清蛋白主要是球蛋白，结构有序，热 稳定性差，易变性(65)。 l具有生物功能，参与体内反应，如免疫 球蛋白参与免疫反应；-乳白蛋白参与 乳糖合成。 乳清蛋白的特点 l 不易被蛋白酶水解。 l富含硫，是酪蛋白的2.5倍。加热时暴露 出SH、SS键，甚至产生2 ，使乳或乳制品出现蒸煮味。 4.1.3.5 牛乳的酶 l来源：乳腺，微生物的代谢产物 l酶类：水解酶类，氧化还原酶类 水解酶蛋白酶 l乳中的蛋白酶大体可分为两类：即中性 及碱性蛋白酶和酸性蛋白酶。 l碱性蛋白酶主要是在碱性条件下发生作 用的一类酶。不过，在UHT乳（142、 3s）中该酶仍然具有活性。该酶的最适 pH值为8.0。热稳定性为60/10min残留 60%或70/10min残留20%（关于该酶 的热稳定性研究结果还不一致）。 水解酶蛋白酶 l乳中酸性蛋白酶的最适pH值为4.0，热稳定性 为60/10min残留70%或70/10min残留1% 。 l以上两种酶均与干酪成熟过程有关。 l脂酶可催化甘油三酯的水解，产物为甘油和脂 肪酸。 l可水解一些短链脂肪酸，产生不良风味。 l因此，在乳品加工中尽量使其灭活。该酶的热 稳定性为：71/18s残留活性15%，88/48s 残留活性2%。 水解酶磷酸酶 l磷酸酶可水解磷酸酯键，释放磷酸基团 。 1 碱性磷酸酶 l该酶最适pH为9.010.5。主要存在于脱 脂乳和奶油的膜物质中，乳清中含量很 少。在63/30min或72/1530s可以 灭活；但是有活性恢复情况发生。可作 为巴氏杀菌的指示酶。 2 酸性磷酸酶 氧化还原酶过氧化氢酶 l过氧化氢酶又称为触酶。在活体组织中 ，该酶可清除新陈代谢过程中所产生的 过氧化氢，对机体和组织具有保护作用 。 l在乳房炎乳中，该酶活性较高，以此也 可作为乳房炎的诊断依据。 l最适pH值为7.0左右，等电点为5.5左右 。75,20min 加热可使该酶完全灭活。 氧化还原酶乳过氧化物酶 l该酶在H2O2和硫氰酸盐存在下，对革兰氏阳性 菌和阴性菌均具有抑制作用。因此，向牛乳中 加入足量的硫氰酸盐和产生的H2O2物质，如葡 萄糖/葡萄糖氧化酶或次黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶 等，可显著减少乳中细菌总数，使乳处于一段 时间的抑菌状态。抑菌时间的长短与酶作用的 温度有关。在缺乏冷冻贮存的条件下，使用该 抑菌系统是可行的。 l乳过氧化物酶是乳固有的，可判断是否经热处 理。 4.1.3.6 乳中的维生素 l维生素是一类化学结构和性质各不相同 的低分子有机物，是人和动物维持正常 生命活动的不可缺少的一类营养素。 l 乳中维生素的种类及含量 l 对乳品加工的作用和意义 乳中的维生素的种类及含量 对乳品加工的作用和意义 l(1) 乳中含有人体所需的各种维生素，种类全 。 l(2) 加工过程中，乳中维生素会被破坏，而产 生维生素营养的损失。如维生素C等。 l(3) 乳制品中可强化维生素营养素。但是应注 意维生素的溶解特性。 l(4) 许多维生素添量要适度，过量则易引起中 毒。 l(5) 维生素对乳的颜色有一定作用。如维生素 B2对乳清的颜色的影响；胡萝卜素对奶油颜色 的影响。 4.1.3.7 乳中的无机物质 l（1）对维持乳的渗透压很重要。 l （2）钙、磷对于人的骨骼代谢很重要。 l （3）某些盐类对于蛋白质的稳定性有较 大 的影响。 l （4）金属离子对乳与乳制品的风味有重 要影响。 4.1.3.7 乳中的无机物质 4.1.4 乳的物理性质 l色泽 风味 l比热 冰点 l沸点 密度 l酸度 电导率 l表面张力 粘度 4.1.4.1 色泽 l正常色泽 正常的全脂鲜牛乳呈不透明的乳白色 或略带淡黄色。分离出的脱脂乳呈乳白 色、同时略带青色。而乳清则呈黄绿色 。 l不同色泽的起因 乳白色是由于牛乳中存在的酪蛋白胶 粒和脂肪球对光的不规则反射的结果。 淡黄色是来自乳中存在的胡萝卜素和叶 黄素。 4.1.4.1 色泽 l牛乳中的色素变化 胡萝卜素是一种天然色素，与叶黄素一样 ，奶牛不能自身合成，主要依靠从饲料中摄取 ，如青草、青粗饲料、胡萝卜、南瓜、甜菜叶 子等都含有胡萝卜素，经奶牛消化吸收转移至 乳中。 因此，乳中胡萝卜素的多寡取决于奶牛的 饲料构成；并且与季节关系十分密切，冬季由 于奶牛青饲料供应少，因此生产的奶油色泽发 白。此外，牛乳中胡萝卜素含量的多少与奶牛 的品种也有关系。 4.1.4.2 风味 l风味是对食品的滋味和气味而言；滋味 是指食品的口感反应，气味是指食品的 嗅觉反应。 l 正常风味 l由于乳中含有挥发性脂肪酸以及其它挥发性物 质，因此牛奶具有一种特殊的奶香味。但是关 于牛乳的香味成分十分复杂，一般认为是低级 脂肪酸、丙酮类、乙醛类、碳酸气以及其它挥 发性物质组成的混合物。 4.1.4.2 风味 l牛乳的滋味集酸、甜、苦、咸四种风味 。 l微甜是起因于糖； l微酸起因于柠檬酸、磷酸等； l微咸起因于氯化物的形成； l微苦起因于镁、钙盐的形成。 4.1.4.2 风味 l 异常风味 所谓异常风味是指不同于固有的天 然风味，例如饲料味等。牛乳与水产品 接触会带有鱼腥味，与蒜、葱接触会带 有蒜葱味。在阳光下爆晒就会带有氧化 味。 4.1.4.3 比热 l比热的概念：将牛乳温度升高1时所需要 的热量与同重量的水温度升高1所需热量 的比值。 l乳与乳制品的比热与脂肪含量有关；脂肪含 量越高，比热越小。 l简单地说，乳蛋白比热为0.5，脂肪0.5，乳 糖0.3，灰分0.7，水分0.1 (cal/g)。 4.1.4.3 比热 l乳的比热经常用于热量和制冷量的计算 ，计算标准为： l(1 cal/g = 4.2J/g) l牛乳0.940.95 cal/g；稀奶油0.88 0.90 cal/g；干酪0.580.60 cal/g； 炼乳0.520.56 cal/g；加糖乳粉0.44 0.48 cal/g。 4.1.4.4 冰点 l一般为 -0.525 -0.565 ，平均为-0.540 。正 常牛乳中乳糖和盐类变化较小，所以冰点比较稳定 ； l而且冰点与蛋白质、脂肪的含量关系并不很大。当 牛乳加水后，冰点立刻发生变化。 l通过测定冰点的变化可测定出加水量。据测定，牛 乳中每加入1%的水，其冰点上升约0.0054冰点 。 l因此通过测定牛乳冰点可测定出加水量。该方法可 检测出加水量3%以上的乳。 4.1.4.5 沸点 l通常，牛乳在1大气压下，沸点为100.55 。其沸点受牛乳中的干物质多少影响。当牛 乳浓缩一倍时，其沸点上升0.5 。 4.1.4.6 密度 l概念：是指某物质在一定温度下，单位容 积的质量。牛乳的密度是指在20时的质 量与同容积水在4时的质量比，即d20 /4。 l正常乳的密度为1.030。 l乳的密度表示乳中各成分密度的总和。 4.1.4.6 牛乳密度的变化 l乳中非脂干物质比水重，因此，乳中非 脂干物质越高，乳的密度越大。初乳的 密度为1.0381.040。 l乳中的脂肪比水轻，因此乳脂肪含量越 高，乳密度越小。 l乳中加水，乳密度下降。据试验，乳中 每加10%的水，密度下降约0.003，即普 通乳比重计的3度。 4.1.4.6 牛乳密度的变化 l刚挤出的牛乳密度要比放置23h后的乳 密度低0.00080.0015(平均0.001)。这 可能是由于乳中部分气体在存放过程中 逐渐逸出以及部分脂肪凝固所致。 l乳的密度随温度升高而升高。在10- 25温度范围内，温度每变化1，乳密 度变化0.0002，或普通乳比重计的0.2度 。 4.1.4.7 相对密度 l牛乳总干物质的计算：利用牛乳相对密度和脂 肪的测定结果，可计算牛乳的总干物质。 lt=0.25l+1.2f+0.14 l式中，t-干物质百分含量 l l-乳稠计读数 l f-脂肪百分含量 l例如：f为3.5%、l为31时，乳中总干物质含量 为 lt=0.2531+1.23.5+0.14=12.09% 4.1.4.7 相对密度 l相对密度(比重)：是指某物质的重量与同温度 、同容积的水的重量之比。 l牛乳的相对密度测定是以15时，一定容积的 牛乳的重量与同容积、同温度的水的重量之比 。表示为d1515。 l正常牛乳的相对密度为1.032。测定牛乳的相 对密度采用牛乳比重计(或称为乳稠计)。测定 范围为1.0151.045，即乳稠计上的刻度15 45，以度来表示。乳稠计有两种：一种是 15/15乳稠计(又称比重乳稠计)，另一种是 20/4乳稠计(又称密度乳稠计)。如果将后 者读数换算成前者，则只需在后者读数上加2 即得。 4.1.4.8 酸度 l乳的酸度是反映牛乳新鲜度和热稳定性的重要 指标。 l酸度高的牛乳，新鲜度低，热稳定性差。 l因此，酸度对乳制品生产具有重要意义。例如 ，高酸度乳可使乳粉溶解度下降。 l乳的酸度可分为自然酸度（或固有酸度）和发 酵酸度。 l发酵酸度源于乳中微生物的繁殖。 l两者的总和即为乳的总酸度。 4.1.4.8 酸度 l乳的自然酸度来自乳中的蛋白质、柠檬 酸盐、磷酸盐及二氧化碳等酸性物质。 例如鲜奶的自然酸度为16-18t。，其中 来自蛋白质的为3-4t，二氧化碳2t，磷 酸盐和柠檬酸盐10-12t。 l 乳的酸度与牛乳的凝固温度有一定的关 系，即酸度低，凝固温度高。 4.1.4.8 酸度 l正常牛乳对三种指示剂的反应 l对酚酞呈酸性反应（无色）； l对甲基橙呈碱性反应（橙色）； l对石蕊呈两性反应（红-蓝）。 l因此，正常牛乳的pH值位于酚酞变色范 围的酸性一边，位于甲基橙的碱性一边 ，位于石蕊变色范围的中间。三种指示 剂的变色范围如表。 4.1.4.8 牛乳滴定酸度的表示 l 吉尔涅尔度（t）：取牛乳10mL，加 入20mL蒸馏水稀释，再加入0.5mL0.5% 酒精酚酞指示剂，然后用0.1mol/L氢氧化 钠溶液滴定，按消耗的氢氧化钠溶液毫升 数计算（乘以10即为中和100mL牛乳所消 耗的0.1mol/L氢氧化钠溶液的毫升数）。 每消耗1mL氢氧化钠溶液，即为1t 。 4.1.4.8 牛乳滴定酸度的表示 l正常牛乳的酸度在16-20t之间，大约 0.150.18%的乳酸度。初乳的酸度很高 （50t），而产犊后1个月酸度恢复正常。 而干奶期的乳酸度降低。此为我国标准方 法。 l 乳酸度：用%表示。取牛乳10mL， 用蒸馏水按2:1稀释，然后加入2mL1%酒 精酚酞指示剂，再用0.1mol/L氢氧化钠溶 液滴定，滴定后按下式进行计算： 4.1.4.8 牛乳滴定酸度的表示 l乳酸度%=0.1mol/L氢氧化钠溶液消耗量（ mL）0.009/10mL牛乳相对密度100 l滴定酸度与乳试样的稀释程度有关。例如， 不稀释、加1倍水、加9倍水三组乳样，测定 滴定酸度的结果分别为，0.172%、0.149% 、0.110%。可能是由于滴定过程中形成了磷 酸钙沉淀而减弱了酸度。 l以pH值所表示的乳的酸度是活性酸度，即表 示了牛乳中的氢离子浓度。正常牛乳的pH值 为6.6左右。 4.1.4.9 电导率 l正常牛乳的电导率在20时，一般为 0.0040.005s 。超过0.006s可以认为是 病牛乳。 l向牛乳中加入中和剂或离子化的防腐剂 时，也可提高乳的电导率。 l牛乳的电导率与乳中的氯离子含量关系 如表1-2-40。 4.1.4.10 表面张力 l水的表面张力为0.0710.073n/m（20 ），牛乳在15时表面张力为0.0528 n/m。即当水的表面张力为1时，牛乳的 表面张力相对于0.75。 l牛乳的表面张力低于水主要是与蛋白质 含量有关。 l蛋白含量越高，表面张力越低。 l初乳的蛋白质含量较高，因此表面张力 较低。 4.1.4.10 表面张力 l生鲜乳的表面张力比消毒乳的低。 l以此也可初步区分两者。 l温度升高，表面张力降低。 l脱脂乳表面张力比全脂乳高，而稀奶油 表面张力比全脂乳低，这说明，随着脂 肪含量的升高，表面张力也减小。 4.1.4.11 粘度 l粘度的单位：pas。牛乳的粘度为 0.00150.002 pas（20）。 l影响牛乳粘度的因素：温度升高，粘度 降低。当非脂干物质含量一定时，随着 含脂率的升高，粘度增加。当含脂率一 定时，随着非脂干物质的增加，粘度增 加。一般，初乳，末乳，病乳粘度均高 于正常乳。 4.2 乳品微生物 l4.2.1乳中微生物的来源 l4.2.2乳酸菌 l4.2.3乳中微生物的变化 4.2.1 乳中微生物的来源 l牛体的污染 l乳房的污染 l空气的污染 l挤奶用具和装奶容器的污染 l其它 4.2.1.1 牛体的污染 l挤奶的环境清洁与否和乳中细菌污染程 度十分相关。这些污染因素包括：牛舍 空气、垫草、尘埃以及牛体本身排泄的 粪尿等。而牛体乳房又时刻接触这些污 染物。因此，牛体是鲜乳中微生物的一 个重要来源。 l不清洁的牛体附着尘埃，这些尘埃每克 可携带细菌几亿或几十亿个。 4.2.1.1 牛体的污染 l湿牛粪每克含菌为几十万个至几亿个。 干燥的牛粪每克含菌多达几亿至百亿个 。 l挤奶时这些极易散落在牛乳中的污染物 也就污染了牛乳。这些污染物中的细菌 多数是带芽孢的杆菌和大肠菌群。 l为此，为了提高鲜奶的卫生质量，挤奶 时都要用温水彻底清洗乳房，以减少污 染。 4.2.1.2 乳房的污染 l健康奶牛的乳房内牛乳含细菌数是比较少 的，一般平均每毫升不过200600个；但 是，乳头处附着的细菌较多，大约每毫升 6000个左右。 l因此，挤奶时头几把奶必须单独处理。在 正常情况下，随着挤奶的进程，乳中细菌 数逐渐减少，挤奶至最后阶段每毫升细菌 数为400个左右。 4.2.1.2 空气的污染 l一般，在挤奶过程中牛乳是暴露在空气 中，因此，细菌污染的机会很多。 l据测定牛舍空气的细菌数通常为每毫升 50100个；在牛舍中尘埃多时，最多可 达1000个/毫升。其中以带芽孢的杆菌和 球菌为最多。 4.2.1.4 挤奶用具和装奶容器的污染 l挤奶用具和装奶的容器，以及挤奶过程 中与奶接触的器具在使用前均要经过消 毒。据有关调查，只用清水洗过的奶桶 ，装奶后鲜奶的细菌数每毫升可达250万 个以上，而使用前用蒸汽消毒的奶桶装 奶后，鲜奶中的细菌数每毫升只有23 253个。 l各种挤奶用具及容器所附着的细菌多数 为耐热菌，约占总细菌数的70%。 4.2.1.5 其它的污染 l挤奶员的手不清洁也是一个重要污染源。 l再如对蚊蝇的防范也很重要。每只蚊蝇身 上可附着百万个细菌，高的可达600万个 以上。 4.2.2 乳酸菌 l4.2.2.1 乳酸菌的概念 l4.2.2.2 乳酸菌的种类 l4.2.2.3 乳酸菌的分类 l4.2.2.4 常见的几种乳酸菌 4.2.2.1 乳酸菌的概念 l乳酸菌是一类能利用可发酵碳水化合物（ 如葡萄糖、乳糖等）并主要产生乳酸的细 菌通称。 l该名称在分类学上是不规范的。但是，由 于这类细菌在自然界分布及其广泛，在工 农业生产上以及医药领域有重要的应用， 因此，这类细菌受到人们的重视，该名称 也得到了多数人的认可。 4.2.2.2 乳酸菌的细菌学分类 l乳杆菌属（lactobacillus） 双歧杆菌属（bifidobacterium ） l链球菌属（streptococcus） 乳球菌属（lactococcus） l明串珠菌属（leuconostoc） 肉食杆菌属（carnobacterium ） l肠球菌属（enterococcus） 片球菌属（pediococcus） l气球菌属（aerococcus） 奇异菌属（atopobium） l漫游菌属（vagococcus） 李斯特氏菌属（listeria） l芽孢乳杆菌属（sporolactobacillus）芽孢杆菌属（bacillus） l环丝菌属（brochothrix） 丹毒丝菌属（erysipelothrix l孪生菌属（gemella） 糖球菌属（saccharococcus ） 4.2.2.3 乳酸菌的一般分类 l一般将乳酸菌分为同型发酵的乳酸菌和 异型发酵的乳酸菌。 l乳酸菌发酵过程中，只产生乳酸的，为 同型发酵乳酸菌； l而发酵过程中，除了产生乳酸之外又产 生酒精、醋酸、或二氧化碳等产物的， 为异型发酵乳酸菌。 4.2.2.4 常见的乳酸菌 l嗜热链球菌（str. thermophilus） l是制备酸奶或某些干酪制品的必需菌种 。 l呈球状或椭圆状，直径为0.70.9m。 一般为双球或短链球。革兰氏阳性。最 适温度为40-45，可耐60-65， 30min的低温长时杀菌。 l产酸温度为50-53。在20%盐水中不能 生长。 4.2.2.4 常见的乳酸菌 l乳脂链球菌（str. cremoris） l常用于制备奶油、干酪的发酵剂。可与乳 链球菌共同培养制备混合菌种发酵剂。 l呈球形或椭圆形，直径为0.61.0m。无 运动性。不形成孢子。革兰氏阳性。最适 温度为30。40即停止生长。在4%盐水 中和pH9.2条件下均不生长。 l温度为18-20，产酸较快，但是不耐酸 。在20-30下，在酸凝乳中只存活数日 。 4.2.2.4 常见的乳酸菌 l 保加利亚乳杆菌（l. bulgaricus） l了解最早的乳酸菌。呈棒状，或长链状 。繁殖需要乳成分或乳清成分，混合培 养基加入蛋白分解物生长更好。 l繁殖过程中其乳酸生成量最高，可使乳 凝固。蛋白分解作用较强（生成氨基酸 ）。使酸奶或酸奶油形成粘稠状。 4.2.2.4 常见的乳酸菌 保加利亚乳杆菌（l. bulgaricus） l最适温度为37-42，20不发育，高于60可被杀 死。 l生产酸奶的重要菌种，可生产酸奶饮料或用乳清产乳 酸。与嗜热链球菌一起为瑞士干酪的发酵剂。 干酪乳杆菌（l. casei） l该菌在乳中存在较多。呈细长链状，无运动性，不形 成芽孢。革兰氏阳性菌。 l发酵产酸的同时，也分解蛋白产生香味。它是干酪成 熟过程中的必要菌种。 l繁殖最高酸度为1.51.8%，最适温度30。但是在 10以下的温度也能繁殖。 4.2.2.4 常见的乳酸菌 嗜热乳杆菌（l. thermophilus） l 耐热性强，繁殖温度最高至65，低至30；最适温 度50-63。在71，30min或82，2.5min加热可杀死 。 l 菌体大小为0.53.0m。无运动性。不形成孢子。革兰 氏阳性。 乳链球菌（str. lactis） l是乳酸链球菌的代表菌种，其某些菌株是制备奶油发酵剂 、干酪发酵剂或酸奶发酵剂的重要菌株。 l该菌在健康乳牛的乳房中不存在，但是可从鲜乳中分离出 来。可能是来自毛、粪、或奶桶等。 4.2.2.4 常见的乳酸菌 l 乳链球菌（str. lactis） l乳链球菌呈椭圆形，直径0.51.0m。 一般呈双球或短链球，个别也有呈长链球 状。无运动性，不形成孢子。革兰氏阳性 。最适生长温度30-35。产酸温度为10 -40。可耐4%盐水和ph9.2的环境。杀 灭温度62.8，30min。 4.2.3 乳中微生物的变化 4.2.3.1 混合乳中的细菌数的变化 新挤出的牛奶中细菌数较少，但是 受挤奶用具、容器、牛体、牛舍空气等 因素的影响，在混合乳中细菌数变化很 大。据调查，从挤奶桶到运输奶桶，每 毫升鲜奶含菌量变化量为110万个。运 到乳品厂，每毫升鲜奶的细菌数变化量 可达10 1000万个。 4.2.3.2 鲜奶在保存期间的细菌数变化 鲜奶在保存的最初阶段：鲜奶挤出后一定 时间内含菌量有减少趋势。原因是牛乳本身含 有一些杀菌或抑菌物质。但是在70，20min 的加热条件下，一般的抑菌物质都会灭活。 鲜奶在保存期间的细菌数变化：当鲜奶经 过自身的杀菌或抑菌过程以后，乳酸菌、蛋白 分解菌、大肠杆菌等即开始了繁殖，致使牛乳 产生酸败、碱化、胨化、产气等生物过程。 4.2.3.3 乳中微生物的变化 首先，乳酸菌开始生长，分解乳糖 产酸。当乳酸度达到一定程度时，乳开 始凝固，当酸度继续升高时乳酸菌自身 受到抑制，而耐酸的丙酸菌、孢子形成 菌、酵母、霉菌等开始消耗乳酸，形成 繁殖优势。最后，在孢子形成菌和腐败 菌的作用下促使牛乳发生腐败变质。 4.3 消毒奶 4.3.1 收奶检验及预处理 l收奶是乳品生产流程中最初一个工段，也是保 证产品质量的一个关键工段。 l本工段包括原料乳的验收、收奶称重、冷却贮 藏。 l牛乳是生产各种乳制品的主要原料，因此，要 生产出高质量的产品，就必须保持原料乳的质 量和新鲜度。而保持牛乳新鲜度的最佳方法是 在挤奶过程中保证挤奶卫生，挤出的牛乳应及 时冷却至4。 4.3.1 收奶检验及预处理 l牧场在没有冷却设备的情况下，乳品厂 可以在牧场集中的地区设立收奶站。在 收奶站应设有与收奶数量相适应的制冷 设备及冷却设备。 l牛奶经检验、过滤、计量、冷却后，送 入具有保温绝热层的贮奶缸或带有冷却 夹套的冷缸中，待运。牛乳取出后应尽 可能短的时间里送到收奶站。在有些地 区，地下水温较低，可采用地下水对乳 进行冷却。 4.3.1.1 常乳的条件 l（1）健康牛 l（2）初乳和末乳不用 l（3）无可见杂质 l（4）无异味 l（5）无沉淀 l（6）白色 l（7）20 t 脂肪含量 3.2% 非脂乳固体 8.5% l（8）无防腐剂 4.3.1.2 异常乳 l当乳牛由于生理、病理、及饲养管理等外界条 件变化影响时，乳的成分和性质会发生变化， 使乳的性质与常乳不同，不适于工业加工，这 种乳称为异常乳。 l 生理异常乳：初乳，末乳； l 化学异常乳：低成分乳，酒精阳性乳， 混入杂质乳，风味异常乳； l 微生物污染乳 ； l 病理异常乳 乳房炎乳。 4.3.1.2 异常乳 l初乳：产犊后一周之内的乳，特别是3天 之内的乳。特征：呈黄褐色，有异味， 苦味，粘度大。脂肪和蛋白含量高(分别 是5%和7%)，乳糖含量低(3%)。灰分高 。含有大量的免疫性物质。 l末乳：干奶期前2周的乳；乳糖含量低， 体细胞多，灰分高。 4.3.1.2 异常乳 l微生物污染乳：一般是由于保存不当或 由牛的乳房、牛体、空气、挤乳器具等 污染造成的。 l酒精阳性乳：乳品厂检验原料乳新鲜度 时，常采用酒精试验，即用68%或70% 酒精(2mL)和2mL乳混合，产生絮状沉淀 者为酒精阳性乳。 4.3.1.3 乳的一些基本特性 1. o/w型乳浊液，极性物质比较易溶于水。 2. 易吸附一些非极性，低分子量，易挥发性物质 ，乳成分的比表面积大(脂肪球，酪蛋白胶粒) 。易吸附外界一些不良风味。 3. 乳成分易被修饰(modify)。乳糖与蛋白质易发 生褐变反应。 4. 可发酵，pH=6.7，aw=0.993。 5. 复杂多相分散系。相与相易分离。如离心，膜 分离，浓缩，干燥等。 6. 营养全价，适口性好。 4.3.2 消毒奶 l4.3.2.1 消毒奶的种类 l4.3.2.2 杀菌方法 l4.3.2.3 消毒奶工艺 4.3.2.1 消毒奶的种类 l普通消毒奶 以鲜奶为原料，不添加任何辅料而加 工成的消毒奶。可分为全脂、半脱脂和脱脂消毒奶 。 l强化消毒奶 向鲜奶中加入维生素、或钙、磷、铁 等微量元素，以增加其营养价值，而风味和外观与 普通消毒奶没有明显区别。 l花色消毒奶 向消毒奶中添加咖啡、可可、或各种 果汁等，以增加鲜奶的风味品质。 l再制乳 是以全脂奶粉、浓缩乳、脱脂奶粉或无水 奶油等为原料，经溶解、均质、杀菌等工艺制成与 原料乳成分相似或相同的饮用乳。 l复原乳？以全脂奶粉或全 脂浓缩乳为原料，复原而成 。 4.3.2.2 杀菌方法(杀菌和灭菌) l杀菌就是将乳中的致病菌和造成乳缺陷的有害 菌全部杀死。但是不能全部杀灭微生物，可能 还要残存一些酵母、霉菌或一些无害的细菌等 。 l杀菌条件要控制在对乳的风味、色泽、营养等 方面影响最小。 l灭菌是指杀死全部的细菌，使之成为无菌状态 。但是，热致死率不可能达到100%，总会残 存极其微量的细菌，不过在检测上几乎近似为 零。 牛乳杀菌或灭菌的目的 l杀灭对人体有害的致病菌，使牛乳成为 安全的食品。 l抑制酶的活性，以避免产品在贮存过程 中的发生脂肪氧化、水解，酶促褐变等 不良现象。 一般低温长时杀菌乳在玻璃瓶装的 条件下，常温下仅能贮存12小时；而超 高温灭菌乳可贮存3个月。 牛乳的热杀菌方法 l（1） 低温长时杀菌（LTLT） 这是一种传统的杀菌方法。 l加热条件为：62-65，30min。有间歇式和连 续式之分。 l由于该方法加热时间长，效果不理想，因此目前 生产上很少采用。 l（2） 高温短时杀菌（HTST） 该法的加热条件为：72-75保持15秒；或80- 85保持10-15秒。 l一般采用连续式杀菌设备。如板式杀菌器。 牛乳的热杀菌方法 l（3） 超高温瞬时杀菌（UHT） 该法的处理条件为130-150，0.5-4.0 秒。用这种方法处理鲜奶可杀灭乳中全 部微生物，是一种比较理想的灭菌方法 。在无菌条件下进行包装后可保存较长 时间。有直接加热法和间接加热法。 直接加热法 l将乳先用蒸汽直接加热，然后进行急剧 冷却。此法包括蒸汽喷射式和制品注入 式。 l 直接加热法的一般流程： 牛乳加热（80）蒸汽混合直接加 热（140以上）保温（1-4s）减压 冷却80均质冷却灌装。 直接加热法 l该法的优点是：加热快速，冷却快速。 最大程度减少乳的蛋白质变性和其它不 良物理化学变化，也不存在结垢现象。 l缺点是加热设备比较复杂，需要纯净的 蒸汽。 l该法已经逐渐减少使用了。 间接加热法 l 是指通过热交换器的器壁使介质之间发生 热交换。其冷却也是通过冷却介质来实现 的。 l加热介质包括：热蒸汽、热水、加压热水 。冷却剂包括：冷水、冰水。热交换器的 类型主要有：片式热交换器；盘管式热交 换器；刮板式热交换器。 l目前在乳品工业中使用比较多的是片式加 热器。它的特点是结构紧凑，处理能力大 。 4.3.2.3 消毒奶的一般工艺流程 l原料乳的验收过滤或净化标准化（ 含脂率3%）预热均质杀菌或灭菌 冷却灌装封口装箱冷藏。 超高温灭菌乳 l是指牛乳在密闭系统中流动，受135-150的 高温处理不少于1秒钟，可杀灭乳中所有的微 生物，然后在无菌条件下进行包装。该产品由 于不含有微生物可在常温下贮存，无需冷藏。 l超高温灭菌法是1956年首次提出，在1957- 1965年通过大量的基础性研究和细菌学研究后 才用于生产。其基本原理就是微生物的热致死 率随温度的升高大大超过此间牛乳的化学变化 速率。如热处理温度每升高10，微生物热热 致死率提高11-30倍，而化学反应速率增加2-4 倍。 超高温灭菌乳 超高温灭菌乳的加工工艺： l原料乳 l超高温灭菌 l无菌平衡罐 l无菌灌装 超高温灭菌乳 l原料乳要求新鲜，酸度低，盐类平衡正常 。 l灭菌方法目前主要有两种：一是110- 120，15-20min，一般在装瓶后还需二 次灭菌；二是140-150，2-5s，一般灭 菌后进行无菌灌装。 l无菌贮罐 是平衡灭菌机和包装机之间的生产能 力。 l无菌包装：要求包装材料灭菌，空气灭菌以及管 路灭菌。 4.4.1 发酵乳与酸乳的定义及分类 4.4.1.1 发酵乳的定义 4.4.1.2 发酵乳的分类 4.4.1.3 酸乳的定义 4.4.1.4 酸乳的分类 4.4.1 发酵乳与酸乳的定义及分类 （IDF，1992） 乳或乳制品在特征菌的作用下发酵而成的 酸性凝乳状产品。保质期内，该产品中的特征 菌必须大量存在，并能继续存活和具有活性。 发酵乳中可添加的成分： 乳制品，菌种，糖，增香食品，增香剂，添加 剂（食用色素、稳定剂、防腐剂、甜味剂） 4.4.1.1 发酵乳的分类 l嗜热菌发酵乳（单菌发酵乳、复合菌发酵 乳） l嗜温菌发酵乳（乳酸发酵而成的、乳酸和 酒精 发酵而成的） 4.4.1.2 酸乳的定义 （FAO/WHO/IDF，1977） 即在添加（或不添加）乳粉（或脱 脂乳粉）的乳中，由于保加利亚乳杆菌 和嗜热链球菌的作用进行乳酸发酵制成 的凝乳状产品，产品中必须含有大量的 、相应的活性微生物。 4.4.1.3 酸乳的分类 按成品的组织状态分类 l 凝固型酸乳（set yoghurt） l 搅拌型酸乳（stirred yohurt） l 饮用酸乳（Drinking yohurt）（乳酸菌 饮料） 4.4.1.4 酸乳的分类 按成品口味分类 l 天然纯酸乳（Natural yoghurt） l 加糖酸乳（sweeten yoghurt） l 调味酸乳（flavored yoghurt） l 果料酸乳（yoghurt with fruit ） l 复合型或营养健康型酸乳 4.4.1.4 酸乳的分类 按原料中脂肪含量分类（FAO/WHO） l 全脂酸乳（3.0%） l 部分脱脂酸乳（3.0%0.5%） l 脱脂酸乳（0.5%） 4.4.1.4 酸乳的分类 l我国新的酸乳成分标准 4.4.1.4 酸乳的分类 按发酵后的加工工艺分类 l 浓缩酸乳（concentrated or condensed yoghurt） l 冷冻酸乳（Frozen yoghurt） l 充气酸乳（Carbonated yoghurt） l 酸乳粉（Dried yoghurt） 4.4.1.4 酸乳的分类 按菌种种类分 l 酸乳 l双歧杆菌酸乳（yoghurt with bifidus） l嗜酸乳杆菌乳（yoghurt with acidophilus ） l干酪乳杆菌酸乳（yoghurt with L.casei） 4.4.2 酸乳与发酵乳的营养价值 l 减轻“乳糖不耐受症”。 l 调节人体肠道中的微生物菌群平衡。 l 发酵乳除具有与酸乳产品相类似的营养 价值外，还有其特殊的保健作用。 l 如酸牛乳酒 辅助治疗动脉粥样硬化、过 敏症和肠胃不适症等。 4.4.2 酸乳与发酵乳的营养价值 双歧杆菌发酵乳 l 改善轻度便秘症状； l 提高肠道中双歧杆菌数量； l 预防腹泻； 双歧杆菌发酵乳 l 提高免疫功能； l 促进并改善蛋白质及维生素的代谢； l 增强对腐败菌的抵抗能力； l 减少腐败菌产生的氨和胺因影响肝功能 造成的代谢紊乱。 4.4.3 发酵剂的制备 4.4.3.1 概述 发酵剂（starter culture）是一种能 够促进乳的酸化过程，含有高浓度乳酸 菌的产品。 4.4.3.2 发酵剂的选择 4.4.3.3 发酵剂的制备 酸乳发酵剂的主要作用 l 分解乳糖产生乳酸； l 产生挥发性的物质（如丁二酮、乙醛等 ），使酸乳具有典型的风味； l具有一定的降解脂肪、蛋白质的作用， 使酸乳更利于消化吸收； l 酸化过程抑制致病菌的生长 。 发酵剂常用术语 l 商品发酵剂（stock culture） l 母发酵剂（mother culture） l中间发酵剂（feeder或imtermediate culture） l工作发酵剂（生产发酵剂 bulk culture） 酸乳发酵剂菌种的共生作用 4.4.3.2 发酵剂的选择 主要考虑因素 l 产酸能力和后酸化 l 滋气味和芳香味的产生 l 粘性物质的产生 l 蛋白质的水解性 发酵剂的物理形态 l 液态发酵剂 l 粉状（或颗粒状）发酵剂 l 冷冻发酵剂 4.4.3.3 发酵剂的制备 l 培养基的选择 母发酵剂、中间发酵剂的培养剂制备 一般用高质量无抗菌素残留的脱脂乳粉 制备，培养基干物质含量为10%12%。 推荐杀菌温度和时间90/30min，也有 用115/15min的。 工作发酵剂培养基的制备 可用高质 量无抗菌素残留的脱脂乳粉或全脂乳制 备。 发酵剂的扩培 工作发酵剂的制备 发酵剂的质量控制 感官检查 组织状态、色泽及有无乳清 分离、风味、凝块硬度。 产酸能力 影响发酵剂菌种活力的主要因素 抗菌 素残留、噬菌体。 4.4.4 酸乳的生产工艺及品质控制 l酸乳生产工艺流程 链接1.doc 思考题 1. 解释：发酵乳 酸乳 2. 凝固型酸乳和搅拌型酸乳及乳酸菌饮料 的本质区别？ 3. 发酵剂的作用原理？如何制备好的发酵 剂？ 4.5 乳粉 乳粉的主要种类包括： l 全脂乳粉（Whole milk power） l 脱脂乳粉（Notfat dry milk power;Skim milk power） l 乳清粉（Whey power） l 配制乳粉（Modified milk power） 4.5.1 全脂乳粉 全脂乳粉生产工艺流程（p.432） 4.5.1.1 预热杀菌 乳粉生产中杀菌的主要目的是杀死乳 中的微生物和破坏酶的活力。 喷雾干燥法生产全脂乳粉，一般采用 HTST（8085/15s）或UHT杀菌。杀菌 方法对全脂乳粉的品质特别是溶解度和 保藏性有很大影响（蛋白质的热变性程 度）。 4.5.1.2 真空浓缩 真空浓缩的优点