牛乳的成分及性质.ppt

1,第一章 牛乳的成分及性质,第一节 牛乳的化学成分 第二节 牛乳的物理性质 第三节 乳中的微生物、异常乳,2,第一节 牛乳的化学成分,鲜牛乳中含有大约87的水分，在水分中溶解着各种可溶性盐类、碳水化合物、维生素和一小部分蛋白质，同时在水中还分别分散着两个胶体系统。,1 水分 2 其他成分,3,机械搅拌敏感,酶作用敏感,4,表1-1 乳中胶体相中主要物质,5,表1-2 乳中水相中主要物质,6,尘埃 杂质,细菌,白细胞,卫生管理水平决定,7,总之，牛乳是多种成分的混合物，有很大的多变性和易变性。 这种易变性和多变性受乳牛品种、遗传等因素的影响，而且同一品种的奶牛产的奶也受饲料、饲养条件、季节、泌乳期以及乳牛年龄和健康条件等的影响。,8,一、乳脂肪,如果将牛乳在容器中静置一段时间之后则乳脂肪逐渐上浮，形成一层脂肪层。这上浮的脂肪层为稀奶油层，下面即为脱脂乳。 脂肪球的大小随乳牛的的品种、泌乳期、饲料及健康状况而异。呈乳状液存在于乳中。,9,1. 乳脂肪的作用 乳脂肪在乳与乳制品中具有以下方面的重要作用，即 营养价值 风味丰润圆熟的风味，无可替代。 物理价值柔润滑腻而细致的组织状态 经济价值乳脂肪较其他乳成分的价格高,能量来源，其发热量高 脂溶性维生素的含有者和传递者 必需脂肪酸，较其他动物性脂肪易于消化,维生素A 维生素D 维生素E 维生素K,10,2. 乳脂肪的成分,脂肪,磷脂,甾醇,游离脂肪酸,乳脂质,11,12,溶解性挥发脂肪酸值,是指中和从5g脂肪中蒸馏出来的溶解性挥发脂肪酸时所消耗的0.1mol/L碱液的体积(mL)。,13,皂化值,是指每皂化1g脂肪酸所消耗的氢氧化钠的质量(mg)。,14,碘值,是指在100g脂肪中，使其不饱和脂肪酸变成饱和脂肪酸所需的碘的质量(g)。,15,非水溶性挥发性脂肪酸值,是中和5g脂肪中挥发出的不溶于水的挥发性脂肪酸所需0.1mol/L碱液的体积(mL)。,16,乳脂肪的特点,水溶性脂肪酸值高 碘值低 挥发性脂肪酸多 不饱和脂肪酸少 低级脂肪酸多 皂化值比一般脂肪高,17,酪蛋白:含量最多，约占总蛋白量的83 乳白蛋白:占13左右 乳球蛋白+少量的脂肪球膜蛋白:占4,二、乳蛋白质,牛乳中主要含有三种主要的蛋白质，占2.73.7,18,1. 酪蛋白,新鲜牛乳：酪蛋白酸钙+磷酸三钙复合体,弱酸、凝乳酶,使其凝固,由S，和酪蛋白组成，在蛋白酶作用下分解成月示 、胨、氨基酸,乳白蛋白 对热不稳定的：81% 乳清蛋白 乳球蛋白：又称免疫球蛋白 (初乳，乳珍) 对热稳定的：19%,2. 乳清蛋白,乳清蛋白是干酪、干酪素制造过程中余下的廉价副产品，占乳总蛋白量的1820，具有营养价值。,三、乳糖,乳糖是哺乳动物乳腺分泌的特有产物，在动物的其 他器官中不存在。乳糖属双糖，水解后生成葡萄糖 和果糖。生乳中乳糖含量约4.5，占乳干物质的 3839。,乳的甜味主要来自于乳糖，乳糖在乳中全部呈溶解状态和其他糖类一样都是人体热能的来源。,三、乳糖,婴儿的智力发育十分重要,促进人体肠道内某些乳酸菌的生成，有利于钙以及其他物质的吸收,23,四、乳中的盐类,牛乳中含无机盐0.70.75，一般称为乳中的盐类、矿物质、无机盐或灰分等等。,24,应用实例： 、在收奶站收购原料乳时，一般常用的检验方法是滴定酸度和酒精试验。 、有的原乳，其滴定酸度合格而酒精试验不合格(呈阳性)，这就是所谓“低酸度酒精阳性乳”。 3、正常牛乳的氯糖数不超过3，而有乳房炎等疾病时其氯糖数可超过4以上，有时甚至达15，因此根据氯糖数可推断出乳是否为病牛乳。,25,酒精试验,原理： (1)乳中酪蛋白胶粒带有负电荷，酪蛋白胶粒具有亲水性，在胶粒周围形成了结合水层，所以，酪蛋白在乳中以稳定的胶体状态存在； (2)酒精具有脱水作用； (3)当乳的酸度增高时，酪蛋白胶粒带有的负电荷被H+中和； (4)酪蛋白胶粒周围的结合水易被酒精脱去，中和负电荷造成凝集。用一定浓度的酒精与等量牛乳混合，根据蛋白质的凝聚，判定牛乳的酸度。,26,酒精试验,试剂 75%酒精配制：用无水乙醇，利用公式 V1=V275% （V1为所加无水乙醇体积，V2为所配制浓度 75%酒精的体积，V2V1为所加蒸馏水的体积）,27,酒精试验,操作方法 用吸管（或 2mL 取液器）取 2mL乳样于干燥、干净平皿内，吸取等量酒精加入皿内，边加边转动平皿，使酒精与乳样充分混合。出现絮片的牛乳呈酒精试验阳性乳（勿使局部酒精浓度过高而发生凝聚）。,28,酒精试验,检测酒精试验时需要注意以下方面： (1)取样（采样）要具有代表性； (2)样品中（检样）勿混入水分及其它离子，以免造成检验误差； (3)注意乳样与酒精等体积混合； (4)所用吸管与平皿必须干燥、干净； (5)配制酒精时，所加的水必须是煮沸过的， 且水温保持室温； (6)配制酒精时，酒精与水必须充分混匀。 备注：酒精实验使用浓度为 78%,75%,72%,70%，68%，（如有特殊要求可以按要求配制浓度）酒精最好由专人配置,可减小偏差。,29,五、乳中维生素,维生素,脂溶性：维生素A、维生素D、维生素E、 维生素K,水溶性：维生素B1、维生素B2、维生素B6、 叶酸、维生素B12、维生素C等,30,六、乳中的酶,主要为水解酶类和氧化还原酶类两大类,其中最重要的是脂酶、氧化还原酶、过氧化物酶、乳糖酶等,31,32,七、乳中的其他成分,33,八、影响牛乳成分的因素,奶牛个体 因素,环境因素,管理因素,34,第一章 牛乳的成分及性质,第二节 牛乳的物理性质,35,1. 密度和相对密度的影响因素及变化,一、密度和相对密度,乳的密度,指一定温度下单位体积的质量,乳的相对密度,以15为标准，指在15时一定容积牛乳的 质量与同容积、同温度水的质量之比，正常 乳的比值平均为1.032。,是指乳在20时的质量与同容积水在4时 的质量之比。正常值平均为1.030,36,2. 测定方法,37,二、乳的依数性,1. 冰点 2. 沸点,38,1 冰点,牛乳冰点为-0.5500.512，平均为0.522或-0.540。正常乳中由于乳糖及盐类变化较少，因此冰点比较稳定。牛乳中加水时，冰点即行变化。由于乳脂肪球、酪蛋白和乳清蛋白分子粒子大或质量大，对冰点无重要作用，而乳糖的作用最大。乳糖、氯化物和其他盐类对乳的冰点降低的贡献率分别为55、25和20,39,2. 沸点,牛乳的沸点在101.33kPa（1个大气压）下为100.55，乳的沸点受其固形物含量影响，因此，浓缩一倍时沸点上升0.5，即浓缩到原来体积一半时，沸点约为101.05。,40,三、酸度,1. 概念 刚挤出的新鲜乳的酸度称为固有酸度或自然酸度。若以乳酸百分率计，牛乳自然酸度为 0.15 0.18。 滴定酸度(T吉尔涅尔度 )是以酚酞为指示剂，中和100mL乳所消耗0.1mol/L氢氧化钠溶液的体积(mL)。,2. 测定方法 滴定酸度常用于评估乳的新鲜度及监控发酵乳中乳酸的生产量,41,为什么不能用反应乳的酸度？,测定滴定酸度时，乳酸继续电离，由乳酸带来的活性的和 潜在的氢离子陆续与氢氧根离子发生中和反应，可见滴定酸度 可以反映出乳酸产生的程度。而pH则不呈现规律性的对应关系， 因此生产上广泛地测定滴定酸度来间接掌握原料乳的新鲜度。,乳挤出后，微生物的作用使乳糖分解为乳酸。乳酸是一种 电离度小的弱酸，乳是一个缓冲体系。可使乳保持相对稳定的 活性氢离子浓度，所以在一定范围内，虽然产生了乳酸，但乳 的pH值并不相应地发生明显的变化。,活性酸度（pH值）反映了乳中处于电离状态的所谓的活性氢 离子的浓度。测定滴定酸度时，氢氧根不仅和活性氢离子相 作用，同时也和潜在的，也就是在滴定过程中电离出来的氢 离子相作用。,42,四、乳的热学特性,乳的热学特性是与温度密切相关的物理特性，是描述热量在乳中的传播规律，常用于表达热学特性的物理参数有比热容、热焓和热导率等。 根据乳品物料的热学特性，可进行科学的工艺热交换设计。,43,比热容是指使1kg物质温度升高1K所需要的热量。 牛乳的比热容约为3.89kJ/(kgK)。 脂肪含量越高，乳的比热容越小。,1 比热容,44,2. 乳的热导率和热扩散率,表1-3 乳制品的热导率及与水的比较,45,热扩散率（,m2/s）是热导率与体积比热容之比。热扩散率是测定物质温度梯度中的热耗损。乳在1520的热扩散率约为1.2510-7m2/s。,46,光线照射在乳上会发生光线的折射、散射、吸收、反射及激发产生荧光等，在可见光（380760nm）、红外区（760nm1mm）和紫外区（5380nm）均可产生吸收、散射或激发产生荧光。,五、乳的光学性质,47,第一章 牛乳的成分及性质,第三节 乳中的微生物、异常乳,48,牛体、牛舍的污染、挤乳用具及工作人员的污染、贮藏运输过程中的污染,第三节 乳中的微生物、异常乳,一、 原料乳中微生物的来源,1. 内源性污染 2. 外源性污染,49,二、原料乳中的病原菌,葡萄球菌 2. 链球菌属 3. 沙门氏菌属 4. 大肠埃希氏菌 5. 李斯特菌 6. 布鲁氏菌属 7. 芽孢杆菌属 8. 梭菌属 9. 分支杆菌属,50,三、原料乳中的病毒和噬菌体,病毒 2.噬菌体 （1）乳链球菌噬菌体 （2）乳酪链球菌噬菌体 （3）嗜热链球菌噬菌体 （4）乳链球菌的噬菌体,51,四、原料乳中的腐败微生物,1大肠菌群 2假单胞菌属 3黄杆菌属 4产碱杆菌属 5. 莫拉氏菌属 6. 腐败希瓦氏菌 7. 形成芽孢的革兰氏阳性杆菌 8. 乳酸菌,52,五、原料乳中的有益微生物,1. 乳杆菌属 2. 乳球菌属 3. 链球菌属 4. 明串珠菌属 5. 丙酸杆菌属 6. 双歧杆菌属 7. 微球菌属,53,六、原料乳中的真菌,1. 酵母菌 2. 霉菌,54,1. 嗜冷菌,七、原料乳中的嗜冷菌和耐热菌,指那些能在低于7时可以生长繁殖的细菌，虽然其理想生长温度为20 30，但在冷藏温度下仍可生长。,（1）嗜冷菌的种类 假单胞菌 其他嗜冷菌 （2）嗜冷菌胞外酶,55,2. 耐热菌 指在实验型巴氏杀菌温度下可以存活的菌体： 常见的耐热菌如下: （1）芽孢菌属 （2）梭状芽孢杆菌 （3）棒状杆菌,56,3. 嗜冷菌和耐热菌污染控制 （1）加强奶牛场和乳品加工厂的日常卫生管理。 （2）实行预杀菌工艺。 （3）对原料乳进行有效的净化除菌处理。 （4）控制芽孢在乳中的生长 。,57,八、异常乳的种类,异常乳：母畜在泌乳期间，由于生理、病理或其他因素的影响，乳的成分与性质发生变化，这种成分与性质发生了变化的乳，称为异常乳。,异常乳可分为生理异常乳、病理异常乳、化学异常乳及微生物污染乳等几大类。,异常乳,生理异常乳,（1）初乳 （2）末乳（3）营养不良乳,化学异常乳,（1）酒精阳性乳 （2）低成分乳 （3）风味异常乳 （4）混入杂质乳,病理异常乳,（1）乳房炎乳 （2）其他病牛乳,微生物污染乳,58,九、乳房炎乳,牛乳房的健康对牛乳的质量和加工性质有很显著的影响。广泛使用的牛乳房健康指标是体细胞数（SCC）。 牛乳中体细胞主要是血液中的白细胞，它们有很多种类。世界上许多牛乳加工厂都将体细胞数作为衡量生乳质量的关键指标。乳房炎乳有较高的SCC值。,59,表1-4 乳与乳制品的变质类型与相关微生物,60,61,62,第四节 加工处理对牛乳性质的影响,63,牛乳的加工方式： 热加工 冷加工 发酵加工,64,一、热加工对乳的影响,（一）一般的变化 1.形成薄膜: 牛乳在40以上加热时，表面生成薄膜。随着加热时间的延长和温度的提高，厚度也逐渐增加。,原因：这是由于蛋白质在空气与液体的界面形成不可逆的凝固物。 膜的组成：占干物质量70%以上的脂肪和20 % 25%的蛋白质，且蛋白质中以乳白蛋白占多数。 防止办法：在加热时搅拌或减少从液面蒸发水分。,65,一、热加工对乳的影响,（一）一般的变化 2.褐变：牛乳长时间的加热则产生褐变（特别是高温处理时）,原因：一般认为由于具有氨基（NH2）的化合物和具有羟基的（C=O）糖之间产生反应形成褐色物质。这种反应称之为美拉德（Mailard）反应。 由于乳糖经高温加热产生焦糖化也形成褐色物质。 牛乳中含微量的尿素，也认为是反应的重要原因。,影响因素：褐变反应的程度随温度、酸度及糖的种类而异，温度和酸度越高，棕色化愈严重。糖的还原力愈强（葡萄糖、转化糖），棕色化也愈严重，这一点在生产加糖炼乳和乳粉时关系很大。,防止办法：为添加0.01%左右的L半胱氨酸，具有一定的效果。,66,一、热加工对乳的影响,（一）一般的变化 3.蒸煮味：牛乳加热后会产生或轻或重的蒸煮味，蒸煮味的程度随加工处理的程度而异。,原因：由于乳球蛋白和脂肪球膜蛋白的热变性而产生巯基（SH）。甚至产生挥发性的硫化物和硫化氢（H2S）。,67,一、热加工对乳的影响,（二）各种成分的变化 1.乳清蛋白的变化 2.酪蛋白的的变化 3.乳糖的变化 4.脂肪的变化 5.无机成分的变化,68,1.乳清蛋白的变化,牛乳以626330min杀菌时产生蛋白变性现象。例如以61.730min杀菌处理后，约有9%的白蛋白和5%的球蛋白发生变性。牛乳加热使白蛋白和球蛋白完全变性的条件为8060min、9030min、 951015min、10010min。,返回,69,2.酪蛋白的的变化,在低于100的温度加热时化学性质不会受影响，140时开始变性。100长时间加热或在120加热时产生褐变。100以下的温度加热，虽然没有变化，但对物理性质却有明显影响。,返回,经63加热后，加酸生成的凝块比生乳凝固所产生的凝块来的小，而且柔软；用皱胃酶凝固时，随加热温度的提高，凝乳时间延长，而且凝块也比较柔软。用100处理时尤为显著。,70,3.乳糖的变化,乳糖在100以上的温度长时间加热则产 生乳酸、醋酸、蚁酸等。离子平衡显著变化， 此外也褐变，低于100短时间加热时，乳糖 的化学性质基本没有变化。,返回,71,4.脂肪的变化,牛乳即使以100以上的温度加热，脂肪也不起化学变化，但是一些球蛋白上浮，促使形成脂肪球间的凝聚体。因此高温加热后，牛乳、稀奶油就不容易分离。但经626330min加热并立即冷却时，不致产生这种现象。,返回,72,5.无机成分的变化,牛乳加热时受影响的无机成分主要为钙和磷。在63以上的温度加热时，由于可溶性的钙和磷成为不溶性的磷酸钙Ca3（PO4）2而沉淀，也就是钙与磷的胶体性质起了变化导致可溶性的钙与磷即行减少。,返回,73,二、冷加工对乳的影响,（一）冷冻对蛋白质的影响 不稳定现象为 : 原因 : 防止办法:,在冻结初期，把牛乳融化后出现脆弱的羽毛状沉淀，其成分为酪蛋白酸钙。这种沉淀物用机械搅拌或加热易使其分散。,受牛乳中盐类的浓度（尤其是胶体钙）、乳糖的结晶、冷冻前牛乳的加热和解冻速度等所影响使酪蛋白胶体从原来的状态变成不溶解状态,可添加六偏磷酸钠（0.2%）或四磷酸钠，或其它和钙有螯合作用的物质；速冻；添加蔗糖则可增加酪蛋白复合物的稳定性；融化冻结乳时的温度以在82水浴锅中效果最好。,74,二、冷加工对乳的影响,（二）冷冻对脂肪的影响 现象：,牛乳冻结时，由于脂肪球膜的结构发生变化，脂肪乳化产生不稳定现象，以致失去乳化能力，并使大小不等的脂肪团块浮于表面。,75,二、冷加工对乳的影响,（二）冷冻对脂肪的影响 原因：,冻结产生冰的结晶，由这些碎片汇集成大块时，脂肪球受冰结晶机械作用的压迫和碰撞形成多三角形，相互结成