食品工艺学 第一章：乳的基础知识

α-乳白蛋白（19.7 ％）
热不稳定 乳清蛋白
乳清蛋白 （18%～ 20%）
乳白蛋白 （68％）
β- 乳球蛋白 （43.6%) 血清白蛋白(4.7%）
（81％）
乳球蛋白（免 疫球蛋白） （13％）
热稳定乳清蛋白 （蛋白胨、蛋白眎） （19％）
(1)热不稳定的乳清蛋白质
调节乳清pH4.6～4.7时，煮沸20min，发 生沉淀的一类蛋白质为热不稳定的乳清 蛋白。
2.酪蛋白(Casein)
在温度20℃时调节脱脂乳的pH至4.6，沉淀的 一类蛋白质称为酪蛋白。 占乳蛋白总量的80%～82%。
酪蛋白不是单一的蛋白质，而是由αs-、κ-、β和γ-酪蛋白组成。
四种酪蛋白的区别就在于它们含磷量的多少。 含磷量对皱胃酶的凝乳作用影响很大。
α-酪蛋白含磷多，故又称磷蛋白。
（四）乳脂质
乳脂质（milk lipid）乳脂肪（ 98-99%） 类脂（1-2%）
类脂：磷脂，少量游离脂肪酸及甾醇等。
1.乳脂肪(Milk Fat /Butter Fat)
乳脂肪是牛乳的主要成分之一，对牛乳风 味(?)起重要作用。
乳中乳脂肪的含量一般为3%～5%。
乳脂肪呈微细球状（乳脂肪球）分散于乳 中，形成乳浊液。 乳脂肪是稀奶油、奶油、全脂奶粉的主要 成分。
κ-酪蛋白对胶体起保护作用，使牛 乳中的酪蛋白酸钙-磷酸钙复合体胶 粒能保持相对稳定的胶体悬浮状态。
（2）酪蛋白的性质
酸凝固 酶凝固 钙凝固 酪蛋白与糖的反应
• ①酪蛋白的酸沉淀（酸凝固）
酪蛋白酸钙－磷酸钙
pH＝5.3 酪蛋白酸钙 pH＝4.6 酪蛋白 钙 钙
磷酸钙
A.为使酪蛋白沉淀，工业上一般使用盐酸 (?,H2SO4?)。 B.加工酸奶的原理。在乳中微生物作用下， 乳中的乳糖分解为乳酸，从而使pH降至酪 蛋白的等电点，酪蛋白发生酸沉淀。 C.对乳白蛋白、乳球蛋白不起作用。 D. 生产无灰干酪时，pH必须将至4.6。
不需要，脂肪球越大，上浮速度越 快，越易分离。 加工全脂液态乳制品，需要均质。
（2）乳脂肪球膜的结构 乳脂肪球表面有一层5～10nm厚的膜，
称为脂肪球膜。 脂肪球膜主要由蛋白质、磷脂、甘油 三酸酯、胆甾醇、维生素A、金属及一些 酶类构成，同时还有盐类和少量结合水。
脂肪球为什么能稳定地存在于乳中？
脂肪球的大小对乳制品加工的意义 脂肪球的直径越大，上浮的速度就越 快，故大脂肪球含量多的牛乳，容易分离 出稀奶油。 当脂肪球的直径接近1nm时，脂肪球基 本不上浮。
讨论1：怎样防止脂肪球上浮？
工艺上：均质(破碎脂肪球）。 贮存期间:搅拌。
讨论2：分离乳脂肪时需要均质吗？加 工什么产品需要均质？
磷脂是极性分子。
疏水基朝向脂肪球的中心，和甘油三 酸酯结合形成膜的内层； 亲水基向外朝向乳浆，连接具有强大 亲水基的蛋白质，构成膜的外层。
脂肪球膜结构
脂肪球膜具有保持乳浊液稳定的作用，即 使脂肪球上浮分层，仍能保持着脂肪球的分 散状态。 在机械搅拌或化学物质作用下，脂肪球 膜被破坏，脂肪球就互相聚结。 因此，可以利用这一原理生产奶油和测 定乳中的含脂率。
γ-酪蛋白含磷量极少，几乎不能被皱胃 酶凝固。 在制造干酪时，有些乳常发生软凝块或 不凝固现象，就是由于蛋白质中含磷量 过少的缘故。
（1）酪蛋白的存在形式
乳中的酪蛋白形成酪蛋白酸钙-磷酸钙复合 体，以胶体悬浮液的状态存在于乳中。 其胶体微粒直径在10～300nm之间变化，一 般40～160nm占大多数。
（4）乳脂肪与其它动植物脂肪的比较 1 ）乳脂肪中含有 20 种左右的脂肪酸，而其它动物性 油脂有5～7种。 2）乳脂肪中低级挥发性脂肪酸（ C14以下）占14％， 其中水溶性挥发性脂肪酸达8％，其它油脂≤1％。 熔点低，常温下呈液态、柔软；易挥发，加热产 生香气。 易受光线、氧气、高温、解脂酶、微生物的作用。 3 ）不饱和脂肪酸含量约占 44% ，既不同于坚硬的动 物性脂肪，也有别于呈液态的植物油。
该类蛋白不含磷，但含丰富的硫。
乳球蛋白
初乳中的免疫球蛋白含量比常乳高。
乳球蛋白具有抗原作用，故又称为免疫球 蛋白。
(2)热稳定的乳清蛋白
这类蛋白包括蛋白眎和蛋白胨，约占乳 清蛋白的19%。
4. 脂肪球膜蛋白质
是吸附于脂肪球表面的蛋白质 与酶的混合物，其中含有脂蛋白、 碱性磷酸酶和黄嘌呤氧化酶等。
热不稳定的乳清蛋白质分乳球蛋白和乳白蛋白。
乳白蛋白与乳球蛋白
是指中性乳清中，加饱和硫酸铵或饱和 硫酸镁盐析时，呈溶解状态而不析出的 蛋白质，属于乳白蛋白。 能析出而不呈溶解状态的乳清蛋白即为 乳球蛋白。
α－乳白蛋白
α－乳白蛋白在乳中以微粒分散在乳中，具 有保护酪蛋白胶体作用（酪蛋白阻沉剂）。 加工酸奶时，要保证75％的乳白蛋白变性， 因此，常采用90～95℃/5 ～ 10min的杀菌工 艺）。
上百种化学成分。 维生素、酶、气体等。 脱脂乳？
各成分含量
人乳与哺乳动物的乳的成分比较
人 乳 马乳 牛乳 山羊乳 绵羊乳
脂肪
蛋白质 乳糖 矿物质 柠檬酸
3.4 1.2
1.6 2.0 6.4 5.8 0.3 0.4 0.2 0.2
3.6
3.4 4.6 0.8 0.2
4.1
3.7 4.6 0.8 0.3
乳固体（干物质）含量表明乳的营 养价值。 在生产中，计算乳制品的生产率， 需要用到乳固体（干物质）或非脂乳固 体（无脂干物质）。
总乳固体计算公式：
弗莱希曼（Fleschmann）
T=0.25L+1.2F±K 式中：T---总乳固体% L---牛乳密度 F---脂肪% K---系数（根据各地情况试验求得， 中国规定为0.14）
（3） 乳脂肪的化学组成
CH2OH R1COOH CHOH + R2COOH CH2OH R3COOH
甘油 (丙三醇） 脂肪酸
CH2OCOR1 CHOCOR2 +3H2O CH2OCOR3
甘油三酸脂
乳中的脂肪酸可分为三类 第一类为水溶性挥发性脂肪酸，例如丁酸、乙 酸、辛酸和癸酸等； 第二类是非水溶性挥发性脂肪酸，例如十二碳 酸等； 第三类是非水溶性非挥发脂肪酸，例如十四碳 酸，二十碳酸，十八碳烯酸和十八碳二烯酸等。
④酪蛋白与糖的反应
具有还原性羰基的糖可与酪蛋白作用变 成氨基糖，使色泽、风味发生变化。
如乳粉、乳蛋白粉和其他乳制品在长期 贮存中，乳糖与酪蛋白发生反应，产生 颜色、风味及营养价值的改变。
3.乳清蛋白
乳清(Whey):用酸除去脱脂乳中酪蛋白后， 剩余的液体就是乳清。
乳清蛋白是指溶解分散在乳清中的蛋白 质。
第一章
乳的基础知识
讲授内容 第一节 乳的概念及来源
第二节 乳的化学组成及性质
第三节 乳的物理性质
第四节 异常乳
第一章 乳的基础知识
第一节 乳的概念和来源 一、乳的概念：乳是哺乳动物分娩后，从乳腺中分
泌的一种乳白色或微带黄色的不透明的均一的具有
胶体特性的生物学液体。
特点：微甜，有特有香气，含有幼畜生长发育的全
酪蛋白酸钙[Ca3(PO4)2]＋2HCl→酪蛋白↓＋ 2CaHPO4＋CaCl2
Байду номын сангаас
②酪蛋白的凝乳酶凝固（酶凝固）
牛乳中的酪蛋白在凝乳酶的作用下会发生 凝固，工业上生产干酪就是利用此原理。 酪蛋白酸钙＋凝乳酶→副酪蛋白钙↓ + 糖肽 ＋凝乳酶
皱胃酶？
③盐类及离子对酪蛋白稳定性的影响
乳中的酪蛋白酸钙-磷酸钙胶粒容易在氯 化钠或硫酸铵等盐类饱和溶液或半饱和 溶液中形成沉淀。
（1）乳脂肪球
含量：每 ml牛乳中约有 20 ～ 40 亿个脂肪球。 大小：受乳牛品种、个体、健康状况、泌 乳期、饲料及挤乳情况等因素影响。 通常直径约为0.1～10μm，其中以3μm左右 者居多。
Stokes公式
v=
2gr2（ρb—ρa） 9η
v: 脂肪球上浮速度 g: 重力加速度 ρb: 脱脂乳密度 ρa: 脂肪球密度 η: 脱脂乳黏度 r：脂肪球的半径
3.9
6.2 5.0 1.0 0.2
水分
88.1 90.4 87.4
86.5
83.7
正常情况下，牛乳化学成分的含量 是稳定的。 由于其他因素的影响（品种、个 体、泌乳期、季节、饲料等），牛乳 的成分会发生变化。 变化最大的是乳脂肪，其次是蛋 白质，乳糖和灰分基本不变。 导电率？ 冰点？
二、牛乳成分的化学性质
（五）乳糖(lactose)
乳中特有的糖，4.8%，甜度为蔗糖的1/6。 1、结构 ：C12H22O11，双糖 D-葡萄糖+D-半乳糖 乳糖 2、分类 α 乳糖 乳糖 β 乳糖 α 乳糖水合物 α 乳糖无水物
酪蛋白酸钙-磷酸钙复合体的胶粒大体上 呈球形。 据佩恩斯(Payens，1966)设想，胶体内部 由β-酪蛋白的丝构成网状结构，在其上 附着 αs- 酪蛋白，外面覆盖有 κ- 酪蛋白， 并结合有胶体状的磷酸钙。
亚胶束 伸出链
磷酸钙
κ-酪蛋白 磷酸根
κ-酪蛋白具有抑制αs-酪蛋白和 β-酪蛋白在钙离子作用下的沉淀作 用。
讨论:乳粉中为什么仍含有2.5%左 右的水分?
因为有结合水存在。 达到绝干状态需要在150～160℃高温作 用下，或100 ～105℃长时间作用。 这种条件下，乳成分破坏，乳糖焦化， 蛋白质变性，脂肪氧化，不能食用。
（二）乳中的气体
牛乳挤出时，100ml乳中大约有7ml气体，其 中主要是CO2，其次是O2和N2。
三、乳的来源
我国乳的来源 主要是奶牛及改良种奶牛。（黑白花奶牛）
其次奶山羊、牦牛、杂交改良的黄牛和水牛。
目前我国用于乳制品加工的原料乳绝大多数是
牛乳。
荷斯坦牛（荷兰）
欧 洲 奶 牛 皇 后
日产 63Kg奶
风吹草低见牛羊
牧草
青贮饲料
中国荷斯坦牛
第二节
乳的化学组成与性质
一、牛乳的化学组成 水分（87%） 蛋白质(3.4%) 牛乳 非脂乳固体 乳糖(4.8%) 乳固体 （SNF 9%） 灰分(0.8%) （S 13%） 乳脂肪 （F 4%）
氨 游离氨基酸 尿素 尿酸 肌酸 嘌呤碱
非蛋白含氮 化合物（5％）
1. 蛋白质种类
：
α S－酪蛋白 K－酪蛋白 酪蛋白 β －酪蛋白 γ －酪蛋白 α －乳白蛋白 乳白蛋白 血清白蛋白 蛋白质
IgG1 乳清蛋白 乳球蛋白（免疫球蛋白） IgG2 IgGM IgGA 月示、胨 脂肪球膜蛋白
β－乳球蛋白
在贮存与处理过程中， CO2因逸散而减少 （酸度下降），而O2、N2增多。 O2导致脂肪氧化，所以牛乳应尽量在密闭容 器及管路内输送、贮存及处理，特别要避免 在敞口的容器内加热。
（三）总乳固体（乳干物质）
牛常乳中总乳固体含量为11%～13%。 乳脂肪在乳中的变化比较大，因此在实际 工作中常用非脂乳固体（无脂干物质）作 为指标。
乳中的钙和磷呈平衡状态，所以鲜乳中酪蛋白
微粒具有一定的稳定性。
当向乳中加入氯化钙时，破坏平衡状态，加热
时酪蛋白发生凝固现象。 试 验 证 明 ， 在 90℃ 时 加 入 0.12% ～ 0.15% 的 CaCl2即可使乳凝固。 采用钙凝固时，乳蛋白质的利用程度一般要比
酸凝固法高5%，比酶凝固法约高10%以上。
（一）水分：87~89%。
1.结合水(bound water)（2％～3%） 蛋白质的亲水基 氢键 H2O 乳糖 盐
2.游离水(free moisture)： 占绝大部分（90%左右）。 3.结晶水(crystalline water)： 存在于结晶性化合物中，如奶粉、炼乳中的乳糖结晶 （ C12H22O11•H2O）。
部营养成分。是哺乳动物出生后，最适于消化吸收
的全价食物 。
二、分类
1.初乳:产犊后一周的乳。
2.末乳:又老乳，干奶期（产奶10月末、11个月初，60-65天） 前两周的乳。 3.常乳:分娩后一周至干奶前两周的乳。加工原料乳。
4.异常乳（成分、性质与常乳不同）
初乳 一周
常乳
末乳 两周
干奶期
泌乳期305天
2.磷脂
卵磷脂:脑磷脂:神经鞘磷脂=48:37:15
60%磷脂存在脂肪球膜中,经离心分离，约有70% 转移至稀奶油中。稀奶油再经搅拌制奶油时， 大部分磷脂转移到酪乳中。
卵磷脂:脂肪球膜蛋白复合物的主要成分，其存 在与脂肪乳浊液稳定有关。
（五）含氮化合物
乳蛋白质（95％）：3～3.5％ 含 氮 化 合 物