1、1液体奶加工技术及产品质量评定2第一篇 乳的基础知识第一章 原料乳的组成与理化特性第一节 乳用家畜种类、品种及影响产乳性能的因素一、乳用家畜种类、品种（一）乳牛 牛按其用途分为乳用型、肉用型和乳肉兼用型。乳用家畜主要包括：1黑白花乳牛 黑白花乳牛（Black and White）原产于荷兰北部地区的北荷兰省和西部弗里斯省，原称荷兰牛（Holland Friesian） 。由于西德北部荷尔斯坦省也有分布，也简称荷斯坦牛。因其毛色为黑白花片，故通称黑白花牛。黑白花牛是目前世界上产乳量最高、数量最多，分布最广的乳用品种。由于各国对黑白花乳牛选育方向不同，育成了乳用型黑白花牛和乳肉兼用型黑白花牛。（1
2、）乳用型黑白花牛 乳用型黑白花牛产乳量为各乳牛品种之冠。一般年平均产乳量为 6 5007 500kg，乳脂率为 3.63.7。（2）乳肉兼用型黑白花牛 乳肉兼用型黑白花牛年产乳量一般平均为 5 0006 500kg，乳脂率 3.84.1。产肉性能较好，经育肥后屠宰率可达 5560。（3）中国黑白花牛 中国黑白花乳牛具有明显的乳用特征，毛色呈黑白花。中国黑白花乳牛平均产乳量一般为 6 0007 000kg，平均乳脂率为 3.33.4，脂肪球小，宜作鲜乳或制作干酪。2娟栅牛（Jersey） 娟栅牛体型清秀，乳房发育良好。平均年产乳量 3 0003 500kg，乳脂率高平均为5.3%，是乳用品种中的
3、高脂品种。乳脂黄色、脂肪球大，适于制造黄油。4瑞士褐牛（Brown Swiss）瑞士褐牛身体状，肌肉发达，成熟较晚，通常比荷斯坦牛生产晚 3 个月。产乳量为 3 900-5 800kg，乳脂率为 3.8%。5中国草原红牛 中国草原红牛是引进乳肉兼用的短角牛与蒙古牛杂交而育成的一个新品种。1973 年命名为草原红牛。被毛具光泽，多为深红色，乳房发育较好。泌乳期平均为 220 天，平均产乳量为 1 662kg，乳脂率为 4.02%，最高个体产乳量为 4 507kg。3（二）水牛 水牛（ Bubffalo）分沼泽型和江河型两种类型。我国和东南亚一带的水牛属于沼泽型，印度的摩拉水牛、巴基斯坦的尼里一瑞
4、菲水牛属于江河型。两种类型在体型外貌、生活习性等方面均有着明显差别。1么拉水牛（Murrah） 么拉水牛素以产乳性能高而著称，在原产地的产乳量一般为1 4002 000kg，优秀者达 4 500kg，乳脂率约为 7.07.5，泌乳期 810 个月。2尼里一瑞菲水牛（Nili-Ravi） 尼里一瑞菲水牛泌乳期 305d，平均产乳量 2 0002 700kg，最高达 3 2004 000kg，乳脂率为 6.9%。3温州水牛 温州水牛是比较好的役乳兼用水牛，产于我国浙江省温州一带。温州水牛具有较好的泌乳性能，耐粗饲，抗病力强。一个泌乳期最高可产 1250kg，乳脂率为9%，干物质为 21.0%。（三
5、）奶用山羊 山羊是仅次于乳牛的主要乳畜，在世界各国历来被誉为“农家的乳牛”。世界上有 60 多个奶山羊品种，其中以莎能奶山羊（Saanen） ，吐根堡奶山羊（Togenburg） ，奴比亚奶山羊（Nubian）数量多、分布广，产乳量高而闻名于世。1萨能奶山羊 萨能奶山羊泌乳期 300 天，年平均产乳量为 6001 200kg，高者可达 3 000kg。乳脂率 3.34.4，乳蛋白 3.3，乳糖 3.9，干物质11.28%12.38%。乳中膻味重。2关中奶山羊 关中奶山羊产乳量一般 500600kg，乳脂率为 3.63.8，蛋白质 3.53%，乳糖 4.31，干物质 12.8。3崂山奶山羊 崂山
6、奶山羊泌乳期 89 个月，产乳量 450700kg，乳脂率3.54.0。二、影响产乳性能的因素影响乳牛产乳性能的因素很多，在一般情况下，主要有以下因素：品种、个体、年龄（胎次） 、泌乳期、挤乳技术以及饲养与营养、季节、疾病等。（一）品种 品种是经过人类长期选择培育而形成，在产乳性能方面品种之间差异很大见表 1-1。表 1-1 不同品种乳牛的平均组成乳牛品种 比重 水分（%） 干物质 （%） 脂肪（%） 蛋白质 （%） 乳糖（%） 灰分（%）荷兰牛 1.0324 87.5 12.50 3.55 3.43 4.86 0.68西门达尔牛 1.0324 87.18 12.82 3.79 3.34 4.
7、81 0.71更塞牛 1.0336 85.13 14.87 5.19 4.02 4.91 0.74娟姗牛 1.0331 85.31 14.69 5.19 3.86 4.94 0.70水牛 1.0290 81.41 18.59 7.47 7.10 4.15 0.844牦牛 81.60 18.40 7.80 5.00 5.00 乳牛中荷兰牛的乳最稀薄，更塞牛的乳最浓厚。我国的水牛、牦牛所产的乳干物质含量比其它品种要高的多。（二）个体 同一品种的不同个体，由于个体间遗传因素的不同，即使在同样环境条件下，产乳量及其乳的成分、性质也有很大差异，甚至高于品种间差异。例如，乳脂率变动范围，黑白花奶牛为 2.
8、6%6，娟栅牛为 3.3%8.4% ；而产乳量变动则更大，由 2 000kg 12 000kg。 （三）年龄与胎次 产乳量随有机体生长发育的进程而逐渐增加，以后随有机体的逐渐衰老而下降。一般第 7 胎次时达到高峰，而含脂率和非脂乳固体在初产期最高。年龄对产乳性能的影响不是遗传因素，而是生理因素。乳牛的年龄、胎次不同，乳牛产乳性能也不同，所以，年龄鉴定具有重要意义。（四）体型大小 同一品种、同一年龄的乳用牛，在一般情况下，体型大，由于消化器官容积大，采食量多，产乳量较高。（五）饲养管理 正常的饲养管理不仅能提高产乳量，而且可以增加乳中的干物质。饲料中蛋白质含量不足时，不但会引起挤乳量下降，而且会
9、导致乳中蛋白质含量降低。饲料对乳脂及其性质有显著影响。饲料中维生素含量不足时，不但使产乳量降低，而且使乳中维生素含量减少。饲料中无机物不足时，不但减少产乳量，而且消耗体内贮存的无机盐。（六）挤乳方法 乳牛产乳量高低，与挤乳技术有密切关系。挤乳技术包括挤乳次数、挤乳时间、挤乳顺序、乳房按摩等。（1）母牛通常每天挤乳 2 次，若每天挤乳 3 次，则产乳量增加 1025。（2）大多数牛的挤乳时间 56min 可得到最大的泌乳量。（3）挤乳顺序以交叉挤乳效果较好，即先同时挤右侧前乳头和左侧后乳头，然后再挤左侧前乳头和右侧后乳头，交替进行。（4）乳房按摩是提高乳牛产乳能力，保证乳房正常泌乳的重要环节，因
10、为排乳并不仅是牛乳从乳房中排出的简单的机械作用，而是在神经系统和内分泌的共同作用下完成的排乳反射过程，所以挤乳前按摩乳房，对提高产乳量和乳脂率是十分必要的。挤乳前用热水擦洗并按摩乳房，能引起血管反射性扩张，进入乳房的血流量加大，促进乳脂的合成；同时，可使乳房迅速膨胀，内压增高，产生排乳。 5（七）季节 乳牛在一般情况下，气温由 10升至 40.5，呼吸次数增加 5 倍。当气温升高，母牛为减少体热产生，乳量与饲料消耗量自动减少。因而，产乳量下降，尤其是高产牛或泌乳高峰期乳牛下降幅度更大。（八）疾病与药物 乳牛的健康状况对乳的产量和成分均有影响，患有一般消化道疾病或足以影响产乳量的其他疾病时，乳的
11、成分也会发生变化，如乳糖含量减少，氯化物和灰分增加。乳牛患有乳房炎时，除产量明显下降外，非脂乳固体也有下降，通常乳房炎乳中钠、氯、非酪蛋白态氮、过氧化氢、白细胞数、pH 值均比正常乳增加，而钙、磷、镁、乳精、脂肪、酸度均有减少，且维生素含量也有很大变化。这些异常变化是由于侵入乳房的细菌引起的乳腺细胞的通透性增加，影响乳汁的正常生成所致。包括杀菌剂、抗菌素在内的许多用于治疗牛病的药物都可能进入乳中而改变乳的正常组成，母牛服用药后多久的乳才能作为食品加工原料乳因药物的种类而异，一般应向兽医询问。 第二节 乳的化学组成及化学性质一、乳的概念及化学组成乳是哺乳动物分娩后由乳腺分泌的一种白色或微黄色的不
12、透明液体。乳的成分十分复杂，其中至少含有上百种化学成分，主要包括水分、脂肪、蛋白质、乳糖、盐类以及维生素、酶类、气体等。 将乳干燥到恒重时所得到的残渣叫乳的干物质。牛常乳中干物质含量为11%13%，除干燥时水和随水蒸气挥发的物质以外，干物质中含有乳的全部成分。乳中干物质的含量随乳成分的百分含量而变，尤其是乳脂肪在乳中的变化比较大，因此在实际工作中常用无脂干物质作为指标。干物质实际上表明乳的营养价值，在生产中计算制品的生产率时，都需要用到干物质（或无脂干物质） 。弗莱希曼（Fleschmann）将乳的比重、含脂率和干物质含量之间建立起关系。由此计算出干物质和无脂干物质的含量，下面是一个比较简单的
13、计算公式：T=O.25L+1.2FK式中：T-干物质% F-脂肪% L-牛乳比重计读数K-系数（根据各地情况试验求得，中国轻工业部标准规定为0.14）二、乳的化学成分及其性质乳脂肪 乳脂肪(Milk Fat or Butter Fat)是牛乳的主要成分之一，对牛乳风味起重要的作用，在乳中的含量一般为3%5%。乳脂肪不溶于水，呈微细球状分散于乳中，形成乳浊液。1.脂肪球的构造 乳脂肪球的大小依乳牛的品种、个体、健康状况、泌乳期、饲料及6挤乳情况等因素而异，通常直径约为0.110m，其中以0.3m左右者居多。每毫升的牛乳中约有2040亿个脂肪球。脂肪球的大小对乳制品加工的意义在于：脂肪球的直径越大
14、，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。所以，生产中可将牛乳进行均质处理，得到长时间不分层的稳定产品。乳脂肪球在显微镜下观察为圆球形或椭圆球形，表面被一层510nm厚的膜所覆盖，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。由于脂肪球含有磷脂与蛋白质形成的脂蛋白络合物，使脂肪球能稳定地存在于乳中。磷脂是极性分子，其疏水基朝向脂肪球的中心，与甘油三酸酯结合形成膜的内层；磷脂的亲水基向外朝向乳浆，连着具有强大亲水基的蛋白质，构成了膜的外层，脂肪球膜其结构见图1
15、-1。附图1图1-1 脂肪球的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，脂肪球膜遭到破坏后，脂肪球才会互相聚结在一起。因此，可以利用这一原理生产奶油和测定乳中的含脂率。2脂肪的化学组成 乳脂肪主要是甘油三酸酯（98%99%） 、少量的磷脂（0.2%1.0%） 、甾醇等（0.25%0.4%） 。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；第三类是非水溶性不挥发性脂肪酸，例如十四碳酸，二十碳酸，十八碳烯酸和十八碳二烯酸等。乳脂肪的脂肪酸组成受饲
16、料、营养、环境、季节等因素的影响。一般，夏季放牧期间乳脂肪不饱和脂肪酸含量升高，而冬季舍饲期不饱和脂肪酸含量降低，所以夏季加工的奶油其熔点比较低。在牛乳脂肪中已证实含有C 20C 23的奇数碳原子脂肪酸，也发现有带侧链的脂肪酸。乳脂肪的不饱和脂肪酸主要是油酸，约占不饱和脂肪酸总量的70%左右。由于不饱和脂肪酸双键位置的不同，可构成异构体，例如十八碳烯- 9-酸与十八碳烯-11-酸（异油酸） 。双键周围空间位置不同可形成几何异构体，如顺-十八碳烯-9-酸及反-十八碳烯-9-酸（反油酸） 。3.乳脂肪的理化常数 乳脂肪的组成与结构决定其理化性质，表1-2是乳脂肪的理化常数。表1-2 乳脂肪的理化常
17、数项目 指标 项目 指标比重（d） 0.9350.943 赖克特迈斯尔值 * 2136熔点（） 2838 波伦斯克值 * 1.33.5凝固点（） 1525 酸值 0.43.5折射率（ ）25Dn1.45901.4620 丁酸值 1624皂化率 218235 不皂化物 0.310.42碘值 2636(30左右)7*：水溶性挥发性脂肪酸值；*：非水溶性挥发性脂肪酸值。（二）乳蛋白质(Milk Protein) 牛乳的含氮化合物中95%为乳蛋白质，含量为3.0%3.5%，可分为酪蛋白和乳清蛋白两大类，另外还有少量脂肪球膜蛋白质。乳清蛋白质中有对热不稳定的各种乳白蛋白和乳球蛋白，及对热稳定的 月 示
18、及胨。除了乳蛋白质外，还有约5%非蛋白态含氮化合物，如氨、游离氨基酸、尿素、尿酸、肌酸及嘌呤碱等。这些物质基本上是机体蛋白质代谢的产物，通过乳腺细胞进入乳中。另外还有少量维生素态氮。1.酪蛋白 在温度20时调节脱脂乳的pH值至4.6时沉淀的一类蛋白质称为酪蛋白(Casein)，占乳蛋白总量的80%82%。酪蛋白不是单一的蛋白质，而是由 s-,-,-和-酪蛋白组成，是典型的磷蛋白。四种酪蛋白的区别就在于它们含磷量的多少。-酪蛋白含磷多，故又称磷蛋白。含磷量对皱胃酶的凝乳作用影响很大。-酪蛋白含磷量极少，因此，-酪蛋白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
19、质中含磷量过少的缘故。酪蛋白虽是一种两性电解质，但其分子中含有的酸性氨基酸远多于碱性氨基酸，因此具有明显的酸性。(1)酪蛋白的存在形式 乳中的酪蛋白与钙结合生成酪蛋白酸钙，再与胶体状的磷酸钙结合形成酪蛋白酸钙-磷酸钙复合体(Calcium Caseinate-calcuimphosphate Complex)，以胶体悬浮液的状态存在于牛乳中，其胶体微粒直径在10300nm之间变化，一般40160nm占大多数。此外，酪蛋白胶粒中还含有镁等物质。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-酪蛋白的丝构成网状结构，在其上附着 s-酪蛋白，外面覆盖有
20、-酪蛋白，并结合有胶体状的磷酸钙，见图1-2。图 1-2 酪蛋白胶粒结构模式 s-而且还具有抑制 s-酪蛋白和-酪蛋白在钙离子作用下的沉淀作用。因此，-酪蛋白覆盖层对胶体起保护作用，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)酪蛋白的性质酪蛋白的酸沉淀 酪蛋白胶粒对pH值的变化很敏感。当脱脂乳的pH值降低时，酪蛋白胶粒中的钙与磷酸盐就逐渐游离出来。当pH值达到酪蛋白的等电点4.6时，就会形成酪蛋白沉淀。酪蛋白的酸凝固过程以盐酸为例表示如下：酪蛋白酸钙Ca 3(PO4)22HCl酪蛋白2CaHPO 4CaCl 2由于加酸程度不同，酪蛋白酸钙复合体中钙被酸取代的情况也
21、有差异。实际上乳中酪蛋白在pH5.25.3时Ca 3(PO4)2先行分离就发生沉淀，这种酪蛋白沉淀中含有钙；继续加酸而使pH值达到4.6时，Ca 2+又从酪蛋白钙中分离，游离的酪蛋白完全沉淀。为使酪蛋白沉淀，工业上一般使用盐酸。同理，如果由于乳中的微生物作用，使乳中的乳糖分解为乳酸，从而使pH值降至酪蛋白的等电点时，同样会发生酪蛋白的酸沉淀。-酪蛋白亚胶束伸出链磷酸钙磷酸根8酪蛋白的凝乳酶凝固 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。酪蛋白在凝乳酶的作用下变为副酪蛋白(Paracasin)，在钙离子存在下形成不溶性的凝块，这种凝块叫作副酪蛋白钙，其凝固过程如下：
22、酪蛋白酸钙皱胃酶副酪蛋白钙+糖肽皱胃酶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，这种沉淀是由于电荷的抵消与胶粒脱水而产生。酪蛋白酸钙-磷酸钙胶粒，对于其体系内二价的阳离子含量的变化很敏感。钙或镁离子能与酪蛋白结合，而使粒子形成凝集作用。故钙离子与镁离子的浓度影响着胶粒的稳定性。钙和磷的含量直接影响乳汁中的酪蛋白微粒的大小，也就是大的微粒要比小的微粒含有较多量的钙和磷。由于乳汁中的钙和磷呈平衡状态存在，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，则能破坏平衡状态，因此在加热时使酪蛋白发生凝固现象。试验证明
23、，在90时加入0.12%0.15%的CaCl 2即可使乳凝固。利用氯化钙凝固乳时，如加热到95时，则乳汁中蛋白质总含量97%可以被利用，而此时氯化钙的加入量以每升乳1.001.25g为最适宜。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%，比皱胃酶凝固法约高10%以上。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而产生芳香味及其色素。蛋白质和乳糖的反应，在乳品工业中的特殊意义在于：乳品（如乳粉、乳蛋白粉和其他乳制品）在长期贮存中，由于乳糖与酪蛋白发生反应产生颜色、风味及营养价值的改变。工业用干酪素由于洗涤不干净，贮存条件不佳，同样也能发生这种变化。炼乳罐头也同样有这种
24、反应过程，特别是含转化糖多时变化更明显。由于酪蛋白与乳糖的反应，发现产品变暗并失去有价值的氨基酸，如：赖氨酸失去17%；组氨酸失去17%；精氨酸失去10%。由于这三种氨基酸是无法补偿的，因此发生这种情况时，不仅使颜色、气味变劣，营养价值也有很大损失。2.乳清蛋白 是指溶解分散在乳清中的蛋白质， 约占乳蛋白质的18%20%，可分为热稳定和热不稳定的乳清蛋白两部分。(1)热不稳定的乳清蛋白质 调节乳清pH4.64.7时，煮沸20min，发生沉淀的一类蛋白质为热不稳定的乳清蛋白，约占乳清蛋白的81%。热不稳定乳清蛋白质包括乳白蛋白和乳球蛋白两类。乳白蛋白 是指中性乳清中，加饱和硫酸铵或饱和硫酸镁盐析
25、时，呈溶解状态而不析出的蛋白质，属于乳白蛋白。乳白蛋白约占乳清蛋白68%。乳白蛋白又包括-乳白蛋白（约占乳清蛋白的19.7%） 、- 乳球蛋白（约占乳清蛋白的43.6%）和血清白蛋白（约占乳清蛋白的4.7%） 。-乳球蛋白过去一直被认为是白蛋白，而实际上是一种球蛋白。因此，乳白蛋白中最主要是-白蛋白。乳白蛋白在乳中以1.55.0m直径的微粒分散在乳中，对酪蛋白起保护胶体作用。这类蛋白常温下不能用酸凝固，但在弱酸性时加温即能凝固，该类蛋白不含磷，但含丰富的硫。乳球蛋白 中性乳清中加饱和硫酸铵或饱和硫酸镁盐析时，能析出而不呈溶解状态的乳清蛋白即为乳球蛋白。约占乳清蛋白的13%。 乳球蛋白具有抗原作
26、用，故又称为免疫球蛋白。初乳中的免疫球蛋白含量比常乳高。(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%。此外还有一些脂肪球膜蛋白质，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。这些蛋白质可以用洗涤方法将其分离出来。9脂肪球膜蛋白由于受细菌性酶的作用而产生的分解现象，是奶油在贮藏时风味变劣的原因之一。3.非蛋白含氮物 牛乳的含氮物中，除蛋白质外，还有非蛋白态的氮化物，约占总氮的5%。其中包括氨基酸、尿素、尿酸、肌酸(Creatinine)及叶绿素等。这些含氮物是活体蛋白质代谢的产物，从乳腺细胞进入乳中。（三）乳糖(Lactose)
27、 是哺乳动物乳汁中特有的糖类。牛乳中约含有乳糖4.6%4.7%，全部呈溶解状态。乳糖为D-葡萄糖与D-半乳糖以-1，4键结合的二糖，又称为1,4- 半乳糖苷葡萄糖。因其分子中有羰基，属还原糖。乳糖有-乳糖和-乳糖两种异构体。-乳糖很易与一分子结晶水结合，变为-乳糖水合物（-Lactose Monohydrate） ，所以乳糖实际上共有三种构型。 甜炼乳中的乳糖大部分呈结晶状态，结晶的大小直接影响炼乳的口感，而结晶的大小可根据乳糖的溶解度与温度的关系加以控制。-乳糖及-乳糖在水中的溶解度也随温度而异。-乳糖溶解于水中时逐渐变成-型。因为-型乳糖较-型乳糖易溶于水，所以乳糖最初溶解度并不稳定，而是
28、逐渐增加，直至-型与-型平衡为止。乳中除了乳糖外还含有少量其他的碳水化合物。例如在常乳中含有极少量的葡萄糖、半乳糖。另外，还含有微量的果糖、低聚糖(Oligosaccharide)、巳糖胺(Hexosamine)。 一部分人随着年龄增长，消化道内缺乏乳糖酶不能分解和吸收乳糖，饮用牛乳后会出现呕吐、腹胀、腹泻等不适应症，称其为乳糖不耐症。在乳品加工中利用乳糖酶，将乳中的乳糖分解为葡萄糖和半乳糖；或利用乳酸菌将乳糖转化成乳酸，可预防“乳糖不耐症” 。 (四)乳中的无机物 牛乳中的无机物（Inorganic Salts）亦称为矿物质，是指除碳、氢、氧、氮以外的各种无机元素，主要有磷、钙、镁、氯、钠、
29、硫、钾等。此外还有一些微量元素。通常牛乳中无机物的含量为0.35%1.21%，平均为0.7%左右。牛乳中无机物的含量随泌乳期及个体健康状态等因素而异。牛乳中主要无机物含量见表1-3。表1-3 牛乳中的主要无机成分的含量（mg/100mL牛乳）项目 钾 钠 钙 镁 磷 硫 氯牛 乳 158 54 109 14 91 5 99乳中的矿物质大部分以无机盐或有机盐形式存在。其中以磷酸盐、酪酸盐和柠檬酸盐存在的数量最多。钠的大部分是以氯化物、磷酸盐和柠檬酸盐的离子状态存在。而钙、镁与酪蛋白、磷酸和柠檬酸结合，一部分呈胶体状态，另一部分呈溶解状态。磷是乳中磷蛋白和磷脂的成分。牛乳中的盐类含量虽然很少，但对
30、乳品加工，特别是对热稳定性起着重要作用。牛乳中的盐类平衡，特别是钙、镁等阳离子与磷酸、柠檬酸等阴离子之间的平衡，对于牛乳的稳定性具有非常重要的意义。当受季节、饲料、生理或病理等影响，牛乳发生不正常凝固时，往往是由于钙、镁离子过剩，盐类的平衡被打破的缘故。此时，可向乳中添加磷酸及柠檬酸的钠盐，以维持盐类平衡，保持蛋白质的热稳定性。生产炼乳时常常利用这种特性。乳与乳制品的营养价值，在一定程度上受矿物质的影响。以钙而言，由于牛乳中的钙的含量较人乳多34倍，因此牛乳在婴儿胃内所形成的蛋白凝块相对人乳比较坚硬，不易消化。为了消除可溶性钙盐的不良影响，可采用离子交换的方法，将牛乳中的钙除去50%，从而使凝
31、块变得很柔软，便于消化。但在加工上如缺乏钙时，对乳的加工特性就会发生不10良影响，尤其不利于干酪的制造。牛乳中铁的含量为1090 g/100ml，较人乳中少，故人工哺育幼儿时应补充铁。（五）乳中的维生素 牛乳含有几乎所有已知的维生素。牛乳中的维生素包括脂溶性维生素A、D、E、K和水溶性的维生素B 1、B 2、B 6、B 12、C等两大类。牛乳中的维生素，部分来自饲料中的维生素，如维生素E；有的要靠乳牛自身合成，如B族维生素。（六）乳中的酶类 牛乳中酶类的来源有三个：乳腺分泌；挤乳后由于微生物代谢生成；由于白血球崩坏而生成。牛乳中的酶种类很多，但与乳品生产有密切关系的主要为水解酶类和氧化还原酶类
32、。1.水解酶类脂酶 牛乳中的脂酶（Lipase）至少有两种，一是只附在脂肪球膜间的膜脂酶（Membrane Lipase） ，它在常乳中不常见，而在末乳、乳房炎乳及其他一些生理异常乳中常出现。另一种是存在于脱脂乳中与酪蛋白相结合的乳浆脂酶（Plasma Lipase） 。脂酶的分子量一般为70008000，最适作用温度为37，最适pH9.09.2。钝化温度至少8085。钝化温度与脂酶的来源有关。来源于微生物的脂酶耐热性高，已经钝化的酶有恢复活力的可能。乳脂肪在脂酶的作用下水解产生游离脂肪酸，从而使牛乳带上脂肪分解的酸败气味（Acid Flavor） ，这是乳制品，特别是奶油生产上常见的缺陷。为
33、了抑制脂酶的活性，在奶油生产中，一般采用不低于8085的高温或超高温处理。另外，加工过程也能使脂酶增加其作用机会。例如均质处理，由于破坏脂肪球膜而增加了脂酶与乳脂肪的接触面，使乳脂肪更易水解，故均质后应及时进行杀菌处理；其次，牛乳多次通过乳泵或在牛乳中通入空气剧烈搅拌，同样也会使脂酶的作用增加，导致牛乳风味变劣。磷酸酶 牛乳中的磷酸酶（Phosphatase）有两种：一种是酸性磷酸酶， 存在于乳清中；另一种为碱性磷酸酶，吸附于脂肪球膜处。其中碱性磷酸酶的最适pH值为7.67.8，经63,30min或7175,1530s加热后可钝化， 故可以利用这种性质来检验低温巴氏杀菌法处理的消毒牛乳的杀菌程
34、度是否完全。蛋白酶 牛乳中的蛋白酶分别来自乳本身和污染的微生物。乳中蛋白酶多为细菌性酶，细菌性的蛋白酶使蛋白质水解后形成蛋白胨、多肽及氨基酸。其中由乳酸菌形成的蛋白酶在乳中，特别是在干酪中具有非常重要的意义。蛋白酶在高于7580的温度中即被破坏。在70以下时，可以稳定地耐受长时间的加热；在3742 时，这种酶在弱碱性环境中作用最大，中性及酸性环境中作用减弱。2.氧化还原酶 主要包括过氧化氢酶、过氧化物酶和还原酶。过氧化氢酶 牛乳中的过氧化氢酶（Catalase）主要来自白血球的细胞成分，特别在初乳和乳房炎乳中含量较多。所以，利用对过氧化氢酶的测定可判定牛乳是否为乳房炎乳或其它异常乳。经65/3
35、0min加热，过氧化氢酶的95会钝化；经75,20min加热，则100钝化。过氧化物酶 过氧化物酶（Peroxidase）是最早从乳中发现的酶，它能促使过氧化氢分解产生活泼的新生态氧，从而使乳中的多元酚、芳香胺及某些化合物氧化。过氧化物酶主要来自于白血球的细胞成分，其数量与细菌无关，是乳中固有的酶。过氧化物酶作用的最适温度为25，最适pH值是6.8,钝化温度和时间大约为76/20min、7778/5min、85/10s。通过测定过氧化物酶的活性可以判断牛乳是否经过热处理或判断热处理的程度。但经过85/10s处理后的牛乳,若在20贮藏24h或37贮藏4h，会发现已钝化的过氧化物酶重新复活的现象。
36、还原酶 上述几种酶是乳中固有的酶，而还原酶则是挤乳后进入乳中的微生物的代谢产物。还原酶（Reductase）能使甲基蓝还原为无色。 乳中的还原酶的量与微生物的污11染程度成正相关，因此可通过测定还原酶的活力来判断乳的新鲜程度。（七）乳中的其他成分 除上述成分外，乳中尚有少量的有机酸、气体、色素、细胞成分、风味成分及激素等。1.有机酸 乳中的有机酸主要是柠檬酸等。在酸败乳及发酵乳中，在乳酸菌的作用下，马尿酸可转化为苯甲酸。乳中柠檬酸的含量 0.07%0.40%，平均为 0.18%，以盐类状态存在。 除了酪蛋白胶粒成分中的柠檬酸盐外，还存在有分子、离子状态的柠檬酸盐，主要为柠檬酸钙。柠檬酸对乳的盐
37、类平衡及乳在加热、冷冻过程中的稳定性均起重要作用。同时，柠檬酸还是乳制品芳香成分丁二酮的前体。2.气体 主要为二氧化碳、氧气 和氮气等，约占鲜牛乳的5%7%（v/v） ，其中二氧化碳最多，氧最少。在挤乳及贮存过程中，二氧化碳由于逸出而减少，而氧、氮则因与大气接触而增多。牛乳中氧的存在会导致维生素的氧化和脂肪的变质，所以牛乳在输送、贮存处理过程中应尽量在密闭的容器内进行。3.细胞成分 乳中所含的细胞成分主要是白血球和一些乳房分泌组织的上皮细胞，也有少量红血球。牛乳中的细胞含量的多少是衡量乳房健康状况及牛乳卫生质量的标志之一，一般正常乳中细胞数不超过50万个mL。第三节 乳中各成份的分散状态乳中含
38、有多种化学成份，其中水是分散剂，其它各种成份如脂肪、蛋白质、乳糖、无机盐等呈分散质分散在水中，形成一种复杂的具有胶体特性的生物学液体分散体系,见图1-3。附图 2图 1-3 牛乳的分散体系一、呈乳浊液与悬浮液状态分散在乳中的物质分散质粒子的直径在 0.1m 以上的液体可分乳浊液和悬浊液两种。分散质是液体的则属于乳浊液。牛乳的脂肪在常温下呈液态的微小球状分散在乳中，球的直径平径 3m 左右，可以在显微镜下明显地看到，所以牛乳中的脂肪球即为乳浊液的分散质。如将牛乳或稀奶油进行低温冷藏，则最初是液态的脂肪球凝固成固体，即成为分散质为固态的悬浮液。用稀奶油制造奶油时，需将稀奶油在 510左右进行成熟，
39、使稀奶油中的脂肪球从乳浊态变成悬浮态。这在制造奶油时，是一项重要的操作过程。12二、呈乳胶态与悬浮态分散在乳中的物质粒子的直径自 0.1m 至 1nm 的称为胶态（Colloid） 。胶态的分散体系也称为胶体溶液（Colloidal Solution） 。胶体溶液中的分散质叫做胶体粒子，乳中属于胶态的有乳胶态和胶体悬浮态。分散质是液体或者即使分散质是固体，但粒子周围包有液体皮膜都称为乳胶体。分散在牛乳中的酪蛋白颗粒，其粒子大小大部分为 515nm，乳白蛋白的粒子为 1.55nm，乳球蛋白的粒子为 23nm，这些蛋白质都以乳胶体状态分散。此外，脂肪球中凡在 0.1m 以下的也称乳胶体，牛乳中二磷
40、酸盐、三磷酸盐等磷酸盐的一部分，也以悬浮液胶体状态分散于乳中。三、呈分子或离子状态（溶质）分散在乳中的物质凡粒子直径在 1nm 以下，形成分子或离子状态存在的分散系称为真溶液。牛乳中以分子或离子状态存在的溶质有磷酸盐的一部分和柠檬酸盐、乳糖及钾、钠、氯等。第四节 乳的物理性质乳的物理性质对选择正确的工艺条件，鉴定乳的品质具有重要的意义。下面分别简述牛乳的主要物理性质。一、乳的色泽及光学性质新鲜正常的牛乳呈不透明的乳白色或淡黄色。乳白色是由于乳中的酪蛋白酸钙磷酸钙胶粒及脂肪球等微粒对光的不规则反射所产生。牛乳中的脂溶性胡萝卜素和叶黄素使乳略带淡黄色。而水溶性的核黄素使乳清呈萤光性黄绿色。牛乳的折
41、射率由于有溶质的存在而比水的折射率大，但在全乳脂肪球的不规则反射影响下，不易正确测定。由脱脂乳测得的较准确，折射率为 =1.3441.348， 此值与乳20Dn固体的含量有比例关系，由此可判定牛乳是否掺水。二、乳的滋味与气味乳中含有挥发性脂肪酸及其他挥发性物质，这些物质是牛乳滋、气味的主要构成成分。这种香味随温度的高低而异，乳经加热后香味强烈，冷却后减弱。乳中羰基化合物，如乙醛、丙酮、甲醛等均与牛乳风味有关。牛乳除了原有的香味之外很容易吸收外界的各种气味。所以挤出的牛乳如在牛舍中放置时间太久会带有牛粪味或饲料味，贮存器不良时则产生金属味，消毒温度过高则产生焦糖味。所以每一个处理过程都必须注意周
42、围环境的清洁以及各种因素的影响。13新鲜纯净的乳稍带甜味，这是由于乳中含有乳糖。乳中除甜味外，因其中含有氯离子，所以稍带咸味。常乳中的咸味因受乳糖、脂肪、蛋白质等所调和而不易觉察，但异常乳如乳房炎乳中氯的含量较高，故有浓厚的咸味。乳中的苦味来自Mg 2+、Ca 2+，而酸味是由柠檬酸及磷酸所产生。三、乳的酸度和氢离子浓度刚挤出的新鲜乳若以乳酸度计，酸度为0.150.18（1618 OT） ，固有酸度或自然酸度主要由乳中的蛋白质、柠檬酸盐、磷酸盐及二氧化碳等酸性物质所造成，其中来源于CO2占0.01%-0.02%（23 OT） ，乳蛋白占0.05%-0.08%（34 OT） ，柠檬酸盐占0.01
43、%和磷酸盐0.06%0.08%部分（1012 OT） 。乳在微生物的作用下发生乳酸发酵，导致乳的酸度逐渐升高。由于发酵产酸而升高的这部分酸度称为发酵酸度。固有酸度和发酵酸度之和称为总酸度。一般条件下，乳品工业所测定的酸度就是总酸度。乳品工业中酸度是指以标准碱液用滴定法测定的滴定酸度。滴定酸度有多种测定方法和表示形式。我国滴定酸度用吉尔涅尔度简称“ 0T”(TepHep)或乳酸度（乳酸）来表示。（一）吉尔涅尔度（ 0T） 取10mL牛乳，用20ml蒸馏水稀释，加入0.5的酚酞指示剂0.5mL，以0.1molL氢氧化钠溶液滴定，将所消耗的NaOH毫升数乘以10，即中和100mL牛乳所需0.1mol
44、L氢氧化钠毫升数，消耗1mL为 0T。（二）乳酸度（乳酸） 用乳酸量表示酸度时，按上述方法测定后用下列公式计算：乳酸(%) = 100 比 重毫 升 数供 试 牛 乳 重 量 毫 升 数 ().9 NaOH 0.1mol/Lg（三）乳pH值 酸度可用氢离子浓度指数（pH值）表示，正常新鲜牛乳的pH值为6.56.7，一般酸败乳或初乳的pH值在6.4以下，乳房炎乳或低酸度乳pH值在6.8 以上。滴定酸度可以及时反映出乳酸产生的程度，而pH值则不呈现规律性的关系，因此生产中广泛地采用测定滴定酸度来间接掌握乳的新鲜度。乳酸度越高，乳对热的稳定性就越低。四、乳的比重和密度15时，正常乳的比重平均为1.0
45、32；在20时正常乳的密度平均为1.030。在同温度下乳的密度较比重小0.0019，乳品生产中常以0.002的差数进行换算；密度受温度影响，温度每升高或降低1实测值就减少或增加0.0002。乳的相对密度在挤乳后1h内最低，其后逐渐上升，最后可大约升高0.001左右，这是由于气体的逸散、蛋白质的水合作用及脂肪的凝固使容积发生变化的结果。故不宜在挤乳后立即测试比重。五、乳的热学性质（一）乳的冰点 牛乳的冰点一般为-0.525-0.565，平均为-0.540。 牛乳中的14乳糖和盐类是导致冰点下降的主要因素。正常的牛乳其乳糖及盐类的含量变化很小，所以冰点很稳定。可根据冰点变动用下列公式来推算掺水量：
46、式中：x-掺水量（） ；T-正常乳的冰点；T 1被检乳的冰点酸败的牛乳其冰点会降低，所以测定冰点必须要求牛乳的酸度在20T 以内。（二）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。浓缩到原体积一半时，沸点上升到101.05。（三）比热 牛乳的比热为其所含各成分之比的总和。牛乳中主要成分的比热为（KJkg.k）：乳蛋白2.09，乳脂肪2.09，乳糖1.25，盐类2.93，由此及乳成分之含量百分比计算得牛乳的比热约为3.89kJkg.k。乳和乳制品的比热，在乳品生产过程中常用于加热量和致冷量计算，可按照下列标准计算：牛乳为3.943.98kkg.
47、k，稀奶油为3.683.77kkg.k，干酪为2.342.51k/kgk,炼乳为2.18-2.35kkg.k，加糖乳粉为1.842.011kkg.k。六、乳的粘度与表面张力牛乳大致可认为属于牛顿流体。正常乳的粘度为0.00150.002Pa.s，牛乳的粘度随温度升高而降低。在乳的成分中，脂肪及蛋白质对粘度的影响最显著，随着含脂率、乳固体的含量增高，粘度也增高。初乳、末乳的粘度都比正常乳高。在加工中，粘度受脱脂、杀菌、均质等操作的影响。粘度在乳品加工上有重要意义。例如在浓缩乳制品方面，粘度过高或过低都不是正常情况。以甜炼乳而论，粘度过低则可能发生分离或糖沉淀，粘度过高则可能发生浓厚化。贮藏中的淡
48、炼乳，如粘度过高则可能产生矿物质的沉积或形成冻胶体（即形成网状结构） 。此外，在生产乳粉时，如粘度过高可能防碍喷雾、产生雾化不完全及水分蒸发不良等现象，因此掌握适当的粘度是保证雾化充分的必要条件。牛乳的表面张力与牛乳的起泡性、乳浊状态、微生物的生长发育、热处理、均质作用及风味等有密切关系。测定表面张力的目的是为了鉴别乳中是否混有其他添加物。牛乳表面张力在20时为0.040.06 N/cm。牛乳的表面张力随温度上升而降低，随含脂率的减少而增大。乳经均质处理，则脂肪球表面积增大，由于表面活性物质吸附于脂肪球界面处，从而增加了表面张力。但如果不将脂酶先经加热处理而使其钝化，均质处理会使脂肪酶活性增加
49、，使乳脂水解生成游离脂肪酸，使表面张力降低，而表面张力与乳的泡沫性有关。加工冰淇淋或搅打发泡稀奶油时希望有浓厚而稳定的泡沫形成，但运送乳、净化乳、稀奶油分离、杀菌时则不希望形成泡沫。七、乳的电学性质（一）导电率 乳中含有电解质而能传导电流。牛乳的导电率与其成分，特别是氯离子和乳糖的含量有关。正常牛乳在25时，导电率为0.0040.005西门子（） 。乳房炎乳10TX15中Na +、Cl -等离子增多，导电率上升。一般导电率超过0.06西门子（）即可认为是患病牛乳。故可应用导电率的测定进行乳房炎乳的快速鉴定。脱脂乳中由于妨碍离子运动的脂肪已被除去，因此导电率比全乳增加。将牛乳煮沸时，由于CO2消失，且
