乳品化学.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,乳品化学,康飞飞,乳中,的,主要成份,乳中主要成份是：水、乳脂肪、乳蛋白质,、,乳糖和矿物质（无机盐类），乳还含有其它微量成份，例如：色素、酶类、维生素和磷脂（具有与脂肪相似性质的物质）,，,以及气体。,乳中除去水和气体之外的物质称为干物质（DS）或乳的总固形物含量。,乳的基本性质,乳中包括87%的水和13%干物质，这些干物质或悬浮或溶解于水中，取决于这些物质在水相中的不同分散系统。,乳状液：,一种液体以液滴形式悬浮于另一种液体中。乳是乳脂肪分散到水中的乳状液，奶油是水分散到乳脂肪之中，被细微分散的相称为分散相，另一个称为连续相。,胶体溶液：,当物质以从真溶液（如糖分散在水中）到悬浊液（如白垩分散在水中）的中间状态存在时称胶体溶液或胶体悬浊液。胶体的典型特征为：,1、,粒子直径很小,2、,带电荷,3、,与水分子之间具有亲和能力,乳中的清蛋白是一种胶体溶液，而酪蛋白是一种胶体悬浊液,一些物质，如盐类通过改变水的结合程度，破坏胶体系统的稳定性，并因此使蛋,白质的溶解能力下降；一些因素如,加热，能够引起乳清蛋白分子结构伸展，使蛋白质之间互相反应结合；或如酒精，可以使蛋白质颗粒脱水而失去稳定性。,1、,含有相等数量的OH-和,H3O+的溶液为中性,。,2、,溶液中的OH-比H3O+多，则为碱性。,3、,溶液中的H3O+比OH-多，则为酸性,。,pH 值,溶液的酸度是以H+浓度来决定的，但实际上各种溶液的情况相差甚远。pH符号用来表示H+浓度，在数学上,pH是用克分子浓度表示的以10为底数的H+浓度的负对数，即pH=-LogH+,下表所示为25时的pH 值,乳的成份,乳中各种主要成份的含量因乳牛的品种不同、或相同品种不同个体之间不同，其差别很大。因此只能列出几种变量范围，,乳脂肪,乳和稀奶油都是水包油型的乳浊液：乳脂肪是以小球或小液滴状分散在乳浆中,。,其球径从0.120 m(1m=0.001mm)，平均球径34m每毫升牛乳中，大约有150 亿个脂肪球。,乳脂肪组成包括：,三酸甘油酯（主要组份）、甘油酸二酯、单酸甘油酯、脂肪酸、固醇、胡罗卜素（脂肪中的黄色物质）、维生素（A、D、E、K）和其余一些痕量物质。,球膜组成包括：,磷脂、脂蛋白、脑苷类、蛋白质、核酸、酶、痕量元素（金属）和结合水,。,应注意的是脂肪球膜的组成和厚度都不是不变的，因为球膜的成份总是与周围乳浆物质不断进行交换。,每一个乳脂肪球外包一层薄膜，厚度约5-10nm(1nm=10-9m)。脂肪球被膜完整包住。膜的构成相当复杂。,由于乳脂肪球不仅是乳中最大的粒子，而且是最轻的粒子（15.5时比重为0.93g/cm3），所以当乳在奶桶中静置一段时间，乳脂肪倾向于浮在乳的表层,。,脂肪球上浮速度遵循斯托克斯(Stokes)定律，其中小的脂肪球形成稀奶,油层较慢。在一种叫做凝聚素的蛋白质作用下，乳脂肪因凝聚作用而,加快了上浮，这种状态下的上浮速度要比单个脂肪球上浮得快，这种,凝聚作用很容易因加热，机械作用而破坏，在65/10min 或75/,2min 加热条件下，该凝聚素即失活。,乳脂肪的化学结构,当乳从母牛乳房37体温离开时，乳脂肪是液态的，这意味着其形状很容易因外界机械处理而改变。例如：经过泵输送、管道输送等，但是脂肪不会从脂肪球膜中溢出。,所有的脂肪都属于酯类物质。,酯是醇和酸的化合物。乳脂肪是一种被称为三酸甘油酯的不同脂肪酸酯的混合物，三酸甘油酯是甘油和脂肪酸的化合物，约90%的乳脂肪是脂肪酸参与构成的酯。,脂肪酸分子是由一个烃基长链和一个羧基（C O O H）组成的（分子式为RCOOH），在饱和脂肪酸分子中，碳原子以单键相连接，在不饱和脂肪酸分子中，碳氢链上有一个或多个双健。每一个甘油分子都能够结合三个脂肪酸分子。由于这三个脂肪酸分子不一定相同，所以乳中有大量不同种类的甘油酯。,乳中的蛋白质,蛋白质是食物中的基础组份，我们食入的蛋白质经肝脏和消化系统的作用，被分解为较简单的化合物，这些化合物再被送到身体的细胞，成为构成细胞蛋白质的物质。发生在活的有机体中的大多数的化学反应都是由活性蛋白质酶来控制的。,蛋白质是由被称作氨基酸的较小的单位组成的大分子物质。一个蛋白质分子由一个或多个有一定顺序的氨基酸链组成，一个蛋白质分子通常包含有100200个氨基酸，但也有小于100、大于200个氨基酸组成的蛋白质分子。,氨基酸,氨基酸是一个氨基酸分子模型及由其构成的蛋白质分子模型，其特点是既含一个弱碱性的氨基（NH2），又含有一个弱酸性的羧基（COOH）。蛋白质由一些特殊的氨基酸构成：氨基酸，即氨基和羧基都与一个碳原子相连接，即碳。,氨基酸属于在碱性介质中酸性电离，而在酸性介质中显碱性电离的物质。这类物质称为两性电离或两性电解质。因此氨基酸可以如下三种形式出现：,1 在碱性溶液中的负电荷形式。,2 正、负电荷相等。,3 在酸性溶液中的正电荷形式。,氨基酸用于构成蛋白质大约有20 多种，在乳蛋白质中可见到18 种。,从营养角度来说，20 多种氨基酸中有8 种（对于婴儿有9 种）氨基酸是非常重要的，这8 种氨基酸人体自身不能合成。由于这些氨基酸对维持正常代谢非常必要，因此必须由食物来提供。这些氨基酸被称为必需氨基酸，乳蛋白质中含有全部的必需氨基酸。,蛋白质的电特性,在乳蛋白质的一些氨基酸的侧链带有的电荷，可以由牛乳的pH值来确定。当通过加酸或加碱改变了牛乳pH值时，蛋白质的电荷分布也发生改变。,常乳的pH 值为6.6，蛋白质分子显示净负电。同性电荷的排斥作用使得蛋白质分子保持独立。,乳蛋白质的分类,乳中含有几百种蛋白质，多数含量较少，根据蛋白质的化学或物理性质和其生理功效可有各种不同的分类方式。古老的方式是将其分为：,酪蛋白、乳白蛋白和乳球蛋白,。,乳清蛋白,这一名称常用于代表乳浆蛋白质，但这一名称应专用于干酪加工过程中产生的乳清中的乳蛋白质。除了乳浆蛋白，乳清蛋白还包括酪蛋白碎片。在乳清中，一些乳浆蛋白的浓度低于其在乳中的浓度。这是因为在干酪制做过程中，巴氏杀菌处理导致蛋白质热变性的结果。在乳中的蛋白质可因其特性上和存在形式的最大差别分为三大类，酪蛋白在乳浆蛋白仍形成溶液时，易于以许多形式从乳中沉淀出来；而脂肪球膜蛋白正如其名，是附着于脂肪球表面的蛋白质。只有一些机械处理，如搅打稀奶油制做奶油时才会被剥离下来。,酪蛋白,酪蛋白是乳中一大类蛋白质的总称。酪蛋白很容易形成含有几种同样不同类型分子的聚合物。,酪蛋白胶束,：,有三种酪蛋白：s-酪蛋白、-酪蛋白和-酪蛋白，每种酪蛋白有2-8种,遗传性变异体，变异体间的差别仅为几个氨基酸的不同。事实上，这三种蛋白质一般有一个或两个含有羟基的氨基酸与磷酸发生酯化，磷酸能与钙、镁或其它盐在分子内或分子间发生键合。不同的酪蛋白胶束所含有的s 酪蛋白、-酪蛋白和-酪蛋白也不是均匀一致的。,酪蛋白的沉淀,酪蛋白的特性之一，是其具有沉淀的能力。由于形成胶束的酪蛋白分子的复杂的自然属性，使其可由多种沉淀剂导致沉淀。应注意到，以胶束形式存在的酪蛋白沉淀的适宜条件与非胶束形式存在的酪蛋白沉淀如酪蛋白酸钙的适宜条件相差很远。,酸沉淀,如果在乳中加酸，或者让产酸菌在乳中生长，pH下降，这将在两方面改变酪蛋白环境。首先是胶束中的胶体磷酸钙溶解出来并电离化，这些钙离子可穿透酪蛋白分子结构，生成内部极强的钙键。其次，溶液的pH 值降低，达到酪蛋白的等电点。,乳清蛋白,乳清蛋白是乳浆蛋白质的另一种说法。,如果通过一些沉淀的方法，比如添加一些无机酸使得酪蛋白从脱脂乳中除去，那些存留在溶液中的蛋白质即为乳浆蛋白质。,乳清蛋白受热时，一部分清蛋白变性，其沉淀物附着在酪蛋白上，由于会阻碍凝乳酶进入并降低切断酪蛋白长链的能力和钙键连接能力，高温加热过的牛乳产生的凝块不会象常规干酪凝块那样释放出乳清。这是因为在酪蛋白分子内部或分子之间形成的酪蛋白钙桥太少。,一般而言，乳清蛋白特别是-乳白蛋白具有很高的营养价值，其氨基酸组成非常接近最佳生理组成。乳清蛋白产品被广泛应用于食品工业。,脂肪球膜蛋白,脂肪球膜蛋白是包在脂肪球表层起保护作用的蛋白质，一些膜蛋白特性是柔软或似胶胨状，另一些则既韧且薄片状。一些膜蛋白含有脂类残基，称为脂蛋白,蛋白质变性,当pH值和温度改变不超出蛋白质的承受限值，蛋白质可以维持其生理功效。但当温度超出其结构的自然允许最大值时，蛋白质就会变性,。,当环境酸度、碱度、光照射或激烈搅拌时，上述现象会发生，蛋白质变性并失去其溶解性。,发生蛋白质变性时，其生物活性降低。酶作为一种蛋白质，酶的催化能力在蛋白质变性时活力降低，其原因是蛋白质分子键受破坏，蛋白质结构发生改变。变性较弱时，蛋白质尚可恢复到其最初状态，恢复生理功能。,然而，在很多情况下，变性都是不可逆的，例如煮熟的鸡蛋是无法恢复到新鲜状态的。,乳 糖,乳糖是仅在乳中发现的一种糖类，属碳水化合物类。,牛乳中的维生素,牛乳中含有很多种维生素，其中为人所周知的有A、B1、B2、C 和D,维生素A和D 溶于脂肪或脂类溶剂中，其余为水溶性。,牛乳是维生素的良好来源，缺乏维生素会导致营养缺乏性疾病。,牛乳中的无机盐,牛乳中含有许多种无机盐，其总量不超过1%。无机盐或溶解于乳浆中，或存在于酪蛋白化合物中，最重要的盐类有钙、钠、钾和镁盐，它们分别以磷酸盐、氯化物、柠檬酸盐和酪蛋白酸盐的形式存在。在普通牛乳中，钾盐和钙盐是最丰富的，但牛乳中所含盐类是不稳定的，泌乳末期和乳牛患乳房炎时，乳中的NaCl 增加，并使乳带有一种咸味，此时其它盐类相对减少。,牛乳中的其它成分,牛乳中也常含有体细胞（白血球或白细胞），来自健康牛体的牛乳，体细胞含量一般应低于200000 个/毫升，但体细胞数达到400000 个/毫升也可接受。,牛乳中还含有气体，刚挤出的乳中气体含量5-6%，在运输过程中气体含量数值高达容积量10%，其中大部分是CO2、N2和O2，这些气体以如下三种形式存在于乳中。,1,、,溶解在牛乳中。,2,、,与牛乳键合且无法分离出来。,3,、,以分散相分散在牛乳中。,在牛乳的加工中，分散的和溶解的气体是一个严重问题，如果气体含量过高，将导致乳焦糊在加热器表面上。,牛乳及其成份的变化,贮存过程中的变化,在贮存期间，牛乳中的脂肪和乳蛋白质会发生化学变化，这些变化通常包括两种：氧化和脂解。这两种反应的产物能产生异味，主要是出现在乳和奶油中。,脂肪的氧化,牛乳的脂肪氧化导致一种“金属味道”，而在奶油中则导致一种油腻味。氧化作用发生在不饱和脂肪酸的双健上，卵磷脂最为敏感，乳及乳制品中的铁盐和铜盐及溶解氧都会加速产生“金属味道”的过程，光照亦会如此，特别是阳光直接照射或者是荧光管的光线。,如下分子式，从理论上来讲一个单质氧（O2）可以将一个CH-基团直接氧化生成一个过氧化氢物。,蛋白质氧化,当光照牛乳时，蛋氨酸在维生素B2和维生素C的共同参与下，转化生成为甲巯基丙醛，一种被称为“日晒味”的主要原因归结为3-巯基甲基丙醛的浓度。尽管牛乳中蛋氨酸含量不是很多，但是作为乳蛋白质的组份之一，蛋氨酸的分解势必导致可察觉出的异味。,导致日晒味的原因包括如下：,1、,光敏性（日光或人造光，特别是荧光）。,2、,照射时间。,3、,乳的自然特性：均质乳比非均质乳对光照更敏感。,4、,包装材料，不透明的包装，例如塑料或纸包装在自然条件下具有较好的避光效果。,脂类分解,脂肪分解为丙三醇和游离脂肪酸被称为脂类分解，脂类分解产生一种脂肪,腐,败的滋味，这是由于在乳中出现的低分子的游离脂肪酸（丁酸和己酸）而引起的。,脂类分解是因脂解酶的作用而引起的，特别是在高温贮存时这种作用更会加速。但是，脂解酶本身无法破坏脂肪球膜，当脂肪球膜被破坏以后，该酶才能分解脂肪产生脂肪酸。在常见的乳品加工中，脂肪球膜受破坏的机会很多，例如：泵奶、搅拌和过度振动。因此，未经巴氏杀菌的牛乳应避免过度搅拌，因为这一操作有可能使脂解酶分解脂肪作用的可能性大大升高，从而使牛乳产生 败味。为避免之，可采用高温巴氏杀菌将脂解酶失活，这样可以完全破坏原生酶，但是细菌酶的耐热能力较强，既使UHT处理也不能使其完全失活。（UHT 即超高温灭菌，135-150或更高,保温数秒。）,热处理对牛乳的影响,牛乳在乳品厂进行热处理可以消灭任何可能存在的致病菌。热处理也会引起牛乳在成份上的变化，加热温度越高，保温时间越长，变化越大。在一定限度内，时间和温度可以互相平衡，瞬间高温加热与低温长时间加热可以具有相同的效果。因此在热处理时必须考虑到温度与时间的配合。,乳脂肪,牛乳经过135以上的加热，蛋白质沉淀在脂肪球表面上，形成一种网状结构，使得脂肪球增密，渗透性降低。因此，对含脂率较高的乳制品进行超高温处理时，要求均质操作设在灭菌之后。,乳蛋白质,牛乳中的主要蛋白质是酪蛋白，在正常的pH 值、无机盐及蛋白质含量的条件下，通常不会因加热而变性。,另一方面，乳清蛋白特别是占乳清蛋白总量50%的-乳球蛋白，其热敏性较强，当在65加热时，就开始变性，在90温度下保持5分钟则几乎全部变性。,-酪蛋白的被屏障影响了牛乳中酶的凝乳能力，因为在干酪生产中，凝乳酶有在-酪蛋白某固定点位的切断作用。固定的保温条件下，巴氏杀菌的加热温度越高，得到的凝块越软，这一点在生产半硬和硬质干酪时是不希望发生的，因此生产干酪用的原料乳应避免巴氏杀菌，或者至少不超过72，保温15-20 秒。,在发酵乳制品（例如酸奶等）中，90-95保温3-5 秒的热处理可使乳清蛋白质变性并与酪蛋白反应，这一过程有助于防止脱水收缩，提高黏度，使发酵乳制品的质量得以提高。,牛乳经过75保温20-60 秒即开始带有“蒸煮味”，这是由于-乳球蛋白和其它一些含硫蛋白质受热释放出一些含硫化合物造成的。,酶 类,牛乳中的酶类可以因加热而被钝化，根据酶的种类，其各自钝化温度不同。有些细菌，其中假单胞菌亚种经常被做为能导致鲜奶和加热后的牛乳在低温贮存时能够引起乳变质的菌群的例证来说明，这些菌多是能够产生耐热的蛋白分解或脂类分解酶，而这些酶的活性通过巴氏杀菌和超高温处理后，仅有很小部分被抑制。,乳 糖,牛乳中的乳糖比在干燥状态下的乳糖更易发生变化。100以上加热时，乳糖与蛋白质发生反应，导致生成棕色。这一系列的反应起因于氨基酸的氨基与乳糖的羰基之间的反应，被称为美拉德反应或褐变，其结果是使制品棕色化、滋味改变，以及营养价值降低，特别是作为必需氨基酸之一的赖氨酸含量的降低。,维生素,维生素C 对热最敏感，特别是在有空气和某些金属存在的情况下更甚,然而在板式换热器中的巴氏杀菌处理中，维生素C实际并未受损失。在温和的热处理中，其它维生素的损失也很少或无损失。,无机盐,牛乳中的无机盐中，仅有酪蛋白胶束上的磷酸钙受热影响。当加热到75以上时，因表面失水而形成不溶性正磷酸钙，由此会对生产干酪产生损害，所以，热处理的程度要非常仔细地选择。,牛乳的物理性质,感 官,：,牛乳的不透明性是由于含有脂肪、蛋白质和某些无机盐，根据乳脂肪的色泽（胡,罗卜素的含量），乳的颜色介于白、淡黄之间。脱脂乳透明度较高，并稍带蓝色。,密 度,：,牛乳的密度根据其所含成份多少，介于1.028-,1.038g/cm3 之间。,牛乳的密度在15.5时可根据下列公式计算：,冰 点,牛乳的冰点是检测是否掺水的唯一可信的参数。来自个体母牛的乳，其冰点值约在-0.54-0.59之间。,在此应提到的是，当乳经高温处理（超高温灭菌或三次灭菌处理）时，一些磷酸盐沉淀，导致冰点升高。,酸 度,溶液或制品的pH 值标志着它们的即时酸度（真实酸度），常乳是一种弱酸溶液，其pH 值在6.56.7 之间，通常pH 值为6.6，酸度检测的温度为25,通过pH 计来检测。,滴定酸度,酸度还可以用滴定酸度来表示。牛乳的滴定酸度是用一已知浓度的碱溶液使被检测乳样中的pH值升高到约pH为8.4，通常以酚酞作为指示剂，其颜色从无色变为粉色。该实验实际测得的是牛乳pH值从6.6升高到8.4所需要的碱的多少。,初 乳,母牛产犊后，最初分泌的乳为初乳。其成份和特性与正常乳差别很大，明显的特征是含大量的乳清蛋白质，其含量高达11%，而常乳中该含量只有0.65%,见图2.44。因此，初乳在加热时易凝固。初乳还含有大量抗体（主要是lgG），以保证小牛在自身免疫系统健全之前免受感染。初乳为浅黄至深棕色，气味特殊并略有咸味，过氧化氢酶和过氧化物酶含量高。母牛产犊四、五天后，开始泌出成份正常乳，此时的乳即可与其它乳混合。,谢谢！,