乳制品工艺学

第六章乳的成分和性质第三节乳的物理性质一、色泽新鲜的牛乳是不透明的青白色或稍带淡黄色液体。乳白色是乳的基本色调，这是由于牛乳中的脂肪球、酪蛋白酸钙、磷酸钙等的微粒子和微细的脂肪球对光线不规则的反射和折射的结果。白色以外的颜色是牛乳中胡萝卜素、叶黄素和核黄素等所构成。乳制品如奶油和奶酪的颜色，是由于其中含有脂溶性色素，特别是胡萝卜素所致，该维生素不是牛体合成，而是从饲料获得的。饲料对乳脂肪的颜色影响很大，喂青草的牛所产乳的脂肪与饲喂干草和精料相比颜色要黄，不同个体和品种对胡萝卜素的代谢是不同的。二、滋味与气味乳中的挥发性脂肪酸与其他挥发性物质，是构成牛乳滋味气味的主要成分。牛乳加热后，这种牛乳特有的香味强烈，冷却后减弱。牛乳容易受到外界各种气味的侵蚀，从而产生异常风味。1.正常风味正常的牛乳具有奶香味且有特殊的风味，这些属于正常味道。正常风味的乳含有适量的甲硫醚、丙酮、醛类、酪酸以及微量的游离脂肪酸。据分析，新鲜乳中挥发性脂肪酸中以乙醛与甲酸含量较多，而丙酸、酪酸、戊酸、癸酸、辛酸含量较少。新鲜纯净的乳稍带甜味，是由于乳中含有乳糖的缘故，此外因其含氯离子还稍带咸味。常乳中的咸味因受乳糖、脂肪、蛋白质的影响，不易察觉，而异常乳中因氯的含量较高，故有较强烈的咸味，如乳房炎乳。乳中的苦味主要来自Ca、Mg等离子，而酸味主要是柠檬酸及磷酸产生的。2.异常风味（1）生理异常风味①过度牛乳味。由于脂肪没有完全代谢，是牛乳中的胴体类物质过分增加而引起。②饲料味。主要是由人工饲养时的各种青贮料、芜菁、卷心菜和甜菜等饲料产生。③杂草味。主要由大蒜、韭菜、苦艾、猪杂草、毛莨、甘菊产生。（2）脂肪分解味脂肪被脂酶水解后，其中的低级挥发性脂肪酸（如丁酸）或偶碳数的脂肪酸被分离出来而产生。比如限制性乳脂肪水解而产生的游离脂肪酸是产生干酪特征风味的必需物质，但过度的脂肪水解却可导致不良风味的出现，通常原料乳中嗜冷菌菌数在107～108cfu/mL时即可产生该缺陷。（3）氧化味乳脂肪氧化产生的不良风味。主要影响因素有：重金属、抗坏血酸、光线、氧、贮藏温度以及饲料、牛乳处理方法和季节等。其中以铜的影响最大，为防止氧化味，可加入乙二胺四乙酸的钠盐使其与铜螯合；将坏血酸增加3倍或全部破坏，也可防止氧化。（4）日光味牛乳在日光照射下10min后，可检出阳光味，类似焦臭味和羽毛烧焦味。是由于乳清蛋白受阳光照射后，其中的VB2和色氨酸被破坏。（5）蒸煮味主要是乳清蛋白的β-乳球蛋白加热后产生巯基所致。（6）苦味牛乳长期冷藏后会产生苦味，是由于嗜冷菌使牛乳产生肽化合物，或者解脂酶是牛乳产生游离脂肪酸所致。由污染嗜冷菌严重的原料乳生产的酸牛乳和发酵制品也会出现不良风味、苦味、不洁或水果味等质量、风味的缺陷。（7）酸败味由于乳发酵过度或使用受污染产乳菌生产的乳制品会产生强烈的酸败味。奶油受到耐热脂酶的作用也会产生水解酸败，其结果是由于奶油水相中假单胞菌生长而产生酸败或腐败气味。由于高脂肪含量和脂酶易于进入乳晶的奶油相，因此，奶油对嗜冷菌脂酶敏感。嗜冷菌在奶油中繁殖是导致风味不良的主要原因。8）其他异味麦芽味，不洁味（杂菌污染），水果味，石蜡味，肥皂味（设备清洗不完全）消毒剂味，鱼腥味（与水产品一起贮藏）焦糖味（高温消毒）。三、冰点与沸点1.冰点牛乳冰点为-0.565～0.525℃，平均为-0.522℃或-0.540℃。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％。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。测定乳的冰点降低可用来评估乳中掺水的量。设定乳的平均冰点为-0.550℃，而掺入水的量可按下式计算：式中△T——试样乳观察冰点的降低值；例：某地区规定正常牛乳的相对密度为1.029，经测定被检乳的相对密度为1.025，请问被检乳的掺水量为多少？答：掺水量=（1.029-1.025）/1.029×100%=14%通过测定奶样的冰点值说明是否掺水时需特别慎重，乳的冰点为-0.525℃或低于该值，这通常被认为是不掺水的。由于动物个体乳样与混合乳样的冰点有很大差异，特别是那些大批混合样的测定要比个体样更严格，掺水对生乳冰点的影响见表。表掺水对生乳冰点的影响（假设正常生乳的冰点为－0.540℃）2.沸点牛乳的沸点在101.33kPa（1个大气压）下为100.17℃，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100.67℃。四、密度和相对密度1.密度和相对密度的影响因素及变化乳的密度和相对密度因牛的品种不同而有所差异，密度随乳成分的变化而变化，因此，测定密度也用来估计乳的固形物含量。密度是指一定温度下单位体积的质量，相对密度是指某物质的质量与同温度、同容积水的质量之比。乳的密度指乳在20℃时的质量与同容积水在4℃时的质量之比。正常值平均为＝1.030g/ml。乳的相对密度指在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。二者比值在同温度下，其绝对值相差甚微，后者较前者小0.002。乳品生产中常以0.002的差数进行换算。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，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相对密度。乳的相对密度与乳中所含的乳固体含量有关。乳中各种成分的含量大体是稳定的，其中乳脂肪含量变化最大。如果脂肪含量已知，只要测定相对密度，就可以按式（1-2）计算出乳固体的近似值。T=1.2F+0.25L+C(1-2)式中T——乳固体，％；F——脂肪，％；L——牛乳乳稠计（15℃/15℃）的读数；C——校正系数，约为0.14，为了使计算结果与各地乳质相适应，C值需经大量实验数据取得。乳中主要成分的密度值可见表1-2，常见乳制品的密度值见表1-3。表1-2乳中主要成分的密度值（20℃时）表1-3常见乳制品的密度值0.550)100)0.550TTS（△掺水量（％）（2.测定方法通常用牛乳密度计(或称乳稠计)来测定乳的密度或相对密度。乳的，测定范围为1.015～1.045。在乳稠计上刻有15～45之刻度，以度来表示。例如其刻度为15，相当于为1.015。刻度为30，则相当于为1.030。乳稠计有15℃/15℃乳稠计及20℃/4℃乳稠计两种规格，后者较前者测得的度数低2º。即。测定时乳样的温度并非必须是标准温度值，在10～25℃范围内均可测定，另外，温度对密度测定值影响较大，每升高1℃，则乳稠计的刻度值降低0.2刻度，每下降1℃则乳稠计的刻度值升高0.2刻度，其原因是热胀冷缩之故，因此可按下式来校正因温度差异造成的测定误差。五、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，与贮藏过程中因微生物繁殖所产生的乳酸无关。若以乳酸百分率计，牛乳自然酸度为0.15％～0.18％。这种酸度主要由蛋白质、柠檬酸盐、磷酸盐及二氧化碳等酸性物质构成。牛乳在存放过程中，由于微生物的活动，分解乳糖产生乳酸，而使牛乳酸度升高，这种因发酵而升高的酸度称为发酵酸度。自然酸度与发酵酸度之和称为总酸度。乳的总酸度越高，热稳定性越低。鲜乳在保藏中如果酸度升高，除了热稳定性显著降低以外，溶解度和保存性也会降低。用它作为原料生产其他乳制品时，质量也会下降。可以采用低温保存的方法以避免这一现象的发生。经过浓缩后的乳由于酸性物质浓度增加可使pH上升，酸度增加；加热过程中，由于二氧化碳的散失及乳糖的分解，酸度会呈现先降低后升高的趋势。乳品生产中经常需要测定乳的酸度。乳的酸度有多种表示形式，通常以氢离子浓度，指示剂反应及滴定酸度表示。2、氢离子浓度牛乳中的氢离子浓度随其所含的二氧化碳、新鲜度、细菌的繁殖、乳房的健康程度而异。因此可以通过检测氢离子浓度判断乳的品质或乳房疾病等。通常用氢离子浓度的负对数pH值来表示氢离子浓度。新鲜牛乳的pH为6.5-6.7，酸败乳和初乳的pH值在6.4以下，乳房炎乳和低酸度乳的pH值在6.8以上。因此，牛乳的酸度是反映牛乳质量的一项重要指标。3、指示剂反应牛乳的正常pH值位于酚酞指示剂变色范围的酸性侧(8.2-10.0)，位于甲基橙指示剂变色范围的碱性侧(3.1-4.4),位于石蕊指示剂变色范围之中。4、滴定酸度乳品工业中习称的酸度，是指以标准碱溶液用滴定法测定的“滴定酸度”。滴定酸度是以酚酞为指示剂，中和一定量牛乳所消耗氢氧化钠溶液的体积(mL)。滴定酸度有多种测定方法及其表示形式。我国滴定酸度用吉尔涅尔度表示，简称°T（Thorner度）或用乳酸质量分数(乳酸％)来表示。（1）吉尔涅尔度是指以酚酞为指示剂，中和100mL乳所消耗0.1mol/L氢氧化钠溶液的体积(mL)。如：消耗18mL即为18°T。正常的新鲜牛乳的滴定酸度为14～20°T，一般为16～18°T（乳酸度为0.15％～0.17％）。（2）乳酸度用乳酸质量分数表示时，滴定后可按下列公式（1-5）计算：常新鲜牛乳的滴定酸度用乳酸质量分数表示时为0.13％～0.18％，一般为0.15％～0.16％。滴定酸度常用于评估乳的新鲜度及监控发酵中乳酸的生产量，判定酸乳发酵剂活力等。鲜乳的高滴定酸度表明蛋白质和其他缓冲物质浓度高，滴定酸度对不同牛种仅有微小的变化，尽管同一品种不同个体间的酸度变化在0.08％～0.25％，脂肪水解产生的脂肪酸可干扰高脂肪产品的滴定酸度。在滴定中可发生磷酸钙沉淀（伴有pH下降）和终点酚酞的褪色，因此滴定速度也影响着滴定酸度值。（3）SH度SH度是指指以酚酞为指示剂，中和100mL乳所消耗0.25mol/L氢氧化钠溶液的体积(mL)。新鲜牛乳的SH度0.1/0.009100%molLNaOHg毫升数乳酸质量分数测定乳样的质量（）0.211000乳稠计刻度读数（乳样温度－标准温度）乳的相对密度（或密度）＝20154150.002dd1515d1515d1515d通常为5-8°SH。SH度与乳酸度的关系为：乳酸度=SH度×0.225滴定酸度常用于评估乳的新鲜度及监控发酵中乳酸的生产量，判定酸乳发酵剂活力等。鲜乳的高滴定酸度表明蛋白质和其他缓冲物质浓度高，滴定酸度对不同牛种仅有微小的变化，尽管同一品种不同个体间的酸度变化在0.08％～0.25％，脂肪水解产生的脂肪酸可干扰高脂肪产品的滴定酸度。在滴定中可发生磷酸钙沉淀（伴有pH下降）和终点酚酞的褪色，因此滴定速度也影响着滴定酸度值。例：某地区规定正常牛乳的乳酸度为0.15%，换算成SH度是多少？对该地区牛乳进行抽样检查，经滴定酸度实验测定10mL被检乳消耗0.1mol/L氢氧化钠溶液的体积4.38mL，请问被检乳的是否新鲜？答：SH度=0.15%/0.225=6.67°SH乳酸度=(4.38×0.009)/(10×1.030)=0.38%被检乳酸度高于正常乳，不新鲜。第四节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。一般情况下，异常乳不宜作为加工乳制品的原料。相对于异常乳来说，成分与性质正常的乳为正常乳。乳牛产犊7d以后挤出的乳，其性质与成分基本稳定，从这时开始一直继续到乳牛下一次产犊的泌乳期前所产的乳，就是正常乳。异常乳可分为生理异常乳、病理异常乳、化学异常乳及人为掺假乳等几大类。在乳制品生产中，原料乳的质量直接影响着产品的质量，因此，控制和改善原料乳的品质具有很重要的意义。1.生理异常乳生理异常乳是由于生理因素的影响，而使乳的成分和性质发生改变。主要有初乳、末乳以及营养不良乳。（1）初乳初乳是指分娩后一周之内分泌的乳。其特征是色泽呈明显的黄褐色或红褐色，干物质含量高，质地粘稠(俗称胶乳)，有异臭、苦味，脂肪含量高，蛋白质尤其是乳清蛋白质含量很高，乳糖含量低，矿物质特别是钾和钙含量高，维生素A、维生素D、维生素E及水溶性维生素含量比常乳高。