乳脂肪的性质及盐类构成对乳品加工的重要影响

（一）乳的组成及其分散体系

1.乳的组成

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透明液体，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、维生素、酶类及气体等。正常牛乳中各种成分的组成大体上是稳定的，而受环境影响变化最大的是乳脂肪，其次是蛋白质，乳糖及灰分则比较稳定。乳品行业中，一般将牛乳成分分为水分和乳干物质两大部分，乳干物质又分为脂质和无脂干物质。牛乳的基本组成如表2-2所示。

表2-2　牛乳的主要化学成分及含量

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骆驼与骆驼乳

在世界多地尤其是非洲和中东的干旱和半干旱地区，骆驼协助着人类的生产和生活，是一种具有重要社会经济价值的动物。据研究估计，世界上共有约2200万峰骆驼，其中北非和西亚的骆驼占89%，其余地区占11%，主要分布在亚洲国家。骆驼乳产量较低，被称为沙漠黄金，通常是不透明的白色，有淡淡的甜味，比牛乳略咸。

骆驼乳是一种营养丰富的食物，与牛乳、羊乳等常见的反刍动物乳相比，骆驼乳具有低糖、低胆固醇、高矿物质（钾、钠、铜、铁、镁和锌）、高维生素和高浓度胰岛素的特性。对于生存在干旱地区的人们来说，骆驼乳高达84%的水含量在人们的生活中有着重要的作用。骆驼乳除了可作为营养来源的食物以外，也可帮助缓解多种疾病，表现出特定的药用价值。

2.乳的分散体系

牛乳是一种复杂的胶体分散体系，分散体系中分散介质是水，分散质有乳糖、无机盐类、蛋白质、脂肪、气体等。各种分散质的分散度差异很大，其中乳糖、水溶性盐类呈分子或离子状态溶于水中，其微粒直径小于或接近1 nm，形成真溶液；乳白蛋白及乳球蛋白呈大分子态，其微粒直径为15～50 nm，形成典型的高分子溶液；酪蛋白在乳中形成酪蛋白酸钙—磷酸钙复合体胶粒，胶粒平均直径约100 nm，从其结构、性质和分散度来看，它处于一种过渡状态，属胶体悬浮液范畴；乳脂肪呈球状，直径100～10000 nm，形成乳浊液。乳中含有的少量气体，部分以分子状态溶于牛乳中，部分气体经搅动后在乳中形成泡沫状态。所以，牛乳并不是一种简单的分散体系，而是包含着真溶液、高分子溶液、胶体悬浮液、乳浊液及种种过渡状态的复杂的、具有胶体特性的多级分散体系。

（二）乳中化学成分的性质

1.乳脂肪

乳脂肪是乳的主要成分之一，不溶于水，主要以脂肪球状态分散于乳浆中。在乳中的平均含量为3%～5%。乳脂肪中的98%～99%是甘油三酯，还含有约1%的磷脂和少量的甾醇、游离脂肪酸以及脂溶性维生素等。牛乳脂肪为短链和中链脂肪酸，熔点低于人的体温，仅为34.5℃，且脂肪球颗粒小，平均直径仅为3～5μm，脂肪球表面存在一层卵磷脂和蛋白质等构成的薄膜，可保证乳脂肪乳浊液和悬浊液的稳定性，从而使乳呈高度乳化状态，所以极易消化吸收。乳脂肪还含有人类必需的脂肪酸和磷脂，也是脂溶性维生素的重要来源，其中维生素A和胡萝卜素含量很高，因而乳脂肪是一种营养价值较高的脂肪。乳脂肪提供的热量约占牛乳总热量的一半。

2.乳蛋白质

牛乳中含有3.0%～3.5%乳蛋白，占牛乳含氮化合物的95%，还有5%为非蛋白态含氮化合物。牛乳中的蛋白质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。

（1）酪蛋白：在温度20℃时，调节脱脂乳的pH=4.6时沉淀的一类蛋白质称为酪蛋白，占乳蛋白总量的80%～82%。乳中的酪蛋白与钙结合成酪蛋白酸钙，再与胶体状的磷酸钙形成酪蛋白酸钙—磷酸钙复合体，以胶体悬浮液的状态存在于牛乳中。

酪蛋白胶粒对pH的变化很敏感。当脱脂乳的pH降低时，酪蛋白胶粒中的钙与磷酸盐就逐渐游离出来。当pH达到酪蛋白的等电点4.6时，就会形成酪蛋白沉淀。正常情况下，在等电点沉淀的酪蛋白不含钙。但在酪蛋白稳定性受到影响时，在pH 5.2～5.3时就发生沉淀。

（2）乳清蛋白：乳清蛋白是指溶解分散在乳清中的蛋白，占乳蛋白的18%～20%，可分为热稳定和热不稳定的乳清蛋白两部分。

前者是指乳清在pH 4.6～4.7条件下煮沸20 min仍能溶解在乳中的一类蛋白质，约占乳清蛋白的19%，如一些小分子蛋白和肽类；后者是指乳清在pH 4.6～4.7条件下煮沸20 min发生沉淀的一类蛋白质，约占乳清蛋白的81%，包括乳白蛋白和乳球蛋白两类。

（3）非蛋白含氮物：除蛋白质外，牛乳的含氮物中还有非蛋白态的含氮化物，约占总氮的5%，其中包括氨基酸、尿素、尿酸、肌酸及叶绿素等。这些含氮物是活体蛋白质代谢的产物。乳中约含游离态氨基酸23 mg/mL，其中包括酪氨酸、色氨酸和胱氨酸，以及尿素、肌酸及肌酐等蛋白质代谢产物。

3.乳糖

乳糖是哺乳动物乳汁中特有的糖类。牛乳中含有乳糖4.6%～4.7%，占干物质的38%～39%。乳的甜味主要由乳糖引起，其甜度约为蔗糖的1/6。

乳糖水解后产生的半乳糖是形成脑神经中重要成分的主要来源，有利于婴儿的脑及神经组织发育。但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，称其为乳糖不适症（lactose intolerance）。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，不仅可预防乳糖不适应症，而且可提高乳糖的消化吸收率，改善制品口味。

4.乳中的无机物

无机物也称为矿物质，通常是将牛乳蒸发干燥后灼烧成灰分，以灰分的量来表示矿物质的量。一般牛乳中灰分含量为0.30%～1.21%。乳中的矿物质主要有磷、钙、镁、氯、硫、铁、钠、钾等，此外还含有锰、铜等微量元素。其中，乳中的钙、磷等盐类的构成及其状态对乳的物理化学性质有很大影响，乳品加工中盐类平衡是重要问题。牛乳中钙的含量较人乳多3～4倍，因此牛乳在婴儿胃内所形成的蛋白凝块比较坚硬，不容易消化。为了消除可溶性钙盐的不良影响，可采用离子交换法，将牛乳中的钙除去50%，可使乳凝块变得很柔软。乳中的铜铁对储藏中的乳制品有促进发生异常气味的作用。牛乳中铁的含量为100～900μg/L，牛乳中铁的含量较人乳中少，故人工哺育幼儿时，应补充铁的含量。

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。

5.乳中的维生素

牛乳中含有几乎所有已知的维生素，其中维生素B2含量很丰富，但维生素D的含量不

多，若作为婴儿食品时应予以强化。初乳中维生素A及胡萝卜素含量多于常乳。牛乳中维生素的热稳定性不同，维生素A、维生素D、维生素B1、维生素B2、维生素B12、维生素B6等对热稳定，维生素C等热稳定性差。

乳在加工中维生素都会遭受一定程度的破坏而损失。发酵法生产的酸乳由于微生物的生物合成，能使一些维生素含量增高，所以酸乳是一类维生素含量丰富的营养食品。

6.乳中的酶类

牛乳中的酶种类很多，但与乳品生产有密切关系的主要有脂酶、磷酸酶、蛋白酶和乳糖酶。

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），这是奶油生产中常见的缺陷。为了抑制脂酶的活性，在奶油生产中，一般采用不低于80～85℃的高温或超高温处理。(www.xing528.com)

牛乳中的碱性磷酸酶的最适pH为7.6～7.8，经63℃、30 min或71～75℃、15～30 s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度是否完全。

牛乳中的蛋白酶能分解蛋白质生成氨基酸。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，是奶酪成熟的主要因素。蛋白酶多属细菌性酶，其中由乳酸菌形成的蛋白酶在奶酪加工中具有非常重要的意义。在奶酪成熟时，奶酪中的蛋白质主要靠奶酪中微生物群落分泌的酶分解。

乳糖酶对乳糖分解成葡萄糖和半乳糖具有催化作用。在pH 5.0～7.5时反应较弱。一些成人和婴儿由于缺乏乳糖酶，往往产生对乳糖吸收不完全的症状，服用乳糖酶则有良好的效果。

7.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、免疫体、细胞成分、风味成分及激素等。

乳中的有机酸主要是柠檬酸，此外还有微量的乳酸、丙酮酸及马尿酸等。乳中柠檬酸的含量为0.07%～0.40%，以盐类状态存在，主要为柠檬酸钙。

乳中的气体主要为CO2、O2和N2等。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、储存处理过程中应尽量在密闭的容器内进行。

（三）乳的物理性质

1.乳的色泽

新鲜正常的牛乳呈不透明的乳白色或稍带淡黄色。乳白色是乳的基本色调，这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的结果。牛乳中的脂溶性胡萝卜素和叶黄素使乳略带淡黄色。而水溶性的维生素B2使乳清呈荧光性黄绿色。

2.乳的热学性质

牛乳的热学性质主要有冰点、沸点和比热。由于有溶质的影响，乳的冰点比水低而沸点比水高。

牛乳的冰点为-0.525～-0.565℃，平均为-0.540℃。牛乳中的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。如果在牛乳中掺10%的水，其冰点约上升0.054℃。酸败的牛乳其冰点会降低，所以测定冰点时要求牛乳的酸度在20°T以内。

牛乳的沸点为100.55℃，乳的沸点受其固形物含量影响。浓缩过程中因水分不断减少而使沸点上升，浓缩到原体积一半时，沸点上升到101.05℃。

牛乳的比热大约为3.89 kJ/（kg·K），为其所含各成分比热的总和。牛乳的比热随其所含的脂肪含量及温度的变化而异。

3.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，所以牛乳带有特殊的香味。乳经加热后香味增强，冷却后减弱。正常风味牛乳中含有适量的甲硫醚、丙酮、醛类及其他微量游离脂肪酸。在新鲜的乳中，乙酸和甲酸等挥发性脂肪酸的含量较多，而丙酸、酪酸、戊酸、辛酸等挥发性脂肪酸的含量较少。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即带有牛粪味或饲料味，与鱼虾类放在一起则带有鱼腥味，储存器不良时则产生金属味，消毒温度过高则产生焦糖味。

新鲜纯净的乳稍带甜味，这是由于乳中含有乳糖的缘故。乳中除含有甜味外，其中含有氯离子，所以稍带咸味。正常乳中的咸味因受乳糖、脂肪、蛋白质等调和而不易觉察，但异常乳如乳腺炎乳中氯的含量较高，因此拥有浓厚的咸味。乳中的酸味是由柠檬酸和磷酸所产生的，而苦味来自Mg2+和Ca2+。

4.乳的酸度

乳品工业中的酸度是指以标准碱液用滴定法测定的滴定酸度。滴定酸度也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简称“°T”或乳酸百分率（乳酸%）来表示。正常牛乳的酸度为16～18°T，用乳酸度表示为0.15%～0.18%。另外酸度可用氢离子浓度指数（pH）表示。pH为离子酸度或活性酸度。正常新鲜牛乳的pH为6.4～6.8，一般酸败乳或初乳的pH在6.4以下，乳腺炎乳或低酸度乳的pH在6.8以上。

5.乳的比重和密度

乳的比重是15℃时一定容积牛乳的重量与同容积同温度水的重量比。正常乳的比重平均为d15℃/15℃=1.032；乳的相对密度指乳在20℃时的质量与同容积水在4℃时的质量之比。正常乳的密度平均为D20℃=1.030。乳的相对密度在挤乳后1 h内最低，其后逐渐上升，最后可升高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。

6.乳的黏度

牛乳的黏度随温度升高而降低。在乳的成分中，脂肪及蛋白质对黏度的影响最显著。在一般正常的牛乳成分范围内，非脂乳固体含量一定时，随着含脂率的增高，牛乳的黏度也增高。当含脂率一定时，随着乳固体的含量增高，黏度也增高。初乳、末乳的黏度都比正常乳高。在加工中，黏度受脱脂、杀菌、均质等操作的影响。在生产乳粉时，如黏度过高可能妨碍喷雾，产生雾化不完全及水分蒸发不良等现象。

7.乳的表面张力

通常，在液体表面，分子所受的作用力是不对称的，存在指向体相内的引力，所以液体表面存在缩成最小的趋势，这种使液体表面积减少的力就称为表面张力。在20℃时，牛乳的表面张力为0.04～0.06 N/cm。测定乳的表面张力可鉴别乳中是否混有其他添加物。乳的起泡性、乳浊状态、热处理、均质作用、微生物的生长发育和风味等均与乳的表面张力有密切关系。乳的表面张力随温度的升高而降低，并随含脂率的减少而增加。

8.乳的溶液性质

乳是多种物质组成的混合物，乳中各种物质相互组成分散体系，其中分散剂是水，分散质有乳糖、盐类、蛋白质、脂肪等。由于分散质种类繁多，分散度差异甚大，所以，乳并不是简单的分散体系，而是包含着真溶液、高分子溶液、胶体悬浮液、乳浊液及其过渡状态的复杂的分散体系。由于乳中包含着这种分散体系，所以乳作为具有胶体性质的多级分散体系，而被列为胶体化学的研究对象。乳中属于胶态的有乳胶体和胶体悬浮态。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的都称为乳胶体。牛乳的脂肪在常温下呈液态的微小球状分散在乳中，球的平均直径约为3μm，所以牛乳中的脂肪球即为乳浊液的分散质。

9.乳的电导率

由于乳中含有盐类，所以乳具有导电性，但乳不是电的良导体。电导率依据乳中的离子数量来定，而离子数量取决于乳的盐类和离子形成物质，因此乳中的盐类受到破坏时，会影响乳的电导。在25℃时，正常牛乳的电导率为0.004～0.005 S（西门子）。通常，Na+、K+、Cl-等离子与乳的电导关系最为密切。影响乳电导率的因素有温度、挤乳间隔、取样点、牛的泌乳期、牛的健康状况等。在生产中可以利用电导率来检查乳的蒸发程度及调节真空蒸发器的运行。脱脂乳中由于妨碍离子运动的脂肪已被除去，因此电导率要比全乳高。将牛乳煮沸时，由于二氧化碳消失，且磷酸钙沉淀，导电率下降。

10.乳的氧化还原电势

氧化还原电势表明了物质失去或得到电子的难易程度，用Eh表示。物质被氧化得越多，它的电势就呈现越多的正电。乳中含很多具有氧化或还原作用的物质，这类物质有维生素B2、微生物C、维生素E、酶类、溶解态氧、微生物代谢产物等。Eh直接影响着乳与乳制品中的微生物生长状况和乳成分的稳定性，降低乳品的Eh可以有效抑制需氧菌的生长繁殖，显著降低乳品中易氧化营养成分（如脂肪）的氧化分解。