第四节牛乳成分的化学性质讲课教案.ppt

1、第四节第四节 牛乳成分的化学性质牛乳成分的化学性质一、水分一、水分结合水：约占结合水：约占2-3%，以，以H键和蛋白质的键和蛋白质的亲水基或和乳糖及某些盐类结合存在亲水基或和乳糖及某些盐类结合存在乳粉（喷雾干燥或滚筒干燥时，保留的乳粉（喷雾干燥或滚筒干燥时，保留的3%的水分）的水分）膨胀水：存在胶粒结构的亲水胶体内，膨胀水：存在胶粒结构的亲水胶体内，影响因素为：中性盐类、酸度、温度以影响因素为：中性盐类、酸度、温度以及凝胶的挤压程度及凝胶的挤压程度结晶水：存在于结晶化合物中，当生产结晶水：存在于结晶化合物中，当生产奶粉、炼乳以及乳糖等产品，乳糖含有奶粉、炼乳以及乳糖等产品，乳糖含有一分子的结晶

2、水一分子的结晶水二、乳中的气体二、乳中的气体新鲜牛乳中以CO2为最多，N2次之，O2最少牛乳在冷却过程中多使用表面冷却器，可除去不愉快气味，同时使乳中CO2减低，酸度下降1T三、乳脂肪三、乳脂肪是乳中可用醚类提取出来的全部脂肪部是乳中可用醚类提取出来的全部脂肪部分，是重要成分之一分，是重要成分之一牛乳中脂肪球的直径牛乳中脂肪球的直径0.1-10 m,平均平均3 m脂肪的组成：脂肪的组成：1.乳脂肪乳脂肪甘油三酸酯类，占甘油三酸酯类，占97-99%2.磷脂类磷脂类3.固醇类固醇类4.脂溶性维生素类脂溶性维生素类1）易氧化）易氧化 脂肪与氧、光线、金属接触时，氧化产脂肪与氧、光线、金属接触时，氧化

3、产生哈败；工艺上，避免使用铜、铁设备和生哈败；工艺上，避免使用铜、铁设备和容器，应使用不锈钢设备容器，应使用不锈钢设备2）易水解）易水解 含低级脂肪酸比较多，即使稍微水解也含低级脂肪酸比较多，即使稍微水解也会产生带刺激性的酸败味会产生带刺激性的酸败味 水解起因于乳本身的解脂酶和外界污染水解起因于乳本身的解脂酶和外界污染的微生物酶的微生物酶2.乳脂肪的理化特性乳脂肪的理化特性3.乳脂肪球的构造及其存在状态乳脂肪球的构造及其存在状态1）乳脂肪以脂肪球的形式存在于乳中）乳脂肪以脂肪球的形式存在于乳中2）在乳品加工中脂肪球的大小有重要意义）在乳品加工中脂肪球的大小有重要意义脂肪球平均直径为脂肪球平均直

4、径为3-5 m，实验证明直，实验证明直径小于径小于0.2 m的脂肪球不能分离出来，的脂肪球不能分离出来，而大于而大于6-10 m的脂肪球很容易分离。在的脂肪球很容易分离。在制作饮用乳和乳粉时，需要均质制作饮用乳和乳粉时，需要均质3）乳在冷却时，乳脂肪结晶，不再是乳浊）乳在冷却时，乳脂肪结晶，不再是乳浊液，而是悬浊液（固体颗粒）液，而是悬浊液（固体颗粒）4）由于脂肪球表面存在一层由卵磷脂和蛋）由于脂肪球表面存在一层由卵磷脂和蛋白质等所构成的薄膜，可保证乳脂肪乳白质等所构成的薄膜，可保证乳脂肪乳浊液和悬浊液的稳定性浊液和悬浊液的稳定性（二）磷脂类（二）磷脂类由甘油、脂肪酸、磷酸和含氮物组成乳中含有

5、三种磷脂，即卵磷脂、脑磷脂和神经鞘磷脂对乳意义最大的为卵磷脂，它是构成脂肪球膜的主要成分脂肪球在乳中呈乳浊状而不易互相结合的原因，就是因为它的周围有磷脂蛋白质膜的存在卵磷脂的作用：卵磷脂的作用：1.是形成脂肪球膜的主要成分是形成脂肪球膜的主要成分2.对婴儿大脑发育有促进作用对婴儿大脑发育有促进作用3.具有良好的乳化剂效能（喷涂卵具有良好的乳化剂效能（喷涂卵磷脂生产速溶乳粉）磷脂生产速溶乳粉）卵磷脂的性质：卵磷脂的性质：白色蜡状物质，易被氧化分解和被白色蜡状物质，易被氧化分解和被微生物分解，迅速变暗。分解时由胆微生物分解，迅速变暗。分解时由胆碱形成三甲胺，具有鱼腥味碱形成三甲胺，具有鱼腥味脑磷脂

6、脑磷脂 由甘油、硬脂酸、油酸、磷酸和胆由甘油、硬脂酸、油酸、磷酸和胆胺所组成，含量胺所组成，含量0.189%磷脂类易于氧化，应避免空气、光磷脂类易于氧化，应避免空气、光和高温的影响和高温的影响脑磷脂脑磷脂卵磷卵磷脂有脂有和和两种异构体，其结构式两种异构体，其结构式如下：如下：（三）（三）甾醇类甾醇类含量很低（7-17mg/100ml)，但在生理上有重大意义。如麦角甾醇经紫外线照射后具有维生素D的特性四、碳水化合物乳糖乳汁中碳水化合物主要是乳糖，占总量乳汁中碳水化合物主要是乳糖，占总量的的99.8%以上以上乳糖是一种从乳腺分泌的乳糖是一种从乳腺分泌的特有特有的化合物，的化合物，其他动植物组织中不

7、含乳糖其他动植物组织中不含乳糖在牛乳中约含在牛乳中约含4.5%，占干物质的，占干物质的38-39%乳糖是一种还原性双糖，由一分子乳糖是一种还原性双糖，由一分子D-葡葡萄糖和一分子萄糖和一分子D-半乳糖组成半乳糖组成乳糖有三种异构体，即乳糖有三种异构体，即-含水乳糖，含水乳糖，-无水乳糖和无水乳糖和 -乳糖乳糖乳糖的三种异构体乳糖的三种异构体-含水乳糖含水乳糖 低于低于93时结晶出来的乳糖，常温时最时结晶出来的乳糖，常温时最稳定，存在变旋光度现象，稳定在稳定，存在变旋光度现象，稳定在+55.3，此时，此时-含水乳糖：含水乳糖：-乳糖乳糖=1：1.65 -无水乳糖无水乳糖 -含水乳糖以含水乳糖以1

8、20-130加热时失去结晶加热时失去结晶水而成为水而成为-无水乳糖；不稳定，吸湿性很无水乳糖；不稳定，吸湿性很强强 -乳糖乳糖 高于高于93时结晶出来的乳糖；溶于水时结晶出来的乳糖；溶于水中时，与中时，与-含水乳糖一样，含水乳糖一样，-，-的的比例成为平衡状态比例成为平衡状态 比比-含水乳糖甜味略强，溶解度也比含水乳糖甜味略强，溶解度也比较高较高 三种不同的溶解度最初溶解度：最初溶解度：-乳糖的溶解度乳糖的溶解度最终溶解度：最终溶解度：-，-的比例的比例达到平衡达到平衡超溶解度：过饱和状态，但有超溶解度：过饱和状态，但有很大的结晶趋势很大的结晶趋势图图1 炼乳结晶曲线炼乳结晶曲线三种不同的溶解

9、度三种不同的溶解度乳糖乳糖(Lactose)的分解和乳糖不耐症的分解和乳糖不耐症乳糖在乳糖酶（乳糖在乳糖酶（Lactase)的作用下分的作用下分解成单糖，经微生物分解成酸和其他解成单糖，经微生物分解成酸和其他成分。成分。双糖类中乳糖最难利用。乳糖为双糖，双糖类中乳糖最难利用。乳糖为双糖，难溶于水，在消化器官内经乳糖酶作难溶于水，在消化器官内经乳糖酶作用而水解后才能被吸收，如果乳糖被用而水解后才能被吸收，如果乳糖被直接注射于血管或皮下，则从尿中排直接注射于血管或皮下，则从尿中排出。出。婴儿体内乳糖酶活力大，可以在乳粉婴儿体内乳糖酶活力大，可以在乳粉中强化乳糖；母乳化乳粉，乳糖占中强化乳糖；母乳化

10、乳粉，乳糖占50%以上以上随年龄的增长，成人体内酶活力下降，随年龄的增长，成人体内酶活力下降，对乳糖的消化力下降，导致腹胀、呕对乳糖的消化力下降，导致腹胀、呕吐等乳糖不适症吐等乳糖不适症所采用的方法有：所采用的方法有：1.在乳浓缩前加入耐高温乳糖酶进行生在乳浓缩前加入耐高温乳糖酶进行生产；产；2.药店出售乳糖酶药片，喝前药店出售乳糖酶药片，喝前1h加入到加入到乳中；乳中；3.对于轻度乳糖不耐症病人，可喝酸奶对于轻度乳糖不耐症病人，可喝酸奶乳糖的代谢机理乳糖的代谢机理乳糖在乳酸菌的作用下部分分解为葡萄糖乳糖在乳酸菌的作用下部分分解为葡萄糖和半乳糖，葡萄糖又代谢为乳酸。半乳糖和半乳糖，葡萄糖又代谢

11、为乳酸。半乳糖的大部分不被分解而存在于发酵乳中。的大部分不被分解而存在于发酵乳中。乳糖被摄取后在胃中不消化，它在小肠黏乳糖被摄取后在胃中不消化，它在小肠黏膜上皮细胞中的乳糖酶作用下被分解利用。膜上皮细胞中的乳糖酶作用下被分解利用。若人体缺乏乳糖酶，将表现为腹泻、呕吐若人体缺乏乳糖酶，将表现为腹泻、呕吐等乳糖不耐症。由于发酵乳中的乳糖被部等乳糖不耐症。由于发酵乳中的乳糖被部分分解，缺乏乳糖酶的人食用后不再表现分分解，缺乏乳糖酶的人食用后不再表现为乳糖不耐症，或仅有轻微表现。为乳糖不耐症，或仅有轻微表现。乳糖的分解产物葡萄糖作为人体的能源被乳糖的分解产物葡萄糖作为人体的能源被利用或以糖原的形式贮存

12、起来。半乳糖被利用或以糖原的形式贮存起来。半乳糖被肠道、肝脏吸收，变为脑和神经组织的部肠道、肝脏吸收，变为脑和神经组织的部分成分，到达小肠下部则成为肠道菌群的分成分，到达小肠下部则成为肠道菌群的营养物质。营养物质。乳糖的性质和作用乳糖的性质和作用1.乳糖远较麦芽糖、蔗糖难溶于水乳糖远较麦芽糖、蔗糖难溶于水2.在乳糖酶的作用下分解成单糖，经微生物分在乳糖酶的作用下分解成单糖，经微生物分解成酸和其他成分，意义很大解成酸和其他成分，意义很大3.乳糖水解后所产生的半乳糖是形成脑神经中乳糖水解后所产生的半乳糖是形成脑神经中重要成分（糖脂质）的主要来源，在婴儿发重要成分（糖脂质）的主要来源，在婴儿发育期，

13、有重要作用；一部分乳糖被送至大肠育期，有重要作用；一部分乳糖被送至大肠中，由于乳酸菌的作用生成乳酸，而抑制其中，由于乳酸菌的作用生成乳酸，而抑制其他有害细菌的繁殖，对防止婴儿下痢也有很他有害细菌的繁殖，对防止婴儿下痢也有很大作用大作用4.乳糖对钙的代谢有密切关系，此外对于防止乳糖对钙的代谢有密切关系，此外对于防止肝脏脂肪的沉积也有重要作用肝脏脂肪的沉积也有重要作用五、乳蛋白质五、乳蛋白质图图2 常乳中含氮物分布图常乳中含氮物分布图（一）酪蛋白（一）酪蛋白1.定义定义 牛乳含氮物中，在牛乳含氮物中，在pH4.6沉淀的部分沉淀的部分2.酪蛋白的分类酪蛋白的分类1）-casein:包括包括 钙不溶性

14、：钙不溶性：s1 s5钙可溶性：钙可溶性：-和和 -casein2）-casein:A1，A2，A3，B，C，D等等3）-casein4）-casein 不受凝乳酶的凝固作用，不受凝乳酶的凝固作用，故凝固后留存在乳清中故凝固后留存在乳清中3.酪蛋白的性质酪蛋白的性质3.1 物理特性物理特性1.典型的含磷蛋白质（典型的含磷蛋白质（P：0.8%)2.白色无味物质是形成牛乳乳白色乳状的白色无味物质是形成牛乳乳白色乳状的主要成分主要成分3.比重比重1.25-1.31，不溶于水，不溶于酒精，不溶于水，不溶于酒精等有机溶剂，可溶于碱，可用来提纯酪等有机溶剂，可溶于碱，可用来提纯酪蛋白蛋白4.在蛋白酶的作用

15、下分解在蛋白酶的作用下分解5.热稳定性高（热凝固大于热稳定性高（热凝固大于140/30min6.属于两性电解质属于两性电解质NH3+RCOO-酪蛋白胶束的结构酪蛋白胶束的结构酪蛋白以酪蛋白酸钙酪蛋白以酪蛋白酸钙-磷酸钙胶体颗粒形式磷酸钙胶体颗粒形式存在于乳中存在于乳中颗粒的大小、形状和数量颗粒的大小、形状和数量直径直径30-300 nm，球状，以，球状，以80-120 nm居多居多数，数量数，数量5-15*1012个个/ml牛乳牛乳构造：构造：Payens模型，模型，Waugh模型模型 总之，酪蛋白酸钙-磷酸钙复合体胶粒所以能保持相对稳定的胶体悬浊液状态，与-酪蛋白的胶体保护作用分不开图图3

16、Payen 的酪蛋白胶束结构模型的酪蛋白胶束结构模型酪蛋白的构造酪蛋白的构造图图4 Waugh 的酪蛋白胶束结构模型的酪蛋白胶束结构模型3.2 化学特性化学特性胶粒的动力稳定性胶粒的动力稳定性1.颗粒表面带有负电荷颗粒表面带有负电荷2.一层水膜一层水膜对盐类离子的稳定性对盐类离子的稳定性 对钙、镁离子很敏感对钙、镁离子很敏感但但：-casein敏感性减弱敏感性减弱 钠、钾离子钠、钾离子钙、镁离子钙、镁离子铝离子铝离子酪蛋白的性质（酪蛋白的性质（4）酪蛋白的钙凝固酪蛋白的钙凝固由于乳汁中钙和磷呈平衡状态存在，酪蛋白由于乳汁中钙和磷呈平衡状态存在，酪蛋白颗粒具有一定的稳定性，当加入氯化钙时，颗粒具有一定的稳定性，当加入氯化钙时，破坏平衡状态，加热时发生凝固破坏平衡状态，加热时发生凝固0.01NCaCl2,经加热后会使酪蛋白凝固，温经加热后会使酪蛋白凝固，温度越高用量越省：度越高用量越省：90加入加入0.12-0.15%的的CaCl2即可凝固即可凝固乳清蛋白一同凝固，几乎比酸法高乳清蛋白一同凝固，几乎比酸法高5%，比，比皱胃酶法越高皱胃酶法越高10%以上以上钙法沉淀的蛋白质中含有大量的钙和磷