04 第三章 乳的化学成分.ppt

第1页：第三章 乳的化学成分

第三章乳的化学成分

• 重点内容鲜乳分散系的特征与构成及各种成分的分散规律。
• 鲜乳中所含成分的种类及含量。
• 鲜乳成分的化学性质。
• 影响乳成分的因素。
• 讲授时数：2学时第三章乳的化学成分。

第2页：第一节 乳中各成分的分散状态

第一节 乳中各成分的分散状态

• 第一节乳中各成分的分散状态乳的成分十分复杂，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。
• 在物理构成上，乳是一种复杂的分散体系，其中水是分散剂，其他各种成分如脂肪、蛋白质、乳糖、无机盐等为分散质，分别以不同的状态分散在水中，共同形成一种复杂的分散系。

第3页：分散介质与分散质

分散介质与分散质

• 在分散媒（剂或分散介质）
• 水中：（1）有以分子及离子状态分散在其中的乳糖和盐类；（2）有成乳浊质及悬浊质状态分在其中的蛋白质；（3）还有一部分以乳浊液及悬浊液状态分散在乳中的脂肪，这些分散在水中的成分，都被称为分散相或分散质。从粒子的大小来分析。

第4页：乳的分散体系示意图

第5页：真溶液中的溶质

真溶液中的溶质

• 一、牛乳中以分子或离子状态存在的溶质有磷酸盐类的一部分、无机盐类、糖类等，其粒子直径在1nm以下，即形成真溶液。二．乳中的乳白蛋白、乳球蛋白是大分子状态，直径为15-50nm，形成胶体溶液，酪蛋白在乳中形成酪蛋白酸钙
• 磷酸钙复合胶粒，胶粒直径为30-800nm，平均100nm，为过渡态，一般将其列入胶体悬浮液范畴。最大3um。

第6页：乳脂肪的分散状态

乳脂肪的分散状态

• 三.乳中脂肪呈球状，小的直径为100nm-10um，平均为3um，呈乳浊液。
• 四.乳中少量气体，部分气体以分子状态溶于乳中，部分气体经搅动后在乳中形成泡沫状态。

第7页：第二节 牛乳中各种成分的含量

第二节 牛乳中各种成分的含量

第二节牛乳中各种成分的含量一、一些国家牛乳的组成二、不同品种牛乳组成的差异三、正常牛乳的主要成分及含量四、牛乳加工处理后的名称，牛乳经加工处理后就有不同的名称

第8页：各国牛乳组成对比表

第9页：不同品种牛乳组成差异表

第10页：牛乳加工处理后的名称

牛乳加工处理后的名称

四、牛乳加工处理后的名称

第11页：牛乳加工处理后的名称表

第12页：乳制品水分状态图

第13页：结合水与干燥条件

结合水与干燥条件

• 在良好的喷雾或滚筒干燥条件下，还保留3％左右的水分,要想除去这多余的水分，只有借助于加热到150一160℃瞬时或者长时间保持在100一105℃的恒温时才能达到目的。
• 但是奶粉受长时间高温处理后，乳成分受到破坏，乳糖焦化．蛋白质变性、脂肪氧化，因此此种奶粉就不能食用。

第14页：奶粉干燥水分变化图

第15页：结晶水

结晶水

• 结晶水存在于结晶性化合物中。
• 当生产奶粉、炼乳以及乳糖等产品，而使乳糖结晶时，我们就可以发现含结晶水的乳制品，即乳糖中含有一分子的结晶水（C12H22O11.H2O）（四）游离水：存在于各种分散质间隙，占水的决大部分，是乳汁的分散媒，其可以用浓缩蒸发、喷雾等除去。

第16页：乳蛋白质的组成

乳蛋白质的组成

第17页：乳蛋白的现代命名

乳蛋白的现代命名

（1）酪蛋白αs-caseinκ-caseinβ-caseinγ-casein(2)乳清蛋白α-乳白蛋白β-乳球蛋白血清白蛋白

第18页：免疫球蛋白与微量蛋白

免疫球蛋白与微量蛋白

(一) 乳蛋白的现代命名（3）免疫球蛋白：IgA 、IgG1、IgG2、IgM（4）微量蛋白质：血清转铁蛋白、糖蛋白等（5）酶类（6）其他多肽

第19页：酪蛋白的概念与性质

酪蛋白的概念与性质

• (二) 酪蛋白（casein)1. 概念：在20℃调节脱脂乳的pH值至4.6时沉淀的一类蛋白质，传统上称为酪蛋白，其约占乳蛋白质的80%以上。
• 2. 性质：比重1.25～1.31，白色，无臭，无味，不溶于水、醇或有机溶剂，而溶于碱溶液。

第20页：酪蛋白胶束的结构

酪蛋白胶束的结构

Payens (佩恩斯）设想

第21页：Waugh的胶束结构设想

Waugh的胶束结构设想

Waugh 设想3. 酪蛋白胶束的结构

第22页：酪蛋白的酸凝固性

酪蛋白的酸凝固性

酪蛋白酸钙Ca3(PO4 ) 2+2HCl 2 Ca(H2PO4 ) 2 +CaCl2 +[酪蛋白]4. 酪蛋白的凝固性

第23页：酪蛋白的皱胃酶凝固性

酪蛋白的皱胃酶凝固性

κ－酪蛋白凝乳酶副κ－酪蛋白＋糖肽n副κ－酪蛋白+Ca2+n[副κ－酪蛋白](3)酪蛋白的钙凝固性

第24页：乳清蛋白

乳清蛋白

1. 概念用酸使脱脂乳中的酪蛋白沉淀后，将沉淀除去，剩余的液体就是乳清，其中的蛋白质便为乳清蛋白，若将乳清加热，则乳清中含有的热凝固性乳蛋白凝固，而热稳定性乳清蛋白（如，月示、胨）仍存在于乳清中。2.利用

第25页：免疫球蛋白

免疫球蛋白

（Ig）Ig是因外源大分子抗原刺激而产生的一种抗体，以单体或多聚体形式存在，在牛乳中有4中，即IgA 、IgG1、IgG2、IgM，其中IgG1是主要的免疫球蛋白，还有少量IgA 和IgG2

第26页：乳铁蛋白

乳铁蛋白

• （lactoferrin)1.抗菌和调整病原微生物类群。
• 2.刺激和加强肠道中铁的吸收。
• 3.参与机体免疫系统功能，调节骨髓细胞生成，减轻炎症。
• 4.刺激溶菌酶活性再生。
• 6.Lf可以淬灭自由基，避免潜在的过氧化。
• 7.刺激双歧杆菌生长。

第27页：其他蛋白

其他蛋白

主要是蛋白酶、淀粉酶、黄嘌呤氧化酶等。

第28页：含氮非蛋白质

含氮非蛋白质

如氨基酸、尿酸、尿素、肌酸、嘌呤、叶绿素等

第29页：乳中的抗菌物质

乳中的抗菌物质

（八）抗菌物质阻碍微生物生长繁殖，初乳中含量高，经加热则被破坏，故新鲜牛奶在低温下不易腐败。

第30页：上皮生长因子

上皮生长因子

• （EGF)和类胰岛素生长因子（IGF)。
• 2. 吗啡样活性肽。
• 3. 免疫调节肽。
• 4. 抗血栓肽。
• 5. 促进钙吸收的酪蛋白磷酸肽。
• 6. 促进DNA合成和细胞生长的肽。
• 7. 抗癌细胞肽。
• 8. 促进双岐杆菌生长的肽。
• 9. 胃肠调节肽。
• 10.下丘脑垂体激素。

第31页：乳脂类的组成

乳脂类的组成

三、乳脂类乳脂类乳脂肪97%~99%磷脂0.1%少量脂肪酸固醇

第32页：乳脂肪球的大小

乳脂肪球的大小

• （一）乳脂肪牛乳的脂肪球大小通常是0.1~10μm，平均3 μm，数量为20亿~40亿个/ml，脂肪球的大小随乳牛的品种、泌乳期、饲料及健康状况等有异。
• 一般来说，（1）脂肪含量高的品种要比脂肪含量低的脂肪球大。
• （2）随着泌乳期的延长，脂肪球变小。

第33页：乳脂肪的组成

乳脂肪的组成

液体部分65%固体部分14%半固体部分21%

第34页：乳脂肪与动植物脂肪的差异

乳脂肪与动植物脂肪的差异

• （1）乳脂肪与其他动植物脂肪的差异A 牛乳脂肪中脂肪酸的种类与其他动植物脂肪的差异，牛乳脂肪酸60种，现已检验出的有20种，动植物5~7种。
• B 牛乳脂肪中含有低级（14C以下）挥发性脂肪酸达14%，其中水溶性达8%。
• C 乳中不饱和脂肪酸含量约44%。

第35页：乳中脂肪酸的生理功能

乳中脂肪酸的生理功能

• A 营养上，亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸堪称VitF。
• B 一些长链不饱和脂肪酸（LCP）在婴儿营养上具有特殊作用。
• C 一些不饱和脂肪酸在治疗心血管疾病上起到一定作用。
• D 抗肿癌作用。

第36页：脂肪球的构造及其存在状态

脂肪球的构造及其存在状态

• 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5～l0nm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的含脂率。
• 2 脂肪球的构造及其存在状态。

第37页：脂肪球的存在状态

脂肪球的存在状态

2 脂肪球的构造及其存在状态

第38页：乳脂肪的比重

乳脂肪的比重

• 在15 ℃时与同温度同体积水之比约为0.935~0.943，100 ℃时0.865~0.870。
• （2）熔点：根据所含甘油酯的种类与数量不同而异，一般为28~33 ℃。
• （3）皂化值：将1g油脂完全皂化所需NaOH（KOH）的mg数，皂化值与FA的分子量成反比，故根据皂化值可以估计脂肪酸的种类。
• 牛乳脂220~240（约226），牛脂猪脂190~200。
• （4）碘值：其表示不饱和脂肪酸的数量，即以100g油脂所能吸收碘的g数来表示，乳脂肪26~38（30左右）。
• （5）水溶性挥发性脂肪酸值：指中和5g脂肪蒸发出的挥发性脂肪酸所消耗的0.1N碱溶液的ml数，乳脂肪为24~30，动植物油脂大约为1。
• （6）波连斯克值：指脂肪中所含非水溶性挥发性脂肪酸的数量，即中和5g脂肪中所含非水溶性挥发性脂肪酸所消耗的0.1N碱溶液的ml数，牛乳脂肪为1.3~3.5。
• （7）酸值：指中和油脂中所含游离脂肪酸的量，即存在于1g油脂中的游离脂肪酸用碱中和时所消耗的mg数，一般乳脂肪的酸值为0.4~3.5，陈旧的奶油酸值可达30以上，要求10以下。

第39页：磷脂的种类与含量

磷脂的种类与含量

（二）磷脂乳中的磷脂类近0.1%，一般为0.072%~0.086%，包括三种，卵磷脂、脑磷脂和神经磷脂，其中意义最大为卵磷脂，量为0.036%~0.049%，它是构成脂肪球膜蛋白质络合物的主要成分。

第40页：胆固醇与维生素D

胆固醇与维生素D

（三）胆固醇麦角固醇紫外线VD27-脱氢胆固醇紫外线VD3

第41页：乳清酸

乳清酸

（Orotic acid），73~122mg/L（2）3-羟基-3-甲基戊二酸（HMC）（3）乳糖（4）钙（5）不饱和脂肪酸（6）磷脂乳中含有多种降低胆固醇的成分

第42页：乳糖

乳糖

四、糖类主要是乳糖，少量的葡萄糖，果糖，半乳糖等。牛乳4.6%，兔乳1.8%，马乳7.6%，人乳6%~8%。

第43页：乳糖异构体的性状比较

乳糖异构体的性状比较

第44页：乳糖异构体的溶解度

乳糖异构体的溶解度

• 1 α-乳糖水合物2 α-乳糖无水物初溶解度：将乳糖加入水中振荡，部分乳糖即溶于水，形成饱和溶液，此时的溶解度为初溶解度。
• 终溶解度：初溶解度是暂时的，随着α-乳糖转化为β-乳糖，从而使α-乳糖减少，直到α-乳糖和β-乳糖达到平衡为止，此时α-乳糖已饱和，此时的溶解度为终溶解度。
• 过溶解度：将乳糖的饱和溶液冷却，在没有晶核的情况下，一般不会形成晶核，而溶液可在较长时间内保持饱和状态，也称为过饱和溶液。
• 3 β-乳糖。

第45页：乳糖的性质及作用

乳糖的性质及作用

• 1 乳糖远叫较麦芽糖难溶解于水，其饱和溶液15 ℃时14.5%，25℃时17.8%。
• 2 乳糖的甜度较蔗糖弱，为蔗糖的1/6~1/5。
• 3 乳糖对酸的作用较蔗糖和麦芽糖稳定。
• 4 只有乳糖酶可以分解乳糖。
• 5 乳糖主要存在于脱脂乳中乳清中（干酪）少量存在于稀奶油中酪乳中（奶油）6 乳糖与钙的代谢有密切关系。
• 7 乳糖分解后生成的半乳糖是形成脑神经中重要成分（糖脂质）。
• 8 乳糖可以防止肝脏脂肪沉积。

第46页：乳中其他糖类

乳中其他糖类

1 葡萄糖：量很少，4.08~7.58mg/100ml2 半乳糖：量很少，2mg/100ml3 其它：低聚糖、果糖、己糖胺等

第47页：五乳中的酶类

五乳中的酶类

• （一）来源1 乳腺细胞自身分泌的酶类。
• 2 一部分来自乳腺细胞白细胞在泌乳时崩解，进入乳中。
• 3 一部分由于乳中微生物生长繁殖所产生。

第48页：酶的种类

酶的种类

（二）种类1 水解酶：脂酶、蛋白酶、磷酸酶、淀粉酶、半乳糖酶、溶菌酶2 氧化还原酶：过氧化氢酶、过氧化物酶、黄嘌呤氧化酶、醛缩酶、还原酶、氧化酶

第49页：牛乳中主要酶类的特性

牛乳中主要酶类的特性

• 及作用1 解脂酶（1）种类：a 膜脂酶b 乳浆脂酶，最适温度37 ℃，钝化温度至少80~85℃，最适pH8.0~9.0。
• （2）作用：（3）来源：微生物污染。

第50页：磷酸酶的种类与钝化

磷酸酶的种类与钝化

第51页：特性经高温短时间杀菌

特性经高温短时间杀菌

已失活的碱性磷酸酶在贮存过程中可以复活，据此可以检验牛乳的杀菌程度或杀菌后贮存时间长短。

第52页：蛋白酶非细菌性细菌性来源

蛋白酶非细菌性细菌性来源

存在于脱脂乳中，乳本身具有微生物产生，细菌死亡而分解出最适pH8弱碱性钝化温度80 ℃10min高于75~80 ℃即被破坏作用类似胰蛋白酶作用使蛋白质分解形成蛋白胨、多肽、Aa，是干酪成熟的主要因素

第53页：过氧化物酶的来源

过氧化物酶的来源

• 4 过氧化物酶（1）来源：来自白细胞的细胞成分，属于乳中原有的酶，其数量与细菌无关，最适pH4~6，最适温度25 ℃，钝化温度76℃20min或77~78 ℃5min破坏。
• （2）作用：a 具有抑制某些乳酸菌生长发育的作用，即为Lactenin，b 鉴定是否为巴杀乳。

第54页：还原酶与微生物污染

还原酶与微生物污染

• 5 还原酶（主要是脱氢酶）（1）来源：来自微生物代谢产物，故酶的数量与微生物污染程度直接有关。
• 最适条件：pH5.5~8.5 ，T 40~45 ℃（2）作用：可以使美兰还原成无色，据此可以测定乳的质量。
• （3）钝化条件：69~70 ℃30min或75 ℃5min完全破坏。

第55页：乳的等级与褪色时间

美兰的褪色时间与乳中细菌数目的关系

第56页：烟酸与维生素B12

烟酸与维生素B12

• 六乳中的维生素1 牛乳中含有目前已知的所有维生素。
• 2 牛乳中维生素分为脂溶性：如VA、D、E、K。
• VB1、B2、B6、烟酸、B12、C等。
• 3 泌乳期对乳中维生素含量有直接影响，如初乳中VA、β-胡萝卜素含量多于常乳。
• 4 放牧季节吃青草较舍饲维生素高。
• 5 乳中维生素来源，有的来自饲料如VE，有的靠奶牛自身合成，VB群可靠瘤胃中的微生物合成。
• 6 牛乳中的维生素热稳定性不同，有的热稳定，如VA、D、B2等，但也有的热敏感性特强，如Vc。

第57页：维生素在加工中的留存

维生素在加工中的留存

• 维生素杀菌乳灭菌乳淡炼乳甜炼乳喷雾干燥乳粉酸乳制品干酪奶油保温式杀菌高温短时杀菌瓶装灭菌（A）UHT（B）A+BVA00000000+3300VB110<1035<1045401010+339097VB200000000+4~508599生物素00000101010
• 尼克酸0000？？0？
• VB600500506000
• VB1210？<10>9020>90903030
• VC20105010>50601520609499VD00000000
• VE32
• 020307030维生素在牛乳加工中的破坏率

第58页：乳的矿物质含量

乳的矿物质含量

• 每升牛奶中约含7.0克矿物质，主要有磷、钙、镁、氯、硫、铁、钠、钾等。20％的钙和磷与酪蛋白结合形成酪蛋白酸
• 磷酸钙复合体，大约1／3的镁也与酪蛋白结合，50％多的钙是以胶体无机钙存在，剩余30％是以钙离子形式溶解在乳中。乳中的矿物质含量比较稳定，受季节和饲料的影响较小。初乳中矿物质总量和每种矿物质元素含量都比较高，有些矿物质如；钙、磷、钠和氯等，在泌乳末期又会升高。2乳的微量元素乳中的微量元素主要有碘、铜、锰、硅、铝、氟、溴、锌、钴、铅等，大部分是以有机化合物的形式存在的，如：一些铜、锌、镁和铁都是在脂肪球膜中，60％～70％的铁与酪蛋白胶粒结合，80％的锌与酪蛋白结合，20％是与免疫球蛋白结合。七、乳中的矿物质和微量元素

第59页：乳中矿物质含量表

第60页：乳中气体

乳中气体

主要是CO2、O2、N2等，细菌繁殖后是氢气、甲烷等存在。

第61页：有机酸的种类与含量

有机酸的种类与含量

• 九、乳中其它成分（一）有机酸1 种类：主要是柠檬酸，此外还有微量乳酸、马尿酸、丙酮酸等。
• 2 含量：柠檬酸0.07%~0.4%，平均0.18%，在酸败乳或发酵乳中，由于乳酸菌的作用，乳酸含量增高。
• 3 乳中柠檬酸的作用：柠檬酸对乳的盐类平衡、牛乳对热、冷冻过程中的稳定性均起重要作用，同时它还是发酵乳制品的芳香成分丁二酮的前身。
• 4 存在状态：在乳中柠檬酸是以盐类状态存在，柠檬酸盐除了是酪蛋白胶粒的成分外，还有分子、离子状态的柠檬酸盐（主要是柠檬酸盐）。

第62页：细胞成分的种类

细胞成分的种类

• 1 种类：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。
• 2 细胞数：牛乳中细胞数含量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牛乳中细胞数50万个/ml，平均为26万个/ml。
• （二）细胞成分。

第63页：初乳的化学成分

初乳的化学成分

• 产犊后1周内所分泌的乳称之为初乳，呈黄褐色、有异臭、味苦、粘度大，特别是泌乳前3d，初乳特征更为显著。
• 脂肪、蛋白质特别是乳清蛋白质含量高，乳糖含量低，灰分含量高。
• 初乳中含铁量为常乳的3～5倍，铜含量约为常乳的6倍。
• 初乳中含有初乳球，可能是脱落的上皮细胞，或白细胞吸附于脂肪球处而形成，在产犊后2～3周即消失。
• 牛初乳平均总干物质含量为14.4％，其中蛋白质5.0％，脂肪4.3％，灰分0.9％，并且含有丰富的维生素A、维生素D，维生素E、维生素B12和铁。
• 除此而外，牛初乳含有多种生物活性蛋白，包括免疫球蛋白(Ig)、乳铁蛋白(Lf)、溶菌酶(Lz)，乳过氧化物酶(Lp)、血清白蛋白(BSA)、β-乳球蛋白(β-Lg)、α-乳白蛋白(α-La)、维生素B12结合蛋白、叶酸结合蛋白、胰蛋白酶抑制剂和各种生长刺激因子等。
• 十、初乳的化学。

第64页：初乳中的免疫球蛋白

初乳中的免疫球蛋白

• 免疫球蛋白一般分为IgG1，IgG2，IgA，IgD，IgE和IgM 5大类，人乳以IgA为主，牛乳则以IgG含量最高。
• 免疫球蛋白的生物学功能主要是活化补体、溶解细胞、中和细菌毒素及通过凝集反应防止微生物对细胞的侵蚀。
• 2 初乳中的乳铁蛋白。
• 牛初乳中乳铁蛋白有2种分于形态，相对分子质量分别为86 000和82 000，其主要差别在于它们所含糖类不同。
• 乳铁蛋白可以结合2个Fe3+或2个Cu2+。
• 乳铁蛋白对铁的结合促进了铁的吸收，避免了人体内-OH这种有害物质的生成。
• 另外，乳铁蛋白还有抑菌、免疫激活等作用，是双歧杆菌和肠道上皮细胞的增殖因子。
• 牛初乳中乳清蛋白含量较高，乳清蛋白中的，α-乳白蛋白、β-乳球蛋白，IgG、乳铁蛋白、BSA均呈热敏性，其变性温度在60～72℃。
• 清蛋白的变性一方面导致初乳凝聚或形成沉淀，另一方面导致其生物活性丧失，使初乳无再开发利用价值。
• （二）各种活性蛋白的功能特性。

第65页：牛初乳中的刺激生长因子

牛初乳中的刺激生长因子

• 牛初乳中含有很多种肽类生长因子，如血小板衍生生长因子、胰岛素样生长因子、转移生长因子等，而常乳中没有。
• 这些生长因子与动物生长、代谢和营养素的吸收密切相关。
• 4 初乳中的过氧化物酶，过氧化物酶是氢受体存在的情况下能分解过氧化物的酶，其相对分子质量为82 000，含铁，是一种金属蛋白，具有协同抑菌作用。