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本课件系统讲解乳的化学组成与理化性质，涵盖乳的分散体系、乳脂肪、乳蛋白质、乳糖、酶类、维生素与无机成分，以及密度、酸度、沸点等物理性质与异常乳的种类和判定。
第二章乳的成份及性质
第二篇乳与乳制品第二章乳的成份及性质第一节乳的组成及分散体系第二节乳的物理性质第三节异常乳
第一节乳的组成及其分散体系
一、乳的组成二、乳的分散体系三、乳中化学成分的性质
一、乳的组成正常牛乳中各种成分的组成大体
上是稳定的，但也受牛乳的品种、个体、地区、泌乳期、畜龄、挤乳方法、饲料、季节、环境、温度及健康状态等因素影响而有差异其中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。
表2.1 牛乳主要化学成分及含量：下表列出牛乳主要化学成分的变化范围与平均值。
| 成份 | 水分 | 总乳固体 | 脂肪 | 蛋白质 | 乳糖 | 无机盐 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 变化范围(%) | 85.5~89.5 | 10.5~14.5 | 2.5~6.0 | 2.9~5.0 | 3.6~5.5 | 0.6~0.9 |
| 平均值(%) | 87.5 | 13.0 | 4.0 | 3.4 | 4.8 | 0.8 |
二、乳的分散体系分散在牛乳中的酪蛋白颗粒
其粒子大小大部分为5～15nm，如白蛋白的粒子。乳球蛋白的粒子为2～3nm，这些蛋白质都以乳胶体状态分散。凡直径在0.1μm以下的脂肪球、一部分聚磷酸盐等也以胶体状态分散于乳中。乳糖、钾、钠、氯、柠檬酸盐和部分磷酸
表2.2 牛乳的物理性状：下表列出牛乳各成份的平均含量及其在乳中的分散体系类型。
| 成份 | 平均含量(%) | 分散体系 |
|---|---|---|
| 水分 | 87 | — |
| 脂肪 | 4.0 | 油／水型乳浊液 |
| 蛋白质 | 3.5 | 胶体溶液 |
| 乳糖 | 4.7 | 真溶液 |
| 灰分 | 0.8 | 真溶液 |
源文本中表头与数值顺序被打乱，此表按牛乳常规物理性状还原，建议对照原课件图片核对。
三、乳中化学成分的性质
㈠乳脂肪1.脂肪球及脂肪球膜2.乳脂
肪的化学组成
1.脂肪球及脂肪球膜在显微镜下可以看到
乳脂是由漂浮在乳中的大小不同的粒子构成的众多小球。这些小球是脂肪球。脂肪球是乳中最大的颗粒，其直径为0.1～20um，平均直径是3～4um，1ml全乳中有20～40亿个脂肪球。脂肪球平均直径与乳中脂肪含量有关，脂肪含量越高，脂肪球直径越大。脂肪球是
1.脂肪球及脂肪球膜在电子显微镜下观察到
的乳脂肪球为圆球形或椭圆球形，表面被一层5～10 nm厚的膜所覆盖，称为脂肪球膜。这层膜由蛋白质和磷酯构成，可以保护脂肪球免受乳中酶的破坏。而且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。
图2.1脂肪球与脂肪球膜的结构
图2.1脂肪球与脂肪球膜的结构
图2.2脂肪球膜的结构图1-脂肪2-
结合水3-蛋白质4-乳浆
2.乳脂肪的化学组成通常认为乳中脂肪成分
复杂，甘油三酯是其主要成分，约占乳脂肪的97%～98%，它和极少量的甘油二酯和甘油单酯及游离脂肪酸共存于乳中。乳中的脂肪酸分为三类：第一类为水溶性挥发性脂肪酸，例如丁酸、乙酸等；第二类是非水溶性挥发性脂肪酸，例如十二碳
表2.3 乳中脂类物质的平均含量：下表列出乳中各类脂类物质的质量分数。
| 脂类 | 质量分数(%) |
|---|---|
| 甘油三酯 | 97～98 |
| 甘油二酯 | 0.3～0.6 |
| 甘油单酯 | 0.02～0.04 |
| 游离脂肪酸 | 0.1～0.4 |
| 游离固醇 | 0.2～0.4 |
| 固醇脂 | 微量 |
| 磷酸脂 | 0.2～1.0 |
| 碳水化合物 | 微量 |
㈡乳蛋白质乳蛋白(Milk Prot
tein)是乳中主要的含氮物。牛乳的含氮化合物中95%为乳蛋白质,5%为非蛋白态含氮化合物,蛋白质在牛乳中的含量为3.0%～3.5%。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2.乳清蛋白质3.非蛋白含氮物
1.酪蛋白在温度20℃时调节脱脂乳的pH
至4.6时沉淀的一类蛋白质称为酪蛋白(Casein)，占乳蛋白总量的80%～82%，约占全乳重的2.6%，纯净的酪蛋白为白色，不溶于水，显酸性。酪蛋白不是单一的蛋白质，而是由αs-、β-、κ-、和γ-酪蛋白组成。αs-酪蛋白含磷多，故又称磷蛋白。
1.酪蛋白⑴酪蛋白酸钙—磷酸钙复合体胶粒
⑴酪蛋白酸钙—磷酸钙复合体胶粒
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(Calcium Caseinate-calciumphosphate Complex)，以胶体悬浮液的状态存在于牛乳中，其胶体微粒直径范围在10～300nm之间变化，一般40～160nm占大多数。
图2.3在电子显微镜下的酪蛋白微胶粒
图2.3在电子显微镜下的酪蛋白微胶粒
图2.4酪蛋白酸钙—磷酸钙复合体微胶
图2.4酪蛋白酸钙—磷酸钙复合体微胶粒
图2.5酪蛋白酸钙—磷酸钙复合体中的
图2.5酪蛋白酸钙—磷酸钙复合体中的亚胶束
⑵酪蛋白的酸沉淀酪蛋白微胶粒对pH的
变化很敏感。当脱脂乳的pH降低时，酪蛋白微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，就会形成酪蛋白凝固。酪蛋白的酸凝固过程以盐酸为例表示如下：酪蛋白酸钙[Ca3(PO4)2]+2
⑶酪蛋白的凝乳酶凝固牛乳中的酪蛋白在
皱胃酶等凝乳酶的作用下会发生凝固，工业上生产干酪就是利用此原理。酪蛋白在皱胃酶的作用下水解为副酪蛋白(Para-casein)，后者在钙离子等二价阳离子存在下形成不溶性的凝块，这种凝块叫做副酪蛋白钙，其凝固过程如下：酪蛋白酸钙+
⑷盐类及离子对酪蛋白稳定性的影响乳中
的酪蛋白酸钙—磷酸钙胶粒容易在氯化钠或硫酸铵等盐类饱和溶液或半饱和溶液中形成沉淀，这种沉淀是由于电荷的抵消与胶粒脱水而产生。酪蛋白酸钙—磷酸钙胶粒，对于其体系内二价的阳离子含量的变化很敏感。钙或镁
2.乳清蛋白质
②乳球蛋白中性乳清中加饱和硫酸铵或饱
和硫酸镁盐析时，能析出而不呈溶解状态的乳清蛋白即为乳球蛋白。约占乳清蛋白的13%。乳球蛋白具有抗原作用，故又称为免疫球蛋白。初乳中免疫球蛋白含量比常乳高。
3.非蛋白含氮物除了乳蛋白质外
还有约5%非蛋白含氮化合物，如氨、游离氨基酸、尿素、尿酸、肌酸及嘌呤碱等。这些物质基本上是机体蛋白质代谢的产物，通过乳腺细胞进人乳中。另外还有少量维生素氮。
㈢乳糖(2)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，称乳糖不耐症乳糖酶缺乏的程度各不相同，因而症状也各异。从连极少量的乳品都不能消化到摄入大量含乳糖食物后引起轻微的胃肠功能紊乱。
㈢乳糖(3)乳糖受到乳酸菌作用时会发
生分解变化，这些细菌含有一种酶叫乳糖酶，它能把乳糖分子分解成中间产物。来自乳酸菌的其它酶继续分解这些中间产物，把它们转变成各种酸，其中乳酸最重要，这就是乳变酸时发生的过程，即乳糖的乳酸发酵。
图2.6乳糖的结构示意图
图2.6乳糖的结构示意图
㈣乳中的无机物牛乳中的无机物(Ino
rganicSalts)亦称为矿物质，含量为0.35%～1.21%，平均为0.8%左右，主要有磷、钙、镁、氯、钠、硫、钾等，此外还有一些微量元素。常乳中钙盐和钾盐含量极高，然而，盐的含量不总是恒定的，牛乳中无机物的含量
表2.4 100ml牛乳中的主要无机成分的含量(mg)：下表列出牛乳中主要无机成分的含量。
| 项目 | 牛乳 |
|---|---|
| 钾 | 158 |
| 钠 | 54 |
| 钙 | 109 |
| 镁 | 11 |
| 磷 | 95 |
| 硫 | 9 |
| 氯 | 99 |
源文本数值粘连严重，此表按牛乳常规无机成分含量还原，建议对照原课件图片核对。
㈤乳中的维生素牛乳含有几乎所有已知的
维生素。牛乳中的维生素包括脂溶性维生素A、D、E、K和水溶性的维生素B1、B2、B6、B12、C等两大类。牛乳中的维生素，部分来自饲料中的维生素，如维生素E；有的要靠乳牛自身合成，如B族维生素。然而，乳中维生素含量因贮存和加工中损失
表2.5 乳中维生素的含量及成人日需要量：下表列出乳中主要维生素含量及成年人日需要量。
| 维生素 | 含量(mg/L) | 成年人日需要量(mg) |
|---|---|---|
| A | 0.2~2 | 1~2 |
| B1 | 0.4 | 1~2 |
| B2 | 1.7 | 2~4 |
| C | 5~20 | 30~100 |
| D | 0.002 | 0.01 |
㈥乳中的酶类
1.水解酶类A.脂酶B.磷酸酶C.蛋白酶
图2.7脂酶在水解脂肪
图2.7脂酶在水解脂肪
C.蛋白酶牛乳中的蛋白酶分别来自乳本
身和污染的微生物。乳中蛋白酶多为细菌性酶，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。其中由乳酸菌形成的蛋白酶在乳中，在干酪加工中具有非常重要的意义。蛋白酶在高于75～80℃的温度中即被破坏，在70℃以下时，
2.氧化还原酶类A.过氧化氢酶B
.过氧化物酶
A.过氧化氢酶牛乳中的过氧化氢酶主要
来自白血球的细胞成分，特别在初乳和乳房炎乳中含量较多。过氧化氢酶把过氧化氢分解成水和游离氧。通过测量乳中游离氧的量就可以反映乳中过氧化氢酶的含量，也能了解牛奶是否来自健康动物乳房。
㈦乳中的其他成分
1.有机酸乳中的有机酸主要是柠檬酸等
。在酸败乳及发酵乳中，在乳酸菌的作用下马尿酸可转化为苯甲酸。乳中柠檬酸的含量为0.07%～0.40%，平均为0.18%，以盐类状态存在。除了酪蛋白胶粒成分中的柠檬酸盐外，还存在有分子、离子状态的柠檬酸盐，主要为柠
2.气体主要为二氧化碳
氧气和氮气等，约占鲜牛乳的5%～7%(V/Y)，其中二氧化碳最多，氧最少。在挤乳及贮存过程中，二氧化碳由于逸出而减少，而氧、氮则因与大气接触而增多。
第二节乳的物理性质
一、乳的色泽及光学性质二、乳的热学性质三、乳的滋味与气味四、乳的酸度与氢离子浓度五、乳的电学性质六、乳的比重和密度七、乳的黏度与表面张力
一、乳的色泽及光学性质新鲜正常的牛乳呈不
透明的乳白色或淡黄色。乳白色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所产生。牛乳中的脂溶性胡萝卜素和叶黄素使乳略带淡黄色，而水溶性的核黄素使乳清呈荧光性黄绿色。
一、乳的色泽及光学性质牛乳的折射率由于有
溶质的存在而比水的折射率大，但在全乳脂肪球的不规则反射影响下，不易正确测定。由脱脂乳测得的较准确，折射率为nD20=1.344～1.348，此值与乳固体的含量有比例关系，由此可判定牛乳是否掺水。
图2.8正常牛乳的色泽
图2.8正常牛乳的色泽
二、乳的热学性质
㈠冰点牛乳的冰点一般为-0.525～
-0.565℃，平均为-0.540℃。可根据冰点变动用下列公式来推算掺水量：X=[(T-T1)÷T]×100式中X——掺水量(%)；T——正常乳的冰点(℃)；T1——被检乳的冰点(℃)。
㈡沸点牛乳的沸点在101.33kPa
(1个大气压)下为100.55℃，乳的沸点受其固形物的含量影响。浓缩到原体积一半时，沸点上升到101.05℃。
㈢比热牛乳中主要成分的比热为[kJ/
(kg.k)]：乳蛋白2.09、乳脂肪2.09、乳糖1.25、盐类2.93，由此及乳成分之含量百分比计算得牛乳的比热约为3.89kJ/(kg.k)。牛乳的比热为所含各成分之比的总和。
三、乳的气味与滋味乳中含有挥发性脂肪酸及
其他挥发性物质，这些物质是牛乳滋味和气味的主要构成成分。香味随温度的高低而异，乳经加热后香味强烈，冷却后减弱。乳中羰基化合物，如乙醛、丙酮、甲醛等均与牛乳风味有关。
三、乳的气味与滋味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会带有牛粪味或饲料味，贮存器不良时则产生金属味，消毒温度太高则产生焦糖味。每一个处理过程都必须注意周围环境的清洁以及各种因素的影响。
三、乳的气味与滋味新鲜纯净的乳稍带甜味
这是由于乳中含有乳糖。乳中除甜味外，因其中含有氯离子，所以稍带咸味。常乳中的咸味因受乳糖、脂肪、蛋白质等所调和而不易觉察，但异常乳如乳房炎乳中氯的含量较高，有浓厚的咸味。乳中的苦味来自Mg2+、Ca2+，而酸味是由
四、乳的酸度与氢离子浓度刚挤出的新鲜乳若
以乳酸度计，酸度为0.15%～0.18%(16～18°T)。固有酸度或自然酸度主要由乳中的蛋白质、柠檬酸盐、磷酸盐及二氧化碳等酸性物质所造成，其中来源于CO2占0.01%～0.02%(2～3°T)
四、乳的酸度与氢离子浓度乳在微生物的作用
下发生乳酸发酵，导致乳的酸度逐渐升高。由于发酵产酸而升高的这部分酸度称为发酵酸度。固有酸度和发酵酸度之和称为总酸度。一般条件下，乳品工业所测定的酸度就是总酸度。
吉尔涅尔度
(°T)取10ml牛乳，用20ml蒸馏水稀释，加入5%的酚酞指示剂0.5ml(大约5滴)，以0.1mol/L氢氧化钠溶液滴定，将所消耗的NaOH毫升数乘以10，即中和100ml牛乳所需0.1mol/L氢氧化钠毫升数，消耗1ml为1°T。
图5.9滴定操作图解
图5.9滴定操作图解
乳酸度(乳酸%)用乳酸量表示酸度时
按上述方法测定后用下列公式计算：乳酸(%)={[0.1mol/LnaOH毫升数×0.009]÷供试牛乳重量(g)}×100
pH酸度可用氢离子浓度指数
(pH)表示正常新鲜牛乳的pH为6.5～6.7一般酸败乳或初乳的pH在6.4以下乳房炎乳或低酸度乳pH在6.8以上。
五、乳的电学性质乳中含有电解质而能传导电
流。牛乳的导电率与其成分，特别是氯离子和乳糖的含量有关。正常牛乳在25℃时，导电率为0.004～0.005西门子(S)。乳房炎乳中Na+、CL-等离子增多，导电率上升。一般导电率超过0.06西门子(S)即可认为是患病牛乳。
六、乳的比重和密度15℃时
正常乳的比重平均为1.032在20℃时正常乳的密度平均为l.030在同温度下乳的密度较比重小0.0019乳品生产中常以0.002的差数进行换算；密度受温度影响，温度每升高或降低l℃实测值就减少或增加0.002。
七、乳的黏度与表面张力牛乳大致可认为属于
牛顿流体。正常乳的黏度为0.00155～0.002Pa·s，牛乳的黏度随温度升高而降低。牛乳表面张力在20℃时为0.04～0.06N/cm2。牛乳的表面张力随温度上升而降低，随含脂率的减少而增大。
第三节异常乳
一、异常乳的概念和种类二、异常乳的产生原因和性质
一、异常乳的概念和种类
㈠异常乳的概念正常乳的成分和性质基本
稳定当乳牛受到饲养管理、疾病、气温以及其他各种因素的影响时，乳的成分和性质往往发生变化，这种乳称作异常乳，不适于加工优质的产品。
㈡异常乳的种类异常乳可分下列几种：生
理异常乳化学异常乳病理异常乳微生物污染乳
二、异常乳的产生原因和性质
㈠生理异常乳1.营养不良乳2.初乳
1.营养不良乳饲料不足
营养不良的乳牛所产的乳对皱胃酶几乎不凝固，所以这种乳不能制造干酪。当喂以充足的饲料，加强营养之后，牛乳即可恢复正常，对皱胃酶即可凝固。
2.初乳母牛分娩后一周所分泌的乳叫初乳
呈黄褐色、有异臭、苦味、咸味、黏度大，特别是3d之内，初乳特征更为显著。其过氧化氢酶和过氧化物酶的含量高，灰分含量高，脂肪和蛋白质含量极高，而乳糖含量低。一个很明显特点是其白蛋白和球蛋白含量很高，因而初乳加热时易凝固
2.初乳初乳中也含抗体
叫免疫球蛋白。它可以保护幼畜免受感染，直至幼畜的免疫系统建立。初乳中含铁量约为常乳的3～5倍，铜含量约为常乳的6倍。我国轻工业部部颁标准规定产犊后7d内的初乳不得使用。
㈡化学异常乳1.酒精阳性乳2.低成份
乳3.混入异物乳4.风味异常乳
1.酒精阳性乳⑴高酸度酒精阳性乳⑵低酸度
酒精阳性乳⑶冷冻乳
⑴高酸度酒精阳性乳一般酸度在20°T
以上时的乳酒精试验均为阳性，称为酒精阳性乳。鲜乳中微生物繁殖使酸度升高。因此要注意挤乳时的卫生并将挤出鲜乳保存在适当的温度条件下，以免微生物污染繁殖。
⑵低酸度酒精阳性乳有的鲜乳虽然酸度低
(16°T以下)但酒精试验也呈阳性，所以称作低酸度酒精阳性乳。这可能与饲养管理导致Ca2+、Mg2+离子不平衡有关。
⑶冷冻乳冬季因受气候和运输的影响
鲜乳产生冻结现象，导致乳中一部分酪蛋白变性。同时，在处理时因温度和时间的影响，酸度相应升高，以致产生酒精阳性乳。但这种酒精阳性乳的耐热性要比因受其他原因而产生的酒精阳性乳高。
2.低成份乳乳的成分明显低于常乳
主要受遗传和饲养管理所左右。
4.风味异常乳造成牛乳风味异常的因素很多
通过机体转移或从空气中吸收而来的饲料味酶作用而产生的脂肪分解味挤乳后从外界污染或吸收的牛体味或金属味等。
㈢微生物污染乳1.原料乳的微生物污染
状况2.乳中微生物的来源
1.原料乳的微生物污染状况牛奶如果来自一
个卫生良好的奶场,则含细菌为每ml数千个如果清洁、消毒和冷却标准不妥当，则可达到每ml乳中数有百万个细菌每日对所有挤奶设备进行清洗消毒是决定乳的微生物学质量的最重要的因素。对乳进行分级时，细菌总数必须少于1000,000个/ml。
2.乳中微生物的来源在一般情况下
奶有三个主要的微生物性污染源：一是来自乳房内部；二是来自乳房外部，包括牛体和空气；三是来自挤奶和贮存设备。⑴乳房⑵牛体⑶空气⑷挤乳用具和乳桶⑸工作人员
⑴乳房从健康乳房挤出的奶虽然不经消毒
但所含微生物数量很少。这些微生物主要是一些微球菌和链球菌，它们对奶产量及质量没有明显影响。乳房中微生物多少取决于乳房的清洁程度，许多细菌从乳头端部侵入乳房，由于细菌本身的繁殖和乳房的物理蠕动而进入乳头乳池下部。因此，
图许多细菌从乳头端部侵入乳房挤乳时最
初挤出的乳应废弃
乳房炎乳如果乳牛患有细菌性
乳房炎，乳中细菌含量会明显增加。在一定条件下，有很多细菌可以引起乳房炎，但最常见、引起经济损失最大的是埃希氏大肠杆菌，金色化脓葡萄球菌和无乳链球菌。
乳房炎的危害埃希氏大肠杆菌在粪便中随
处可见，畜群通过粪便可把乳房炎从一头牛传染给另一头牛。乳房炎乳中化脓性葡萄球菌能产生毒素，这种毒素可以引起食用者腹痛、腹泻和呕吐。无乳链球菌在正常情况下在乳中是找不到的，除非发生了传染性乳房炎，挤奶员的手臂和
⑶空气挤乳及收乳过程中
鲜乳经常暴露于空气中，因此受空气中微生物污染的机会很多。尤其是牛舍内空气，含有很多的细菌。通常细菌在空气中含量为50~100个/ml，灰尘多时可达10000个/ ml，其中以球菌和带芽孢的杆菌居多，此外霉菌的孢子也很多。
⑸工作人员人工挤奶时工作人员手臂可以
直接污染奶，实际上也许不可能查明以这种方式传入的腐败性微生物的数量然而，传播病原体的可能性明显存在。这些病原体，或者可以由患有临床症状的传染病的人员传播，也可由其它污染，如粪便进行被动传播。
㈣病理异常乳1.乳房炎乳2.其他病牛
1.乳房炎乳由于外伤或者细菌感染
使乳房发生炎症，这时乳房所分泌的乳被称为乳房炎乳，其成分和性质都发生变化，乳糖含量降低，氯含量增加及球蛋白含量升高，酪蛋白含量下降，并且细胞上皮细胞数量多，以致无脂干物质含量较常乳少。乳牛患乳房炎后，
2.其他病牛乳主要由患口蹄疫
布氏杆菌病等的乳牛所产的乳，乳的质量变化大致与乳房炎乳相类似。乳牛患酮体过剩、肝机能障碍、繁殖障碍等，易分泌酒精阳性乳。
思考题1.牛乳的主要化学成分包括哪些
?影响牛乳成份的因素有哪些?2.试述牛乳的分散体系?3.简述乳脂肪在乳中的存在状态?乳脂肪球膜的构造如何影响乳脂肪的稳定性?4.试述酪蛋白在乳中的存在状态?影响酪蛋白胶粒稳定性的因素有哪些?5.
思考题6.简述牛乳中无机物的种类及存
在状态?无机物对牛乳的稳定性有何影响?7.乳中的酶类主要包括哪些?对乳制品的质量有何影响?8.试述乳的物理性质及其对判断牛乳的质好坏和确定合理的加工工艺的作用。9.异常乳的种类及特性?10.异常乳形成的原因及控制。
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