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第四节乳制品一、基础部分(一)牛乳的成分及营养价值1.概述牛乳是母牛分娩后,为给犊牛提供生长所需营养,而从其乳腺分泌出来的物质,它含有幼小机体所需的全部营养成分,是哺乳动物降生后最易消化吸收的完全食物。牛乳的成分主要包括:水、脂肪、蛋白质、乳糖及灰分等。正常的牛乳中各种成分的组成大体上是稳定的,但受乳牛的品种、个体差异、泌乳期、年龄、饲料、季节、气温、挤奶状况及健康状况等因素影响而有所不同,其中变化最大的是脂肪,其次是蛋白质,乳糖和灰分含量相对比较稳定。牛乳的成分:牛乳加工后各组分的名称:2.乳脂肪乳脂肪约有99%的成分是由一个分子的甘油和三个分子脂肪酸所组成的甘油三酸酯,乳脂肪的脂肪酸组成随季节的变化会有较大的变动,尤其是饲料,牛乳脂肪酸中大约60~70%是饱和脂肪酸(主要是软脂酸、硬脂酸和豆酸),25~30%是不饱和脂肪酸(主要是油酸),还有大约4%是多不饱和脂肪酸(亚油酸和亚麻酸)。乳脂肪的特点:存在一些短链脂肪酸(4、6、8、10个碳原子),这在其他脂肪中是很少见的,丁酸(在其他一般脂肪中不存在)在乳脂肪的脂肪酸中却占4%。短链脂肪酸的重要性:首先,它们具有某些显著的特征气味,而这些气味对于形成某些乳制品,尤其是干酪的风味和气味是非常重要的;其次,乳脂肪中含有相对丰富的短链脂肪酸,易消化,也可用来鉴别用其他脂肪掺假问题。物理形式:牛乳是以脂肪球分散在包含非脂乳固体的水相中形成稳定的乳浊液形式存在的,脂肪几乎都是以小脂肪球的形式存在,脂肪球表面被脂肪球膜的蛋白和磷脂包裹着。脂肪球的直径在0.1~20µm范围。在重力作用下,因为乳脂肪和水相之间密度的不同,造成脂肪球的大量上浮,形成稀奶油。脂肪氧化:乳脂肪与空气中的氧、光线、金属铜等接触时,将发生氧化作用,从而产生所谓的脂肪氧化臭。乳脂肪的氧化发生在不饱和脂肪酸的双键位,产生一种令人不愉快的气味。因为乳制品一般不允许使用抗氧化剂,因此必须将加工的乳脂产品,如奶油和无水乳脂的氧化降低到最小程度。乳中存在的细菌,以及将牛乳加热至80℃以上,都有抗氧化作用,后者导致少量硫氢基合化物的形成。非脂乳固体在牛乳的总固形物中,除脂肪外,其余统称为非脂乳固体,即总固形物和脂肪含量之间的差值,非脂乳固体包括乳中的蛋白质、乳糖、无机盐、维生素和微量含氮化合物。3.乳蛋白质乳蛋白质主要分为酪蛋白和乳清蛋白两大类,两者都是非均一蛋白,定义:在20℃时调节脱脂乳的pH至4.6时从牛乳中沉淀的蛋白质称为酪蛋白;在同样条件下不沉淀的称为乳清蛋白。牛乳所含有的蛋白总量大约为3.3%(总氮×6.38),其中2.5%左右是酪蛋白,0.6%是乳清蛋白,剩余的0.2%为一些含氮化合物,属于非蛋白氮(如氨、游离氨基酸、尿素、尿酸、肌酸及膘呤碱等及少量含氮维生素中的维生素态氮)。酪蛋白:酪蛋白是一类磷酸蛋白,占牛乳真蛋白的80%左右,它主要以五种形式存在:αS1、αS2、β-、κ-和γ-酪蛋白。牛乳中大量的酪蛋白是以酪蛋白胶束的形式存在的,酪蛋白胶束是直径在10~300µm的几千个酪蛋白分子的聚集体。在酪蛋白胶束中存在一些无机盐,其中最重要的是钙,没有钙,胶束就会解体。酪蛋白胶束中的钙是以钙离子和胶体磷酸钙(见无机盐)的形式存在的到目前为止,酪蛋白胶束的详细结构还不清楚,但一般认为它是一个由α-和β-酪蛋白组成的、表面覆盖κ-酪蛋白的球形聚集体。表1-1-3牛乳中主要蛋白质的分类酪蛋白胶束对乳的加工很重要,因为它不稳定,对pH值变化非常敏感,通过酸化和凝乳作用会沉淀或凝固。凝乳可分为两个阶段:酪蛋白酶副酪蛋白+乳清月示副酪蛋白胶束凝胶乳清蛋白:乳中主要的乳清蛋白有β-乳球蛋白、α-乳球蛋白、血清白蛋白、免疫球蛋白和月示胨。主要的乳清蛋白有一个球状结构,这是因为乳清蛋白分子中具有相当数量的二硫化物,乳清蛋白不会因为酸化和凝乳作用而沉淀,但加热至65℃或65℃以上乳清蛋白就会开始变性,除了月示胨外,其他都变成了不溶性的。4.乳糖乳糖:是由葡萄糖和半乳糖结合成的双糖,它仅存在于乳中。乳糖最主要的特性概括如下:(1)它是一种可降解的糖类,当乳受热时会发生美拉德反应。(2)它的甜度只有蔗糖的1/6。(3)它的溶解度不大(大约21g/100ml水),浓缩乳制品中会出现结晶。(4)溶液中的乳糖是以α-型与β-型乳糖的平衡混合物形式存在的,当温度超过93.50℃时,过饱和溶液中形成β-乳糖(无水物)结晶;而低于93.50℃时,形成α-含水乳糖结晶。后者存在于乳糖以结晶形式存在的乳制品中,例如干粉和甜炼乳。(5)乳糖经乳酸菌发酵产生乳酸。(6)乳糖可以被半乳糖苷酶水解为单糖——葡萄糖和半乳糖图1-1-4乳糖的结构式*游离苷羟基5.无机盐类牛乳中含有0.8%左右的无机盐,主要以Ca、Mg、K、Na、Cl、PO4、碳酸氢盐和柠檬酸盐的形式存在,同时还有其他一些微量元素的无机盐存在,如Cu、Zn、Fe。牛乳中的无机盐的含量随着奶牛的品种、泌乳期、季节、饲料等种种条件而异。除了只以溶液形式存在的氯化物之外,乳中主要的无机盐均以两种形式存在:可溶的和胶体的,可溶性的钾、钠和氯化物主要是以离子形式存在,钙、镁小部分呈离子状态,大部分与酪蛋白、柠檬酸、磷酸结合呈胶体状态,磷是磷蛋白(酪蛋白)、磷脂及有机磷酸脂的成分。乳中90%以上的钾和钠是可溶性的,而钙和镁却只有35%是可溶性的。6.乳中的维生素牛乳中含有几乎所有的维生素,特别是VB2含量很丰富,但VD的含量不多。乳中维生素有脂溶性维生素(维生素A、D、E、K)和水溶性维生素(维生素B1、B2、B6、叶酸、B12、C)两大类。不同的维生素的热稳定性不同,VC热敏感性特强,而VB2、VA、VD等对热稳定。泌乳期对乳中维生素含量有直接影响,如初乳中VA及胡萝卜素含量多于常乳中的。7.乳中的酶酶的来源:一是来自乳腺,二是来源于微生物的代谢产物。乳中酶的种类很多,但与乳制品生产密切相关的主要有水解酶类及氧化还原酶类。脂酶:膜脂酶和乳浆脂酶,影响较大的是(乳浆)脂酶,它除了来自乳腺外,微生物污染也是重要来源。脂酶经80℃/20s可完全钝化。乳脂肪对脂酶的热稳定性有保护作用。乳脂肪在脂酶作用下分解产生游离脂肪酸而带来脂肪分解臭,这是乳制品尤其是奶油常见的一种缺陷。磷酸酶:碱性磷酸酶经62.8℃/30min或72℃/15s被钝化,以此可用来检验巴氏杀菌乳杀菌是否彻底(磷酸酶试验)。过氧化氢酶:主要来自白血球的细胞成分,特别是在初乳和乳房炎乳中。因此可将过氧化氢酶试验作为检验乳房炎乳的手段之一。钝化条件:75℃/20min。过氧化物酶:主要来自白血球的细胞成分,是固有的乳酶。钝化条件:70℃/150min;75℃/25min;80℃/2.5s。还原酶:上述酶类是乳中固有的乳酶,而还原酶则是微生物的代谢产物,因其数量与微生物污染的程度成正比,在微生物检验中常用来判断乳的新鲜程度。蛋白酶:耐热性强,80℃/10min可钝化,作用的最适pH8.0,能使蛋白凝固。8.牛乳的营养价值牛乳是一种对人类的营养需求极有价值的物质,它能提供较大量的五大营养素:蛋白质、脂肪、碳水化合物、无机盐和维生素。巴氏杀菌乳中营养素的平均分布见表1-1-5。按照人类所需的营养,乳中最有价值的成分是蛋白质,乳蛋白提供的氨基酸相当平衡,在评价食物蛋白质质量时,酪蛋白通常被作为参照蛋白质来对照。乳和乳制品提供的蛋白质占世界蛋白消费总量的20%左右。乳和乳制品同时也是钙的主要膳食来源,同时也提供了大量的维生素A、D及B族维生素。表1-1-5巴氏杀菌乳提供的营养素(平均值)营养素含量(每升乳中)蛋白质34.0g脂肪39.1g碳水化合物49.4g钙1.2g铁1.1mgVA(相当含量的核黄素)417mgVD0.30mgVB10.40mgVB21.6mg烟酸9.3mgVC10.4mg(二)牛乳的性质1.乳的胶体分散体系图1-1-5牛乳的分散体系2.乳的物理化学性质乳的物理性质是鉴定原料乳质量的重要依据。乳的色泽与光学性质:新鲜的牛乳一般呈乳白色或淡黄色。关于牛乳、脱脂乳与均质乳对光的不规则反射,反射光量以均质乳最多,脱脂乳最少,牛乳居中。乳的热学性质冰点:牛乳冰点的平均值为-0.53~-0.55℃,平均为-0.542℃。作为溶质的乳糖与盐类是冰点下降的主要因素。在牛乳中掺水,可导致冰点回升。掺水10%,冰点约上升0.054℃,可根据冰点的变动用下列公式来推算掺水量(但只对酸度在20oT以内的新鲜乳):w=(t-t’)/t(100-ws)式中w-以质量计的加水量(%)t–正常乳的冰点(℃)t’–被检乳的冰点(℃)ws-被检乳的乳固体含量(%)沸点:乳的沸点在101kPa(1个大气压)下为100.55℃。乳在浓缩过程中沸点继续上升,浓缩致原体积的一半时,沸点约上升到101.05℃。比热容:一般牛乳的比热容约为3.89kJ/(kg•℃)。乳中主要成分的比热容分别为(kJ/(kg•℃)):乳脂肪209,乳蛋白质2.09,乳糖1.26,盐类2.93。乳制品的比热容在乳品生产上有很重要的意义。乳的电学性质电导:25℃时牛乳的电导为0.004~0.005s。氧化还原电势:一般牛乳的氧化还原电势Eh为+0.23~+0.25V。乳的相对密度与密度:正常乳的相对密度平均为d1515=1.032。乳的密度系指乳在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D204=1.030。在同一温度下,相对密度和密度的绝对值相差甚微,乳的密度较相对密度小0.0019,乳品生产中常以0.002的差数进行换算。WT=1.2WF+0.25L+C式中wT—乳干物质含量(%)wF—含脂率(%)L—牛乳密度计的读数C—校正系数,可取0.14乳的粘度与表面张力:20℃时正常乳的粘度平均为1.75mPa•s。粘度随温度升高而降低,在乳的成分中,脂肪及蛋白质对粘度影响最显著。加工中粘度也会由于脱脂、杀菌、均质等处理而有所变化。牛乳的表面张力随温度升高而降低,随含脂率的降低而增大。20℃时为0.04~0.06N/m。表面张力与牛乳的气泡性、乳浊液状态、微生物生长、热处理、均质作用、风味等有关。牛乳的酸度乳的滴定酸度及pH:“滴定酸度”是乳制品生产中最为常用的,我国《乳、乳制品及其检验方法》中规定酸度试验是以滴定酸度为标准的,用oT或乳酸百分率(乳酸%)表示。滴定酸度(oT)定义:以酚酞为指示剂,中和100ml乳所消耗0.1MNaOH溶液的毫升数。正常的新鲜牛乳的滴定酸度约为14~20oT,一般为16~18oT。乳酸%=(g)0.009*(ml)OH0.1mol/LNa测定乳样的质量体积*100%pH是指用氢离子浓度指数表示的酸度,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,乳房炎乳或低酸度乳pH在6.8以上。乳中酸度的来源:刚挤出的新鲜乳的酸度称为固有酸度或自然酸度;挤出后的乳,在微生物作用下由于发酵产酸而升高的酸度称为发酵酸度;两者之和称为总酸度。原料乳的酸度越高,对热的稳定性越差。表1-1-6牛乳的酸度与凝固温度的关系乳的热值:牛乳的热值为276J/100g3.牛乳在热处理中的变化图1-1-6热处理对牛乳的影响1-加热臭2-过氧化物酶钝化3-磷酸酶钝化Ⅰ-褐变-酪蛋白凝固Ⅱ-芽孢菌杀灭Ⅲ-杀菌Ⅳ-结构菌杀灭Ⅴ-大肠菌群杀灭Ⅵ-未查明区①超高温瞬时处理(UHT)②高温瞬时杀菌(93.3℃瞬时)③高温短时杀菌(71.7℃/15s)④短时杀菌⑤低温保持式杀菌⑥1860年的巴氏杀菌⑦瓶装杀菌形成薄膜:牛乳在40℃以上加热时,液面会生成薄膜,即拉姆斯现象。原因是由于液面水分不断蒸发,在空气和乳液截面层的蛋白显著浓缩,导致胶体凝结形成薄膜。褐变反应:牛乳经长时间高温加热则发生褐变反应,属非酶褐变,包括羰-氨反应(美拉德反应)和乳糖的焦糖化反应。形成乳石:高温处理或煮沸时,在与牛乳接触的加热面上会形成乳石。其主要成分是蛋白质、脂肪与无机物。乳石的形成不仅影响传热,降低热效率,影响杀菌效果,而且造成乳固体的损失。乳蛋白质的热变性:酪蛋白对热比较稳定,乳清蛋白容易
本文标题:乳制品加工
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