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教 案 首 页 授课顺序 1 学时 4 日期20 年 月 日 班级,绪论：我国乳品加工业生产现状、技术创新趋势与发展战略,一、国内外乳品加工业生产现状,（一）原料奶生产1992年到2001年，中国原料奶产量由563.9万吨增长到1029万吨，年均增长幅度为6.9%。从原料奶总产量来看，2000年中国原料奶总量仅占全球总量的0.161%，这与占世界人口1/4的农业大国很不相称。,（二）人均年占有奶量,2000年世界人均占有量达到95.1千克；发达国家人均原料奶占有量最多，人均200千克左右。发展中国家人均原料奶占有量达到40.1千克。,（三）乳品加工企业数量、规 模和分布,1998年中国拥有加工厂1000多座，日加工总量为2.53万吨，日加工能力超过100吨的大型企业占总数的5%，45%是加工能力在20吨以下的小型加工厂。,（四）从业人员的数量和结构,由于企业集团的兼并和重组，从1998年后所人员下降；但近两年有所上升，主要是由于近两年乳品行业的投资较热，发展的势头较好，吸引了一些外资和国内的投资，所以从业人员有所上升，基本维持在万之间左右。,（五）乳品加工业年生产总值,2000年销售收入前十位的企业共实现销售收入86.1亿元。,（六）乳品国际贸易情况,我国成为乳品净进口国。乳制品的数量是当前国内总产量的25.4%。,（七）生产工艺及装备水平,我国乳品设备同世界先进国家比大约有年的差距。目前进口机械占国内50%的市场，现有的乳品生产企业中，15的企业拥有进口设备。主要包括砖型纸盒包装的超高温灭菌奶生产线、塑料袋软包装奶生产线、屋型纸盒包装的杀菌奶灌装设备、杯装酸奶灌装设备等。,（八）乳品生产成本及市场价格,原料奶生产成本总的特征是北低南高、农牧区低于大中城市，农户散养低于集中舍养。中国原料奶生产总成本中饲料支出比重较大。,（九）乳制品总产量、品种与结构,中国乳制品产品品种单一。其中奶粉产量约占乳制品产量的70%（2000年）。同1999年相比，液体乳增加幅度较大，超过50%。,图2000年液态奶总产量的组成结构,（十）中国乳品消费,2001年增长15.6%，预计2002年的奶类消费增长幅度仍会保持在10%以上的水平。,（十一）乳业管理、经营体制,从全国范围来讲，原料奶生产归农业部管理；乳制品加工归轻工食品部门管理；国内乳品流通归商业部门管理，乳品国际贸易归口外贸部门管理。这种从国家到省、地、县、乡都按部门分割管理的体制对乳业的发展很不利。,(十二)乳品对外贸易政策,目前中国执行的是比较开放的贸易政策。除放开乳品进口外，还通过吸收世界粮食计划署和欧盟等奶类项目援助，进口乳制品生产还原奶，以及吸引外资到中国创办乳制品企业。,（十三）质量标准及质量保障体系,我国的乳制品质量标准，与发达国家有很大的差距，如：干物质含量、细菌总数以及体细胞的数量等都与IDF的标准有差距，所以要完善和建立新的质量标准。,（十三）质量标准及质量保障体系,目前，世界乳业广泛采用GMP、HACCP和ISO9000族等质量管理体系，我国目前大的乳业集团多以实行了ISO9000族体系的认证，但中小乳业还存在问题，而HACCP体系的认证，我国自年代由国家质量技术监督局在食品行业引进和推广以来，在乳业还未普及，目前我们应积极推广该体系的普及，和国际接轨，这有利于乳业走出国门。,二、我国乳品加工技术创新趋势,（一）、产前（二）、产中（三）、产中,（一）产前,、奶牛单产方面我国奶牛单产较低，目前我国奶源基地的良种及改良种奶牛一个泌乳期单产在30005000千克左右，但全国奶牛平均单产仅为1700千克。,、奶牛单产方面,中国荷斯坦牛品质最佳，年均单产达5000千克以上，但其在全国奶牛存栏中所占比例不高。全国成年母牛头均年产奶量为3516千克，只相当于世界平均产量(5500千克)的2/3。,、奶牛单产方面,另外，国外已采用（即牛生长激素），提高乳牛的产奶量是近年来迅速发展起来的一项高新生物技术。,、奶牛饲养规模、经济效益及奶价方面。,（）、从饲养方式看，中国的原料奶主要由个体养殖户生产。据统计，1996年户养奶牛占全国奶牛总头数的76.8，养奶牛户平均饲养规模不到7.4头，规模在百头以上的大型奶牛场主要分布在大城市郊区。大规模奶牛场的奶牛单产和奶的乳脂率、干物质含量要普遍高于农户散养奶牛。,、奶牛饲养规模、经济效益及奶价方面。,（）我国传统奶牛饲养业，劳动生产率低，导致经济效益差，奶价高，已接近或达到国外价格水平。2002年4月份，乳品厂的收奶价格在1.52.0元/之间，最高的达到3.0元/以上。而主要乳制品出口国家的收奶价格:美国2.76元人民币/，澳大利亚1.49元人民币/，新西兰1.28元人民币/。,、原料奶快速检测技术方面,国外对原料奶的检测技术优势体现在对原料乳化学组成及卫生质量（细菌数、体细胞数、抗生素等）的快速检测、机械榨乳过程中的自动计量等方面。我国在这方面的检测技术上较原始、简单、落后，除大的乳业集团靠进口检测设备对微生物进行检测（如完达山、三鹿等），大多是企业无法实现对某些致病菌的快速检测，急需开发这方面的技术。,（二）、产中,加入后，对乳制品的在线检测显得尤为重要，这有利于企业质量检验人员对产品质量进行跟踪，并及时整顿产品质量。但我国乳品企业对乳制品的在线检测技术掌握的还很不够，包括：化学方法检测、物理方法检测、和微生物快速检测，以及一些检测仪器的研制。,、乳的风味及品质方面,我国奶的生产主要源于小规模农户分散饲养的奶牛，多为手工挤奶，原料奶质量差，国外一般采用大规模饲养奶牛，牛奶的乳脂率、干物质含量要普遍高于农户散养奶牛。如：发达国家乳干物质达到12.5%，而我国仅为11.5%。,、乳的风味及品质方面,加入WTO后，一方面要调整乳的风味，另一方面要与国际接轨，乳业要推广HACCP、GMP、ISO9000等质量管理体系，以及乳制品标准也要完善和修订。,2、生产装备及设备制造技术方面,发达国家原料奶的挤奶、冷却运输集中，全部实现机械化、自动化，槽车运奶在发达国家占收奶总量的70%。瑞典和法国生产的片式超高温杀菌机，启动，运转，清洗全过程实现自动化，无菌灌装技术和设备也有较高的水平。,3、产品结构与技术开发方面,）产品品种结构（）、液体奶的开发。国外液体乳主要以保鲜的巴氏杀菌奶为主，这与其完善的冷链系统和经济基础有关。而我国目前主要为UHT奶，应进一步开发液体乳的品种以适应不同消费者的需要。,（）功能型乳粉。,针对健康情况、特殊的人群、不同年龄阶段的人群研究开发的功能型乳粉将很畅销。如：低乳糖乳粉、初乳粉、免疫乳粉。,（）发酵乳及其菌种方面,益生菌发酵乳在国外日益受到关注，发展势头较好。而目前国内企业的发酵剂大多数是国外进口的。从长远来看，国产发酵剂（如直投式发酵剂）的研究与开发势在必行。,（）功能性乳制品的开发,主要是对乳铁蛋白、免疫球蛋白和乳蛋白活性肽的提取；以乳蛋白为原料的生物活性肽；具有调节肠道微生态作用的益生菌发酵乳制品的开发，,（）发展学童奶,加工和包装手段落后，产品质量低下是困扰中国学童奶的一大因素。中国许多地区的学生饮用的含乳饮料，其乳脂和蛋白质含量仅及普通奶的三分之一。加工和包装主要为巴氏消毒塑料袋或对牛奶营养价值有较大破坏的长时间高温杀菌和塑料瓶，这些在国外均极少采用。,（）干酪的开发,干酪生产在我国几乎是空白，而发达国家将近30%50%的乳用于干酪的生产，随着经济全球化和饮食西方化，干酪在将来必将成为我国乳品工业的重要品种之一。,）新产品开发的高新技术应用方面,（）开发膜分离、超高压杀菌技术（）开发基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等生物工程技术。（3）冷冻干燥。（4）微波技术（）高效毛细管电泳分析技术,（三）产后（冷链的建立）,国外乳业由于在产后冷链较完善，所以产品质量保证较好，且消毒奶产品多以巴氏杀菌奶为主。而我国由于冷链不健全，所以产品以超高温为主。近几年，牛奶的消费量上升，与仓买、超市、食品店等零售业的普及和店内冷链的普及是相关的，因此政府要让零售业要加强冷链的建立，提高零售业的硬件水平。,三、中国乳业同发达国家相比存在差距和问题,（一）人均占有量低。2001年中国人均原料奶产量只有8.01千克。与其人口和农业大国的身份极不相称。而世界人均产量95.1千克(2000)。,（二）生产成本高。,、原料奶的成本高我国牛饲养规模小，散户饲养，劳动生产率低，整体单产水平较发达国家低，造成奶牛饲养的经济效益差、奶价高。,、乳品企业规模小,我国鲜奶加工企业中，日处理能力在100吨以上的企业约占总数的，欧美国家及新西兰、澳大利亚等国的乳品加工企业平均日处理规模均在2200吨左右。2000年，我国乳品加工前十大企业的总销售额为70.42亿元，只及世界第一大乳品加工企业雀巢公司同年销售额的7.2。,、劳动生产率低、管理成本高,由于企业规模小，自动化水平低、劳动生产率很低，加大了管理成本，造成产品成本高。,（三）产品质量差,、检测手段落后世界各国在乳及乳制品的快速检测及在线检测技术方面，都有比较强的技术优势，而我国还相当落后，造成产品品质较差。,、管理问题,乳业要推广HACCP、GMP、ISO9000等质量管理体系，以及乳制品的标准完善和修订。解决我国目前手工挤奶，造成原料奶质量差，影响产品质量的问题。,3、生产装备及设备制造技术落后,国内乳品机械三化程度低、配套性差，尤其是通用关键机械上，离心机及乳品分离机械与国外差距大，品种少、性能差。,（四）产品花色少、结构单一。,在产品结构方面，1998年乳制品产量中奶粉产量占70%，奶油、干酪、干酪素的产量很小。液体奶消费仅局限于大中城市，产量也很小，象干酪这样的产品在国外都属大宗产品，在国内基本没有生产。,(五)人均消费乳品低,2001年全世界乳类产品产量为5.64亿吨，人均占有量为94千克，亚洲人均消费乳类产品也已超过40千克，我国的人均占有量7千克左右。,(六)乳业政策环境不利于发展,发达国家政府对乳业采取了各种各样的干预和保护措施，保护生产者利益和国内市场稳定的作用，我国也要效仿，以保护民族工业。,（七）产前、产后、产中一体化经营情况差,由于中国乳业管理仍没摆脱计划经济体制的影响。从国家到省、地、县、乡都按部门分割管理。制约一体化的发展。奶业一体化程度高主要是由于牛奶鲜活易腐，挤奶一日数次，需要及时冷却、收集、储运，以保证鲜奶的质量。,（七）产前、产后、产中一体化经营情况差,在美国，实行一体化的比例也非常高，250家奶业合作社供应全国约80的牛奶及其制品。在荷兰，现有22家乳品厂中有 13家是产加销一体化的合作社，其中包括供应本国80牛奶及其制品的三家最大的加工厂。,（八）我国目前乳品新产品开发过程存在的问题,新产品开发管理混乱。企业内部责任不清，合作精神不够。,(九)企业营销观念的落后,大部分乳品企业仍然停留在以生产产品为中心，没有从消费者和市场的实际需要出发;营销道德水准偏低;企业对整体产品概念理解模糊;企业品牌意识淡薄;营销手段比较单一和落后。,四、我国乳品加工业技术创新体系现状,（一）乳品业科技概况（二）技术创新体系的现状随着我国乳品业的发展，我国已初步建立起了包括政府、中介服务组织、大专院校、科研院所和中心、企业所构成的技术创新体系。,我国乳业技术创新体系:,1、大专院校2、科研院所（中心）3生产企业的技术开发中心（研究所）4中介服务组织5、政府,黑龙江省乳品工业技术开发中心由科研基地和产业基地两部分组成,科研基地包括：国家乳品质量监督检验中心。全国乳品标准化中心。全国乳品工业信息中心。黑龙江省乳品培训中心。黑龙江省乳品工业研究所。产业基地包括：黑龙江省乳品设计研究院。黑龙江省乳品设备成套安装工程公司。黑龙江乳业集团总公司。,科研院所（中心）,（1）黑龙江乳品培训中心（2）中国瑞典北京奶业培训产品开发中心（3）国家乳业工程技术研究中心（4）黑龙江省乳品工业技术开发中心（5）内蒙古乳制品研究培训中心（6）黑龙江省乳品设计研究院,（三）存在的问题,根据我国技术创新体系的现状及与国内外对比分析，目前，1、技术创新体系有待调整和加强；2、没有形成有效的技术创新机制；3、企业技术创新意识淡薄；4、中介服务组织不健全；5、创新投入较少；6、创新水平低；7、创新队伍规模小、力量相对薄弱。,五、我国乳品加工业发展战略,（一）、战略依据,1、历史性的发展成就,乳品生产总量逐年提高，产品结构、产品质量有很大改善。乳业发展倍受重视。大的乳业集团相继出现，代表我国乳品加工业的发展方向。奶源基地建设得到加强。乳品加工业设备装备水平有很大提高。,2、面临的发展新机遇,中国加入世界贸易组织为其提供了广阔的发展空间。中国经济持续增长，消费乳品意识不断加强。中国正在大力推进农业生产结构调整，这为乳品业加快发展提供了难得的发展机遇。,3、需要应对的基本问题,1、乳品消费市场问题2、乳品质量、结构问题3、原料质量问题4、成本与价格问题5、经营规模和效益问题6、饲草饲料问题7、鲜奶及乳制品质量监测问题8、生产装备水平问题9、技术创新体系建设问题10、乳品行业经营观念问题11、乳品生产与贸易管理体制问题,（二）战略思想和战略目标,1、战略思想立足国情，走自主发展之路。加强营销，开拓乳品国际市场。依靠科技，实现乳业跨越发展。加强管理，建立健全乳品加工业生产体系和运行机制。注重环保，坚持走可持续发展的道路。,2、战略目标,（1）战略时段本战略以2000年作为基年，2010年为终结时刻，为增加战略的实用性，选2005年作为中间时段。（2）战略目标体系设计根据我国乳品加工业发展现状、技术创新趋势比较研究的结论，提出战略目标体系及时序指标如下：,3、不同时段具体目标的量化研究,（1）原料奶总产量及人均占有量（2）乳制品总产量及人均占有量（3）企业平均生产规模（4）企业总产值（5）机械轧乳普及率（6）生产装备先进率（7）自主创新能力,（三）战略重点和任务,加强奶源基地建设完善技术创新体系建设，加强基础理论研究和新产品研制推广工作加强对乳品加工机械装备的研究与制造，关键技术要实现从跟踪到自主创新的历史性跨越。,（四）战略措施,1、详细制定中国乳品加工业20012010年发展规划，做到产前、产中、产后协调发展。(1)在奶源基地建设上：(2)在产品加工方面：(3)在乳品消费方面：,2、深化乳品加工企业改革，建立和完善现代企业体制和运行机制。,（1）进行行业整合（2）提倡乳业集团实行“产、加、销”一体化经营格局（3）乳品企业加快改革步伐，建立现代企业制度（4）国家应重点抓好几个有代表性的乳业集团，使它们率先进入国际市场,3、按WTO规则完善相关法律法规，使宏观调控有序化。4、加强自主创新体系建设，重点在机构设置、人员编制、资金投入方面作具体落实。5、逐步理顺乳品生产和贸易管理体制。,教 案 首 页 授课顺序 2 学时 2 日期20 年 月 日 班级,二、乳中各成份的分散状态,乳中含有多种化学成份，其中水是分散剂，其它各种成份如脂肪、蛋白质、乳糖、无机盐等呈分散质分散在水中，形成一种复杂的具有胶体特性的生物学液体分散体系,见图5-3。,（一）、呈乳浊液与悬浮液状态分散在乳中的物质,分散质粒子的直径在0.1m以上的液体可分乳浊液和悬浊液两种。分散质是液体的则属于乳浊液。牛乳的脂肪在常温下呈液态的微小球状分散在乳中，球的直径平径3m左右，可以在显微镜下明显地看到，所以牛乳中的脂肪球即为乳浊液的分散质。如将牛乳或稀奶油进行低温冷藏，则最初是液态的脂肪球凝固成固体，即成为分散质为固态的悬浮液。用稀奶油制造奶油时，需将稀奶油在510左右进行成熟，使稀奶油中的脂肪球从乳浊态变成悬浮态。这在制造奶油时，是一项重要的操作过程。,（二）、呈乳胶态与悬浮态分散在乳中的物质,粒子的直径自0.1m至1nm的称为胶态（Colloid）。胶态的分散体系也称为胶体溶液（Colloidal Solution）。胶体溶液中的分散质叫做胶体粒子，乳中属于胶态的有乳胶态和胶体悬浮态。,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都称为乳胶体。分散在牛乳中的酪蛋白颗粒，其粒子大小大部分为515nm，乳白蛋白的粒子为1.55nm，乳球蛋白的粒子为23nm，这些蛋白质都以乳胶体状态分散。此外，脂肪球中凡在0.1m以下的也称乳胶体，牛乳中二磷酸盐、三磷酸盐等磷酸盐的一部分，也以悬浮液胶体状态分散于乳中。,（三）、呈分子或离子状态（溶质）分散在乳中的物质,凡粒子直径在1nm以下，形成分子或离子状态存在的分散系称为真溶液。牛乳中以分子或离子状态存在的溶质有磷酸盐的一部分和柠檬酸盐、乳糖及钾、钠、氯等。,教 案 首 页 授课顺序 3 学时 2 日期20 年 月 日 班级,一、乳的化学成分及其性质,乳脂肪 乳脂肪(Milk Fat or Butter Fat)是牛乳的主要成分之一，对牛乳风味起重要的作用，在乳中的含量一般为3%5%。乳脂肪不溶于水，呈微细球状分散于乳中，形成乳浊液。,1.脂肪球的构造,乳脂肪球的大小依乳牛的品种、个体、健康状况、泌乳期、饲料及挤乳情况等因素而异，通常直径约为0.110m，其中以0.3m左右者居多。每毫升的牛乳中约有2040亿个脂肪球。,脂肪球的大小对乳制品加工的意义在于：脂肪球的直径越大，上浮的速度就越快，故大脂肪球含量多的牛乳，容易分离出稀奶油。当脂肪球的直径接近1nm时，脂肪球基本不上浮。所以，生产中可将牛乳进行均质处理，得到长时间不分层的稳定产品。,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510nm厚的膜所覆盖，称为脂肪球膜。脂肪球膜主要由蛋白质、磷脂、甘油三酸酯、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，与甘油三酸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，脂肪球膜其结构见图5-1。,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，脂肪球膜被破坏后，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中的含脂率。,2。脂肪的化学组成,乳脂肪主要是甘油三酯（98%99%）、少量的磷脂（0.2%1.0%）、甾醇等（0.25%0.4%）。,乳中的脂肪酸可分为三类,第一类为水溶性挥发性脂肪酸，例如丁酸、乙酸、辛酸和癸酸等；第二类是非水溶性挥发性脂肪酸，例如十二碳酸等；第三类是非水溶性不挥发脂肪酸，例如十四碳酸，二十碳酸，十八碳烯酸和十八碳二烯酸等。,乳脂肪的脂肪酸组成受饲料、营养、环境、季节等因素的影响。一般，夏季放牧期间乳脂肪中不饱和脂肪酸含量升高，而冬季舍饲期不饱和脂肪酸含量降低，所以夏季加工的奶油其熔点比较低。,在牛乳脂肪中已证实含有C20C23的奇数碳原子脂肪酸，也发现有带侧链的脂肪酸。乳脂肪的不饱和脂肪酸主要是油酸，约占不饱和脂肪酸总量的70%左右。,3.乳脂肪的理化常数,乳脂肪的组成与结构决定其理化性质，表5-1是乳脂肪的理化常数。,教 案 首 页 授课顺序 4 学时 2 日期20 年 月 日 班级,乳蛋白质(Milk Protein),牛乳的含氮化合物中95%为乳蛋白质，含量为3.0%3.5%，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。乳清蛋白质中有对热不稳定的各种乳白蛋白和乳球蛋白，及对热稳定的月示及胨。,除了乳蛋白质外，还有约5%非蛋白态含氮化合物，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，通过乳腺细胞进入乳中。另外还有少量维生素态氮。,1.酪蛋白,在温度20时调节脱脂乳的pH值至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%。酪蛋白不是单一的蛋白质，而是由s-,-,-和-酪蛋白组成，是典型的磷蛋白。四种酪蛋白的区别就在于它们含磷量的多少。-酪蛋白含磷多，故又称磷蛋白。含磷量对皱胃酶的凝乳作用影响很大。,-酪蛋白含磷量极少，因此，-酪蛋白几乎不能被皱胃酶凝固。在制造干酪时，有些乳常发生软凝块或不凝固现象，就是由于蛋白质中含磷量过少的缘故。酪蛋白虽是一种两性电解质，但其分子中含有的酸性氨基酸远多于碱性氨基酸，因此具有明显的酸性。,(1)酪蛋白的存在形式,乳中的酪蛋白与钙结合生成酪蛋白酸钙，再与胶体状的磷酸钙结合形成酪蛋白酸钙-磷酸钙复合体以胶体悬浮液的状态存在于牛乳中，其胶体微粒直径在10300nm之间变化，一般40160nm占大多数。此外，酪蛋白胶粒中还含有镁等物质。,酪蛋白酸钙-磷酸钙复合体的胶粒大体上呈球形，据佩恩斯(Payens,1966)设想，胶体内部由-酪蛋白的丝构成网状结构，在其上附着s-酪蛋白，外面覆盖有-酪蛋白，并结合有胶体状的磷酸钙，见图5-2。,-酪蛋白,s-而且还具有抑制s-酪蛋白和-酪蛋白在钙离子作用下的沉淀作用。因此，-酪蛋白覆盖层对胶体起保护作用，使牛乳中的酪蛋白酸钙-磷酸钙复合体胶粒能保持相对稳定的胶体悬浮状态。,教 案 首 页 授课顺序 4 学时 2 日期20 年 月 日 班级,(2)酪蛋白的性质,酪蛋白的酸沉淀 酪蛋白胶粒对pH值的变化很敏感。当脱脂乳的pH值降低时，酪蛋白胶粒中的钙与磷酸盐就逐渐游离出来。当pH值达到酪蛋白的等电点4.6时，就会形成酪蛋白沉淀。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)22HCl酪蛋白2CaHPO4CaCl2由于加酸程度不同，酪蛋白酸钙复合体中钙被酸取代的情况也有差异。实际上乳中酪蛋白在pH5.25.3时Ca3(PO4)2先行分离就发生沉淀，这种酪蛋白沉淀中含有钙；继续加酸而使pH值达到4.6时，Ca2+又从酪蛋白钙中分离，游离的酪蛋白完全沉淀。为使酪蛋白沉淀，工业上一般使用盐酸。同理，如果由于乳中的微生物作用，使乳中的乳糖分解为乳酸，从而使pH值降至酪蛋白的等电点时，同样会发生酪蛋白的酸沉淀。,酪蛋白的凝乳酶凝固 牛乳中的酪蛋白在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。酪蛋白在凝乳酶的作用下变为副酪蛋白(Paracasin)，在钙离子存在下形成不溶性的凝块，这种凝块叫作副酪蛋白钙，其凝固过程如下：酪蛋白酸钙皱胃酶副酪蛋白钙+糖肽皱胃酶,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。钙或镁离子能与酪蛋白结合，而使粒子形成凝集作用。故钙离子与镁离子的浓度影响着胶粒的稳定性。钙和磷的含量直接影响乳汁中的酪蛋白微粒的大小，也就是大的微粒要比小的微粒含有较多量的钙和磷。,由于乳汁中的钙和磷呈平衡状态存在，所以鲜乳中酪蛋白微粒具有一定的稳定性。当向乳中加入氯化钙时，则能破坏平衡状态，因此在加热时使酪蛋白发生凝固现象。试验证明，在90时加入0.12%0.15%的CaCl2即可使乳凝固。利用氯化钙凝固乳时，如加热到95时，则乳汁中蛋白质总含量97%可以被利用，而此时氯化钙的加入量以每升乳1.001.25g为最适宜。采用钙凝固时，乳蛋白质的利用程度一般要比酸凝固法高5%，比皱胃酶凝固法约高10%以上。,酪蛋白与糖的反应 具有还原性羰基的糖可与酪蛋白作用变成氨基糖而产生芳香味及其色素。,蛋白质和乳糖的反应，在乳品工业中的特殊意义在于：乳品（如乳粉、乳蛋白粉和其他乳制品）在长期贮存中，由于乳糖与酪蛋白发生反应产生颜色、风味及营养价值的改变。,工业用干酪素由于洗涤不干净，贮存条件不佳，同样也能发生这种变化。炼乳罐头也同样有这种反应过程，特别是含转化糖多时变化更明显。由于酪蛋白与乳糖的反应，发现产品变暗并失去有价值的氨基酸，如：赖氨酸失去17%；组氨酸失去17%；精氨酸失去10%。由于这三种氨基酸是无法补偿的，因此发生这种情况时，不仅使颜色、气味变劣，营养价值也有很大损失。,教 案 首 页 授课顺序 4 学时 2 日期20 年 月 日 班级,是指溶解分散在乳清中的蛋白质，约占乳蛋白质的18%20%，可分为热稳定和热不稳定的乳清蛋白两部分。,乳清蛋白,一.热不稳定的乳清蛋白质,调节乳清pH4.64.7时，煮沸20min，发生沉淀的一类蛋白质为热不稳定的乳清蛋白，约占乳清蛋白的81%。热不稳定乳清蛋白质包括乳白蛋白和乳球蛋白两类。,1.乳白蛋白,是指中性乳清中，加饱和硫酸铵或饱和硫酸镁盐析时，呈溶解状态而不析出的蛋白质，属于乳白蛋白。乳白蛋白约占乳清蛋白68%。乳白蛋白又包括-乳白蛋白（约占乳清蛋白的19.7%）、-乳球蛋白（约占乳清蛋白的43.6%）和血清白蛋白（约占乳清蛋白的4.7%）。,-乳球蛋白过去一直被认为是白蛋白，而实际上是一种球蛋白。因此，乳白蛋白中最主要是-白蛋白。乳白蛋白在乳中以1.55.0nm直径的微粒分散在乳中，对酪蛋白起保护胶体作用。这类蛋白常温下不能用酸凝固，但在弱酸性时加温即能凝固，该类蛋白不含磷，但含丰富的硫。,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。初乳中的免疫球蛋白含量比常乳高。,二、热稳定的乳清蛋白,这类蛋白包括蛋白眎和蛋白胨，约占乳清蛋白的19%。此外还有一些脂肪球膜蛋白质，是吸附于脂肪球表面的蛋白质与酶的混合物，其中含有脂蛋白、碱性磷酸酶和黄嘌呤氧化酶等。这些蛋白质可以用洗涤方法将其分离出来。,脂肪球膜蛋白由于受细菌性酶的作用而产生的分解现象，是奶油在贮藏时风味变劣的原因之一。,非蛋白含氮物,牛乳的含氮物中，除蛋白质外，还有非蛋白态的氮化物，约占总氮的5%。其中包括氨基酸、尿素、尿酸、肌酸(Creatinine)及叶绿素等。这些含氮物是活体蛋白质代谢的产物，从乳腺细胞进入乳中。,教 案 首 页 授课顺序6 学时 2 日期20 年 月 日 班级,一.乳糖(Lactose),是哺乳动物乳汁中特有的糖类。牛乳中约含有乳糖4.6%4.7%，全部呈溶解状态。乳糖为D-葡萄糖与D-半乳糖以-1，4键结合的二糖，又称为1,4-半乳糖苷葡萄糖。因其分子中有羰基，属还原糖。,乳糖有-乳糖和-乳糖两种异构体。-乳糖很易与一分子结晶水结合，变为-乳糖水合物（-Lactose Monohydrate），所以乳糖实际上共有三种构型。甜炼乳中的乳糖大部分呈结晶状态，结晶的大小直接影响炼乳的口感，而结晶的大小可根据乳糖的溶解度与温度的关系加以控制。,-乳糖及-乳糖在水中的溶解度也随温度而异。-乳糖溶解于水中时逐渐变成-型。因为-型乳糖较-型乳糖易溶于水，所以乳糖最初溶解度并不稳定，而是逐渐增加，直至-型与-型平衡为止。乳中除了乳糖外还含有少量其他的碳水化合物。例如在常乳中含有极少量的葡萄糖、半乳糖。另外，还含有微量的果糖、低聚糖、巳糖胺。,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，称其为乳糖不耐症。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，可预防“乳糖不耐症”。,二、乳中的无机物,牛乳中的无机物（Inorganic Salts）亦称为矿物质，是指除碳、氢、氧、氮以外的各种无机元素，主要有磷、钙、镁、氯、钠、硫、钾等。此外还有一些微量元素。通常牛乳中无机物的含量为0.35%1.21%，平均为0.7%左右。牛乳中无机物的含量随泌乳期及个体健康状态等因素而异。牛乳中主要无机物含量见表5-2。,牛乳中的主要无机成分的含量（mg/100mL牛乳）项目 钾 钠 钙镁磷硫氯牛乳 158 541091491599,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。钠的大部分是以氯化物、磷酸盐和柠檬酸盐的离子状态存在。而钙、镁与酪蛋白、磷酸和柠檬酸结合，一部分呈胶体状态，另一部分呈溶解状态。磷是乳中磷蛋白和磷脂的成分。,牛乳中的盐类含量虽然很少，但对乳品加工，特别是对热稳定性起着重要作用。牛乳中的盐类平衡，特别是钙、镁等阳离子与磷酸、柠檬酸等阴离子之间的平衡，对于牛乳的稳定性具有非常重要的意义。当受季节、饲料、生理或病理等影响，牛乳发生不正常凝固时，往往是由于钙、镁离子过剩，盐类的平衡被打破的缘故。此时，可向乳中添加磷酸及柠檬酸的钠盐，以维持盐类平衡，保持蛋白质的热稳定性。生产炼乳时常常利用这种特性。,乳与乳制品的营养价值，在一定程度上受矿物质的影响。以钙而言，由于牛乳中的钙的含量较人乳多34倍，因此牛乳在婴儿胃内所形成的蛋白凝块相对人乳比较坚硬，不易消化。为了消除可溶性钙盐的不良影响，可采用离子交换的方法，将牛乳中的钙除去50%，从而使凝块变得很柔软，便于消化。但在加工上如缺乏钙时，对乳的加工特性就会发生不良影响，尤其不利于干酪的制造。牛乳中铁的含量为1090g/100ml，较人乳中少，故人工哺育幼儿时应补充铁。,三、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。,教 案 首 页 授课顺序 7 学时 2 日期20 年 月 日 班级,一、乳中的酶类,牛乳中酶类的来源有三个：乳腺分泌；挤乳后由于微生物代谢生成；由于白血球崩坏而生成。牛乳中的酶种类很多，但与乳品生产有密切关系的主要为水解酶类和氧化还原酶类。,1.水解酶类,脂酶 牛乳中的脂酶（Lipase）至少有两种，一是只附在脂肪球膜间的膜脂酶（Membrane Lipase），它在常乳中不常见，而在末乳、乳房炎乳及其他一些生理异常乳中常出现。另一种是存在于脱脂乳中与酪蛋白相结合的乳浆脂酶（Plasma Lipase）。,脂酶的分子量一般为70008000，最适作用温度为37，最适pH9.09.2。钝化温度至少8085。钝化温度与脂酶的来源有关。来源于微生物的脂酶耐热性高，已经钝化的酶有恢复活力的可能。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），这是乳制品，特别是奶油生产上常见的缺陷。为了抑制脂酶的活性，在奶油生产中，一般采用不低于8085的高温或超高温处理。,另外，加工过程也能使脂酶增加其作用机会。例如均质处理，由于破坏脂肪球膜而增加了脂酶与乳脂肪的接触面，使乳脂肪更易水解，故均质后应及时进行杀菌处理；其次，牛乳多次通过乳泵或在牛乳中通入空气剧烈搅拌，同样也会使脂酶的作用增加，导致牛乳风味变劣。,磷酸酶,牛乳中的磷酸酶（Phosphatase）有两种：一种是酸性磷酸酶，存在于乳清中；另一种为碱性磷酸酶，吸附于脂肪球膜处。其中碱性磷酸酶的最适pH值为7.67.8，经63,30min或7175,1530s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。,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，特别是在干酪中具有非常重要的意义。蛋白酶在高于7580的温度中即被破坏。在70以下时，可以稳定地耐受长时间的加热；在3742 时，这种酶在弱碱性环境中作用最大，中性及酸性环境中作用减弱。,2.氧化还原酶,主要包括过氧化氢酶、过氧化物酶和还原酶。过氧化氢酶 牛乳中的过氧化氢酶（Catalase）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。所以，利用对过氧化氢酶的测定可判定牛乳是否为乳房炎乳或其它异常乳。经65/30min加热，过氧化氢酶的95会钝化；经75,20min加热，则100钝化。,过氧化物酶,过氧化物酶（Peroxidase）是最早从乳中发现的酶，它能促使过氧化氢分解产生活泼的新生态氧，从而使乳中的多元酚、芳香胺及某些化合物氧化。过氧化物酶主要来自于白血球的细胞成分，其数量与细菌无关，是乳中固有的酶。,过氧化物酶作用的最适温度为25，最适pH值是6.8,钝化温度和时间大约为76/20min、7778/5min、85/10s。通过测定过氧化物酶的活性可以判断牛乳是否经过热处理或判断热处理的程度。但经过85/10s处理后的牛乳,若在20贮藏24h或37贮藏4h，会发现已钝化的过氧化物酶重新复活的现象。,还原酶,上述几种酶是乳中固有的酶，而还原酶则是挤乳后进入乳中的微生物的代谢产物。还原酶（Reductase）能使甲基蓝还原为无色。乳中的还原酶的量与微生物的污染程度成正相关，因此可通过测定还原酶的活力来判断乳的新鲜程度。,二、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、细胞成分、风味成分及激素等。,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，主要为柠檬酸钙。柠檬酸对乳的盐类平衡及乳在加热、冷冻过程中的稳定性均起重要作用。同时，柠檬酸还是乳制品芳香成分丁二酮的前体。,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/v），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。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、贮存处理过程中应尽量在密闭的容器内进行。,3.细胞成分,乳中所含的细胞成分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。牛乳中的细胞含量的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乳中细胞数不超过50万个mL。,教 案 首 页 授课顺序 8 学时 2 日期20 年 月 日 班级,第三章 乳的物理性质,乳的物理性质对选择正确的工艺条件，鉴定乳的品质具有重要的意义。下面分别简述牛乳的主要物理性质。,一、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1.030。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1实测值就减少或增加0.0002。,乳的相对密度在挤乳后1h内最低，其后逐渐上升，最后可大约升高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。,二、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萤光性黄绿色。,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=1.3441.348，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。,三、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，这些物质是牛乳滋、气味的主要构成成分。,这种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。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，消毒温度过高则产生焦糖味。所以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。,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，故有浓厚的咸味。乳中的苦味来自Mg2+、Ca2+，而酸味是由柠檬酸及磷酸所产生。,教 案 首 页 授课顺序 9 学时 2 日期20 年 月 日 班级,乳的酸度和氢离子浓度