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第八节 其它乳制品 • 牛初乳加工利用
一、牛初乳成分及生物学功能 • 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VA、VD、VE、VB12和铁。除此而外，牛初乳突出的方面是它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）、-乳球蛋白（-Lg）、-乳白蛋白（-La）、VB12结合蛋白（VB12-binding proteins）、叶酸结合蛋白、胰蛋白酶抑制剂和各种生长刺激因子，其含量见表 14-1。
这些活性蛋白的功能特性如下： • 1．牛初乳中免疫球蛋白 免疫球蛋白一般分为IgG1、IgG2、IgA、IgD、和IgM五大类，人乳以IgA为主，牛乳则主要以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、中和细菌酶素，通过凝集反应防止微生物对细胞的侵蚀。 • 目前分离免疫球蛋白的方法分为色谱法和超滤法。
2．乳中的乳铁蛋白 牛初乳中乳铁蛋白有两种分子形态，分子量分别为86000和82000，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这种有害物质的的生成。另外，乳铁蛋白还有抑菌、免疫激活的作用，并是双岐杆菌和肠道上皮细胞的增殖因子。
目前分离乳铁蛋白的方法有很多种，如吸附色谱法、超滤法，其中超滤法操作简单，费用相对较低，易于形成工业化规模，但纯度较低。目前分离乳铁蛋白的方法有很多种，如吸附色谱法、超滤法，其中超滤法操作简单，费用相对较低，易于形成工业化规模，但纯度较低。
3．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、类胰岛素生长因子、转移生长因子等，而常乳中则没有。这些生长因子与动物生长、代谢和营养素的吸收密切相关。 • 1． 牛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，其分子量在82 000，含铁，是一种金属蛋白。乳过氧化物酶是一种参与抑菌的物性蛋白质。
二． 牛初乳理化性质 • 牛初乳色黄、浓厚并有特殊气味，干物质含量高。随泌乳期延长，牛初乳相对密度呈规律性下降趋势；pH值则逐渐上升；酸度下降很大，这可能是牛初乳期乳清蛋白质含量下降的缘故，牛初乳的一般理化性质见表14-2。
牛初乳中乳清蛋白含量较高，乳清蛋白中的-乳白蛋白、-乳球蛋白、IgG、乳铁蛋白、BAS均呈热敏性，其变性温度在60℃~72℃之间。乳清蛋白的变性一方面导致初乳凝聚或形成沉淀，另一方面它们变性即丧失其生物活性，使初乳无再开发利用价值。牛初乳中乳清蛋白含量较高，乳清蛋白中的-乳白蛋白、-乳球蛋白、IgG、乳铁蛋白、BAS均呈热敏性，其变性温度在60℃~72℃之间。乳清蛋白的变性一方面导致初乳凝聚或形成沉淀，另一方面它们变性即丧失其生物活性，使初乳无再开发利用价值。
三、牛初乳的加工利用 • 从牛初乳成分变化可知，泌乳第四天已趋于常乳，一般每头牛分娩后前3d所产初乳为43.5kg，其中若犊牛消耗11kg，则每头母牛有32.5kg初乳剩余，可以加以利用。牛初乳中含有大量丰富的营养成分，近年来其活性物质方面倍受重视，
如牛初乳中的乳铁蛋白含量高，其铁吸收率达50%~70%，是补铁剂中吸收率最高的，由于它有较强的铁结合能力，故有抑制各种病原菌的能力，牛初乳中的免疫球蛋白（主要为IgG）对常见病原菌如大肠杆菌、志贺氏菌、沙门氏菌、金黄葡萄球菌等有很强的抑制效果，如牛初乳中的乳铁蛋白含量高，其铁吸收率达50%~70%，是补铁剂中吸收率最高的，由于它有较强的铁结合能力，故有抑制各种病原菌的能力，牛初乳中的免疫球蛋白（主要为IgG）对常见病原菌如大肠杆菌、志贺氏菌、沙门氏菌、金黄葡萄球菌等有很强的抑制效果，
另外可促进补体活化、肥大细胞的亲和作用及毒素的抑制作用等。牛初乳中的过氧化物酶，可分解在人体代谢过程中积蓄的过氧化物，对人体有重要的生理调节作用，类胰岛素生长因子、血小板衍生生长因子和转移生长因子对婴儿的生长发育有重要作用。此外，牛初乳中的VB12结合蛋白、溶菌酶、-乳白蛋白、-乳球蛋白都有很多生理功能。另外可促进补体活化、肥大细胞的亲和作用及毒素的抑制作用等。牛初乳中的过氧化物酶，可分解在人体代谢过程中积蓄的过氧化物，对人体有重要的生理调节作用，类胰岛素生长因子、血小板衍生生长因子和转移生长因子对婴儿的生长发育有重要作用。此外，牛初乳中的VB12结合蛋白、溶菌酶、-乳白蛋白、-乳球蛋白都有很多生理功能。
一）初乳的贮藏 过剩的牛初乳可用来继续喂小牛犊或加工利用，这往往涉及到 • 贮藏，贮藏不当则牛初乳发生分层、变味、pH值下降（酸度升高），免疫球蛋白消化吸收率下降（饲喂小牛犊的结果）。 • 冷藏或冻藏可以有效地延长初乳保质期，而营养成分、pH值、酸度基本不发生变化。
）初乳的加工利用 • 1。牛乳免疫球蛋白浓缩物（MIC）制取 牛乳免疫球蛋白浓缩物是基于低体重早产儿需要特殊营养，即需要较高的蛋白质和能量，尤其是需要补充免疫球蛋白而提出的。牛初乳免疫球蛋白浓缩物制作流程如图14-1。
原料乳尤其是牛初乳常含有血细胞和其他体细胞状物质或粗杂质，为了除去这类物质，将乳冷却到8~12℃，用常用牛乳离心机分离。然后将牛乳加热再离心除去乳脂肪。得到的脱脂乳冷冻至-25℃贮藏，其抗体活性不会有任何损失。原料乳尤其是牛初乳常含有血细胞和其他体细胞状物质或粗杂质，为了除去这类物质，将乳冷却到8~12℃，用常用牛乳离心机分离。然后将牛乳加热再离心除去乳脂肪。得到的脱脂乳冷冻至-25℃贮藏，其抗体活性不会有任何损失。
脱脂乳在板式换热器被加热到56℃，在保温罐中保持30min，可灭活污染的病细菌，然后冷却到37℃，添加酸到pH4.5或添加凝乳酶使酪蛋白凝固，随后再加热到56℃，保持10 min，就会倾出乳清。将酪蛋白凝块用去离子水冲洗两次，并用澄清离心机离心除去酪蛋白而得到澄清液。将乳清和澄清液分别用Seitz型或Filtrox型过滤器过滤以除去细小的酪蛋白粒，防止随后超滤时堵塞设备。
将乳清经正压通过超滤器，在超滤器中水、乳糖、盐等小分子透过膜而除去。将乳清经正压通过超滤器，在超滤器中水、乳糖、盐等小分子透过膜而除去。 • 超滤过程分三个步骤：第一步是预浓缩（Preconcentration），是将乳清干物质浓缩到3～4倍；第二步是稀释过滤(Diafiltration)，通过连续添加两次冲洗酪蛋白粒得到的澄清液保持截留液恒定；
第三步是终浓缩（Final concentration），在此步将截留液浓缩至原体积的1/2。最终浓缩物干物质含量为10%，总蛋白为7%～8%，免疫球蛋白为2%～3%。然后经Seitz或Filtrox过滤，并用孔经0.45μm的膜无菌过滤。在降压蒸发器中低温减压条件无菌蒸发，最高温度40℃，得到干物质1倍的浓缩物，最后在无菌条件下冻干，该产品成分见表14-3。
2．牛初乳粉的研制 牛初乳粉是将牛初乳中的脂肪去除，在其中加入食品允许添加的抗热变性物质和其他辅料，用低温喷雾干燥方法生产出的。此过程关键是如何最大限度地避免生物活性物质的活性损失，又要经杀菌等必要的热处理以使产品符合卫生要求。
）初乳粉原料配合 • 脱脂牛初乳 100Kg 脱脂奶粉10 Kg • 蔗糖 10 Kg 柠檬酸钠0.075mol/L • 磷酸钾（pH6.5） 0.10 ml/L 总干物质含量27% • 配料中蔗糖、磷酸盐、柠檬酸钠均可提高牛初乳活性物质抗热变性能力，减少初乳在杀菌加热时变性；脱脂粉可以做为初乳制品的载体。
在此工艺过程中，加热杀菌温度采用63~67℃，35min，由于配料中添加了抗热变性保护物质而使此过程初乳活性物质活性降低。喷雾过程中采用进风140~150℃，排风温度60~70℃，再经流化床二次干燥，即可得到水分在3%以下溶解度较好的产品。在此工艺过程中，加热杀菌温度采用63~67℃，35min，由于配料中添加了抗热变性保护物质而使此过程初乳活性物质活性降低。喷雾过程中采用进风140~150℃，排风温度60~70℃，再经流化床二次干燥，即可得到水分在3%以下溶解度较好的产品。
（3）牛初乳粉成分 经上述配料及工艺制得的牛初乳粉成分见表14-4。此产品乳铁蛋白变性较高46%~52%，α-乳白蛋白变性38%~42%，免疫球蛋白变性为4%~7%。
第二节 乳蛋白质制品 • 一、用 途 • 目前，各种酪蛋白及乳清蛋白分离物的主要用途是加工食品。其目的为： • （1）提高营养价值 如向饮料或谷类制品中添加乳蛋白制品。乳蛋白质的较高生物价和消化率，对人体是必须的。有时，乳蛋白经部分水解成肽混合物应用于对某些蛋白质过敏的人群。
（2）赋予产品特定的物理特性 如制备稳定的乳状物（沙拉调味品，甜点，咖啡伴侣）和起泡的产品（点心，调味酱，蛋白甜饼）或抑制肉制品中的水分和脂肪的分离。
（3）作昂贵蛋白质的代用品 通常大多数动物蛋白比植物蛋白价格贵，但乳蛋白质相对那些较纯的，无味的，功能性好（如，溶解性）的植物蛋白分离物便宜。如来自乳清的蛋白或富含蛋白的乳清制品，被用于冰淇淋，糕点，饮料，牛乳替代品。 • （4）用于开发新产品 例如涂抹干酪和肉替代物。
二、原料 • 各种原料，包括脱脂乳、甜稀奶油酪乳和乳清都可用于制备乳蛋白。乳清是相对较便宜的原料，而且膜处理、离子交换及其它技术的应用使乳清的利用更方便。由于原料和加工处理不同使得乳蛋白产品种类也很多，其蛋白质和其他成分的含量变化幅度很大。见表14-5。
三、生产过程 • 乳蛋白制品的性质取决于乳或乳清的原料和加工过程。用来杀菌和灭活酶的热处理能引起蛋白变性，从而降低乳清蛋白的溶解度；在全乳或脱脂乳被加热时，大多数变性的乳清蛋白会与酪蛋白结合在一起；用不经加热处理的凝乳酶凝固的乳清制得的产品也可能含有凝乳酶残留。
稀奶油分离的效率决定于制品的脂肪含量，另外脂肪球因自身被破坏或膜的损耗（例如，受气流的冲击）会被浆蛋白覆盖，这部分脂肪球在蛋白分离过程中很难通过一般的纯化将其从蛋白中出去；微生物的破坏和胞浆素的活性也会引起蛋白分解；乳清中的蛋白浓缩以前乳清酸化的程度影响蛋白制品的性质和组成，凝乳酶凝结得到的乳清含有酪蛋白大肽，酸凝固法得到的乳清则不含，用不经加热稀奶油分离的效率决定于制品的脂肪含量，另外脂肪球因自身被破坏或膜的损耗（例如，受气流的冲击）会被浆蛋白覆盖，这部分脂肪球在蛋白分离过程中很难通过一般的纯化将其从蛋白中出去；微生物的破坏和胞浆素的活性也会引起蛋白分解；乳清中的蛋白浓缩以前乳清酸化的程度影响蛋白制品的性质和组成，凝乳酶凝结得到的乳清含有酪蛋白大肽，酸凝固法得到的乳清则不含，用不经加热
（一）干酪素（Casein） • 乳经加酸或皱胃酶可使酪蛋白形成凝固物，经干燥后的产品即为干酪素。其主要成分为酪蛋白，工业上主要用做胶着剂和食品添加剂。目前酪蛋白种类很多，大致可分为两类，即酸干酪素和皱胃酶干酪素。
1．原料乳的要求 • 用于生产干酪素的原料乳必须优质，酸度低于23oT。脱脂后脂肪含量不应超过0.05%，在制造干酪素时，干酪素的成品率为原料乳的3%，其中脱脂乳的80%脂肪转入到产品中，因此脂肪含量直接影响产品质量。
2．干酪素的生产 • （1）凝乳酶凝固酪蛋白 是利用犊牛皱胃酶的凝乳作用从脱脂乳中分离出酪蛋白，当在相当高的温度下搅拌时会引起迅速脱水收缩。脱水的细的凝块颗粒离心或利用振动筛分离，用水清洗，挤压除水，然后在鼓式或带式干燥机中干燥。这样生产的产品由含杂质的酪蛋白酸钙（Calcium parecaseinate）-磷酸钙构成。它不溶于水且灰分含量高。
（2）自然发酵法 以乳酸菌分解乳糖后产生的乳酸而使酪蛋白凝结沉淀得到的。发酵 • 时温度控制在37℃，当pH值达到4.6时，脱脂乳形成凝块用蒸汽加热至50℃，，在不断搅拌下，使酪蛋白凝块与乳清分离。凝结的酪蛋白经压榨或脱水机脱水除去乳清、洗涤、脱水、粉碎、干燥而成。
（3）酸凝固酪蛋白 将原料乳加热至32-35℃脱脂，而后加热至34-35℃，由于加酸 • 时温度对形成的颗粒状态有很大影响，应该按脱脂乳的酸度调整加酸时温度，即新鲜乳可加热至35℃，而新鲜度较差的脱脂乳为34℃。否则温度过高时形成粗大的颗粒，不易干燥，温度低时形成软而细的颗粒不易分离。
调酸时可使用乳酸、盐酸（常用酸，浓度4-5%）或硫酸（使产品灰分增加，浓度24-25%），边搅拌边均匀加入至酪蛋白等电点使之沉淀。若加酸不足则钙不能充分分离出来而包含在干酪素颗粒中致使灰分增高，影响产品质量；加酸过量，可使干酪素重新溶解，影响产量。调酸时可使用乳酸、盐酸（常用酸，浓度4-5%）或硫酸（使产品灰分增加，浓度24-25%），边搅拌边均匀加入至酪蛋白等电点使之沉淀。若加酸不足则钙不能充分分离出来而包含在干酪素颗粒中致使灰分增高，影响产品质量；加酸过量，可使干酪素重新溶解，影响产量。
因此必须准确地确定加酸终点，第一次调酸至pH值4.6-4.8，除去1/2的乳清，然后再加酸至4.2。此时乳清应清澈透明，干酪素颗粒大小3-5mm致密而结实，颗粒之间呈松散状态。干酪素颗粒同乳清分离后用20-25℃清水洗涤，并用冷水复洗一次，用压榨机或脱水机进行脱水，至水分含量约为50-60%。再用粉碎机粉碎成10-20目的颗粒，用半沸腾床式干燥机中与55-80℃以下干燥，时间不超过6小时。因此必须准确地确定加酸终点，第一次调酸至pH值4.6-4.8，除去1/2的乳清，然后再加酸至4.2。此时乳清应清澈透明，干酪素颗粒大小3-5mm致密而结实，颗粒之间呈松散状态。干酪素颗粒同乳清分离后用20-25℃清水洗涤，并用冷水复洗一次，用压榨机或脱水机进行脱水，至水分含量约为50-60%。再用粉碎机粉碎成10-20目的颗粒，用半沸腾床式干燥机中与55-80℃以下干燥，时间不超过6小时。
干酪素成品为白色或淡黄色粉状或颗粒状，水分在12%以下，灰分为2.5-4%以下，脂肪在1.5%以下,酸度地狱80oT。干酪素成品为白色或淡黄色粉状或颗粒状，水分在12%以下，灰分为2.5-4%以下，脂肪在1.5%以下,酸度地狱80oT。 • 此产品可通过将其溶于碱液中，然后再次沉淀而得到纯化。酸凝固酪蛋白不溶于水，且由于形成坚固的大块，它在碱液中的溶解度通常也很差。
3．酪蛋白酸盐（Caseinates） 酸沉的酪蛋白溶于碱液，如NaOH、KOH、NH4OH，Ca(OH)2、Mg(OH)2，随后喷雾干燥。酪蛋白酸钠是最常见的酪蛋白酸盐产品，而酪蛋白酸钾更适于营养的要求。这些产品高度溶于水，且只要加工过程中pH值不高于7就无任何味道。 • 酪蛋白完全分离是不容易的，但可制备富含αs-酪蛋白或β-酪蛋白的制品。
（二）乳清蛋白（WP）浓缩物和乳清蛋白复合物 可以采用以下方法得到： • 1．超滤超滤可使蛋白得到分离同时又被浓缩。经稀释过滤（Diafiltration）可得到较纯的蛋白，再经喷雾干燥的产品被称为乳清蛋白浓缩物。
2．凝胶过滤 此法有缺陷，它不能使产品得到浓缩，而且费用高。因此很少应用。 • 3．离子交换法 此法生产的蛋白分离物通常主要包括β-乳球蛋白和α-乳白蛋白，其产品称为乳清蛋白分离物，尤其结合超滤浓缩可除去溶解的成分获得高纯度产品。 • 另外，蒸发使乳清中的乳糖结晶然后除去晶体；浓缩物脱盐大多数情况下用电渗析脱盐。因脱盐的最后部分耗能很多，也可用离子交换法代替。
4．沉淀法 大多数乳清蛋白在低pH值下可用羧甲基纤维素或用六偏磷酸盐沉淀。这时蛋白部分带正电荷，而沉淀剂带负电荷，因此这两种化合物结合。形成的乳清蛋白复合物（包含沉淀剂）在低pH<5下溶解性差。在中性pH时用铁离子加多聚磷酸盐也可形成复合物，这种产品溶解性差，灰分含量非常高。
喷雾干燥的乳清蛋白浓缩物溶解度高。不溶的蛋白部分是由于热变性，取决于加热过程中的pH值和Ca2+活性。由于乳清中约一半的蛋白是β-乳球蛋白，所以它的性质决定着乳清蛋白浓缩物的性质。通过超滤的方法分离的乳清蛋白几乎不含非蛋白氮，相反乳糖结晶化之后获得的脱盐乳清中约20%~30%的氮是非蛋白氮。喷雾干燥的乳清蛋白浓缩物溶解度高。不溶的蛋白部分是由于热变性，取决于加热过程中的pH值和Ca2+活性。由于乳清中约一半的蛋白是β-乳球蛋白，所以它的性质决定着乳清蛋白浓缩物的性质。通过超滤的方法分离的乳清蛋白几乎不含非蛋白氮，相反乳糖结晶化之后获得的脱盐乳清中约20%~30%的氮是非蛋白氮。
（三） 乳白蛋白（Lactalbumin） 加热酸化干酪乳清可使蛋白沉淀，此沉淀不纯。获得的产物被清洗并干燥，如在一个鼓式干燥器中。这种蛋白制品被叫做乳白蛋白（Lactalbumin），不要与乳清中的α-乳白蛋白混淆。它含有少量蛋白胨、酪蛋白大肽（Caseinomacropeptide）和NPN。由于乳糖含量高、干燥速度缓慢易造成过度的美拉德反应。该产品不溶于水。
（四）共沉物（Coprecipitate） 乳蛋白质（除蛋白胨外）都能以不溶物的形式从酸化脱脂乳或酪乳中分离出来。该产品蛋白质易消化，富含钙，有很高的营养价值。共沉物比乳白蛋白制品形成的美拉德反应要少得多，因为其中乳糖含量较低。
（五）分离乳蛋白 荷兰NIZO研究所开发出一种纯化乳清蛋白的加工工艺：在充分低的离子强度和适宜的pH下，将特殊的免疫球蛋白沉淀，并除去脂肪球和颗粒状物质。上清液经超滤之后，可得到一种非常纯主要由β-乳球蛋白、α-乳白蛋白和清蛋白组成的制品。
