乳品科学与技术
(五 )冰淇淋的凝冻
冰淇淋的组织状态是固相,气相,液相的复杂结构,在液相中有直径 150μ m左右的气泡和大约 50μ m大小的冰晶,此外还有分散有 2μ m以下的脂肪球,乳糖结晶,蛋白颗粒和不溶性的盐类等,见图 13-2。 由于稳定剂和乳化剂的存在,使分散状态均匀细腻,并具有一定形状 。
在冰淇淋生产中,凝冻过程是将混合料置于低温下,在强制搅拌下进行冰冻,使空气以极微小的气泡状态均匀分布于混合料中,使物料形成细微气泡密布,体积膨胀,凝结体组织疏松的的过程 。
图 1 3 -2 冰淇淋的结构气泡脂肪晶体冰晶酪蛋白
1.凝冻的目的
(1)使混合料更加均匀 由于经均质后的混合料,还需添加香精,色素等,在凝冻时由于搅拌器的不断搅拌,使混合料中各组分进一步混合均匀 。
(2)使冰淇淋组织更加细腻 凝冻是在 -
2～ -6℃ 的低温下进行的,此时料液中的水分会结冰,但由于搅拌作用,水分只能形成 4～ 10μm的均匀小结晶,而使冰淇淋的组织细腻,形体优良,口感滑润 。
(3)使冰淇淋得到合适的膨胀率 在凝冻时,由于不断搅拌及空气的逐渐混入,
使冰淇淋体积膨胀而获得优良的组织和形体,使产品更加适口,柔润和松软 。
(4)使冰淇淋稳定性提高 由于凝冻后,
空气气泡均匀的分布于冰淇淋组织之中,
能阻止热传导的作用,可使产品抗融化作用增强 。
(5)可加速硬化成型进程 由于搅拌凝冻是在低温下操作,因而能使冰淇淋料液冻结成为具有一定硬度的凝结体,即凝冻状态,经包装后可较快硬化成形 。
2.凝冻的过程
冰淇淋的料液的凝冻过程大体分为以下三个阶段：
(1)液态阶段 料液经过凝冻机凝冻搅拌一段时间 （ 2～ 3min） 后,料液的温度从进料温度 （ 4℃ ） 降低到 2℃ 。 由于此时料液温度尚高,未达到使空气混入的条件,故称这个阶段为液态阶段 。
(2)半固态阶段
继续将料液凝冻搅拌 2～ 3min,此时料液的温度降至 -1℃ ～ -2℃,料液的粘度也显著提高 。 由于料液的粘度提高了,空气得以大量混入,料液开始变得浓厚而体积膨胀,这个阶段为半固态阶段 。
(3)固态阶段
此阶段为料液即将形成软冰淇淋的最后阶段。经过半固态阶段以后，继续凝冻搅拌料液 3～ 4min，此时料液的温度已降低到 -4～ -6℃,在温度降低的同时，空气继续混入，并不断的被料液层层包围，
这是冰淇淋料液内的空气含量已接近饱和。整个料液体积的不断膨胀，料液最终成为浓厚、体积膨大的固态物质，此阶段即是固态阶段。
3.凝冻设备与操作
凝冻机是混合料制成冰淇淋成品的关键设备,凝冻机按生产方式分为间歇式和连续式两种 。 冰淇淋凝冻机工作原理及操作如下：
(1)间歇式凝冻机
间歇式氨液凝冻机的基本组成部分有机座,带夹套的外包隔热层的圆形凝冻筒,
装有刮刀的搅拌器,传动装置以及混合原料的贮槽等 。
其工作原理为：开启凝冻机的氨阀 （ 盐水阀 ） 后,氨不断进入凝冻桶的夹套中进行循环,凝冻筒夹套内氨液的蒸发使凝冻圆筒内壁起霜,筒内混合原料由于搅拌器外轴支架上的两把刮刀与搅拌器中轴Ｙ型搅拌器的相向反复搅刮作用,
在被冻结时不断混入大量均匀分布的空气泡,同时料液从 2～ 4℃ 冷冻至 -３～ -
６ ℃ 。 而形成体积膨松的冰淇淋 。
(2)连续式凝冻机
连续式凝冻机（ RPL-300型）的结构主要由立式搅刮器、空气混合泵、料箱、制冷系统、电器控制系统等部分组成。其工作原理为,制冷系统将液体制冷剂输入凝冻筒的夹套内，冰淇淋料浆经由空气混合泵混入空气后进入凝冻筒。
动力则由电动机经皮带降速后，通过联轴器带动刮刀轴套旋转，刮刀轴上的刮刀在离心力的作用下，紧贴凝冻筒的内壁作回转运动，由进料口输入的料浆经冷冻冻结在筒体内壁上的冰淇淋就连续被刮削下来。
同时新的料液又附在内壁上被凝结,随即又被刮削下来,周而复始,循环工作,
刮削下来的冰淇淋半成品,经刮刀轴套上的许多圆孔进入轴套内,在偏心轴的作用下,使冰淇淋搅拌混合,质地均匀细洁 。 经搅拌混合的冰淇淋便在压力差的作用下,不断挤向上端 。 并克服膨胀阀弹簧的压力,打开膨胀阀阀门,送出冰淇淋成品 （ 进入灌装头 ） 。 冰淇淋经膨胀阀后减压,其体积膨胀,质地疏松 。
4.冰淇淋的膨胀率
冰淇淋的膨胀率（ Overrun）指冰淇淋混合原料在凝冻时，由于均匀混入许多细小的气泡，使制品体积增加的百分率。
冰淇淋的膨胀率可用浮力法测定，即用冰淇淋膨胀率测定仪测量冰淇淋试样的体积，同时称取该冰淇淋试样的质量并用密度计测定冰淇淋混合原料（融化后冰淇淋）的密度，以体积百分率计算膨胀率,
X （ % ） =
1
1
V
VV?
× 1 00 = 10 0)1( /m V
式中,V- 冰淇淋试样的体积,cm 3 ；
m - 冰淇淋试样的混合原料质量,g ；
ρ - 冰淇淋试样的混合原料密度,g / cm 3 ；
V 1 - 冰淇淋试样的混合原料体积,cm 3 （ m/ ρ ）
冰淇淋膨胀率并非是越大越好,膨胀率过高,组织松软,缺乏持久性；过低则组织坚实,口感不良 。 各种冰淇淋都有相应的膨胀率要求 （ 见表 2-11-1）,控制不当会降低冰淇淋的品质 。 影响冰淇淋膨胀率的因素主要有两个方面：
(1)原料方面
– ① 乳脂肪含量越高,混合料的粘度越大,有利膨胀,但乳脂肪含量过高时,则效果反之 。
一般乳脂肪含量以 6%～ 12%为好,此时膨胀率最好 。 ② 非脂肪乳固体：非脂肪乳固体含量高,能提高膨胀率,一般为 10%。 ③ 含糖量高,冰点降低,会降低膨胀率,一般以
13%～ 15%为宜 。 ④ 适量的稳定剂,能提高膨胀率；但用量过多则粘度过高,空气不易进入而降低膨胀率,一般不宜超过 0.5%。 ⑤ 无机盐对膨胀率有影响 。 如钠盐能增加膨胀率,
而钙盐则会降低膨胀率 。
(2)操作方面
① 均质适度,能提高混合料粘度,空气易于进入,使膨胀率提高；但均质过度则粘度高,空气难以进入,膨胀率反而下降 。 ② 在混合料不冻结的情况下,老化温度越低,膨胀率越高 。 ③ 采用瞬间高温杀菌比低温巴氏杀菌法混合料变性少,膨胀率高 。 ④ 空气吸入量合适能得到较佳的膨胀率,应注意控制 。 ⑤ 若凝冻压力过高则空气难以混入,膨胀率则下降 。
(六 )成型灌装、硬化、贮藏
1.成型灌装 凝冻后的冰淇淋必须立即成型灌装 （ 和硬化 ）,以满足贮藏和销售的需要 。 冰淇淋的成型有冰砖,纸杯,
蛋筒,浇模成型,巧克力涂层冰淇淋,
异形冰淇淋切割线等多种成型灌装机 。
2.硬化 （ Hardening）
将经成型灌装机灌装和包装后的冰淇淋迅速置于 -25℃ 以下的温度,经过一定时间的速冻,品温保持在 -18℃ 一下,使其组织状态固定,硬度增加的过程称为硬化 。
硬化的目的是固定冰淇淋的组织状态、完成形成细微冰晶的过程，使其组织保持适当的硬度以保证冰淇淋的质量，便于销售与贮藏运输。
速冻硬化可用速冻库（ -23～ -25℃ ）、速冻隧道（ -35～ -40℃ ）或盐水硬化设备（ -25～ -
27℃ ）等。一般硬化时间为：速冻库 10～ 12ｈ、
速冻隧道 30～ 50min、盐水硬化设备 20～ 30min。
影响硬化的条件有包装容器的形状与大小、速冻室的温度与空气的循环状态、室内制品的位置以及冰淇淋的组成成分和膨胀率等因素。
3.贮藏
硬化后的冰淇淋产品，在销售前应将制品保存在低温冷藏库中。冷藏库的温度为 -20℃,相对湿度为 85%～ 90%，贮藏库温度不可忽高忽低，贮存温度及贮存中温度变化往往导致冰淇淋中冰的再结晶。
使冰淇淋质地粗糙，影响冰淇淋品质。
一、冰淇淋的主要缺陷及产生的原因
由于原料配合不当,均质,冻结,贮藏等处理不合理,使得冰淇淋质量低劣,
起缺
陷与原因见表 11-2。
表 1 1 -2 冰淇淋质量缺陷及原因种类 缺 陷 原 因风味 脂肪分解味、饲料味、加热味、牛舍味、金属味、苦味、酸味、甜味与香料味缺陷使用的原料乳、乳制品质量差，杀菌不完全、吸收异味，添加的甜味与香料不是当组织状态砂状组织轻或膨松的组织粗或冰状组织奶油状组织无脂乳干物质过高，贮藏温度高，乳糖结晶大膨胀率过大缓慢冻结，贮藏温度波动大，气泡大，固形物低生成脂肪块，乳化剂不适合，均质不良质地 脆弱水样软弱稳定剂、乳化剂不足，气泡粗大，膨胀率高膨胀率低，砂糖高，稳定剂、乳化剂当，固形物不足稳定剂过量融化状态起泡，乳清分离，凝固，粘质状 原料配合不当，蛋白质与矿物质不均衡，酸度高，均质不完全，膨胀率调整不当第三节 雪糕的生产
雪糕 （ Ice Cream Bar） 是以饮用水,乳品,食糖,食用油脂等为主要原料,添加适量增稠剂,香料,经混合,灭菌,
均质或轻度凝冻,注模,冻结等工艺制成的冷冻产品 。 雪糕的总固形物,脂肪含量较冰淇淋低 。
一、雪糕的种类
根据产品的组织状态分为清型雪糕,混合型雪糕和组合型雪糕,其理化指标见表 13-3。
表 1 3 - 3 雪糕的理化指标指 标项 目清 型 混合型 组合型总固形物 ( % ) ≥ 16 ≥ 18 ≥ 16( 雪糕主体 )
总糖 ( 以蔗糖计,% ) ≥ 14 ≥ 14 ≥ 14( 雪糕主体 )
脂肪 ( % ) ≥ 2 ≥ 2 ≥ 2
注：组合型指标均指主体。
1,清型雪糕 不含颗粒或块状辅料的制品,如桔味雪糕 。
2,混合型雪糕 含有颗粒或块状辅料的制品，如葡萄干雪糕、菠萝雪糕等。
3,组合型雪糕 与其他冷冻饮品或巧克力等组合而成的制品，如白巧克力雪糕、
果汁冰雪糕等。
二、雪糕的生产工艺及配方
（ 一 ） 工艺流程 同冰淇淋
(二 )生产配方 雪糕配方见表 13-4
表 1 3 -4 雪糕配方 （ 1 0 0 0 k g ） 单位,kg
雪糕类型原料名称菠萝雪糕 咖啡雪糕 草莓雪糕 可可雪糕砂糖 145 15 0 10 0 10 0
葡萄糖浆 - - 5 0 6 0
蛋白糖 0,4 0,6 - -
甜蜜素 - - 0,5 0,5
鲜牛乳 - 32 0 - -
全脂奶粉 3 0 - 3 0 2 0
乳清粉 4 0 38 - -
人造奶油 35 - - -
棕榈油 - 3 0 15 2 0
可可粉 - - - 5
鸡蛋 2 0 2 0 - -
淀粉 25 22 - -
麦精 - 8 - -
复合乳化稳定剂 - - 3,5 3
明胶 2 2 - -
CMC 2 2 - -
可可香精 - - - 0,8
草莓香精 - - 0,8 -
菠萝香精 1 - - -
水 699 405 785 79 0
红色素 - - 0,0 2 -
栀子黄 0,3 - - -
焦糖色素 - 0,4 - -
棕色素 - - - 0,02
速溶咖啡 - 2 - -
草莓汁 - - 15 -
（ 三 ） 操作技术要点 雪糕生产时,原料配制,杀菌,冷却,均质,老化等操作技术与冰淇淋基本相同 。 普通雪糕不需经过凝冻工序直接经浇模,冻结,脱模,包装而成,膨化雪糕则需要凝冻工序 。
1,凝冻 雪糕凝冻操作生产时,凝动机的清洗与消毒及凝冻操作与冰淇淋大致相同,只是料液的加入量不同,一般占凝冻机容积的 50%～ 60%。 膨化雪糕要进行轻度凝冻,膨胀率为 30%～ 50%,故要控制好凝冻时间以调节凝冻程度,料液不能过于浓厚,否则会影响浇模质量 。
出料温度控制在 -3℃ 左右 。
2,浇模 浇模之前必须对模盘,模盖和用于包装的扦子进行彻底清洗消毒,可用沸水煮沸或用蒸汽喷射消毒 10～ 15min，
确保卫生 。 浇模时应将模盘前后左右晃动,使模型内混合料分布均匀后,盖上带有扦子的模盖,将模盘轻轻放入冻结缸 （ 槽 ） 内进行冻结 。
3．冻结
雪糕的冻结有直接冻结法和间接冻结法。
直接冻结法即直接将模盘浸入盐水槽内进行冻结，间接冻结法即速冻库与隧道式速冻。进行直接速冻时，先将冷冻盐水放入冻结槽至规定高度，开启冷却系统；开启搅拌器搅动盐水，待盐水温度降至 -26～ -28℃ 左右时，即可放入模盘，
注意要轻轻推入，以免盐水污染产品；
待模盘内混合料全部冻结（约 10～
12min），即可将模盘取出。
4．脱模
使冻结硬化的雪糕由模盘内脱下,较好的方法使将模盘进行瞬时间的加热,使紧贴模盘的物料融化而使雪糕易从模具中脱出 。 加热摸盘的设备可用烫盘槽,
其由内通蒸汽的蛇形管加热 。
脱模时，在烫盘槽内注入加热用的盐水至规定高度后，开启蒸汽阀将蒸汽通入蛇形管控制烫盘槽温度在 50～ 60℃ 左右；
将模盘置于烫盘槽中，轻轻晃动使其受热均匀、浸数秒钟后（以雪糕表面稍融为度），立即脱模；产品脱离模盘后，
置于传送带上，脱模即告完成。便可进行包装。
第四节 雪泥的生产
雪泥（ Ice Frost）又称冰霜，是用饮用水、食糖等为主要原料，添加增稠剂、
香料，经混合、灭菌、凝冻和低温炒制等工艺制成的一松软冰雪状的冷冻饮品。
它与冰淇淋的不同之处在于含油脂量极少，甚至不含油脂，糖含量较高，组织较冰淇淋粗糙，和冰淇淋、雪糕一样是一种清凉爽口的冷冻饮品。
一、雪泥种类
雪泥按照其产品的组织状态分为为清型雪泥,混合型雪泥与组合型雪泥三种,
其理化指标见表 13-5。
表 1 3 - 5 雪泥的 的理化指标指 标项 目清 型 混合型 组合型总 固 形 物 ( % ) ≥ 16 ≥ 18 ≥ 16 （雪泥主体）
总糖 ( 以蔗糖计,% ) ≥ 13 ≥ 13 ≥ 13 （雪泥主体）
注：组合型指标均指雪泥主体。
1,清型雪泥 不含颗粒或块状辅料的制品,
如桔子 （ 桔味 ） 雪泥,香蕉 （ 香蕉味 ） 雪泥,
苹果 （ 苹果味 ） 雪泥,柠檬 （ 柠檬味 ） 雪泥等 。
2,混合型雪泥 含有颗粒或块状辅料的制品,
如巧克力刨花雪泥,菠萝雪泥等 。
3,组合型雪泥 与其它冷饮品或巧克力,饼坯等配组合而成的制品,主体雪泥所占比率不低于 50%,如冰淇淋雪泥,蛋糕雪泥,巧克力雪泥等 。
二、雪泥生产工艺流程及配方
（ 一 ） 工艺流程 同冰淇淋 。
（ 二 ） 生产配方 见表 13-6。
表 1 3 -6 雪泥配方 （ 1 0 0 0 k g ） 单位,kg
雪泥类型原料名称香蕉味雪泥 柠檬雪泥 可可牛奶雪泥 草莓牛奶雪泥白砂糖 1 30 130 130 130
阿斯巴甜 0,1 0,1 5 0,2 0,2
全脂牛乳 - - 200 -
全脂乳粉 - - - 22
柠檬汁 - 100 - -
草莓酱 - - - 100
可可粉 - - 10 -
玉米淀粉 15 15 12 15
马铃薯淀粉 - 15 - 15
小麦淀粉 15 - 15 -
麦精 - - 5 -
麦 芽糊精 - - - 5
明胶 1 1 1 1
C M C 0,5 0,5 0,5 0,5
奶油香精 - - 0,8 -
草莓香精 - - - 0,6
香蕉香精 0,8 - - 1
柠檬香精 - 1 - -
红色素 - - - 0,0 2
栀子黄 0,3 - - -
焦糖色素 - - 0,4 -
叶绿素 - 0,2 - -
水 837 737 625 7 10
（ 三 ） 操作技术要点
1,配料 按规定配方及原料质量要求进行配料,配料的方法基本同冰淇淋的生产工艺 。
2．杀菌与添加色素 冰霜杀菌温度为
80～ 85℃,保温 10～ 15min，冰霜混合料经上述杀菌规程后，不但保证了混合料中的淀粉的充分糊化与粘度增加，且达到杀菌的目的。
添加色素时，应先将色素事先配制成 1
％～ 10％的溶液，在料液保温时徐徐加入。而不是直接将色素加入料液内。
3,冷却与添加香精及果汁 杀菌保温后的料液，用冷却设备速冷却至 2～ 5℃ 。
冷却温度愈低，则冰霜的凝冻时间愈短，
但料液的温度不能低于 -2℃,否则温度过低会造成料液输送困难。冷却后及时在搅拌的前提下徐徐加入添加香精及预经杀菌的果汁。
4,凝冻与加入果肉
雪泥的凝冻多采用间歇式凝冻机 。 凝冻操作与生产冰淇淋时相似 。 唯有不同的是冰霜料液加入机内要比冰淇淋的多,
如第一次的料液加入时为机容量 80%,第二次以后为机容量的 70%,主要是因生产冰霜没有膨胀率的要求 。 从料液一般经过 12～ 18mim凝冻搅拌变为松软的冰雪状的雪泥 。 如果生产果肉冰霜,要先对果肉进行杀菌处理,并将果肉冷却到 2～
5℃ 时,方可添加到凝冻机中 。
5,包装贮藏 凝冻后的雪泥通过冰淇淋灌注机或杯子灌装机灌注,包装形式为冰砖或杯型 。 包装好的冰霜产品应及时送 -18～ -20℃ 的冷库内贮藏 。
第十四章 其它乳制品
第一节 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。
表 1 4 - 1 牛各种物质中生物活性物质的浓度 （ m g / m l ）
牛乳活性物质 血清 初乳 常乳 末乳 人乳
β - Lg 无 - 3,2 ~ 4,0 5,0 无
α -L a 无 - 1,2 ~ 2,0 2,1 1,6 ~ 2,8
I g G
1
1 0,5 ~ 1 1,6 2 9,9 ~ 8 4,0 0,3 5 ~ 1,1 5 3 2,3
I g G
2
7,9 1,9 ~ 2,9 0,0 6 ~ 0,0 2 2,0
I g G,0,4 ( 初乳 ) 0,0 4 ( 常乳 )
1,0
I g A 0,0 8 ~ 0,3 2,0 ~ 4,4 0,0 5 ~ 0,2 5 3,3 1 1 7,4 ( 初乳 ) 1,0 ( 常乳 )
I g M 2,5 ~ 2,8 3,2 ~ 4,9 0,0 4 ~ 0,0 5 8,6 0 1,6 ( 初乳 ) 0,1 ( 常乳 )
Lf 无 2,0 0 0,0 2 ~ 0,3 5 2 0,0 0 2,0
Lz 0,1 0,0 0 1 5 0,4
BSA 2 8,0 0 1,0 0 0,2 9 ~ 0,4 8,0 0 0,6
Tf 4,5 0 0,4 0 0,1 0
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。
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。
表 1 4 - 2 牛初乳一般理化性质泌 乳 时 间
（ h ）
3 1 2 2 4 3 6 4 8 7 2
密度
pH 值酸度 （
0
T ）
1,0 4 4 1,0 4 6 1,0 4 4 1,0 3 2 1,0 2 9 1,0 3 2
6,1 0 6,1 5 6,2 3 6,4 0 6,5 0 6,6 0
4 4,3 4 4,2 3 6,8 3 0,4 2 6,5 2 5,9
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，
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。
处理方法 工艺作用冷却乳离心 除去细胞、血细胞、灰尘及其他杂质
加 热乳离心 （ 40 ℃ ） 除去乳脂肪
冷 冻贮藏 （ - 2 5 ℃ ）
加 热 56 ℃,30 m i n 肠道致病菌、病毒失活
酸 或酶凝固 除去酪蛋白
过 滤 除去细小的酪蛋白颗粒
反 渗透或超滤 除去乳糖、矿物质、水
无 菌过滤 除去细菌
蒸 发 除水
冷 干 除水图 1 4 - 1 制做牛乳免疫球蛋白浓缩物的一般工艺流程
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 。
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 0.45μ m
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。
表 1 4 -3 由泌乳最初 30 天牛乳分离的乳免疫球蛋白浓缩物成分这种免疫球蛋白浓缩物很容易与乳粉混合，并易溶在水中或液体乳中。
成 分 含 量 （ % ） 成 分 含 量 （ % ）
蛋白质 75 ± 5 β —乳球蛋白 35 ± 5
免疫球蛋白 40 ± 5 血清蛋白 3 ± 2
I gG
1
75 肽类 5 ± 2
I gG
2
3 水分 4 ± 0,5
I g A 17 乳糖 10 ± 2
I g M 6 矿物质 5 ± 2
α - 乳白蛋白 15 ± 5 非蛋白氮成分 5 ± 2
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。
（ 1 ） 牛初乳粉生产工艺冷 冻保存 → 室 温缓溶 → 过 滤 → 净 乳 → 脱 脂 → 原 料配合 → 加 热杀菌 → 喷 雾干燥 → 包 装
（ 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%。
表 1 4 - 4 牛初乳粉成分水分 （ % ） 蛋白质 (% ) 脂肪 (% ) 总糖 (% ) 灰分 (% ) 乳糖 (% )
2,7 9 ~ 2,9 4 2 4,6 2 ~ 2 6,8 2 1,9 4 ~ 2,9 3 6 1,9 7 ~ 6 3,7 5 5,7 6 ~ 6,4 8 2 8,4 2 ~ 2 9,5 2
I g ( m g / g ) B A S( m g / g ) L g ( m g / g ) α - L a(m g / g ) β - L g (m g / g )
5 0,2 4 ~ 5 4,0 6 1,5 0 ~ 1,5 8 3,2 9 ~ 4,1 2 1 7,4 0 ~ 1 8,6 4 3 2,7 5 ~ 3 8,7 2
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。
表 1 4 - 5 一些乳蛋白制品及其组成成分组成成分产品 加工方法 来源粗蛋白 碳水化合物 灰分 脂肪酸化酪蛋白 （ A ci d c as ei n ） 酸凝固 脱脂乳 8 3 ~ 9 5 0,1 ~ 1 2,3 ~ 3 ~2
酪蛋白酸钠 （ N a-c as e i n at e ） 酸 + N aO H 脱脂乳 8 1 ~ 8 8 0,1 ~ 0,5 ~ 4,5 ~2
凝乳酶凝固酪蛋白 （ Re n n e t
c as ei n ）
凝乳酶凝结 脱脂乳 7 9 ~ 8 3 ~ 0,1 7 ~ 8 ~1
乳清蛋白分离物 （ W P i s o l at e ） 离子交换 乳清 8 5 ~ 9 2 2 ~ 8 1 ~ 6 ~1
乳清蛋白浓缩物 （ WP
c o n ce n t rat e ）
超滤 乳清 5 0 ~ 8 5 8 ~ 4 0 1 ~ 6 <1
乳清蛋白浓缩物 （ WP
c o n ce n t rat e ）
电渗析 + 乳糖结晶化乳清 2 7 ~ 3 7 4 0 ~ 6 0 1 ~ 1 0 ~4
乳清粉 喷雾干燥 乳清 ~ 1 1 ~ 7 3 ~8 ~1
乳清蛋白复合物 ( W P c o m p l e x ) 偏磷酸盐 乳清 ~ 5 5 ~ 1 3 ~ 1 3 ~5
乳清蛋白复合物 ( W P c o m p l e x ) CMC 乳清 ~ 5 0 ~ 2 0
3
~8 ~1
乳清蛋白复合物 ( W P c o m p l e x ) Fe + 多聚磷酸盐乳清 ~ 3 5 ~1 ~ 5 4 ~1
乳白蛋白 （ L ac t al b u m i n ） 加热 + 酸和 / 或
CaCl
2
乳清 ~ 7 8 ~ 1 0 ~5 ~1
乳共沉物 （ Co p rec i p i t at e ） 加热 + 酸和 / 或
CaCl
2
脱脂乳 ~ 8 5 ~1 ~8 ~2
– 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
– （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。
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。
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 α s-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。
– （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。
第三节 乳活性肽及 CCP生产
一、乳活性肽种类
乳蛋白是人类膳食优质蛋白质的重要来源,自 1979年以来,越来越多的研究证实乳蛋白的分子中存在着具有多种生物活性的片段 。 这些在母体蛋白中并无活性的多肽,能经特定的蛋白酶水解释放,
在人体内显示出不同的生物活性 。
– 现已证明来源于乳蛋白的生理活性肽包括：
类吗啡肽（ Opioid Peptids）,免疫活性肽
（ Immunopeptids）,降血压肽
（ Antihypertensive Peptids）,抗血栓肽
（ Antithrobotic Peptides）,矿物质结合肽 —
—酪蛋白磷酸肽（ Casein Phosphopeptides，
CPP） 等。乳蛋白活性肽因其源于天然食物蛋白以及生理功能的多样性，在膳食补充剂、
保健食品及医药等领域显示出良好的发展趋势。
– 二、酪蛋白磷酸肽的制备
– （一）酪蛋白磷酸肽定义、种类、结构 酪蛋白磷酸肽（ CCP） 是牛乳酪蛋白经蛋白酶水解后分离提纯而得到的富含磷酸丝氨酸的多肽制品。 CPP能在动物的小肠中与钙、铁等二价矿物质离子结合，防止产生沉淀，增强肠内可溶性矿物质的浓度，从而促进吸收利用。
CPP来源于 αS1-,αS2-,β-酪蛋白分子中磷酸丝氨酸簇集的区域。目前从动物体内分离和体外蛋白酶水解得到的 CPP主要有：
αS1（ 43～ 58）,4P,αS1（ 59～ 79）,5P、
αS2（ 46～ 70）,4P,β（ 1～ 25）,4P、
β（ 1～ 28）,4P,β（ 33～ 48）,1P等。
它们共同特点是具有相同的核心结构：
－ S e r － S er － S e r － G l u － G l u －
│ │ │
P P P
有趣的是 C P P 核心结构的磷酸肽能因抵抗蛋白酶的攻击而免遭破坏。
（二）酪蛋白磷酸肽的制备 工业上用酪蛋白为原料，通过胰蛋白酶水解生成
CPP。由于水解液具有苦味，故需要通过分离和分解等方法除去苦味成分。之后，
在水解液上清液加入 Ca2＋ 等金属离子和乙醇 CPP沉淀下来，最后可通过离子交换、
凝胶色谱或膜分离等方法加以精制。
` → 喷 雾干燥 → C P P - 1
酪 蛋白 → 胰 蛋白酶水解 → 热 灭活 —→ 脱 苦味 → 喷 雾干燥 → C PP-2
→ 离 心上清液 → 添 加 Ca 2+,乙醇 → 离 心沉淀部分 → 干 燥 → C P P - 3
(五 )冰淇淋的凝冻
冰淇淋的组织状态是固相,气相,液相的复杂结构,在液相中有直径 150μ m左右的气泡和大约 50μ m大小的冰晶,此外还有分散有 2μ m以下的脂肪球,乳糖结晶,蛋白颗粒和不溶性的盐类等,见图 13-2。 由于稳定剂和乳化剂的存在,使分散状态均匀细腻,并具有一定形状 。
在冰淇淋生产中,凝冻过程是将混合料置于低温下,在强制搅拌下进行冰冻,使空气以极微小的气泡状态均匀分布于混合料中,使物料形成细微气泡密布,体积膨胀,凝结体组织疏松的的过程 。
图 1 3 -2 冰淇淋的结构气泡脂肪晶体冰晶酪蛋白
1.凝冻的目的
(1)使混合料更加均匀 由于经均质后的混合料,还需添加香精,色素等,在凝冻时由于搅拌器的不断搅拌,使混合料中各组分进一步混合均匀 。
(2)使冰淇淋组织更加细腻 凝冻是在 -
2～ -6℃ 的低温下进行的,此时料液中的水分会结冰,但由于搅拌作用,水分只能形成 4～ 10μm的均匀小结晶,而使冰淇淋的组织细腻,形体优良,口感滑润 。
(3)使冰淇淋得到合适的膨胀率 在凝冻时,由于不断搅拌及空气的逐渐混入,
使冰淇淋体积膨胀而获得优良的组织和形体,使产品更加适口,柔润和松软 。
(4)使冰淇淋稳定性提高 由于凝冻后,
空气气泡均匀的分布于冰淇淋组织之中,
能阻止热传导的作用,可使产品抗融化作用增强 。
(5)可加速硬化成型进程 由于搅拌凝冻是在低温下操作,因而能使冰淇淋料液冻结成为具有一定硬度的凝结体,即凝冻状态,经包装后可较快硬化成形 。
2.凝冻的过程
冰淇淋的料液的凝冻过程大体分为以下三个阶段：
(1)液态阶段 料液经过凝冻机凝冻搅拌一段时间 （ 2～ 3min） 后,料液的温度从进料温度 （ 4℃ ） 降低到 2℃ 。 由于此时料液温度尚高,未达到使空气混入的条件,故称这个阶段为液态阶段 。
(2)半固态阶段
继续将料液凝冻搅拌 2～ 3min,此时料液的温度降至 -1℃ ～ -2℃,料液的粘度也显著提高 。 由于料液的粘度提高了,空气得以大量混入,料液开始变得浓厚而体积膨胀,这个阶段为半固态阶段 。
(3)固态阶段
此阶段为料液即将形成软冰淇淋的最后阶段。经过半固态阶段以后，继续凝冻搅拌料液 3～ 4min，此时料液的温度已降低到 -4～ -6℃,在温度降低的同时，空气继续混入，并不断的被料液层层包围，
这是冰淇淋料液内的空气含量已接近饱和。整个料液体积的不断膨胀，料液最终成为浓厚、体积膨大的固态物质，此阶段即是固态阶段。
3.凝冻设备与操作
凝冻机是混合料制成冰淇淋成品的关键设备,凝冻机按生产方式分为间歇式和连续式两种 。 冰淇淋凝冻机工作原理及操作如下：
(1)间歇式凝冻机
间歇式氨液凝冻机的基本组成部分有机座,带夹套的外包隔热层的圆形凝冻筒,
装有刮刀的搅拌器,传动装置以及混合原料的贮槽等 。
其工作原理为：开启凝冻机的氨阀 （ 盐水阀 ） 后,氨不断进入凝冻桶的夹套中进行循环,凝冻筒夹套内氨液的蒸发使凝冻圆筒内壁起霜,筒内混合原料由于搅拌器外轴支架上的两把刮刀与搅拌器中轴Ｙ型搅拌器的相向反复搅刮作用,
在被冻结时不断混入大量均匀分布的空气泡,同时料液从 2～ 4℃ 冷冻至 -３～ -
６ ℃ 。 而形成体积膨松的冰淇淋 。
(2)连续式凝冻机
连续式凝冻机（ RPL-300型）的结构主要由立式搅刮器、空气混合泵、料箱、制冷系统、电器控制系统等部分组成。其工作原理为,制冷系统将液体制冷剂输入凝冻筒的夹套内，冰淇淋料浆经由空气混合泵混入空气后进入凝冻筒。
动力则由电动机经皮带降速后，通过联轴器带动刮刀轴套旋转，刮刀轴上的刮刀在离心力的作用下，紧贴凝冻筒的内壁作回转运动，由进料口输入的料浆经冷冻冻结在筒体内壁上的冰淇淋就连续被刮削下来。
同时新的料液又附在内壁上被凝结,随即又被刮削下来,周而复始,循环工作,
刮削下来的冰淇淋半成品,经刮刀轴套上的许多圆孔进入轴套内,在偏心轴的作用下,使冰淇淋搅拌混合,质地均匀细洁 。 经搅拌混合的冰淇淋便在压力差的作用下,不断挤向上端 。 并克服膨胀阀弹簧的压力,打开膨胀阀阀门,送出冰淇淋成品 （ 进入灌装头 ） 。 冰淇淋经膨胀阀后减压,其体积膨胀,质地疏松 。
4.冰淇淋的膨胀率
冰淇淋的膨胀率（ Overrun）指冰淇淋混合原料在凝冻时，由于均匀混入许多细小的气泡，使制品体积增加的百分率。
冰淇淋的膨胀率可用浮力法测定，即用冰淇淋膨胀率测定仪测量冰淇淋试样的体积，同时称取该冰淇淋试样的质量并用密度计测定冰淇淋混合原料（融化后冰淇淋）的密度，以体积百分率计算膨胀率,
X （ % ） =
1
1
V
VV?
× 1 00 = 10 0)1( /m V
式中,V- 冰淇淋试样的体积,cm 3 ；
m - 冰淇淋试样的混合原料质量,g ；
ρ - 冰淇淋试样的混合原料密度,g / cm 3 ；
V 1 - 冰淇淋试样的混合原料体积,cm 3 （ m/ ρ ）
冰淇淋膨胀率并非是越大越好,膨胀率过高,组织松软,缺乏持久性；过低则组织坚实,口感不良 。 各种冰淇淋都有相应的膨胀率要求 （ 见表 2-11-1）,控制不当会降低冰淇淋的品质 。 影响冰淇淋膨胀率的因素主要有两个方面：
(1)原料方面
– ① 乳脂肪含量越高,混合料的粘度越大,有利膨胀,但乳脂肪含量过高时,则效果反之 。
一般乳脂肪含量以 6%～ 12%为好,此时膨胀率最好 。 ② 非脂肪乳固体：非脂肪乳固体含量高,能提高膨胀率,一般为 10%。 ③ 含糖量高,冰点降低,会降低膨胀率,一般以
13%～ 15%为宜 。 ④ 适量的稳定剂,能提高膨胀率；但用量过多则粘度过高,空气不易进入而降低膨胀率,一般不宜超过 0.5%。 ⑤ 无机盐对膨胀率有影响 。 如钠盐能增加膨胀率,
而钙盐则会降低膨胀率 。
(2)操作方面
① 均质适度,能提高混合料粘度,空气易于进入,使膨胀率提高；但均质过度则粘度高,空气难以进入,膨胀率反而下降 。 ② 在混合料不冻结的情况下,老化温度越低,膨胀率越高 。 ③ 采用瞬间高温杀菌比低温巴氏杀菌法混合料变性少,膨胀率高 。 ④ 空气吸入量合适能得到较佳的膨胀率,应注意控制 。 ⑤ 若凝冻压力过高则空气难以混入,膨胀率则下降 。
(六 )成型灌装、硬化、贮藏
1.成型灌装 凝冻后的冰淇淋必须立即成型灌装 （ 和硬化 ）,以满足贮藏和销售的需要 。 冰淇淋的成型有冰砖,纸杯,
蛋筒,浇模成型,巧克力涂层冰淇淋,
异形冰淇淋切割线等多种成型灌装机 。
2.硬化 （ Hardening）
将经成型灌装机灌装和包装后的冰淇淋迅速置于 -25℃ 以下的温度,经过一定时间的速冻,品温保持在 -18℃ 一下,使其组织状态固定,硬度增加的过程称为硬化 。
硬化的目的是固定冰淇淋的组织状态、完成形成细微冰晶的过程，使其组织保持适当的硬度以保证冰淇淋的质量，便于销售与贮藏运输。
速冻硬化可用速冻库（ -23～ -25℃ ）、速冻隧道（ -35～ -40℃ ）或盐水硬化设备（ -25～ -
27℃ ）等。一般硬化时间为：速冻库 10～ 12ｈ、
速冻隧道 30～ 50min、盐水硬化设备 20～ 30min。
影响硬化的条件有包装容器的形状与大小、速冻室的温度与空气的循环状态、室内制品的位置以及冰淇淋的组成成分和膨胀率等因素。
3.贮藏
硬化后的冰淇淋产品，在销售前应将制品保存在低温冷藏库中。冷藏库的温度为 -20℃,相对湿度为 85%～ 90%，贮藏库温度不可忽高忽低，贮存温度及贮存中温度变化往往导致冰淇淋中冰的再结晶。
使冰淇淋质地粗糙，影响冰淇淋品质。
一、冰淇淋的主要缺陷及产生的原因
由于原料配合不当,均质,冻结,贮藏等处理不合理,使得冰淇淋质量低劣,
起缺
陷与原因见表 11-2。
表 1 1 -2 冰淇淋质量缺陷及原因种类 缺 陷 原 因风味 脂肪分解味、饲料味、加热味、牛舍味、金属味、苦味、酸味、甜味与香料味缺陷使用的原料乳、乳制品质量差，杀菌不完全、吸收异味，添加的甜味与香料不是当组织状态砂状组织轻或膨松的组织粗或冰状组织奶油状组织无脂乳干物质过高，贮藏温度高，乳糖结晶大膨胀率过大缓慢冻结，贮藏温度波动大，气泡大，固形物低生成脂肪块，乳化剂不适合，均质不良质地 脆弱水样软弱稳定剂、乳化剂不足，气泡粗大，膨胀率高膨胀率低，砂糖高，稳定剂、乳化剂当，固形物不足稳定剂过量融化状态起泡，乳清分离，凝固，粘质状 原料配合不当，蛋白质与矿物质不均衡，酸度高，均质不完全，膨胀率调整不当第三节 雪糕的生产
雪糕 （ Ice Cream Bar） 是以饮用水,乳品,食糖,食用油脂等为主要原料,添加适量增稠剂,香料,经混合,灭菌,
均质或轻度凝冻,注模,冻结等工艺制成的冷冻产品 。 雪糕的总固形物,脂肪含量较冰淇淋低 。
一、雪糕的种类
根据产品的组织状态分为清型雪糕,混合型雪糕和组合型雪糕,其理化指标见表 13-3。
表 1 3 - 3 雪糕的理化指标指 标项 目清 型 混合型 组合型总固形物 ( % ) ≥ 16 ≥ 18 ≥ 16( 雪糕主体 )
总糖 ( 以蔗糖计,% ) ≥ 14 ≥ 14 ≥ 14( 雪糕主体 )
脂肪 ( % ) ≥ 2 ≥ 2 ≥ 2
注：组合型指标均指主体。
1,清型雪糕 不含颗粒或块状辅料的制品,如桔味雪糕 。
2,混合型雪糕 含有颗粒或块状辅料的制品，如葡萄干雪糕、菠萝雪糕等。
3,组合型雪糕 与其他冷冻饮品或巧克力等组合而成的制品，如白巧克力雪糕、
果汁冰雪糕等。
二、雪糕的生产工艺及配方
（ 一 ） 工艺流程 同冰淇淋
(二 )生产配方 雪糕配方见表 13-4
表 1 3 -4 雪糕配方 （ 1 0 0 0 k g ） 单位,kg
雪糕类型原料名称菠萝雪糕 咖啡雪糕 草莓雪糕 可可雪糕砂糖 145 15 0 10 0 10 0
葡萄糖浆 - - 5 0 6 0
蛋白糖 0,4 0,6 - -
甜蜜素 - - 0,5 0,5
鲜牛乳 - 32 0 - -
全脂奶粉 3 0 - 3 0 2 0
乳清粉 4 0 38 - -
人造奶油 35 - - -
棕榈油 - 3 0 15 2 0
可可粉 - - - 5
鸡蛋 2 0 2 0 - -
淀粉 25 22 - -
麦精 - 8 - -
复合乳化稳定剂 - - 3,5 3
明胶 2 2 - -
CMC 2 2 - -
可可香精 - - - 0,8
草莓香精 - - 0,8 -
菠萝香精 1 - - -
水 699 405 785 79 0
红色素 - - 0,0 2 -
栀子黄 0,3 - - -
焦糖色素 - 0,4 - -
棕色素 - - - 0,02
速溶咖啡 - 2 - -
草莓汁 - - 15 -
（ 三 ） 操作技术要点 雪糕生产时,原料配制,杀菌,冷却,均质,老化等操作技术与冰淇淋基本相同 。 普通雪糕不需经过凝冻工序直接经浇模,冻结,脱模,包装而成,膨化雪糕则需要凝冻工序 。
1,凝冻 雪糕凝冻操作生产时,凝动机的清洗与消毒及凝冻操作与冰淇淋大致相同,只是料液的加入量不同,一般占凝冻机容积的 50%～ 60%。 膨化雪糕要进行轻度凝冻,膨胀率为 30%～ 50%,故要控制好凝冻时间以调节凝冻程度,料液不能过于浓厚,否则会影响浇模质量 。
出料温度控制在 -3℃ 左右 。
2,浇模 浇模之前必须对模盘,模盖和用于包装的扦子进行彻底清洗消毒,可用沸水煮沸或用蒸汽喷射消毒 10～ 15min，
确保卫生 。 浇模时应将模盘前后左右晃动,使模型内混合料分布均匀后,盖上带有扦子的模盖,将模盘轻轻放入冻结缸 （ 槽 ） 内进行冻结 。
3．冻结
雪糕的冻结有直接冻结法和间接冻结法。
直接冻结法即直接将模盘浸入盐水槽内进行冻结，间接冻结法即速冻库与隧道式速冻。进行直接速冻时，先将冷冻盐水放入冻结槽至规定高度，开启冷却系统；开启搅拌器搅动盐水，待盐水温度降至 -26～ -28℃ 左右时，即可放入模盘，
注意要轻轻推入，以免盐水污染产品；
待模盘内混合料全部冻结（约 10～
12min），即可将模盘取出。
4．脱模
使冻结硬化的雪糕由模盘内脱下,较好的方法使将模盘进行瞬时间的加热,使紧贴模盘的物料融化而使雪糕易从模具中脱出 。 加热摸盘的设备可用烫盘槽,
其由内通蒸汽的蛇形管加热 。
脱模时，在烫盘槽内注入加热用的盐水至规定高度后，开启蒸汽阀将蒸汽通入蛇形管控制烫盘槽温度在 50～ 60℃ 左右；
将模盘置于烫盘槽中，轻轻晃动使其受热均匀、浸数秒钟后（以雪糕表面稍融为度），立即脱模；产品脱离模盘后，
置于传送带上，脱模即告完成。便可进行包装。
第四节 雪泥的生产
雪泥（ Ice Frost）又称冰霜，是用饮用水、食糖等为主要原料，添加增稠剂、
香料，经混合、灭菌、凝冻和低温炒制等工艺制成的一松软冰雪状的冷冻饮品。
它与冰淇淋的不同之处在于含油脂量极少，甚至不含油脂，糖含量较高，组织较冰淇淋粗糙，和冰淇淋、雪糕一样是一种清凉爽口的冷冻饮品。
一、雪泥种类
雪泥按照其产品的组织状态分为为清型雪泥,混合型雪泥与组合型雪泥三种,
其理化指标见表 13-5。
表 1 3 - 5 雪泥的 的理化指标指 标项 目清 型 混合型 组合型总 固 形 物 ( % ) ≥ 16 ≥ 18 ≥ 16 （雪泥主体）
总糖 ( 以蔗糖计,% ) ≥ 13 ≥ 13 ≥ 13 （雪泥主体）
注：组合型指标均指雪泥主体。
1,清型雪泥 不含颗粒或块状辅料的制品,
如桔子 （ 桔味 ） 雪泥,香蕉 （ 香蕉味 ） 雪泥,
苹果 （ 苹果味 ） 雪泥,柠檬 （ 柠檬味 ） 雪泥等 。
2,混合型雪泥 含有颗粒或块状辅料的制品,
如巧克力刨花雪泥,菠萝雪泥等 。
3,组合型雪泥 与其它冷饮品或巧克力,饼坯等配组合而成的制品,主体雪泥所占比率不低于 50%,如冰淇淋雪泥,蛋糕雪泥,巧克力雪泥等 。
二、雪泥生产工艺流程及配方
（ 一 ） 工艺流程 同冰淇淋 。
（ 二 ） 生产配方 见表 13-6。
表 1 3 -6 雪泥配方 （ 1 0 0 0 k g ） 单位,kg
雪泥类型原料名称香蕉味雪泥 柠檬雪泥 可可牛奶雪泥 草莓牛奶雪泥白砂糖 1 30 130 130 130
阿斯巴甜 0,1 0,1 5 0,2 0,2
全脂牛乳 - - 200 -
全脂乳粉 - - - 22
柠檬汁 - 100 - -
草莓酱 - - - 100
可可粉 - - 10 -
玉米淀粉 15 15 12 15
马铃薯淀粉 - 15 - 15
小麦淀粉 15 - 15 -
麦精 - - 5 -
麦 芽糊精 - - - 5
明胶 1 1 1 1
C M C 0,5 0,5 0,5 0,5
奶油香精 - - 0,8 -
草莓香精 - - - 0,6
香蕉香精 0,8 - - 1
柠檬香精 - 1 - -
红色素 - - - 0,0 2
栀子黄 0,3 - - -
焦糖色素 - - 0,4 -
叶绿素 - 0,2 - -
水 837 737 625 7 10
（ 三 ） 操作技术要点
1,配料 按规定配方及原料质量要求进行配料,配料的方法基本同冰淇淋的生产工艺 。
2．杀菌与添加色素 冰霜杀菌温度为
80～ 85℃,保温 10～ 15min，冰霜混合料经上述杀菌规程后，不但保证了混合料中的淀粉的充分糊化与粘度增加，且达到杀菌的目的。
添加色素时，应先将色素事先配制成 1
％～ 10％的溶液，在料液保温时徐徐加入。而不是直接将色素加入料液内。
3,冷却与添加香精及果汁 杀菌保温后的料液，用冷却设备速冷却至 2～ 5℃ 。
冷却温度愈低，则冰霜的凝冻时间愈短，
但料液的温度不能低于 -2℃,否则温度过低会造成料液输送困难。冷却后及时在搅拌的前提下徐徐加入添加香精及预经杀菌的果汁。
4,凝冻与加入果肉
雪泥的凝冻多采用间歇式凝冻机 。 凝冻操作与生产冰淇淋时相似 。 唯有不同的是冰霜料液加入机内要比冰淇淋的多,
如第一次的料液加入时为机容量 80%,第二次以后为机容量的 70%,主要是因生产冰霜没有膨胀率的要求 。 从料液一般经过 12～ 18mim凝冻搅拌变为松软的冰雪状的雪泥 。 如果生产果肉冰霜,要先对果肉进行杀菌处理,并将果肉冷却到 2～
5℃ 时,方可添加到凝冻机中 。
5,包装贮藏 凝冻后的雪泥通过冰淇淋灌注机或杯子灌装机灌注,包装形式为冰砖或杯型 。 包装好的冰霜产品应及时送 -18～ -20℃ 的冷库内贮藏 。
第十四章 其它乳制品
第一节 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。
表 1 4 - 1 牛各种物质中生物活性物质的浓度 （ m g / m l ）
牛乳活性物质 血清 初乳 常乳 末乳 人乳
β - Lg 无 - 3,2 ~ 4,0 5,0 无
α -L a 无 - 1,2 ~ 2,0 2,1 1,6 ~ 2,8
I g G
1
1 0,5 ~ 1 1,6 2 9,9 ~ 8 4,0 0,3 5 ~ 1,1 5 3 2,3
I g G
2
7,9 1,9 ~ 2,9 0,0 6 ~ 0,0 2 2,0
I g G,0,4 ( 初乳 ) 0,0 4 ( 常乳 )
1,0
I g A 0,0 8 ~ 0,3 2,0 ~ 4,4 0,0 5 ~ 0,2 5 3,3 1 1 7,4 ( 初乳 ) 1,0 ( 常乳 )
I g M 2,5 ~ 2,8 3,2 ~ 4,9 0,0 4 ~ 0,0 5 8,6 0 1,6 ( 初乳 ) 0,1 ( 常乳 )
Lf 无 2,0 0 0,0 2 ~ 0,3 5 2 0,0 0 2,0
Lz 0,1 0,0 0 1 5 0,4
BSA 2 8,0 0 1,0 0 0,2 9 ~ 0,4 8,0 0 0,6
Tf 4,5 0 0,4 0 0,1 0
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。
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。
表 1 4 - 2 牛初乳一般理化性质泌 乳 时 间
（ h ）
3 1 2 2 4 3 6 4 8 7 2
密度
pH 值酸度 （
0
T ）
1,0 4 4 1,0 4 6 1,0 4 4 1,0 3 2 1,0 2 9 1,0 3 2
6,1 0 6,1 5 6,2 3 6,4 0 6,5 0 6,6 0
4 4,3 4 4,2 3 6,8 3 0,4 2 6,5 2 5,9
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，
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。
处理方法 工艺作用冷却乳离心 除去细胞、血细胞、灰尘及其他杂质
加 热乳离心 （ 40 ℃ ） 除去乳脂肪
冷 冻贮藏 （ - 2 5 ℃ ）
加 热 56 ℃,30 m i n 肠道致病菌、病毒失活
酸 或酶凝固 除去酪蛋白
过 滤 除去细小的酪蛋白颗粒
反 渗透或超滤 除去乳糖、矿物质、水
无 菌过滤 除去细菌
蒸 发 除水
冷 干 除水图 1 4 - 1 制做牛乳免疫球蛋白浓缩物的一般工艺流程
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 。
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 0.45μ m
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。
表 1 4 -3 由泌乳最初 30 天牛乳分离的乳免疫球蛋白浓缩物成分这种免疫球蛋白浓缩物很容易与乳粉混合，并易溶在水中或液体乳中。
成 分 含 量 （ % ） 成 分 含 量 （ % ）
蛋白质 75 ± 5 β —乳球蛋白 35 ± 5
免疫球蛋白 40 ± 5 血清蛋白 3 ± 2
I gG
1
75 肽类 5 ± 2
I gG
2
3 水分 4 ± 0,5
I g A 17 乳糖 10 ± 2
I g M 6 矿物质 5 ± 2
α - 乳白蛋白 15 ± 5 非蛋白氮成分 5 ± 2
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。
（ 1 ） 牛初乳粉生产工艺冷 冻保存 → 室 温缓溶 → 过 滤 → 净 乳 → 脱 脂 → 原 料配合 → 加 热杀菌 → 喷 雾干燥 → 包 装
（ 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%。
表 1 4 - 4 牛初乳粉成分水分 （ % ） 蛋白质 (% ) 脂肪 (% ) 总糖 (% ) 灰分 (% ) 乳糖 (% )
2,7 9 ~ 2,9 4 2 4,6 2 ~ 2 6,8 2 1,9 4 ~ 2,9 3 6 1,9 7 ~ 6 3,7 5 5,7 6 ~ 6,4 8 2 8,4 2 ~ 2 9,5 2
I g ( m g / g ) B A S( m g / g ) L g ( m g / g ) α - L a(m g / g ) β - L g (m g / g )
5 0,2 4 ~ 5 4,0 6 1,5 0 ~ 1,5 8 3,2 9 ~ 4,1 2 1 7,4 0 ~ 1 8,6 4 3 2,7 5 ~ 3 8,7 2
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。
表 1 4 - 5 一些乳蛋白制品及其组成成分组成成分产品 加工方法 来源粗蛋白 碳水化合物 灰分 脂肪酸化酪蛋白 （ A ci d c as ei n ） 酸凝固 脱脂乳 8 3 ~ 9 5 0,1 ~ 1 2,3 ~ 3 ~2
酪蛋白酸钠 （ N a-c as e i n at e ） 酸 + N aO H 脱脂乳 8 1 ~ 8 8 0,1 ~ 0,5 ~ 4,5 ~2
凝乳酶凝固酪蛋白 （ Re n n e t
c as ei n ）
凝乳酶凝结 脱脂乳 7 9 ~ 8 3 ~ 0,1 7 ~ 8 ~1
乳清蛋白分离物 （ W P i s o l at e ） 离子交换 乳清 8 5 ~ 9 2 2 ~ 8 1 ~ 6 ~1
乳清蛋白浓缩物 （ WP
c o n ce n t rat e ）
超滤 乳清 5 0 ~ 8 5 8 ~ 4 0 1 ~ 6 <1
乳清蛋白浓缩物 （ WP
c o n ce n t rat e ）
电渗析 + 乳糖结晶化乳清 2 7 ~ 3 7 4 0 ~ 6 0 1 ~ 1 0 ~4
乳清粉 喷雾干燥 乳清 ~ 1 1 ~ 7 3 ~8 ~1
乳清蛋白复合物 ( W P c o m p l e x ) 偏磷酸盐 乳清 ~ 5 5 ~ 1 3 ~ 1 3 ~5
乳清蛋白复合物 ( W P c o m p l e x ) CMC 乳清 ~ 5 0 ~ 2 0
3
~8 ~1
乳清蛋白复合物 ( W P c o m p l e x ) Fe + 多聚磷酸盐乳清 ~ 3 5 ~1 ~ 5 4 ~1
乳白蛋白 （ L ac t al b u m i n ） 加热 + 酸和 / 或
CaCl
2
乳清 ~ 7 8 ~ 1 0 ~5 ~1
乳共沉物 （ Co p rec i p i t at e ） 加热 + 酸和 / 或
CaCl
2
脱脂乳 ~ 8 5 ~1 ~8 ~2
– 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
– （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。
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。
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 α s-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。
– （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。
第三节 乳活性肽及 CCP生产
一、乳活性肽种类
乳蛋白是人类膳食优质蛋白质的重要来源,自 1979年以来,越来越多的研究证实乳蛋白的分子中存在着具有多种生物活性的片段 。 这些在母体蛋白中并无活性的多肽,能经特定的蛋白酶水解释放,
在人体内显示出不同的生物活性 。
– 现已证明来源于乳蛋白的生理活性肽包括：
类吗啡肽（ Opioid Peptids）,免疫活性肽
（ Immunopeptids）,降血压肽
（ Antihypertensive Peptids）,抗血栓肽
（ Antithrobotic Peptides）,矿物质结合肽 —
—酪蛋白磷酸肽（ Casein Phosphopeptides，
CPP） 等。乳蛋白活性肽因其源于天然食物蛋白以及生理功能的多样性，在膳食补充剂、
保健食品及医药等领域显示出良好的发展趋势。
– 二、酪蛋白磷酸肽的制备
– （一）酪蛋白磷酸肽定义、种类、结构 酪蛋白磷酸肽（ CCP） 是牛乳酪蛋白经蛋白酶水解后分离提纯而得到的富含磷酸丝氨酸的多肽制品。 CPP能在动物的小肠中与钙、铁等二价矿物质离子结合，防止产生沉淀，增强肠内可溶性矿物质的浓度，从而促进吸收利用。
CPP来源于 αS1-,αS2-,β-酪蛋白分子中磷酸丝氨酸簇集的区域。目前从动物体内分离和体外蛋白酶水解得到的 CPP主要有：
αS1（ 43～ 58）,4P,αS1（ 59～ 79）,5P、
αS2（ 46～ 70）,4P,β（ 1～ 25）,4P、
β（ 1～ 28）,4P,β（ 33～ 48）,1P等。
它们共同特点是具有相同的核心结构：
－ S e r － S er － S e r － G l u － G l u －
│ │ │
P P P
有趣的是 C P P 核心结构的磷酸肽能因抵抗蛋白酶的攻击而免遭破坏。
（二）酪蛋白磷酸肽的制备 工业上用酪蛋白为原料，通过胰蛋白酶水解生成
CPP。由于水解液具有苦味，故需要通过分离和分解等方法除去苦味成分。之后，
在水解液上清液加入 Ca2＋ 等金属离子和乙醇 CPP沉淀下来，最后可通过离子交换、
凝胶色谱或膜分离等方法加以精制。
` → 喷 雾干燥 → C P P - 1
酪 蛋白 → 胰 蛋白酶水解 → 热 灭活 —→ 脱 苦味 → 喷 雾干燥 → C PP-2
→ 离 心上清液 → 添 加 Ca 2+,乙醇 → 离 心沉淀部分 → 干 燥 → C P P - 3
