乳和乳製品
正文
乳又名奶，是哺乳動物從乳腺中分泌出來的白色不透明液體。乳中的乳糖、乳脂肪、礦物質和水組成乳濁液，蛋白質以膠體狀態懸浮其中。乳中所含的各種組成足以供給幼小動物生長發育的全部營養需要，是一種完全食品。以乳為原料可以加工製成各種乳制食品，加工的主要作用有：①延長保藏期或取其精華，如乳粉、煉乳、奶油、乾酪；②增加花色品種，豐富飲食生活，如朱古力消毒奶、優酪乳、麥乳精、冰淇淋；③調整乳中化學成分，使適合不同營養需要，如嬰兒調製乳粉、孕婦乳粉、低脂乳粉、低乳糖乳粉；④綜合利用乳源，取得更大效益，如乳糖、乾酪素、乳清粉、酪乳粉。
沿革 早在石器時代，人類已開始從事畜牧業並生產乳和乳製品。考古學家根據撒哈拉沙漠岩石上的雕刻判斷，那時的人類已從事養牛並擠奶。還發現美索不達米亞地區的人已用乾酪作為食品之一。印度的早期梵文和古雅利安語記載了印度在公元前6000年已利用乳和加工幾種乳製品。埃及在公元前4000年，畜牧業和乳製品業已有較大的發展。
在中國歷代史書中也多有乳和乳製品的記載。如漢文帝（公元前179～前156）時已能製作奶酒；北魏(386～534)已有優酪乳和乾酪；唐高祖（618～627）及唐太宗（627～649）時將乳和乳製品用作營養食品並治療疾病。五代(907～960)時已用乳製品佐餐。宋代(960～1279)設乳品製造部門，宋孝宗乾道二年(1166)明堂大禮中已陳列乳糖；元太祖(1206～1228)出征時,軍糧中有乳粉;明李時珍(1518～1593)所著《本草綱目》中，對人乳、牛乳、羊乳、馬乳、駱駝乳、驢乳、豬乳等的性質和醫療效果等都作了詳細闡述。清代宮廷中所用乳製品有乳酪、酪乾、奶卷等16種，有些還流傳至今。1987年和1988年中國曾先後兩次在日本展出宮廷乳制點心。
19世紀，乳製品進入工業化生產時期。1851年美國建立了第一個乾酪工廠和冰淇淋工廠。1855年英國頒布乳粉製造法的專利。1856年一種可長期保存的甜煉乳問世。1877年瑞典和丹麥都制出了奶油分離機,從此可以機械化生產奶油。1901年德國首先用噴霧法製造乳粉。1908年日本生產優酪乳。1939年德國用連續法生產奶油，美國於1946年工業化生產無菌灌裝的全脂滅菌牛乳。1948年採用超高溫工藝進行牛乳滅菌，1971年套用超濾和反滲透技術處理乳清。
在中國，1924年宇康煉乳廠建於浙江瑞安，1926年百好乳品廠在浙江溫州建成，1928年浙江海寧成立西湖乳品公司。1949年以後中國的乳品工業較快地發展起來。截至1987年全國共有乳品廠500多家,主要分布在黑龍江、內蒙古、甘肅、陝西、青海等省和自治區以及北京、上海、天津等大城市。
乳和乳製品的產量 全世界1987年鮮乳的總產量約計5.12億噸。其中牛乳約4.6億噸，占90.08％，以蘇聯和美國的產量為最高，分別占全世界牛乳總產量的20.17％和12.17％。人均占有量以紐西蘭和丹麥為最多，分別為 2161和956千克／（人·年）（見表）。許多國家也利用其他家畜的乳，其中水牛乳占世界鮮乳總產量的6.62％，以印度、巴基斯坦、中國、埃及的產量為最高；山羊乳占總產量的1.73％，以印度、阿聯、希臘、孟加拉、法國、義大利、中國較多；綿羊乳占總量的1.57％，以阿聯、印度、中國、敘利亞領先。中國有少數地區也利用馬乳、駱駝乳作為食品。北歐有些國家食用馴鹿乳。多數國家將鮮乳的一大半經過殺菌用作飲料，多餘的加工製成乾酪、奶油、乳粉等。中國約以鮮乳的一半用作飲料，一半用於加工。乳製品中乳粉約占73％，煉乳、奶油、乾酪素、乳糖、乾酪共占27％。
乳和乳製品蛋白質 乳中蛋白質容易消化吸收,通常有97～98％可為人體利用，又含有生長所必需的多種胺基酸，營養價值較高。由於牛乳蛋白質中胺基酸的比例和人乳有差別，所以用牛乳生產嬰兒食品時需要調配。牛乳中的蛋白質以酪蛋白為主，約占80％，20％為乳蛋白。酪蛋白與鈣結合存在，如加酸至其等電點(pH4.6)時,則放出鈣而凝固沉澱，溫度愈高，凝固愈快，這一特性要求牛乳原料必須新鮮，否則酸度過高,一經加熱便立即凝固,造成生產事故。乳清蛋白中乳白蛋白和乳球蛋白遇熱變性，加工時，一部分凝固在設備的加熱面上，因此要求定時清洗設備。生產乾酪時，酪蛋白遇凝乳酶形成副酪蛋白而凝固，乳清蛋白仍留在乳清中,經脫水製成乳清粉,用作食品工業的原料。
乳脂肪 以脂肪球的形式懸浮於乳中。脂肪球的直徑為 0.1～10µm，平均為 3µm，表面有一層結構複雜的膜。由於脂肪球的相對密度為0.898,而牛乳相對密度為1.032，所以鮮乳，甚至淡煉乳，長期靜置後,脂肪球逐漸上浮，直徑愈大，上浮愈快。加工時，通過均質處理，使脂肪球分散，直徑減小，可延緩上浮的速度。
乳糖 是哺乳動物乳汁中特有的糖，其甜味只有蔗糖的六分之一。乳糖對初生嬰兒是最適合的碳水化合物，但少數人因年齡增長，消化道內乳糖酶減少，不能消化乳糖，容易引起腹瀉，稱為乳糖不適應症。乳糖的溶解度較低，容易結晶析出，能因此引起煉乳中乳糖結晶的質量問題。
礦物質 主要為鉀、鈉、鈣、鎂的氯化物，磷酸鹽，檸檬酸鹽等。其中鈣和磷是人體營養的理想供給源，還有鐵、銅、鈷、錳、鋅、鉬、矽、碘、氟等人體必需的微量元素。礦物質的組成受乳牛品種、泌乳期、飼料和季節的影響，又影響牛乳的熱穩定性和凝乳酶的作用。銅和鐵促進脂肪氧化，縮短保藏期。
維生素 胡蘿蔔素和維生素A溶於脂肪,呈黃色。胡蘿蔔素因來源於青飼料，所以夏季生產的奶油比冬季產品顏色更黃。維生素B2易溶於水，使乳清呈黃綠色。水溶性維生素還有 B1、B6、B12 、尼克酸、泛酸、生物素。維生素C含量甚低，且遇熱易被破壞。維生素D含量不高，一般需添加維生素D強化，也可用紫外光照射,使乳中麥角固醇變為維生素D2。
乳的理化性質 包括顏色、相對密度、酸度和表面張力。是原料乳的重要質量指標，因此用作驗收原料的依據。
顏色 正常牛乳呈不透明乳白色或乳黃色。黃色是乳中胡蘿蔔素、葉黃素、核黃素形成的。顏色深淺，決定於飼料的成分。
相對密度 正常牛乳在15℃時相對密度為1.028～1.034，平均為1.03。如鮮乳摻水,其相對密度降低，如除去脂肪，則相對密度增高。一般用比重計測量，簡單快速。
酸度 是原料新鮮度的重要指標。牛乳的酸度以°T(吉爾涅爾度,TEpHEp)或乳酸的％表示。1°T=0.009％的乳酸。滴定時，每100ml牛乳樣品消耗1ml的0.1molNaOH溶液作為1°T。正常鮮牛乳的酸度為14～20°T,折合乳酸為0.13～0.18％。如酸度過高，表示不新鮮，細菌已大量繁殖。和14～20°T相當的pH約為6.5～6.7，檢驗牛乳的pH比滴定其酸度更為方便。
表面張力 和泡沫有關。在牛乳運輸、離心分離、殺菌、濃縮時，都不希望產生泡沫。在20℃下，牛乳的表面張力為0.04～0.06N/m。
乳製品種類及其工藝 以牛乳為原料可以製造多種食品。主要乳製品有消毒牛乳、煉乳、乳粉、酸乳製品、乾酪、奶油和冰淇淋等。它們的生產工藝各不相同，但大多數都需要經過原料驗收和預處理。
原料驗收時，首先對顏色、氣味、外觀作感官評定，其後測量相對密度、酸度，進行酒精試驗。設備先進的工廠備有專用儀器，可在數十秒鐘內測出脂肪、蛋白質、乳糖的含量。
預處理包括過濾或離心淨乳、冷卻和標準化。①過濾或淨乳目的在於除去外來的雜質，如灰塵、砂土、牛毛等。②經過濾或淨化的原料乳應立即冷卻到 5～10℃，以抑制微生物的繁殖。③標準化是用稀奶油或脫脂乳對淨化並冷卻後的原料乳進行調配，使脂肪和非脂乳固體的含量都達到統一的標準，以保證每批成品的質量一致。各國對全脂原料乳所訂的標準基本相同，脂肪為 3.0～3.5％，非脂乳固體為8.5％。標準化的工序也可用自動化的設備進行（圖1）。④貯存一定量的原料乳，目的在於保證工廠的連續化生產。一般貯存量不少於一天的處理量。貯槽應有良好的絕緣層並附有攪拌器以防止脂肪上浮。
乳和乳製品原料乳的顏色、氣味必須正常,酸度不超過18°T,含脂率不低於3％，非脂乳固體不低於8.5％，細菌數不超過100萬個／ml。均質是藉機械作用,使脂肪球分裂得更小，可延緩脂肪上浮，增強乳脂肪香味又有利於消化吸收。殺菌是套用加熱的方法殺死乳中的微生物，以保證安全衛生。按殺菌溫度分類，有：低溫長時間，高溫短時和超高溫瞬時。按殺菌目的分類,有：①巴氏殺菌,即殺死全部致病菌和絕大部分雜菌,用於市售消毒牛乳,成品在室溫下只能存放一兩天。②滅菌，即殺滅全部微生物，並配合無菌包裝，成品可在室溫下存放數月。
煉乳 經真空濃縮的乳製品，飲用前加水稀釋。種類甚多,主要為全脂甜煉乳和全脂淡煉乳。①甜煉乳:按全脂牛乳重量添加15～16％蔗糖，殺菌以後,濃縮到2.5倍的產品。②淡煉乳：又名蒸髮乳。是全脂牛乳經標準化並預熱殺菌以後,真空濃縮至乳固體提高2～2.5倍,裝罐、密封、加壓殺菌所得的產品。要求成品中乳固體不低於26％，不得有沉澱和凝塊。
煉乳的生產流程如圖2所示。原料經驗收、淨乳、標準化後進行預熱和殺菌，目的既是殺死致病菌保證安全,也破壞乳中脂酶和過氧化物酶,以防止成品氧化變味。預熱還能調節煉乳的粘度，延緩脂肪上浮，推遲成品變稠。濃縮是使乳中水分蒸發以提高乳固體含量。常用的蒸發器有升膜式、降膜式、片式、離心式，一般為雙效或三效，最多達七效。結晶是甜煉乳的特有工藝，藉以防止過飽和的乳糖溶液形成粗大的乳糖結晶而失去細膩口感。因此，在結晶階段，不僅要快速冷卻，而且要在適當溫度下（根據乳糖溶液的濃度而定），篩入乳糖作為晶核，進行強制結晶。用作晶核的乳糖須粉碎到5µm以下，用量為煉乳的0.025％。甜煉乳在裝罐以後不再殺菌，全部生產過程要嚴防受環境中微生物的污染。淡煉乳生產中不加蔗糖,但要求均質,且裝罐密封以後須加壓殺菌。均質機是裝有反壓閥的高壓泵。反壓閥由彈簧控制，壓力可以調節。當牛乳在高壓力下快速通過機頭的隙縫時，產生剪下作用（有人認為是撞擊作用或空穴作用）,使脂肪球碎裂得更小（圖3）。脂肪球愈小,在貯藏期間脂肪上浮的速度愈慢。淡煉乳屬低酸性食品，裝罐、密封以後，須加壓殺菌，例如在115.6℃殺菌15分鐘,根據罐型大小適當增減。殺菌以後立即冷卻。殺菌原理同一般罐藏食品相同（見食品罐藏）。
乳和乳製品
乳和乳製品
乳和乳製品
乳和乳製品①酸牛乳，又名優酪乳，是全世界消費量最大的酸乳製品。所用菌種為保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌，分別培養，混合使用。優酪乳按原料脂肪含量可分為：全脂優酪乳,脂肪不低於3％；半脫脂優酪乳，含脂0.5～3％；脫脂優酪乳,脂肪不超過0.5％。優酪乳按成品形態分為凝固型和攪拌型。前者呈膠腖狀態，後者為粘稠的糊狀流體。凝固型是傳統產品，在接入菌種以後，即灌入零售小容器，送進43℃保溫室，待酸度達到70～110°T,乳已凝成半固體時，迅速冷卻，存入冷庫或送往市場。上述操作程式屬間歇生產方式，為改成連續化生產，攪拌型優酪乳的工藝路線應運而生。攪拌型優酪乳的接種操作改在不鏽鋼大罐（容積6000l以上）中進行，保溫3～6 小時，待pH降到4.4（總酸為0.9～1.2％）時,冷卻並攪碎凝乳使成為糊狀,然後灌入小容器,存入冷庫或送往市場。現代化工廠採用自動化生產線也能將凝固型的酸牛奶進行連續化生產。為增加花色品種，可在酸牛乳中添加蔗糖、果漿或果塊，如草莓、鳳梨、黑加侖、柑橘等。有些國家添加合成香精和色素。酸牛乳的保存性好,在0℃的冷庫中可存放20～40天。
②嗜酸菌乳，其製法是將嗜酸乳桿菌接入殺菌後的牛乳中,在38℃下保溫18～24小時,待酸度達到1％時,立即冷卻到10℃，用零售小容器灌裝，運往市場。嗜酸乳桿菌可在2％膽汁內湯培養基上生長,能抑制對人體腸道有害的細菌。嗜酸菌乳能治療胃腸疾病，如便泌、腹瀉、非潰瘍性結腸炎等。
③酸牛乳酒，起源於高加索，也可用山羊乳或綿羊乳製造。全世界的人均消費量以蘇聯為最高,約5Kg/(人·年）。製造酸牛乳酒的微生物是高加索乳桿菌、明串珠菌及酵母菌的混合菌種。成品中約含0.8％乳酸、1％酒精,還有丁二酮、乙醛、酮類、醇類芳香物質。
④酸馬奶酒，對馬乳接種保加利亞乳桿菌和酵母菌製成的。成品中含有乳酸、酒精、二氧化碳等。健康人可用以解渴，對肺結核病人有一定療效。蘇聯有50多家療養院用以治療病人。全世界產量以蘇聯為最高。
⑤雙岐乳桿菌乳，是近20年來新興的酸乳製品。雙岐乳桿菌能在人的腸道內繁殖，且產生多種維生素、有機酸、酶類、多肽及抗菌物質。它能有效地抑制腸內腐敗菌的繁殖，預防腸道感染，改善蛋白質與脂肪的代謝。
乾酪 是以全脂乳或脫脂乳為原料,經乳酸發酵和凝乳酶的凝固作用,然後排除乳清,製成新鮮的或發酵成熟的乳製品。是高蛋白質(17～36％)和高脂肪(25～30％)的營養食品。在全世界各種乳製品中，以乾酪的產量為最大，品種為最多。1986年世界乾酪總產量為 13400kt，約有600多個品種，其中國際貿易商品在150種以上。不同品種乾酪的營養成分不同，滋味和風味各有特色。乾酪有按水分含量分為硬質、半硬質、半軟質、軟質 4類的，也有按發酵微生物分細菌或黴菌的，還有按氣孔大小分類的。各種乾酪的生產過程大同小異。產量最大的是切達乾酪，其生產流程大致分為6個部分（圖6）。①原料驗收和預處理及殺菌。②乳酸發酵，所用發酵劑中有乳酸鏈球菌和乳脂鏈球菌。加發酵劑後，在30～32℃下保溫，待pH降至4.6～4.7，即酪蛋白的等電點時,加凝乳酶和色素,攪勻，靜置，使牛乳凝固成為膠腖。③用金屬絲割刀將凝固的牛乳切成 1cm立方丁。④逐漸升溫，乳清不斷從凝乳方丁中析出，方丁縮小。其後排除乳清,方丁連結一處,成為富有彈性的固體，這就是乾酪半成品。⑤再經過絞碎、加食鹽、裝入模型、用水壓機壓緊，進一步排除乳清，並成為一定形狀。⑥送入冷庫進行成熟，至少需時3個月,有長達24個月的，決定於溫度和生產工藝。
乳和乳製品奶油 從新鮮牛乳中分離出來的乳脂肪。其脂肪含量為80～83％，水分低於16％，水中溶有殘留的非脂乳固體。加鹽奶油含食鹽2.0～2.4％。奶油分為4項:①鮮制奶油,又稱甜性奶油，用殺菌後的稀奶油為原料,不經發酵，直接製成淡的或鹹的奶油；②酸制奶油，用殺菌後的稀奶油為原料，添加乳酸菌，經發酵而製成淡的或鹹的奶油；③重製奶油，用水分、食鹽超過指標的或是組織中有水珠、空隙而不符合標準的奶油熔融以後重製的奶油；④連續式機制奶油，用殺菌後的稀奶油為原料，不經發酵，在連續式生產線中直接制出的奶油。奶油主要用作焙烤食品、糖果、冰淇淋等的原料。進餐時用於塗抹麵包直接消費的數量也占較大的比例。
冰淇淋 凍結狀態的乳制甜食品。主要成分是乳脂肪、非脂乳固體和糖。通常用作冷飲品，或是西餐中最後一道甜食。冰淇淋的品種繁多，其基本工藝流程相似（圖7）。①製備原輔材料,其中固體物質占36％左右(擠壓式要求40％左右)，其餘是水。固體物質包括乳脂肪、糖、穩定劑、乳化劑、香精和色素等。乳脂肪占6～16％,一般為10％左右。以採用乳化狀態的稀奶油為佳，但稀奶油是液體，運輸不便，又不耐貯藏，因此多用奶油。乳脂肪使成品有乳脂香味和細膩感。非脂乳固體（脫脂乳粉、脫脂淡煉乳）占10～15％，可使冰淇淋混合料粘稠，有利於混入空氣泡，改善成品組織。糖一般用蔗糖，用量為12～14％。穩定劑可以提高配料的粘度,阻礙水分子自由移動,防止水分子形成大的冰結晶,一般用明膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素,用量為0.2％左右。乳化劑促使脂肪乳化,可用蛋黃粉（其中卵磷脂是乳化劑）、甘油酯、糖酯,用量為0.05～0.1％。香精和色素賦予成品良好的風味和顏色，應在殺菌、冷卻後加入，以免香氣揮發。水占總重的60％以上，使原輔材料溶解或分散其中,成為均勻的混合料。②混合,在混合罐中進行，混合罐有夾套，可以加熱或冷卻。先升溫到50～60℃，進行均質，然後在83～85℃下殺菌30秒，立即冷卻到0～4℃，泵入成熟槽。③成熟，是將冷卻後的混合料在2～3℃下靜置數小時，以利乳脂肪結晶以及蛋白質、穩定劑和水相結合。④凍結，在連續式冰淇淋凍結機中進行。因在很低溫度下強烈攪拌，混合料中的水有60％立即凍結成微小的冰結晶，同時又將空氣混入，形成微小氣泡，凍結在混合料中。這些氣泡可使成品組織疏鬆，改善口感。由於空氣泡占有空間，使冰淇淋容積增大，增大的程度稱為膨脹率，以百分率表示。進入凍結機的混合料溫度為2～3℃，凍結後為-3～-5℃，呈糊狀，可立即作為軟質冰淇淋出售。但主要是裝入容器，通過-35～-40℃的激凍隧道，使剩餘40％的水凍成微小的冰晶,硬化成為硬質冰淇淋。如在一般冷庫中慢凍,則冰晶粗大，食時有砂粒感。用擠壓方式可生產多種圖案的冰淇淋，對兒童特別有吸引力。用木片作柄，食用方便。此外，還有加朱古力外殼的雪糕以及添加水果或核果仁的多種花色的冰淇淋。
乳和乳製品發展趨勢 ①1978～1987年間，全世界鮮牛乳產量基本穩定,平均每年以1％左右的速度緩慢增長，中國每年的增長速率平均為23％，黑龍江省為28％。②無菌包裝的超高溫滅菌乳，不需冷藏，保存期約半年，逐漸取代傳統的巴氏消毒乳。③優酪乳的花色品種增加。雙岐乳桿菌乳在發展中。④適合不同月齡嬰兒營養需要的嬰兒配方乳粉，產量和品種正在不斷的增長。⑤用乳糖酶處理鮮乳，使乳糖部分分解，可適合乳糖不適應患者的需要。⑥採用反滲透預濃縮，對乾酪的生產既可提高得率，減少凝乳酶用量，又節省設備投資。套用超濾可使乳清脫鹽，可進一步生產脫鹽乳清的濃縮製品。超濾還可用於生產低鹽、低乳糖的乳製品。⑦真空蒸發器趨向採用機械壓縮的技術，以減少蒸發器的效數，節能效果相似，但減少投資。⑧噴霧乾燥機已發展到三級乾燥，既節約能源，又增加產量。⑨冰淇淋中的穩定劑，用海藻酸鈉或CMC等代替明膠,可縮短成熟期。⑩用於乳品的常規化學分析或是微生物檢驗，快速測試的方法在不斷地發展之中。
參考書目
金世琳：《乳與乳製品生產》，輕工業出版社，北京，1977。
天津輕工業學院、無錫輕工業學院合編：《食品工藝學》下冊，輕工業出版社，北京，1983。
