【牛奶漫谈】漫谈
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摘要：本文对牛奶的化学成分、各成分的存在状态、理化性质及营养价值等作了简要介绍。 关键词：牛奶；化学成分；存在状态；理化性质；营养价值；保健功能 文章编号：1005－6629(2009)02－0049－04中图分类号：TS252.5 文献标识码：E
牛奶是母牛乳腺组织进行生理活动的分泌产物，是一种成分复杂、 具有多样功能的生物活性营养液[1]。牛奶中各种营养成分之间的比例合适，且具有一些独特的免疫保护和生长调节功能。同时，牛奶作为一种主要的食品加工原料，可参与生产数以千计的美味而营养丰富的食品。
1牛奶的化学成分
牛奶的成分十分复杂，其中至少含有上百种物质，主要包括水分、脂肪、蛋白质、乳糖、无机盐、维生素、酶类、激素以及气体等。正常牛奶的主要成分及含量见表1[2]。
牛奶中各种成分的含量常随乳牛的品种、年龄、健康状况、泌乳期、季节、饲养条件、挤乳方法等的变化而有所变化。其中变化最大的是脂肪，其次是蛋白质，而乳糖和水分的含量则比较稳定。
1.1水分
水是牛奶中的主要成分之一，约占87.0%～89.0%。其主要作用是作为固体物的溶媒，并与一部分不溶于水的成分组成完善的乳胶液。牛奶中的水分大部分呈游离状态，另外有少量的水以氢键与蛋白质及其他胶体的亲水基结合，称结合水。这部分水已失去溶解其他物质的特性，在0℃时不会冻结，而是在-40℃以下结冰[3]。牛奶中还含有一定量的结晶水。
1.2蛋白质
乳蛋白是牛奶中的主要含氮物，也是牛奶中最有价值的成分。牛奶中蛋白质的含量为3.0%～3.7%，其中85%左右为酪蛋白，15%属乳清蛋白(乳白蛋白、乳球蛋白、多肽等)，还有少量的乳脂肪球膜蛋白。虽然牛奶中的脂肪和糖类在营养上也有很大作用，但它们可以用其他动植物的脂肪和糖类来代替。而乳蛋白质，特别是酪蛋白，按其组成和营养特性是典型的全价蛋白质，无法用其他的蛋白质来代替。
牛奶中除了乳蛋白质以外，尚有少量非蛋白态氮，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，通过乳腺细胞进入牛奶中。另外，牛奶中还有少量维生素态氮。
1.3乳脂肪
乳脂肪是牛奶的重要成分之一，在牛奶中的含量为3.0%～5.0%。乳脂肪对牛奶的风味起着重要的作用，也是奶粉、奶油、干酪等乳制品的主要成分。饮用牛奶后产生的热能，大部分是由乳脂肪所提供的，因此牛奶中脂肪的含量是鉴定其质量的主要指标之一。
乳脂肪是各种甘油三酸酯的混合物(约占98%～99%)，其中溶有少量磷脂(0.2%～1.0%)、甾醇(0.25%～0.4%)、色素及脂溶性维生素等。
乳脂肪中的脂肪酸组成与其他动植物油脂有着明显的差别。乳脂肪中的脂肪酸多达100余种，且碳原子数少于14的低分子挥发性脂肪酸含量可达14%左右[3]，而其他动植物油脂仅含5种～8种脂肪酸。
1.4乳糖
乳糖是哺乳动物乳汁中特有的糖类，在其他动植物的组织中并不存在。在牛奶中，乳糖占全部糖类的99.8%，其他糖类(葡萄糖、半乳糖、果糖、己糖胺)虽然也存在，但含量极微。
乳糖的甜度仅为蔗糖的1/6左右，因此虽然牛奶中乳糖含量达4.5%～5.0%，但在感觉上仅微有甜味。
1.5无机物和盐类
牛奶中的无机物也称为矿物质，是指除C、H、O、N以外的各种无机元素。主要有P、Ca、Mg、Cl、S、Fe、Na、K等，此外还含有微量元素I、Cu、Mn、Si、Al、F、Br、Zn、Co、Pb等。通常牛奶中无机物的含量为0.35%～1.21%，平均为0.7%。牛奶中无机物的含量随泌乳期及个体健康状态等因素而异。
1.6维生素
牛奶中含有人体营养必需的各种维生素。这些维生素来源于饲料、自身合成及消化道微生物的合成。牛奶中的维生素包括脂溶性维生素A、维生素D、维生素E、维生素K和水溶性维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12、维生素C等。其中维生素A与维生素D的含量最丰富。牛奶带有微黄色色泽主要与牛奶中脂溶性胡萝卜素有关。
1.7酶类
牛奶中约有30多种酶，它们对牛奶的质量有着极大的影响。牛奶中的酶除乳腺分泌以外，一部分来自乳腺细胞的白细胞在泌乳时崩坏所出现，另一部分系由于乳中发育的微生物所产生。牛奶中的酶可分为水解酶(包括脂酶、蛋白酶、磷酸酶、淀粉酶、乳糖酶、溶菌酶等)，氧化还原酶(包括过氧化氢酶、过氧化物酶、黄嘌呤氧化酶及醛缩酶等)，还原酶(包括还原酶、氧化酶等)三大类型。
1.8牛奶中的其他成分
牛奶中除以上成分外，尚有少量的其他成分。如色素、免疫体、柠檬酸、磷脂、甾醇等。
牛奶中也存在一些气体，主要为CO2，其次为N2和O2。牛奶中细菌繁殖后还会产生如H2、CH4等气体。
此外，由于牛奶是微生物的良好培养基，易被微生物污染和繁殖，故牛奶中往往含有一定数量的各种微生物。牛奶中常见的微生物有细菌、酵母和霉菌类三种。按其性质大体可分为三类：致病微生物、有害微生物、有益微生物。
2 牛奶中各种成分的存在状态
牛奶是多种物质的混合物。牛奶中各种成分相互组成分散系统，其中水是分散剂，其他物质如蛋白质、脂肪、乳糖、无机盐、气体等为分散质。这些分散质分散在水中，形成一种复杂的具有胶体特性的生物学液体分散系[3]。牛奶中各种成分的分散程度差异很大，有的成分呈分子或离子状态溶于水中；有的成分分散成胶体状态；还有一部分以悬浮状态或乳浊液状态存在。
2.1呈分子或离子状态存在的成分
牛奶中的乳糖、水溶性盐类、水溶性维生素等呈分子、离子状态溶解于水中，其微粒直径 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文
3牛奶的理化性质
牛奶的理化性质对鉴定牛奶的品质及加工时工艺条件的选择具有重要的意义。
3.1颜色
正常新鲜的牛奶是一种不透明的乳白色或淡黄色的液体。乳白色是由于牛奶中的脂肪球、酪蛋白酸钙-磷酸钙胶粒等微粒对光的不规则的折射和反射所产生。牛奶中的脂溶性胡萝卜素和叶黄素使牛奶略带淡黄色，而水溶性核黄素可以使牛奶呈荧光性黄绿色。
3.2滋味与气味
新鲜牛奶具有特殊的奶香味，且有特殊的风味，在加热时则更强烈。这是因为牛奶中含有挥发性脂肪酸及其他挥发性物质。牛奶中的羰基化合物，如乙醛、丙酮、甲醛等均与牛奶的风味有关。牛奶除了原有的香味之外，很容易吸收外界的各种气味。挤出的牛奶如果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。
由于牛奶中含有乳糖，故新鲜纯净的牛奶稍带甜味。牛奶除甜味外，因其中含有氯离子，所以也有些咸味。常乳中的咸味因受乳糖、脂肪、蛋白质等所调和而不易察觉，但在异常乳如乳房炎乳中，氯的含量较高，故有浓厚的咸味。牛奶中的苦味来自Mg2+、Ca2+，而酸味是由柠檬酸及磷酸所产生。
3.3密度
牛奶的密度是不同成分相互影响的总和。20℃时，正常牛奶的相对密度平均为1.030。牛奶的密度受温度的影响。温度越高，其密度越小。据测定，在10℃～25℃时，温度每升高1℃，其相对密度降低0.0002。
向牛奶中加水会使相对密度降低。每加入10%的水，牛奶的相对密度约降低0.003，可据此测定牛奶中是否已经加水和大致加水量。测定牛奶密度是检查牛奶质量的重要方法之一。
3.4冰点和沸点
牛奶的冰点一般为-0.525℃～-0.565℃，平均为-0.540℃。牛奶中的乳糖和盐类是导致冰点下降的主要因素。正常的牛奶其乳糖及盐类的含量变化很小，所以冰点很稳定。但当牛奶变酸时，其冰点会显著降低。
牛奶的沸点比纯水略高，在1.013×105Pa时，牛奶的沸点为100.55℃。沸点的上升与牛奶中溶质的含量有关。当将牛奶浓缩到原体积的一半时，牛奶的沸点上升到101.05℃。
3.5酸度
正常牛奶的pH为6.5～6.7，酸败乳和初乳的pH在6.4以下。乳品工业中酸度是指以标准碱液用滴定法测定的滴定酸度。我国滴定酸度用吉尔涅尔(Thorner)度(°T)或乳酸度(乳酸%)来表示。如新鲜牛奶的酸度一般在16°T～18°T之间(或0.15%～0.18%)。
牛奶在存放过程中，由于微生物的作用发生乳酸发酵，会导致牛奶的酸度逐渐升高。牛奶的酸度越高，对热的稳定性越差，越容易凝固。
此外，牛奶的比热容、黏度、表面张力、折射率和电导率等，均有一定数量范围。
4牛奶的营养价值和保健功能
牛奶是犊牛出生后短时间内唯一的食物，也是养育生命的最好的天然食物。除膳食纤维外，牛奶含有人体所需要的全部营养物质，是唯一的全营养食物。西方人称牛奶是“人类的保姆，健康的卫士，美丽的天使”[4]。牛奶的全面营养价值和某些独特的保健功能是其他食物无法比拟的。
4.1牛奶的一般营养价值
4.1.1营养成分全面、平衡
牛奶中含有的各种成分皆是人体需要的营养素，且这些营养素十分全面，比例适当，质量优良。如牛奶中含有供给生命营养的蛋白质，有人体能量携带者的乳脂肪，有参与细胞多种活动的乳糖，有维持生命之本的钙，有调节人体机能的维生素等等。特别是乳蛋白中含有人体必需的8种氨基酸较多。牛奶不仅能满足婴幼儿和病者、老年人的蛋白质需要，而且也是常人膳食中优质蛋白质的补充来源。研究表明，如果每人一天饮用500mL牛奶，则能满足人体每天需要的动物蛋白质的50%、热能的30%、维生素和钙质的50%[4]。
4.1.2人体消化吸收和利用的效率高
牛奶中的蛋白质品质极高，容易被胰蛋白酶和胃蛋白酶更快、更完全地水解，因而具有极高的消化性。据测定，人体对牛奶的消化吸收率可达92%～98%，而大多数植物性食品的消化吸收率都在80%以下。与植物蛋白质相比较，牛奶蛋白质的生物价(指蛋白质在人体内真正被利用的程度)为85%，而粮食谷物的生物价只有60%～70%。
联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)曾多次对人类所需的蛋白质营养和最适氨基酸量设定标准，牛奶和鸡蛋被列为千百种食物中最接近标准的食物。
4.1.3营养密度高
营养密度一般是指食物中某营养素满足人体需要的程度与其能量满足人体需要的程度之比值，其数值称为营养品质指数(INQ)[5]。INQ越大，营养价值越高。如一盒(200mL)普通牛奶的INQ为：钙，4.92；维生素B2，4.71；维生素A，2.11；脂肪，1.98；蛋白质，1.54，此数值均符合良好食品或优等食品的标准。
据美国农业部20世纪80年代的研究报告，美国每年人均消费牛奶及其制品约240kg，它们为居民提供约10%的热能、72%的钙、36%的维生素B2、33%的磷、20%的蛋白质、20%的镁、18%的维生素B12、12%的维生素A、11%的维生素B6，以及大量的维生素D和尼克酸等[1]。 从这个意义上讲，牛奶及其制品，特别是低脂乳品，对于肥胖症、糖尿病、高血脂症、肝病、消化或营养不良性病人以及特殊营养人群(如航天、潜水、高寒环境工作和接触有害理化因素者等)是十分适宜的。
4.2牛奶的特殊营养作用
牛奶中含有许多参与机体免疫保护和生长、生理调节的活性物质，因而它除能提供常规营养(一般食物皆有的功能)外，还有许多专门作用。
4.2.1为人类有效地提供钙质
牛奶中含有丰富的活性钙(约850mg/L～130mg/L)，且钙、磷比例非常适当，有利于钙的吸收，所以牛奶是人类最好的钙源之一。牛奶中还富含促进钙吸收利用的载体及因子，如维生素D、酪蛋白磷肽(CPP)、某些氨基酸和乳糖等，可使人体胃、肠壁对钙的吸收率达到98%。如果每天饮用250mL牛奶，就可以补充300mg左右的钙，达到推荐供给量的35%，这对解决中国人膳食钙缺乏具有重要意义。同时，多摄食牛奶及其制品，除可补充钙质外，还可降低人类高血压的发病率[1]。
4.2.2降低体内胆固醇，预防心脑血管病
人类患心脑血管病的原因之一是摄入的胆固醇过多。牛奶中含有适量的胆固醇成分(100g牛奶约含有13mg～14mg)，它既可以为人类提供正常的营养需要，又不会因饮用牛奶而使胆固醇升高。此外，牛奶中含有的3-羟-3-甲基戊二酸能阻断人体肝脏的内源性胆固醇合成。加之牛奶中含有的丰富的矿物质(特别是钾)和优质蛋白质，它们均是防止心脑血管病的重要保护因素。 临床研究已证明，饮奶量与心脑血管病的发病率之间有很强的负相关性[4]。
4.2.3有助于吸收营养物质，阻止吸收有害成分
牛奶成分中的乳铁蛋白和维生素B12结合蛋白等，能分别提高铁和维生素B12的吸收利用效率。此外，牛奶中的蛋白质能与铅、镉等形成不溶性化合物，从而阻止人体吸收铅、镉等有害成分；牛奶中的钙可使骨骼中的铅解析下来，从尿中排出。日常生活中，牛奶可缓解重金属、腐蚀剂、酚类化合物引起的急性中毒。
4.2.4预防肠癌、胃癌、乳腺癌、白血病等发生
国外营养学家研究表明，牛奶中的某些脂肪酸、磷脂、酶类或钙质等成分，有清除氧自由基、减少细胞变异或使致癌物变性等作用，从而可减少人体器官致癌几率。
此外，牛奶中的色氨酸在人体内能转变为5-羟色胺，有镇静催眠作用。牛奶中含有的多种蛋白质、多肽类或其他生物活性成分，有预防感染、调节机体免疫功能、预防疾病、健齿美容、延年益寿之功效。
4.3牛奶制品极其特殊保健功能
利用现代科学技术对牛奶进行适当的加工处理，或者混入其他食物或法定的食品添加剂，可使牛奶增加营养、改善质量、强化保健功能，甚至赋予其新的内涵，成为品质超凡的功能性食品或具有一定疗效的精制食品。目前市场上常见的牛奶制品主要是酸奶。
酸奶是以鲜牛奶为原料，经过预处理，然后接入乳酸菌进行发酵制得的产品。酸奶具有独特的乳酸芳香味，酸甜可口，已成为更加适合于人类的营养保健品。
牛奶经乳酸菌发酵后，其中的营养成分如蛋白质、钙、磷、铁及多种维生素等，分解为多肽、各种氨基酸以及乳酸钙等有机盐，更易消化和吸收，且其营养价值大大提高。同时酸奶能够有效地增加肠道内有益菌群数量，促进人体消化系统的微生态平衡及胃肠分泌和运动，因而可以健全胃肠功能，防止腹泻、便秘或腹胀等。
乳酸菌及发酵产生的乳酸、醋酸等有机酸，可以抑制有害菌生长，减少肠道内腐败物质的产生，起到降血脂、降血氨及减肥、美容等作用。
酸奶中的乳酸菌可以产生一些增强人体免疫功能的物质，因此饮用酸奶可以提高人体免疫能力，防止癌症等疾病的发生，起到健康长寿的作用。
参考文献：
[1]董德宽.乳牛高效生产技术手册[M].上海：上海科学技术出版社，2003.1.
[2]李增利.乳蛋制品加工技术[M].北京：金盾出版社，2001.3.
[3]郭成宇.现代乳品工程技术[M].北京：化学工业出版社，2004.4.1.
[4]贝帝.乳品与人生[M].北京：中华工商联合出版社，2007.11.
[5]邱怀.现代乳牛学[M].北京：中国农业出版社，2002.6.
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