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奶是哺乳動(dòng)物分泌的一種用來喂養(yǎng)幼子的液體.液體食用起來比較方便,不過也意味著奶中營養(yǎng)物質(zhì)的含量比成年動(dòng)物的食物中的要少.比如,牛奶中蛋白質(zhì)含量為3-4％,脂肪4-4.5％,乳糖4.5％.奶不透明是因?yàn)槠渲泻性S許多多微小的酪蛋白顆粒,直徑約為100nm,還含有更大一些的脂肪球.這些微粒都是不透光的,它們密布于奶中,因此奶就不透明了.奶是白色的是因?yàn)槟棠軌虻攘康纳⑸渌胁ㄩL的可見光,我們看到的就是白色.
每個(gè)人都知道牛奶是液體,但是為什么牛奶是白色的,而且不透明呢?為什么牛奶會泛著淡淡的黃色?為什么牛奶會凝固,是怎樣凝固的?酸奶和奶酪都是由牛奶做成的,為什么會有那么大的差別?酸奶和奶酪中都含有活細(xì)菌嗎?為什么呢?這些問題的答案現(xiàn)在都能夠在互聯(lián)網(wǎng)上找到.
牛奶中的淡黃色是來自于脂肪.牛奶中脂肪球的直徑約為3-5微米,最大可達(dá)15微米(見圖).若奶牛的飼料中包括富含胡蘿卜素的食物,比如青草和干草,那么牛奶中維生素A的含量就會增加,因而泛著淡淡的黃色.
脂肪球可以在光學(xué)顯微鏡下觀察到,不過酪蛋白顆粒就太小了.一般試驗(yàn)室的過濾器無法過濾酪蛋白顆粒,需要采用超濾法來濃縮酪蛋白,現(xiàn)在已經(jīng)有工業(yè)規(guī)模的酪蛋白濃縮生產(chǎn).
奶中還含有許多微小的無法觀察到的成分,甚至在電子顯微鏡下也看不到,但是它們對人類膳食以及乳品加工來說都很重要.包括乳清蛋白(α－乳清蛋白,β－乳球蛋白),乳糖,礦物質(zhì),和維生素.
新鮮的生奶含有乳酸菌和其它一些微生物,不過這時(shí),它們通常被看作污染物.巴氏殺菌(通常為63℃,至少30分鐘)能夠殺滅奶中的細(xì)菌,使奶更加安全和穩(wěn)定,即增加了奶的貨架期.采用超高溫消毒法(110℃,30-40min;130℃,30s;150℃,<1s)的奶有著更長的貨架期.當(dāng)奶酸化后,就會凝固,可以通過乳酸菌發(fā)酵來酸化,也可以通過直接添加有機(jī)酸.
酪蛋白膠粒,乳清蛋白,和脂肪球是絕大多數(shù)乳制品的主要成分.可以分為兩類:
1.以脂肪為主的產(chǎn)品:各式各樣的奶油,包括攪打奶油,冰激凌,黃油.
2.以蛋白質(zhì)為主的產(chǎn)品:酸奶,奶酪
酪蛋白膠粒由更小的亞膠粒構(gòu)成,一個(gè)酪蛋白膠粒的模型能夠很好的說明它的結(jié)構(gòu),以及凝聚的機(jī)理.酸奶和干酪的主要成分就是酪蛋白膠粒.
酪蛋白膠粒在新鮮奶中是穩(wěn)定的,既不會沉淀,也不會在奶表面凝結(jié).它們在不斷的運(yùn)動(dòng),與其它的酪蛋白膠粒或者脂肪球發(fā)生碰撞,之后改變運(yùn)動(dòng)方向.這種運(yùn)動(dòng)的距離是很短的,平均只有酪蛋白膠粒直徑的3倍長,就會發(fā)生碰撞.在煉乳中,距離就更短了,只有直徑的1倍.
主要的兩種乳清蛋白是α-乳清蛋白和β-乳球蛋白,它們都具有很高的營養(yǎng)價(jià)值,因?yàn)樗鼈兒泻蛟氐陌被?包括半胱氨酸,胱氨酸,和蛋氨酸.
蛋白質(zhì)是由氨基酸構(gòu)成的長鏈,有20種不同的氨基酸.人體內(nèi)約有50000種蛋白質(zhì),在天然狀態(tài)下,蛋白質(zhì)是很容易發(fā)生形變的.當(dāng)α－乳清蛋白完全折疊時(shí),它僅僅作為營養(yǎng)物質(zhì),然而,當(dāng)它部分折疊時(shí),則具有摧毀病原菌和癌癥細(xì)胞的能力.在這個(gè)例子里,我們能發(fā)現(xiàn)α－乳清蛋白在哺育幼子和抵抗感染兩個(gè)方面之間有著奇妙的聯(lián)系.
最近研究人員又發(fā)現(xiàn)α－乳清蛋白的一種有趣的特性.研究人員在研究人乳的微生物學(xué)特性時(shí),也使用了癌癥細(xì)胞,他們發(fā)現(xiàn)癌癥細(xì)胞在人乳中凋亡,凋亡是一種正常的生理現(xiàn)象,細(xì)胞崩解,其中的物質(zhì)則被再次利用.研究人員發(fā)現(xiàn)引起癌癥細(xì)胞凋亡的就是α－乳清蛋白,α－乳清蛋白可以轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N引起細(xì)胞凋亡的蛋白質(zhì).
β－乳球蛋白是乳清中含量最多的蛋白質(zhì),約為6g/L.這種蛋白質(zhì)具有一些功能特性,比如加熱時(shí),使乳清凝結(jié).
在乳中,脂肪球是被一層膜包裹著的,這層膜內(nèi)側(cè)為親脂物質(zhì),與脂肪連接,而外側(cè)則為親水物質(zhì),與水性的介質(zhì)接觸.這層膜避免了脂肪球的凝聚.由于脂肪的密度比乳清小,所以脂肪球在乳中會緩慢的上浮,所以不需要經(jīng)過什么特殊的處理,就能夠收集到乳中大部分的脂肪.收集到的這些脂肪被稱為"奶油",而剩下的奶被稱為"脫脂奶".如果把脂肪球打碎成更小的顆粒,那么這些顆粒就會受到布朗運(yùn)動(dòng)的影響,從而不會上浮.
這種把脂肪球打碎的工藝叫做"均質(zhì)化",通過"均質(zhì)化"能夠把脂肪球打碎成直徑約為1-2微米的顆粒."均質(zhì)化"對乳有兩個(gè)影響:
1.使原來脂肪球表面的保護(hù)膜破碎
2.使脂肪球更小,這樣就不會上浮
當(dāng)原來的大脂肪球破裂后,脂肪顆粒的總表面積會增加6倍,而體積不變.這樣一來,脂肪顆粒會有一部分表面裸露在外,裸露的部分會迅速的結(jié)合乳中的蛋白質(zhì),形成新的膜,就可以避免脂肪顆粒的凝聚.
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