第一节 畜禽原料
一、肉的组成及特性
(一)肉的形态结构
肉(胴体)由肌肉组织、脂肪组织、结缔组织和骨组织四大部分构成。这些组织的构造、性质直接影响肉品的质量、加工用途及其商品价值,依动物的种类、品种、年龄、性别、营养状况不同而异。
肌肉组织是构成肉的主要部分,占胴体50%~60%,包括骨骼肌、平滑肌和心肌,其中骨骼肌占大多数。在显微镜下观察,骨骼肌和心肌有明暗相间的条纹,因而又称为横纹肌。骨骼肌的收缩受中枢神经系统的控制,所以也称为随意肌,而平滑肌和心肌称为非随意肌。骨骼肌是肉制品加工的主要对象,占动物机体的30%~40%,由大量的肌纤维和少量的结缔组织、脂肪组织、血管、神经、淋巴等构成。肌纤维的粗细随动物的品种、年龄、营养状况、部位而有所差异,如猪肉的肌纤维比牛肉细,幼龄动物的肌纤维比老龄的细,通过肌纤维的粗细可评定肉的嫩度。
动物的脂肪多积存于皮下结缔组织、肌肉间结缔组织、肠系膜及肾脏周围的结缔组织中,这类脂肪称为“蓄积脂肪”,脂肪组织是疏松状结缔组织的退变,动物消瘦或营养不良时脂肪消失而恢复为原来的疏松状结缔组织。因此,其含量也因肥育程度不同而不同,含量从3%~50%不等。还有一类脂肪为组织脂肪,即肌肉内及脏器内的脂肪。脂肪对肉的食用品质影响甚大,肌肉内脂肪的多少直接影响肉的多汁性和嫩度,脂肪酸的组成在一定程度上决定了肉的风味。脂肪的功能一是保护组织器官不受损伤,二是供给体内能源。家畜的脂肪组织90%为中性脂肪,7%~8%为水分,蛋白质占3%~4%,此外还有少量的磷脂和固醇脂。
结缔组织是构成肌腱、筋膜、韧带及肌肉内外膜、血管、淋巴结的主要成分,分布于体内各部,起到支持、连接各器官组织和保护组织的作用,使肌肉保持一定硬度,具有弹性。肉中的结缔组织由结缔组织纤维、结缔组织细胞和基质构成。结缔组织纤维主要包括胶原纤维、弹性纤维和网状结构蛋白。绝大部分结缔组织纤维为胶原纤维,主要由胶原蛋白组成。胶原蛋白是结缔组织的主要结构蛋白,加热至70℃以上会软化变成明胶。结缔组织为非全价蛋白,不易被人体消化,能增加肉的硬度,降低肉的食用价值,可以用来加工胶冻类食品。
骨组织和结缔组织一样也是由细胞、纤维性成分和基质组成,但是,不同的是基质已被钙化,所以很坚硬,具有支撑身体和保护器官的作用,同时又是钙、镁、钠等元素的储存组织。成年动物的骨骼含量较恒定,变动幅度较小。猪骨占胴体的5%~9%,牛骨占15%~20%,羊骨占8%~17%,兔骨占12%~15%,鸡骨占8%~17%。
(二)肉的化学组成及性质
畜禽肉类的化学成分受动物的性别、种类、年龄、营养状态及不同部位而有所变动,且与宰后肉内酶的作用相关(表2-1)。
表2-1 几种常见畜禽肉的化学组成
按其分布位置和在盐溶液中的溶解度可分成3种蛋白质:肌原纤维蛋白质、肌浆中的蛋白质和基质蛋白质。
(1)肌原纤维蛋白质:肌原纤维是肌肉收缩的单位,由丝状的蛋白质凝胶所构成,支撑着肌纤维的形状,参与肌肉的收缩过程,故称为肌肉的结构蛋白质。肌原纤维中的蛋白质与肉的嫩度相关。肌原纤维蛋白质占肌肉蛋白质总量的40%~60%,它主要包括肌球蛋白、肌动蛋白、肌动球蛋白。
(2)肌浆中的蛋白质:肌浆是浸透于肌原纤维内外的液体,含有机物与无机物,一般占肉中蛋白质含量的20%~30%。这些蛋白质易溶于水或低离子强度的中性盐溶液,是肉中最易提取的蛋白质。这些蛋白质不直接参与肌肉收缩,其功能主要是参与肌纤维中的物质代谢。
(3)基质蛋白质:是肌肉组织磨碎之后在高浓度的中性溶液中充分抽提之后的残渣部分。基质蛋白质包括胶原蛋白、弹性蛋白、网状蛋白及黏蛋白等,存在于结缔组织的纤维及基质中。
从胴体获得的脂肪称为生脂肪。生脂肪熔炼提出的脂肪称为油。动物性脂肪主要成分是甘油三酯(三脂肪酸甘油酯),占96%~98%,还有少量的磷脂和固醇脂。肉类脂肪有20多种脂肪酸,其中饱和脂肪酸以硬脂酸和软脂酸居多;不饱和脂肪酸以油酸居多,其次是亚油酸。不饱和脂肪酸中亚油酸、次亚油酸、二十碳四烯酸是构成动物组织细胞和机能代谢不可缺少的成分。磷脂以及胆固醇所构成的脂肪酸酯类是能量来源之一,也是构成细胞的特殊成分,对肉类制品的质量、颜色、气味具有重要作用。
肉类中的矿物质含量一般为0.8%~1.2%,这些无机盐在肉中有的以游离状态存在,如镁、钙离子;有的以螯合状态存在,如肌红蛋白中含铁、核蛋白中含磷。
肉是磷的良好来源。肉中钙含量较低,而钾和钠几乎全部存在于软组织及体液之中。钾和钠与细胞膜通透性有关,可提高肉的保水性。肉中尚含有微量的锰、铜、锌、镍等。其中锌与钙一样能降低肉的保水性。
肉中维生素含量不多,脂溶性维生素较少,但水溶性B族维生素含量较丰富。猪肉中维生素B1的含量比其他肉类要多得多,而牛肉中叶酸的含量则又比猪肉和羊肉高。此外,某些器官如肝,几乎各种维生素含量都很高。
肉是B族维生素的良好来源,这些维生素主要存在于瘦肉中。猪肉的维生素B1含量受饲料影响,而羊、牛等反刍动物的肉中维生素含量不受饲料的影响,因为其维生素的来源主要依赖瘤胃(第一胃)内微生物的作用。同种动物不同部位的肉,其维生素含量差别不大,但不同动物肉的维生素含量有较大的差异。
浸出物是指蛋白质、盐类、维生素等能溶于水的浸出性物质,包括含氮浸出物和无氮浸出物。浸出物成分中主要有机物为核苷酸、嘌呤碱、胍化合物、氨基酸、肽、糖原、有机酸等。
浸出物成分的总含量在2%~5%之间,以含氮化合物为主,酸类和糖类含量比较少。含氮物中,大部分构成蛋白质的氨基酸呈游离状态。浸出物的成分与肉的风味及滋味、气味有密切关系。浸出物中的还原糖与氨基酸之间的非酶促褐变反应对肉的风味具有很重要的作用。而某些浸出物本身即是呈味成分,如琥珀酸、谷氨酸、肌苷酸是肉的鲜味成分。
水是肉中含量最多的组成成分。水在肉中分布不均匀,其中肌肉含水为70%~80%,皮肤为60%~70%,骨骼为12%~15%。畜禽越肥,水分的含量越少,老年动物比幼年动物含量少。肉中水分含量多少及存在状态影响肉的加工质量及储藏性。肉中的水分存在形式大致可分为以下三种。
(1)自由水:自由水指能自由流动的水,存在于细胞间隙及组织间,约占总水量的15%。
(2)结合水:是指在蛋白质等分子周围,借助分子表面分布的极性基团与水分子之间的静电引力而形成的一薄层水分。结合水与自由水的性质不同,它的蒸汽压极低,冰点约为-40℃,不能作为其他物质的溶剂。肉中结合水的含量,占全部水量的15%~25%,通常存在于肌肉的细胞内部。
(3)不易流动的水:不易流动的水是指存在于纤丝、肌原纤维及膜之间的一部分水。肉中的水大部分以这种形式存在,占总水分的60%~70%。这些水能溶解盐及其他物质,并可在0℃以下结冰。
(三)肉的物理性质
肉的物理性质包括颜色、风味、嫩度、保水性、坚度、容重、比热、导热系数等,它们与肉的形态结构、动物的种类、年龄、性别、经济用途、不同部位、屠宰前的状态、冻结程度等因素有关,常作为表征动物属性和人们识别肉品质量的依据。
动物肌肉的色泽是由肌肉中所含肌红蛋白(Mb)和血红蛋白(Hb)的数量决定的,二者的比例决定肌肉色泽的深浅程度。放血不良的胴体其肌肉呈深红或暗红色。放血良好的肌肉Mb占80%~90%,使肌肉呈浅红或鲜红色。正常肌肉的色泽一般是以肌肉中Mb的含量及其氧化还原状态决定的。在肌肉组织暴露于空气后的头0.5~1 h,肌红蛋白发生氧合,还原型肌红蛋白(紫红色)转变为氧合肌红蛋白(鲜红色),肉的颜色发生明显的改变。
一般生鲜肉有各自的特有气味。生牛肉、猪肉没有特殊气味,羊肉有膻味(4—甲基辛酸、壬酸、癸酸等),狗肉、鱼肉有腥味(三甲胺、低级脂肪酸等),性成熟的公畜有特殊的气味。肉水煮加热后产生的强烈肉香味,主要是由低级脂肪酸、氨基酸及含氮浸出物等化合物产生。
肉的滋味,包括有鲜味和外加的调料味。肉的鲜味成分主要有肌苷酸、氨基酸、酰胺、三甲基胺肽、有机酸等。成熟肉风味的增加,主要是核苷类物质及氨基酸变化所致。牛肉的风味主要来自半胱氨酸,猪肉的风味可从核糖、胱氨酸获得。牛、猪、绵羊的瘦肉所含挥发性的香味成分主要存在于脂肪中,如大理石样肉,因此肉中脂肪沉积的多少,对风味更有意义。
肉的嫩度(Tenderness)是指肉在咀嚼或切割时所需的剪切力,表明了肉在被咀嚼时柔软、多汁和容易嚼烂的程度。大部分肉经加热蒸煮后,肉的嫩度有很大改善,并且使肉的品质有较大变化。但牛肉在加热时一般是硬度增加,这是由于肌纤维蛋白质遇热凝固收缩,使单位面积上肌纤维数量增多所致。但肉熟化后,其总体嫩度明显增加。
肉的保水性即持水性、系水性,是指肉在压榨、加热、切碎搅拌时,保持水分的能力,或在向其中添加水分时的水合能力。这种特性对肉品加工的质量有很大影响,例如肉在冷冻和解冻时如何减少肉汁流失、加工时要加一定量的水、盐浸和干制的脱水保藏等。影响保水性的主要因素有蛋白质网状结构、pH、金属离子等。
二、乳的成分及性质
(一)乳的组成及其分散体系
乳是哺乳动物分娩后由乳腺分泌的一种白色或微黄色的不透明液体,其中至少含有上百种化学成分,主要包括水分、脂肪、蛋白质、乳糖、盐类、维生素、酶类及气体等。正常牛乳中各种成分的组成大体上是稳定的,而受环境影响变化最大的是乳脂肪,其次是蛋白质,乳糖及灰分则比较稳定。乳品行业中,一般将牛乳成分分为水分和乳干物质两大部分,乳干物质又分为脂质和无脂干物质。牛乳的基本组成如表2-2所示。
表2-2 牛乳的主要化学成分及含量
知识链接
骆驼与骆驼乳
在世界多地尤其是非洲和中东的干旱和半干旱地区,骆驼协助着人类的生产和生活,是一种具有重要社会经济价值的动物。据研究估计,世界上共有约2200万峰骆驼,其中北非和西亚的骆驼占89%,其余地区占11%,主要分布在亚洲国家。骆驼乳产量较低,被称为沙漠黄金,通常是不透明的白色,有淡淡的甜味,比牛乳略咸。
骆驼乳是一种营养丰富的食物,与牛乳、羊乳等常见的反刍动物乳相比,骆驼乳具有低糖、低胆固醇、高矿物质(钾、钠、铜、铁、镁和锌)、高维生素和高浓度胰岛素的特性。对于生存在干旱地区的人们来说,骆驼乳高达84%的水含量在人们的生活中有着重要的作用。骆驼乳除了可作为营养来源的食物以外,也可帮助缓解多种疾病,表现出特定的药用价值。
牛乳是一种复杂的胶体分散体系,分散体系中分散介质是水,分散质有乳糖、无机盐类、蛋白质、脂肪、气体等。各种分散质的分散度差异很大,其中乳糖、水溶性盐类呈分子或离子状态溶于水中,其微粒直径小于或接近1 nm,形成真溶液;乳白蛋白及乳球蛋白呈大分子态,其微粒直径为15~50 nm,形成典型的高分子溶液;酪蛋白在乳中形成酪蛋白酸钙—磷酸钙复合体胶粒,胶粒平均直径约100 nm,从其结构、性质和分散度来看,它处于一种过渡状态,属胶体悬浮液范畴;乳脂肪呈球状,直径100~10000 nm,形成乳浊液。乳中含有的少量气体,部分以分子状态溶于牛乳中,部分气体经搅动后在乳中形成泡沫状态。所以,牛乳并不是一种简单的分散体系,而是包含着真溶液、高分子溶液、胶体悬浮液、乳浊液及种种过渡状态的复杂的、具有胶体特性的多级分散体系。
(二)乳中化学成分的性质
乳脂肪是乳的主要成分之一,不溶于水,主要以脂肪球状态分散于乳浆中。在乳中的平均含量为3%~5%。乳脂肪中的98%~99%是甘油三酯,还含有约1%的磷脂和少量的甾醇、游离脂肪酸以及脂溶性维生素等。牛乳脂肪为短链和中链脂肪酸,熔点低于人的体温,仅为34.5℃,且脂肪球颗粒小,平均直径仅为3~5μm,脂肪球表面存在一层卵磷脂和蛋白质等构成的薄膜,可保证乳脂肪乳浊液和悬浊液的稳定性,从而使乳呈高度乳化状态,所以极易消化吸收。乳脂肪还含有人类必需的脂肪酸和磷脂,也是脂溶性维生素的重要来源,其中维生素A和胡萝卜素含量很高,因而乳脂肪是一种营养价值较高的脂肪。乳脂肪提供的热量约占牛乳总热量的一半。
牛乳中含有3.0%~3.5%乳蛋白,占牛乳含氮化合物的95%,还有5%为非蛋白态含氮化合物。牛乳中的蛋白质可分为酪蛋白和乳清蛋白两大类,另外还有少量脂肪球膜蛋白质。
(1)酪蛋白:在温度20℃时,调节脱脂乳的pH=4.6时沉淀的一类蛋白质称为酪蛋白,占乳蛋白总量的80%~82%。乳中的酪蛋白与钙结合成酪蛋白酸钙,再与胶体状的磷酸钙形成酪蛋白酸钙—磷酸钙复合体,以胶体悬浮液的状态存在于牛乳中。
酪蛋白胶粒对pH的变化很敏感。当脱脂乳的pH降低时,酪蛋白胶粒中的钙与磷酸盐就逐渐游离出来。当pH达到酪蛋白的等电点4.6时,就会形成酪蛋白沉淀。正常情况下,在等电点沉淀的酪蛋白不含钙。但在酪蛋白稳定性受到影响时,在pH 5.2~5.3时就发生沉淀。
(2)乳清蛋白:乳清蛋白是指溶解分散在乳清中的蛋白,占乳蛋白的18%~20%,可分为热稳定和热不稳定的乳清蛋白两部分。
前者是指乳清在pH 4.6~4.7条件下煮沸20 min仍能溶解在乳中的一类蛋白质,约占乳清蛋白的19%,如一些小分子蛋白和肽类;后者是指乳清在pH 4.6~4.7条件下煮沸20 min发生沉淀的一类蛋白质,约占乳清蛋白的81%,包括乳白蛋白和乳球蛋白两类。
(3)非蛋白含氮物:除蛋白质外,牛乳的含氮物中还有非蛋白态的含氮化物,约占总氮的5%,其中包括氨基酸、尿素、尿酸、肌酸及叶绿素等。这些含氮物是活体蛋白质代谢的产物。乳中约含游离态氨基酸23 mg/mL,其中包括酪氨酸、色氨酸和胱氨酸,以及尿素、肌酸及肌酐等蛋白质代谢产物。
乳糖是哺乳动物乳汁中特有的糖类。牛乳中含有乳糖4.6%~4.7%,占干物质的38%~39%。乳的甜味主要由乳糖引起,其甜度约为蔗糖的1/6。
乳糖水解后产生的半乳糖是形成脑神经中重要成分的主要来源,有利于婴儿的脑及神经组织发育。但一部分人随着年龄增长,消化道内缺乏乳糖酶,不能分解和吸收乳糖,饮用牛乳后会出现呕吐、腹胀、腹泻等不适应症,称其为乳糖不适症(lactose intolerance)。在乳品加工中利用乳糖酶,将乳中的乳糖分解为葡萄糖和半乳糖,或利用乳酸菌将乳糖转化成乳酸,不仅可预防乳糖不适应症,而且可提高乳糖的消化吸收率,改善制品口味。
无机物也称为矿物质,通常是将牛乳蒸发干燥后灼烧成灰分,以灰分的量来表示矿物质的量。一般牛乳中灰分含量为0.30%~1.21%。乳中的矿物质主要有磷、钙、镁、氯、硫、铁、钠、钾等,此外还含有锰、铜等微量元素。其中,乳中的钙、磷等盐类的构成及其状态对乳的物理化学性质有很大影响,乳品加工中盐类平衡是重要问题。牛乳中钙的含量较人乳多3~4倍,因此牛乳在婴儿胃内所形成的蛋白凝块比较坚硬,不容易消化。为了消除可溶性钙盐的不良影响,可采用离子交换法,将牛乳中的钙除去50%,可使乳凝块变得很柔软。乳中的铜铁对储藏中的乳制品有促进发生异常气味的作用。牛乳中铁的含量为100~900μg/L,牛乳中铁的含量较人乳中少,故人工哺育幼儿时,应补充铁的含量。
乳中的矿物质大部分以无机盐或有机盐形式存在,其中以磷酸盐、酪酸盐和柠檬酸盐存在的数量最多。
牛乳中含有几乎所有已知的维生素,其中维生素B2含量很丰富,但维生素D的含量不多,若作为婴儿食品时应予以强化。初乳中维生素A及胡萝卜素含量多于常乳。牛乳中维生素的热稳定性不同,维生素A、维生素D、维生素B1、维生素B2、维生素B12、维生素B6等对热稳定,维生素C等热稳定性差。
乳在加工中维生素都会遭受一定程度的破坏而损失。发酵法生产的酸乳由于微生物的生物合成,能使一些维生素含量增高,所以酸乳是一类维生素含量丰富的营养食品。
牛乳中的酶种类很多,但与乳品生产有密切关系的主要有脂酶、磷酸酶、蛋白酶和乳糖酶。
乳脂肪在脂酶的作用下水解产生游离脂肪酸,从而使牛乳带上脂肪分解的酸败气味(acid flavor),这是奶油生产中常见的缺陷。为了抑制脂酶的活性,在奶油生产中,一般采用不低于80~85℃的高温或超高温处理。
牛乳中的碱性磷酸酶的最适pH为7.6~7.8,经63℃、30 min或71~75℃、15~30 s加热后可钝化,故可以利用这种性质来检验低温巴氏杀菌法处理的消毒牛乳的杀菌程度是否完全。
牛乳中的蛋白酶能分解蛋白质生成氨基酸。细菌性的蛋白酶使蛋白质水解后形成蛋白胨、多肽及氨基酸,是奶酪成熟的主要因素。蛋白酶多属细菌性酶,其中由乳酸菌形成的蛋白酶在奶酪加工中具有非常重要的意义。在奶酪成熟时,奶酪中的蛋白质主要靠奶酪中微生物群落分泌的酶分解。
乳糖酶对乳糖分解成葡萄糖和半乳糖具有催化作用。在pH 5.0~7.5时反应较弱。一些成人和婴儿由于缺乏乳糖酶,往往产生对乳糖吸收不完全的症状,服用乳糖酶则有良好的效果。
除上述成分外,乳中尚有少量的有机酸、气体、色素、免疫体、细胞成分、风味成分及激素等。
乳中的有机酸主要是柠檬酸,此外还有微量的乳酸、丙酮酸及马尿酸等。乳中柠檬酸的含量为0.07%~0.40%,以盐类状态存在,主要为柠檬酸钙。
乳中的气体主要为CO2、O2和N2等。牛乳中氧的存在会导致维生素的氧化和脂肪的变质,所以牛乳在输送、储存处理过程中应尽量在密闭的容器内进行。
(三)乳的物理性质
新鲜正常的牛乳呈不透明的乳白色或稍带淡黄色。乳白色是乳的基本色调,这是由于乳中的酪蛋白酸钙—磷酸钙胶粒及脂肪球等微粒对光的不规则反射的结果。牛乳中的脂溶性胡萝卜素和叶黄素使乳略带淡黄色。而水溶性的维生素B2使乳清呈荧光性黄绿色。
牛乳的热学性质主要有冰点、沸点和比热。由于有溶质的影响,乳的冰点比水低而沸点比水高。
牛乳的冰点为-0.525~-0.565℃,平均为-0.540℃。牛乳中的乳糖和盐类是导致冰点下降的主要因素。正常的牛乳其乳糖及盐类的含量变化很小,所以冰点很稳定。如果在牛乳中掺10%的水,其冰点约上升0.054℃。酸败的牛乳其冰点会降低,所以测定冰点时要求牛乳的酸度在20°T以内。
牛乳的沸点为100.55℃,乳的沸点受其固形物含量影响。浓缩过程中因水分不断减少而使沸点上升,浓缩到原体积一半时,沸点上升到101.05℃。
牛乳的比热大约为3.89 kJ/(kg·K),为其所含各成分比热的总和。牛乳的比热随其所含的脂肪含量及温度的变化而异。
乳中含有挥发性脂肪酸及其他挥发性物质,所以牛乳带有特殊的香味。乳经加热后香味增强,冷却后减弱。正常风味牛乳中含有适量的甲硫醚、丙酮、醛类及其他微量游离脂肪酸。在新鲜的乳中,乙酸和甲酸等挥发性脂肪酸的含量较多,而丙酸、酪酸、戊酸、辛酸等挥发性脂肪酸的含量较少。牛乳除了原有的香味之外很容易吸收外界的各种气味,所以挤出的牛乳如在牛舍中放置时间太久即带有牛粪味或饲料味,与鱼虾类放在一起则带有鱼腥味,储存器不良时则产生金属味,消毒温度过高则产生焦糖味。
新鲜纯净的乳稍带甜味,这是由于乳中含有乳糖的缘故。乳中除含有甜味外,其中含有氯离子,所以稍带咸味。正常乳中的咸味因受乳糖、脂肪、蛋白质等调和而不易觉察,但异常乳如乳腺炎乳中氯的含量较高,因此拥有浓厚的咸味。乳中的酸味是由柠檬酸和磷酸所产生的,而苦味来自Mg2+和Ca2+。
乳品工业中的酸度是指以标准碱液用滴定法测定的滴定酸度。滴定酸度也有多种测定方法及其表示形式。我国滴定酸度用吉尔涅尔度简称“°T”或乳酸百分率(乳酸%)来表示。正常牛乳的酸度为16~18°T,用乳酸度表示为0.15%~0.18%。另外酸度可用氢离子浓度指数(pH)表示。pH为离子酸度或活性酸度。正常新鲜牛乳的pH为6.4~6.8,一般酸败乳或初乳的pH在6.4以下,乳腺炎乳或低酸度乳的pH在6.8以上。
乳的比重是15℃时一定容积牛乳的重量与同容积同温度水的重量比。正常乳的比重平均为d15℃/15℃=1.032;乳的相对密度指乳在20℃时的质量与同容积水在4℃时的质量之比。正常乳的密度平均为D20℃=1.030。乳的相对密度在挤乳后1 h内最低,其后逐渐上升,最后可升高0.001左右,这是由于气体的逸散、蛋白质的水合作用及脂肪的凝固使容积发生变化的结果,故不宜在挤乳后立即测试比重。
牛乳的黏度随温度升高而降低。在乳的成分中,脂肪及蛋白质对黏度的影响最显著。在一般正常的牛乳成分范围内,非脂乳固体含量一定时,随着含脂率的增高,牛乳的黏度也增高。当含脂率一定时,随着乳固体的含量增高,黏度也增高。初乳、末乳的黏度都比正常乳高。在加工中,黏度受脱脂、杀菌、均质等操作的影响。在生产乳粉时,如黏度过高可能妨碍喷雾,产生雾化不完全及水分蒸发不良等现象。
通常,在液体表面,分子所受的作用力是不对称的,存在指向体相内的引力,所以液体表面存在缩成最小的趋势,这种使液体表面积减少的力就称为表面张力。在20℃时,牛乳的表面张力为0.04~0.06 N/cm。测定乳的表面张力可鉴别乳中是否混有其他添加物。乳的起泡性、乳浊状态、热处理、均质作用、微生物的生长发育和风味等均与乳的表面张力有密切关系。乳的表面张力随温度的升高而降低,并随含脂率的减少而增加。
乳是多种物质组成的混合物,乳中各种物质相互组成分散体系,其中分散剂是水,分散质有乳糖、盐类、蛋白质、脂肪等。由于分散质种类繁多,分散度差异甚大,所以,乳并不是简单的分散体系,而是包含着真溶液、高分子溶液、胶体悬浮液、乳浊液及其过渡状态的复杂的分散体系。由于乳中包含着这种分散体系,所以乳作为具有胶体性质的多级分散体系,而被列为胶体化学的研究对象。乳中属于胶态的有乳胶体和胶体悬浮态。分散质是液体或者即使分散质是固体,但粒子周围包有液体皮膜的都称为乳胶体。牛乳的脂肪在常温下呈液态的微小球状分散在乳中,球的平均直径约为3μm,所以牛乳中的脂肪球即为乳浊液的分散质。
由于乳中含有盐类,所以乳具有导电性,但乳不是电的良导体。电导率依据乳中的离子数量来定,而离子数量取决于乳的盐类和离子形成物质,因此乳中的盐类受到破坏时,会影响乳的电导。在25℃时,正常牛乳的电导率为0.004~0.005 S(西门子)。通常,Na+、K+、Cl-等离子与乳的电导关系最为密切。影响乳电导率的因素有温度、挤乳间隔、取样点、牛的泌乳期、牛的健康状况等。在生产中可以利用电导率来检查乳的蒸发程度及调节真空蒸发器的运行。脱脂乳中由于妨碍离子运动的脂肪已被除去,因此电导率要比全乳高。将牛乳煮沸时,由于二氧化碳消失,且磷酸钙沉淀,导电率下降。
氧化还原电势表明了物质失去或得到电子的难易程度,用Eh表示。物质被氧化得越多,它的电势就呈现越多的正电。乳中含很多具有氧化或还原作用的物质,这类物质有维生素B2、微生物C、维生素E、酶类、溶解态氧、微生物代谢产物等。Eh直接影响着乳与乳制品中的微生物生长状况和乳成分的稳定性,降低乳品的Eh可以有效抑制需氧菌的生长繁殖,显著降低乳品中易氧化营养成分(如脂肪)的氧化分解。
三、禽蛋的组成及特性
(一)禽蛋的组成及化学成分
禽蛋是一个完整的、具有生命的活卵细胞,包含着自胚发育、生长成幼雏的全部营养成分,同时还具有保护这些营养成分的物质。虽然各种禽蛋的大小不同,但其基本结构是大致相同的,一般是由蛋壳、壳膜、气室、蛋白、蛋黄和系带等组成。禽蛋中蛋壳及蛋壳膜重量占全蛋的12%~13%,蛋白占55%~66%,蛋黄占32%~35%,一些禽蛋的化学成分如表2-3。鸡蛋的水分含量高于水禽蛋,胆固醇含量较高。鸭蛋的营养价值和口味等不如鸡蛋。鹌鹑蛋和鹅蛋是近年来迅速普及的一种营养性食品。
表2-3 不同禽蛋的化学组成
壳外膜是蛋壳表面的一层无定形可溶性胶体,可以保护蛋不受微生物侵入,防止蛋内水分蒸发和CO2逸出而起护蛋的作用。
蛋壳是包裹在鲜蛋内容物外面的一层硬壳,具有固定禽蛋形状并起保护蛋白、蛋黄的作用,占整个蛋重的12%左右。蛋壳主要由无机物组成,占整个蛋壳的94%~97%,有机物占蛋壳的3%~6%。无机物中主要是碳酸钙,约占93%,还有少量碳酸镁(约占1.0%)及磷酸钙、磷酸镁等。有机物主要为蛋白质,属于胶原蛋白,其中约有16%的氮、3.5%的硫。禽蛋的种类不同,其蛋壳的化学成分也略有差异。蛋壳的纵轴较横轴耐压,因此,在储藏运输时竖放为宜。蛋壳有透视性,故在灯光下可以观察蛋的内部状况。蛋壳表面有许多肉眼看不见的微小气孔,且分布不均匀,这些气孔是蛋进行气体代谢的通道,且对蛋品加工有一定的作用。
刚产下的蛋的蛋白膜及壳内膜紧密结合,称为壳下膜,是一种能透水和空气的紧密而有弹性的薄膜。两层膜在蛋的大头端分离形成气室。
新生的蛋没有气室,冷却后蛋内容物收缩而形成气室。气室的大小与蛋的新鲜程度有关,是鉴别蛋新鲜度的主要标志之一。
在蛋黄两边各有一条浓厚的带状物即为系带,其作用为固定蛋黄。新鲜蛋系带白而粗,且富有弹性。随着温度的升高,储藏时间的延长,受酶的作用会发生水解,逐渐变细,使蛋的耐储性降低。当系带完全消失,会造成贴壳蛋。因此,系带状况也是鉴别蛋的新鲜程度的重要标志之一。
蛋清中蛋白质的含量为11%~13%,种类有卵白蛋白、卵球蛋白、卵黏蛋白、类黏蛋白和卵伴白蛋白等。蛋清中的碳水化合物中,一种呈结合态存在,与蛋白质结合,在蛋白中含0.5%;另一种呈游离状态存在,在蛋清中含0.4%,游离糖中的98%为葡萄糖,其余为果糖、甘露糖、阿拉伯糖、木糖和核糖。新鲜蛋清中含极少量脂质(约为0.02%)。蛋清中的维生素比蛋黄中略少,其主要种类有维生素B2、维生素C和泛酸。蛋清中的色素极少,其中含有少量的维生素B2,因此干燥后的蛋清带有浅黄色。
蛋黄膜是一层微细而紧密的薄膜,可分为3层,内外两层为黏蛋白,中间层为角蛋白。蛋黄膜富有弹性,起着保护蛋黄和胚胎的作用,防止蛋黄和蛋白混合。
蛋黄是蛋中最富有营养的部分,脂质约占蛋黄总重的30%,以甘油三酸酯为主的中性脂质约为65%,磷脂质约为30%,胆固醇约为4%。蛋黄中的蛋白质大部分是脂质蛋白质,包括低密度脂蛋白、卵黄球蛋白、卵黄高磷蛋白和高密度脂蛋白等。蛋黄中的碳水化合物以葡萄糖为主,还有少量乳糖。另外蛋黄含有较多的色素,所以蛋黄呈黄色或橙黄色。其中色素大部分是脂溶性的,如胡萝卜素、叶黄素;水溶性色素主要以玉米黄色素为主。鲜蛋中的维生素主要存在于蛋黄中。
(二)禽蛋的功能特性
禽蛋有很多重要特性,其中与食品加工密切相关的有蛋的乳化性和发泡性和凝固性,这些特性在各种食品中得到了广泛应用。
当搅打蛋清时,空气进入并被包在蛋清液中形成气泡。在起泡过程中,气泡逐渐由大变小,且数目增多,最后失去流动性,通过加热使之固定。很早以前,蛋清的起泡性就被用在食品工业上制作蛋糕等产品。蛋清的起泡性决定于球蛋白和伴白蛋白,而卵黏蛋白和溶菌酶则起稳定作用。蛋白的发泡性受酸、碱影响很大。在等电点或强酸、强碱条件下,因蛋白质变性并凝集故起泡力最大。
禽蛋的乳化性来源于蛋黄。蛋黄中的卵磷脂、胆固醇、脂蛋白与蛋白质使蛋黄具有乳化力。蛋黄的乳化性对蛋黄酱、色拉调味料和起酥油面团等的制作有非常重要的意义。蛋黄的乳化性受加工方法和其他因素的影响。用水稀释蛋黄后,其乳化液的稳定性降低,这是由于稀释后,乳化液中的固形物减少,黏度降低;温度对蛋黄卵磷脂的乳化性也有影响,例如制蛋黄酱时,用凉蛋乳化作用不好,一般以16~18℃的温度比较适宜,温度超过30℃又会由于过热使粒子黏结在一起而降低蛋黄酱的质量;此外,冷冻、干燥、向蛋黄中添加少量食盐和糖可以提高乳化能力。
当禽蛋的蛋白受热、盐、酸、碱及机械作用时会发生凝固。蛋的凝固是一种蛋白质分子结构的变化,该变化使蛋液变稠,由流体变成固体或半固体状态。蛋的凝固性又称凝胶化,是蛋白质的重要特性。