[科普中国]-UHT奶乳脂肪上浮

机理

牛乳是具有胶体特性的生物化学液体，乳脂肪以脂肪球状态分散在乳状液中，为“水包油”型的乳浊体系。在贮存过程中，众多的乳脂肪球进行着不规则的布朗运动，当两个或两个以上的脂肪球由于热运动相互碰撞时，在其水化膜处会发生相互渗透，脂肪球膜被破坏之后，脂肪球之间相互融合就导致了脂肪粒的形成。脂肪粒越大，比重越小，向上运动越快，至乳的表面形成稀奶油层。在上浮层中油滴的高度聚合又会促进交联作用，导致进一步的絮凝和聚结。

在挤乳20 min后牛奶就可能出现明显的奶油层，这是因为含脂类的乳状液本身就是热力学不稳定的体系，由于油相与水相之间存在密度差，必然会引起脂肪球上浮。在乳中，脂肪球由于聚集作用可以形成直径为10~800μm的小球状聚集体，加速脂肪的上浮，而乳中脂肪球较宽的粒径分布会促进这种聚集体的形成。根据斯托克定律，大脂肪球上升的速度比小脂肪球快，从而可以超过小脂肪球，这样就会与上浮较慢的小脂肪球相撞，形成更大的聚集体，使上浮速度更快，这样又会聚集更多的脂肪球，使得脂肪球的半径继续增大，这就又增加了上浮速度1。

影响因素均质效果均质的目的是将牛奶中的脂肪球在强力的机械作用下破碎成小的脂肪球，使总表面积增大，更多的乳浆蛋白质吸附到脂肪球上，进而增大其密度，从而有效减小脂肪的上浮速度，提高产品的稳定性。脂肪相的物理状态和浓度等会影响脂肪球的大小及其分散情况，且均质处理对冷牛乳均质是无效的。因为冷牛乳中脂肪是固化的，在脂肪凝固点的分界温度下加工会使脂肪不能完全分散。只有当脂肪相呈现液体状态时均质才会有效。在UHT乳生产中要求采用二级均质，首先是低压均质(4MPa)，然后是高压均质(15～20MPa)，均质时乳的温度为70～75℃效果最佳。

乳化剂的选择和用量乳化剂是液态乳制品中最重要的一类添加剂。乳化剂是典型的具有亲水基和疏水基的表面活性剂，能降低油-水界面张力，在均质时促使脂肪球破碎，在分散的脂肪球上形成吸附层，使之不易因相互的碰撞而合并变大。在长货架期UHT乳生产中，乳化剂的选用尤其重要，且添加量要适宜（0.1%左右），过量或不足都会影响产品的稳定性。

游离脂肪酸的含量及脂肪球膜的破坏游离脂肪酸在脂肪球的相互碰撞中，能起到粘合剂的作用，产生脂肪球簇，发生脂肪上浮。加工工艺和乳中的蛋白酶和脂肪酶对脂肪球膜的水解极大地破坏了球膜结构的完整性，促进了脂肪球的聚集，加速了脂肪上浮。

过度机械处理，如机械挤奶及次数、低温反复泵泵送、低温高速搅拌、温度波动和过度均质等都会引起牛乳中游离脂肪酸含量的增加，不同程度地破坏脂肪球膜。减少乳脂肪球膜上的磷脂含量，使乳脂肪球变得极不稳定，容易出现聚集现象，加剧脂肪上浮，有时还会使脂肪酸游离出来影响产品风味。

混入过多气体和气泡，如在泵送和搅拌过程中混入任何气体都会降低脂肪球的稳定性。机械挤奶过程中使用高放气抓片比普通抓片游离脂肪酸约增加了21%。由于脂肪球和气泡的接触会导致脂肪球的破裂，从而降低乳脂肪球的稳定性。

原料乳的卫生质量和营养配比原料乳中乳体细胞数和嗜冷菌数越高。UHT乳中残留的脂肪酶和蛋白酶活性越高，脂肪和蛋白水解越明显。脂肪酶通过水解乳脂肪不仅破坏了脂肪球的结构，而且会产生一定量的游离脂肪酸；耐热性的蛋白酶能够水解α-酪蛋白、β-酪蛋白，破坏乳肪球和酪蛋白表面结构，引起脂肪与脂肪、脂肪与酪蛋白结合并聚集，形成小的薄片浮于乳的上部；此外，由酶引起的脂肪上浮可能会伴随乳滋气味的改变。

乳中的脂肪含量会对产品的稳定性产生重要影响，脂肪含量越高，乳脂肪上浮程度越大。乳脂肪与蛋白比例低于1.10时，可以通过加入乳化剂减缓乳脂肪的上浮，但当脂肪与蛋白比大于1.30时，脂肪上浮反而较轻。所以，为确保产品质量稳定，在生产中采用乳的标准化工艺很有必要。

灌装方式经常温放置观察实验证明，容积和形状相同的纯牛奶的利乐和康美包装盒的脂肪挂壁程度差异较显著。这两种包装盒的主要区别在于灌装方式不同。利乐灌注采用产品液位下“挤出”式横封，产品一般无定隙，康美采用喷入式灌装，产品有顶隙，顶隙间有无菌空气。

贮存条件贮存温度会影响UHT乳贮存期间的品质变化。37℃贮存的UHT乳保质期内的pH值下降率、蛋白水解及脂肪水解率、脂肪上浮速度及颜色变化速度都为25℃贮存的UHT乳的2～3倍。较高温度下贮存UHT乳会加剧脂肪上浮现象，说明脂肪上浮与贮存条件有关2。

预防措施减少脂肪上浮应努力从以下两方面着手：一方面，要提高原料乳卫生质量，严禁任何异常乳和掺假乳的混入；严格控制乳中的微生物指标（嗜冷菌）和体细胞数。另一方面，要加强生产工艺过程的控制，从原料乳标准化、均质、杀菌、灌装、储存、运输到分销，要严格按照操作规程进行，而且要定期对设备进行检修保养，正常的维修保养不仅不会增加费用，相反能够降低成本；在工厂内全面推行优质生产规范，建立完善的质量保证系统2。

检测技术通常用于检测产品脂肪上浮现象的技术有两种：一种是通过常温放置直接观察，这种方法最准确、直观和可靠，但速度慢，影响了新产品如期上市，无形中拉长了产品的研发周期；另外一种是采用分析仪器检测（激光粒度分析法、显微镜观察法、分光光度法），牛乳是一种不透明的乳状液，使用激光粒度分析法、显微镜观察法、分光光度法都需对牛乳进行稀释，严重的降低了评价的准确性。

依据脂肪球上浮机理和产品中脂肪球结构变化的原因和程度来预乳脂肪上浮的程度。首先应选择适用于牛乳稳定性分析的仪器，无需对产品进行稀释，从而能够客观地反映脂肪球在牛乳体系中的粒径变化及其运动趋势。其次，应检测引起脂肪球结构变化的内因及其变化程度。如前所述，脂肪酶和蛋白酶通过水解作用不仅破坏了脂肪球和蛋白质的结构，而且会产生一定量的游离脂肪酸，引起脂肪与脂肪、脂肪与酪蛋白结合并聚集，形成小的薄片浮于乳的上部。因此，可以通过检测脂肪酶和蛋白酶活性或游离脂肪酸和游离氨基氮含量，来间接或直接反映产品中脂肪和蛋白质的水解程度，预测脂肪球的稳定性2。