我國及世界主要國家乳品相對密度的比較研究

張曉音，趙圣國，駱超超，趙慧芬，葉巧燕，蘇傳友，杜兵耀，李松勵，王加啟

（1.中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所，北京100193；2.華中農業大學動物科學技術學院，武漢430070）

0 引 言

隨著社會的發展，人們對于生活水平的要求越來越高，對于乳及乳制品的需求也不斷提高，開始由數量型向質量型轉變，乳品質量安全也越來越受到人們的關注。乳品的相關標準對評價其質量安全有重要作用，但國內相關的標準與國外不盡相同，并不能充分體現乳及乳制品的優質優價，而相對密度作為一個重要理化指標，在評價乳品質量以及對奶牛的飼料、飼養是否合理方面有一定的指導作用。本文對我國及世界主要國家關于相對密度的要求及其檢測方法進行比較，以期能取長補短，完善我國乳及乳制品中相對密度的相關標準，更好地發揮其在產業中的便利作用，保障乳品安全和消費者的健康。

1 相對密度的定義

相對密度早期稱為比重，在GB 5009.2-1985《食品的比重測定方法》中，對比重進行了定義，是指一物質的質量與同體積同溫度純水質量的比值，用表示，一般比重是指20℃時的比重，用表示，也可用某一物質的質量與同體積4℃水的質量的比值，用表示[1]。在GB 5009.2-2003《食品的相對密度的測定》中對密度和相對密度分別進行了定義，密度是指單位體積中物質質量，單位為克每毫升，以ρ表示；相對密度是指一物質的質量與同體積同溫度純水質量的比值，用d表示[2]。在GB 5009.46-2003《乳與乳制品衛生標準的分析方法》中相對密度的理化檢驗部分，對牛乳的相對密度有了確切的定義，指牛乳密度為的牛乳與同體積4℃水的質量比值[3]。在GB 5409-85《牛乳檢驗方法》中牛乳比重的測定部分定義牛乳的比重20℃的牛乳與同體積4℃水的重量比值[4]。在GB 5413.33-2010《食品安全國家標準生乳相對密度的測定》雖然沒對相對密度進行定義，但要求了密度計為20℃/4℃[5]。在最新的GB 5009.2-2016《食品安全國家標準食品相對密度的測定》中也沒對相對密度進行定義，但用到的儀器和設備均要求在20℃時進行[6]，也就是說相對密度是20℃的試樣與20℃同體積水的質量比值。

2 我國及世界主要國家對乳品相對密度的要求

2.1 我國對乳品相對密度的要求

我國現行有效的GB 19301-2010《食品安全國家標準生乳》中規定生乳的相對密度（20℃/4℃）不低于1.027，檢測方法依據GB 5413.33-2010中規定的方法測定[7]。已經作廢的GB 5408-85《消毒牛乳》中規定消毒牛乳20℃的比重在1.028~1.032之間[8]。GB 6914-86《生鮮牛乳收購標準》中規定生鮮牛乳的密度（20℃/4℃）不小于1.028，用牛奶密度計（乳稠計）（20℃/4℃）測定[9]。GB 19301-2003《鮮乳衛生標準》中規定鮮乳的相對密度（20℃/4℃）不低于1.028，按照GB 6914-86規定的方法測定[10]。但是，無論是現行有效還是已經廢除的國家標準，對滅菌乳的相對密度沒有特別要求。

表1 生乳相對密度國家標準

不同地區還會有自己別具特色的乳及乳制品，制定了相應的地方標準，以更好地保證當地特色奶畜奶的質量，含相對密度指標的地方標準如表2所示[11-15]。新疆維吾爾自治區對生駝乳相對密度的要求要高于國標的規定，但廣西壯族自治區對生水牛乳相對密度的要求卻僅是不低于1.024，比國標標準低了0.003，可能與奶畜的自身特性有關。

表2 特色奶畜奶相對密度地方標準

中國乳制品工業行業規范對特色奶畜奶，如生水牛乳、生牦牛乳、生駝乳等的相對密度也做了一定的要求，如表3所示[16-19]。其中，牛初乳是指從正常飼養的、無傳染病和乳房炎的健康母牛分娩后72 h內所擠出的乳汁，對其相對密度的要求最高，不得低于1.034。生牦牛乳是指從海拔2 800 m以上天然草場自然放牧的健康母牦牛乳房中擠出的無任何成分改變的常乳，對其相對密度分3個等級要求。生水牛乳和生駝乳均是指其無任何成分改變的常乳。

表3 特色奶畜奶相對密度團體標準

2.2 世界部分國家對乳品相對密度的要求

相對密度是評價乳品質量的一個指標，每個國家的要求不盡相同，如表4所示。日本對各類乳品均有詳細的要求[20]，生乳要求15℃時，比重在1.028以上；生山羊乳要求15℃時，比重在1.030～1.034之間；巴氏殺菌乳、特別牛乳和生乳要求一致，要求15℃時，比重在1.028以上；滅菌山羊乳要求15℃時，比重在1.030~1.034之間；低脂乳和脫脂乳要求15℃時，比重在1.030以上；其他乳品沒做詳細要求。

歐盟對于生乳、巴氏殺菌乳和UHT滅菌乳要求一致，均要求在20℃，脂肪含量為3.5%時，密度不小于1 208 g/L，其他情況下，按脂肪含量等比例換算[21]。美國對于生乳比重的要求為1.032[22]。

表4 世界部分國家乳品相對密度

3 我國及世界部分國家乳品相對密度的檢測方法

3.1 我國乳品相對密度的檢測方法

我國主要乳品相對密度的檢測方法如表5所示，其中GB 19301-2003《鮮乳衛生標準》中鮮乳的相對密度按照GB 6914-86規定的方法測定，GB 19301-2010《食品安全國家標準生乳》中生乳相對密度的檢測方法依據GB 5413.33-2010中規定的方法測定。特色乳的相對密度測定中除了生鮮牛初乳按照GB 6914-86規定的方法測定相對密度外，生牦牛乳、生水牛乳和生駝乳均按照GB 5413.33-2010中規定的方法測定。在地方標準里，均是按照GB 5413.33-2010中規定的方法測定。雖然GB 5413.33-2010《食品安全國家標準生乳相對密度的測定》在2017年3月1日被GB 5009.2-2016《食品安全國家標準食品相對密度的測定》代替，但GB5413.33-2010對相對密度的測定方法依舊是現今最廣泛使用的檢測方法。

表5 我國主要乳品相對密度的檢測方法

在GB5413.33-2010《食品安全國家標準生乳相對密度的測定》中規定，密度計為20℃/4℃規格，所用的玻璃圓筒，其圓筒高度應大于密度計的長度，其直徑大小應使在沉入密度計時其周邊和圓筒內壁的距離不小于5mm。在檢測生乳的相對密度時，應取混勻并調節溫度為10~25℃的試樣，小心倒入玻璃圓筒內，勿使其產生泡沫并測量試樣溫度。小心將密度計放入試樣中到相當刻度30°處，然后讓其自然浮動，但不能與筒內壁接觸。靜置2~3min，眼睛平視生乳液面的高度，讀取數值。根據試樣的溫度和密度計讀數查表6換算成20℃時的度數。相對密度與密度計刻度關系式為=X/1000+1.000（：樣品的相對密度；X：密度計讀數）。當用20℃/4℃密度計，溫度在20℃時，將讀數代入公式，相對密度即可直接計算；不在20℃時，要查表6，將密度計讀數換算成20℃時的度數，然后再代入公式計算。

GB6914-86《生鮮牛乳收購標準》中相對密度的檢測方法本質上和GB5413.33-2010《食品安全國家標準生乳相對密度的測定》的檢測方法一樣，只是在結果的表示時，要求溫度比20℃每高出1℃時，要在得出的乳稠計（密度計）度數上加0.2°，或在密度數值上加上0.0002，溫度低，就相應的減，與表6一致。

為了更好的評價乳品質量，更加方便檢測其相對密度，國家對于相對密度的檢測方法也在不斷改善。在GB5009.2-1985《食品的比重測定方法》中，相對密度的測定方法有比重瓶法、比重天平法（韋氏比重天平）、比重計法和波美度法4種。在GB5009.2-2003《食品的相對密度的測定》中液體相對密度的檢測方法有密度瓶法、相對密度天平法和相對密度計法（比重計法）3種。在GB5009.46-2003《乳與乳制品衛生標準的分析方法》和GB5409-85《牛乳檢驗方法》中相對密度的測定方法是乳稠計法，也就是比重計法，只是比之更加詳細。在GB5413.33-2010《食品安全國家標準生乳相對密度的測定》中相對密度用密度計檢測，也還是乳稠計。也就是說，密度計法（乳稠計法）是現今檢測乳品相對密度最常用的方法。

表6 度數換算表

在2017年3月1日實施GB5009.2-2016《食品安全國家標準食品相對密度的測定》中，液體試樣相對密度的測定有3種方法：密度瓶法、天平法和比重計法，與GB5009.2-1985《食品的比重測定方法》中比重瓶法、比重天平法（韋氏比重天平）、比重計法一致，不同的是在GB5009.2-2016中均要求了液體試樣在20℃進行檢測，這對乳品相對密度的要求是20℃/4℃是一個很大的不同。

3.2 日本及地區乳品相對密度的檢測方法

日本對于乳品相對密度的測定使用的是牛乳比重計，首先取200mL待測樣品，15℃下測定其比重，牛乳比重計的比重范圍為1.015~1.040。如果在15℃以外的情況下，對于生乳、生山羊乳、牛乳、特別牛乳以及殺菌山羊乳需要全乳比重更正表進行換算；對于低脂乳和脫脂乳需要低脂乳和脫脂乳比重更正表進行換算[20]。

我國臺灣省CNS3442,N6058《乳品檢驗法-比重之測定》中對乳品相對密度的測定規定了兩種方法：比重瓶法和奎氏牛乳比重計法[24]。與我國（不含港澳臺）的比重瓶法和乳稠計法相似，不同的是前者要求比重瓶保持在15.6℃，而不是20℃；后者要求溫度要矯正到15℃，并且對全乳、脫脂乳和煉乳均規定了不同的比重矯正表，我國（不含港澳臺）要求矯正到20℃，只規定了生乳讀數換算表。

4 相對密度的影響因素

4.1 飼料對相對密度的影響

乳品相對密度受多種因素的影響，如飼料、乳脂率、環境、胎次、泌乳期、擠奶時間、健康狀況等，其中，飼料中所含的營養物質是影響相對密度的一個重要因素。乳品相對密度主要取決于干物質含量和脂肪的含量[25]，脂肪密度一般為0.8 g/cm，小于水的密度，所以脂肪含量越高，相對密度越低。非脂干物質密度比水重，相對密度隨著非脂干物質含量的升高而升高，而且脂肪含量影響相對密度更明顯。飼料中添加脂肪類物質，如大豆油、棉籽等，可以提高奶牛的能量進食，提供脂肪酸合成乳脂。乙酸是乳脂的主要來源，在瘤胃中，粗纖維被酶解產生乙酸，但對于高產奶牛要限定粗飼料的供給量，添加一定量的乙酸鹽可以提高脂肪的含量。干草含有較高的粗蛋白和豐富的礦物質，且適口性好，可以提高采食量，干草相對較低的水分可增加牛奶的相對密度。

4.2 環境對相對密度的影響

環境的影響主要是周圍的溫度和季節變化。張夢華等人研究發現[26]，駝乳的相對密度在冬季最低，春季最高，且夏季和秋季的相對密度之間無顯著差異（P＞0.05），但兩者與冬季、春季的相對密度都有極顯著差異（P＜0.01）。說明不同的季節，乳品相對密度不同。但在不同的季節和飼喂的飼料也有關，如果在冬季，由于青綠飼料或青貯飼料缺乏，日糧以精料和干草為主，那么原奶的相對密度在冬季也會維持在較高水平[27]。當周圍溫度升高到30℃以上時，會對奶牛特別是泌乳高峰期奶牛產生熱應激，奶牛的采食量明顯下降[28]，但脂肪含量升高，非脂干物質下降，所以相對密度有所降低[29]。

4.3 泌乳期對相對密度的影響

奶牛分娩后，從開始泌乳至泌乳結束期間稱為一個泌乳期，大約為10個月，分為泌乳前期、泌乳中期和泌乳后期。張夢華等人研究發現[26]，泌乳前期、泌乳中期和泌乳后期的駝乳的相對密度依次下降，且相互之間差異顯著。泌乳后期的脂肪含量是泌乳中期的1.21倍，相對密度的下降可能與此相關。趙興等人的研究發現，產奶量的上升會產生“稀釋效應”，而泌乳中期是產奶量高峰期[30]，也有可能稀釋了相對密度。

4.4 其他

擠奶先后對乳的相對密度也有影響，先擠的奶的相對密度要普遍高于后擠的奶[31]。在成都市牛奶廠牛奶密度的調查中發現，不同的擠奶時間，早上擠的奶的相對密度要顯著高于中、晚擠出的奶[32]。乳的相對密度的改變與冰點的變化也有關系，常大偉等人的研究發現[33]，3周后所產山羊乳的相對密度下降，但乳冰點升高；8周后所產山羊乳相對密度升高，但乳冰點降低，這與張夢華等人研究，冬季駝乳的相對密度最低時，冰點最高一致[26]。水會降低乳的相對密度，根據相對密度的大小也可初步判斷正常牛乳是否摻水[34-35]。

5 小 結

關于乳品相對密度的標準在不斷的變化，在定義方面，相對密度又稱比重，但GB 5413.33-2010和GB 5009.2-2016中都沒對相對密度進行定義，而且進行測定的條件發生了變化。與日本、歐盟以及美國對乳品相對密度的要求相比，我國只要求了生乳的相對密度不得低于1.027，對于UHT滅菌乳、脫脂乳以及特色乳等的相對密度沒有特別的要求。在相對密度的檢測方法方面，我國標準中的檢測方法一直在變化，由最初的比重瓶法、比重天平法、比重計法和波美度法4種檢測方法到乳稠計法再到2017年3月份GB 5009.2-2016中要求的密度瓶法、天平法和比重計法3種檢測方法。通過對比這些檢測方法的變化發現，雖然檢測方法的名字在不斷的變化，但具體的操作步驟基本一致。

“接近于完美的食物”，乳及乳制品越來越受到廣大消費者的青睞，為更好的保證乳品的安全、優質，對其相關的檢測以及檢測方法提出了更高的要求。相對密度作為其中一種重要的理化指標，相關的標準也應不斷的完善。GB 5009.2-2016雖然將食品、生乳和果汁中相對密度的檢測方法整合為統一標準，但其中要求的20℃/20℃的相對密度的要求并不適合乳品測定，在國家標準、地方標準以及團體標準里對生乳相對密度的限量要求用到的檢測方法基本都是GB 5413.33和GB 6914-86中的檢測方法，要求的均為20℃/4℃。而且，相對密度的定義是在15℃/15℃、20℃/4℃還是20℃/20℃的情況下，應有明確的要求，否則，在不同的環境下，乳品相對密度的比較沒有意義，在評價其質量好壞時也沒有說服力。乳品相對密度同時受到飼料、乳脂率、環境、泌乳期、擠奶時間等多種因素的影響，且不同的因素之間還會產生疊加效應和綜合效應，在檢測和要求時，應綜合考慮，必要時制定具有針對性的指標設置，更好地促進乳及乳制品向質量型的轉變，加快我國乳品行業的優質發展。