原作者：Dr. R H Archer
编译：童梦（bean476@yahoo.com.cn）

•生产奶酪或干酪素（酪蛋白）时剩余的乳成分，含有96%水分，但是含有一些优质蛋白质，大量乳糖和各种矿物质。
•多年前，乳清被直接排放，由于造成污染，如今，乳清被制成多种乳制品。
•脱盐乳清粉（demineralised whey powder）：除去溶解的矿物质及水分。
•浓缩乳清蛋白（whey protein concentrate）：超滤技术浓缩乳清中蛋白质，然后干燥制得可溶性粉末。
•水解乳清蛋白（whey protein hydrolysates）：利用蛋白酶水解浓缩的乳清蛋白，再干燥成粉末。
•乳盐（milk mineral）：富含钙，从乳清中提取，然后干燥。
•乳糖（lactose）：从乳清渗透物中，采用结晶技术提取。

上述这些产品广泛用于食品工业和制药业。

乳清是生产奶酪和干酪素的副产品。大体上说，100L牛奶可以生产12kg奶酪或3kg干酪素，约剩余87L乳清。

新西兰每年产生约4×109L的乳清。很多年来，新西兰的乳清被当作猪饲料或者废弃物，有时会作为液体肥料来灌溉农田。大约1970年后，新西兰的乳品厂开始利用乳清生产一系列产品，一方面提高牛奶的经济效益，另一方面降低对环境的影响。将小型乳品厂整合成为大型乳品厂也促进了乳清处理的商业化运行。

表1 牛奶、奶酪乳清与干酪素乳清的成分对比

脱盐乳清粉
脱盐乳清粉的生产设备与奶粉相似。首先，乳清要经过电渗析和/或离子交换，使矿物质含量降低90%。脱盐后的乳清被蒸发浓缩到总固体含量58%，随后迅速冷却，以使尽可能多的乳糖转化成为精细的晶体。冷却后的乳清浓缩物被喷雾干燥，不过，由于喷雾干燥的过程太快，乳清浓缩物中的乳糖没有足够的时间结晶，而以吸湿状态被干燥。最终产品里含有75%的乳糖，因此结晶不足将导致脱盐乳清粉在潮湿条件下变得发粘。解决办法之一就是先让尽可能多的乳糖以α单水合物形式结晶，这种晶体不吸湿。脱盐乳清粉主要用于婴儿配方奶粉的生产。

离子交换设备包括两个装满带电荷树脂的罐子，第一个罐子装有阳离子交换树脂，第二个罐子装有阴离子，乳清被泵入，依次经过这两个离子交换罐。阳离子交换树脂被磺酸基包裹，磺酸基在pH值大于2的情况下带负电，因此磺酸基会结合乳清中的金属离子，并释放出氢离子。阴离子交换树脂被季铵基团包裹，带有强正电荷，能够结合氯离子、硫酸根离子、磷酸根离子、柠檬酸根离子、硝酸根离子等阴离子，并释放出氢氧根离子。阳离子交换树脂经过硫酸溶液洗涤后可以再次使用，阳离子交换树脂经过NaOH溶液洗涤后可以再次使用。

电渗析利用电极间的若干层渗析膜来减少乳清中的矿物质，乳清被注入两层渗析膜之间形成的腔，而腔之间注入水。在电压的作用下，乳清中的阳离子穿过渗析膜向阴极移动，而阴离子则穿过渗析膜向阳极移动。相邻的渗析膜分别带有正负电荷，带有正电荷的渗析膜只允许阴离子通过，反之亦然，这样从渗析膜腔流出的离子就不会再次进入渗析膜腔。

图1 乳清电渗析法脱盐示意图

浓缩乳清蛋白
生产浓缩乳清蛋白（WPC）采用超滤技术，这也是一种膜分离技术。与电渗析不同的是，超滤分离分子级别大小的微粒，而且是在压力作用下完成分离。超滤分离能够滞留任何不可溶的物质和分子量大于20000Da的溶解质。超滤膜截留下来的物质术语上称为“滞留物”（retentate）；而在压力作用下通过超滤膜的物质被称为“渗透物”（permeate）。渗透物中含有乳清大部分的乳糖、矿物质和水分。滞留物约占原料乳清体积的1-4%，根据需要可以将滞留物喷雾干燥制成蛋白质含量35-85%的浓缩乳清蛋白粉。浓缩乳清蛋白粉是采用中低温工艺喷雾干燥，因此保持了蛋白质的天然形式，具有极好的溶解性能。目前，新西兰是世界上最大的浓缩乳清蛋白粉生产国，拥有面积达数十平方公里的超滤膜。浓缩乳清蛋白广泛用于食品加工业，比如火腿、乳蛋糕（custards）、糖果、蟹肉棒、蛋糕、婴儿配方奶粉、运动饮料、配方营养饲料等。

大部分浓缩乳清蛋白粉含有5-7%的乳脂，这些乳脂是奶油分离机无法去除的。因此，最先进的浓缩乳清蛋白生产工艺在超滤之前采用微滤（滞留分子量大于200000Da的微粒）分离乳脂，制得几乎不含乳脂的浓缩乳清蛋白。这种高品质蛋白质非常适合于配制运动饮料，比如健身者饮用的饮料。

乳白蛋白
乳白蛋白（Lactalbumin）即不可溶的浓缩乳清蛋白。与浓缩乳清蛋白不同，乳白蛋白是采用加热酸凝法凝固乳清中的蛋白质，乳清蛋白在高温作用下变性，凝结成细小的颗粒。随后，可以通过离心将这些颗粒与液相分离，再进行漂洗和干燥。乳白蛋白营养价值极高，主要用于烘焙业。但是，由于乳白蛋白不不可溶的，因此无法用来凝胶、发泡和粘结。

水解乳清蛋白
水解乳清蛋白（whey protein hydrolysates）是蛋白酶水解浓缩乳清蛋白或乳白蛋白的产物，酶促反应在一定的温度和pH值条件下进行，随后，水解产物经过过滤和喷雾干燥即得到最后的成品。水解乳清蛋白可以用于特种营养食物，比如通过管道给病人供给的流质食物或特殊膳食增补剂等等。适当水解过的蛋白质失去了引发人体过敏的能力，因此水解乳清蛋白还可以用于低过敏原婴儿配方奶粉。

乳盐
乳盐（milk mineral）富含天然乳成分中的钙和磷，对骨质疏松症有良好的预防作用。乳清的超滤渗透物在一定浓度、温度、pH值条件下，经过一定的时间沉淀，便得到了乳盐，主要成分是磷酸钙。乳盐可以作为天然钙质增补剂，添加于许多食品中，包括液态奶、酸奶、奶粉、糖果和健康食品。

脱盐乳清渗透物粉
脱盐乳清渗透物粉（demineralised permeate powders）与脱盐乳清粉的制作工艺十分相似，但是原材料是乳清的超滤渗透物，而不是乳清。喷雾干燥后的脱盐乳清渗透物粉含有95%的乳糖。

乙醇
可以通过发酵技术将乳清转变成一系列产物，比如乳酸、乙醇以及各种风味物质等等。在新西兰，有三家工厂利用酵母发酵乳糖生产乙醇。乳糖的来源包括乳清超滤渗透物，以及生产乳白蛋白后剩余的乳清成分。乙醇要经过蒸馏，浓缩到合适的浓度，便于工业利用。