我国及世界主要国家乳品相对密度的比较研究

张晓音，赵圣国，骆超超，赵慧芬，叶巧燕，苏传友，杜兵耀，李松励，王加启

（1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京100193；2.华中农业大学动物科学技术学院，武汉430070）

0 引 言

随着社会的发展，人们对于生活水平的要求越来越高，对于乳及乳制品的需求也不断提高，开始由数量型向质量型转变，乳品质量安全也越来越受到人们的关注。乳品的相关标准对评价其质量安全有重要作用，但国内相关的标准与国外不尽相同，并不能充分体现乳及乳制品的优质优价，而相对密度作为一个重要理化指标，在评价乳品质量以及对奶牛的饲料、饲养是否合理方面有一定的指导作用。本文对我国及世界主要国家关于相对密度的要求及其检测方法进行比较，以期能取长补短，完善我国乳及乳制品中相对密度的相关标准，更好地发挥其在产业中的便利作用，保障乳品安全和消费者的健康。

1 相对密度的定义

相对密度早期称为比重，在GB 5009.2-1985《食品的比重测定方法》中，对比重进行了定义，是指一物质的质量与同体积同温度纯水质量的比值，用表示，一般比重是指20℃时的比重，用表示，也可用某一物质的质量与同体积4℃水的质量的比值，用表示[1]。在GB 5009.2-2003《食品的相对密度的测定》中对密度和相对密度分别进行了定义，密度是指单位体积中物质质量，单位为克每毫升，以ρ表示；相对密度是指一物质的质量与同体积同温度纯水质量的比值，用d表示[2]。在GB 5009.46-2003《乳与乳制品卫生标准的分析方法》中相对密度的理化检验部分，对牛乳的相对密度有了确切的定义，指牛乳密度为的牛乳与同体积4℃水的质量比值[3]。在GB 5409-85《牛乳检验方法》中牛乳比重的测定部分定义牛乳的比重20℃的牛乳与同体积4℃水的重量比值[4]。在GB 5413.33-2010《食品安全国家标准生乳相对密度的测定》虽然没对相对密度进行定义，但要求了密度计为20℃/4℃[5]。在最新的GB 5009.2-2016《食品安全国家标准食品相对密度的测定》中也没对相对密度进行定义，但用到的仪器和设备均要求在20℃时进行[6]，也就是说相对密度是20℃的试样与20℃同体积水的质量比值。

2 我国及世界主要国家对乳品相对密度的要求

2.1 我国对乳品相对密度的要求

我国现行有效的GB 19301-2010《食品安全国家标准生乳》中规定生乳的相对密度（20℃/4℃）不低于1.027，检测方法依据GB 5413.33-2010中规定的方法测定[7]。已经作废的GB 5408-85《消毒牛乳》中规定消毒牛乳20℃的比重在1.028~1.032之间[8]。GB 6914-86《生鲜牛乳收购标准》中规定生鲜牛乳的密度（20℃/4℃）不小于1.028，用牛奶密度计（乳稠计）（20℃/4℃）测定[9]。GB 19301-2003《鲜乳卫生标准》中规定鲜乳的相对密度（20℃/4℃）不低于1.028，按照GB 6914-86规定的方法测定[10]。但是，无论是现行有效还是已经废除的国家标准，对灭菌乳的相对密度没有特别要求。

表1 生乳相对密度国家标准

不同地区还会有自己别具特色的乳及乳制品，制定了相应的地方标准，以更好地保证当地特色奶畜奶的质量，含相对密度指标的地方标准如表2所示[11-15]。新疆维吾尔自治区对生驼乳相对密度的要求要高于国标的规定，但广西壮族自治区对生水牛乳相对密度的要求却仅是不低于1.024，比国标标准低了0.003，可能与奶畜的自身特性有关。

表2 特色奶畜奶相对密度地方标准

中国乳制品工业行业规范对特色奶畜奶，如生水牛乳、生牦牛乳、生驼乳等的相对密度也做了一定的要求，如表3所示[16-19]。其中，牛初乳是指从正常饲养的、无传染病和乳房炎的健康母牛分娩后72 h内所挤出的乳汁，对其相对密度的要求最高，不得低于1.034。生牦牛乳是指从海拔2 800 m以上天然草场自然放牧的健康母牦牛乳房中挤出的无任何成分改变的常乳，对其相对密度分3个等级要求。生水牛乳和生驼乳均是指其无任何成分改变的常乳。

表3 特色奶畜奶相对密度团体标准

2.2 世界部分国家对乳品相对密度的要求

相对密度是评价乳品质量的一个指标，每个国家的要求不尽相同，如表4所示。日本对各类乳品均有详细的要求[20]，生乳要求15℃时，比重在1.028以上；生山羊乳要求15℃时，比重在1.030～1.034之间；巴氏杀菌乳、特别牛乳和生乳要求一致，要求15℃时，比重在1.028以上；灭菌山羊乳要求15℃时，比重在1.030~1.034之间；低脂乳和脱脂乳要求15℃时，比重在1.030以上；其他乳品没做详细要求。

欧盟对于生乳、巴氏杀菌乳和UHT灭菌乳要求一致，均要求在20℃，脂肪含量为3.5%时，密度不小于1 208 g/L，其他情况下，按脂肪含量等比例换算[21]。美国对于生乳比重的要求为1.032[22]。

表4 世界部分国家乳品相对密度

3 我国及世界部分国家乳品相对密度的检测方法

3.1 我国乳品相对密度的检测方法

我国主要乳品相对密度的检测方法如表5所示，其中GB 19301-2003《鲜乳卫生标准》中鲜乳的相对密度按照GB 6914-86规定的方法测定，GB 19301-2010《食品安全国家标准生乳》中生乳相对密度的检测方法依据GB 5413.33-2010中规定的方法测定。特色乳的相对密度测定中除了生鲜牛初乳按照GB 6914-86规定的方法测定相对密度外，生牦牛乳、生水牛乳和生驼乳均按照GB 5413.33-2010中规定的方法测定。在地方标准里，均是按照GB 5413.33-2010中规定的方法测定。虽然GB 5413.33-2010《食品安全国家标准生乳相对密度的测定》在2017年3月1日被GB 5009.2-2016《食品安全国家标准食品相对密度的测定》代替，但GB5413.33-2010对相对密度的测定方法依旧是现今最广泛使用的检测方法。

表5 我国主要乳品相对密度的检测方法

在GB5413.33-2010《食品安全国家标准生乳相对密度的测定》中规定，密度计为20℃/4℃规格，所用的玻璃圆筒，其圆筒高度应大于密度计的长度，其直径大小应使在沉入密度计时其周边和圆筒内壁的距离不小于5mm。在检测生乳的相对密度时，应取混匀并调节温度为10~25℃的试样，小心倒入玻璃圆筒内，勿使其产生泡沫并测量试样温度。小心将密度计放入试样中到相当刻度30°处，然后让其自然浮动，但不能与筒内壁接触。静置2~3min，眼睛平视生乳液面的高度，读取数值。根据试样的温度和密度计读数查表6换算成20℃时的度数。相对密度与密度计刻度关系式为=X/1000+1.000（：样品的相对密度；X：密度计读数）。当用20℃/4℃密度计，温度在20℃时，将读数代入公式，相对密度即可直接计算；不在20℃时，要查表6，将密度计读数换算成20℃时的度数，然后再代入公式计算。

GB6914-86《生鲜牛乳收购标准》中相对密度的检测方法本质上和GB5413.33-2010《食品安全国家标准生乳相对密度的测定》的检测方法一样，只是在结果的表示时，要求温度比20℃每高出1℃时，要在得出的乳稠计（密度计）度数上加0.2°，或在密度数值上加上0.0002，温度低，就相应的减，与表6一致。

为了更好的评价乳品质量，更加方便检测其相对密度，国家对于相对密度的检测方法也在不断改善。在GB5009.2-1985《食品的比重测定方法》中，相对密度的测定方法有比重瓶法、比重天平法（韦氏比重天平）、比重计法和波美度法4种。在GB5009.2-2003《食品的相对密度的测定》中液体相对密度的检测方法有密度瓶法、相对密度天平法和相对密度计法（比重计法）3种。在GB5009.46-2003《乳与乳制品卫生标准的分析方法》和GB5409-85《牛乳检验方法》中相对密度的测定方法是乳稠计法，也就是比重计法，只是比之更加详细。在GB5413.33-2010《食品安全国家标准生乳相对密度的测定》中相对密度用密度计检测，也还是乳稠计。也就是说，密度计法（乳稠计法）是现今检测乳品相对密度最常用的方法。

表6 度数换算表

在2017年3月1日实施GB5009.2-2016《食品安全国家标准食品相对密度的测定》中，液体试样相对密度的测定有3种方法：密度瓶法、天平法和比重计法，与GB5009.2-1985《食品的比重测定方法》中比重瓶法、比重天平法（韦氏比重天平）、比重计法一致，不同的是在GB5009.2-2016中均要求了液体试样在20℃进行检测，这对乳品相对密度的要求是20℃/4℃是一个很大的不同。

3.2 日本及地区乳品相对密度的检测方法

日本对于乳品相对密度的测定使用的是牛乳比重计，首先取200mL待测样品，15℃下测定其比重，牛乳比重计的比重范围为1.015~1.040。如果在15℃以外的情况下，对于生乳、生山羊乳、牛乳、特别牛乳以及杀菌山羊乳需要全乳比重更正表进行换算；对于低脂乳和脱脂乳需要低脂乳和脱脂乳比重更正表进行换算[20]。

我国台湾省CNS3442,N6058《乳品检验法-比重之测定》中对乳品相对密度的测定规定了两种方法：比重瓶法和奎氏牛乳比重计法[24]。与我国（不含港澳台）的比重瓶法和乳稠计法相似，不同的是前者要求比重瓶保持在15.6℃，而不是20℃；后者要求温度要矫正到15℃，并且对全乳、脱脂乳和炼乳均规定了不同的比重矫正表，我国（不含港澳台）要求矫正到20℃，只规定了生乳读数换算表。

4 相对密度的影响因素

4.1 饲料对相对密度的影响

乳品相对密度受多种因素的影响，如饲料、乳脂率、环境、胎次、泌乳期、挤奶时间、健康状况等，其中，饲料中所含的营养物质是影响相对密度的一个重要因素。乳品相对密度主要取决于干物质含量和脂肪的含量[25]，脂肪密度一般为0.8 g/cm，小于水的密度，所以脂肪含量越高，相对密度越低。非脂干物质密度比水重，相对密度随着非脂干物质含量的升高而升高，而且脂肪含量影响相对密度更明显。饲料中添加脂肪类物质，如大豆油、棉籽等，可以提高奶牛的能量进食，提供脂肪酸合成乳脂。乙酸是乳脂的主要来源，在瘤胃中，粗纤维被酶解产生乙酸，但对于高产奶牛要限定粗饲料的供给量，添加一定量的乙酸盐可以提高脂肪的含量。干草含有较高的粗蛋白和丰富的矿物质，且适口性好，可以提高采食量，干草相对较低的水分可增加牛奶的相对密度。

4.2 环境对相对密度的影响

环境的影响主要是周围的温度和季节变化。张梦华等人研究发现[26]，驼乳的相对密度在冬季最低，春季最高，且夏季和秋季的相对密度之间无显著差异（P＞0.05），但两者与冬季、春季的相对密度都有极显著差异（P＜0.01）。说明不同的季节，乳品相对密度不同。但在不同的季节和饲喂的饲料也有关，如果在冬季，由于青绿饲料或青贮饲料缺乏，日粮以精料和干草为主，那么原奶的相对密度在冬季也会维持在较高水平[27]。当周围温度升高到30℃以上时，会对奶牛特别是泌乳高峰期奶牛产生热应激，奶牛的采食量明显下降[28]，但脂肪含量升高，非脂干物质下降，所以相对密度有所降低[29]。

4.3 泌乳期对相对密度的影响

奶牛分娩后，从开始泌乳至泌乳结束期间称为一个泌乳期，大约为10个月，分为泌乳前期、泌乳中期和泌乳后期。张梦华等人研究发现[26]，泌乳前期、泌乳中期和泌乳后期的驼乳的相对密度依次下降，且相互之间差异显著。泌乳后期的脂肪含量是泌乳中期的1.21倍，相对密度的下降可能与此相关。赵兴等人的研究发现，产奶量的上升会产生“稀释效应”，而泌乳中期是产奶量高峰期[30]，也有可能稀释了相对密度。

4.4 其他

挤奶先后对乳的相对密度也有影响，先挤的奶的相对密度要普遍高于后挤的奶[31]。在成都市牛奶厂牛奶密度的调查中发现，不同的挤奶时间，早上挤的奶的相对密度要显著高于中、晚挤出的奶[32]。乳的相对密度的改变与冰点的变化也有关系，常大伟等人的研究发现[33]，3周后所产山羊乳的相对密度下降，但乳冰点升高；8周后所产山羊乳相对密度升高，但乳冰点降低，这与张梦华等人研究，冬季驼乳的相对密度最低时，冰点最高一致[26]。水会降低乳的相对密度，根据相对密度的大小也可初步判断正常牛乳是否掺水[34-35]。

5 小 结

关于乳品相对密度的标准在不断的变化，在定义方面，相对密度又称比重，但GB 5413.33-2010和GB 5009.2-2016中都没对相对密度进行定义，而且进行测定的条件发生了变化。与日本、欧盟以及美国对乳品相对密度的要求相比，我国只要求了生乳的相对密度不得低于1.027，对于UHT灭菌乳、脱脂乳以及特色乳等的相对密度没有特别的要求。在相对密度的检测方法方面，我国标准中的检测方法一直在变化，由最初的比重瓶法、比重天平法、比重计法和波美度法4种检测方法到乳稠计法再到2017年3月份GB 5009.2-2016中要求的密度瓶法、天平法和比重计法3种检测方法。通过对比这些检测方法的变化发现，虽然检测方法的名字在不断的变化，但具体的操作步骤基本一致。

“接近于完美的食物”，乳及乳制品越来越受到广大消费者的青睐，为更好的保证乳品的安全、优质，对其相关的检测以及检测方法提出了更高的要求。相对密度作为其中一种重要的理化指标，相关的标准也应不断的完善。GB 5009.2-2016虽然将食品、生乳和果汁中相对密度的检测方法整合为统一标准，但其中要求的20℃/20℃的相对密度的要求并不适合乳品测定，在国家标准、地方标准以及团体标准里对生乳相对密度的限量要求用到的检测方法基本都是GB 5413.33和GB 6914-86中的检测方法，要求的均为20℃/4℃。而且，相对密度的定义是在15℃/15℃、20℃/4℃还是20℃/20℃的情况下，应有明确的要求，否则，在不同的环境下，乳品相对密度的比较没有意义，在评价其质量好坏时也没有说服力。乳品相对密度同时受到饲料、乳脂率、环境、泌乳期、挤奶时间等多种因素的影响，且不同的因素之间还会产生叠加效应和综合效应，在检测和要求时，应综合考虑，必要时制定具有针对性的指标设置，更好地促进乳及乳制品向质量型的转变，加快我国乳品行业的优质发展。