羊奶酪蛋白熱穩(wěn)定性的研究

張富新，魏 怡

（陜西師范大學(xué)食品工程與營(yíng)養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，陜西西安710062）

羊奶酪蛋白熱穩(wěn)定性的研究

張富新，魏 怡﹡

（陜西師范大學(xué)食品工程與營(yíng)養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，陜西西安710062）

以莎能和關(guān)中羊奶為原料，通過(guò)從羊奶中提取酪蛋白，分別在不同的pH、溫度以及添加不同濃度的Ca2+、檸檬酸鈉、三聚磷酸鈉、干酪素的條件下測(cè)定酪蛋白的熱凝固時(shí)間（HCT），研究其對(duì)羊奶酪蛋白熱穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明,pH在6.8時(shí)酪蛋白的熱穩(wěn)定性最好，高溫會(huì)降低酪蛋白的熱穩(wěn)定性，鈣離子可以降低羊奶酪蛋白的熱穩(wěn)定性，適量的檸檬酸鈉或三聚磷酸鈉可以有效提高羊奶酪蛋白的熱穩(wěn)定性，干酪素對(duì)酪蛋白穩(wěn)定性影響不明顯。

羊奶酪蛋白，熱穩(wěn)定性，熱凝固時(shí)間

羊奶以其營(yíng)養(yǎng)豐富、易于吸收等優(yōu)點(diǎn)被視為乳品中的精品，被稱為“奶中之王”，是世界上公認(rèn)的最接近人奶的乳品，是現(xiàn)代人類健康的營(yíng)養(yǎng)佳品[1]。陜西省是全國(guó)奶山羊大省，具有著名的莎能奶山羊、關(guān)中奶山羊等優(yōu)良品種，羊奶制品加工處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平[2]。但由于羊奶與牛奶在理化特性方面的差別，用羊奶加工液態(tài)奶時(shí)，由于經(jīng)高溫處理，羊奶出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象，限制了羊奶這一寶貴資源的開(kāi)發(fā)利用。在羊奶加熱沉淀中，蛋白質(zhì)是其主要成分，尤其是羊奶蛋白質(zhì)的主要成分-酪蛋白，而酪蛋白的穩(wěn)定性對(duì)液態(tài)奶的穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用。因此，本文通過(guò)對(duì)羊奶酪蛋白的熱穩(wěn)定性進(jìn)行研究，尋找能夠改善酪蛋白穩(wěn)定性的有效方法，為羊奶產(chǎn)品深加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

羊奶 來(lái)自西北農(nóng)林科技大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)莎能奶山羊和關(guān)中奶山羊所產(chǎn)的新鮮乳；HCl，CaCl2，檸檬酸鈉，三聚磷酸鈉，干酪素，氫氧化鈉等 均為分析純。

JB-3型定時(shí)恒溫磁力攪拌器 上海電磁新涇儀器有限公司；玻璃儀器氣流烘干器 鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；精密電子天平 上海第二分析儀器廠；雷磁PHS-3C精密pH計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司；HDM-3000型數(shù)字空文電熱套 江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；HHW-21CU-600型電熱恒溫水槽 上海?，攲?shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；GZX-9146MBE數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；MDF-U5411 BIOMEDICAL FREEZER SANYO Electric Co.,Ltd.，日本；LXD-2離心沉淀機(jī) 上海醫(yī)用分析儀器廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 酪蛋白的提取 采用等電點(diǎn)沉淀法[3-4]，將羊奶pH調(diào)至4.2（羊奶酪蛋白的等電點(diǎn)），3000r/min離心30min，所得沉淀置于凍干機(jī)中凍干30h，將凍干成白色粉末狀的酪蛋白置于-40℃冷凍備用。

1.2.2 酪蛋白溶液的配制 稱取酪蛋白2.84g，置于與150mL燒杯中，加入100mL蒸餾水，攪拌，置于50℃水浴鍋中加熱并不斷攪拌，同時(shí)用0.5mol/L NaOH調(diào)pH至6.7（羊奶自然pH），待酪蛋白完全溶解。

1.2.3 酪蛋白穩(wěn)定性的測(cè)定 利用恒溫油浴鍋，運(yùn)用熱凝固時(shí)間法（HCT）進(jìn)行測(cè)定酪蛋白熱穩(wěn)定性。將1mL的酪蛋白溶液密封于毛細(xì)管中，在高溫（120～140℃）的恒溫油浴中加熱，并不時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)毛細(xì)管，密切注意酪蛋白溶液的變化，待管壁有沉淀析出，記錄從開(kāi)始加熱到溶液出現(xiàn)沉淀的時(shí)間，即為酪蛋白的熱凝固時(shí)間（Heat Coagulation Time，HCT），每次做三個(gè)平行。

2 結(jié)果與分析

2.1 pH對(duì)酪蛋白熱穩(wěn)定性的影響

將酪蛋白溶液的pH調(diào)至6.4、6.6、6.7、6.8、7.0和7.2，分別密封于毛細(xì)管中，然后分別在120℃和140℃下測(cè)定熱凝固時(shí)間（HCT），結(jié)果見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 120℃下pH對(duì)羊奶酪蛋白熱穩(wěn)定性的影響

圖2 140℃下pH對(duì)羊奶酪蛋白熱穩(wěn)定性的影響

由圖1、圖2可以看出，羊奶酪蛋白在pH為6.8時(shí)，熱凝固時(shí)間最長(zhǎng)，熱穩(wěn)定性最好。在pH低于6.8時(shí)，隨著pH的增加，熱凝固時(shí)間逐漸增大，但在pH大于6.8時(shí)，隨pH的增加，熱穩(wěn)定時(shí)間逐漸減小。這可能是因?yàn)閜H的變化能夠影響酪蛋白表面吸附膜的帶電情況,從而影響酪蛋白溶液的穩(wěn)定性，尤其是在140℃高溫處理下,可能加劇酪蛋白表面水化層的活動(dòng)[5-6]。

2.2 溫度對(duì)羊奶酪蛋白穩(wěn)定性的影響

將羊奶酪蛋白溶液密封于毛細(xì)管中，分別置于120、125、130、135、140℃下測(cè)定HCT,結(jié)果見(jiàn)圖3。

由圖3可以看出，羊奶酪蛋白在較低溫度下，熱凝固時(shí)間長(zhǎng)，熱穩(wěn)定性較好。當(dāng)溫度在120～125℃時(shí),其熱穩(wěn)定性隨著溫度的升高逐漸降低；當(dāng)溫度在125～140℃時(shí),熱穩(wěn)定性隨溫度升高明顯降低。酪蛋白是一種對(duì)熱不敏感的蛋白質(zhì),在120℃下只有部分熱變性沉淀,在高溫處理時(shí),酪蛋白體系的熵發(fā)生改變,有可能破壞氫鍵,改變了酪蛋白的疏水性,從而影響了其穩(wěn)定性[7-8,13]。

圖3 溫度對(duì)羊奶酪蛋白穩(wěn)定性的影響

此外,不同品種奶山羊奶酪蛋白的熱穩(wěn)定性也有一定差別，莎能羊奶酪蛋白的熱穩(wěn)定性高于關(guān)中羊奶酪蛋白[9]。

2.3 Ca2+對(duì)羊奶酪蛋白穩(wěn)定性的影響

向pH為6.8的羊奶酪蛋白溶液中加入CaCl2,使其濃度為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6g/L, 分別密封于毛細(xì)管中，在120℃下測(cè)定其熱穩(wěn)定性，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 Ca2+對(duì)酪蛋白熱穩(wěn)定性的影響

由圖4可以看出，隨著鈣離子濃度的增加，羊奶酪蛋白熱凝固時(shí)間逐漸縮小，熱穩(wěn)定性逐漸降低。酪蛋白表面具有靜電荷,它們互相排斥,使得酪蛋白之間不易發(fā)生凝聚。當(dāng)溶液中存在大量的Ca2+時(shí)，Ca2+與酪蛋白結(jié)合,使得酪蛋白的凈電荷減少,分子間的斥力降低,因而使酪蛋白易于聚集[7，10]。

2.4 檸檬酸鈉對(duì)酪蛋白熱穩(wěn)定性的影響

向羊奶酪蛋白溶液中加入檸檬酸鈉，使其濃度為0、0.2、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0g/L，分別密封于毛細(xì)管中，在120℃下測(cè)其穩(wěn)定性，結(jié)果見(jiàn)圖5、圖6。

由圖5和圖6可以看出，在檸檬酸鈉濃度為0.4g/L時(shí)，羊奶酪蛋白熱凝固時(shí)間最長(zhǎng)，熱穩(wěn)定性最好。在檸檬酸鈉濃度低于0.4g/L時(shí)，隨著濃度的增加熱凝固時(shí)間逐漸增大，但在檸檬酸鈉濃度高于0.4g/L時(shí)，隨濃度的增加，熱穩(wěn)定時(shí)間逐漸減小。檸檬酸鹽具有較強(qiáng)的螯合性，能夠有效螯合溶液中的Ca2+，使游離Ca2+濃度降低，影響酪蛋白表面電荷，對(duì)酪蛋白的熱穩(wěn)定性有重要影響[9-10]。前人研究表明，影響酪蛋白的熱穩(wěn)定性的一個(gè)因素是鈣離子的濃度,可以通過(guò)添加鈣離子螯合劑來(lái)增加酪蛋白的穩(wěn)定性[11]。因此，通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)檸檬酸鈉的含量，可有效提高羊奶中酪蛋白的熱穩(wěn)定性。另外，不同品種奶山羊所產(chǎn)的羊奶的酪蛋白的熱穩(wěn)定性也有一定差別，所以調(diào)節(jié)pH之后，莎能羊奶酪蛋白的熱穩(wěn)定性高于關(guān)中羊奶酪蛋白的這種現(xiàn)象表現(xiàn)得更加明顯，這可能與不同乳樣對(duì)pH的敏感程度有關(guān)。

圖5 檸檬酸鈉對(duì)羊奶酪蛋白熱穩(wěn)定性的影響

圖6 調(diào)節(jié)pH為6.8時(shí)檸檬酸鈉對(duì)羊奶酪蛋白熱穩(wěn)定性的影響

2.5 三聚磷酸鈉對(duì)酪蛋白熱穩(wěn)定性的影響

向羊奶酪蛋白溶液中加入三聚磷酸鈉，使其濃度為0、0.2、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0g/L，分別密封于毛細(xì)管中，在120℃下測(cè)其穩(wěn)定性，結(jié)果見(jiàn)圖7、圖8。

由圖7可以看出，在三聚磷酸鈉濃度為0.5g/L時(shí)，羊奶酪蛋白熱凝固時(shí)間最長(zhǎng)，熱穩(wěn)定性最好。在三聚磷酸鈉濃度低于0.5g/L時(shí)，隨著濃度的增加熱凝固時(shí)間逐漸增大，酪蛋白熱穩(wěn)定性增加；在0.5～0.6g/L時(shí)，隨著濃度的增加熱凝固時(shí)間逐漸降低，熱穩(wěn)定性明顯下降；在0.6～0.8g/L時(shí)，隨著濃度的增加熱凝固時(shí)間無(wú)明顯變化；但在三聚磷酸鈉濃度高于0.8g/L時(shí)，隨濃度的增加，熱穩(wěn)定時(shí)間逐漸降低，酪蛋白熱穩(wěn)定性下降。出現(xiàn)這種狀況可能是因?yàn)榱姿猁}能夠螯合游離鈣離子，降低溶液中鈣離子對(duì)蛋白質(zhì)靜電性的影響，增加蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性[12]。

由圖8可以看出，調(diào)節(jié)pH之后，羊奶酪蛋白熱穩(wěn)定性的最高點(diǎn)變?yōu)?.4g/L，相對(duì)穩(wěn)定時(shí)濃度從0.6～0.8g/L變?yōu)?.5～0.8g/L。

圖7 三聚磷酸鈉對(duì)羊奶酪蛋白熱穩(wěn)定性的影響

圖8 調(diào)節(jié)pH為6.8時(shí)三聚磷酸鈉對(duì)羊奶酪蛋白熱穩(wěn)定性的影響

從圖7、圖8可以看出，通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)羊奶中三聚磷酸鈉的含量，可以有效提高羊奶中酪蛋白的熱穩(wěn)定性。

2.6 干酪素對(duì)羊奶酪蛋白的熱穩(wěn)定性的影響

在羊奶酪蛋白溶液中加入3.5%的干酪素，使溶液的濃度為0%、6%、8%、10%、12%、14%，分別密封于毛細(xì)管中，在120℃下測(cè)其熱穩(wěn)定性，結(jié)果見(jiàn)圖9。

圖9 干酪素對(duì)羊奶酪蛋白熱穩(wěn)定性的影響

由圖9可以看出，干酪素對(duì)羊奶酪蛋白的熱穩(wěn)定性無(wú)明顯影響，圖中曲線微小的波動(dòng)可能是因?yàn)檎`差引起的。前人研究發(fā)現(xiàn)，干酪素能影響羊奶的熱穩(wěn)定性，將它加入羊奶后，羊奶中乳清蛋白和酪蛋白的比例發(fā)生變化，導(dǎo)致羊奶熱穩(wěn)定性的提高，本實(shí)驗(yàn)中羊奶酪蛋白溶液中不存在乳清蛋白，所以干酪素鈉不能引起羊奶酪蛋白的熱穩(wěn)定性發(fā)生變化。

3 結(jié)論

3.1 羊乳酪蛋白在pH為6.8時(shí)熱穩(wěn)定性較好，高于羊乳自然pH（6.7）下酪蛋白的熱穩(wěn)定性。

3.2 羊奶酪蛋白熱穩(wěn)定性隨溫度的升高而降低。

3.3 隨著酪蛋白溶液中Ca2+濃度增加，羊乳酪蛋白的熱穩(wěn)定性減小；在檸檬酸鈉的添加量為0.4g/L時(shí)，羊奶酪蛋白的熱穩(wěn)定性最好；三聚磷酸鈉的添加量為0.5g/L時(shí)，羊奶酪蛋白的熱穩(wěn)定性最好；調(diào)節(jié)pH至6.8之后，在0.4g/L時(shí)酪蛋白的熱穩(wěn)定性最好，與未調(diào)pH組相比，羊奶酪蛋白的熱穩(wěn)定性有明顯提高；干酪素對(duì)酪蛋白熱穩(wěn)定性的影響不明顯。

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Study on the heat stability of caprine casein

ZHANG Fu-xin,WEI Yi*

（College of Food Engineering and Nutrition Science,Shaanxi Normal University,Xi’an 710062,China）

Using Saanen&Guanzhong goat milk as material，caprine casein was obtained from the milk.The effects of pH，temperature，ionic calcium，citrate，phosphate and casein on the heat stability of caprine casein were studied by hot coagulation time (HCT).The results showed that the heat stability of casein was better at the pH of 6.8，high temperature can lower the heat stability，ionic calcium can speed up the HCT of casein.A certain amount of citrate or phosphate can effectively raise the hot stability of caprine casein.The addition of casein was not obvious to the heat stability of caprine casein.

caprine casein；heat stability；heat coagulation time

TS201.2+1

A

1002-0306（2011）10-0114-04

2010-10-25 *通訊聯(lián)系人

張富新（1962-），男，教授，博士，研究方向：食品科學(xué)。

陜西省農(nóng)業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目（2009K01-08）；陜西省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目（2010NKC-10）。