乳清蛋白的特性及在嬰兒奶粉中的應(yīng)用

賈曉江++劉海榮++賈軍燕++邱泉若

摘 要 本文概括了乳清蛋白與嬰兒奶粉加工相關(guān)的特性，熱處理條件下乳蛋白之間的相互作用以及乳清蛋白變性聚集的相關(guān)因素。并對乳清蛋白在嬰兒奶粉中的應(yīng)用提出了操作要點，以期對乳粉的生產(chǎn)提供相應(yīng)的參考。

【關(guān)鍵詞】乳清蛋白；熱處理；嬰兒奶粉

乳清蛋白是生產(chǎn)干酪所產(chǎn)生的副產(chǎn)品乳清經(jīng)殺菌、超濾、濃縮、噴霧干燥等工藝制成的蛋白制品，其中β-乳球蛋白占其總量的40-50%，α-乳白蛋白占10-20%。乳清蛋白包含了牛乳中大多數(shù)營養(yǎng)成分并且具較小的分子量，其可溶性強(qiáng)容易消化吸收。乳清蛋白含有人體所需要的20種氨基酸及豐富的礦物質(zhì)元素，生物利用率較高。因此乳清蛋白在嬰兒奶粉中廣泛使用，以調(diào)整產(chǎn)品乳清蛋白與酪蛋白的比例及氨基酸組，使其更接近母乳。同時乳清蛋白的乳化性、持水性、熱變性等特性與嬰兒奶粉生產(chǎn)及貯存具有密切的關(guān)系，因此本文將通過分析乳清蛋白的特性研究其在嬰兒奶粉中的應(yīng)用。

1 乳清蛋白主要特性

1.1 乳化性

乳清蛋白分子中既含有親水基團(tuán)同時也含有疏水基團(tuán)，乳清蛋白溶于水后，分布于外側(cè)的多為親水基團(tuán)，從而乳清蛋白表現(xiàn)出較好的水溶性。乳清蛋白同時含有親水和疏水的結(jié)構(gòu)使乳清蛋白具及較好的乳化性。經(jīng)過均質(zhì)后，乳清蛋白被吸附在細(xì)小的脂肪球表面，形成穩(wěn)定的脂肪球膜，阻止脂肪球聚集到一起，起到使溶液穩(wěn)定的作用，乳清蛋白的乳化穩(wěn)定性在嬰兒奶粉加工過程中可使脂肪均勻地分散。

1.2 持水性

乳清蛋白的功能特性與其球狀折疊結(jié)構(gòu)相關(guān)，乳清蛋白產(chǎn)生變性時其分子結(jié)構(gòu)也會展開，從而暴露出憎水性氨基酸使產(chǎn)品產(chǎn)生較強(qiáng)的吸水性，加快乳制品中的乳糖轉(zhuǎn)化成結(jié)晶乳糖的速度，導(dǎo)致產(chǎn)品顆粒斷裂油脂滲出，產(chǎn)生脂肪氧化味，而乳糖的結(jié)晶也致使產(chǎn)品產(chǎn)生結(jié)塊。

1.3 乳清蛋白熱變性

蛋白質(zhì)變性是指蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)和二級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，其纏繞折疊結(jié)構(gòu)中的多肽鏈打開，一級結(jié)構(gòu)中的共價鍵肽鏈并沒有斷裂。乳粉的加工過程中，熱處理是乳清蛋白產(chǎn)生變性的重要因素，熱處理使乳清蛋白的構(gòu)象發(fā)生改變，因此對乳清蛋白天然狀態(tài)和穩(wěn)定性產(chǎn)生顯著影響。其影響因素主要有以下方面：

1.3.1 溫度

熱處理的溫度（70～95℃）將增加乳清蛋白的變性程度，使其形成更多的乳清蛋白聚集體和乳清蛋白-酪蛋白膠束復(fù)合物。研究表明，乳清蛋白經(jīng)過90℃熱處理會使其中的β-乳球蛋白發(fā)生變性聚焦，β-乳球蛋白的熱變性會對乳制品的功能產(chǎn)生重要的影響，如粘附設(shè)備、產(chǎn)品異味等。乳白蛋白只有在以上時巰基才逐漸暴露。當(dāng)加熱溫度在80℃以上時乳白蛋白與酪蛋白的結(jié)合量也開始有明顯的增加，導(dǎo)致蛋白質(zhì)明顯的變性。

1.3.2 pH值

在生產(chǎn)過程中熱處理對乳蛋白之間相互作用的影響顯著，目前學(xué)者廣泛認(rèn)為，當(dāng)牛乳熱處理前pH值大于6.6時，大部分的乳清蛋白不會與酪蛋白膠束結(jié)合，而是以一種聚集體的形式存在于乳清中。而pH值小于6.6時乳清蛋白開始產(chǎn)生與酪蛋白膠束結(jié)合。其原因可能是牛乳的pH值下降會導(dǎo)致牛乳中位于乳清相中的礦物質(zhì)元素的含量增加。

1.3.3 乳的組分

乳成份的組成也會對乳清蛋白的變性產(chǎn)生影響，例如在配料中添加乳糖或是脫脂奶粉等原料將會減少變性乳清蛋白質(zhì)聚集。其機(jī)理主要是通過阻止乳清蛋白球狀結(jié)構(gòu)的打開，減緩清蛋白的變性速度 。熱處理前α-乳白蛋白、β-乳球蛋白、κ-酪蛋白等濃度對乳清蛋白的聚集狀態(tài)具有很大影響，有相關(guān)研究表明，進(jìn)行熱處理前提高牛乳中κ-酪蛋白的濃度乳清蛋白聚集含量明顯降低。

1.3.4 礦物質(zhì)元素

礦物質(zhì)元素如鈣和鈉的存在會加速變性乳清蛋白的聚集。有研究發(fā)現(xiàn)，牛乳中離子強(qiáng)度時降低，β-乳球蛋白和酪蛋白膠束表面的相互作用明顯減弱。其機(jī)理可能是礦物質(zhì)元素會使乳蛋白表面之間形成鹽橋，在牛乳中鈣和鈉的存在促進(jìn)了變性乳清蛋白的聚集，但是目前關(guān)于礦物質(zhì)元素對于酪蛋白膠束-乳清蛋白復(fù)合物產(chǎn)生影響的報道較為少見。

2 乳清蛋白在嬰兒奶粉中的應(yīng)用

2.1 乳清蛋白質(zhì)的質(zhì)量要求及使用量

乳清蛋白首先要符合食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)GB 11674—2010，并且在嬰兒奶粉中使用的乳清蛋白灰分應(yīng)小于5.5%。嬰兒配方奶粉中乳清蛋白的含量應(yīng)符合食品安全標(biāo)準(zhǔn)GB 10765的要求，即乳清蛋白占總蛋白的60%。由于牛乳蛋白中乳清蛋白與酪蛋白的比例為20：80，人乳中乳清蛋白與酪蛋白的比例為60：40，所以在嬰兒奶粉中應(yīng)添加乳清蛋白，調(diào)整乳清蛋白的含量達(dá)到食品安全標(biāo)準(zhǔn)GB 10765的要求，即乳清蛋白占總蛋白的60%。

2.2 嬰兒配方奶粉生產(chǎn)工藝流程

如圖1所示。

2.3 操作要點

將配料后奶液的pH調(diào)整至6.6以上，以減少在后序工工藝中的變性程度。均質(zhì)溫度為50℃，均質(zhì)壓力為18bar。殺菌溫度宜采用90℃，15s，濃縮至干物質(zhì)50%。噴霧干燥進(jìn)風(fēng)溫度200℃，排風(fēng)溫度85℃，陳文亮等研究指出在此參數(shù)下WPN為2.4mg/g。

3 結(jié)語

乳清蛋白在嬰兒奶粉中起著調(diào)整蛋白及氨基酸組成的功能，使嬰兒奶粉的乳清蛋白與酪蛋白比例接近母乳。但是乳清蛋白經(jīng)熱處理容后易變性致使奶粉沖調(diào)不好，奶粉結(jié)塊，因此研究乳清蛋白的特性對其應(yīng)用具有重要意義。

目前，很多的科研人員對乳清蛋白熱處理造成的乳蛋白間的相互作用機(jī)理以及對產(chǎn)品品質(zhì)的影響進(jìn)行了大量的研究，但由于乳清蛋白變性以及加工環(huán)節(jié)的的復(fù)雜性，乳清蛋白變性的機(jī)制掌握還不夠全面，仍需有更多的學(xué)者進(jìn)行深入的研究。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

石家莊君樂寶乳業(yè)有限公司 河北省石家莊市 050221