酪蛋白特性及在食品工業(yè)中的應用

李麗 蔣士龍 王思軒 鄒麗麗 劉琦 朱臨嫻

摘 要：酪蛋白是反芻動物及嚙齒類動物乳汁中含量最高的蛋白質，主要包括4種：αs1-CN、αs2-CN、β-CN和κ-CN，可為人體提供優(yōu)質的氨基酸、蛋白質以及鈣、鐵等。酪蛋白自身穩(wěn)定，易結合其他物質，且其水解得到的多肽具有多種免疫調節(jié)功能。本文綜述了酪蛋白的特性及在食品工業(yè)中的應用，旨在為酪蛋白在食品工業(yè)中的應用提供理論參考。

關鍵詞：酪蛋白;特性;食品工業(yè);應用

Abstract：Casein is the protein with the highest content in ruminant and rodent milk， mainly including four kinds： αs1-CN， αs2-CN， β-CN， κ-CN. Can provide high-quality amino acids， proteins， calcium， iron and the like for human bodies. Casein is stable and easy to combine with other substances， and the polypeptide obtained by hydrolysis has various immunoregulatory functions. This article reviews the characteristics of casein and its application in food industry， aiming to provide theoretical reference for the application of casein in food industry.

Key words：Casein; Characteristics; Food industry; Application

1 酪蛋白的特性

酪蛋白（Casein，簡稱CN）是反芻動物和嚙齒動物乳汁中主要的蛋白質，又稱干酪素、酪素等。以牛乳為例，酪蛋白的含量占蛋白質的76%～86%，化學式為NH2RCOOH，主要有4種類型：αs1-CN、αs2-CN、β-CN、κ-CN。酪蛋白一般具有以下特性[1]：①酪蛋白含8種必需氨基酸，溶解性好，且對鈣、鐵等金屬離子敏感，可為人體補充蛋白質和金屬礦物質等，營養(yǎng)價值高。②酪蛋白在乳品中呈超微膠體分布狀態(tài)，易發(fā)生自我或同其他物質的締合作用，形成穩(wěn)定的聚合物網(wǎng)絡，可制備成膜。③酪蛋白脯氨酸含量高，結構簡單、開放，使得酪蛋白無需預先變性即可被酪蛋白酶水解，易于吸收。④酪蛋白賴氨酸含量較高，在營養(yǎng)上可以和缺乏賴氨酸的植物蛋白互補，在功能上可以和糖類發(fā)生較為劇烈的非酶褐變美拉德反應，產生更多的呈味或呈色物質，這種反應的強度比一般蛋白質高。⑤酪蛋白具有較為明顯的親水區(qū)和疏水區(qū)，使其較易吸附到油-水界面和氣-水界面，如在溶液均質過程中很容易吸附到脂肪表面，使得酪蛋白具有良好的發(fā)泡性和乳化性。

2 酪蛋白在食品工業(yè)中的應用

2.1 在保健及營養(yǎng)食品中的應用

2.1.1 生產嬰幼兒奶粉

酪蛋白含有8種必需氨基酸，營養(yǎng)價值極高，無需預先變性，即可被酪蛋白酶水解。邢琛[2]將酪蛋白應用于生產配方奶粉食品，研究發(fā)現(xiàn)這種奶粉易吸收，補充嬰幼兒營養(yǎng)具有重要的作用。

2.1.2 用于生產補鈣、鐵、鋅等補充劑

酪蛋白可與金屬離子，特別是鈣離子結合形成可溶性復合物，一方面可有效避免鈣在小腸中性或微堿性環(huán)境中沉淀，另一方面可促使鈣在無維生素D參與條件下被腸壁細胞吸收。酪蛋白是最有效地促進鈣吸收的因子之一，此特點為研發(fā)補鈣、鐵營養(yǎng)食品提供了新的思路和方法[3]。

2.1.3 用于生產多肽

酪蛋白易被蛋白酶水解，制備出不同的生物活性肽，這些生物活性肽具有較高的免疫調節(jié)或疾病預防作用，比如磷酸肽、抗菌肽、降壓肽等具有重要而廣泛的生理活性和調節(jié)功效，2009年Teppei N等[4]利用酪蛋白水解物三肽，改善動脈僵硬度以及緩解外周肱動脈血壓，得到了很好的臨床效果。

2.1.4 用于健身類營養(yǎng)補充劑

對于健身者來說，高強度鍛煉后，肌肉對蛋白質的需求增多，酪蛋白不僅可以提供人體所需的蛋白質，而且可以更好的保護肌肉并抑制蛋白質的分解，加之酪蛋白的凝乳特性可降低消化速度，可在較長時間段內保持勻速吸收。另外，酪蛋白可在血液中保留很長時間。因此，酪蛋白常被健身愛好者用作蛋白質補充劑，其有效時間可持續(xù)36 h[5]。

2.1.5 用于藥物載體

酪蛋白具有可螯合的結構，因此利用其螯合作用可將酪蛋白與其他物質螯合，促進被螯合物更好地吸收或釋放。在近幾年的酪蛋白應用中，酪蛋白還被經(jīng)常用作食品或藥品的包埋劑，如2020年Jukkola A等[6]將柑橘皮提取物（CHD）通過酪蛋白凝聚載體包埋制備冠心病藥物，添加酪蛋白改善了藥物的包封和傳遞方法。另外，酪蛋白的親水-疏水基團可到一種“緩釋”作用，將這一特點應用于藥物顆粒中，可實現(xiàn)藥物在胃腸道內的可控釋放。

2.2 在甜品中的應用

2.2.1 作為奶酪生產的主要原料

酪蛋白水解生成的一系列多肽和氨基酸可以提高傳統(tǒng)酸奶酪生產過程中的發(fā)酵速率，并提高生物活性菌種的數(shù)量。這對奶酪的風味和組織狀態(tài)的形成具有一定意義。

2.2.2 作為烘焙食品中的加香、呈味劑及持水劑

酪蛋白（尤其是αs2-CN）富含賴氨酸，高含量的賴氨酸可使酪蛋白在加熱過程中與糖類發(fā)生較為強烈的非酶褐變美拉德反應，產生具有一定顏色和香氣的物質，一般在烘焙食品及糧谷類制品中添加10%左右的酪蛋白[6-7]，即可為烘焙食品增香、增色，另外其保水性可控制烘焙食品的形狀和水分含量。

2.2.3 作為蛋糕和冰激凌中的乳化劑和發(fā)泡劑

由于酪蛋白具有很好的發(fā)泡性和乳化作用，其打發(fā)體系可形成很穩(wěn)定的薄膜，且該體系可維持長時間不被破壞。2019年Jukkola A[6]將酪蛋白加入乳濁液中，發(fā)現(xiàn)表面活性劑變得更加穩(wěn)定，并且程度與酪蛋白的添加量呈正相關。利用這一特性，在人造奶油和蛋糕中添加酪蛋白，可以提高穩(wěn)定性，保持乳化狀態(tài)，增加商品價值。

2.3 在肉類食品中的應用

2.3.1 肉類加工的保水劑

酪蛋白含有相對較高的磷酸基團，具有吸濕性和持水特性。酪蛋白應用于肉制品中，能與肉中蛋白質復合，吸收自身重量5～10倍的水分，增加肉制品持水性、黏著力，使成品品質得到改善與提高。呂兵等[8]將酪蛋白的這一特點用于肉制品加工，發(fā)現(xiàn)2%的酪蛋白添加量便可增加肉制品的品質和持水性。

2.3.2 模擬人造肉

酪蛋白具有穩(wěn)定的螯合體系，一般可用于結合、吸收、釋放其他物質，賦予食品一定的色、香、味，用于模仿一些人們喜歡的食物，來替代原有食品。Chen W S等[9]已利用酪蛋白和黃原膠經(jīng)70 ℃熱處理后，得到一種柔韌的纖維狀結構，來模擬脂肪潤滑、乳脂狀的口感，替代特定人群膳食中的脂肪或肉糜。

2.4 在飲品中的應用

2.4.1 生產乳飲料

酪蛋白營養(yǎng)價值極高，同時具有很好的溶解性，因此適于乳飲料的生產，這種飲料既可為人體提供優(yōu)質蛋白質又可以補充鈣、鐵、鋅等金屬元素，且此種乳飲料不含乳糖，適合乳糖不耐癥人群飲用。Choi I等[10]用檸檬酸調節(jié)酪蛋白pH至2.4～3.0來制備酸性乳飲料，可制造出新型蛋白飲料。

2.4.2 咖啡中的乳化劑

酪蛋白具有較為明顯的親水區(qū)和疏水區(qū)，較易吸附到油-水界面和氣-水界面，如在溶液均質過程中很容易吸附到脂肪表面，使得酪蛋白具有良好的發(fā)泡性和乳化性。趙芳芳等[7]按照7%～10%的比例將酪蛋白用于咖啡伴侶生產，制作的食品口感和穩(wěn)定性

極佳。

2.5 在添加劑中的應用

酪蛋白可與還原糖在加熱條件下發(fā)生較為強烈的美拉德反應，并可根據(jù)酪蛋白類型、糖種類以及水分、pH值、溫度、反應時間以及催化劑等的改變獲得不同的風味物質，用于食品的增香、呈色，也可根據(jù)其螯合作用，制備香精等，用于食品添加劑的生產。楊葉昆等[11]利用酪蛋白的這一特性制備出一種獨特的具有烤土豆味的棕色物質用于食品加香，實現(xiàn)對食品的加香、呈色。

2.6 作為可食性包裝材料

酪蛋白可發(fā)生自我締合或與其他物質的締合作用，形成二聚體或更大的聚合物結構，這種分子間的相互作用控制著聚合物的大小，維持穩(wěn)定的網(wǎng)狀結構。另外酪蛋白在高溫下很穩(wěn)定，可耐受140 ℃、20 min的熱處理，可用作成膜物質。2006年Chambi H等[12]用酪蛋白和明膠制備可食性生物膜，研究發(fā)現(xiàn)酪蛋白成膜性能極佳。

3 結語

酪蛋白補充蛋白質及鈣、鐵的效果佳，具有免疫調節(jié)功能，可與其他物質結合，其具備良好的乳化、發(fā)泡和呈味、成膜、發(fā)黏等特性，在食品工業(yè)中的應用日益廣泛。酪蛋白比球蛋白更易水解，且加熱時易發(fā)生美拉德反應等，一定程度上限制其應用，但只要適當控制酪蛋白的反應條件，就可以將酪蛋白的缺點變?yōu)閮?yōu)點。目前食品研究者也正在不斷開發(fā)酪蛋白的更多特性，從而使酪蛋白的應用更加廣泛。

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