不同熱處理的駝乳脂肪和脂肪球膜組成成分及特性

郭文婕，伊麗，吉日木圖，2

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 乳品生物技術(shù)與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，呼和浩特010018；2.內(nèi)蒙古駱駝研究院，內(nèi)蒙古 阿拉善750306）

0 引言

乳中的脂類以乳脂球的形式存在，被生物膜包圍，這種生物膜被稱之為脂肪球膜（MFGM）[1]。據(jù)報(bào)道，許多存在于MFGM的蛋白質(zhì)具有生理功能，如嗜丁蛋白（抑制多發(fā)性硬化癥）、黃嘌呤氧化酶（一種殺菌劑）、脂肪酸結(jié)合蛋白（一種細(xì)胞生長(zhǎng)抑制劑）和β-葡萄糖醛酸酶抑制劑（抑制結(jié)腸癌）[2-3]。加熱主要引起脂肪球聚集[4]。加熱使得酪蛋白和乳清蛋白增多，附著到脂肪球表面，使脂肪球體積變大，影響乳的黏度。加熱會(huì)導(dǎo)致乳脂肪球膜中的磷脂破壞，擴(kuò)散到乳清中[5]。MFGM的完整度和穩(wěn)定性在加熱過程中會(huì)被破壞。有研究指出，MFGM蛋白變性的臨界溫度為60℃[6]。研究者表明MFGM中的二硫鍵可能通過直接競(jìng)爭(zhēng)的方式與乳清蛋白結(jié)合[7]，加熱過程中MFGM分解，脂肪表層出現(xiàn)空隙，這時(shí)乳清蛋白占據(jù)空隙，吸附到脂肪表層[8]。

駱駝奶被認(rèn)為是“沙漠白金”，是干旱沙漠地區(qū)營(yíng)養(yǎng)和經(jīng)濟(jì)來(lái)源。駝乳具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，并富含蛋白質(zhì)，脂肪，干物質(zhì)和灰分等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。和其他動(dòng)物的乳脂相比，駝乳中的乳脂更容易被人體消化和吸收，并且可用作人體生長(zhǎng)和身體健康的重要營(yíng)養(yǎng)素[9-10]。乳液是膠體分散體系和乳化體系，正因?yàn)槿橹厩蚰?duì)乳脂肪的包裹作用，使脂肪球能在乳液中穩(wěn)定存在。而乳脂肪球膜僅占乳脂肪的1%～2%[11]，目前對(duì)于乳脂肪球膜的報(bào)道有限，對(duì)于熱處理對(duì)乳脂球膜的影響研究更是少之甚少，如果乳制品在熱加工處理過程中處理方式不當(dāng)，會(huì)造成乳脂肪球膜的破壞，導(dǎo)致乳營(yíng)養(yǎng)成分的流失。

熱處理是乳制品加工中最為常見的處理方式，通過熱處理可以使乳產(chǎn)品有更好的口感并延長(zhǎng)貨架期，但在此同時(shí)，有些熱處理因溫度太高可能會(huì)殺死一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和益生菌，降低乳制品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。為了讓乳制品在加工處理中最大程度的保留其營(yíng)養(yǎng)成分，本文研究不同熱處理方式對(duì)駝乳脂肪球及脂肪球膜特性的影響，揭示不同熱處理方式對(duì)駝乳脂肪球及脂肪球膜的特性和組成成分的變化，為今后深入理解MFGM的特性和穩(wěn)定性的作用提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 儀器

離心機(jī)，Eppendorf；氨基酸分析儀，日本Hitachi公司；馬弗爐，上海昀躍公司；氨基酸自動(dòng)分析儀，日本Hitachi公司；激光粒度分析儀，日本日立高新技術(shù)公司；激光共聚焦顯微鏡，德國(guó)徠卡顯微系統(tǒng)股份有限公司；均質(zhì)機(jī)，GJJ上海臺(tái)馳。

1.2 原料的采集

駱駝乳（雙駝峰）采自內(nèi)蒙古巴彥淖爾市塞烏素一家庭牧場(chǎng)。所有采集樣品為混合樣品。將采集的駝乳用冰袋運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行MFGM的提取。

1.3 熱處理

4種熱處理方式為低溫長(zhǎng)時(shí)巴氏殺菌（LTLT）65℃，30 min；高溫短時(shí)巴氏殺菌（HTST）85℃，15 s；超高溫巴氏殺菌（UP）125℃，4 s。駝乳進(jìn)行熱處理之前要進(jìn)行預(yù)熱（65℃，15 s）和均質(zhì)（20 MPa）。

1.4 乳脂肪和脂肪酸含量的測(cè)定

采用酸水解法（GB/T 5009.6-2016）[12]測(cè)定原乳和4種熱處理乳乳脂肪的含量。在火焰離子化檢測(cè)器（Ultra）和離子液體毛細(xì)管柱SLB-IL100（60 m×0.25 mm×0.2 um）的氣相色譜儀上進(jìn)行脂肪酸的分析。氦氣用作載氣，流速為1 mL/min，柱箱溫度保持在170℃，每個(gè)樣品的運(yùn)行時(shí)間為60 min。進(jìn)樣口和檢測(cè)器溫度均設(shè)置為250℃。通過歸一化法來(lái)測(cè)定脂肪酸含量，結(jié)果用百分比表示。

1.5 乳脂肪球粒徑和分布

脂肪球粒度分布由激光衍射粒度分析儀測(cè)定。測(cè)量前，通過在乙二胺四乙酸緩沖鹽水（乙二胺四乙酸，35 mmol/L，p H 7.0）中將樣品稀釋至1/1000來(lái)解離酪蛋白膠束。乳脂在633和466 nm處的折射率分別為1.458和1.460，水的折射率為1.33。測(cè)量完畢用公式計(jì)算d（4，3）和d（3，2）。

1.6 乳脂球膜微觀結(jié)構(gòu)分析

參考姬曉曦論文[13]中乳脂肪球膜形態(tài)的測(cè)定方法對(duì)原乳和4種熱處理乳脂肪球膜中蛋白質(zhì)和脂肪進(jìn)行染色，用激光共聚焦掃描電鏡（CLSM）觀察脂肪球的形態(tài)。

1.7 乳脂肪球膜的提取

參考Salvatore Pisanu等人[14]的方法，采用組織破碎的方式分別對(duì)原乳和4種熱處理乳樣提取MFGM，凍干后置于-20℃貯存。

1.8 乳脂肪球膜成分的測(cè)定

蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定采用凱氏定氮法（GB/50095-2016）[15]。氨基酸含量的測(cè)定參照張華等人的方法[16]。酸水解法（GB/T 5009.6-2016）用于總脂質(zhì)的測(cè)定。用等質(zhì)量的半乳糖和甘露糖的混合物作為標(biāo)準(zhǔn)品測(cè)定多糖含量，并在490 nm下測(cè)量吸光度以繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。將樣品的吸光度帶入標(biāo)準(zhǔn)曲線以求出多糖含量[17]。采用ICP-OES測(cè)定MFGM中10種微量元素的含量[18]。采用高溫灼燒法測(cè)定MFGM中灰分的含量（GB50094-2010）[19]。

1.9 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS24.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，用Tukey HSD法進(jìn)行多重比較，結(jié)果用“數(shù)據(jù)平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示；采用Origin2019軟件對(duì)結(jié)果作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 乳脂肪的含量

根據(jù)表1所示，與原乳相比，經(jīng)LTLT和HTST處理的駝乳中的乳脂肪含量無(wú)顯著變化（P＞0.05），而UP和UHT處理的駝乳中的乳脂肪含量顯著增加（P＜0.05），但4種熱處理駝乳中的乳脂肪含量無(wú)顯著差異（P＞0.05）。乳脂肪含量從高到底依次為：UHT＞UP＞原乳＞HTST＞LTLT。據(jù)文獻(xiàn)表明，不同品種和不同地域駝乳中脂肪含量差異非常顯著，駝乳脂肪含量在1.2%～6.9%[20]，且雙峰駝的乳脂肪含量略高于單峰駝的含量[21]。本研究所得結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道所一致。

表1 不同熱處理乳的脂肪含量（X±Std）

2.2 乳脂肪酸的組成和含量

采用氣相色譜法對(duì)生駝乳和熱處理乳脂肪中脂肪酸的組成和含量進(jìn)行了分析，結(jié)果如表2所示。根據(jù)表2所示，與原乳相比，4種熱處理駝乳的SFA含量有顯著差異（P＜0.05），在飽和脂肪酸中含量最多的是棕櫚酸（C16∶0），與原乳相比，熱處理后的駝乳棕櫚酸含量顯著降低（P＜0.05），棕櫚酸含量由高到低依次是：原乳＞LTLT＞UP＞HTST＞UHT。與原乳相比，4種熱處理駝乳的UFA含量都有所增加，其中LTLT、HTST、UHT乳的UFA含量顯著增加（P＜0.05），UFA含量由高到低依次為：UHT＞HTST＞LTLT＞UP＞原乳。研究表明，不飽和脂肪酸（USFA）是人體必需脂肪酸（EFA），相對(duì)于飽和脂肪酸（SFA）具有提高免疫力、緩解疲勞、調(diào)節(jié)血液中膽固醇和保護(hù)心臟的作用[22]。駝乳中含量最高的不飽和脂肪酸是棕櫚油酸（C16∶1），與原乳相比，經(jīng)LTLT處理的駝乳棕櫚油酸含量顯著增加（P＜0.05），經(jīng)HTST、UP、UHT處理的駝乳棕櫚油酸含量顯著降低（P＜0.05）。

表2 不同熱處理駝乳的脂肪酸組成和含量

2.3 乳脂肪球粒徑大小及分布

文獻(xiàn)中報(bào)道駝乳的平均粒徑是2～3.93μm，本文測(cè)定結(jié)果與文獻(xiàn)一致[23]。由表3可以看出，不同熱處理駝乳脂肪球粒徑有顯著變化（P＜0.05），文獻(xiàn)表明，均質(zhì)會(huì)使脂肪球粒徑顯著降低[24]。與原乳相比，經(jīng)LTLT和HTST處理的駝乳粒徑顯著降低（P＜0.05），這可能是因?yàn)長(zhǎng)TLT和HTST熱處理溫度不太高，而在熱處理之前進(jìn)行了均質(zhì)，均質(zhì)對(duì)脂肪球粒徑的影響大于熱處理，所以粒徑降低，而經(jīng)UP和UHT處理的駝乳脂肪球粒徑較原乳相比顯著增加（P＜0.05），這是因?yàn)殡S熱處理溫度升高，脂肪球膜受到破壞，使得脂肪球粒徑增大[25]。由圖1可以看出不同熱處理駝乳脂肪球膜粒徑分布均呈正態(tài)分布。不同熱處理粒徑分布的范圍大小依次是UHT＞UP＞原乳＞HTST＞LTLT。

表3 不同熱處理駝乳的乳脂肪球粒徑

圖1 不同熱處理駝乳脂肪球粒徑分布圖

2.4 乳脂肪球的微觀結(jié)構(gòu)

由圖2 a1-a5中可以看出，原乳及熱處理乳的脂肪球形態(tài)比較完整，呈現(xiàn)出較為均勻的球狀，可以看到較大脂肪球其邊緣的三層膜結(jié)構(gòu)，即乳脂肪球膜。文獻(xiàn)表明脂肪球聚集程度隨脂肪球粒徑增大而增大，脂肪球發(fā)生聚集[26]。由圖2可以看出，UHT乳、UP乳和原乳乳脂肪球粒徑較大，LTLT和HTST乳脂肪球粒徑較小，這一結(jié)果與乳脂肪球粒徑相一致（表3）。并且在單位體積原乳中，UHT和UP乳中的脂肪球顆粒較多，LTLT和HTST乳中的脂肪球顆粒較少，這一結(jié)果與乳脂肪含量的結(jié)果相一致（表1）。

圖2 不同熱處理的激光共聚焦圖（CLSM圖）

2.5 乳脂肪球膜含量

對(duì)不同熱處理的5種MFGM的提取結(jié)果如表4所示。

表4 不同熱處理乳的脂肪球膜含量

乳脂肪球膜是由蛋白質(zhì)、磷脂、糖蛋白共同組成的復(fù)雜體系。其主要成分為特異性膜蛋白質(zhì)和磷脂[27]。文獻(xiàn)報(bào)道的乳脂肪球膜組成成分結(jié)果不一，可能是因?yàn)槿樵幢旧碛幸欢ú顒e，而且乳脂肪球膜的分離提取方法存在較大差別，提取過程中操作不精確也會(huì)造成一定差異。

由表4可以看出，與原乳相比，經(jīng)LTLT處理的駝乳脂肪球膜含量無(wú)顯著變化（P＞0.05），經(jīng)HTST、UP和UHT處理的乳乳脂球膜含量顯著降低（P＜0.05），說明隨著熱處理溫度的不斷升高，乳的結(jié)構(gòu)組成發(fā)生一定程度的變化，導(dǎo)致乳脂球膜含量降低。

2.6 蛋白質(zhì)含量

乳脂肪球膜中蛋白質(zhì)的含量在25%～70%[28]。這些膜蛋白的含量非常低，僅占總?cè)榈鞍踪|(zhì)的1%～2%[29]。乳脂球膜中的蛋白質(zhì)有40多種，主要是糖蛋白，其分子量從15～240 kg/mol不等，此外還有黃嘌呤氧化酶（XO）、親丁酸素（BUT）、高碘酸希夫6（PAS 6）和高碘酸希夫7（PAS7）。這些MFGM蛋白具有特定的營(yíng)養(yǎng)特性[30]。

由表5可以看出，與原乳相比，經(jīng)LTLT處理的駝乳脂肪球膜蛋白含量無(wú)顯著變化（P＞0.05），經(jīng)HTST、UP和UHT處理的駝乳脂肪球膜蛋白質(zhì)含量顯著降低，蛋白質(zhì)含量由高到低依次是：原乳＞LTLT＞HTST＞UP＞UHT。說明乳脂球膜在加熱過程中被破壞，乳脂球膜中的蛋白質(zhì)含量流失。

表5 不同熱處理方式乳脂肪球膜的蛋白質(zhì)含量

2.7 不同熱處理駝乳脂肪球膜氨基酸含量

不同熱處理投入脂肪球膜氨基酸含量分析結(jié)果如表6所示，共檢測(cè)到了16種氨基酸，其中包括8種必需氨基酸（蘇氨酸，纈氨酸，蛋氨酸，亮氨酸，賴氨酸，組氨酸，異亮氨酸和苯丙氨酸），色氨酸未被檢測(cè)到。與原乳相比，LTLT乳乳脂球膜中必需氨基酸總量和非必需氨基酸總量無(wú)顯著變化（P＞0.05），而HTST、UP和UHT乳乳脂球膜中氨基酸總量、必需氨基酸總量和非必需氨基酸顯著降低（P＜0.05），氨基酸總量、必需氨基酸總量和非必需氨基酸總量由高到低依次是：原乳＞LTLT＞HTST＞UP＞UHT。必需氨基酸中含量最高的是苯丙氨酸，與原乳相比，LTLT乳脂球膜中苯丙氨酸含量無(wú)顯著變化（P＞0.05），HTST、UP、UHT乳乳脂球膜中苯丙氨酸含量顯著降低（P＜0.05）；非必需氨基酸中含量最高的是谷氨酸，與原乳相比，LTLT乳脂球膜中谷氨酸含量無(wú)顯著變化（P＞0.05）HTST、UP、UHT乳乳脂球膜中谷氨酸含量顯著降低，谷氨酸含量由高到低依次是：原乳＞HTST＞UHT＞LTLT＞UP。表6表明，與原乳相比，LTLT乳脂球膜中氨酸總量無(wú)顯著變化（P＞0.05）HTST、UP、UHT乳乳脂球膜中氨酸總量顯著降低，結(jié)果與表5相一致。

表6 不同熱處理駝乳脂肪球膜氨基酸含量

2.8 脂質(zhì)含量

乳脂肪球膜的脂類主要由極性脂和中性脂組成，極性脂主要由磷脂組成，磷脂除了具有穩(wěn)定膜結(jié)構(gòu)的作用，還具有重要的生理功能。由表7可以看出，與原乳相比，經(jīng)LTLT和HTST處理的駝乳脂肪球膜脂質(zhì)含量有所降低，但變化不顯著（P＞0.05），經(jīng)UP和UHT處理的駝乳脂肪球膜脂質(zhì)含量顯著降低（P＜0.05）。

表7 不同熱處理駝乳脂質(zhì)含量

2.9 灰分和微量元素

由表8可以看出，原乳和熱處理駝乳乳脂肪球膜中未檢測(cè)出Cu元素和Mn元素，乳脂球膜中含量最多的是P元素，這是因?yàn)槿橹蚰ぶ饕某煞质橇字?，乳?0%以上的P都分布在膜上，P是構(gòu)成膜雙分子層基本骨架的重要組分[31]。與原乳相比，經(jīng)LTLT處理的乳乳脂球膜P元素的含量降低，但變化不顯著，經(jīng)HTST、UP和UHT處理的乳乳脂球膜P元素的含量顯著降低。乳脂球膜中Ca元素含量也比較高，與原乳相比，熱處理后的駝乳脂肪球膜中Ca元素含量顯著降低（P＜0.05）。與原乳相比，經(jīng)LTLT處理的駝乳脂肪球膜灰分降低，但變化不顯著，經(jīng)HTST、UP、UHT處理的駝乳脂肪球膜灰分顯著降低（P＜0.05）。

表8 不同熱處理灰分和微量元素含量

2.10 多糖含量

由圖3可以看出，與原乳相比，經(jīng)LTLT處理的駝乳脂肪球膜多糖降低，但變化不顯著（P＞0.05），經(jīng)HTST、UP、UHT處理的駝乳脂肪球膜多糖顯著降低（P＜0.05）。說明隨著溫度不斷升高，乳脂球膜破壞程度越深。

圖3 不同熱處理乳脂肪球膜的多糖含量

3 結(jié) 論

本文研究了駝原乳與不同熱處理駝乳：低溫長(zhǎng)時(shí)巴氏殺菌（LTLT）65℃，30 min；高溫短時(shí)巴氏殺菌（HTST）85℃，15 s；超高溫巴氏殺菌（UP）125℃，4 s及過超高溫瞬時(shí)滅菌（UHT）135℃，4 s乳脂球的特性及乳脂肪球膜的組成變化，研究發(fā)現(xiàn)，與原乳相比，經(jīng)LTLT處理的駝乳脂肪球粒徑降低，能更均勻的分散在乳中，經(jīng)HTST、UP、UHT處理的乳脂肪球粒徑增加，經(jīng)LTLT處理的脂肪球膜中蛋白質(zhì)、氨基酸、脂質(zhì)、微量元素、灰分等無(wú)明顯變化，而經(jīng)HTST、UP、UHT處理的駝乳脂肪球膜組成成分有不同程度的減少。本文研究加熱過程中脂肪球及膜的行為特性對(duì)于深入理解MFGM的特性和穩(wěn)定性提供一定的理論參數(shù)，為駝乳熱處理程度的評(píng)定提供理論依據(jù)。