羊奶酪蛋白熱穩定性的研究

張富新，魏 怡

（陜西師范大學食品工程與營養科學學院，陜西西安710062）

羊奶酪蛋白熱穩定性的研究

張富新，魏 怡﹡

（陜西師范大學食品工程與營養科學學院，陜西西安710062）

以莎能和關中羊奶為原料，通過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、干酪素的條件下測定酪蛋白的熱凝固時間（HCT），研究其對羊奶酪蛋白熱穩定性的影響。結果表明,pH在6.8時酪蛋白的熱穩定性最好，高溫會降低酪蛋白的熱穩定性，鈣離子可以降低羊奶酪蛋白的熱穩定性，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定性，干酪素對酪蛋白穩定性影響不明顯。

羊奶酪蛋白，熱穩定性，熱凝固時間

羊奶以其營養豐富、易于吸收等優點被視為乳品中的精品，被稱為“奶中之王”，是世界上公認的最接近人奶的乳品，是現代人類健康的營養佳品[1]。陜西省是全國奶山羊大省，具有著名的莎能奶山羊、關中奶山羊等優良品種，羊奶制品加工處于國內領先水平[2]。但由于羊奶與牛奶在理化特性方面的差別，用羊奶加工液態奶時，由于經高溫處理，羊奶出現沉淀現象，限制了羊奶這一寶貴資源的開發利用。在羊奶加熱沉淀中，蛋白質是其主要成分，尤其是羊奶蛋白質的主要成分-酪蛋白，而酪蛋白的穩定性對液態奶的穩定性起著至關重要的作用。因此，本文通過對羊奶酪蛋白的熱穩定性進行研究，尋找能夠改善酪蛋白穩定性的有效方法，為羊奶產品深加工提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

羊奶 來自西北農林科技大學教學實驗農場莎能奶山羊和關中奶山羊所產的新鮮乳；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 鄭州長城科工貿有限公司；精密電子天平 上海第二分析儀器廠；雷磁PHS-3C精密pH計 上海精密科學儀器有限公司；HDM-3000型數字空文電熱套 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 上海福瑪實驗設備有限公司；GZX-9146MBE數顯鼓風干燥箱 上海博迅實業有限公司醫療設備廠；MDF-U5411 BIOMEDICAL FREEZER SANYO Electric Co.,Ltd.，日本；LXD-2離心沉淀機 上海醫用分析儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 酪蛋白的提取 采用等電點沉淀法[3-4]，將羊奶pH調至4.2（羊奶酪蛋白的等電點），3000r/min離心30min，所得沉淀置于凍干機中凍干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，同時用0.5mol/L NaOH調pH至6.7（羊奶自然pH），待酪蛋白完全溶解。

1.2.3 酪蛋白穩定性的測定 利用恒溫油浴鍋，運用熱凝固時間法（HCT）進行測定酪蛋白熱穩定性。將1mL的酪蛋白溶液密封于毛細管中，在高溫（120～140℃）的恒溫油浴中加熱，并不時轉動毛細管，密切注意酪蛋白溶液的變化，待管壁有沉淀析出，記錄從開始加熱到溶液出現沉淀的時間，即為酪蛋白的熱凝固時間（Heat Coagulation Time，HCT），每次做三個平行。

2 結果與分析

2.1 pH對酪蛋白熱穩定性的影響

將酪蛋白溶液的pH調至6.4、6.6、6.7、6.8、7.0和7.2，分別密封于毛細管中，然后分別在120℃和140℃下測定熱凝固時間（HCT），結果見圖1和圖2。

圖1 120℃下pH對羊奶酪蛋白熱穩定性的影響

圖2 140℃下pH對羊奶酪蛋白熱穩定性的影響

由圖1、圖2可以看出，羊奶酪蛋白在pH為6.8時，熱凝固時間最長，熱穩定性最好。在pH低于6.8時，隨著pH的增加，熱凝固時間逐漸增大，但在pH大于6.8時，隨pH的增加，熱穩定時間逐漸減小。這可能是因為pH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[5-6]。

2.2 溫度對羊奶酪蛋白穩定性的影響

將羊奶酪蛋白溶液密封于毛細管中，分別置于120、125、130、135、140℃下測定HCT,結果見圖3。

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

圖3 溫度對羊奶酪蛋白穩定性的影響

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

2.3 Ca2+對羊奶酪蛋白穩定性的影響

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, 分別密封于毛細管中，在120℃下測定其熱穩定性，結果見圖4。

圖4 Ca2+對酪蛋白熱穩定性的影響

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間逐漸縮小，熱穩定性逐漸降低。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生凝聚。當溶液中存在大量的Ca2+時，Ca2+與酪蛋白結合,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 檸檬酸鈉對酪蛋白熱穩定性的影響

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，分別密封于毛細管中，在120℃下測其穩定性，結果見圖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，羊奶酪蛋白熱凝固時間最長，熱穩定性最好。在檸檬酸鈉濃度低于0.4g/L時，隨著濃度的增加熱凝固時間逐漸增大，但在檸檬酸鈉濃度高于0.4g/L時，隨濃度的增加，熱穩定時間逐漸減小。檸檬酸鹽具有較強的螯合性，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，對酪蛋白的熱穩定性有重要影響[9-10]。前人研究表明，影響酪蛋白的熱穩定性的一個因素是鈣離子的濃度,可以通過添加鈣離子螯合劑來增加酪蛋白的穩定性[11]。因此，通過適當地調節檸檬酸鈉的含量，可有效提高羊奶中酪蛋白的熱穩定性。另外，不同品種奶山羊所產的羊奶的酪蛋白的熱穩定性也有一定差別，所以調節pH之后，莎能羊奶酪蛋白的熱穩定性高于關中羊奶酪蛋白的這種現象表現得更加明顯，這可能與不同乳樣對pH的敏感程度有關。

圖5 檸檬酸鈉對羊奶酪蛋白熱穩定性的影響

圖6 調節pH為6.8時檸檬酸鈉對羊奶酪蛋白熱穩定性的影響

2.5 三聚磷酸鈉對酪蛋白熱穩定性的影響

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，分別密封于毛細管中，在120℃下測其穩定性，結果見圖7、圖8。

由圖7可以看出，在三聚磷酸鈉濃度為0.5g/L時，羊奶酪蛋白熱凝固時間最長，熱穩定性最好。在三聚磷酸鈉濃度低于0.5g/L時，隨著濃度的增加熱凝固時間逐漸增大，酪蛋白熱穩定性增加；在0.5～0.6g/L時，隨著濃度的增加熱凝固時間逐漸降低，熱穩定性明顯下降；在0.6～0.8g/L時，隨著濃度的增加熱凝固時間無明顯變化；但在三聚磷酸鈉濃度高于0.8g/L時，隨濃度的增加，熱穩定時間逐漸降低，酪蛋白熱穩定性下降。出現這種狀況可能是因為磷酸鹽能夠螯合游離鈣離子，降低溶液中鈣離子對蛋白質靜電性的影響，增加蛋白質的穩定性[12]。

由圖8可以看出，調節pH之后，羊奶酪蛋白熱穩定性的最高點變為0.4g/L，相對穩定時濃度從0.6～0.8g/L變為0.5～0.8g/L。

圖7 三聚磷酸鈉對羊奶酪蛋白熱穩定性的影響

圖8 調節pH為6.8時三聚磷酸鈉對羊奶酪蛋白熱穩定性的影響

從圖7、圖8可以看出，通過適當地調節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定性。

2.6 干酪素對羊奶酪蛋白的熱穩定性的影響

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%，分別密封于毛細管中，在120℃下測其熱穩定性，結果見圖9。

圖9 干酪素對羊奶酪蛋白熱穩定性的影響

由圖9可以看出，干酪素對羊奶酪蛋白的熱穩定性無明顯影響，圖中曲線微小的波動可能是因為誤差引起的。前人研究發現，干酪素能影響羊奶的熱穩定性，將它加入羊奶后，羊奶中乳清蛋白和酪蛋白的比例發生變化，導致羊奶熱穩定性的提高，本實驗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定性發生變化。

3 結論

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

3.2 羊奶酪蛋白熱穩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，羊乳酪蛋白的熱穩定性減小；在檸檬酸鈉的添加量為0.4g/L時，羊奶酪蛋白的熱穩定性最好；三聚磷酸鈉的添加量為0.5g/L時，羊奶酪蛋白的熱穩定性最好；調節pH至6.8之后，在0.4g/L時酪蛋白的熱穩定性最好，與未調pH組相比，羊奶酪蛋白的熱穩定性有明顯提高；干酪素對酪蛋白熱穩定性的影響不明顯。

[1]焦凌梅，袁唯.改善山羊乳風味的方法研究[J].乳品加工，2006（6）：56-57.

[2]楊曉青,王俊國,雙全,等.發酵乳飲料穩定性的研究[J].內蒙古農業大學學報：自然科學版,2000（3）:84-89.

[3]侯志敏 徐書英.酪蛋白的提取及檢測[J].實驗室科學，2006（5）：46-47.

[4]謝家麟，田子.山羊奶營養價值高[J].肉品衛生，2001（5）：38.

[5]王蕊.牛奶保鮮技術的研究進展[J].糧食與食品工業，2003（4）:28-43.

[6]Zapico P,Gaya p,Paz M De,et al.Influence of breed,animal,and days of lactation on lactoperoxidase system components in goat milk[J].Dairy Sci,1991,74:783-787.

[7]Dalgleish DG,et al.Studies on the heat stability of milk[J].Journal of Dairy Research,1987,54:29-37.

[8]李春梅,遲玉杰.UHT乳質量異常問題的分析及控制[J].中國乳品工業,2005,33（5）:53-55.

[9]Atherton H V.Report of the NCIMS goat milk task foree（with addenda） [J].Mimeo,1983:27.

[10]蔣志剛,陸毓明.果味牛奶中檸檬酸鹽對酪蛋白穩定性的影響[J].食品與機械,1999（4）：30-31.

[11]高艷華,王聯結,馬剛.乳蛋白膠粒的穩定性研究及應用[J].食品科技,2004（5）:4-7.

[12]張靜.酸性果乳穩定性和酸性條件下牛乳酪蛋白穩定特性的研究[D].西北農林科技大學,2004:34-43.

[13]DarlingDF.Heatstabilityofmilk[J].JournalofDairyReaserch,1980,47:199-210.

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 *通訊聯系人

張富新（1962-），男，教授，博士，研究方向：食品科學。

陜西省農業攻關項目（2009K01-08）；陜西省農業科技創新項目（2010NKC-10）。