（食品科学专业论文）高蛋白酸性果料乳制品加工技术研究.pdf

浙江大学硎：k 学位论文 摘要 果料乳制品生产已成为乳制品工业的发展趋势。由于各种原因，国内果料乳 制品的生产仍处于初级阶段，且在生产技术上存在诸多问题。本研究从产品配方 和工艺着手，探讨了影响果料乳制品产品稳定性和感官质量的因素；采用正交二 次旋转设计和f 交设计筛选了产品的最佳配方和工艺，取得了大量的基础试验和 生产数据，为此类产品的生产提供了理论依据。主要研究结果如下： 1 橙汁和有机酸的添加可使牛乳及橙汁乳体系的稳定性下降，蛋白质沉淀。 橙汁添加量达到2 4 时，牛乳中蛋白质的沉淀显著增加，稳定性明显降低；当有 机酸的添加使牛乳和橙汁乳体系的p h 达到5 1 l ( 牛乳) 和5 1 6 ( 橙汁乳) 以下 时体系的稳定性显著下降。虽然牛乳和橙汁乳的p h 下降随有机酸添加量的增 加并不同步，但稳定性的下降随体系酸度的升高具有相同的趋势。 2 稳定剂的添加在一定程度上可防止酸性乳( p h = 5 3 0 5 3 5 ) 体系牛乳蛋白 的沉淀，c m c j n a 与p g a 的使用比例为3 ：4 ，磷酸盐的使用量为o 0 3 时，牛乳 的沉淀率最低，牛乳蛋白最稳定。考虑到c m c n a 的增稠作用为使产品具有 较为清爽的口感，适当降低c m c - n a 使用比例，建议在实际生产中将c m c n a 与p g a 的配比定为2 ：3 。产品的稳定性与稳定剂的使用量之问不存在正的直线相 关关系；液态橙汁乳中添加0 0 2 的蔗糖酯和0 0 6 的分子蒸馏单苷酯可有效防 止产品分层。 3 经过正交二次旋转试验和正交试验确定的液态橙汁乳最佳配方为：橙汁 1 1 5 ，有机酸o 17 ，白砂糖3 ，稳定剂( c m c - n a ：p g a - 2 ：3 ) 0 1 7 ，磷酸盐( 多聚 磷酸盐：焦磷酸盐= l ：1 ) 0 2 4 ，蔗糖酯0 0 2 ，分子蒸馏单苷酯0 0 6 ，牛乳 7 6 4 2 水8 脱脂乳粉0 6 4 。 4 液念橙汁乳的关键性生产工艺，如原料乳的杀菌、混合物料的均质、混 合物料的酸化、产品最终的杀菌都会对产品的稳定性有影响。产品原料乳的杀菌 应采用高温短时杀菌；橙汁及有机酸的添加应在混合物温度降低到3 0 以下后 进行；原利乳的均质有助于产品稳定性的提高但混合物料的均质对产品稳定性 没有明显提高，因而均质工艺仅限于对原料乳的均质，对混合物料则无须均质。 5 搅拌型橙汁酸乳的最佳配方为牛乳6 0 、脱脂乳粉1 6 、白砂糖8 、 浙江火学硕i j 学位论文 橙汁添加量1 2 、水1 8 、c m c j n 砷3 和p g a o 1 。 6 搅拌型橙汁酸乳生产的关键工艺参数为：原料乳的杀菌条件9 0 ，7 m i n ； 发酵温度3 8 发酵时间为4 5 h ：原料乳的均质条件3 0 ，1 0 m p a 。 7 在液态橙汁乳和搅拌型橙汁酸乳研究的基础上进一步探讨了甜酒酿酸乳 饮料和搅拌型草莓酸乳的生产技术。甜酒酿酸乳饮料的最佳配方为c m c n a o 3 7 5 ，p g a0 1 2 5 ：牛乳5 5 ，白砂糖6 1 5 ，水1 5 2 8 ，橙汁7 6 9 和甜酒 酿1 5 2 8 。首先生产纯酸乳，然后加入稳定剂、果汁和甜酒酿进行均质( 1 0 m p a ) 加工生产甜酒酿橙汁酸乳饮料。 8 搅拌型草莓酸乳配方中的主要配料为：稳定剂( c m c n a ：p g a = 3 ：i ) 4 草莓浆的添加量在2 5 2 0 。 关键词： 酸性果判乳制品稳定性沉淀率羧甲基纤维素一n a ( c m c n a )藻 酸丙二醇酯( p g a )正交二次旋转试验设计 浙江大学瑚i ：学位论文 英文摘要 a b s t r a c t ：t h ep r o d u c t so f 觚i t sd a 时h a v eb e c o m eo n et r e n do f d a i r yi n d u s t ui n o u rc o u n t r y t h ep r o d u c t i o n so ft h e s ed a i r yp r o d u c t ss t i l lw e r ei nb e g i 蚰i n ga ss o m e p r o b l e m s t h es t a b i l i t yi so n eo f t 1 1 em o s t p r o m i n e n tp r o b l e m s ，w h i c hc a nb es o i v e d t h r o u 曲a d d i n g s t a b i l i z e r sa n d i m p r 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w a t e ra n d 矾出j t cs u g a r ) a n dh o m o g e n j z j 上】gm e m i x t u r eu n d e r 1 0 m p a t h eo p t i m u m f o r m u lo ft h es t i r r e ds t r a w b e r r yy o g h u r tw a s4 ( c m c n a ： p g a = 3 ：1 ) o f s t a b i l i z e r sa 1 1 d2 0 - 2 5 o f s t m w b e r r y k e y w o r d s ：a c i d i cp m d u c t so ff u i t sd a i 叫；r a t eo f p r e c i p i t a t i o n ；s t a b i l i 妙；s o d i u m c a r b o x y m e i h y lc e l l u j o s e ( c m c i n a ) ；p r o p y l e n e g l y c o i a i g i n a t e ( p g a ) ；s e c o n d o n l l o g o n a l r o t a t i n ge x p e r i m e m d e s i g n 4 浙江大学硕i ：学位论文 1 前言 1 1 我国乳制品的生产消费现状及趋势 近年来随着我国社会进步、经济飞速发展，人民生活水平提高及国家对乳 业的重视鼓励，我国乳品业得到了迅猛发展。改革丌放的前十五年，我国的奶牛 饲养和乳品加工业快速发展，平均每年以1 0 的速度递增。从1 9 9 5 年丌始我 国的乳品业进入结构调整、稳步发展的时期。到2 0 0 1 年，奶类总产量达到9 0 0 0 k t ， 比1 9 9 5 年增长了3 3 7 。乳制品达到8 2 9 k t ，年均增长1 1 5 。液体奶产量从1 9 9 6 年底的5 1 9 k t 增加到2 0 0 1 年的1 5 5 0 k t ，平均年增加4 7 3 川1 2 。我国乳品业的快速 发展不仅体现在乳品产量的增加，同时也表现在乳品消费量的提高。近几年，我 国乳品消费量每年以1 5 的速度递增，液体奶的市场销售年均增长高达4 7 3 。 乳品行业已成为近几年迅猛发展的新兴产业之一，被社会公认为“朝阳”产业， 甚至有人称这是个“白色时代”。 乳品行业的飞速发展在一定程度上取决于我国国民经济的整体发展水平但 消费者对乳制品的消费需求在一定程度上制约着乳制品行业的发展。乳制品吸引 消费者的一个重要方面是乳制品丰富的营养成分。牛乳富含蛋白质、矿物质、维 生素及多种免疫活性因子，是公认的全价营养食品。喝牛奶强身健体己成为许多 消费者的共 = ，这种观念的形成极大地推动着乳制品的消费和乳品行业的发展。 乳制品消费量从1 9 9 0 年的4 8 3 8 k t 增加到了2 0 0 0 年的9 2 2 9 h ，增加了l 倍之多。 我国乳制品的人均消费量也从1 9 9 0 年的4 4 k g 增长到2 0 0 0 年的7 3 8 k ，也增加 了近1 倍3 1 。 在我国乳制品产量和消费量增长的同时，我们也可以清楚地看到我国乳品的 人均消费量与世界平均水平1 0 0 k 人还存在巨大差距。这种巨大的差距一方面反 映了我国巨大的乳品消费潜力，同时也表明我国乳品工业还处于发展阶段。乳品 品种单，产品品种结构不合理是我国乳品行业存在的突出问题。比如我国乳制 品产量中奶粉产量占7 0 ，其它乳制品不仅产量较低而且存在企业规模小自 动化程度低，产品档次差等问题。开发我国巨大的乳品市场不仅仅取决于国民经 济的发展水平和居民收入水平的提高同时也与乳品行业自身发展水平和引导消 费有关。在我国城镇居民已进入小康生活水平的今天居民的经济收入水平已不 是限制乳卅| 肖赞水平的主要因素。但我国城铥i 居民对乳制l 铺的消费需求并不十分 浙江大学硕i ：学位论文 1 前言 1 1 我国乳制品的生产消费现状及趋势 近年来随着我国社会进步、经济飞速发展，人民生活水平提高及国家对乳 业的重视鼓励，我国乳品业得到了迅猛发展。改革丌放的前十五年，我国的奶牛 饲养和乳品加工业快速发展，平均每年以1 0 的速度递增。从1 9 9 5 年丌始我 国的乳品业进入结构调整、稳步发展的时期。到2 0 0 1 年，奶类总产量达到9 0 0 0 k t ， 比1 9 9 5 年增长了3 3 7 。乳制品达到8 2 9 k t ，年均增长1 1 5 。液体奶产量从1 9 9 6 年底的5 1 9 k t 增加到2 0 0 1 年的1 5 5 0 k t ，平均年增加4 7 3 川1 2 。我国乳品业的快速 发展不仅体现在乳品产量的增加，同时也表现在乳品消费量的提高。近几年，我 国乳品消费量每年以1 5 的速度递增，液体奶的市场销售年均增长高达4 7 3 。 乳品行业已成为近几年迅猛发展的新兴产业之一，被社会公认为“朝阳”产业， 甚至有人称这是个“白色时代”。 乳品行业的飞速发展在一定程度上取决于我国国民经济的整体发展水平但 消费者对乳制品的消费需求在一定程度上制约着乳制品行业的发展。乳制品吸引 消费者的一个重要方面是乳制品丰富的营养成分。牛乳富含蛋白质、矿物质、维 生素及多种免疫活性因子，是公认的全价营养食品。喝牛奶强身健体己成为许多 消费者的共 = ，这种观念的形成极大地推动着乳制品的消费和乳品行业的发展。 乳制品消费量从1 9 9 0 年的4 8 3 8 k t 增加到了2 0 0 0 年的9 2 2 9 h ，增加了l 倍之多。 我国乳制品的人均消费量也从1 9 9 0 年的4 4 k g 增长到2 0 0 0 年的7 3 8 k ，也增加 了近1 倍3 1 。 在我国乳制品产量和消费量增长的同时，我们也可以清楚地看到我国乳品的 人均消费量与世界平均水平1 0 0 k 人还存在巨大差距。这种巨大的差距一方面反 映了我国巨大的乳品消费潜力，同时也表明我国乳品工业还处于发展阶段。乳品 品种单，产品品种结构不合理是我国乳品行业存在的突出问题。比如我国乳制 品产量中奶粉产量占7 0 ，其它乳制品不仅产量较低而且存在企业规模小自 动化程度低，产品档次差等问题。开发我国巨大的乳品市场不仅仅取决于国民经 济的发展水平和居民收入水平的提高同时也与乳品行业自身发展水平和引导消 费有关。在我国城镇居民已进入小康生活水平的今天居民的经济收入水平已不 是限制乳卅| 肖赞水平的主要因素。但我国城铥i 居民对乳制l 铺的消费需求并不十分 浙江夫学坝：学位论文 强烈。这与我国人民传统的以谷物为主的饮食习惯有很大关系，也就是况在我国 许多人还不习惯于乳品的消费。有人甚至对牛乳特有的风味( 有时称为奶腥味) 不能适应有人饮用新鲜牛乳会出现乳糖不耐症。这种现象已成为制约我国城市 居民特别是南方经济发达地区乳品消费的主要因素。针对此种情况，在牛乳中 添加一定的副料，丌发出适应不同消费者口味需求的花色乳制品对丰富乳品市 场，引导乳品消费，促进乳品工业发展具有十分重要的意义。资料统计表明：在 选择液体奶消费时，有7 9 2 的消费者根据自己的习惯口味进行选择，仅有3 2 7 的消费者优先考虑价格因素。这足以证明乳品风味在乳品消费中的重要性p j 。 1 2 我国果科乳制品的生产研究状况 水果营养丰富，品种繁多，风味各异。许多水果含有一般食品缺乏但又是人 体所必需的营养成分，是人体维生素和矿物质的主要来源。水果纤维素能刺激肠 道蠕动，帮助其它营养物质消化、促进废物排除，预防消化道癌症。有些水果具 有降血脂，增强机体免疫力的保健功能。将水果加入牛乳中生产乳制品可以将 牛乳的营养和水果的营养及保健功能得到有效结合融为一体。同时，水果风味 各异含有特有的芳香物质，对改变牛乳风味具有十分有益的帮助。将牛乳与水 果结合起来生产乳制品不仅可以丰富牛乳制品的风味和品种，而且两种食品的 营养将得到有益互补，有利于提高两种食品的吸收率。因而以果料为添加料的乳 制品及其系列产品逐渐在国际市场流行。目前国外市场主要流行两类液念牛乳果 汁饮料，一类以牛乳为主蛋白质含量在l 一2 ：果汁含量在l o 一3 0 另一 类以果汁为主，蛋白质含量在o 4 1 【4 j 。 咀水果的风味和芳香物质改善牛乳风味来生产乳制品己被许多商家看好。市 场上名目繁多的以水果香精调昧的果味奶足以证明此观点。但以天然果肉、果汁、 果浆为原料生产的果料乳制品在我国市场上仍不多见。且市场上的果味乳饮料的 蛋白质含量仅为1 左右。目前，国内关于以果汁为添加料生产果料乳制品的报 导逐渐增加，但产品配方中乳固形物含量仅为5 ，蛋白质含量在1 左右1 4 】。如 何提高果制乳制品中牛奶的含量，提高产品中酪蛋白的稳定性是开发高蛋白果料 乳制品的难题。 酸乳山于其独特的风味及保健功能而风靡全世界。酸乳制品中的盏生菌能改 善肠道功能井促进人体健康( s a n d e r s ，1 9 9 9 ) 。乳酸杆菌，特别是乳糖杆菌和双歧 浙江夫学坝：学位论文 强烈。这与我国人民传统的以谷物为主的饮食习惯有很大关系，也就是况在我国 许多人还不习惯于乳品的消费。有人甚至对牛乳特有的风味( 有时称为奶腥味) 不能适应有人饮用新鲜牛乳会出现乳糖不耐症。这种现象已成为制约我国城市 居民特别是南方经济发达地区乳品消费的主要因素。针对此种情况，在牛乳中 添加一定的副料，丌发出适应不同消费者口味需求的花色乳制品对丰富乳品市 场，引导乳品消费，促进乳品工业发展具有十分重要的意义。资料统计表明：在 选择液体奶消费时，有7 9 2 的消费者根据自己的习惯口味进行选择，仅有3 2 7 的消费者优先考虑价格因素。这足以证明乳品风味在乳品消费中的重要性p j 。 1 2 我国果科乳制品的生产研究状况 水果营养丰富，品种繁多，风味各异。许多水果含有一般食品缺乏但又是人 体所必需的营养成分，是人体维生素和矿物质的主要来源。水果纤维素能刺激肠 道蠕动，帮助其它营养物质消化、促进废物排除，预防消化道癌症。有些水果具 有降血脂，增强机体免疫力的保健功能。将水果加入牛乳中生产乳制品可以将 牛乳的营养和水果的营养及保健功能得到有效结合融为一体。同时，水果风味 各异含有特有的芳香物质，对改变牛乳风味具有十分有益的帮助。将牛乳与水 果结合起来生产乳制品不仅可以丰富牛乳制品的风味和品种，而且两种食品的 营养将得到有益互补，有利于提高两种食品的吸收率。因而以果料为添加料的乳 制品及其系列产品逐渐在国际市场流行。目前国外市场主要流行两类液念牛乳果 汁饮料，一类以牛乳为主蛋白质含量在l 一2 ：果汁含量在l o 一3 0 另一 类以果汁为主，蛋白质含量在o 4 1 【4 j 。 咀水果的风味和芳香物质改善牛乳风味来生产乳制品己被许多商家看好。市 场上名目繁多的以水果香精调昧的果味奶足以证明此观点。但以天然果肉、果汁、 果浆为原料生产的果料乳制品在我国市场上仍不多见。且市场上的果味乳饮料的 蛋白质含量仅为1 左右。目前，国内关于以果汁为添加料生产果料乳制品的报 导逐渐增加，但产品配方中乳固形物含量仅为5 ，蛋白质含量在1 左右1 4 】。如 何提高果制乳制品中牛奶的含量，提高产品中酪蛋白的稳定性是开发高蛋白果料 乳制品的难题。 酸乳山于其独特的风味及保健功能而风靡全世界。酸乳制品中的盏生菌能改 善肠道功能井促进人体健康( s a n d e r s ，1 9 9 9 ) 。乳酸杆菌，特别是乳糖杆菌和双歧 浙江大学碗i ：学位论文 杆菌是发达国家重要的益生菌发酵剂菌种( r i c h a r d s o n ，1 9 9 6 ) 。出于缺乏蛋白质水 解能力，益生菌在牛乳中生长较为缓慢( o i i v e i r ae ta 1 ，2 0 0 1 ) ，通常的做法是加入两 种常用的菌种保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌来减少发酵时间( d a v ee t a 1 ，1 9 9 7 ，1 9 9 8 ) 。 以酸乳为首的发酵乳是全世界最为流行的乳制品。全世界发酵乳制品每年的 产量超过2 0 0 0 0 k t ，相关的酸乳制品，如新鲜的酸奶酪超过3 0 0 0 k t ( l u c e y c ta 1 ， 1 9 9 8 a ) 。随着对酸乳制品营养及保健功能的了解，近年来我国酸乳制品的生产 及消费呈持续的上升势头。1 9 9 9 年我国酸乳产量达到3 3 k t ，比1 9 9 2 年增加了近 3 0 科卦。目前，我国的酸乳生产己成为液态乳中除巴氏杀菌奶以外增产最快的乳 制品之一其产量已达到日产5 0 0 t 的水平，并以年平均2 5 的速度增加【6 j 。果料 酸乳指在牛乳发酵前后加入一定的果料，如果汁、果酱、果浆等加工而成的发酵 乳制品。2 0 世纪6 0 年代，瑞士人首先将水果果料加入天然纯酸奶中改变原有酸 奶的风味和口感，并使产品多样化使酸奶在欧洲许多国家进入工业化生产阶段， 并且在世界上其它国家与地区得以推广【5 】。这也显示出果料乳制品推动乳制品消 费的巨大潜力。 目前，国内市场主要流行以香精调味的果味调酸乳饮料。但以天然果肉、果 汁、果浆为原料生产的果料酸乳乳制品在市场上却不多见。我国当前的酸乳产品 完全集中于加糖的调味酸奶或果味加糖调味酸奶，而在国际市场最为流行和被消 费者青睐的酸乳产品是浓厚型的果料酸乳口】。随着国内消费者对乳品消费多样化 的要求，国内关于以果汁为添加料生产果利酸乳制品的研究报告逐渐增加，但市 场上，搅拌型的果料酸乳制品仍然较少。 1 3 影响果料乳制品质量的因素 果料乳制品生产中存在的主要问题是提高产品稳定性和改善产品感官质量。 果料乳制品的稳定性包括液态果料乳在加工及储臧中出现沉淀和产品分层，以及 果料酸乳制品乳清析出，脂肪分层等问题。凡是影响牛乳蛋白质稳定性及牛乳缓 冲体系的因素都会影响产品的稳定性。牛乳在f 常情况下是十分稳定的体系牛 乳中的蛋白质、乳糖、无机盐，水形成极为稳定的胶体体系。但许多因素，如各 种添加物和加工工艺都会改变此种平衡。特别是破坏酪蛋白胶粒结构稳定的因素 是果料乳制品产生沉淀的主要原因。为了提高产品的稳定性通常的做法是在产 浙江大学碗i ：学位论文 杆菌是发达国家重要的益生菌发酵剂菌种( r i c h a r d s o n ，1 9 9 6 ) 。出于缺乏蛋白质水 解能力，益生菌在牛乳中生长较为缓慢( o i i v e i r ae ta 1 ，2 0 0 1 ) ，通常的做法是加入两 种常用的菌种保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌来减少发酵时间( d a v ee t a 1 ，1 9 9 7 ，1 9 9 8 ) 。 以酸乳为首的发酵乳是全世界最为流行的乳制品。全世界发酵乳制品每年的 产量超过2 0 0 0 0 k t ，相关的酸乳制品，如新鲜的酸奶酪超过3 0 0 0 k t ( l u c e y c ta 1 ， 1 9 9 8 a ) 。随着对酸乳制品营养及保健功能的了解，近年来我国酸乳制品的生产 及消费呈持续的上升势头。1 9 9 9 年我国酸乳产量达到3 3 k t ，比1 9 9 2 年增加了近 3 0 科卦。目前，我国的酸乳生产己成为液态乳中除巴氏杀菌奶以外增产最快的乳 制品之一其产量已达到日产5 0 0 t 的水平，并以年平均2 5 的速度增加【6 j 。果料 酸乳指在牛乳发酵前后加入一定的果料，如果汁、果酱、果浆等加工而成的发酵 乳制品。2 0 世纪6 0 年代，瑞士人首先将水果果料加入天然纯酸奶中改变原有酸 奶的风味和口感，并使产品多样化使酸奶在欧洲许多国家进入工业化生产阶段， 并且在世界上其它国家与地区得以推广【5 】。这也显示出果料乳制品推动乳制品消 费的巨大潜力。 目前，国内市场主要流行以香精调味的果味调酸乳饮料。但以天然果肉、果 汁、果浆为原料生产的果料酸乳乳制品在市场上却不多见。我国当前的酸乳产品 完全集中于加糖的调味酸奶或果味加糖调味酸奶，而在国际市场最为流行和被消 费者青睐的酸乳产品是浓厚型的果料酸乳口】。随着国内消费者对乳品消费多样化 的要求，国内关于以果汁为添加料生产果利酸乳制品的研究报告逐渐增加，但市 场上，搅拌型的果料酸乳制品仍然较少。 1 3 影响果料乳制品质量的因素 果料乳制品生产中存在的主要问题是提高产品稳定性和改善产品感官质量。 果料乳制品的稳定性包括液态果料乳在加工及储臧中出现沉淀和产品分层，以及 果料酸乳制品乳清析出，脂肪分层等问题。凡是影响牛乳蛋白质稳定性及牛乳缓 冲体系的因素都会影响产品的稳定性。牛乳在f 常情况下是十分稳定的体系牛 乳中的蛋白质、乳糖、无机盐，水形成极为稳定的胶体体系。但许多因素，如各 种添加物和加工工艺都会改变此种平衡。特别是破坏酪蛋白胶粒结构稳定的因素 是果料乳制品产生沉淀的主要原因。为了提高产品的稳定性通常的做法是在产 浙江大学碗i j 学位论文 品中加入适当的高分子亲水化合物( 通常我们称为稳定剂) ，如：果胶( p e c t i n e ) 、 明胶( g e l a t i n ) 、羧甲基纤维素( c a r b o x y m e t h y l c e l l u l o s e ，简写为c m c ) 、藻酸丙二 醇酯( p r o p y l e n e g l y c o l a l g i n a t e ，简写为p g a ) 、变性淀粉等【6 】( 胁n w 锄ye ta 1 ， 1 9 9 2 ；x ue ta 】，1 9 9 2 ；s a l v a d o re ta 1 ，1 9 9 8 ) 。这些高分子化合物的添加对改变产品 的稳定性具有一定的帮助，但这些添加物会对牛乳的口味、口感产生不利的影响， 不适当的添加会使牛乳的酪蛋白发生凝聚。如何在不同的产品中添加适度的稳定 剂是生产果料乳制品的关键所在。 1 3 1 酪蛋白的结构及影响酪蛋白稳定性的因素 路蛋白的组成：酪蛋白( c a s e i n ) 在牛乳中占蛋白质总量的8 0 8 2 。出于牛 的喂养条件乳汁分泌阶段和挤奶时间不同，酪蛋白在全乳中含量会有所改变， 通常含量在2 4 2 9 9 l 之间。当脱脂乳p h 调整到4 6 ，温度为2 0 时，沉淀下 来的蛋白质就是酪蛋白。酪蛋白是一类含磷蛋白质，具有重要的生物功能( f i a t e t a 1 ，1 9 9 3 ) 。研究表明，酪蛋白不是单一的蛋白质，而是出n 。一b y k 一四种 类型组成( m e r c i e re ta 1 ，1 9 9 3 ) ，每类又有多种遗传变异体。每种类型在氨基酸组 成、分子量、电荷分布等方面都不同，因此在聚丙烯酞胺凝胶电泳图谱上出现不 同的条带。t h o m p s o n 发现牛乳酪蛋白在聚丙烯酰胺凝胶电泳图谱上有大约1 0 条带，况明酪蛋白是由不同组分组成的吼 乳中酪蛋白以酪蛋白胶粒的形式存在。酪蛋白胶体颗粒是一种复杂的胶粒结 构【引。它出许多酪蛋白分子和大量的钙、磷组成。酪蛋白中的丝氨酸羟基与磷酸 根之间形成一个酯键。钙磷以高度不溶的胶体磷酸钙形式存在，每1 0 0 9 酪蛋白 约含8 9 胶体磷酸钙。 酪蛋白的结构及稳定性i 酪蛋白胶粒结构见示意图i ( d ek m i f ，1 9 9 6 ) 。电 子显微镜观察表明酪蛋白胶粒由酪蛋白亚胶粒缔合而成。酪蛋白亚胶粒出近似球 形的abk 一酪蛋白组成酪蛋白复合物分子量约为3 1 护道尔顿直径为l o n m 左右。酪蛋白胶粒由a ，一酪蛋白和b 一酪蛋白定量结合成热力学稳定大小一致的 多个玫瑰花结构以形成胶粒的核核的外面由k 一酪蛋白排列在表面形成壳保 浙江大学碗i j 学位论文 品中加入适当的高分子亲水化合物( 通常我们称为稳定剂) ，如：果胶( p e c t i n e ) 、 明胶( g e l a t i n ) 、羧甲基纤维素( c a r b o x y m e t h y l c e l l u l o s e ，简写为c m c ) 、藻酸丙二 醇酯( p r o p y l e n e g l y c o l a l g i n a t e ，简写为p g a ) 、变性淀粉等【6 】( 胁n w 锄ye ta 1 ， 1 9 9 2 ；x ue ta 】，1 9 9 2 ；s a l v a d o re ta 1 ，1 9 9 8 ) 。这些高分子化合物的添加对改变产品 的稳定性具有一定的帮助，但这些添加物会对牛乳的口味、口感产生不利的影响， 不适当的添加会使牛乳的酪蛋白发生凝聚。如何在不同的产品中添加适度的稳定 剂是生产果料乳制品的关键所在。 1 3 1 酪蛋白的结构及影响酪蛋白稳定性的因素 路蛋白的组成：酪蛋白( c a s e i n ) 在牛乳中占蛋白质总量的8 0 8 2 。出于牛 的喂养条件乳汁分泌阶段和挤奶时间不同，酪蛋白在全乳中含量会有所改变， 通常含量在2 4 2 9 9 l 之间。当脱脂乳p h 调整到4 6 ，温度为2 0 时，沉淀下 来的蛋白质就是酪蛋白。酪蛋白是一类含磷蛋白质，具有重要的生物功能( f i a t e t a 1 ，1 9 9 3 ) 。研究表明，酪蛋白不是单一的蛋白质，而是出n 。一b y k 一四种 类型组成( m e r c i e re ta 1 ，1 9 9 3 ) ，每类又有多种遗传变异体。每种类型在氨基酸组 成、分子量、电荷分布等方面都不同，因此在聚丙烯酞胺凝胶电泳图谱上出现不 同的条带。t h o m p s o n 发现牛乳酪蛋白在聚丙烯酰胺凝胶电泳图谱上有大约1 0 条带，况明酪蛋白是由不同组分组成的吼 乳中酪蛋白以酪蛋白胶粒的形式存在。酪蛋白胶体颗粒是一种复杂的胶粒结 构【引。它出许多酪蛋白分子和大量的钙、磷组成。酪蛋白中的丝氨酸羟基与磷酸 根之间形成一个酯键。钙磷以高度不溶的胶体磷酸钙形式存在，每1 0 0 9 酪蛋白 约含8 9 胶体磷酸钙。 酪蛋白的结构及稳定性i 酪蛋白胶粒结构见示意图i ( d ek m i f ，1 9 9 6 ) 。电 子显微镜观察表明酪蛋白胶粒由酪蛋白亚胶粒缔合而成。酪蛋白亚胶粒出近似球 形的abk 一酪蛋白组成酪蛋白复合物分子量约为3 1 护道尔顿直径为l o n m 左右。酪蛋白胶粒由a ，一酪蛋白和b 一酪蛋白定量结合成热力学稳定大小一致的 多个玫瑰花结构以形成胶粒的核核的外面由k 一酪蛋白排列在表面形成壳保 浙扛大学烦f ? 学位论文 幽i酪蛋白胶粒结构示意图 护胶粒，没有x 一酪蛋白，其它酪蛋白和钙离子的复合物便将沉淀出来”1 。酪蛋 白分子的疏水基被酪蛋白亚胶粒包埋在中心形成浓密的疏水中心，而酪蛋白的酸 性基团( 羧酸、磷酸基) 和一些碱性基团朝向酪蛋白亚胶粒的外部形成亚胶粒的 亲水层，此种结构有利于酪蛋白亚胶粒以稳定的形式存在牛乳中。酪蛋白亚胶粒 内部，大部分酪蛋白分子以疏水交互作用和胶粒内部的氢键结合在一起。在乳中 c a + + 的活度下，在磷酸钙的“粘合”作用下，酪蛋白亚胶粒进一步凝结成酪蛋白 胶粒。 酪蛋白胶体与其它疏水胶体一样依靠表面静电斥力来维持胶粒的稳定性，但 这种作用对酪蛋白的稳定性并不起决定性作用。酪蛋白胶粒特殊的空间结构对维 持胶粒的稳定性具有重要作用。酪蛋白胶粒表面具有高度浓缩的水化层，当胶粒 相互碰撞时，在作用区域的蛋白质分子将损失构型熵并提供排斥力，防止胶粒的 凝聚。同时，浓厚的水化层也有助于胶粒的稳定性，当胶粒相互碰撞时，有弹性 的水化层可阻挡它们进一步靠近。 在酪蛋白亚胶粒结构中。 x 一酪蛋白起着十分特殊的作用。一般认为酪蛋白 胶粒通过x 一酪蛋白的电荷作用维持着胶粒的稳定性聚合态的蛋白质链伸出胶 粒的表面，形成“发层”结构( w a l s 订a 1 9 9 0 ；e r i cd i c k j n s o ne ta 1 ，1 9 9 8 ) 。k 一酪 蛋白具有特殊的一级结构，它的2 3 n 一术端( 副k 一酪蛋白部分) 是疏水性的， 而1 3 的c 术端( 大肽端) 部分具有亲水性特别是含有碳水化合物的分子带有 大量的负l 乜荷。因而亚胶粒中的x 一酪蛋白具有双重作用，它可以与a ，酪蛋白 浙江大学埘。l ? 学位论文 形成疏水交互作用，同时在胶粒的表面提供亲水表层。x 一酪蛋白大肽端( c 末 端) 的一部分突出胶粒的表面，象“柔软弯曲”的“毛发”，形成胶粒的“发层” 结构。加热处理的牛乳，在电镜下可见到大多数胶粒带有少量的附属物，这可能 是热处理造成钙和磷酸盐沉积到k 一酪蛋白b 一酪蛋白复合物的“毛发”上。许 多学者把x 一酪蛋白稳定酪蛋白胶粒多聚体的稳定作用称为聚合体电刷 ( p o l y e l e c t r o l y t eb r u s h ) ( e r i cd i c k i n s o ne ta 1 ，1 9 9 8 ) 。胶体颗粒多聚体的此 种稳定效应也叫位阻稳定( s t e r i cs t a b i l i z a t i o n ) 是保持亲液胶体稳定的主 要机制。在适宜的溶剂中，多聚合物刷嫁接( g r a f t e d ) 或锚接( a n c h e r e d ) 在 胶粒的表面，从而扩大了胶粒的稳定性。在不适宜的溶剂中，链一链的相互作用 大于链一溶剂的相互作用，多聚刷有崩溃的现象，这种趋势会使胶体体系发生凝 聚。牛乳酪蛋白胶粒的稳定主要依靠x 一酪蛋白组成的聚合体电刷，即位阻 ( s t e r i c ) 稳定( d e 鼬u i f e ta 1 ，1 9 9 6 ) 。这种刷的稳定性取决于聚合链的密度及 链上的电荷密度，在链密度较低或链的电荷密度较低( 或同时存在两种情况) 时， 这种刷趋于崩溃，酪蛋白胶粒就失去稳定性。 酪蛋白赫稳定性的研究表明：离子强度在0 1 m 或超过0 1 m 时，or 酪蛋 白乳化液变为絮状沉淀，而b 一酪蛋白和酪蛋白n a 的乳状液则仍然保持稳定 ( e cd i c k j n s o ne ta j ，1 9 9 8 ) 。大量的尿素或氯化胍可使胶粒溶解，少量的十二 烷基硫酸钠同样具有类似效果。 影响牛乳稳定性的因素。酪蛋白及牛乳的稳定性是乳制品加工中十分重要的 问题。在某些乳制品生产中我们需要降低酪蛋白胶粒的稳定性，如干酪和酸乳的 生产( d a r 旦a 1 1e ta i ，1 9 9 0 ) 但牛乳的热稳定性是乳品加工中永恒的主题。任何乳 制品的加工中都涉及牛乳的热处理，较高的牛乳热稳定性是十分必须的。牛乳的 热稳定性指牛乳在杀菌温度时对凝固反应的抵抗能力。在加工超高温消毒牛乳， 包装牛乳及含乳产品时具有重要的意义( s u i i i v a ne ta 1 ，2 0 0 2 ) 。牛乳的热稳定性受 各种组成成分( p h 、牛乳盐类、牛乳蛋白) 及加工处理( 预热、浓缩、均质) 的影响，这些因素会引起加工中部分或全部蛋白质的凝固甚至在储存中发生凝 固反应( o s u l l i v a ne ta 1 ，2 0 0 2 ) 。 用转谷氨酰胺酶处理牛乳能改变牛乳的水化作用，通过结合胺、交联键和脱 酰胺作用，使牛乳的酶凝固作用、流变性、乳化性、凝固性和热稳定性发生改变。 浙江大学删l ：学位论文 丌放式的酪蛋白是转谷氨酰胺酶作用的良好底物而球蛋白在原始状态时对转谷 氨酰胺酶的作用并不敏感，需要进行修饰如通过变性来改变它们的敏感性( h a n e ca j ，j9 9 6 ) 。o s u j l i v a l l 等( 2 0 0 1 ) 的研究表明转谷氨酰胺酶处理的复原乳稳定 性在p h 6 _ 3 6 7 明显高于没有处理的复原乳。用转谷氨酰胺酶处理牛乳能影响 牛乳的热稳定性，但热稳定性模式