中國(guó)水牛奶酸凝膠特性及其形成機(jī)制研究.pdf

1、凝膠在食品蛋白加工過程中扮演著重要角色，備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注。酸乳作為一種營(yíng)養(yǎng)、風(fēng)味俱佳的食品，是世界性流行乳制品。目前，絕大部分酸乳凝膠是由荷斯坦牛奶經(jīng)乳酸菌發(fā)酵形成的，而水牛奶作為一種優(yōu)質(zhì)奶源，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，利用水牛奶制作的酸乳凝膠在乳制品中具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。酸乳凝膠特性對(duì)酸乳質(zhì)量具有重要影響，了解酸乳凝膠中生物大分子間的相互作用和形成機(jī)制是控制和提高酸乳質(zhì)量的理論基礎(chǔ)，也是乳制品工藝?yán)碚摰年P(guān)鍵內(nèi)容。本文對(duì)3種水牛奶的基本乳成分及其

2、理化特性進(jìn)行了分析，獲取水牛奶加工工藝參數(shù)，并對(duì)水牛奶酸凝膠的質(zhì)構(gòu)特性及其受胞外多糖的影響進(jìn)行了研究，另外對(duì)酸凝膠的主要組分酪蛋白(CN)在酸化凝膠過程中結(jié)構(gòu)變化及其與乳清蛋白、胞外多糖等生物大分子的相互作用進(jìn)行了研究，主要得到以下幾方面實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
　　 通過對(duì)3種水牛奶的工藝學(xué)特性研究，發(fā)現(xiàn)水牛雜交后代牛奶乳蛋白、脂肪、總固形物含量等多個(gè)指標(biāo)高于摩拉水牛奶和荷斯坦牛奶，且前者的穩(wěn)定性也較高。另外不同品系水牛奶的緩沖容量不同。同

3、時(shí)，發(fā)現(xiàn)牛奶濃度對(duì)其粘度、表面張力及電導(dǎo)率影響顯著，加熱溫度對(duì)其粘度和表面張力有不同程度的影響。4種牛奶的粘度均隨溫度的上升、稀釋倍數(shù)的增大而逐漸變小。pH值對(duì)其zeta電位、電導(dǎo)率和穩(wěn)定系數(shù)影響顯著。當(dāng)溫度為45℃、pH6.6、稀釋倍數(shù)為6時(shí)，牛奶的表面張力較小。聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)和質(zhì)譜結(jié)果表明水牛奶與荷斯坦牛奶酪蛋白不同，水牛奶β-酪蛋白的分子量稍高于荷斯坦牛奶，且水牛奶缺少αs2-酪蛋白。
　　 采用3

4、種水牛奶為原料，利用乳酸菌發(fā)酵制作酸凝膠，對(duì)其凝膠理化特性及質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)不同種類水牛奶酸凝膠的流變學(xué)、質(zhì)構(gòu)特性存在一定差異。酸凝膠的表觀黏度與牛奶的總固形物含量成正比，雜交后代水牛奶酸凝膠的硬度比摩拉水牛奶低，但膠體脫水收縮作用敏感性(STS)較摩拉水牛奶高。同時(shí)，對(duì)不同種類水牛奶酸凝膠的差異性與相關(guān)性進(jìn)行了研究，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單相關(guān)和典型相關(guān)分析，得出酸乳質(zhì)構(gòu)特性中的硬度和膠粘性與乳成分中的蛋白質(zhì)含量顯著相關(guān)。
　　

5、 將發(fā)酵酸凝膠中提取的胞外多糖(EPS)添加到水牛奶和荷斯坦牛奶中，利用乳酸菌發(fā)酵制作酸乳凝膠，研究EPS添加量對(duì)不同種類牛奶形成酸凝膠的質(zhì)構(gòu)特性的影響及其差異性，發(fā)現(xiàn)EPS對(duì)不同種類牛奶酸凝膠影響不同，其中以雜交一代(F1)最顯著。EPS對(duì)水牛奶酸凝膠的形成具有一定的促進(jìn)作用，凝膠質(zhì)構(gòu)特性更致密，添加少量EPS使酸凝膠粘度下降。利用激光共聚焦掃描顯微鏡(CLSM)和掃描電子顯微鏡(SEM)觀察添加EPS水牛奶酸凝膠的微觀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)隨著

6、EPS添加量增加，蛋白與EPS間靜電相互作用及EPS的空間位壘作用破壞了膠束的原有結(jié)構(gòu)，酪蛋白膠束聚集方式發(fā)生改變，促使發(fā)酵酸凝膠體系形成新的網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)。
　　 采用圓二色譜(CD)、熒光光譜和納米粒度分析對(duì)不同濃度、酸度和離子強(qiáng)度下的水牛奶CN各級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明蛋白濃度、環(huán)境的酸度和離子強(qiáng)度對(duì)水牛奶CN結(jié)構(gòu)影響顯著。水牛奶CN濃度明顯影響CN二級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白濃度較低時(shí)，其三級(jí)結(jié)構(gòu)變化不明顯;蛋白濃度較高時(shí)，熒光強(qiáng)度隨

7、蛋白濃度呈線性增強(qiáng)趨勢(shì)，并使酪蛋白分子發(fā)生重排，疏水基團(tuán)暴露，CN疏水性增強(qiáng)，CN顆粒聚集增大。在本研究范圍內(nèi)，當(dāng)pH6.0時(shí)，水牛奶CN二級(jí)結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定。當(dāng)離子強(qiáng)度較大、pH較低時(shí)，對(duì)水牛奶CN三級(jí)結(jié)構(gòu)影響較大，使CN的疏水基團(tuán)暴露。
　　 采用CD、色氨酸（Trp）和ANS熒光光譜分析CN/WP體系中分子的相互作用，發(fā)現(xiàn)蛋白濃度、環(huán)境中離子強(qiáng)度、pH均對(duì)CN/WP體系有不同影響。當(dāng)二者濃度比為5∶3時(shí)，CN/WP體系中分子二、

8、三級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，α-螺旋、β-折疊含量增多。隨著離子強(qiáng)度增加，引起CN/WP分子結(jié)構(gòu)改變，且在離子強(qiáng)度由0.01M增至0.15M過程中較為顯著，導(dǎo)致Trp分子內(nèi)猝滅作用增加。環(huán)境pH值由pH6.0降至pH5.0的過程中，體系分子中β-折疊含量增加，導(dǎo)致Trp分子暴露在疏水環(huán)境中，Trp分子內(nèi)淬滅作用減弱，疏水基團(tuán)暴露。
　　 采CD、Trp和ANS熒光光譜分析CN與EPS的相互作用，發(fā)現(xiàn)EPS濃度、環(huán)境中離子強(qiáng)度、pH均影

9、響CN與EPS的相互作用。隨著pH降低，EPS影響CN Trp分子猝滅，低濃度EPS對(duì)CN分子二、三級(jí)結(jié)構(gòu)影響顯著，主要表現(xiàn)為CN分子α-螺旋結(jié)構(gòu)增多，Trp發(fā)生分子內(nèi)猝滅，疏水基團(tuán)被遮蔽，而高濃度EPS則導(dǎo)致CN分子β-折疊增多。環(huán)境中離子強(qiáng)度較高(0.15M-0.30M)時(shí)，EPS濃度對(duì)CN的結(jié)構(gòu)影響較小。
　　 采用CD、Trp和ANS熒光光譜分析CN與油酸相互作用，發(fā)現(xiàn)蛋白濃度、環(huán)境中離子強(qiáng)度、pH對(duì)CN與油酸的相互作用