（农产品加工及贮藏工程专业论文）瞬变高压与酶对鲜牛乳中β乳球蛋白变性的影响.pdf

瞬变高压与酶对鲜牛乳中夕一乳球蛋白变性的影响 摘要 乳品工业是我国食品工业中一个重要的支柱产业。瞬变高压加工技术具有工作压 力较低、可连续化操作、易于工业化等技术特点，是食品超高压加工技术的一个发展 方向。本研究以高新技术产业化为目标，研究瞬变高压、酶及二者的结合对一乳球 蛋白变性的影响。通过单因素试验考察瞬变高压的工作压力、进料温度、处理时间和 5 种酶( 胃蛋白酶、胰蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶和胰岛素) 的添加量、酶解 时间、p h 及酶解温度对夕乳球蛋白的变性程度( s d s 。p a g e 图、水解度和巯基含量) 的影响；并在此基础上，通过正交试验考察瞬变高压结合酶处理对夕乳球蛋白的综合 影响。 试验结果表明： ( 1 ) 在2 0 , - - , 6 0m p a 范围内，瞬变高压会导致伊乳球蛋白凝聚，且伊乳球蛋白 的凝聚作用随着压力的提高而增强；但过高的压力( 8 0m p a ) 会导致其产生解聚作用。 2 5 , - - - , 4 59 c 进料温度的影响结果与压力类似。而2 - - - 8m i n 处理时间的变化对伊乳球蛋 白的影响不显著。 ( 2 ) 考察的5 种酶中，碱性蛋白酶获得最大的夕乳球蛋白的水解度，达1 6 2 2 ， 其适宜的酶解条件为：酶的添加量4 0 i ll ，酶解时间o 2 5h ，p h 7 0 ，酶解温度 4 0 。 ( 3 ) 胰蛋白酶获得最大的夕乳球蛋白巯基含量，获得较大的巯基含量下的酶 解条件为：酶的添加量2 0ul ，酶解时间1 0h ，p h 8 0 ，酶解温度3 0 。 ( 4 ) 对于所选的5 种酶，瞬变高压预处理均可提高其酶解夕一乳球蛋白的水解度 和巯基含量，且在6 0m p a 预处理，5 种酶的水解度均达到最大值。 关键词：瞬变高压；酶解；夕乳球蛋白；水解度；巯基含量 t h ed e n a t u r a l i z a t i o no f b l a c t o g o b u l i ni nf r e s h m i l kb yi n s t a n t a n e o u sh i g h - p r e s s u r ea n de n z y m e a b s t r a c t d a i r yi n d u s t r yi so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tm a i n s t a y si nc h i n e s ef o o di n d u s t r y i n s t a n t a n e o u sh i g h p r e s s u r ep r o c e s s i n gt e c h n o l o g y w h i c hh a st h et e c h n i c a lf e a t u r e so fl o w w o r kp r e s s u r e ，c o n t i n u o u so p e r a t i o na n de a s yt oi n d u s t r i a l i z a t i o n ，h a sb e e nd e v e l o p e dt ob e ad i r e c t i o ni nt h ef i e l do ff o o du l t r a h i g hp r e s s u r ep r o c e s s i n gt e c h n o l o g y t oa i ma t i n d u s t r i a l i z a t i o no fi n s t a n t a n e o u sh i g h p r e s s u r et r e a t m e n t t h ee f f e c to fi n s t a n t a n e o u s h i g h p r e s s u r e ，e n z y m e a n dc o m b i n e di n s t a n t a n e o u s h i g h p r e s s u r e a n de n z y m eo n d e n a t u r a l i z a t i o no fm i l k 伊l a c t o g l o b u l i nw a sr e s e a r c h e d s i n g l ef a c t o r s ，i n c l u d i n gw o r k p r e s s u r e ，f e e dt e m p e r a t u r e ，p r o c e s s i n gt i m eo fi n s t a n t a n e o u sh i g h - p r e s s u r e ，t h ea m o u n to f e n z y m e ，h y d r o l y s i st i m e ，p ha n dh y d r o l y s i st e m p e r a t u r e ( p e p s i n ，t r y p s i n ，n e u t r a lp r o t e a s e ， a l k a l i n ep r o t e a s ea n di n s u l i n ) w e r ei n v e s t i g a t e dt or e v e a 】t h e i re f f e c t so nt h ed e g e n e r a t i o n o ff l - l a c t o g l o b u l i n ( s d s p a g e ，h y d r o l y s i sd e g r e ea n ds u l f h y d r y lc o n t e n t ) o nt h eb a s i so f t h e s er e s u l t s as e r i e so fo r t h o g o n a le x p e r i m e n t sw e r ep e r f o r m e dt od i s c l o s et h ee f f e c to f c o m b i n e di n s t a n t a n e o u sh i g h p r e s s u r ea n de n z y m eo nd e n a t u r a l i z a t i o no fb 1 a c t o g o b u l i n t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t sw e r es u m m a r i z e da n ds h o w na sf o l l o w s ：f1 ) i n s t a n t a n e o u s h i g hp r e s s u r e ，r a n g i n gf r o m2 0t o6 0m p a ，l e dt oc o h e s i o no f 夕一l a c t o g l o b u l i n c o h e s i o no f 一l a c t o g l o b u l i ni m p r o v e da c c o m p a n i e dw i t ht h es t r e s si n c r e a s i n g ，b u tt h et o oh i g hp r e s s u r e ( 8 0m p a ) c a u s e dd e p o l y m e r i z a t i o no f 伊l a c t o g l o b u l i n t h ee f f e c to ft e m p e r a t u r ei nr a n g eo f 2 5t o4 5 w a ss i m i l a rt ot h a to fi n s t a n t a n e o u sh i g hp r e s s u r e b u tp r o c e s s i n gt i m e ( 2t o8 r a i n ) d i dn o ta f f e c t 伊l a c t o g l o b u l i ns i g n i f i c a n t l y ( 2 ) a m o n gt h et e s t e de n z y m e s ，t h e a l k a l i n ep r o t e a s ew a sm o s te f f e c t i v e t h eh y d r o l y s i sd e g r e eo ff l - l a c t o g l o b u l i nw a su pt o 16 2 2 t h ea p p r o p r i a t eh y d r o l y s i sc o n d i t i o nw a ss u m m a r i z e da sf o l l o w s ：t h ea m o u n to f e n z y m ei s4 0 “l ，h y d r o l y s i st i m ei so 2 5h ，p hi s7 0a n dh y d r o l y s i st e m p e r a t u r ei s4 0 ) ( 3 ) t r y p s i no b t a i n e dt h em a x i m u mf l - l a c t o g l o b u l i ns u l f h y d r y l c o n t e n t t h eo p t i m u m c o n d i t i o nt oo b t a i ns u l f h y d r y lc o n t e n tw a ss h o w na sf o l l o w s ：a m o u n to fe n z y m ei s2 0 l ， l a y d r o l y s i st i m ei s 1 0h 。p hi s 8 0a n dh y d r o l y s i st e m p e r a t u r ei s3 0 ( 4 ) e f f e c to fa l l e x a m i n e de n z y m e so nb o t ht h eh y d r o l y s i sd e g r e ea n ds u l f h y d r y lc o n t e n to f9 - l a c t o g l o b u l i n c a nb ee n h a n c e db yi n s t a n t a n e o u sh i g h p r e s s u r ep r e - t r e a t m e n t i na l lt h ec a s e s ，h y d r o l y s i s d e g r e eo f8 1 a c t o g l o b u l i n c a nb ew e r e u pt o t h em a x i m u mu n d e ri n s t a n t a n e o u s h i g h p r e s s u r ep r e t r e a t m e n to f6 0m p a k e y w o r d s ： i n s t a n t a n e o u s h i g h p r e s s u r e ，e n z y m a t i c h y d r o l y s i s ，f l - l a c t o g l o b u l i n ， h y d r o l y s i sd e g r e e ，s u l f h y d r y lc o n t e n t 插图清单 图1 1 乳球蛋白的氨基酸序列5 图2 1 蛋白质标准曲线1 3 图2 2l 亮氨酸标准曲线15 图2 3 不同流速的凝胶分离紫外检测图一1 6 图2 4 夕一乳球蛋白的电泳图1 6 图3 1 工作压力对夕乳球蛋白影响的s d s p a g e 图1 8 图3 2 进料温度对夕乳球蛋白影响的s d s p a g e 图19 图3 3 处理时间对夕乳球蛋白影响的s d s p a g e 图1 9 图3 4 工作压力对巯基含量的影响结果2 0 图3 5 进料温度对巯基含量的影响结果2 0 图3 - 6 处理时间对巯基含量的影响结果一2 1 图4 1 酶及其添加量对夕乳球蛋白水解度的影响结果2 2 图4 2 酶解时间对夕乳球蛋白水解度的影响结果2 3 图4 3p h 对酶解夕乳球蛋白水解度的影响结果一2 4 图4 - 4 酶解温度对p 乳球蛋白水解度的影响结果2 5 图4 5 酶的添加量对夕乳球蛋白巯基含量的影响结果2 5 图4 6 酶解时间对夕乳球蛋白巯基的影响结果一2 6 图4 7p h 对酶解夕乳球蛋白巯基的影响结果一2 7 图4 8 酶解温度对夕乳球蛋白巯基的影响结果2 7 图5 1 工作压力对酶解夕乳球蛋白水解度的影响结果4 0 图5 2 进料温度对酶解夕乳球蛋白水解度的影响结果一4 1 图5 3 处理时间对酶解夕乳球蛋白水解度的影响结果4 2 图5 4 工作压力对酶解夕乳球蛋白巯基含量的影响结果4 2 图5 5 进料温度对酶解乳球蛋白巯基含量的影响结果4 3 图5 - 6 处理时间对酶解夕乳球蛋白巯基含量的影响结果一4 4 表格清单 表1 一l 乳品生产设备比较6 610001 1 表2 1 蛋白质标准曲线绘制加样表一13 表2 2 不同浓度的牛血清白蛋白吸光值表1 3 表2 4 酶活力测定结果表1 4 表3 1 瞬变高压的巯基含量正交试验结果2 2 表3 2 瞬变高压的巯基含量正交实验方差分析2 2 表4 1 胃蛋白酶的正交试验结果2 8 表4 2 胃蛋白酶的极差分析结果一2 9 表4 3 胃蛋白酶的方差分析结果2 9 表4 4 胰蛋白酶的正交试验结果3 0 表4 5 胰蛋白酶的极差分析结果3 1 表4 6 胰蛋白酶的方差分析结果一3 1 表4 7 中性蛋白酶的正交试验结果3 2 表4 8 中性蛋白酶的极差分析结果”3 3 表4 9 中性蛋白酶的方差分析结果3 4 表4 1 0 碱性蛋白酶的正交试验结果3 5 表4 1 l 碱性蛋白酶的极差分析结果一3 6 表4 1 2 碱性蛋白酶的方差分析结果3 6 表4 13 胰岛素的正交试验结果”3 7 表4 1 4 胰岛素的极差分析结果3 8 表4 1 5 胰岛素的方差分析结果3 8 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所 知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得金起互些盔堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文储签字：砑蕾冬钿肌 年月日 v 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金月曼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金胆王些太 堂一可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文者躲冷导师签名 签字日期：年月日签字日期：年月日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 致谢 本论文在我的导师陈从贵教授的悉心指导下完成的。在论文的选题、资料的收集、 实验材料的准备、实验方案设计实施到论文的撰写、修改定稿的整个过程中，都得到 了导师无私的帮助。老师渊博的知识、严肃的科学态度、严谨的治学精神、精益求精 的工作作风，积极进取的生活态度深深地感染和激励着我，使我受益匪浅! 在此向陈 老师致以我诚挚的谢意! 同时，感谢王武老师、方红美老师、周存六老师及其他老师给予我热情的帮助! 感谢实验室我的同伴们，在课程学习、实验设计实施和论文撰写期间，给予我的大力 支持和热心帮助，在此一并表示衷心感谢! 最后，我要感谢我的家人与亲友! 在求学期间，精神上给予我极大的安慰与支持， 物质上无私的奉献与帮助，使我得以顺利完成学业。在此，向他们表示最诚挚的谢意! 值此论文完成之际，谨向我敬爱的导师、给予我热情帮助的老师、同学以及我的 家人与亲友致以衷心的感谢! ! ! 第一章前言 1 1 我国乳品业的发展现状与趋势 随着国民经济的发展和人们生活水平的提高，近年来我国乳品业发展迅速，鲜乳 及乳制品的消费量迅速增加，这对改善人民生活、增强人民健康起到重要作用。乳品 工业是我国食品工业中重要的支柱产业之一。 1 1 1 我国乳品业的发展现状 目前，我国乳品业潜在发展空间巨大，但高速的发展必潜藏着巨大的风险，主要 表现在生产条件和消费结构上，乳制品加工关键技术，以及设备、检测技术、质量标 准、安全管理体系等均与国际先进水平有一定差距；同时，国民在食品消费结构日趋 多元化，且消费区域性差异大。 1 1 1 1 乳品的生产现状 ( 1 ) 生产加工技术 在科技发达的今日，乳品加工关键技术较大程度反映了我国与国际先进水平存在 差距。在杀菌关键技术上，冷杀菌( 如高压杀菌技术 1 ，2 】、超声波灭菌【3 】、抗微生物酶 杀菌 4 1 、微波杀菌技术【5 1 、紫外线杀菌6 1 和臭氧杀菌7 】等) 在世界乳品工业得到不同程 度的研究和应用；而我国的杀菌技术集中在热杀菌上，主要采用巴氏杀菌和超高温杀 菌等，其他杀菌技术在我国也正在研究，但没有像发达国家那样将其应用在生产领域。 另外，在检测关键技术上，超声波技术、生物传感器、免疫学技术和高效毛细管电泳 分析技术等在国外已被广泛应用于乳品检测及在线检测上。我国乳品工业在发展中， 同样也要求使用有效的检测技术对乳制品进行检测，尤其是针对乳中微量物质及影响 大的活性物质或毒素等。 ( 2 ) 生产加工设备 与发达国家相比，我国乳品工业的经济实力、技术装备水平、企业规模均有较大 差距。有关资料显示，乳业装备整体水平同世界先进国家大约还有2 0 年的差距【8 j ，尤 其是通用关键机械方面与国外差距大，而且品种少，性能差( 表1 一1 ) 。 表1 1 乳品生产设备比较 t a b 1 一c o m p a r ew i t ht h ep r o d u c te q u i p m e n t 旦! 翌坠 ( 3 ) - $ l 锖u 品品种与品质 据统计，发达国家2 0 0 1 年酸乳上市的新品种有9 0 0 种之多，欧洲开发的乳制品品 种占世界乳制品新品种的7 2 【9 】。和国外相比，我国乳品新品种少，产品结构单一， 在风味、品质、品种上差距比较大，众多厂商固守鲜奶、酸奶这几块大蛋糕，品牌之 间目标市场和销售渠道同质化，产品差异小，缺少特色竞争。例如：缺少功能性乳制 品等可满足健康需求和经济消费需求的特有品种i l 。 1 1 1 2 乳品安全管理现状 近年来，我国乳与乳制品质量状况有了明显改善，奶源质量管理也取得突破性进 展。但原料乳和抗生素残留等方面的问题依然不少，原料乳中的干物质较低，细菌数 和体细胞数较高或人为掺有抗生素及一些不洁物质。再者，我国目前个体养牛规模小， 无法采用机械化挤奶( 大多为手工挤奶) 因而造成原料奶质量不一致，影响产品质量。 原料奶质量是乳品质量的基础【j ，必须加强奶源基地建设，确保奶源质量。其次，主 要是抗生素残留和微生物污染。各地卫生检疫部门在若干调查中发现，鲜牛乳中抗生 素残留检出率为3 6 ，消毒牛乳中1 1 4 8 ，奶粉为3 9 5 8 。同时，乳与乳制品中的葡 萄球菌、结核杆菌、溶血性链球菌和病原性大肠杆菌等病原菌的检出也时有发生1 1 2 j 。 2 0 0 8 年震惊国内外的三聚氰胺事件，甚至造成了我国的乳品安全危机。保证乳品及食 品安全，任重道远。 1 1 1 3 乳品消费现状 据国家统计局的统计，2 0 0 6 年1 月一5 月，全国城镇居民平均每人每月乳品消费量 ( 包括鲜乳品、酸奶和奶粉) 为2 1 4 蝇( 奶粉按7 折算为鲜奶，酸奶按1 折算) ， ：1 5 2 0 0 5 年 同期平均增长了3 5 ，鲜乳品 = 1 5 2 0 0 5 年同期平均增长7 2 7 1 3 】。据调查，固定1 3 个品牌的乳品消费者，占乳品消费者的比例是：北京为7 5 7 ，上海为8 3 2 ，重庆为 8 1 1 ，西安为8 3 2 【1 4 】。区域性消费乳品的差异较大，表现为人均消费的差距，而且 这个差距近几年又呈扩大的趋势。城乡消费乳品的差距是由城乡之间收人水平、营养 知识和营养保健意识及乳品购买方便程度的差异等共同造成的。 另外，我国乳品企业管理体制不尽科学。我国乳品工业的管理体制是养殖业归属 于农业部，乳品加工列入轻工部门，流通归商业部门管理，而国际乳品贸易又归经贸 部管理，由于相互关联的行业内部流通被人为地分隔开来，每个管理部门考虑问题的 角度不同，制定的政策不同。因此，这种体制易产生“门户之见”，从而制约了乳品行 业的发展【i5 。 1 1 2 我国乳品业的发展趋势 从发展趋势看，我国乳业必须走产业化、集团化之路，开展奶业生产、加工、销 售一体化的经营思路。传统的乳品加工工艺和生产技术已难以适应现代乳品工业的发 展，不能满足开发新产品新技术的要求。因此，必须采用高新技术，以加快乳品工业 的发展步伐。 1 1 2 1 乳品生产发展趋势 2 乳品生产急需从奶源建设、生产设备及技术更新出发和新产品研发上，提高我国 乳品行业的整体水平和在国际上的竞争力。 奶源建设上，由于目前我国养牛规模小，且多为手工挤奶，卫生条件差，原料掺 杂使假的现象也时有发生，造成乳中的干物质含量较低，微生物含量超标，严重影响 产品质量。要想出好奶，多出奶，则需要选择科学合理的饲养方式和优良的奶牛品种。 生产设备及技术更新上，传统的乳品加工工艺和生产技术已难以适应现代乳品工 业的发展，不能满足开发新产品新技术的要求因此，必须采用高新技术， 以加快乳 品工业的发展步伐f 1 6 , 1 7 】。借鉴和学习国外先进科学技术为我所用，仍是当今摆在我们 面前的迫切任务。 新产品研发上，功能乳制品开发和液态乳新品种品种将是我国乳品工业的主力 军。结合国际及国内研究情况，应大力发展低胆固醇、低脂肪乳制品，开发具有调节 肠道微生态作用的发酵乳制品，开发具有多种疗效的免疫乳，以及乳中生物活性物质 酪蛋白磷酸肽的开发利用。另外，我国液体乳的品种不多，应进一步开发液体乳以适 应不同消费者的需要。如各类强化乳、咖啡乳、巴氏杀菌奶、酸奶、配方奶、双歧因 子牛乳、果汁乳、蔬菜汁乳和专为孕妇或儿童设计的牛乳等。 1 1 2 2 乳品安全管理的发展 生产技术的改进和提高并不意味着乳制品的安全性不再是重要的问题。相反，可 能因为过分信赖先进的生产设备而放松管理，最终导致严重的质量问题的出现。可口 可乐饮料公司和日本雪印乳品公司都曾发生过严重的质量事故，说明食品行业严峻的 安全卫生形势丝毫没有减轻的迹象【l 引。 国家食品行业“十一五”科技发展规划中明确指明，要重点攻克溯源技术、真伪鉴 别技术、在线物性探测技术、快速检测技术、微生物测报技术、食品安全风险性评估 技术、食品安全监测预警技术、全程质量与食品安全控制技术、食品安全标准体系等， 发展这些技术理应成为我国食品质量与安全控制技术的方向。 1 1 2 3 乳品消费结构变化 近几年乃至今后一个时期内我国乳品消费的趋势鲜乳制品、酸奶的消费比重将 逐年上升；奶粉的消费则逐年下降，但仍有一定的市场，功能性奶粉是未来的发展方 向。根据国家食品行业“十一五规划 ，乳制品加工将在液态乳加工和无菌包装、干 酪加工、乳清分离、超高温灭菌上进一步发展。 1 2 乳蛋白质与1 3 一乳球蛋白简介 1 2 1 乳蛋白质 乳中蛋白质的种类多，含量丰富，分布广泛。乳蛋白主要有酪蛋1 刍( c a s e i n ) 和乳 清蛋t 刍( w h e yp r o t e i n ) 两大类，此外还有含量相对较少的乳脂肪球膜蛋白( m i l k f a t g l o b u l em e m b r a n ep r o t e i n ) 。 酪蛋i 刍( c a s e i n ，c n ) 是乳腺上皮细胞合成的，是乳中特有的一组磷蛋白，含有大 3 量的磷和钙。c n 以磷酸醋键与丝氨酸的羟基结合，c n 中还含有少量已糖、氨基糖和 唾液酸等残基。常乳中，c n 在牛乳中占总蛋白的8 0 f j 引。 目前，牛乳酪蛋白中己发现几十种具有重要生理功能的活肽。酶解酪蛋白生产活 性肽，已成为制备出具有高营养、易吸收且具有生物学功能的乳肽产品，成为乳品深 加工的研究开发的重要方向。研究较多是酪蛋白降解后分离得到伊酪啡肽， f l - c a s o m o r p h i n e s ) ，其中活性最强是伊c a s o m o r p h i n e s 一5 【2 0 1 ，能够抵制蛋白酶的进一步降 解，从而在动物体内发挥其生理功能，在功能性食品中将得到应用。尽管来源于酪蛋 白的生物活性肽已有不少报道，但是这仅仅是一个开始，对尚未发现的大量生物活性 肽不容忽视。与乳品生产工艺相结合，生产出功能性活性肽的乳及乳制品，将引导中 国乳业的全面健康地发展【2 。 乳清蛋白是牛乳中除去酪蛋白后的乳清中所含的蛋白质。乳清蛋白主要包括伊乳 球蛋白( f l - l a c t o g l o b u h n ，伊l g ) ，0 【一乳白蛋白( a - - l a c t a l b u n u n ，a l a ) ，清蛋i 兰t ( s e r u m a l b u m i n ，s a ) ，免疫球蛋白( h m n u n o g l o b u l i n ，i g ) # n 孚l 铁蛋仨t ( l a c t o f e r i m ) 等。 乳清蛋白具有高蛋白、低脂肪、低胆固醇的特点，有很高的营养机制和生物学效 价，被营养学界誉为“蛋白质之王”，随着科学技术发展和理念的提升，乳清蛋白已成 为多种健康食品的主科，在乳品业中发挥日益重要的作用【2 2 。 乳清蛋白若用于乳饮料，可以赋予多种优点：成分天然，风味纯正，改进产品质 地，替换非乳品稳定剂，强化蛋白质和钙【2 3 1 ，以及作为益生菌、乳铁蛋白及其他生物 活性成分或营养疗效成分的载体等。 1 2 2p 一乳球蛋白简介 1 2 2 1 伊乳球蛋白( f l - l g ) 的结构 牛乳中伊乳球蛋白主要以二聚体形式存在，由非共价键连接的两个单体亚基组成。 每个单体含有两个二硫键c y s 6 6 c y s l 6 0 和c y s l 0 6 c y s l 9 9 ，还有1 个c y s l 2 1 自由硫氢 基。伊乳球蛋白是牛乳中的主要热敏蛋白，由1 6 2 个氨基酸组成( 图1 1 ) ，并在c 1 0 6 4 - , c 1 1 9 及c 6 6 , - - 一c 1 6 0 位置上含有双硫键的键结、c 1 2 1 位置上具有单一硫键【2 引。伊乳球蛋 白的二级结构由9 个反平行的口折叠和1 个a 螺旋的分子所组成。c y s l 2 1 藏都一折叠与a - 螺旋之间，f l - l g 中一l , ( c a l y x ) 形成一个疏水性结构。其结构与维生素a 结合蛋e i ( r e t i n o l b i n d i n gp r o t e i n ；r b p ) 相似。此外，伊乳球蛋白可以结合许多不同的配位体，包含脂肪 酸、维生素a 、维生素a 的衍生物、紫值、各种芳香环分子和酮等。9 0 的病人血清 能识别的肽段为v 甜4 1 由6 0 ，t y r l 0 2 - - a r 9 12 4 和l e u l 4 9 m i l e l 6 2 。分别占整修乳球 蛋白分子过敏原性的1 0 - - 1 5 。从晶体结构上看，肽段c 端( 1 4 9 1 6 2 ) 的螺旋结构非 常易变；肽段( 4 l 一0 ) 和( 1 0 2 _ 1 2 4 ) 的环通过氢键或二硫键稳定。这3 个肽段位于分子 表面，易与抗体接触。肽段( 1 8 ) ，( 2 5 一o ) 和( 9 2 1 0 0 ) ，5 2 - - - 6 5 的病人血清可 识别；肽段( 9 一1 4 ) 和( 8 4 - _ 9 1 ) ，4 0 的病人血清可识别。肽段( 7 8 _ 8 3 ) 和( 1 2 5 1 3 5 ) 则很少能被人i g e 识别。完整的肛乳球蛋白分子中，肽段( 8 4 _ 9 1 ) 并不在分子表面。肽 段( 9 14 ) 和( 9 2 - - 10 0 ) 很难被酶水解，且在分子内部，因此过敏原性相对较低瞄5 。 4 l e l j i l e v a l t h 卜g l n 一t h r _ m e t iy 卜g l y 七e u ( 1 0 卜a s p 一1 l e - g l n - l y 汕l _ - a l a _ g l y - t h 卜1 岫_ t y r ( 2 0 ) s e 卜- l e l 卜al a m e t _ - a l a a l 卜_ s e 卜- a s p i l e s e “3 0 卜也e 山u - a s p i a 】a _ g 】l 卜s e 卜- a l a p 晗一l ，e u - a 曙( 4 0 ) _ v a l t y 卜一v a l g l u g l u 量七u 正s _ 冲r o - t h r _ p r o ( 5 0 卜乇l u _ g l y _ a s r l e l 】g l l j i l e l e u l e u g i n l y s ( 6 0 ) t r p _ g l u a s n g l y g l u c y s - a l a g 1 n l y 孓一l y s ( 7 0 ) - - - i 1e ile _ a i a g l u l y 卜- t h 卜l y 一i l e p r d 一a i a ( 8 0 ) _ 一v a i p h e 埘孓一i l e as 旷a l a l e l l as n g l l 卜一a s n ( 9 0 卜一l y 争一v a l l e u v t l l e u a s p _ t h 卜_ a s p - t y 卜l y s ( 1 0 0 ) - - - l y 呐r l e l j l e l 】一p h e - c y s m e t _ 毛l l 卜一a s n _ - s e r ( 1 1 0 卜- a l a _ g l u _ p r o _ 一g l l 卜g 1 n s e 卜l e u - a l a 一_ c y s g i n ( 12 0 卜y s l e l 卜- v a l a 呻卜- p “卜如l l 一v a l a s p - a s p ( 13 0 卜g l l 卜一a l a ，乩e l 卜屯l i l l y s p h 卜a s 卜l y s - a l a - l e u ( 14 0 卜l y 卜a l a l e u 二p r 0 _ 一m e t _ - h is 一l l e a f 旷- l e u s e “1 5 0 卜- p h e _ a s 肛_ p r 加- t h 卜毛l n _ l e u g l u g 1 u _ g 1 c y s ( 16 0 卜h i s i l e ( 16 2 ) 图1 1 伊l g 的氨基酸序列 f i g 卜la m i n oa c i ds e q u e n c eo f 伊l g 1 2 2 2 伊乳球蛋白的研究现状 a n e m a 等( 2 6 研究发现，高压作用邗乳球蛋白会发生变性，且变性程度与压力、 温度有关；时间和压力一定的条件下，升高温度则会增加其变性的程度，并由此变性 的蛋白质过敏性位点被消除或掩盖。 1 9 9 9 年北卡罗来纳州大学东南乳品研究中心的研究表明：伊乳球蛋白能够对脂溶 性营养素如维生素a 和维生素e 进行预结合。这有助于进一步提高乳制品、焙烤食品、 运动饮料营养性的发展前景f 2 7 】。另一方面，伊乳球蛋白的胶凝性和持水性好，己成为 众多食品系统中功能性高的配料。目前，已采用热诱导伊乳球蛋白胶来模仿和替代脱 脂食品中的动物脂肪，从而带动以乳清为原料的脂肪替代品的开发，如应用于低脂肉 制品中。此外，伊乳球蛋白也可用于酸奶中，以变性的形式添加时，它能形成比原酸 奶大一倍的凝胶，有助于提高产品的质量。 通过酶解、加热、筛选技术的应用来减少潜在的过敏。乳制品中伊乳球蛋白抗原 性会受到加工技术的影响。一些研究证明，在高压下，酶解乳球蛋白更有效。另外， 可以用热处理修饰抗原反应【2 8 】。热处邶乳球蛋白表明在被加热到9 0 时，抗原性显 著增加，这是因为加热后，使抗原决定部位被伸展和暴露出来。 随着乳球蛋白应用研究的不断深入，伊乳球蛋白的开发价值将逐步显现，其不 利的一面也会最终得到解决。第一，低脂食品的健康意义己逐渐被人们所重视，伊乳 球蛋白良好的凝胶性能及其对脂溶性维生素的绑定能力使它可以作为脂肪的替代品 应用于低脂健康食品的生产。同时，伊乳球蛋白对黑色素产生的抑制作用与提高细胞 膜抗氧化性的能力，使其在化妆品领域也有潜在的应用前景。第二，伊乳球蛋白经过 改性处理后，将扩大其在食品领域内的应用。第三，伊乳球蛋白对于婴儿的致敏性将 会通过持续的科学研究得以解决，并可以通过解决这一问题促进整个乳制品加工业的 5 发展。第四，伊乳球蛋白源活性肽以及伊乳球蛋白与其他物质结合所形成的复合物的 特有生物功能，使得其在保健食品及医药等相关领域有着巨大的应用前途【2 9 1 。 1 3 超高压技术在乳品加工中的应用及瞬变高压加工技术简介 1 3 1 超高压技术在乳品加工中的应用研究 1 8 9 9 年美国科学家b e r th i t e 首次发现了4 5 0m p a 下，超高压能延长牛乳的保藏在 此基础上，国内外学者研究了高压技术在牛乳中的应用，包括超高压对乳中各种主要 成分的影响多集中于对酪蛋白和乳清蛋白的研究；超高压对牛乳理化性质的影响；超 高压对乳中微生物杀菌效果的研究；超高压对乳及乳制品品质的影响。 在超高压条件下，酪蛋白胶束破裂为更小的颗粒。这种破裂伴随着酪蛋白和钙磷 酸盐在整个牛乳中或乳清相中的增加，非酪蛋白氮和乳清氮的相对分数的减少。f e l i p e 等报道 3 0 1 ，在2 5 ，5 0 0m p a 时，肛乳球蛋白成为最容易变性的乳清蛋白，而免疫球 蛋白和0 【乳白蛋白的变性只发生在更高的压力和特定的温度( 5 0 ) 下。g e r v i l l a 等所作 羊乳中游离脂肪酸( f f a ) ( 乳脂肪水解而来) ，超高压影响研究表明，1 0 0 - 5 0 0m p a ，4 、 2 5 、5 0 的高压处理没有增力h f f a 含量，甚至一些在5 0 的处理显示f f a 的含量比新 鲜牛乳的更低p 。 一般来讲，1 0 0 - - - , 5 0 0m p a 、3 0m i n 的压力处理提高了牛乳对凝乳酶的凝结性质， 尽管3 0 0m p a 以上的压力能增加了牛乳在凝乳酶作用下的凝结时间。减小乳中酪蛋白 胶束颗粒的直径可以提高乳的凝结性质。超高压处理导致微粒的减小伴随着球形颗粒 变为串状或簇状胶束的构象变化，而且这种减小是凝结特性提高的直接原因【j 引。 另外，超高压对微生物的影响也是研究的一个重要方面。食品中微生物对压力的 抵抗作用变化非常大。这和压力处理的条件( 大小、时间、温度、循环等) ，食品成分 与特性以及微生物的生理状态有关。一般处于对数生长期的微生物比处于稳定期的对 压力更为敏感，通常革兰氏阳性菌比阴性菌更能抵制压力。阳性菌在2 5 c 需要应用 5 0 0 , - - , 6 0 0m p a 的压力处理1 0m i n 才能达到灭活。然而，阴性菌2 5 只需要应用3 0 0 4 0 0m p a 的压力处理1 0m i n p 可达到灭活。普通酵母和霉菌对压力最为敏感。 1 3 2 瞬变高压技术在食品工业中应用的原理及特点 瞬变高压杀菌是液态食品在超高压均质机内受到高速撞击、剪切、压力瞬间释放 等强烈的作用，使料液中的细菌的细胞结构发生破坏和改变，从而失去或钝化其生物 活性。这一概念是在射流均质机的作用机制的基础上发展起来的，尽管这些作用产生 的基本条件仍为高压，但形式已经远不止高静水压杀菌中单纯的挤压作用。瞬时高压 杀菌技术是一种连续常温动压杀菌技术，它能够避免常规热杀菌处理造成的对食品品 质的劣化，从营养、风味、色泽等方面最大限度地保全食品的自然特性，更有效地利 用食品原料中的有效成分p 引。 国外于2 0 世纪8 0 年代末出现了食品超高压加工技术( h i 曲p r e s s u r ep r o c e s s i n g h p p ) 【3 4 1 。而瞬变高压是在高压技术的基础上发展起来的，通常研究人员都是利用高压 6 与高静压结合温度( 中温或低温) 、酸度( p h ) 等因子，以及改变加压方式( 脉冲式) 对食品 微生物、酶等影响的研究，旨在推进食品高压加工技术的研究与应用。中温协同瞬变高 压杀菌，能形成优于单纯超高压加工的杀菌效果，同时可大幅度降低工作压力，为技术产 业化创造了有利条件【3 引。 瞬变高压在食品加工中表现以下几个特点【3 3 】： ( 1 ) 压力选择上：瞬时高压技术使用的压力仅为超高压的下限压力( 2 0 1 0 0 m p ) ， 在技术措施和工程措施上更具可操作性，更利于实现液态食品真正的连续生产。 ( 2 ) 承受压力上：在瞬时高压杀菌处理的流体中，流体承受的压力是流体动力学 上的压力，这种流动液体中的压力是随着流体流速的增减而变化的。 ( 3 ) 处理的原理上：瞬时高压是利用超高压产生对液体食品的挤压，以及压力释 放、强烈剪切和高速撞击等联合作用处理，使其中微生物的细胞结构发生破坏和改变， 从而失去或钝化其生物活性。 ( 4 ) 处理工艺上：瞬时高压技术是呈流动状态，采用超高压均质机进行连续化操 作，从而可以实现工业上的连续化操作。 ( 5 ) 处理时间上：瞬时高压技术条件由于连续化操作，处理时间极其短暂，整个 过程只需1 5 s ，在如此瞬时，效果也是随压力升高而效果愈好。并且处理次数是一个 关键因素。 1 4 酶在乳蛋白加工上的应用 随着乳牛业和乳品工业的迅猛发展，原料奶和乳制品产量大幅度提高，乳制品花 色品种极大丰富，质量也有了质的飞跃。高新技术如基因技术、酶技术、微生物技术、 高压技术、冷杀菌技术等在乳制品生产中的应用也越来越广泛。酶是活细胞产生的具 有催化功能的蛋白质，它参与生物体内各种生物化学反应过程。近年来，酶制剂在食 品工业中的应用越来越广泛，尤其在乳业及乳品工业中的应用更是异军突起。 1 4 1 酶在乳蛋白加工中的应用原理 由于酶水解不产生消旋作用，也不破坏氨基酸，反应条件温和，产品纯度 高，而且根据酶的特异性可有选择地水解某些肽键，因此，对蛋白质水解的研 究主要集中在酶解上。在水解过程中，影响蛋白酶解的因素很多，如酶的种类、 预处理条件、水解条件及酶解物的处理方法等。由于其酶切位点包藏于蛋白质 分子内部，而很难被蛋白酶水解，有时必须对其进行适当的预处理，使蛋白适 度变性，如酶解前进行瞬变高压处理或加热处理等。 关于酶法水解乳清蛋白过敏原的研究国外有一些报道( 3 6 38 1 。p i n t a d o 等用胰蛋白酶 和胃蛋白酶水解牛乳清蛋白；c a s t r o 等则选用了从b a c i l u ss u b t i l i s 分离出的两种蛋白酶 对乳清蛋白进行水解。e n a 等用c o r o l a s e7 d 9 2 础一种曲霉菌属产生的酶) 、胃蛋白酶 和c o r o l a s e 即蝴腺酶的混合物) 单独或分步组合对乳清蛋白进行水解。w r o b l e w s a k 等则选用了碱