酸性含乳饮料中蛋白质稳定性的研究进展

酸乳饮料体系中直接与 酪蛋白作用的果胶量小于20％，余下的80％的果胶存在 于酪蛋白与果胶组成的网络空隙中，在最终的稳定产 品中不起作用，而在加工酸乳的过程中，这些多余的 果胶对于提供足够的吸附果胶起着至关重要的作用， 吸附的果胶不能游离出来，非吸附的果胶存在于微弱 的网络结构中也是不能自由扩散的[53。 最近，Nakamura比较了大豆多糖和果胶在酸乳中 的作用。从大豆子叶中提取的大豆可溶性多糖(ssps) 浓度低于0．2％就可以在含8％的非脂乳固体酸性饮料 中起到良好的稳定作用。比果胶用量小。SSPs有着和 果胶类似的结构，在酸性条件下，低于牛乳中蛋白质 等电点时，类似高酯果胶能起到稳定剂的作用。SSPS 果胶稳定机制不同，果胶是通过包裹蛋白质粒子，使 其带负电荷而相互排斥；SSPS是通过空间位置稳定， SSPS的中性多糖侧链密密地包围在蛋白质粒子表层 而达到稳定，如图1所示【8】。 图1大豆可溶性多糖与果胶稳定蛋白质模式 1．2卡拉胶 Trom提出卡拉胶与酪蛋白形成了微弱的胶体结 构，它们相互作用形成了相互牵连的聚合物网络，这 种网络可阻止乳饮料的相分离[91。螺旋和卷曲状态的 卡拉胶的电荷密度不同，卷曲条件下的电荷之间的距 离为0．5nm，螺旋形式下的双螺旋距离为0．2nm，指出 螺旋形式的卡拉胶与K～酪蛋白之间静电作用力比卷 曲形式下大两倍。Spagnuolo提出卡拉胶阻止肉眼可见 的相分离须有两个条件：卡拉胶吸附在酪蛋白胶柬表 面和卡拉胶的自身螺旋聚合，通过电镜图象表明卡拉 胶在螺旋卷曲的状态形式下与酪蛋白胶束表面作用， 从而阻止肉眼可见的蛋白质凝聚[101。 Langendorff等研究了有关于温度影响牛乳中酪蛋 白和iota-卡拉胶相互作用关系。在60qC时，iota-卡拉 胶引起了非常细微的半径增加，可以判断iota-卡拉胶 没有吸附在酪蛋白上，而当iota-，A一卡拉胶大于临界 浓度时会使酪蛋白发生空缺絮凝现象[111，)A60℃冷却 的过程中含iota-卡拉胶的体系形成卡拉胶与酪蛋白 的网络结构，并且通过流变学确定了50～47oclp卡拉 胶由卷曲到螺旋的转变温度，由于在卷曲到螺旋的转 变温度t,寸iota-卡拉胶吸附酪蛋白，粒子尺寸突然增加 了40％，温度再次升高到60oC的时候，粒子尺寸还是保 持不变。说明iota-卡拉胶吸附酪蛋白是热不可逆的。 Langendorff研究了三种类型的卡拉胶【121：A一卡拉 胶、iota--卡拉胶，，c一卡拉胶在稀释一百倍的脱脂乳混 合体系．研究表明卡拉胶在特定条件下吸附在酪蛋白 胶束上．既高于一定临界电荷密度时两者才能吸引。 A一卡拉胶总处于最高的电荷密度形势，所以在任何温 度下都能与酪蛋白胶束相互吸引．使酪蛋白胶束之间 形成桥梁．冷却后形成卡拉胶与酪蛋白的网络结构。 iota--卡拉胶和，c一卡拉胶只有在低于由卷曲到螺旋转 变的温度时才能与酪蛋白发生吸引，因为螺旋形式下 的卡拉胶才有足够的电荷密度。 2影响酸乳饮料稳定性的主要因素 2．1 pH值 pH值为4．6时乳中酪蛋白发生沉淀，酪蛋白胶束 中主要含蛋白质92％，无机组分主要是磷酸钙约为 8％，以酪蛋白钙一磷酸钙复合胶束的形式存在。在牛 SLpH值为6．6左右酪蛋白胶束有着良好的稳定性，在 125℃下加热60min才开始变性聚集1131，随着pH值降 低，胶束净电荷减少，空间斥力减小，水化层变薄，酪 蛋白的稳定性降低，乳的稳定性变差，pH值为4．6时， 酪蛋白所带的净电荷为零，沉淀量最大。要使酪蛋自 在酸性条件下相对稳定的存在，需增加酪蛋白之间的 静电相互作用，加入稳定剂保护酪蛋白，同时减少酪 蛋白聚集沉淀的不利因素的影响。 2．2离子强度及螯合剂 在极微量的镁离子或者铁离子存在条件下，酪蛋 白的热稳定性减小，阳离子与酪蛋白不是直接联接 的，而是先形成阳离子柠檬酸盐或磷酸盐的中间体【141。 乳中的ca2+也是影响乳饮料稳定性的重要因素之一。 在酸性条件下，酪蛋白胶粒中结合的Ca2+会游离出来， 游离的Caz+就会被吸附到a。一酪蛋白上，使酪蛋白之 间发生凝聚而沉淀，导致饮料的稳定性降低。在溶液 中加入极少量的某种钠盐，钠离子使酪蛋白胶束表面 电荷增加，水化层增厚，对酪蛋白最外层的，c一酪蛋白 起保护作用。柠檬酸根离子不仅起到缓冲作用，而且 降低了牛奶中游离钙的有效离子浓度．起到稳定酪蛋 白的作用n⋯。贾新庄报道添加磷酸盐能够显著提高发 酵型酸乳饮料的稳定性【161，磷酸盐能够螯合钙离子，阻 了4芴万石芗万荔歹万万历雨五芴茹 万方数据 Monographs专题论述 止钙离子与蛋白质的负电荷区域反应，阻止钙离子与 果胶一酪蛋白复合物反应。 2．3其他因素的影响 果胶的用量和酪蛋白的粒子大小有关，粒子越小 则总表面积越大，果胶量也越多。贾新庄指出添 加蔗糖有利于稳定性的提高，如果采用其他甜味剂则 果胶的量要增加，果胶相对与cMc，在乳酸菌饮料体 系中防止沉淀效果更好，pH值为3．9~4．3果胶的应用效 果最好。 高慧娟等在提高酸性乳饮料稳定性方面。重点从 工艺上进行了研究[171，将传统的一次调酸工艺改进成 二次酸化新工艺。原生产工艺是将牛奶、稳定剂等水 溶液在中性范围内混合，通过调酸工艺将饮料fln'3pH值 调至3．2--4．0，酪蛋白的变化过程为先凝聚后分散二次 酸化工艺是用预先酸化的初配料缓冲液和两次补酸 的方法取代了原来的一次性调酸工艺。稳定剂等水溶 液调酸后加入牛乳，此时pH值为4．5。然后在第二次 调酸到pH值为4．0。由于预先酸化初配料的缓冲作 用，降低了pH值的变化程度，避免了pH值迅速下降 引起酪蛋白发生强烈凝聚沉淀。二次调酸可以减少 蛋白质沉淀，改善酪蛋白的分散稳定性，延长产品的 货架期。 对于酸乳饮料，增加均质压力能够进一步增加稳 定性。较大的粒子如蛋白质胶簇是产生不稳定的因素 之一，由于均质，粒子尺寸减小，稳定性增强。然而体 系中稳定剂浓度接近最小需求量时，增加均质压力会 产生大量的小粒子，导致稳定性降低【18】。另外，预热也 可以提高稳定性，预热可以使乳清蛋白变性，而使其 在酸化之前就吸附到酪蛋白胶束上从而改善乳的稳 定性。杀菌温度过高会使产品成分发生变化，酸性乳 饮料易产生沉淀，在较高温度下，乳蛋白粒子布朗运 动加快，碰撞机会增加，容易发生沉淀，一些稳定剂也 会因高温发生部分水解。酸性乳饮料采用85℃，25～ 30血n杀菌条件即可杀死有害菌，又可保持产品的稳 定状态【19】。 3展 望 酸性乳饮料或者发酵乳饮料都是口味好．营养丰 富的饮料，市场需求很大，但工艺和加工也比较复杂。 目前，国内研究的酸性乳饮料的工艺比较多，应用于 酸奶中的稳定剂种类不是很多．如果胶、羧甲基纤维 素钠，而国外的理论研究包括果胶与牛奶酪蛋白的作 用，卡拉胶与牛奶酪蛋白的作用关系及条件都已经有 了一定的研究基础．它们之间相互作用关系的影响因 素也是复杂的。因此我们仍需要进一步的研究乳中蛋 白质和羧甲基纤维素钠以及不同类型卡拉胶混合，它 们之间的相互作用体影响条件也需进一步探讨，蛋白 质与其他胶体的混合体系也需要进一步的理论和应 用研究，随着添加剂业的发展，相信会有新的稳定剂 来适用于酸乳体系。 参考文献： [1]DEKRUIFCG．CaseinmicelleinteractionsU】．InternationalD岫 Jonma，1999，l9：183—188． 12]DEKRUIFCG．Supra—aggregatesofcaseinmicellesasapreludeto coagulation[J]．JournalofDairyScience，1998，81：3019—3028． [3]张燕．果胶在发酵型酸性乳饮料中的应用[J]食品与发酵工业， 2002，28(12)：45-47 [4]LESKAUSKAITED，LIUTKEVICHIUSA，VALANTINAIEA．Influ- enceofthelevelofpectinontheprocessofproteinstabilisationinan acidifiedmilksystem[J]．Milchwissenschaft，1998，53：144—151。 【5】5 TUINIERR，ROLINC，DEKRUIFCG，Electrosorptionofpectin intocaseinmicelles[J]．Biomacromolecules，2002，3：632638． 【6】MAROZIENEA，DEKRUIFCGInteractionofpectinandcasein micellesⅡ】．FoodHydrocolloids，2000，14：391—394． [7]HANSTROMPR，DEKRUIFCG．Onthemechanismofstabilisa- tionofacidifiedmilkdrinksbypectin[J]．FoodHydrocolloids；2004，18： 565—572． 【8】8 AKIHIRON，HITOSHIF，MASAYOSHIK，eta1．Effectofsoybean solublepolysaccharidesonthestabilityofmilkproteinunderacidic conditions[J]．FoodHydrocolloids，2003，17：333—343． 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