张富新，魏 怡

（陕西师范大学食品工程与营养科学学院，陕西西安710062）

羊奶酪蛋白热稳定性的研究

张富新，魏 怡﹡

（陕西师范大学食品工程与营养科学学院，陕西西安710062）

以莎能和关中羊奶为原料，通过从羊奶中提取酪蛋白，分别在不同的pH、温度以及添加不同浓度的Ca2+、柠檬酸钠、三聚磷酸钠、干酪素的条件下测定酪蛋白的热凝固时间（HCT），研究其对羊奶酪蛋白热稳定性的影响。结果表明,pH在6.8时酪蛋白的热稳定性最好，高温会降低酪蛋白的热稳定性，钙离子可以降低羊奶酪蛋白的热稳定性，适量的柠檬酸钠或三聚磷酸钠可以有效提高羊奶酪蛋白的热稳定性，干酪素对酪蛋白稳定性影响不明显。

羊奶酪蛋白，热稳定性，热凝固时间

羊奶以其营养丰富、易于吸收等优点被视为乳品中的精品，被称为“奶中之王”，是世界上公认的最接近人奶的乳品，是现代人类健康的营养佳品[1]。陕西省是全国奶山羊大省，具有著名的莎能奶山羊、关中奶山羊等优良品种，羊奶制品加工处于国内领先水平[2]。但由于羊奶与牛奶在理化特性方面的差别，用羊奶加工液态奶时，由于经高温处理，羊奶出现沉淀现象，限制了羊奶这一宝贵资源的开发利用。在羊奶加热沉淀中，蛋白质是其主要成分，尤其是羊奶蛋白质的主要成分-酪蛋白，而酪蛋白的稳定性对液态奶的稳定性起着至关重要的作用。因此，本文通过对羊奶酪蛋白的热稳定性进行研究，寻找能够改善酪蛋白稳定性的有效方法，为羊奶产品深加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

羊奶 来自西北农林科技大学教学实验农场莎能奶山羊和关中奶山羊所产的新鲜乳；HCl，CaCl2，柠檬酸钠，三聚磷酸钠，干酪素，氢氧化钠等 均为分析纯。

JB-3型定时恒温磁力搅拌器 上海电磁新泾仪器有限公司；玻璃仪器气流烘干器 郑州长城科工贸有限公司；精密电子天平 上海第二分析仪器厂；雷磁PHS-3C精密pH计 上海精密科学仪器有限公司；HDM-3000型数字空文电热套 江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司；HHW-21CU-600型电热恒温水槽 上海福玛实验设备有限公司；GZX-9146MBE数显鼓风干燥箱 上海博迅实业有限公司医疗设备厂；MDF-U5411 BIOMEDICAL FREEZER SANYO Electric Co.,Ltd.，日本；LXD-2离心沉淀机 上海医用分析仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 酪蛋白的提取 采用等电点沉淀法[3-4]，将羊奶pH调至4.2（羊奶酪蛋白的等电点），3000r/min离心30min，所得沉淀置于冻干机中冻干30h，将冻干成白色粉末状的酪蛋白置于-40℃冷冻备用。

1.2.2 酪蛋白溶液的配制 称取酪蛋白2.84g，置于与150mL烧杯中，加入100mL蒸馏水，搅拌，置于50℃水浴锅中加热并不断搅拌，同时用0.5mol/L NaOH调pH至6.7（羊奶自然pH），待酪蛋白完全溶解。

1.2.3 酪蛋白稳定性的测定 利用恒温油浴锅，运用热凝固时间法（HCT）进行测定酪蛋白热稳定性。将1mL的酪蛋白溶液密封于毛细管中，在高温（120～140℃）的恒温油浴中加热，并不时转动毛细管，密切注意酪蛋白溶液的变化，待管壁有沉淀析出，记录从开始加热到溶液出现沉淀的时间，即为酪蛋白的热凝固时间（Heat Coagulation Time，HCT），每次做三个平行。

2 结果与分析

2.1 pH对酪蛋白热稳定性的影响

将酪蛋白溶液的pH调至6.4、6.6、6.7、6.8、7.0和7.2，分别密封于毛细管中，然后分别在120℃和140℃下测定热凝固时间（HCT），结果见图1和图2。

图1 120℃下pH对羊奶酪蛋白热稳定性的影响

图2 140℃下pH对羊奶酪蛋白热稳定性的影响

由图1、图2可以看出，羊奶酪蛋白在pH为6.8时，热凝固时间最长，热稳定性最好。在pH低于6.8时，随着pH的增加，热凝固时间逐渐增大，但在pH大于6.8时，随pH的增加，热稳定时间逐渐减小。这可能是因为pH的变化能够影响酪蛋白表面吸附膜的带电情况,从而影响酪蛋白溶液的稳定性，尤其是在140℃高温处理下,可能加剧酪蛋白表面水化层的活动[5-6]。

2.2 温度对羊奶酪蛋白稳定性的影响

将羊奶酪蛋白溶液密封于毛细管中，分别置于120、125、130、135、140℃下测定HCT,结果见图3。

由图3可以看出，羊奶酪蛋白在较低温度下，热凝固时间长，热稳定性较好。当温度在120～125℃时,其热稳定性随着温度的升高逐渐降低；当温度在125～140℃时,热稳定性随温度升高明显降低。酪蛋白是一种对热不敏感的蛋白质,在120℃下只有部分热变性沉淀,在高温处理时,酪蛋白体系的熵发生改变,有可能破坏氢键,改变了酪蛋白的疏水性,从而影响了其稳定性[7-8,13]。

图3 温度对羊奶酪蛋白稳定性的影响

此外,不同品种奶山羊奶酪蛋白的热稳定性也有一定差别，莎能羊奶酪蛋白的热稳定性高于关中羊奶酪蛋白[9]。

2.3 Ca2+对羊奶酪蛋白稳定性的影响

向pH为6.8的羊奶酪蛋白溶液中加入CaCl2,使其浓度为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6g/L, 分别密封于毛细管中，在120℃下测定其热稳定性，结果见图4。

图4 Ca2+对酪蛋白热稳定性的影响

由图4可以看出，随着钙离子浓度的增加，羊奶酪蛋白热凝固时间逐渐缩小，热稳定性逐渐降低。酪蛋白表面具有静电荷,它们互相排斥,使得酪蛋白之间不易发生凝聚。当溶液中存在大量的Ca2+时，Ca2+与酪蛋白结合,使得酪蛋白的净电荷减少,分子间的斥力降低,因而使酪蛋白易于聚集[7，10]。

2.4 柠檬酸钠对酪蛋白热稳定性的影响

向羊奶酪蛋白溶液中加入柠檬酸钠，使其浓度为0、0.2、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0g/L，分别密封于毛细管中，在120℃下测其稳定性，结果见图5、图6。

由图5和图6可以看出，在柠檬酸钠浓度为0.4g/L时，羊奶酪蛋白热凝固时间最长，热稳定性最好。在柠檬酸钠浓度低于0.4g/L时，随着浓度的增加热凝固时间逐渐增大，但在柠檬酸钠浓度高于0.4g/L时，随浓度的增加，热稳定时间逐渐减小。柠檬酸盐具有较强的螯合性，能够有效螯合溶液中的Ca2+，使游离Ca2+浓度降低，影响酪蛋白表面电荷，对酪蛋白的热稳定性有重要影响[9-10]。前人研究表明，影响酪蛋白的热稳定性的一个因素是钙离子的浓度,可以通过添加钙离子螯合剂来增加酪蛋白的稳定性[11]。因此，通过适当地调节柠檬酸钠的含量，可有效提高羊奶中酪蛋白的热稳定性。另外，不同品种奶山羊所产的羊奶的酪蛋白的热稳定性也有一定差别，所以调节pH之后，莎能羊奶酪蛋白的热稳定性高于关中羊奶酪蛋白的这种现象表现得更加明显，这可能与不同乳样对pH的敏感程度有关。

图5 柠檬酸钠对羊奶酪蛋白热稳定性的影响

图6 调节pH为6.8时柠檬酸钠对羊奶酪蛋白热稳定性的影响

2.5 三聚磷酸钠对酪蛋白热稳定性的影响

向羊奶酪蛋白溶液中加入三聚磷酸钠，使其浓度为0、0.2、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0g/L，分别密封于毛细管中，在120℃下测其稳定性，结果见图7、图8。

由图7可以看出，在三聚磷酸钠浓度为0.5g/L时，羊奶酪蛋白热凝固时间最长，热稳定性最好。在三聚磷酸钠浓度低于0.5g/L时，随着浓度的增加热凝固时间逐渐增大，酪蛋白热稳定性增加；在0.5～0.6g/L时，随着浓度的增加热凝固时间逐渐降低，热稳定性明显下降；在0.6～0.8g/L时，随着浓度的增加热凝固时间无明显变化；但在三聚磷酸钠浓度高于0.8g/L时，随浓度的增加，热稳定时间逐渐降低，酪蛋白热稳定性下降。出现这种状况可能是因为磷酸盐能够螯合游离钙离子，降低溶液中钙离子对蛋白质静电性的影响，增加蛋白质的稳定性[12]。

由图8可以看出，调节pH之后，羊奶酪蛋白热稳定性的最高点变为0.4g/L，相对稳定时浓度从0.6～0.8g/L变为0.5～0.8g/L。

图7 三聚磷酸钠对羊奶酪蛋白热稳定性的影响

图8 调节pH为6.8时三聚磷酸钠对羊奶酪蛋白热稳定性的影响

从图7、图8可以看出，通过适当地调节羊奶中三聚磷酸钠的含量，可以有效提高羊奶中酪蛋白的热稳定性。

2.6 干酪素对羊奶酪蛋白的热稳定性的影响

在羊奶酪蛋白溶液中加入3.5%的干酪素，使溶液的浓度为0%、6%、8%、10%、12%、14%，分别密封于毛细管中，在120℃下测其热稳定性，结果见图9。

图9 干酪素对羊奶酪蛋白热稳定性的影响

由图9可以看出，干酪素对羊奶酪蛋白的热稳定性无明显影响，图中曲线微小的波动可能是因为误差引起的。前人研究发现，干酪素能影响羊奶的热稳定性，将它加入羊奶后，羊奶中乳清蛋白和酪蛋白的比例发生变化，导致羊奶热稳定性的提高，本实验中羊奶酪蛋白溶液中不存在乳清蛋白，所以干酪素钠不能引起羊奶酪蛋白的热稳定性发生变化。

3 结论

3.1 羊乳酪蛋白在pH为6.8时热稳定性较好，高于羊乳自然pH（6.7）下酪蛋白的热稳定性。

3.2 羊奶酪蛋白热稳定性随温度的升高而降低。

3.3 随着酪蛋白溶液中Ca2+浓度增加，羊乳酪蛋白的热稳定性减小；在柠檬酸钠的添加量为0.4g/L时，羊奶酪蛋白的热稳定性最好；三聚磷酸钠的添加量为0.5g/L时，羊奶酪蛋白的热稳定性最好；调节pH至6.8之后，在0.4g/L时酪蛋白的热稳定性最好，与未调pH组相比，羊奶酪蛋白的热稳定性有明显提高；干酪素对酪蛋白热稳定性的影响不明显。

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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 *通讯联系人

张富新（1962-），男，教授，博士，研究方向：食品科学。

陕西省农业攻关项目（2009K01-08）；陕西省农业科技创新项目（2010NKC-10）。