综述：理解酶来源、环境参数和储存条件对牛奶蛋白水解活性的影响

《International Dairy Journal》：Review: Comprehending the influence of enzyme sources, environmental parameters, and storage conditions on the proteolytic activity of cow milk

本综述系统阐述了影响牛奶蛋白水解活性的核心因素（微生物污染、内源性酶如plasmin、加工及储存条件），揭示了其对乳品品质、货架期及加工适应性的关键作用。文章为优化乳品保鲜策略（如热/非热加工干预）提供了重要理论依据，对乳制品工业质量控制具有重要指导意义。

　　

牛奶蛋白质及其水解

牛奶蛋白质构成了一个高度复杂的体系，具有重要的营养和技术功能。它们主要分为酪蛋白（约占80%）和乳清蛋白（约占20%）。酪蛋白（α_s1-、α_s2-、β-和κ-酪蛋白）以胶体微团的形式存在，由胶体磷酸钙稳定，这确保了其在奶酪制作过程中的稳定性、悬浮特性和凝固潜力。相比之下，乳清蛋白如β-乳球蛋白、α-乳白蛋白、血清白蛋白、免疫球蛋白和乳铁蛋白则具有更紧凑的球状结构，对热变性更敏感。蛋白水解，即蛋白质在酶的作用下降解为肽和氨基酸的过程，会深刻改变这些蛋白质的结构和功能。水解的程度和模式取决于酶的特异性、底物可及性以及环境条件。

微生物污染与蛋白水解酶

微生物污染，特别是来自嗜冷菌的污染，是原料奶中蛋白水解的主要原因。这些微生物很好地适应了冷藏环境，并分泌热稳定的细胞外蛋白酶，例如来自假单胞菌属（Pseudomonasspp.）的AprX金属蛋白酶，这些酶即使在巴氏杀菌后仍能保留活性。这些酶能够降解酪蛋白和乳清蛋白，导致牛奶出现不良的质地变化（如凝胶化）、风味缺陷（如苦味）以及营养价值降低。其他细菌群，如芽孢杆菌属（Bacillus）和乳酸菌，也可能产生蛋白酶，但其在冷藏条件下的影响通常不如假单胞菌显著。控制微生物污染是限制此类蛋白水解的关键，措施包括改善原料奶的卫生条件、快速冷却以及应用有效的杀菌技术。

内源性酶：纤溶酶的作用

牛奶中天然存在内源性蛋白水解酶，其中研究最广泛的是纤溶酶/纤溶酶原复合物。纤溶酶来源于其无活性的前体纤溶酶原，其活性受到纤溶酶原激活物和抑制物的调节。纤溶酶对β-酪蛋白和α_s-酪蛋白具有高特异性，其活性在巴氏杀菌温度下相对稳定，因此会对乳制品（如UHT奶和奶酪）的长期稳定性和品质产生持续影响。纤溶酶介导的蛋白水解会影响奶酪的产率、凝乳特性，并可能导致UHT奶在储存期间发生年龄凝胶化。除了纤溶酶系统，牛奶中还含有其他内源性蛋白酶，如组织蛋白酶和体细胞酶，它们也可能在特定条件下对蛋白水解有所贡献。

减轻蛋白水解的加工干预措施

为了减轻蛋白水解并延长牛奶及乳制品的货架期，可以采用多种加工策略。这些方法大致可分为热加工和非热加工两类。

热加工干预，如巴氏杀菌和超高温处理，可以通过灭活微生物和部分内源性酶来减少蛋白水解。然而，某些细菌蛋白酶（如假单胞菌的AprX）具有极高的热稳定性，UHT处理可能无法完全将其失活，有时甚至可能因激活耐热酶或改变底物结构而间接促进蛋白水解。

非热加工干预提供了替代方案。超高压处理可以通过改变蛋白质构象和酶活性来影响蛋白水解，具体效果取决于所施加的压力大小和处理时间。膜过滤技术，如微滤和超滤，可以物理去除牛奶中的微生物和部分酶类。其他新兴技术，如脉冲电场、超声波和冷等离子体，也正在被研究用于控制蛋白水解活性，它们通过破坏微生物细胞膜或改变酶构象来发挥作用。

储存条件

储存温度是影响微生物生长和酶活性从而导致乳制品腐败的关键因素。低温储存（≤4°C）能有效减缓微生物增殖，但不能完全抑制嗜冷菌酶（特别是来自假单胞菌和芽孢杆菌的酶）的活性。长时间的冷藏反而可能有利于这些耐冷微生物的生长及其蛋白酶的积累。温度波动会显著加速酶促降解，因此在整个冷链中保持稳定、低温至关重要。此外，储存时间也直接关系到蛋白水解的程度，储存时间越长，蛋白酶作用的时间就越长，产品变质风险越高。

牛奶成分和pH值的影响

牛奶的成分，特别是蛋白质含量和pH值，显著影响蛋白水解活性。酪蛋白微团是内源性和微生物蛋白酶的底物，其中β-酪蛋白特别容易被纤溶酶和组织蛋白酶等酶水解。酪蛋白微团的结构和稳定性影响这些酶对底物的可及性，从而影响蛋白水解的速率和程度。牛奶的pH值变化会影响酶的活性和稳定性，以及底物蛋白的带电状态和构象。例如，偏离牛奶的正常pH范围可能会激活或抑制特定的蛋白酶。

季节和地区对蛋白水解活性的影响

季节和地区对牛奶中蛋白水解活性的影响是显著的，因为环境因素、饲养实践和微生物组成随地理位置和气候条件的不同而变化。这些差异会影响牛奶质量、微生物污染和酶活性，最终影响蛋白水解和乳制品的稳定性。例如，不同季节的饲料变化可能导致牛奶成分的细微改变，进而影响其作为蛋白酶底物的特性。不同地区的奶牛健康状况和饲养环境差异也会影响原料奶中的初始微生物载量。

结论

牛奶中的蛋白水解活性受到多种因素的影响，包括微生物污染、内源性酶系统、加工条件和储存参数。理解这些因素对于实施有效的保鲜策略以提高牛奶质量和乳制品稳定性至关重要。未来的研究可能需要更侧重于阐明特定蛋白酶的作用机制、开发更有效的联合控制技术，以及探索不同因素之间的相互作用，从而为乳制品行业提供更精准的指导。