添加β-乳球蛋白及 pH 值对加热脱脂奶酸凝的影响

《International Dairy Journal》：Effect of β-lactoglobulin addition and pH on the acid gelation of heated skim milk

　　

摘要

在自然 pH 值下，加热前（80 °C/30 分钟）向牛奶中添加 0 至 1.0% 的β-乳球蛋白，增加了血清相β-乳球蛋白和κ-酪蛋白，对α-乳白蛋白、α_s-酪蛋白或β-酪蛋白影响甚微。粒径随着β-乳球蛋白的添加量增加至 0.5% 而减小，然后在更高添加水平下增加。增加β-乳球蛋白水平增加了酸凝乳的硬度、屈服应力和屈服应变。对于脱脂乳和添加 1% β-乳球蛋白的脱脂乳，pH 6.5 时血清相蛋白水平较低，随着 pH 升高至 7.1 而增加。与脱脂乳相比，添加β-乳球蛋白的牛奶中血清蛋白水平更高。加热降低了脱脂乳中随 pH 增加的粒径，而添加 1% β-乳球蛋白的牛奶显示从 pH 6.5 到 6.6 减小，随后显著增加至 pH 7.1。对于添加 1% β-乳球蛋白的脱脂乳制备的酸凝乳，硬度、屈服应力和屈服应变随 pH 显著增加。对于脱脂乳制备的酸凝乳，只有硬度随 pH 显著增加。观察到了血清相κ-酪蛋白、血清相乳清蛋白与流变特性之间的相关性。

引言

加热牛奶会导致乳清蛋白变性，并导致它们与牛奶系统中的其他蛋白质相互作用。形成的聚集蛋白复合物可以存在于牛奶血清相或酪蛋白胶束胶体复合物中，血清相和胶体相之间的分布强烈依赖于加热时牛奶的 pH 值。在大约 pH 6.5 时，κ-酪蛋白不会从酪蛋白胶束中显著解离，因此大多数变性的乳清蛋白与胶束表面的κ-酪蛋白相互作用。增加加热前牛奶的 pH 值会导致更多κ-酪蛋白从酪蛋白胶束表面解离。这导致随着 pH 的增加，越来越多的变性乳清蛋白复合物与血清相中的κ-酪蛋白结合。在 pH 7.1 时，大多数变性的乳清蛋白与血清相中的κ-酪蛋白络合 (Anema, 2007, 2020; Anema, Lee, Lowe, & Klostermeyer, 2004a; Donato & Dalgleish, 2006; Rodriguez del Angel & Dalgleish, 2006; Vasbinder & de Kruif, 2003)。

加热牛奶中κ-酪蛋白 - 变性乳清蛋白复合物这种依赖 pH 值的分布，会影响牛奶酸化时形成的凝胶。对于血清相中高水平κ-酪蛋白 - 乳清蛋白复合物的牛奶制备的酸凝乳，其硬度和屈服应力更高；反之，当这些复合物主要结合在胶束上时，硬度和屈服应力较低。因此，随着加热牛奶的 pH 值从 6.5 增加到 7.1，由此制备的酸凝乳的硬度和屈服应力显著增加 (Anema, 2008a; Anema et al., 2004a; Lakemond & van Vliet, 2008a, b; Rodriguez del Angel & Dalgleish, 2006)。

加热时的 pH 值对浓缩牛奶样品 (Anema, 2008a) 或添加来自乳清蛋白分离物 (WPI) 的乳清蛋白的牛奶样品 (Anema, 2018) 的κ-酪蛋白乳清蛋白分布具有类似的影响，随着加热时 pH 值的增加，血清相中κ-酪蛋白 - 乳清蛋白复合物的水平增加。这对由此制备的加热牛奶样品的酸凝乳具有类似的影响，硬度和屈服应力随着加热时牛奶 pH 值的增加，以及血清相中κ-酪蛋白 - 乳清蛋白复合物的增加而增加。当使用添加来自乳清蛋白浓缩物 (WPC) 的乳清蛋白 (Lucey, Munro, & Singh, 1999) 或β-乳球蛋白和α-乳白蛋白混合物 (Bikker, Anema, Li, & Hill, 2000) 的加热脱脂乳制备酸凝乳时，硬度也会增加。

当向牛奶中添加 WPI 或 WPC 时，牛奶中的酪蛋白、乳糖和牛奶盐浓度基本保持不变；然而，所有单独的乳清蛋白成分（β-乳球蛋白、α-乳白蛋白、牛血清白蛋白、乳铁蛋白等）都会根据乳清蛋白的添加水平而浓缩。这种乳清蛋白的添加导致牛奶在 pH 调整 and 加热时κ-酪蛋白 - 乳清蛋白复合物的分布发生变化，这反过来对酸凝乳的性质产生显著影响。然而，由于添加的乳清蛋白是混合物，目前尚不清楚每种单独的乳清蛋白对κ-酪蛋白 - 乳清蛋白复合物形成的贡献，以及随后对酸凝胶性质的影响。

最近有研究表明，在牛奶的自然 pH 值下添加乳铁蛋白，会导致加热牛奶时与酪蛋白胶束相互作用的变性乳清蛋白水平增加，这导致与单独脱脂乳相比，使用添加乳铁蛋白的牛奶制备的酸凝乳的硬度和屈服应力显著降低。此外，虽然加热前增加 pH 值增加了血清相中κ-酪蛋白 - 乳清蛋白复合物的水平，但该水平在每个 pH 值下仍显著低于仅加热脱脂乳的水平。同样，使用添加乳铁蛋白的加热脱脂乳制备的酸凝乳，随着加热前 pH 值的增加，硬度有所增加，但在每个 pH 值下，该硬度仍显著低于使用仅加热脱脂乳制备的酸凝乳 (Anema, 2021)。

加热前向牛奶中添加乳铁蛋白的结果与向牛奶中添加 WPI 时观察到的结果显著不同，这表明单独的乳清蛋白对蛋白质相互作用和功能特性的影响可能与 WPI 中发现的蛋白质混合物不同。本研究继续使用牛奶和 WPI 中存在的主要乳清蛋白β-乳球蛋白来考察单独的蛋白质。考察了在牛奶的自然 pH 值下添加不断增加水平的β-乳球蛋白，以及 0 和 1% β-乳球蛋白对 pH 调整牛奶的影响。对样品进行加热，并考察了其对粒径、变性乳清蛋白和酪蛋白在血清相和胶体相之间的分布，以及由此制备的酸凝乳性质的影响。

章节摘要

奶粉和β-乳球蛋白

低热处理脱脂奶粉由新西兰恒天然合作集团提供。β-乳球蛋白为 B 变体，选择该变体是因为已知其能随着添加水平的增加逐步增加酸凝乳的硬度，而 A 变体在较高添加水平时硬度出现平台期 (Bikker et al., 2000)。因此，如果使用 A 变体，预计结果会有一些差异。β-乳球蛋白来自混合牛奶

粒径和 Zeta 电位

对于自然 pH 值且添加不断增加水平的β-乳球蛋白的牛奶样品，测量了未加热和加热样品的粒径 (图 1A(i))、多分散指数 (图 1A(ii)) 和 Zeta 电位 (图 1A(iii))。对于未加热的样品，无论添加的β-乳球蛋白水平如何，粒子的直径基本恒定，这是预期的，因为动态光散射测量的散射粒子是酪蛋白胶束，且添加的

结论

在加热前，在牛奶的自然 pH 值下添加不断增加水平的β-乳球蛋白，增加了血清相β-乳球蛋白和κ-酪蛋白水平。然而，血清相α-乳白蛋白或α_s+β-酪蛋白的水平不受β-乳球蛋白添加的影响。在低β-乳球蛋白添加水平下，与未加热牛奶相比粒径减小，但在较高水平下粒径略有增加，这可能是由于部分变性的β-乳球蛋白与酪蛋白胶束相互作用

利益冲突声明

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? 该作者是本期刊的编委成员/主编/副主编/客座编辑，未参与本文的编辑审查或发表决定。

Skelte G. Anema