pH对热处理状态下κ-酪蛋白水解作用和凝乳酶凝胶脱脂乳作用的影响解读
热处理对乳蛋白质的影响
热处理对乳蛋白质的影响李飞;隋新;刘红娟;解玉萌【摘要】牛乳中的蛋白质是人体吸收和利用的营养物质之一,对乳制品的品质有着重要影响.牛乳的热处理是乳品工业中不可缺少的一个环节,其目的在于抑制牛乳中微生物的繁殖,延长产品的货架期并提高产品质量,但加热处理会对牛乳中的乳清蛋白、酪蛋白的内部作用力、酪蛋白各单体、酪蛋白胶束、乳蛋白之间的相互作用,蛋白质氨基酸组分以及美拉德反应等产生不同影响,促使乳中蛋白质的一些物化性质发生变化,造成牛乳营养成分的损失,甚至产生有害的新物质.通过对牛乳热处理过程中蛋白质的变化进行详细论述,以期对乳制品的生产提供一定的参考.【期刊名称】《北京联合大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(029)001【总页数】6页(P35-40)【关键词】热处理;乳清蛋白;酪蛋白;二硫键;疏水作用【作者】李飞;隋新;刘红娟;解玉萌【作者单位】吉林化工学院生物与食品学院,吉林132022;吉林化工学院生物与食品学院,吉林132022;北京三元食品股份有限公司,北京10009;吉林化工学院生物与食品学院,吉林132022【正文语种】中文【中图分类】TQ936牛乳的含氮化合物中95%为乳蛋白，可分为乳清蛋白和酪蛋白两大类，另外还有少量脂肪球膜蛋白质。
其中乳清蛋白的质量分数占总乳蛋白的18%～20%，主要包括α-乳白蛋白和β-乳球蛋白，此外还含有血清白蛋白等含量很小的其他种类的乳清蛋白。
酪蛋白的质量分数占总乳蛋白的80%～82%，是一些含磷蛋白的混合物，主要由αs1-酪蛋白、αs2-酪蛋白、β-酪蛋白和κ-酪蛋白等4种单体组成。
在溶液中，以多个单体聚集而成的胶束形式存在，即酪蛋白胶束。
酪蛋白单体之所以能够结合成胶束，除了由于钙离子的黏合之外，还由于它们之间存在很多作用力，包括疏水相互作用、静电相互作用、氢键和二硫键等，其中疏水相互作用在维持酪蛋白胶束结构稳定上起到很大作用。
热处理是乳品加工过程中非常重要的环节，热处理在保证乳品安全品质的同时，也会对牛乳的营养品质产生明显的影响。
凝乳酶的发展及其在奶酪生产中的应用
凝乳酶的发展及其在奶酪生产中的应用朱玉英;王存芳【摘要】随着我国乳制品行业的快速发展,奶酪的生产越来越受到人们的关注.凝乳酶是在奶酪生产过程中起凝乳作用的关键性酶,势必将成为我国未来重点开发的酶制剂之一.本文通过简要介绍凝乳酶的种类、结构、一般特性、凝乳机理以及不同凝乳酶在奶酪生产中的应用,综述了凝乳酶的研究进展,对凝乳酶的开发前景进行展望.【期刊名称】《乳业科学与技术》【年(卷),期】2015(038)004【总页数】4页(P25-28)【关键词】凝乳酶;研究进展;奶酪;生产;应用【作者】朱玉英;王存芳【作者单位】齐鲁工业大学轻工学部食品学院,山东省微生物工程重点实验室,山东济南 250353;齐鲁工业大学轻工学部食品学院,山东省微生物工程重点实验室,山东济南 250353;山东农业大学动物科技学院(动物医学院),山东泰安 271018【正文语种】中文【中图分类】S826.94乳品行业在人们的生活中占据着越来越重要的位置。
发酵乳制品，尤其是奶酪，以其独特的口感、易消化、营养丰富、便于保藏等优点成为了乳品行业中的重要产业，在人们的生活中变得越来越备受青睐［1］。
奶酪，别名干酪、乳酪，或芝士、起司、起士，就其工艺而言，可作为发酵的牛乳；就其营养而言，可作为浓缩的牛乳［2］。
奶酪中的钙、磷和生物活性肽可直接影响脱矿化和再矿化，故奶酪可作为一种抗龋齿产品。
在奶酪的生产过程中，凝乳酶作为一种关键性酶，不但在凝乳过程中起凝乳作用，同时又对奶酪的质构和特有风味的形成具有不可估量的作用［3］。
因此，随着奶酪生产的增加，凝乳酶势必将成为我国未来重点开发的酶制剂之一。
凝乳酶存在于哺乳动物的胃液中，能使乳中蛋白质凝聚成奶酪，而哺乳类以外的动物则很少存在凝乳酶。
凝乳酶是一种酸性蛋白酶，最早发现于未断奶的小牛胃中，在食品很多方面都有应用［4-5］，是生产奶酪不可缺少的制剂，其产值占整个酶制剂总产值的15.5%。
随着凝乳酶的研究及其在奶酪生产中的应用，其来源不断扩大。
11酪蛋白胶束结构及其对牛乳稳定性的影响
Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．２２００７（ｔｏｔａｌ１９５）ｗｗｗ．ｃｈｉｎａｄａｉｒｙ．ｎｅｔｒｐｇｙ＠ｃｈｉｎａｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ．ｃｎ中国乳品工业１酪蛋白胶束的结构牛奶中８０％￣９５％的酪蛋白是以胶束形式存在的，包含９４％的蛋白和６％的胶态磷酸钙，胶束直径５０￣５００ｎｍ，有２￣１５万酪蛋白分子，平均分子量为２．５×１０８ｕ。
酪蛋白胶束模型主要被归为三大类［２］：核壳模型（ｃｏａｔ－ｃｏｒｅｍｏｄｅｌ）、亚胶束模型（ｓｕｂ－ｍｉｃｅｌｌｅｓｍｏｄｅｌ）、内部结构模型（ｉｎｔｅｒｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌ）。
其中后两类模型在不断的研究过程中，受到研究者的认可。
比较代表性的是１９９９年Ｗａｌｓｔｒａ［３］和１９９８年Ｈｏｒｎｅ［４］提出的模型。
他们分别属于亚胶束模型和内部结构模型（模型图如图１和图２所示）。
图１所示的结构中，酪蛋白胶束是由一个个亚胶束通过疏水相互作用和磷酸钙胶粒连接在一起的。
亚胶束有两类：一类是由αｓ－酪蛋白和β－酪蛋白组成的疏水性强的亚胶束，主要位于胶束的内部；一类是由αｓ－酪蛋白和κ－酪蛋白组成的亲水性强的亚胶束，主要位于胶束的外部。
κ－酪蛋白Ｃ－端形成的“毛发层”收稿日期：２００６－０８－３１作者简介：韩清波（１９７３－），男，工程师，研究方向为乳品研究开发与质量控制。
酪蛋白胶束结构及其对牛乳稳定性的影响韩清波１，刘晶２（１．石家庄三鹿集团股份有限公司，石家庄０５００７１；２．河北经贸大学生物科学与工程学院，石家庄０５００６１）摘要：论述了酪蛋白的组成及两类具有代表性的酪蛋白胶束模型—亚胶束模型和内部结构模型，这两种模型可以较好地解释酪蛋白胶束的稳定性。
ｐＨ值、酶、添加成分、工艺过程等能够影响酪蛋白胶束的稳定性，并直接影响到牛乳的稳定。
这一方面有利于乳制品的生产如制作酸奶、干酪，一方面影响乳制品的品质。
关键词：酪蛋白胶束；亚胶束模型；内部结构模型；牛乳稳定性中图分类号：ＴＳ２５２．１文献标识码：Ｂ文章编号：１００１－２２３０（２００７）０２－００４３－０２ＣａｓｅｉｎｍｉｃｅｌｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｉｔｓｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｍｉｌｋＨＡＮＱｉｎｇ－ｂｏ１，ＬＩＵＪｉｎｇ２（１．ＳｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇＳａｎＬｕＧｒｏｕｐＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００７１，Ｃｈｉｎａ；２．ＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＨｅＢｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＢｕｓｉｎｅｓｓａｎｄＥｃｏｎｏｍｉｃｓ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００６１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｃａｓｅｉｎａｎｄｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｃａｓｅｉｎｍｉｃｅｌｌｅｍｏｄｅｌｓ，ｎａｍｅｌｙ，ｓｕｂ－ｍｉｃｅｌｌｅｓｍｏｄｅｌａｎｄｉｎｔｅｒｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌ，ｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｓｅｔｗｏｍｏｄｅｌｓｃｏｕｌｄｅｘｐｌａｉｎｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｃａｓｅｉｎｍｉｃｅｌｌｅ．Ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｃａｓｅｉｎｍｉｃｅｌｌｅ，ａｓｗｅｌｌａｓｍｉｌｋｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｃｏｕｌｄｂｅａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｐＨ，ｅｎｚｙｍｅｓａｄｄｉｎｇｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｅｔａｌ．Ｔｈｅｓｅｆａｃｔｏｒｓｗｅｒｅｇｏｏｄｆｏｒｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｙｏｇｈｕｒｔ，ｃｈｅｅｓｅ，ａｎｄｃｏｕｌｄｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｄａｉｒｙｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｓｅｉｎｍｉｃｅｌｌｅ；ｓｕｂ－ｍｉｃｅｌｌｅｓｍｏｄｅｌ；ｉｎｔｅｒｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｍｉｌｋ图１亚胶束模型中酪蛋白胶束的结构［７］图２内部结构模型中酪蛋白胶束的结构［８］４３CHINAdairyINDUSTRY专题论述Ｍｏｎｏｇｒａｐｈｓ增加了胶束的空间位阻和静电斥力，提高了胶束的稳定性。
我国凝乳酶的研究进展
我国凝乳酶的研究进展凝乳酶（Chymosin）,一种酸性蛋白酶，能够促使乳内蛋白质凝聚形成乳酪。
在生产过程中，凝乳酶是生产干酪的一种不可缺少的酶制剂，主要来源为未断奶的小牛胃粘膜。
凝乳酶的主要作用是使原奶凝结，给乳清排出提供一定的条件。
在凝乳酶作用下形成的乳酪易被各种蛋白质酶消化，因此凝乳酶只是提高酶效率，在实际运用中，并不能算酶。
由于随着生产的发展，传统来源的凝乳酶已经越来越不能满足社会需要，通过科学技术手段寻求其替代品，寻找凝乳活力高，蛋白水解活力低的凝乳酶。
通过研究凝乳酶发酵生产及分离纯化，使凝乳酶回收率达到最优。
1.凝乳酶的简介1.1凝乳酶的结构及其活力凝乳酶是以无活性的酶原分泌到胃里，凝乳酶原含365个氨基酶，在酸性条件下形成有活性、成熟的凝乳酶，与天冬氨酸蛋白酶有高度同源性，能够专一地切割κ酪蛋白的Phe105-Met106之间的肽键，从而使牛奶凝集[1]。
凝乳酶没有绝对的活力单位，是以一定的凝乳酶稀释液，在特定条件下，将一定量牛乳凝固所需时间为标准，牛乳凝固时间不相同，因此很难标准化[2]。
1.2凝乳酶的作用原奶在凝乳酶作用下凝结，主要是因为酪蛋白发生变化。
一般酪蛋白可分为α-酪蛋白、β-酪蛋白和κ-酪蛋白。
κ-酪蛋白的作用可以保护蛋白质胶体不发生凝固，在凝乳酶作用下，κ-酪蛋白会水解成副κ-酪蛋白，同时释放相对分子量大约为6000-8000的可溶性糖肽。
而副κ-酪蛋白则可以和Ca2+结合凝固，α-酪蛋白和β-酪蛋白对Ca2+本身不稳定，同时有失去了κ-酪蛋白的保护作用，因此一起凝固形成奶酪。
在干酪生产中，凝乳酶是起着凝乳作用的关键性酶，其传统来源是从小牛皱胃中提取，即皱胃酶[3]。
随着干酪生产的需要，不得不促使人们寻找其他凝乳酶来替代其传统来源。
目前已从动物、植物、微生物和基因工程等方面着手，来寻找传统凝乳酶的替代品。
但是由于高蛋白水解作用是细菌来源的凝乳酶成为商品凝乳酶的主要障碍，因此凝乳酶活力高，蛋白水解活力低的细菌凝乳酶也将成为传统凝乳酶的替代品，在工业化生产中将脱颖而出。
乳与乳制品工艺学
第一章乳的成分和特性概况：乳是哺乳动物为哺育幼儿从乳腺分泌的一种白色或略带黄色的不透明腺体。
含有幼小动物生长发育需要的全部营养成分，是哺乳动物出生后最适于消化吸收的全价食物。
其中含有蛋白质、脂肪、水分、碳水化合物、维生素、矿物质、酶、多种微量成分等。
乳的生产：乳用家畜种类：奶牛（中国荷斯坦牛，原称黑白花牛）中国黑白花牛，1992年更名为“中国荷斯坦牛”，是我国奶牛的主要品种，分布全国各地。
中国荷斯坦牛是从国外引进的荷兰牛在我国不断驯化和培育，或与我国黄牛进行杂交并经长期选充而逐渐形成。
平均年产乳量6000－7000kg。
一个泌乳期305（产犊期365天，其中305天为泌乳期，60天为干乳期）天产乳量达10000公斤以上的奶牛很多。
水牛：主要分布在亚洲，印度。
适合于水田作业。
脂肪、非脂固形物、干物质和总能量均高于奶牛。
摩拉水牛：原产印度。
我国1957年引进。
在多个省份分布较广。
西藏高山牦牛：含有丰富的脂肪和蛋白质奶山羊：泌乳期为300天，一个泌乳期产乳量600－1200kg，个别可达3000kg，脂肪在3.5-4%，影响产乳性能的因素：影响乳牛产乳性能的因素很多，在一般情况下，主要有以下因素：品种、个体、年龄（胎次）、泌乳期、挤乳技术以及饲养与营养、季节、疾病等。
1、种类（奶牛、水牛牦牛等不同）2、品种：品种是经过人类长期选择培育而形成，在产乳性能方面品种之间3、个体同一品种的不同个体，由于个体间遗传因素的不同，即使在同样环境条件下，产乳量及其乳的成分、性质也有很大差异，甚至高于品种间差异。
例如，乳脂率变动范围，黑白花奶牛为2.6%～6％，娟栅牛为3.3%～8.4%；而产乳量变动则更大，由2 000kg～12 000kg。
4、年龄与胎次产乳量随有机体生长发育的进程而逐渐增加，以后随有机体的逐渐衰老而下降。
一般第7胎次时达到高峰，而含脂率和非脂乳固体在初产期最高。
年龄对产乳性能的影响不是遗传因素，而是生理因素。
pH对酪蛋白_十二烷基硫酸钠体系泡沫性能及泡沫分离酪蛋白的影响
2010 年12月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Dec. 2010文章编号：1003-9015(2010)06-0949-05pH对酪蛋白/十二烷基硫酸钠体系泡沫性能及泡沫分离酪蛋白的影响魏宣彪, 刘桂敏, 吴兆亮, 张宏丹, 赵洪月(河北工业大学化工学院, 天津 300130)摘要：为强化表面活性剂对起泡性差的蛋白质泡沫分离，以酪蛋白/十二烷基硫酸钠(SDS)为研究体系，用吊环法和Ross-Miles法分别研究了pH对酪蛋白 / SDS体系表面张力、泡沫性能的影响，在此基础上考察了pH对SDS辅助酪蛋白泡沫分离效果的影响。
结果表明，20℃条件下，随着pH下降，酪蛋白 / SDS体系的表面张力下降，起泡高度变大，泡沫半衰期增长。
在气速为120 mL⋅min−1，SDS浓度为0.03 g⋅L−1，酪蛋白浓度为0.05 g⋅L−1，装液量为850 mL条件下，SDS辅助酪蛋白泡沫分离的最佳pH为3.4，偏离了酪蛋白的等电点(pI=4.8)，在此条件下酪蛋白泡沫分离的富集比为96.37，回收率为25.12%。
关键词：pH；表面张力；泡沫性能；十二烷基硫酸钠辅助；酪蛋白；泡沫分离中图分类号：O648.24；TQ028.15 文献标识码：AThe Effect of pH on Foam Properties of Casein / Sodium Dodecyl Sulfate System and onFoam Separation of CaseinWEI Xuan-biao, LIU Gui-min, WU Zhao-liang, ZHANG Hong-dan, ZHAO Hong-yue (School of Chemical Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China)Abstract: In order to study the effect of pH value on strengthening the foam separation of the protein with weak foaming property, the casein and sodium dodecyl sulfate (SDS) were used separately as target protein and assisted surfactant. Ring method and Ross-Miles method were used to study the effect of pH on surface tension and foam properties of casein/SDS system, respectively. The results show that, at temperature of 20℃, with the decrease of the system pH, the surface tension of casein/SDS system decreases, the foam volume increases and the half life time of the foam prolongs. It was found that, at air flow rate of 120 mL⋅min−1, SDS concentration of 0.03 g·L－1, casein concentration of 0.05 g·L－1 and bulk liquid volume of 850 mL, the optimal pH for SDS-assisted foam seperation is 3.4 rather than the isoelectric point (4.8) of the casein/SDS system; And under above conditions, the enrichment ratio of casein is 96.37 and the recovery ratio of casein is 25.12%.Key words: pH; surface tension; foam properties; SDS-assisted; casein; foam separation1引言泡沫分离技术是基于表面吸附原理分离、富集微量具有表面活性物质或者能与表面活性物质络合的非表面活性物质的一种方法[1]，最早应用于冶金工业和环保领域。
酪蛋白与乳清蛋白比例对酸奶凝胶性质的影响
（1）蛋白质质量分数的测定方法采用凯氏定 氮 法
表1 不同乳蛋白粉的成分组成
名称
清 蛋 白 质 量 比 为4.33），稀 释 后 的 原 料 乳 （固 形 物 质 量 分数9%），其他成分如表1所示。
脱脂乳粉 （酪蛋白︰乳清蛋白质量比为4.32）、乳 清浓缩蛋白粉（进口），具体成分如表1所示。 1.2 酸奶的制作工艺
原料乳→调整固形物质量分数→杀菌（90 ℃, 5 min） →冷却（40~45 ℃），接菌（加入质量分数3%的发酵剂） →恒温发酵（40 ℃）→ 4 ℃贮存。
和乳清蛋白的比例，可以明显提高酸奶凝胶的质量。 乳中蛋白质质量分数一致时，酸奶凝胶的硬度、黏度、持水力随着酪蛋白和乳清蛋
白比例的减小而增大，凝胶网络结构变得更规则、致密，孔隙更小。 在低蛋白质质量分数下，降低乳中酪蛋白和乳清蛋白比例，可获得与
高蛋白质质量分数（酪蛋白和乳清蛋白比例较高）相似的酸奶凝胶结构，甚至具有更好的凝胶物理特性。
2 结果与分析
2.1 酪蛋白与乳清蛋白比例对硬度的影响 酸奶凝胶的硬度变化如图1所示。 从图中结果可
以 观 察 到 ：(1)在 相 同 蛋 白 质 质 量 分 数 下 ，随 着 酪 蛋 白 和乳清蛋白比例的减小， 酸奶凝胶的硬度不断增大， 酪 蛋 白 和 乳 清 蛋 白 质 量 比 为 4.4∶1 和 1∶1 时 ， 蛋 白 质 质 量 分 数 为4%，硬 度 增 加 了67.47 g；蛋 白 质 为 5% ， 硬 度 增 加了62.57 g。 （2）蛋白质质量分数不相同，酪蛋白和乳 清蛋白比例相同时，蛋白质质量分数增加，酸奶凝胶 的硬度增加，蛋白质质量分数为4%和5%，酪 蛋 白 和 乳 清蛋白比例为4.4︰1时，酸奶凝胶的硬度增加了47.83 g； 比例为1︰1时，增加了42.92 g。 （3）对不同蛋白质质量
粗制凝乳酶在乳酪制作过程中的作用机理
粗制凝乳酶在乳酪制作过程中的作用机理乳酪，作为一种古老而受欢迎的乳制品，有着丰富的营养价值和独特的风味。
在乳酪的制作过程中，粗制凝乳酶被广泛用来促进凝乳的形成和乳蛋白的水解，从而实现乳酪的形成和熟化。
本文将对粗制凝乳酶在乳酪制作过程中的作用机理进行详细探讨。
首先，粗制凝乳酶是一种能够水解乳蛋白的酶类。
乳酪的制作过程中，乳蛋白是非常重要的成分之一。
乳蛋白主要存在于乳清中，包含α乳白蛋白、β乳白蛋白和κ-酪蛋白等。
这些乳蛋白在发酵过程中会发生水解反应，从而形成乳酪的特殊风味和纹理。
粗制凝乳酶通过加速乳蛋白的水解反应，使其在乳酪制作过程中发挥了关键的作用。
乳酪制作过程中，首先需要将牛奶或羊奶加热至适当温度，以杀灭细菌和酵母。
之后，乳酪菌被引入到牛奶中，开始乳酪的发酵过程。
在发酵过程中，粗制凝乳酶被加入到牛奶中，起到水解乳蛋白的作用。
粗制凝乳酶的作用机理主要有两个方面：1. 水解乳蛋白粗制凝乳酶通过切割乳蛋白的化学键，将乳蛋白分解为小分子肽和游离的氨基酸。
这种水解作用使得乳蛋白的结构发生改变，形成了乳酪独特的风味和纹理。
水解后的蛋白质分子更易于结块和凝聚，从而促进了乳酪的成形。
2. 促进凝乳形成的机制粗制凝乳酶在乳酪制作过程中还能够促进凝乳的形成。
凝乳是指在酸化过程中，乳清中的乳蛋白质由于水解而聚集在一起形成的凝胶状物质。
在发酵过程中，粗制凝乳酶能够加速κ-酪蛋白的水解作用，使其失去活性，并与乳蛋白质相互作用形成凝乳。
这种凝聚作用不仅使乳酪获得了独特的质地和口感，还有助于乳蛋白的消化和吸收。
此外，粗制凝乳酶还具有改善乳酪质地和延长保存期的功能。
通过水解蛋白质，粗制凝乳酶能够增加乳酪的柔软度和咀嚼性。
此外，粗制凝乳酶对乳酪中的乳糖也有一定的分解作用，这使得乳酪在消化过程中更易于被身体吸收。
总的来说，粗制凝乳酶在乳酪制作过程中扮演着重要的角色。
它能够促进乳蛋白的水解和凝聚作用，从而赋予乳酪独特的风味和纹理。
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pH对热处理状态下κ-酪蛋白水解作用和凝乳酶凝胶脱脂乳作用的影响Effect of pH at heat treatment on the hydrolysis of k-casein and the gelation of skim milk by chymosin目录22444445558牛奶的pH重调，酪蛋白在胶体相和血清相之间的分布摘要脱脂牛奶是指牛奶在调整pH值在6.5和7.1之间,在90℃加热30分钟后的牛乳。
热处理后,样本再次进行调整到自然pH（pH值为6.67），建立新的平衡。
高浓度的变性乳清蛋白与在pH为6.5时加热过程中的酪蛋白胶束有关（约占加热30分钟后总数的70%—80%）。
变性乳清蛋白的含量在加热的条件下随pH的升高而降低。
所以分别在pH6.7、6.9、7.1加热30分钟后与酪蛋白胶束有关的变性乳清蛋白的含量为30%、20%、10%。
在加热时pH的增加使越来越多的酪蛋白转入到血清相中。
以κ-酪蛋白的损失和副-κ-酪蛋白的形成时间作为用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）检测牛奶样本凝乳酶处理的结果。
无论pH值在加热或热处理应用中，κ-酪蛋白的损失和副-κ-酪蛋白的形成在常温或加热的样品中相似。
检测用凝乳酶作用过的牛奶样品的胶凝化性能随时间的变化表明不管已变性的乳清蛋白是否与酪蛋白微胶粒或牛奶中的血清有关，经过热处理的奶的凝胶化时间显著增加，所形成的凝胶的牢固性显著减小。
pH对热处理没有影响。
这些结果表明，牛奶的热处理只对凝乳酶反应（酶相）的初级阶段有很小的影响。
然而，热处理对本反应的第二阶段有显著影响，不管变性乳清蛋白是否和酪蛋白胶束或牛奶血清中不沉淀的聚集体有关，其效果是类似的。
关键词：牛奶；热处理；pH值；凝乳酶；酪蛋白胶束；凝胶。
1．简介在牛的酪蛋白胶束中，κ-酪蛋白主要位于二硫键连接的聚合物的胶束表面。
疏水的N末端区域与亲水的胶束相关联，带负电荷的C末端区域作为一个高度柔性的纤维在胶束表面突出。
这种结构使酪蛋白胶束的稳定性提高，因为柔性纤维提供了抗聚集的空间位阻和静电稳定。
虽然酪蛋白非常稳定，但是他们可以通过某些方法破坏，如酸化至等电点，加入溶剂如乙醇或某些特定酶。
酪蛋白胶束酶的不稳定是奶酪制作过程的基础。
传统上所用的酶提取物是凝乳酶，是从年轻的小牛的第四个胃获得，它包含了一些主要控制牛奶凝固的主要凝乳酶（EC3.4.23.4）。
凝乳酶添加到牛奶中后发生的反应可被分为不同的步骤或阶段。
第一阶段是酶水解κ-酪蛋白的酶促反应，形成二肽作为反应产物。
是一种N末端为副-κ-酪蛋白与酪蛋白胶束保持缔合，而C-末端的糖巨肽（GMP），被释放到血清相中的肽。
实际上，凝乳酶被酪蛋白胶束表面上的柔性纤维切割，降低了表面电荷作用，去除立体“毛发”层。
这导致酪蛋白胶束的不稳定。
第二阶段包括胶束聚集，当有足够的κ-酪蛋白被水解并且如果温度和钙离子的活性足够高，这个阶段就会发生。
第二阶段导致凝胶的形成。
一些报道称在第三阶段将进一步反应,其中步骤包括如脱水收缩作用,非特异性的蛋白水解作用和结构重组的凝胶网络。
牛奶的热处理导致乳清蛋白的变性和变性乳清蛋白与κ-酪蛋白在酪蛋白胶束表面之间的相互作用。
这个相互作用涉及变性乳清蛋白（特别是β-乳球蛋白）游离巯基和κ-酪蛋白二硫键之间的巯基二硫键交换反应。
κ-酪蛋白的二硫键被发现于副-κ-酪蛋白区域，κ-酪蛋白被凝乳酶水解后，变性乳清蛋白仍与副-κ-酪蛋白维持关系。
因此，在制作奶酪之前牛奶的热处理是相当关键的，因为他似乎有可能通过向奶酪凝乳中加入乳清蛋白使产量有大幅度的提升。
结果，已经有相当多热处理对牛奶奶酪制作性能影响的研究。
人们普遍认为，牛奶在经过足够高的温度的热处理后使乳清蛋白变性，导致凝乳酶凝固牛奶的时间增加。
然而，对于延缓凝固时间的机制却有相矛盾的观点。
大多数报告表明，变性乳清蛋白与κ-酪蛋白之间的相互作用抑制凝乳酶对κ-酪蛋白的作用。
然而其他报道显示，加热对凝乳酶反应初级阶段的影响可以忽略不计，他已经表明，凝固过程的第二阶段被变性乳清蛋白的存在或由热引起的钙离子活性减少所抑制。
最近一份由vasbinder等人的报告比较了几种分析酶促反应产物的方法。
这项研究发现，从热处理的牛奶中分离GMP的水平取决于分离GMP的方法。
可以得出结论，乳清蛋白的变性对酶的活性影响不大，而释放的GMP （或副-κ-酪蛋白的形成）在加热和常温的牛奶中是相似的。
大多数是研究自然pH下的牛奶进行热处理后对凝乳酶反应的影响。
最近的研究表明，在热处理前调整牛奶的pH可以来改变变性乳清蛋白和酪蛋白胶束的反应水平。
在低pH（pH约为6.5）下，经过热处理的牛奶中约有70–80%的乳清蛋白和酪蛋白胶束有关。
加热之前随牛奶pH的增加，乳清蛋白作为不沉淀聚合物在血清中的水平逐渐升高，因此，在pH值为6.7时，只有约为30%的变性乳清蛋白与酪蛋白胶束相关联。
牛奶的pH升高时会使酪蛋白胶束发生pH依赖性解离。
当牛奶的pH为6.5被加热时，大约有10-15％的κ-酪蛋白是不沉淀的，并且该水平随pH的增加而增加，因此，在pH为6.7、6.9和7.1时分别有30％，45％和60％是不沉淀的。
随着pH的增加到pH大于6.7时，大部分变性乳清蛋白仍在血清中作为不沉淀聚合物存在。
通过在加热之前控制乳的pH，有可能产生具有改变成分的酪蛋白胶束，特别是在胶束表面与κ-酪蛋白相关联的乳清蛋白和κ-酪蛋白含量在胶体相和血清相之间的分布。
这些变化可能改变与酪蛋白胶束和牛奶的凝胶化特性相关的凝乳酶活性。
因此本研究通过检测凝乳酶对κ-酪蛋白的作用检验酪蛋白胶束的pH依赖性，热诱导的改变是否影响凝乳反应的初级阶段，第二阶段则通过检测由凝乳酶处理过的牛奶的流变性能。
2. 材料和方法2.1 牛奶供应将经过重组低热量的脱脂奶粉，放入经过反渗透连接过滤穿过Milli-Q装置净化的水中，制成10g/100g的实验脱脂牛奶样品。
在进一步处理前，该重组后的脱脂乳样品允许在环境温度（约为20℃）并轻轻搅拌24h的条件下平衡。
叠氮钠（0.01克/ 100克）被添加到牛奶作为防腐剂。
2.2 调整pH值、热处理和pH值的再度调整子样本的脱脂牛奶通过缓慢添加1 mol/ L HCl或1 mol/L NaOH溶液并搅拌使pH值调节到范围6.5-7.1。
牛奶样品在常温下允许平衡约3h。
在不同pH的牛奶样品转移到玻璃瓶中加热，并持续晃动，要求恒温水浴温度控制在90℃达到规定时间（30分钟）。
热处理后，牛奶样品通过浸泡在有流动的冷水的玻璃瓶中来冷却到室温。
加热后的牛奶样品在常温下保存24h然后用1 mol/L HCl或1 mol/L NaOH再调整到自然pH（pH6.67）。
样品保存6h，在使用前要进行定期检查和pH调整。
2.3 凝乳酶对牛奶样品作用的监测将牛奶样品（2mL）置于试管中并塞好塞子，然后水浴到30℃，使其平衡在该温度下60分钟。
凝乳酶(99%的纯度)最初是用水稀释（1:3000）。
对于每个牛奶样本，凝乳酶溶液（50mL）被加入到每个试管中，并将试管上下振摇。
使反应持续进行40分钟。
用凝乳酶处理过的牛奶子样品，静置5分钟，使反应终止，然后立即稀释成用于十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）的缓冲溶液。
样品通过SDS-PAGE进行分析κ-酪蛋白和副-κ-酪蛋白。
此外，当凝乳酶加入到该缓冲溶液中时通过SDS-PAGE进行分析证实，此时凝乳酶的作用被抑制。
2.4 流变特性通过使用低幅度的动态振荡进监测用凝乳酶处理的牛乳的流变特性随时间的变化。
Carrimed CSL100流变仪和圆锥体（4厘米，4°）和排板用于所有的实验中，如前面描述。
所有的数据测量都是在30℃,0.01应力，0.1Hz频率的条件下进行的。
凝乳酶最初用水稀释（1:3）。
将稀释的凝乳酶（40mL）加入到牛奶样本(1300mL)中并将其轻轻上下震摇，然后将牛奶立刻置于流变仪中并开始实验。
每次实验进行60分钟，每隔2.5分钟收集一个试验点。
2.5 离心分离将牛奶样品（1mL）置于体积为1.5mL的小塑料管中。
这些样本在型号为5417C 的Eppendorf离心机中，像之前描述的那样，在20℃时，14000r/min（平均25000克）离心1h。
蛋白质的含量和上清液的组成由NATIVE-PAGE(未变性聚丙烯酰胺凝胶电泳)和SDS-PAGE(聚丙烯酰胺电泳)测定。
2.6 凝胶电泳和光密度分析法NATIVE-PAGE和SDS-PAGE按如前所述进行实验。
NATIVE-PAGE和SDS-PAGE 凝胶用分子动力学模型扫描进行密度计算。
目的蛋白条纹的整合强度用与密度计相关的Imagequant软件来确定。
用离心上清液中的每种蛋白质的数量确定在最初的牛奶样品的比例。
3. 结果与讨论凝乳酶水解κ-酪蛋白的一个特定键，将蛋白质转化为两个肽，副-κ-酪蛋白和GMP。
该反应可以通过监测κ-酪蛋白的损失或肽产物的形成（之一或两者）。
经SDS-PAGE分析，可以同时监测的酪蛋白底物的损失和副κ-酪蛋白产物的形成。
图 1A 将未经处理的脱脂奶、部分水解的脱脂牛奶、完全水解的脱脂奶在该点凝乳酶诱导凝胶首次观察到的分离模式进行比较。
κ-酪蛋白（峰值 3）和副-κ-酪蛋白（峰值 5）对应的条带表明这些物质与其他乳蛋白组分的分离。
κ-酪蛋白的损失和副κ-酪蛋白的形成清晰而易于检测。
κ-酪蛋白与副κ-酪蛋白的水平之间的关系像预期的那样，呈线性和反比关系（图 1B）。
这些结果表明 SDS — PAGE 方法应适合于监测凝乳酶对脱脂乳中κ-酪蛋白的作用效果。
牛奶样品在 90 ℃加热达30分钟，调整pH 值从 6.5 到 7.1，然后pH值将重新调整到自然pH 值(pH 6.67)。
子样品进行离心，将上清液通过NATIVE-PAGE 进行分析，以确定变性乳清蛋白的水平，并通过SDS-PAGE，以确定不能沉淀的乳清蛋白和κ-酪蛋白的水平。
除非另有说明，报道中的乳清蛋白对应于α-乳白蛋白和β-乳球蛋白的结合体。
在所有样品中，在加热5分钟后约80%的乳清蛋白变性，在加热 30 分钟后这将增加到接近100%（图2A）。
pH 值对此只有很小的影响，无论样品的初始pH 值是多少，在任何给定的加热时间样品的乳清蛋白变性水平类似。
pH值对变性水平的影响，和先前的报道一致。
与变性相比之下，pH对乳清蛋白与酪蛋白胶束相关联的水平有显着影响（图2A）。
在pH值为 6.5（●），加热 30 分钟后发现大约有70-80%的变性的乳清蛋白与酪蛋白胶束相关联。
较低水平的变性乳清蛋白与胶束随着 pH 值的增加而相关联，所以，在pH 值为 6.7（▼）、 6.9（■）和 7.1（◆）时分别有约 30%、20%和 10%与胶束相关联。