影響羊奶乳脂肪穩定性因素的研究

（1.齊魯工業大學輕工學部食品學院，濟南250353；2.山東農業大學動物科技學院,山東泰安271018）

影響羊奶乳脂肪穩定性因素的研究

婁新曼1，王存芳1，王建民2

（1.齊魯工業大學輕工學部食品學院，濟南250353；2.山東農業大學動物科技學院,山東泰安271018）

對嶗山奶山羊乳中乳脂肪的穩定性進行了研究，通過測定離心前后吸光度比值（穩定性系數）分析了溫度、超高壓、乳化劑、蔗糖、檸檬酸及鈣離子濃度對生鮮原料乳中乳脂肪穩定性的影響。結果表明，羊乳中乳脂肪經加熱處理后在75℃時穩定性最高；經超高壓處理后穩定性降低；當蔗糖添加量為1%，蔗糖酯的添加量為0.12%時穩定性最高；添加檸檬酸后乳脂肪的穩定性明顯下降；一定量的鈣離子能夠增加乳脂肪的穩定性，但濃度增加后反而降低乳脂肪的穩定性。通過研究不同因素對羊乳中乳脂肪穩定性的影響為羊乳在實際生產中提出了一些具有指導意義的意見和建議。

羊乳乳脂肪；穩定性；溫度；超高壓；乳化劑；鈣離子

0 引 言

乳制品在生產儲存過程中往往會發生乳脂肪上浮、聚集、浮油的現象，各生產企業在實際加工過程中常常通過加入乳化劑來抑制乳脂肪出現上述不良現象，改善乳制品的穩定性。研究認為，在乳化過程中必須有足夠的乳化劑覆蓋在油水界面，乳化劑的吸附速率需足夠大才能盡快穩定乳狀液[1-2]。目前乳脂肪穩定性的表示方法主要是測定其離心沉淀率[3]、脂肪上浮率[4]以及離心前后的吸光度比值[5]。本文利用脂肪球的雙折射原理[6]，測定離心前后的吸光度，通過添加蔗糖酯觀察乳脂肪的乳化效果，探討了加熱、超高壓處理以及添加不同濃度的蔗糖、檸檬酸、鈣離子含量對羊乳乳脂肪穩定性的影響，以期對企業在羊奶及其產品的生產加工過程中提供一定的理論基礎。

1 實 驗

1.1 材料

實驗中所用羊乳的生鮮原料乳均取自泰安市三喜奶山羊養殖場的嶗山奶山羊，取后冰袋帶回，并于-40℃冷凍保藏。

主要儀器：U-1100D可見分光光度計，TG 16-W S離心機，FJ-200高速分散均質機，DK-98-IIA數顯恒溫水浴鍋，HPP.L3-600/0.6超高壓處理設備，METTLER TOLEDO精密電子天平。所用試劑均為分析純，主要有蔗糖酯（H LB11)、碳酸鈣、檸檬酸、蔗糖和超純水。

1.2 方法

1.2.1 蔗糖酯對乳脂肪穩定性的影響

取適量冷凍羊乳，室溫下解凍，分別加入添加量為0.08%，0.12%，0.16%，0.2%（均為質量分數）的蔗糖酯；混合均勻，50℃超聲5 m in，測定乳脂肪的穩定性系數。

1.2.2 溫度對乳脂肪穩定性的影響

取適量冷凍羊乳，室溫下解凍，在溫度為65，75，85，95℃水浴加熱10m in；取出后冷卻至室溫，每個樣品分別加入質量分數為0.08%，0.12%，0.16%，0.2%的蔗糖酯；混合均勻，50℃超聲5 m in，測定不同溫度處理下乳脂肪的穩定性系數。

1.2.3 超高壓對乳脂肪穩定性的影響

取適量冷凍羊乳，室溫下解凍，在100，200，300，400 M Pa超高壓條件下，25℃下處理10 m in，每個樣品分別加入質量分數為0.08%，0.12%，0.16%，0.2%的蔗糖酯；混合均勻，50℃超聲5 m in，測定不同壓力下乳脂肪的穩定性系數。

1.2.4 蔗糖質量分數對乳脂肪穩定性的影響

取適量冷凍羊乳，室溫下解凍，分別加入質量分數為0.5%，0.75%，1%，2%的蔗糖；每個樣品再分別加入質量分數為0.08%，0.12%，0.16%，0.2%的蔗糖酯；混合均勻，50℃超聲5 m in，測定乳脂肪的穩定性系數。

1.2.5 檸檬酸質量分數為對乳脂肪穩定性的影響

取適量冷凍羊乳，室溫下解凍，分別加入質量分數為0.1%，0.2%，0.3%，0.4%的檸檬酸；每個樣品分別加入質量分數為0.08%，0.12%，0.16%，0.2%的蔗糖酯；混合均勻，50℃超聲5 m in，測定乳脂肪的穩定性系數。

1.2.6 鈣離子質量分數對乳脂肪穩定性的影響

取適量冷凍羊乳，室溫下解凍，加入質量分數為0.5%，0.75%，1%，2%的碳酸鈣；每個樣品分別加入質量分數為0.08%，0.12%，0.16%，0.2%的蔗糖酯；混合均勻，50℃超聲5 m in，測定乳脂肪的穩定性系數。

1.2.7 穩定系數的計算

取經處理后的0.5 m L混合新鮮羊乳，加水稀釋100倍，測其吸光度為A1；另取經處理后的混合新鮮羊乳，在轉速為4 000 r/m in條件下離心10 m in，取中間清液0.5 m L，加水稀釋100倍，測其吸光度為A2，穩定系數（R≤1）的計算公式為

穩定系數=A2/A1。

1.2.8 數據分析

實驗數據采用EXCEL 2003及SPSSStatistics17.0進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 蔗糖酯對乳脂肪穩定性的影響

圖1 不同蔗糖酯添加量下羊乳的穩定性系數

乳體系中加入乳化劑后，乳化劑分子迅速吸附到乳脂肪球表面形成一層界面膜，從而維持體系的穩定，所形成膜的強度和穩定性是影響體系穩定性的主要因素[7]。Peter Wilde[8]等人研究認為，乳化劑易在油水界面形成一層流動的、填充緊密的吸附層，通過流體吉布斯-馬拉高尼流動機制和弱靜電排斥作用維持體系的穩定。蔗糖酯具有較高的表面活性，是乳品中常用的乳化劑。不同質量分數的蔗糖酯對乳脂肪穩定性影響結果如圖1所示。由圖1可以看出，與空白組相比，羊乳中加入蔗糖酯后穩定性系數增加，當蔗糖酯的質量分數為0.2%時，穩定性系數最高，這表明此時有更多的蔗糖酯分子吸附在脂肪球表面，形成的界面膜強度最大，乳脂肪穩定性最好。在羊乳的乳體系中，蛋白質（主要為酪蛋白）具有乳化劑的作用[9]，對乳脂肪的穩定性具有一定的作用。當羊乳中未加乳化劑時，主要是蛋白質中的酪蛋白對乳脂肪起乳化穩定作用，而當蔗糖酯加入后，乳脂肪的穩定性主要由蔗糖酯的質量分數決定，而當蔗糖酯的質量分數在0.08%～0.2%之間，乳脂肪的穩定性系數隨著蔗糖酯添加量的增加而增加。

2.2 溫度對乳脂肪穩定性的影響

奶品在加工過程中常常會進行加熱、均質、冷卻等處理，而加熱是一個關鍵過程。何勝華[10]等人通過研究發現，牦牛乳中的β-乳球蛋白和α-乳白蛋白在60℃開始與脂肪球膜（M FGM）的結合結合量，隨著溫度升高，結合量不斷增加。

圖2 羊乳乳脂肪的熱穩定性

由圖2可知，不同的加熱溫度對乳脂肪的穩定性具有不同的作用，當加熱溫度為75℃時達到穩定性最好，而加熱溫度為95℃時最低。當加熱溫度為65，85℃和95℃時，蔗糖酯的質量分數為0.16%時，穩定性系數最高，而當蔗糖酯的質量分數為0.2%時，穩定性系數均降低。當加熱溫度為75℃時，乳脂肪的穩定性系數明顯升高，且隨著蔗糖酯質量分數的增加而增加，當蔗糖酯的質量分數為0.2%時，乳脂肪的穩定性最高，這可能是因為M FGM在75℃加熱過程中留下空隙的使得蔗糖酯吸附到新暴露的脂肪球表面，從而增加了乳化效果[11-12]。當加熱溫度為95℃時，乳脂肪的穩定性明顯低于其他加熱溫度下的穩定性，這可能是因為高溫使乳脂肪的結構發生變化，降低了其乳化效果[13]。

2.3 超高壓對乳脂肪穩定性的影響

超高壓處理技術被認為食品非熱殺菌技術中最有潛力和發展前途的一種處理技術，它不僅可以殺死食品中的細菌還能更多的保留食品中原有的風味和營養物質[14-15]。Huppertz[16]等研究表明，壓力不同，對牛乳脂肪上浮有不同的影響。當壓力低于250 MPa會加快乳脂肪的上浮速度，若壓力超過400MPa則會抑制乳脂肪的上浮；而牛乳的脂肪球粒徑卻沒有發生明顯變化。

圖3 超高壓處理對羊乳乳脂肪穩定性的影響

本文研究了不同壓力條件對羊乳乳脂肪穩定性的影響，由圖3可知，通過超高壓處理，羊乳乳脂肪的穩定性降低，而當壓力為200 M Pa時，羊乳的穩定性系數最高，當壓力為100 M Pa時，其穩定性系數最低。超高壓處理條件下乳脂肪的穩定性隨著蔗糖酯添加量的增加而增加，當蔗糖酯質量分數為0.12%時，各壓力條件下穩定性系數均達到最高，而當蔗糖酯質量分數＞0.12%時，其穩定性系數都趨于一致，這可能是因為當蔗糖酯的添加量過小時，壓力處理條件對乳脂肪穩定性的影響占主導作用，而隨著蔗糖酯添加量的增加，蔗糖酯的乳化效果越來越明細，其對乳脂肪的穩定性影響越來越大，而使各壓力處理條件下穩定性系數趨于一致。

2.4 蔗糖質量分數對乳脂肪穩定性的影響

乳品在加工過程中，往往會通過加入葡萄糖、蔗糖等成分來改善其品質和口感，而這些物質對乳中脂肪穩定性的影響卻鮮有報道，本文研究了不同濃度的蔗糖對羊乳脂肪穩定性的影響。

圖4 蔗糖質量分數對羊乳乳脂肪穩定性的影響

如圖4所示，適量蔗糖的添加會增加乳脂肪的穩定性，這是因為乳化劑在乳化過程中通過與蛋白質分子競爭形成乳脂肪球膜，降低了脂肪球界面張力，從而增加了乳脂肪的穩定性，而蔗糖又能夠與蛋白質結合形成復合物，阻止蛋白膠束的凝集沉淀，同時也增加了乳脂肪的乳化效果[17]。當蔗糖的質量分數為0.5%，0.75%，1%時，蔗糖酯的質量分數為0.12%時，其穩定性系數均明顯增加且分別達到最高，即乳脂肪最穩定，當蔗糖酯的質量分數為0.16%、2%時，乳脂肪的穩定性系數明顯下降，這是因為當乳化后的脂肪球新增表面被蔗糖酯分子全部覆蓋并穩定后，再增加的蔗糖酯就沒有合適的界面去吸附，而這些多余的蔗糖酯分子就會形成膠束，再繼續添加穩定性效果就會降低[18]。當蔗糖的質量分數為2%時，其對羊乳乳脂肪的穩定性表現為抑制作用。由此可得，適量蔗糖的添加會增加乳脂肪的穩定性，但當蔗糖的添加量過多時反而會降低乳脂肪的穩定性，所以在乳品實際生產過程中應選擇合適的蔗糖添加量，以免對產品產生不好的影響。

2.5 檸檬酸質量分數對乳脂肪穩定性的影響

檸檬酸因有溫和爽快的酸味，普遍用于各種飲料、糖果、餅干、乳制品等食品的制造。在酸性乳飲料的制作過程中往往會加入適量的檸檬酸來改善其口味和品質，而檸檬酸對乳體系穩定性的影響目前研究的還比較少。由圖5可知，檸檬酸的加入明顯降低了羊乳中乳脂肪的穩定性，且檸檬酸的質量分數越高，其穩定性越差，這可能因為檸檬酸的加入增加了乳的酸度，從而降低了乳體系及乳脂肪的穩定性。在添加了檸檬酸后，蔗糖酯的質量分數在0.08%～0.2%對乳脂肪穩定性的增加并不明顯。

圖5 檸檬酸質量分數對羊乳乳脂肪穩定性的影響

2.6 鈣離子質量分數對乳脂肪穩定性的影響

乳制品在加工過程中會針對一些特殊人群，如老人、兒童，而向奶品中添加一定量的鈣以滿足特殊人群的需要。《食品營養標簽管理規范》規定，每當100 m L液體食品中鈣含量≥120 m g時，才可以標注“高鈣”。但向奶中添加大量的鈣技術難度較大，而且還會造成乳體系的不穩定。有研究指出，羊乳體系的熱穩定性[19]及其不同泌乳期乳蛋白質的穩定性[20]均隨著鈣離子濃度的增加而降低。

圖6 Ca2+質量分數對羊乳乳脂肪穩定性的影響

本文研究了不同質量分數的Ca2+對乳脂肪穩定性的影響，如圖6所示，一定量的Ca2+會增加羊乳中乳脂肪的穩定性，當Ca2+的質量分數為2%，乳脂肪的穩定性系數反而降低。當Ca2+的質量分數為0.5%，0.75%，1%，2%時，蔗糖酯的質量分數為0.12%時乳脂肪的穩定性分別達到最高，隨后隨著蔗糖酯質量分數的增加乳脂肪的穩定性逐漸降低，而此時當Ca2+的質量分數為1%時，穩定性系數最高。脂肪球膜中含有磷脂、蛋白質和27中酶等多種物質，當乳液中含少量的Ca2+時，κ-酪蛋白與其結合能對乳液中酪蛋白膠束的穩定性起到保護作用，但當Ca2+濃度繼續增大時，過多的Ca2+便與αs-酪蛋白、β-酪蛋白結合形成沉淀，而乳化劑分子能取代乳脂肪球表面的蛋白質分子，并且能夠同蛋白質分子在氣/水界面發生競爭性吸附，從而降低乳化劑的乳化效果[21-22]。

3 結 論

羊乳中乳脂肪的穩定性與溫度、壓力、蔗糖等因素有關。羊乳中乳脂肪的穩定性隨著加熱溫度的不同而不同，當溫度為75℃時，乳脂肪的穩定性系數達到最高，蔗糖酯的乳化效果最好，當溫度為95℃時，穩定性系數最低；經超高壓處理的羊乳乳脂肪的穩定性降低，當壓力為200 M Pa時，乳脂肪的穩定性最好，但當蔗糖酯的質量分數為0.16%時，各壓力處理下的乳脂肪的穩定性趨于一致；蔗糖的添加能夠提高羊乳乳脂肪的穩定性，但當蔗糖的質量分數為2%時，則會降低乳脂肪的穩定性；乳脂肪的穩定性隨著檸檬酸濃度的增加而降低，且蔗糖酯的質量分數在0.08%～0.2%對乳脂肪穩定性的增加并不明顯；適量的Ca2+能夠提高羊乳乳脂肪的穩定性，但當Ca2+的質量分數繼續增加時乳脂肪的穩定性則會降低。

隨著人們對羊奶營養保健功能的不斷認識，羊奶漸漸被被消費者們所接受，但由于國內對羊奶的研究起步較晚，使羊奶的開發應用工藝等方面還不成熟。本文通過研究各因素對羊乳中乳脂肪穩定性的影響，為羊乳資源的開發提供了理論依據，為羊乳產品的加工生產具有指導意義。

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Study on stability of milk fat in laoshan goat milk

LOU Xin-man1,WANG Cun-fang1,WANG Jian-min2
（1.College of Food and Biological Engineering,QILU University of Technology,Jinan 250353,China;2.College of Animal Science and Veterinary Medicine,Shandong Agricultural University,Taian 271018,China）

In this paper，the stability of milk fat in fresh raw milk from Laoshan dairy goat was studied.The ratio of absorbance before and after centrifugation(stability coefficient)was determined and the influence of emulsifier,temperature,super high-pressure,sucrose,citric acid and calcium ion on the stability of goat milk fat were discussed.The results showed that with the treatment of heating，when the temperature was75℃，the stability was highest；with the treatment of ultra high pressure，the stability of milk fat reduced；when the amount of sucrose was added to1%,the addition of sucrose ester arrived to 0.12%，the stability of milk fat was best；after adding citric acid,the stability of milk fat decreased obviously；a certain amount of calcium ion could increase the stability of milk fat,but the stability of milk fat would decreased with the concentration of calcium ion continued increasing.This paper provided some opinions and suggestions for goat milk and its productions in actual production.

goat milk fat;stability;temperature;ultra-high pressure;emulsifier;calcium ion

Q936

：A

：1001-2230（2016）02-0022-04

2015-07-27

國家自然科學基金項目（31501501）；國家農業部奶山羊行業專項(201103038)；山東省自然科學基金項目（ZR 2014JL019）；山東省科技發展計劃項目（2013GNC 11306）；山東省博士后創新項目（201303051）。

婁新曼(1990-)，女，碩士研究生，研究方向為食品生物技術。

王存芳