不同熱處理的駝乳脂肪和脂肪球膜組成成分及特性

郭文婕，伊麗，吉日木圖，2

（1.內蒙古農業大學 乳品生物技術與工程教育部重點實驗室，呼和浩特010018；2.內蒙古駱駝研究院，內蒙古 阿拉善750306）

0 引言

乳中的脂類以乳脂球的形式存在，被生物膜包圍，這種生物膜被稱之為脂肪球膜（MFGM）[1]。據報道，許多存在于MFGM的蛋白質具有生理功能，如嗜丁蛋白（抑制多發性硬化癥）、黃嘌呤氧化酶（一種殺菌劑）、脂肪酸結合蛋白（一種細胞生長抑制劑）和β-葡萄糖醛酸酶抑制劑（抑制結腸癌）[2-3]。加熱主要引起脂肪球聚集[4]。加熱使得酪蛋白和乳清蛋白增多，附著到脂肪球表面，使脂肪球體積變大，影響乳的黏度。加熱會導致乳脂肪球膜中的磷脂破壞，擴散到乳清中[5]。MFGM的完整度和穩定性在加熱過程中會被破壞。有研究指出，MFGM蛋白變性的臨界溫度為60℃[6]。研究者表明MFGM中的二硫鍵可能通過直接競爭的方式與乳清蛋白結合[7]，加熱過程中MFGM分解，脂肪表層出現空隙，這時乳清蛋白占據空隙，吸附到脂肪表層[8]。

駱駝奶被認為是“沙漠白金”，是干旱沙漠地區營養和經濟來源。駝乳具有豐富的營養價值，并富含蛋白質，脂肪，干物質和灰分等營養物質。和其他動物的乳脂相比，駝乳中的乳脂更容易被人體消化和吸收，并且可用作人體生長和身體健康的重要營養素[9-10]。乳液是膠體分散體系和乳化體系，正因為乳脂肪球膜對乳脂肪的包裹作用，使脂肪球能在乳液中穩定存在。而乳脂肪球膜僅占乳脂肪的1%～2%[11]，目前對于乳脂肪球膜的報道有限，對于熱處理對乳脂球膜的影響研究更是少之甚少，如果乳制品在熱加工處理過程中處理方式不當，會造成乳脂肪球膜的破壞，導致乳營養成分的流失。

熱處理是乳制品加工中最為常見的處理方式，通過熱處理可以使乳產品有更好的口感并延長貨架期，但在此同時，有些熱處理因溫度太高可能會殺死一些營養物質和益生菌，降低乳制品的營養價值。為了讓乳制品在加工處理中最大程度的保留其營養成分，本文研究不同熱處理方式對駝乳脂肪球及脂肪球膜特性的影響，揭示不同熱處理方式對駝乳脂肪球及脂肪球膜的特性和組成成分的變化，為今后深入理解MFGM的特性和穩定性的作用提供一定的理論基礎。

1 材料和方法

1.1 儀器

離心機，Eppendorf；氨基酸分析儀，日本Hitachi公司；馬弗爐，上海昀躍公司；氨基酸自動分析儀，日本Hitachi公司；激光粒度分析儀，日本日立高新技術公司；激光共聚焦顯微鏡，德國徠卡顯微系統股份有限公司；均質機，GJJ上海臺馳。

1.2 原料的采集

駱駝乳（雙駝峰）采自內蒙古巴彥淖爾市塞烏素一家庭牧場。所有采集樣品為混合樣品。將采集的駝乳用冰袋運回實驗室進行MFGM的提取。

1.3 熱處理

4種熱處理方式為低溫長時巴氏殺菌（LTLT）65℃，30 min；高溫短時巴氏殺菌（HTST）85℃，15 s；超高溫巴氏殺菌（UP）125℃，4 s。駝乳進行熱處理之前要進行預熱（65℃，15 s）和均質（20 MPa）。

1.4 乳脂肪和脂肪酸含量的測定

采用酸水解法（GB/T 5009.6-2016）[12]測定原乳和4種熱處理乳乳脂肪的含量。在火焰離子化檢測器（Ultra）和離子液體毛細管柱SLB-IL100（60 m×0.25 mm×0.2 um）的氣相色譜儀上進行脂肪酸的分析。氦氣用作載氣，流速為1 mL/min，柱箱溫度保持在170℃，每個樣品的運行時間為60 min。進樣口和檢測器溫度均設置為250℃。通過歸一化法來測定脂肪酸含量，結果用百分比表示。

1.5 乳脂肪球粒徑和分布

脂肪球粒度分布由激光衍射粒度分析儀測定。測量前，通過在乙二胺四乙酸緩沖鹽水（乙二胺四乙酸，35 mmol/L，p H 7.0）中將樣品稀釋至1/1000來解離酪蛋白膠束。乳脂在633和466 nm處的折射率分別為1.458和1.460，水的折射率為1.33。測量完畢用公式計算d（4，3）和d（3，2）。

1.6 乳脂球膜微觀結構分析

參考姬曉曦論文[13]中乳脂肪球膜形態的測定方法對原乳和4種熱處理乳脂肪球膜中蛋白質和脂肪進行染色，用激光共聚焦掃描電鏡（CLSM）觀察脂肪球的形態。

1.7 乳脂肪球膜的提取

參考Salvatore Pisanu等人[14]的方法，采用組織破碎的方式分別對原乳和4種熱處理乳樣提取MFGM，凍干后置于-20℃貯存。

1.8 乳脂肪球膜成分的測定

蛋白質質量分數的測定采用凱氏定氮法（GB/50095-2016）[15]。氨基酸含量的測定參照張華等人的方法[16]。酸水解法（GB/T 5009.6-2016）用于總脂質的測定。用等質量的半乳糖和甘露糖的混合物作為標準品測定多糖含量，并在490 nm下測量吸光度以繪制標準曲線。將樣品的吸光度帶入標準曲線以求出多糖含量[17]。采用ICP-OES測定MFGM中10種微量元素的含量[18]。采用高溫灼燒法測定MFGM中灰分的含量（GB50094-2010）[19]。

1.9 數據處理

采用SPSS24.0軟件進行單因素方差分析，用Tukey HSD法進行多重比較，結果用“數據平均值±標準差”表示；采用Origin2019軟件對結果作圖。

2 結果與分析

2.1 乳脂肪的含量

根據表1所示，與原乳相比，經LTLT和HTST處理的駝乳中的乳脂肪含量無顯著變化（P＞0.05），而UP和UHT處理的駝乳中的乳脂肪含量顯著增加（P＜0.05），但4種熱處理駝乳中的乳脂肪含量無顯著差異（P＞0.05）。乳脂肪含量從高到底依次為：UHT＞UP＞原乳＞HTST＞LTLT。據文獻表明，不同品種和不同地域駝乳中脂肪含量差異非常顯著，駝乳脂肪含量在1.2%～6.9%[20]，且雙峰駝的乳脂肪含量略高于單峰駝的含量[21]。本研究所得結果與文獻報道所一致。

表1 不同熱處理乳的脂肪含量（X±Std）

2.2 乳脂肪酸的組成和含量

采用氣相色譜法對生駝乳和熱處理乳脂肪中脂肪酸的組成和含量進行了分析，結果如表2所示。根據表2所示，與原乳相比，4種熱處理駝乳的SFA含量有顯著差異（P＜0.05），在飽和脂肪酸中含量最多的是棕櫚酸（C16∶0），與原乳相比，熱處理后的駝乳棕櫚酸含量顯著降低（P＜0.05），棕櫚酸含量由高到低依次是：原乳＞LTLT＞UP＞HTST＞UHT。與原乳相比，4種熱處理駝乳的UFA含量都有所增加，其中LTLT、HTST、UHT乳的UFA含量顯著增加（P＜0.05），UFA含量由高到低依次為：UHT＞HTST＞LTLT＞UP＞原乳。研究表明，不飽和脂肪酸（USFA）是人體必需脂肪酸（EFA），相對于飽和脂肪酸（SFA）具有提高免疫力、緩解疲勞、調節血液中膽固醇和保護心臟的作用[22]。駝乳中含量最高的不飽和脂肪酸是棕櫚油酸（C16∶1），與原乳相比，經LTLT處理的駝乳棕櫚油酸含量顯著增加（P＜0.05），經HTST、UP、UHT處理的駝乳棕櫚油酸含量顯著降低（P＜0.05）。

表2 不同熱處理駝乳的脂肪酸組成和含量

2.3 乳脂肪球粒徑大小及分布

文獻中報道駝乳的平均粒徑是2～3.93μm，本文測定結果與文獻一致[23]。由表3可以看出，不同熱處理駝乳脂肪球粒徑有顯著變化（P＜0.05），文獻表明，均質會使脂肪球粒徑顯著降低[24]。與原乳相比，經LTLT和HTST處理的駝乳粒徑顯著降低（P＜0.05），這可能是因為LTLT和HTST熱處理溫度不太高，而在熱處理之前進行了均質，均質對脂肪球粒徑的影響大于熱處理，所以粒徑降低，而經UP和UHT處理的駝乳脂肪球粒徑較原乳相比顯著增加（P＜0.05），這是因為隨熱處理溫度升高，脂肪球膜受到破壞，使得脂肪球粒徑增大[25]。由圖1可以看出不同熱處理駝乳脂肪球膜粒徑分布均呈正態分布。不同熱處理粒徑分布的范圍大小依次是UHT＞UP＞原乳＞HTST＞LTLT。

表3 不同熱處理駝乳的乳脂肪球粒徑

圖1 不同熱處理駝乳脂肪球粒徑分布圖

2.4 乳脂肪球的微觀結構

由圖2 a1-a5中可以看出，原乳及熱處理乳的脂肪球形態比較完整，呈現出較為均勻的球狀，可以看到較大脂肪球其邊緣的三層膜結構，即乳脂肪球膜。文獻表明脂肪球聚集程度隨脂肪球粒徑增大而增大，脂肪球發生聚集[26]。由圖2可以看出，UHT乳、UP乳和原乳乳脂肪球粒徑較大，LTLT和HTST乳脂肪球粒徑較小，這一結果與乳脂肪球粒徑相一致（表3）。并且在單位體積原乳中，UHT和UP乳中的脂肪球顆粒較多，LTLT和HTST乳中的脂肪球顆粒較少，這一結果與乳脂肪含量的結果相一致（表1）。

圖2 不同熱處理的激光共聚焦圖（CLSM圖）

2.5 乳脂肪球膜含量

對不同熱處理的5種MFGM的提取結果如表4所示。

表4 不同熱處理乳的脂肪球膜含量

乳脂肪球膜是由蛋白質、磷脂、糖蛋白共同組成的復雜體系。其主要成分為特異性膜蛋白質和磷脂[27]。文獻報道的乳脂肪球膜組成成分結果不一，可能是因為乳源本身有一定差別，而且乳脂肪球膜的分離提取方法存在較大差別，提取過程中操作不精確也會造成一定差異。

由表4可以看出，與原乳相比，經LTLT處理的駝乳脂肪球膜含量無顯著變化（P＞0.05），經HTST、UP和UHT處理的乳乳脂球膜含量顯著降低（P＜0.05），說明隨著熱處理溫度的不斷升高，乳的結構組成發生一定程度的變化，導致乳脂球膜含量降低。

2.6 蛋白質含量

乳脂肪球膜中蛋白質的含量在25%～70%[28]。這些膜蛋白的含量非常低，僅占總乳蛋白質的1%～2%[29]。乳脂球膜中的蛋白質有40多種，主要是糖蛋白，其分子量從15～240 kg/mol不等，此外還有黃嘌呤氧化酶（XO）、親丁酸素（BUT）、高碘酸希夫6（PAS 6）和高碘酸希夫7（PAS7）。這些MFGM蛋白具有特定的營養特性[30]。

由表5可以看出，與原乳相比，經LTLT處理的駝乳脂肪球膜蛋白含量無顯著變化（P＞0.05），經HTST、UP和UHT處理的駝乳脂肪球膜蛋白質含量顯著降低，蛋白質含量由高到低依次是：原乳＞LTLT＞HTST＞UP＞UHT。說明乳脂球膜在加熱過程中被破壞，乳脂球膜中的蛋白質含量流失。

表5 不同熱處理方式乳脂肪球膜的蛋白質含量

2.7 不同熱處理駝乳脂肪球膜氨基酸含量

不同熱處理投入脂肪球膜氨基酸含量分析結果如表6所示，共檢測到了16種氨基酸，其中包括8種必需氨基酸（蘇氨酸，纈氨酸，蛋氨酸，亮氨酸，賴氨酸，組氨酸，異亮氨酸和苯丙氨酸），色氨酸未被檢測到。與原乳相比，LTLT乳乳脂球膜中必需氨基酸總量和非必需氨基酸總量無顯著變化（P＞0.05），而HTST、UP和UHT乳乳脂球膜中氨基酸總量、必需氨基酸總量和非必需氨基酸顯著降低（P＜0.05），氨基酸總量、必需氨基酸總量和非必需氨基酸總量由高到低依次是：原乳＞LTLT＞HTST＞UP＞UHT。必需氨基酸中含量最高的是苯丙氨酸，與原乳相比，LTLT乳脂球膜中苯丙氨酸含量無顯著變化（P＞0.05），HTST、UP、UHT乳乳脂球膜中苯丙氨酸含量顯著降低（P＜0.05）；非必需氨基酸中含量最高的是谷氨酸，與原乳相比，LTLT乳脂球膜中谷氨酸含量無顯著變化（P＞0.05）HTST、UP、UHT乳乳脂球膜中谷氨酸含量顯著降低，谷氨酸含量由高到低依次是：原乳＞HTST＞UHT＞LTLT＞UP。表6表明，與原乳相比，LTLT乳脂球膜中氨酸總量無顯著變化（P＞0.05）HTST、UP、UHT乳乳脂球膜中氨酸總量顯著降低，結果與表5相一致。

表6 不同熱處理駝乳脂肪球膜氨基酸含量

2.8 脂質含量

乳脂肪球膜的脂類主要由極性脂和中性脂組成，極性脂主要由磷脂組成，磷脂除了具有穩定膜結構的作用，還具有重要的生理功能。由表7可以看出，與原乳相比，經LTLT和HTST處理的駝乳脂肪球膜脂質含量有所降低，但變化不顯著（P＞0.05），經UP和UHT處理的駝乳脂肪球膜脂質含量顯著降低（P＜0.05）。

表7 不同熱處理駝乳脂質含量

2.9 灰分和微量元素

由表8可以看出，原乳和熱處理駝乳乳脂肪球膜中未檢測出Cu元素和Mn元素，乳脂球膜中含量最多的是P元素，這是因為乳脂球膜主要的成分是磷脂，乳中60%以上的P都分布在膜上，P是構成膜雙分子層基本骨架的重要組分[31]。與原乳相比，經LTLT處理的乳乳脂球膜P元素的含量降低，但變化不顯著，經HTST、UP和UHT處理的乳乳脂球膜P元素的含量顯著降低。乳脂球膜中Ca元素含量也比較高，與原乳相比，熱處理后的駝乳脂肪球膜中Ca元素含量顯著降低（P＜0.05）。與原乳相比，經LTLT處理的駝乳脂肪球膜灰分降低，但變化不顯著，經HTST、UP、UHT處理的駝乳脂肪球膜灰分顯著降低（P＜0.05）。

表8 不同熱處理灰分和微量元素含量

2.10 多糖含量

由圖3可以看出，與原乳相比，經LTLT處理的駝乳脂肪球膜多糖降低，但變化不顯著（P＞0.05），經HTST、UP、UHT處理的駝乳脂肪球膜多糖顯著降低（P＜0.05）。說明隨著溫度不斷升高，乳脂球膜破壞程度越深。

圖3 不同熱處理乳脂肪球膜的多糖含量

3 結 論

本文研究了駝原乳與不同熱處理駝乳：低溫長時巴氏殺菌（LTLT）65℃，30 min；高溫短時巴氏殺菌（HTST）85℃，15 s；超高溫巴氏殺菌（UP）125℃，4 s及過超高溫瞬時滅菌（UHT）135℃，4 s乳脂球的特性及乳脂肪球膜的組成變化，研究發現，與原乳相比，經LTLT處理的駝乳脂肪球粒徑降低，能更均勻的分散在乳中，經HTST、UP、UHT處理的乳脂肪球粒徑增加，經LTLT處理的脂肪球膜中蛋白質、氨基酸、脂質、微量元素、灰分等無明顯變化，而經HTST、UP、UHT處理的駝乳脂肪球膜組成成分有不同程度的減少。本文研究加熱過程中脂肪球及膜的行為特性對于深入理解MFGM的特性和穩定性提供一定的理論參數，為駝乳熱處理程度的評定提供理論依據。