乳清蛋白的功能特性及其在乳制品生產(chǎn)中的應(yīng)用

□ 王 妍 陳雨春 王 暢 陳婷婷 吳 博 趙續(xù)詠 陳鑫琦 張 軍 黑龍江大學(xué)農(nóng)業(yè)微生物技術(shù)教育部工程研究中心

黑龍江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 黑龍江省普通高校分子生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

乳蛋白質(zhì)是日常膳食中蛋白質(zhì)的優(yōu)質(zhì)來源，乳清蛋白是乳蛋白質(zhì)中的最重要成分，并作為食品配料在酸奶、乳飲料、嬰幼兒食品和保健食品等食品的生產(chǎn)中。

1 乳清蛋白概述

1.1 乳清蛋白定義

乳清蛋白是酪蛋白在其等電點(diǎn)（pH4.6）附近發(fā)生凝集、沉淀后，仍溶于乳清的那部分蛋白，約占乳總蛋白含量的1/5。其粒子水合能力強(qiáng)，分散程度高。

綜上所述，健康教育在高血脂患者中有著重要的應(yīng)用價(jià)值，有效的將血脂控制在正常范圍內(nèi)，提高患者自我管理能力。

1.2 乳清蛋白的組成

乳清蛋白主要由α-乳白蛋白、β-乳球蛋白、免疫球蛋白等成分組成[1-2]。不同乳源含量有所差異。其中含量最高的兩種蛋白是α-乳白蛋白和β-乳球蛋白。其粒子水合反應(yīng)能力強(qiáng)，分散度高，在乳中通常呈高度分散狀態(tài)。因?yàn)槿榍宓鞍壮錾墓δ芘c營養(yǎng)特性，其被廣泛應(yīng)用于食品加工業(yè)中[3]。

(1) 基于流體力學(xué)理論及賓漢流體本構(gòu)方程，建立了傾斜裂隙注漿擴(kuò)散理論模型，并推導(dǎo)了漿液擴(kuò)散區(qū)內(nèi)的黏度及壓力時(shí)空分布方程。理論和數(shù)值分析表明，注漿壓力和漿液壓力最大誤差均不超過10%，表明理論計(jì)算值與數(shù)值模擬結(jié)果吻合較好，進(jìn)一步論證了理論模型的有效性。

2 乳清蛋白的營養(yǎng)價(jià)值

乳清蛋白是全價(jià)蛋白，生物價(jià)為88。它不僅含有組成蛋白質(zhì)的全部氨基酸，同時(shí)還含有在代謝調(diào)節(jié)中起重要作用的支鏈氨基酸，可有效調(diào)節(jié)人體蛋白質(zhì)和葡萄糖平衡及脂類的代謝，在體重控制方面也起著重要作用。乳清蛋白還富含在抗氧化中起關(guān)鍵作用的硫氨酸，如谷胱甘肽的前體物質(zhì)-半胱氨酸[4]。

1.1 成立研究小組 本課題由4名成員組成，其中1名康復(fù)專科護(hù)士作為學(xué)術(shù)指導(dǎo)，主要負(fù)責(zé)問卷的審核；1名護(hù)理管理者主要負(fù)責(zé)聯(lián)系專家；2名研究生負(fù)責(zé)問卷的編制、發(fā)放及整理和分析專家意見等。

母乳中的乳清蛋白含量高于酪蛋白，而牛乳中酪蛋白含量高于乳清蛋白，因此，以牛奶為原材料生產(chǎn)奶粉時(shí)需用乳清蛋白調(diào)節(jié)奶粉中的乳清蛋白含量，使其接近人奶的營養(yǎng)成分。其中，乳清蛋白粉的加入可提高蛋白質(zhì)含量。

3 乳清蛋白的功能特性

由于蛋白質(zhì)的外層疏水性和構(gòu)象重排，可快速吸附在空氣-水界面中，形成一個(gè)彈性吸附薄膜，使乳清蛋白具有很好的起泡性。乳清蛋白在等電點(diǎn)附近時(shí)，起泡效果最好[12]。低脂乳清蛋白，可作為蛋清的替代品，在其起泡的過程中，可以延長(zhǎng)泡沫的持續(xù)時(shí)間，并且泡沫的膨脹性較好，可延長(zhǎng)泡沫的持續(xù)時(shí)間[13]。乳清蛋白的起泡性在蛋糕、餡料、奶昔等食物中發(fā)揮重要作用。

3.1 乳化性

乳清蛋白分子中有親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)，這種兩親的結(jié)構(gòu)賦予其優(yōu)異的乳化穩(wěn)定性。如在均質(zhì)過程中，乳清蛋白可吸附在脂肪球表面，形成穩(wěn)定的蛋白-脂質(zhì)界面膜，防止脂肪球聚集，達(dá)到均質(zhì)的目的。又因其良好的穩(wěn)定乳液性，可在沙拉醬、肉制品和甜點(diǎn)等食品中用作乳化劑。

3.2 起泡性

乳清蛋白富含多種生物活性物質(zhì)，具有很高的功能特性[9-11]。

3.3 凝膠性

4.2.3 作為酸奶的增稠劑

4 乳清蛋白在乳制品生產(chǎn)中的應(yīng)用

乳清蛋白因其優(yōu)良的性質(zhì)，在乳制品中貢獻(xiàn)較大。以下將重點(diǎn)介紹乳清蛋白在乳制品中的應(yīng)用。

2.3.1 理論考核。以出科考核方式（選擇題與病案分析題）對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，主要考察以下幾個(gè)方面：對(duì)急性心肌梗死這一嚴(yán)重胸痛疾病的理論知識(shí)的掌握，如病理學(xué)分析、診斷及鑒別診斷、治療；實(shí)踐患者的病史采集、體格檢查、疾病診斷及鑒別診斷、治療方案。結(jié)合帶教老師對(duì)學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)的評(píng)定，在成績(jī)中予以一定的比例（20%）。即總成績(jī)=理論成績(jī)（80%）+平時(shí)表現(xiàn)成績(jī)（20%）。規(guī)定“優(yōu)秀”≥85分，“良好”≥75分，“及格”≥60分，“不及格”＜60分。

4.1 乳清蛋白在奶粉生產(chǎn)中的應(yīng)用

由于具有蛋白含量高，低脂肪和低膽固醇的主要特點(diǎn)，乳清蛋白被稱為“蛋白之王”，可有效代替雞蛋蛋白和脂肪用于各類食品，不僅降低了生產(chǎn)成本，也提高了食品的營養(yǎng)價(jià)值[5]。此外，乳清蛋白濃縮了牛奶中大部分營養(yǎng)成分，能起到抗癌抗衰老，增強(qiáng)免疫力，增強(qiáng)骨質(zhì)，保護(hù)心臟健康等作用，是一種常見的蛋白質(zhì)補(bǔ)充劑[6-8]。

4.2 乳清蛋白在酸奶生產(chǎn)中的應(yīng)用

4.2.1 在酸奶中做穩(wěn)定劑

添加乳清蛋白會(huì)使固形物含量增加，使酸奶得到一個(gè)較強(qiáng)的緩沖體系，從而使酸奶的粘度增加。此外，添加乳清蛋白對(duì)提高酸奶的持水力有利。廖文艷等人通過使用乳清蛋白含量5%±2%的濃縮乳清蛋白，使不含穩(wěn)定劑的酸奶在保質(zhì)期內(nèi)保持品質(zhì)穩(wěn)定，乳清蛋白的最適添加量為3%～4%。

蔣姍姍等人做了聚合乳清濃縮蛋白對(duì)凝固酸奶品質(zhì)影響的研究。將乳清蛋白與水溶解，通過調(diào)整pH、水浴升溫使其變性后成為具有一定粘度的溶液。結(jié)果表明，酸奶的粘度和硬度隨乳清蛋白含量的增加而增加，持水力提高對(duì)酸奶發(fā)酵終點(diǎn)無明顯影響，添加改性乳清蛋白的產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)上空隙小、網(wǎng)絡(luò)更為致密。王琳等通過牛奶和0.5%～6.0%的乳清蛋白粉制作希臘酸奶，結(jié)果表明，蛋白質(zhì)含量在4%～8%時(shí)，希臘酸奶產(chǎn)品口感佳，穩(wěn)定性好[17]。此外，可通過綜合調(diào)整乳中乳清蛋白與酪蛋白的比例，進(jìn)而得到高品質(zhì)酸奶[18]。

爆破影響控制：預(yù)裂孔最大單響20Kg，主爆孔最大單響60Kg，緩沖孔最大單響46Kg。開挖梯段高度控制在10m范圍。

4.2.2 改善酸奶的品質(zhì)

乳清蛋白的凝膠特性由蛋白質(zhì)的電荷密度和蛋白質(zhì)間的親水-疏水平衡決定的[14]。乳清蛋白中的主要凝膠蛋白是β-Lg和BSA[15]。當(dāng)pH4.6～5.8時(shí)，是乳清蛋白形成凝膠的最適條件。乳清蛋白的凝膠特性可用于調(diào)整食品的質(zhì)構(gòu)，如硬度和彈性。Biliaderris[16]指出，添加乳清蛋白粉，對(duì)提高酸奶的凝膠質(zhì)地有益。

在酸奶中添加濃縮乳清蛋白作增稠劑，會(huì)使酸奶口感更佳香醇[19]。這主要是由于變性的乳清蛋白含有較少的游離巰基，可促進(jìn)發(fā)酵菌落的生長(zhǎng)[20]。并且，乳清蛋白聚集，形成具有較大粘度的凝膠，有助于增強(qiáng)凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[21]。乳清蛋白的熱變性與酸奶的凝膠性和黏度密切相關(guān)，且變性率需達(dá)到95%才能保證酸奶品質(zhì)[22]。

本文基于空間徑向功率合成方法,設(shè)計(jì)了一種多路功率合成器。為方便測(cè)試,根據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行功率分配/合成器進(jìn)行一體化樣件加工,并進(jìn)行了測(cè)試,測(cè)試結(jié)果顯示這種徑向合成結(jié)構(gòu)各路幅度和相位具有良好的一致性,而且整體損耗較小。一方面,若在連接波導(dǎo)處直接加入微帶探針及芯片,然后,外加供電網(wǎng)絡(luò),保護(hù)電路及散熱裝置,可以作為一個(gè)基本的固態(tài)功率放大模塊,另外,也可單獨(dú)作為合成器,將24路末級(jí)功放模塊進(jìn)行空間功率合成。該類型的功率合成器在未來高功率雷達(dá)、電子對(duì)抗及微波通信等應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒂兄芎玫膽?yīng)用前景。

4.2.4 對(duì)酸奶益生菌生長(zhǎng)的影響

研究表明[23]，超濾處理后的濃縮乳清蛋白粉可促進(jìn)酸奶中益生菌的生長(zhǎng)。SAGLAM等[24]通過比較加入WPC的酸奶和加入脫脂乳粉的酸奶，得出加入WPC后，可提高酸奶在強(qiáng)酸性環(huán)境中的緩沖能力，保護(hù)乳糖酶和益生菌免受胃酸的損害，提高腸道內(nèi)酶的活性的結(jié)論。國外學(xué)者將熱聚合分離乳清蛋白粉用到羊奶酸奶中，不僅可改善其穩(wěn)定性和脫水性[25]，而且有益于益生菌的生存[26]。

4.3 乳清蛋白在干酪生產(chǎn)中的應(yīng)用

乳清蛋白的可凝結(jié)性可促進(jìn)干酪的生成，縮短干酪的制作周期，提高干酪的成品率。在干酪中用乳清蛋白替代酪蛋白，可使干酪口感更加柔和，并保證干酪的風(fēng)味。同時(shí)，乳清蛋白的熱凝膠性越強(qiáng)，制作干酪后，干酪的凝膠力也越強(qiáng)[27]。在生產(chǎn)干酪時(shí)，用WPC-80替代部分酪蛋白，可使制作的干酪獲得爽滑的質(zhì)地與柔和的風(fēng)味。

4.4 乳清蛋白在冰淇淋生產(chǎn)中的應(yīng)用

乳清蛋白具有濃郁的奶香味，在冰淇淋中使用乳清蛋白可提高冰淇淋的奶香味，同時(shí)不會(huì)覆蓋其他配料的味道。乳清蛋白有較好的乳化性和鎖水性，因此在冰淇淋中加入乳清蛋白有助于保持冰淇淋形狀，提高粘稠度，延長(zhǎng)冰淇淋融化的時(shí)間，保持冰淇淋的口感。粘性是評(píng)價(jià)冰淇淋口感的一個(gè)重要指標(biāo)，添加了乳清蛋白粉的冰淇淋粘性顯著提升，原因可能是乳清蛋白與酪蛋白膠束中的K－酪蛋白相互作用形成可溶性蛋白復(fù)合物，從而增加了冰淇淋的粘性[28]。乳清蛋白的口感在一定程度上還可替代脂肪的口感，如濃縮乳清蛋白粉和分離乳清蛋白粉替代大約50%的脂肪，這對(duì)于生產(chǎn)低脂低熱量冰淇淋非常有用。

5 結(jié)語

乳清蛋白具有優(yōu)異的營養(yǎng)學(xué)和功能特性，已成為生產(chǎn)開發(fā)功能性食品的重要原料[29]。乳清蛋白在乳制品的應(yīng)用中，除在加工技術(shù)方面的創(chuàng)新外，也可在質(zhì)構(gòu)上延伸。如將奶酪制成飲用型、布丁型產(chǎn)品,將添加乳清蛋白的高蛋白酸奶制成易于攜帶的奶片制品等。

隨著蛋白質(zhì)組學(xué)研究的不斷深入，不同乳源的蛋白質(zhì)組成不同，作用方式也不完全相同，相關(guān)研究仍有部分空白，需繼續(xù)完善。同時(shí)，分析出乳清蛋白與其他乳成分的相互作用，并進(jìn)行控制，以改善乳制品的功能特性，最大化的滿足生產(chǎn)需求，不僅為乳制品的加工提供技術(shù)依據(jù)，而且對(duì)擴(kuò)大乳清蛋白的綜合利用有重要意義。