文/徐廣新 胡 瀟 楊仁琴 周 煒 劉 陽 陳 佳 印伯星

（1 江蘇省乳業(yè)生物工程技術(shù)研究中心；2 揚(yáng)州市揚(yáng)大康源乳業(yè)有限公司；3 揚(yáng)州大學(xué)實驗農(nóng)牧場）

牛乳因含有豐富的活性蛋白、維生素、礦物質(zhì)等，可作為母乳的替代品。牛乳在灌裝前需要進(jìn)行熱處理，以使致病微生物失活，牛乳品質(zhì)達(dá)到相應(yīng)的產(chǎn)品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，確保食用安全性。但熱處理過程會導(dǎo)致牛乳體系中的pH值降低，發(fā)生磷酸鈣沉淀，美拉德反應(yīng)以及風(fēng)味變化、營養(yǎng)物質(zhì)損失等不良變化[1]。本文就熱處理對牛乳體系的影響進(jìn)行綜述，并綜合分析提高牛乳熱穩(wěn)定性的措施，為乳制品加工及添加劑的研發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1 熱處理對牛乳成分的影響

（1）對脂肪的影響

熱處理對脂肪的影響較小，但會造成脂肪球膜與熱敏性蛋白化合物發(fā)生聚集反應(yīng)，在高于100 ℃時發(fā)生美拉德反應(yīng)，產(chǎn)生褐變。

（2）對蛋白質(zhì)的影響

熱處理會導(dǎo)致蛋白質(zhì)中巰基基團(tuán)的釋放，增加了牛乳的抗氧化性能，并導(dǎo)致烹調(diào)味道的提升；且在熱處理過程中，酪蛋白和乳球蛋白之間形成了一種復(fù)合物，導(dǎo)致乳制品成品中檢測蛋白質(zhì)含量的降低[2]。（3）對鈣離子和磷酸鹽的影響

熱處理會導(dǎo)致牛乳體系中溶解相鈣和磷酸鹽逐漸向膠體相轉(zhuǎn)變，游離鈣離子含量減少，且熱處理過度也會造成乳糖降解、產(chǎn)酸，最終造成牛乳pH值降低[3]；還會降低鈣和磷酸鹽在水相中的溶解度，而這些鹽平衡的改變?nèi)Q于熱處理的強(qiáng)度。但無論加熱溫度高低，鈣離子在第1分鐘內(nèi)都會急劇下降10%～15%，之后隨著時間的推移濃度下降減緩[4]。此外，熱沉淀磷酸鈣不能保持天然膠束的完整性，從而有利于酪蛋白的解離。這些鈣離子平衡變化可能會損害凝乳酶的凝固效果，并增加剪切面電位，從而促進(jìn)膠束之間的相互作用和隨后在高溫處理期間的聚集[5]。

（4）對乳糖的影響

乳糖在100 ℃以上的溫度長時間加熱則產(chǎn)生乳酸、醋酸、甲酸等。離子平衡顯著變化，此外也產(chǎn)生褐變，低于100 ℃短時間加熱時，乳糖的化學(xué)性質(zhì)基本沒有變化[6]。

2 離子螯合劑的使用

添加劑通常用于克服牛乳在熱處理過程中的不穩(wěn)定性。較高的鈣離子濃度是牛乳熱穩(wěn)定性偏低的主要原因，在熱處理前加入能夠降低鈣活性的添加劑，可以提高牛乳的穩(wěn)定性。磷酸鹽對牛乳穩(wěn)定性有顯著影響，檸檬酸鹽也有同樣效果[7]。VC鈉鹽添加到牛乳中使其蛋白質(zhì)穩(wěn)定性下降，這可能是由于其造成牛乳中pH值和鹽類的改變，從而導(dǎo)致牛乳的穩(wěn)定性下降[8]。水牛乳在pH值6．60，磷酸氫二鈉添加濃度為2 mmol/L的條件下具有較好的熱穩(wěn)定性；磷酸氫二鈉對水牛乳的酒精穩(wěn)定性影響最大，表現(xiàn)為酒精穩(wěn)定性隨著磷酸氫二鈉濃度的增加而增加[9]。磷酸鹽和檸檬酸鹽的效率與其鈣結(jié)合能力有關(guān)，其中檸檬酸三鈉是最有效的穩(wěn)定劑。在牛乳中，大多數(shù)鈣離子在水相中與檸檬酸鹽相連。在牛乳中檸檬酸鹽的含量比羊乳中的含量高40%，分別為1 768 mg/L和1 037 mg/L[10]。

無論殺菌強(qiáng)度如何，添加檸檬酸鹽的牛乳中鈣離子濃度均高于添加磷酸鹽的牛乳，這是由于檸檬酸鹽通過結(jié)合膠態(tài)鈣誘導(dǎo)pH值升高到8．08，增加了磷酰殘基上離子基團(tuán)的特性，使其接近于分散液的pH值[11]。當(dāng)緩沖區(qū)容量較低時，膠態(tài)磷酸鈣與磷酰殘基相連，使鈣增溶作用和電荷密度增加現(xiàn)象更為明顯。檸檬酸鹽還可以誘導(dǎo)高磷酸化的α-酪蛋白和β-酪蛋白的增溶，導(dǎo)致小顆粒數(shù)量的增加，這可能與膠束隨著體積增大而解體有關(guān)，因此，在pH值6．70下增加黏度，并限制熱聚集性。牛乳體系中磷酸鹽似乎并沒有取代膠體鈣，這是因為膠體鈣磷酸鹽和磷酰殘基的鈣親和力比添加磷酸鹽的高。磷酸鹽與游離鈣結(jié)合，也可能在膠束上誘導(dǎo)磷酸鈣沉淀，造成膠束電荷數(shù)減少，提高膠體相的不穩(wěn)定性[12]。

3 調(diào)整牛乳中酪蛋白與乳清蛋白的比例

牛乳中單體蛋白質(zhì)穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱分別為α-酪蛋白、β-乳清蛋白、血清白蛋白和乳鐵蛋白[13]。酪蛋白和乳清蛋白（主要是乳球蛋白）之間的熱誘導(dǎo)復(fù)合物是影響牛乳熱穩(wěn)定性的原因之一。因此，通過改變這兩個蛋白質(zhì)基團(tuán)之間的摩爾比，可以提高牛乳體系的熱穩(wěn)定性。膜技術(shù)（微濾、超濾、納濾）是改變蛋白質(zhì)比例的最有效的方法之一[14]。不同保留液和滲透液的結(jié)合可以使牛乳的組成和蛋白質(zhì)比例不同。增加酪蛋白與乳清蛋白的摩爾比，通過降低乳清蛋白含量或增加酪蛋白含量，可以提高牛乳的熱穩(wěn)定性。在摩爾比增加1．4 倍，pH值為6．60～6．70時，熱穩(wěn)定性可提高約6 ℃。當(dāng)使用高摩爾比的樣品在水中而不是牛乳滲透液（天然蛋白環(huán)境）中進(jìn)行重組時，熱穩(wěn)定性甚至更高[15]。水稀釋樣品熱穩(wěn)定性的改善歸因于乳清蛋白含量低和可溶性低分子量組分（如非蛋白氮）的稀釋之間的聯(lián)合作用，但不排除乳糖或礦物質(zhì)成分與蛋白質(zhì)之間復(fù)雜的相互作用的影響。

乳清蛋白（主要是乳球蛋白）的不穩(wěn)定作用與其增加酪蛋白膠束疏水性的能力有關(guān)。蛋白質(zhì)濃度對熱誘導(dǎo)乳蛋白表面的疏水性及相互作用的影響至關(guān)重要。人們普遍認(rèn)為，在牛乳熱處理過程中，蛋白質(zhì)之間的相互作用隨著其濃度的增加而增加，造成膠束重新組織成更緊密的結(jié)構(gòu)。事實上，牛乳在經(jīng)過熱處理過程中，熱穩(wěn)定性隨著蛋白質(zhì)濃度的降低而增加，且蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化較小。

4 展望

熱處理對乳制品生產(chǎn)加工具有重要作用，通過降低牛乳體系中鈣離子濃度和調(diào)整酪蛋白與乳清蛋白的比例，可達(dá)到改善牛乳熱穩(wěn)定性的目的。除巴氏奶外，其他乳制品均需通過添加穩(wěn)定劑來提高產(chǎn)品品質(zhì)，此時可以對復(fù)配穩(wěn)定劑中的螯合劑及蛋白質(zhì)比例進(jìn)行優(yōu)化，確保生產(chǎn)出感官品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)特性優(yōu)異的乳制品。