馬 燕 梁 琪,* 宋雪梅

(1 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2 甘肅省功能乳品工程實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730070)

乳蛋白形成凝膠是生產(chǎn)乳酪、酸乳等乳制品中最關(guān)鍵的一步，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，常見(jiàn)的形成方式是酶促凝膠。酶促凝膠時(shí)，凝乳酶首先專一切割乳液中κ-酪蛋白Phe105-Met106之間的肽鍵，釋放帶負(fù)電荷并提供空間作用的糖巨肽于乳清中[1]。其次，糖巨肽被解離導(dǎo)致酪蛋白膠束之間的斥力降低，解離達(dá)到85%～90%時(shí)，酪蛋白通過(guò)疏水作用和鈣離子的橋聯(lián)作用結(jié)合在一起，形成一種孔徑為微米級(jí)大小的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[2]。最后，粒子間相互擠壓、凝膠進(jìn)行脫水收縮，導(dǎo)致乳清從凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中析出。凝膠的流變特性對(duì)乳制品的功能品質(zhì)具有重要影響，脂肪與蛋白質(zhì)的相互作用會(huì)影響凝膠的流變特性，其相互作用主要受脂肪球的形狀、大小和粒度分布等因素影響[3]。Luo等[4]研究發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)在脂肪球周圍形成凝膠的能力與其結(jié)構(gòu)特征如疏水相互作用、電荷分布和三維結(jié)構(gòu)等密切相關(guān)。

超聲處理(ultrasonic treatment，US)會(huì)對(duì)液體分子進(jìn)行拉伸和壓縮，產(chǎn)生大量空穴并瞬間破裂，形成瞬時(shí)高溫和高壓等極端環(huán)境，使得乳液中脂肪球尺寸變小，脂肪球膜破裂[5]。而針對(duì)超聲后全脂乳凝膠特性的研究極少，學(xué)者主要以脫脂乳為原料，專注于超聲處理后蛋白質(zhì)對(duì)乳凝膠特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，超聲會(huì)改變脫脂乳中酪蛋白膠束的空間結(jié)構(gòu)，引起蛋白質(zhì)疏水性變化，使得凝膠網(wǎng)絡(luò)改善[6-7]。

牦牛乳脂肪含量高(5.3%～8.8%)，脂肪球較大(平均直徑為4.39 μm)，乳液體系不穩(wěn)定[8]，且酪蛋白膠束的粒徑大，凝膠形成速率慢[9]。Zhang等[10]研究發(fā)現(xiàn)牦牛乳中低濃度的κ-酪蛋白會(huì)影響酪蛋白膠束的酶水解速率，使得牦牛乳凝膠時(shí)間大于荷斯坦牛乳。牦牛乳的凝膠特性亟待改善。但目前超聲技術(shù)牦牛乳制品加工中鮮有相關(guān)報(bào)道，且尚未對(duì)超聲牦牛乳的酶促凝膠進(jìn)行研究?；诖?，本研究通過(guò)改變超聲功率和處理時(shí)間，將不同超聲能量密度應(yīng)用于牦牛乳，探究超聲牦牛乳的酶促凝膠流變特性，從乳蛋白疏水性和脂肪球粒徑的角度分析凝膠網(wǎng)絡(luò)形成，以期利用超聲技術(shù)改善牦牛乳酶促凝膠流變特性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

2020年7月上旬在甘肅省甘南藏族自治州合作市多河鄉(xiāng)獲取檢驗(yàn)合格的牦牛乳，將其存于恒溫容器(4±2℃)中運(yùn)輸帶回實(shí)驗(yàn)室，在4℃下保存?zhèn)溆谩?/p>

發(fā)酵劑(嗜熱鏈球菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種)，丹尼斯克中國(guó)有限公司；凝乳酶(小牛皺胃酶、牛胃蛋白酶，活力890 IMCU·g-1)，北京多愛(ài)特生物科技有限公司；其余藥品均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

SCIENTZ-IID型超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)，寧波新芝生物股份科技有限公司；奧林巴斯BX53熒光顯微鏡，上海普赫光電科技有限公司；Bettersize2600激光粒度分布儀，丹東百特儀器有限公司；T6紫外分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；TD5RZ乳脂離心機(jī)，湘儀離心機(jī)儀器有限公司；LVDV-1型數(shù)字旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，上海方瑞儀器有限公司；pHS-3C型精密pH計(jì)，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；MCR301流變儀，奧地利Anton Paar公司；F380熒光分光光度計(jì)，天津港東科技發(fā)展股份有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 牦牛乳的超聲條件 超聲發(fā)生器頻率20 kHz，將直徑6 mm的尖端伸入250 mL燒杯中進(jìn)行超聲處理。每次處理乳樣200 mL，設(shè)定溫度為15℃，樣品浸入冰浴中，用溫度探針連續(xù)記錄樣品的核心溫度(20±5℃)，探頭伸入液面約3 cm，超聲工作3 s，間歇3 s。設(shè)計(jì)2個(gè)完全隨機(jī)因素(超聲時(shí)間5和10 min，超聲功率300、400和500 W)，以未處理的牦牛乳作為對(duì)照樣品(CK)，共7種處理?xiàng)l件，具體見(jiàn)表1。參照Balthazar等[11]的公式，計(jì)算應(yīng)用到樣品上的能量密度(energy density，ED)：

表1 牦牛乳超聲處理?xiàng)l件

(1)

式中，P為超聲功率，w；t為超聲時(shí)間，min；V為處理樣品量，mL。

1.3.2 超聲牦牛乳脂肪、蛋白質(zhì)及pH值測(cè)定 參考《GB 5009.6-2016食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定》[12]中的第四法測(cè)定脂肪含量，《GB/T 5009.5-2010食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》[13]中的第一法測(cè)定蛋白質(zhì)含量。取20 mL待測(cè)樣品，用pHS-3C精密pH計(jì)測(cè)定樣品pH值。

1.3.3 超聲牦牛乳均質(zhì)效率測(cè)定 參照Abesinghe等[14]的方法，將25 mL牦牛乳在1 292 r·min-1轉(zhuǎn)速下于40℃離心30 min。用蓋勃法測(cè)定脂肪含量。按照以下公式計(jì)算均質(zhì)效率(homogenizing efficiency，HE)：

(2)

式中，m為底部20 mL樣品的質(zhì)量，g；M為整個(gè)樣品的脂肪含量，g。

1.3.4 超聲牦牛乳穩(wěn)定性測(cè)定 根據(jù)Patil等[15]所述的重力法測(cè)量，用蘇丹Ⅲ區(qū)分出乳脂。樣品裝入25 mL離心管在4℃存放24 h，測(cè)量相分離的程度，按以下公式評(píng)估乳液的穩(wěn)定性(cream stability，CI)。

(3)

式中，Hc為乳脂層的高度，mm；Ht為乳的總高度，mm。

1.3.5 超聲牦牛乳黏度測(cè)定 使用數(shù)字旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，選用3號(hào)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速為30 r·min-1。將超聲牦牛乳在水浴中預(yù)熱至35℃，取出20 mL，調(diào)節(jié)pH值為5.6，加入氯化鈣及酶液，混勻30 s后，分別于0、10、20、30、40、50、60 min時(shí)記錄黏度值。

1.3.6 超聲牦牛乳酶促凝膠流變特性測(cè)定 參照Z(yǔ)hao等[16]的方法并稍作修改，將牦牛乳在35℃水浴保溫10 min，分別取不同處理下的乳樣4 mL，調(diào)節(jié)pH值為5.6，加入氯化鈣，停留1 min，加入酶液，混勻，立即轉(zhuǎn)移到流變儀平板上。測(cè)試條件如下：溫度35℃，平行板60 mm，間隙1 000 μm，頻率1 Hz，應(yīng)力0.1 Pa，間隔10 s，時(shí)間60 min，測(cè)定均在線性粘彈性區(qū)域內(nèi)。儲(chǔ)能模量表征彈性屬性，用G′表示；損耗模量表征粘性屬性，用 G″ 表示。

1.3.7 超聲牦牛乳濁度測(cè)定 參照Choi等[17]的方法并稍作修改，將處理后的樣品搖勻后準(zhǔn)確移取200 μL，用去離子水稀釋至10 mL，室溫下用紫外分光光度計(jì)在860 nm處測(cè)定樣品溶液的吸光度，參比溶液為去離子水，平行測(cè)定3次，取平均值。

1.3.8 超聲牦牛乳熒光特性測(cè)定 參照Yazdi等[18]的方法并稍作修改，25℃下采用熒光分光光度計(jì)測(cè)定其熒光發(fā)射光譜，用微量移液器移取超聲牦牛乳100 μL，加入20 mL去離子水并混勻，熒光光譜激發(fā)波長(zhǎng)為235 nm(狹縫5.0 nm)，發(fā)射光譜采集范圍為200～800 nm(狹縫5.0 nm)，掃描速率為1 200 nm·min-1。

1.3.9 超聲牦牛乳脂肪球的微觀結(jié)構(gòu)及粒徑分布測(cè)定 參照Ménard等[19]的方法并稍作修改。將恢復(fù)至室溫的牦牛乳輕輕晃動(dòng)，取10 μL于載玻片上，用配備油浸透鏡的光學(xué)顯微鏡(放大倍數(shù)100)觀察牦牛乳微觀結(jié)構(gòu)并拍照。參照Luo等[8]的方法，使用激光粒度分布儀測(cè)量牦牛乳脂肪球的粒度分布。乳脂肪小球的折射率為1.458，水的折射率為1.333[20]。試驗(yàn)在室溫下進(jìn)行，將100 μL的樣品滴入設(shè)備的測(cè)量池中，向池中加入1 mL 50 mmol·L-1乙二胺四乙酸-氫氧化鈉的緩沖液(pH值7.0)，破壞酪蛋白膠束。

1.4 統(tǒng)計(jì)與分析

測(cè)定均重復(fù)3次。采用Duncan法進(jìn)行差異顯著性分析，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用Excel 2010記錄數(shù)據(jù)、SPSS 2019分析數(shù)據(jù)、Origin 2018繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲牦牛乳樣品的基礎(chǔ)指標(biāo)

樣品單位體積所受到的能量稱作能量密度。由表2可知，不同超聲功率和超聲時(shí)間進(jìn)行組合后，牦牛乳的能量密度不同。能量密度與超聲功率和超聲時(shí)間的乘積成正比。超聲5 min的US1、US3、US5能量密度小于超聲10 min的US2、US4、US6能量密度。能量密度由小到大排序?yàn)镃K0.05)。Cameron等[21]發(fā)現(xiàn)使用乳制品光譜分析儀測(cè)定牛乳脂肪含量結(jié)果偏高是由超聲處理后脂肪球的表面積變大，光散射增加引起的。本研究使用蓋勃法[12]測(cè)定牦牛乳中的脂肪含量，發(fā)現(xiàn)超聲處理并未使牦牛乳脂肪含量出現(xiàn)顯著性變化(P>0.05)。應(yīng)用凱氏定氮法測(cè)定樣品的蛋白質(zhì)，發(fā)現(xiàn)超聲處理前后牦牛乳的蛋白質(zhì)含量也無(wú)顯著性差異(P>0.05)，Marchesini等[5]在研究超聲荷斯坦牛乳時(shí)也有相同結(jié)果。牦牛乳的pH值在超聲處理前后未表現(xiàn)出顯著性差異(P>0.05)，可能的原因是超聲處理并未影響牦牛乳中礦物質(zhì)形態(tài)及其平衡，未促使膠束中礦物質(zhì)大幅度解離。

表2 超聲牦牛乳樣品的基礎(chǔ)指標(biāo)

2.2 酶促凝膠形成中超聲牦牛乳粘度的變化

凝膠結(jié)構(gòu)形成是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，超聲牦牛乳黏度的變化可以客觀反映凝膠形成的進(jìn)度。由圖1可知，同一超聲處理量密度的牦牛乳，隨著凝膠時(shí)間的增加，黏度呈先增加后下降的趨勢(shì)。相同凝膠時(shí)間下，US3的黏度均顯著大于其他超聲處理組(P<0.05)，US4的黏度僅次于US3，CK的黏度最低。凝膠30 min時(shí)，US1、US2、US3和US4的黏度達(dá)到最大值，凝膠40 min時(shí)，CK、US5和US6的黏度達(dá)到最大值，此時(shí)凝膠結(jié)構(gòu)均已形成。酶凝膠形成后，乳清不斷析出，導(dǎo)致牦牛乳黏度開(kāi)始下降，脂肪和蛋白質(zhì)的改變會(huì)使黏度發(fā)生變化。Tran等[22]研究發(fā)現(xiàn)由于酪蛋白和乳清蛋白的含量不足，難以覆蓋新形成的脂肪小球的表面積，從而引起黏度改變。Mohan等[23]研究指出由于脂肪和酪蛋白之間的相互作用，導(dǎo)致黏度發(fā)生改變。

注：不同小寫(xiě)字母表示相同時(shí)間不同超聲條件下，黏度具有差異顯著性(P<0.05)；不同大寫(xiě)字母表示同一超聲條件不同時(shí)間下，黏度具有差異顯著性(P<0.05)。

2.3 酶促凝膠形成中超聲牦牛乳的流變特性

乳凝膠是典型的粘彈性聚合物，儲(chǔ)能模量反映所形成凝膠結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。由圖2-A可知，超聲處理組的儲(chǔ)能模量高于CK，超聲處理使得牦牛乳酶促凝膠的彈性增加，凝膠強(qiáng)度變大。從各樣品酶促凝膠過(guò)程中儲(chǔ)能模量的變化趨勢(shì)可知，樣品的儲(chǔ)能模量與凝膠時(shí)間呈正相關(guān)關(guān)系。US5和US6的儲(chǔ)能模量增長(zhǎng)最明顯，分別為6 824 和7 189 Pa；US4、US2、US3和US1的儲(chǔ)能模量增長(zhǎng)依次為2 013、1 595、1 157 和564 Pa；CK的儲(chǔ)能模量增長(zhǎng)最小，為256 Pa。酶促凝膠形成中，隨凝膠時(shí)間的延長(zhǎng)，酪蛋白膠束構(gòu)成的索狀結(jié)構(gòu)不斷生成新鍵，變粗糙，導(dǎo)致儲(chǔ)能模量增加。當(dāng)超聲時(shí)間相同時(shí)，樣品儲(chǔ)能模量隨著超聲功率的增加而增大。在相同超聲功率下，超聲10 min的儲(chǔ)能模量大于超聲5 min的儲(chǔ)能模量。測(cè)量過(guò)程中，US4前13 min和US5前5 min損耗模量高于彈性模量，此時(shí)酶促凝膠結(jié)構(gòu)形成受阻。CK、US1、US2、US3和US6的儲(chǔ)能模量均大于損耗模量，故彈性響應(yīng)是凝膠過(guò)程中的主要響應(yīng)。圖2-B表示損耗模量與凝膠時(shí)間的關(guān)系曲線，其趨勢(shì)與儲(chǔ)能模量相似，酶促凝膠的粘性變化類似于彈性變化。

圖2 超聲牦牛乳酶促凝膠過(guò)程中的儲(chǔ)能模量G′和損耗模量 G″

損耗正切角Tanδ與酶促凝膠變形過(guò)程中化學(xué)鍵的松弛行為有關(guān)，其大小能表征牦牛乳凝膠網(wǎng)絡(luò)的重排程度。由圖3可知，Tanδ與凝膠時(shí)間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，隨著凝膠時(shí)間的增加而逐漸降低。超聲處理組的Tanδ高于CK，表明超聲處理使凝膠網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模重排。US1、US2、US3和US4凝膠具有較低的析水現(xiàn)象，凝膠持水力提高。US5和US6的超聲功率大，造成凝膠脫水收縮嚴(yán)重。

圖3 超聲牦牛乳酶促凝膠過(guò)程中的損耗正切角Tanδ

由表3可知，與CK的凝膠時(shí)間(9.35 min)相比，US1、US2、US3和US4分別將凝膠時(shí)間縮短了1.78、3.72、5.75和4.74 min，其中US3和US4的凝膠時(shí)間縮短了一半以上(61.49%和50.70%)，US5和US6的凝膠時(shí)間延長(zhǎng)了8.74和22.96 min，凝膠網(wǎng)絡(luò)不易形成。US1～US4凝膠時(shí)間縮短，是因?yàn)槌曁幚硎估业鞍啄z束表面積增加，與凝乳酶結(jié)合位點(diǎn)更多地暴露出來(lái)，反應(yīng)效率提高。US5凝膠時(shí)間延長(zhǎng)，是由于脂肪球絮凝出現(xiàn)均質(zhì)團(tuán)簇，影響乳清蛋白從膠束聚集體中解離。US6凝膠時(shí)間延長(zhǎng)，是由于超聲過(guò)度，分子間的共價(jià)鍵變得脆弱，限制膠束的聚集。將不同超聲功率和超聲時(shí)間進(jìn)行組合后，牦牛乳受到的能量密度不同，未發(fā)現(xiàn)凝膠時(shí)間與能量密度之間呈現(xiàn)規(guī)律性變化。但同一超聲時(shí)間下，牦牛乳的凝膠時(shí)間受超聲功率的影響明顯，300或400 W均能有效縮短凝膠時(shí)間，500 W(US5和US6)時(shí)，功率過(guò)大，凝膠時(shí)間延長(zhǎng)。超聲處理后牦牛乳濁度顯著降低(P<0.05)，說(shuō)明超聲處理使得牦牛乳酪蛋白膠束間的相互作用力改變。US1、US3和US4濁度較低且相互之間不存在差異顯著性(P>0.05)。對(duì)所有樣品儲(chǔ)能模量曲線進(jìn)行擬合，其中t為凝膠時(shí)間，G′為儲(chǔ)能模量值，除US4擬合曲線的R2值為0.980 6外，其余曲線的R2值均大于0.990 0，說(shuō)明曲線的擬合效果好。超聲處理組的最大儲(chǔ)能模量及最大損耗模量均顯著高于CK(P<0.05)。

表3 超聲牦牛乳酶促凝膠流變特性

2.4 超聲牦牛乳蛋白疏水性對(duì)酶促凝膠網(wǎng)絡(luò)形成的影響

疏水相互作用會(huì)影響蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，與乳凝膠特性顯著相關(guān)[24]。由圖4可知，與未超聲處理的牦牛乳相比，能量密度在600～900 J·mL-1的超聲牦牛乳最大發(fā)射波長(zhǎng)發(fā)生移動(dòng)，表明此時(shí)的色氨酸內(nèi)部疏水環(huán)境發(fā)生改變。600 J·mL-1的US3最大熒光強(qiáng)度顯著增加了51.22%(P<0.05)，最大發(fā)射波長(zhǎng)從359 nm藍(lán)移至357 nm。這表明色氨酸內(nèi)部的剛性環(huán)境減弱，芳香族氨基酸殘基暴露，色氨酸殘基埋藏在疏水環(huán)境中，分子內(nèi)色氨酸猝滅作用減弱，導(dǎo)致酪蛋白分子結(jié)構(gòu)被破壞。1 200 J·mL-1的US4內(nèi)部蛋白質(zhì)重聚集，導(dǎo)致最大熒光強(qiáng)度顯著降低了5.31%(P<0.05)。400 J·mL-1的US1和1 500 J·mL-1的US6最大熒光強(qiáng)度均顯著增加(P<0.05)，但最大發(fā)射波長(zhǎng)無(wú)顯著性變化(P>0.05)。這表明蛋白質(zhì)分子內(nèi)部發(fā)生膨脹，疏水性基團(tuán)發(fā)生水合作用，使得酪氨酸和色氨酸等基團(tuán)具有一定的自由轉(zhuǎn)動(dòng)度，但色氨酸依然保持在內(nèi)部疏水環(huán)境中。

注：不同的字母表示在相同能量密度下，熒光數(shù)值之間具有顯著性差異(P<0.05)。

2.5 超聲牦牛乳脂肪球粒徑對(duì)酶促凝膠網(wǎng)絡(luò)形成的影響

光學(xué)顯微鏡圖5顯示，牦牛乳脂肪球以橢圓形球體存在于乳漿中，超聲處理后脂肪球尺寸減小，但形狀并未改變。CK中存在最大的脂肪球，粒徑分布范圍為0.427～33.320 μm，脂肪球集中分布在4.502 μm處。形成較大的脂肪球的原因是脂肪球從乳腺上皮細(xì)胞分泌后被包裹時(shí)，受到了脂肪球膜的限制[19]。超聲處理牦牛乳后，脂肪球的峰形向左移動(dòng)。US1與CK的脂肪球集中分布在同一處。由于超聲能量密度過(guò)小，未能達(dá)到充分的均質(zhì)化，使得US1中仍然存在較大的脂肪球。在US3中觀察到更均勻的脂肪球，最高體積分?jǐn)?shù)(10.54%)高于其他超聲處理組，脂肪球粒徑分布范圍為0.300～4.002 μm，集中在1.974 μm處。US4的脂肪球粒徑分布范圍為0.131～4.502 μm，呈雙峰分布，歸因于小脂肪球聚集。US5中可明顯觀察到脂肪球聚集和絮凝，形成均質(zhì)團(tuán)簇，此時(shí)乳液處于不穩(wěn)定狀態(tài)。由于較小的脂肪球具有更大的脂肪酶固定表面積，其與脂肪酶締合可以誘導(dǎo)小球的橋接，從而出現(xiàn)絮凝[25]。牦牛乳脂肪球膜組成和結(jié)構(gòu)對(duì)脂肪酶的更高親和力會(huì)導(dǎo)致更多的小球結(jié)合在一起，脂肪球聚集更明顯[26]。隨著超聲能量密度的增加，脂肪球體積平均直徑(D4,3)和脂肪球面積平均直徑(D3,2)均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，US2、US4和US6能量密度分別為900、1 200、1 500 J·mL-1，與CK相比，分別下降了84.12%、86.87%和88.66%。US6中脂肪球被打散，球形結(jié)構(gòu)不明顯，D3,2顯著下降了87.29%(P<0.05)，原因可能是超聲能量密度過(guò)大。

注：圖中圈出部分代表脂肪球聚集。

注：不同小寫(xiě)字母表示不同能量密度下，D4,3(或D3,2)具有顯著差異(P<0.05)。

3 討論

牦牛乳營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，是加工奶酪、酸乳等乳制品的優(yōu)質(zhì)乳源，但其凝膠速率慢、時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)影響生產(chǎn)效率。近年來(lái)，超聲處理技術(shù)在乳制品中的應(yīng)用日益增多，如均質(zhì)化、滅菌、消泡、過(guò)濾和改變發(fā)酵速率等[27-28]。本研究發(fā)現(xiàn)超聲處理后牦牛乳的脂肪含量和蛋白質(zhì)含量無(wú)顯著變化(P>0.05)，但均質(zhì)效率和乳液穩(wěn)定性顯著提高(P<0.05)。由于均質(zhì)效率的提高，填充在蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的脂肪更容易流動(dòng)。石永祺等[29]研究指出流動(dòng)的脂肪會(huì)減弱酪蛋白膠束間的相互作用。本研究發(fā)現(xiàn)利用超聲處理技術(shù)可以改變牦牛乳蛋白表面疏水性，影響酪蛋白膠束體系的凝膠化。Shanmugam等[30]發(fā)現(xiàn)超聲處理破壞酪蛋白-乳清蛋白的聚集體，引起乳清蛋白變性，但酪蛋白膠束和礦物質(zhì)的完整性并未受到顯著影響，還指出超聲處理主要是減小脂肪球大小。本研究也發(fā)現(xiàn)超聲處理牦牛乳后，脂肪球的峰形向左移動(dòng)，粒徑減小，脂肪球轉(zhuǎn)變成較小的顆粒，小尺寸脂肪球表面被酪蛋白顆粒的疏水部分覆蓋，形成新的脂肪球膜。事實(shí)上，脂肪球尺寸減小增加了脂肪球膜的表面積，而脂肪球膜表面積的增加本身就是脂肪球-酪蛋白網(wǎng)絡(luò)的形成。脂肪與蛋白質(zhì)的相互作用會(huì)對(duì)凝膠產(chǎn)生影響。Akdeniz等[31]研究發(fā)現(xiàn)超聲增強(qiáng)了顆粒的部分遷移性，改善了蛋白和新形成的脂肪球-蛋白復(fù)合物之間的聚集。Nguyen等[32]指出新脂肪球膜的成分不同于天然的脂肪球膜，后者包含膜片段和酪蛋白，從而形成覆蓋脂肪球的致密蛋白質(zhì)層。本研究還發(fā)現(xiàn)，超聲牦牛乳的蛋白疏水性及脂肪球粒徑會(huì)對(duì)凝膠網(wǎng)絡(luò)形成產(chǎn)生影響，小脂肪球與周圍的乳蛋白基質(zhì)交聯(lián)，縮短了凝膠時(shí)間，導(dǎo)致更高的凝膠強(qiáng)度。Chandrapala等[33]研究發(fā)現(xiàn)大功率的超聲會(huì)對(duì)凝膠產(chǎn)生不良影響，主要是因?yàn)槿榍宓鞍讜?huì)從膠束聚集體中解離同時(shí)脂肪球絮凝形成均質(zhì)團(tuán)簇。本研究發(fā)現(xiàn)同一超聲時(shí)間下，隨著超聲功率的增加，樣品儲(chǔ)能模量增大，凝膠時(shí)間縮短，然而功率過(guò)大(500 W)會(huì)對(duì)凝膠產(chǎn)生不良影響，延長(zhǎng)凝膠時(shí)間。Scudinoa等[28]指出牛乳的膠體系統(tǒng)中存在一個(gè)物理化學(xué)邊界，需要跨越該過(guò)程才能形成凝膠。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)能量密度從990 J·mL-1增加至1 386 J·mL-1時(shí)，水牛乳脂肪球尺寸逐漸變小，其中1 188 J·mL-1的能量密度下脂肪球最均勻，乳液穩(wěn)定性最好，具有較好的凝膠強(qiáng)度[14]。故在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，需根據(jù)具體要求對(duì)超聲條件進(jìn)行優(yōu)化。

4 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)適宜的超聲處理不僅不會(huì)改變牦牛乳的脂肪含量和蛋白質(zhì)含量，與此同時(shí)，還提高了牦牛乳的均質(zhì)效率和乳液穩(wěn)定性，最終有效縮短凝膠時(shí)間，增加凝膠強(qiáng)度。但功率過(guò)大(500 W)會(huì)對(duì)凝膠產(chǎn)生不良影響，延長(zhǎng)凝膠時(shí)間。超聲處理改變?nèi)榈鞍妆砻媸杷缘耐瑫r(shí)減小了脂肪球尺寸，從而影響脂肪和蛋白質(zhì)的相互作用。酶促凝膠的最佳超聲處理參數(shù)為功率400 W，時(shí)間5 min，但該參數(shù)仍需進(jìn)一步優(yōu)化。本研究證實(shí)了超聲處理在牦牛乳制品生產(chǎn)中具有應(yīng)用價(jià)值。雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)超聲處理有助于改善牦牛乳酶促凝膠流變特性，但脂肪與蛋白質(zhì)的相互作用對(duì)凝膠特性影響的內(nèi)在分子機(jī)制還需要進(jìn)一步探究。