王青楊，苗 妙，李樹(shù)森，劉巨龍，孫二娜，江正強(qiáng),*

（1.中國(guó)輕工業(yè)食品生物工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083；2.蒙牛高科乳制品（北京）有限責(zé)任公司，北京 101100）

牛奶是重要的食品蛋白來(lái)源，研究其凝膠特性有助于新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。由于消費(fèi)者健康意識(shí)的增強(qiáng)，一些功能性低聚糖用于提升乳制品的功能性，同時(shí)這些功能性低聚糖還表現(xiàn)出對(duì)牛乳物性的改善作用。Costa 等[1]發(fā)現(xiàn)低聚半乳糖可提高希臘酸奶的稠度、粘彈性，同時(shí)改善風(fēng)味。Liu 等[2]添加低聚異麥芽糖改善Cheddar 奶酪的質(zhì)構(gòu)及感官特性。Ferr?o 等[3]發(fā)現(xiàn)低聚木糖使Requeij?o cremoso 干酪的彈性、硬度及粘度增加，有助于低脂肪產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。因此，低聚糖顯示出對(duì)牛乳凝膠良好的改性潛力。加熱作為常用的加工手段，也會(huì)使牛乳制品的物性發(fā)生改變。在加熱過(guò)程中，牛乳組分發(fā)生各種物化變化，如酪蛋白膠束解離和重組[4]，乳清蛋白變性并與酪蛋白膠束或乳脂球膜形成復(fù)合物[5]，磷酸鈣膠體沉淀[6]等。加熱同時(shí)提升美拉德反應(yīng)的速率，美拉德反應(yīng)對(duì)牛乳加工及功能特性產(chǎn)生重要潛在影響[7-8]。

目前，已有許多研究表明美拉德反應(yīng)對(duì)牛乳及蛋白凝膠的改性作用。Hiller 等[8]將酪蛋白鈉-糖美拉德反應(yīng)物加入酸奶后減少產(chǎn)品乳清析出。Hann?等[9]發(fā)現(xiàn)酪蛋白與乳糖發(fā)生美拉德反應(yīng)后提高了形成酸凝膠的凝膠強(qiáng)度及持水力。然而在Spotti 等[10]的研究中，乳清蛋白與葡聚糖進(jìn)行美拉德反應(yīng)后其形成酸凝膠的凝膠強(qiáng)度反而下降。徐雅琴等[11]發(fā)現(xiàn)雞蛋白粉與果膠的果膠酶水解物、魔芋膠酸水解物及瓜爾豆膠進(jìn)行美拉德反應(yīng)后可提高其熱凝膠的凝膠強(qiáng)度。Wang 等[12]研究發(fā)現(xiàn)蛋清蛋白與低聚異麥芽糖發(fā)生美拉德反應(yīng)后，熱凝膠的凝膠斷裂強(qiáng)度、持水性及彈性模量增加。已有研究主要集中于美拉德反應(yīng)對(duì)單一蛋白體系的修飾作用，但少有關(guān)于美拉德反應(yīng)在天然食品基質(zhì)中對(duì)蛋白熱凝膠的改性作用的研究。

低聚木糖（Xylooligosaccharides，XOS）是一種常見(jiàn)的功能性低聚糖，由木糖通過(guò)β-（1→4）糖苷鍵連接而成，聚合度一般為2～10[13]。XOS 具有良好的穩(wěn)定性，攝入后不被人體消化酶所消化，作為功能食品配料廣泛應(yīng)用于乳制品、焙烤食品等食品中。根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道，關(guān)于各種單糖或低聚糖的加入對(duì)牛乳熱凝膠形成影響的研究較少，而隨著各種低聚糖在牛乳制品中的應(yīng)用，有必要研究牛乳-糖體系在加熱條件下發(fā)生的凝膠化現(xiàn)象。本文旨在研究不同低聚糖在牛乳體系中與牛乳蛋白的美拉德反應(yīng)對(duì)熱凝膠形成的影響，通過(guò)感官評(píng)價(jià)優(yōu)化牛乳熱凝膠制備條件，探討加熱過(guò)程中牛乳體系的物性變化和熱凝膠的形成機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

全脂牛乳（蛋白含量3.2 g/100 mL, 脂肪含量4.0 g/100 mL） 蒙牛乳業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司；低聚木糖（XOS）（聚合度2～7，>95%） 山東龍力生物科技股份有限公司；4×蛋白上樣緩沖液（含巰基還原劑） 北京索萊寶科技有限公司；氯化鈉（AR）、尿素（99%）、葡萄糖（99%）、木糖（98%）、半乳糖（98%）、乳糖（AR，98%）、麥芽糖（95%） 上海麥克林生化科技股份有限公司；低聚果糖（95%）、低聚半乳糖（≥70%） 上海源葉生物科技有限公司；魔芋甘露寡糖（聚合度2～10） 西安源森生物科技有限公司。

PB-10 型pH 計(jì) 德國(guó)Sartorius 公司；Discovery HR-2 流變儀 美國(guó)TA 儀器；XT plus 質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro Systems 公司；NS800 分光測(cè)色儀深圳市三恩時(shí)科技有限公司；SU3500 掃描電鏡 日本株式會(huì)社日立制作所；LS230 激光散射粒徑儀美國(guó)貝克曼庫(kù)爾特有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 單糖/低聚糖-牛乳共加熱條件 準(zhǔn)確量取40 mL 牛乳于100 mL 玻璃瓶中，加入7%（w/v）不同種類的單糖及低聚糖，包括葡萄糖、木糖、半乳糖、乳糖、麥芽糖、低聚木糖、低聚果糖、低聚半乳糖和魔芋甘露寡糖，充分溶解后各取1 mL 上述牛乳于1.5 mL EP 管中，95 ℃水浴加熱10 h，反應(yīng)完畢后冷卻至室溫，倒置觀察。

1.2.2 XOS-牛乳凝膠制備條件優(yōu)化 準(zhǔn)確量取40 mL牛乳于100 mL 玻璃瓶中，加入XOS 后充分溶解，于95 ℃水浴加熱，反應(yīng)完畢后冷卻至室溫備用。低聚木糖添加量選擇3%、5%和7%（w/v），加熱時(shí)間選擇4、6 和8 h，依據(jù)1.2.3 的感官評(píng)價(jià)方法優(yōu)化低聚木糖添加量及加熱時(shí)間。在下文中，XOS 前數(shù)字表示低聚木糖添加量，H 前數(shù)字表示加熱時(shí)間，如5%XOS-6H 表示低聚木糖添加量為5%，加熱時(shí)間為6 h 的樣品。

1.2.3 感官評(píng)價(jià)方法 參照Soleimani 等[14]的方法，組織8 名經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的評(píng)價(jià)人員對(duì)XOS-牛乳凝膠進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，評(píng)判指標(biāo)為氣味（1～10）、風(fēng)味（1～10）、顏色（1～10）、外觀（1～10）、質(zhì)地（1～10）、粘性（1～10）、彈性（1～10）和接受度（1～10），按喜好程度進(jìn)行打分。

1.2.4 XOS-牛乳體系加熱條件 依據(jù)1.2.2 優(yōu)化結(jié)果，選擇低聚木糖最佳添加量，測(cè)定低聚木糖-牛奶體系在加熱過(guò)程中pH、色度、凝膠強(qiáng)度、持水力及流變學(xué)參數(shù)的變化，并通過(guò)溶解度測(cè)定、粒徑測(cè)定及聚丙烯酰胺凝膠電泳分析探討凝膠形成機(jī)制，加熱時(shí)間設(shè)置為0、2、4、6、8 h。

1.2.5 XOS-牛乳凝膠的pH 測(cè)定 使用pH 計(jì)測(cè)定不同加熱時(shí)間的XOS 牛乳凝膠樣品的pH，測(cè)定前使用玻璃棒將樣品攪拌均勻，確保測(cè)定值準(zhǔn)確。

1.2.6 XOS-牛乳凝膠的色度測(cè)定 采用分光測(cè)色儀測(cè)定熱凝膠樣品CIELab 色彩參數(shù)（L*，a*，b*）。儀器經(jīng)黑白板校正后，將適量熱凝膠樣品倒入平皿，測(cè)定樣品L*值（白+到黑-），a*值（紅+到綠-）和b*值（黃+到藍(lán)-）。褐變指數(shù)（BI）是非酶褐變過(guò)程的重要指標(biāo)，表明樣品的褐變程度。BI 計(jì)算方法依據(jù)[15]，公式如下：

其中，

式中，x 是中間參數(shù)，與L*值、a*值及b*值有關(guān)。

1.2.7 XOS-牛乳凝膠的凝膠強(qiáng)度測(cè)定 參照Chen等[16]的方法，采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定不同XOS-牛乳凝膠樣品的凝膠強(qiáng)度，將適量樣品倒入半徑3 cm 容器中，樣品高度約為2 cm，選用P/36R 金屬圓柱探頭進(jìn)行測(cè)定，觸發(fā)點(diǎn)設(shè)置為5 g，觸發(fā)后行進(jìn)距離10 mm，探頭測(cè)試速度0.5 mm/s。

1.2.8 XOS-牛乳凝膠的持水力測(cè)定 準(zhǔn)確稱取10 g 熱凝膠樣品于50 mL 離心管中，離心15 min（10000 r/min）后棄去上清液，稱量剩余物總重量。持水力通過(guò)離心后剩余物重量除以初始熱凝膠樣品重量得出。

1.2.9 XOS-牛乳凝膠的流變學(xué)性質(zhì)測(cè)定 參照Ferr?o 等[3]的方法，采用流變儀在剪切模式下測(cè)定凝膠樣品的流變學(xué)特性，選用60 mm 金屬平行板夾具，設(shè)置間隙為500 μm，測(cè)定溫度25 ℃。

將適量凝膠樣品置于夾具下壓實(shí)，在1 Hz 頻率下通過(guò)振幅掃描確定樣品線性粘彈性區(qū)，在1%應(yīng)變下對(duì)樣品在0.1～10 Hz 范圍內(nèi)進(jìn)行頻率掃描，采集儲(chǔ)能模量G′和損耗模量G″。

1.2.10 XOS-牛乳凝膠的微觀結(jié)構(gòu) 凝膠樣品經(jīng)液氮冷凍凍干后，緊密粘貼在掃描電鏡樣品臺(tái)上，使用鍍膜儀對(duì)樣品進(jìn)行表面噴金，使用掃描電鏡觀察微觀結(jié)構(gòu)，加速電壓為15 kV，放大倍數(shù)600 倍。

1.2.11 XOS-牛乳凝膠的溶解性測(cè)定 參照Liu 等[17]的方法，依次使用不同溶液溶解XOS-牛乳凝膠，通過(guò)測(cè)定溶出蛋白濃度推斷形成凝膠的主要作用力。所用溶液如下：0.6 mol/L 氯化鈉溶液（S1）、0.6 mol/L氯化鈉溶液+1.5 mol/L 尿素（S2）、0.6 mol/L 氯化鈉溶液+8 mol/L 尿素（S3），分別破壞凝膠中離子鍵、氫鍵及疏水相互作用力。將2 mL 凝膠樣品加入到15 mL 上述溶液中，均質(zhì)機(jī)均質(zhì)處理2 min 后于4 ℃靜置1 h，離心20 min（10000 r/min）后收集上清液，沉淀物使用溶液S2 溶解后重復(fù)上述步驟，最后使用溶液S3 進(jìn)行溶解。使用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定上清液中的蛋白質(zhì)濃度，以牛血清蛋白作為對(duì)照。

1.2.12 XOS-牛乳凝膠的粒徑測(cè)定 使用激光散射粒徑儀測(cè)定凝膠粒徑（LS230，Beckman Instruments，USA），遮蔽度設(shè)置為5%[18]，溶液為純凈水，采用默認(rèn)模型測(cè)定樣品，測(cè)定樣品的表面積體積平均粒徑D（3，2）。

1.2.13 XOS-牛乳凝膠的聚丙烯酰胺凝膠電泳分析

采用聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）分析XOS-牛乳復(fù)合物形成。凝膠樣品經(jīng)純水稀釋10 倍后，加入蛋白上樣緩沖液，100 ℃水浴5 min 后離心并收集上清液。配制15%丙烯酰分離膠和5%丙烯酰胺濃縮膠進(jìn)行SDS-PAGE 分析，其中樣品上樣量為10 μL。電泳結(jié)束后，使用考馬斯亮藍(lán)染色后，采用5%（v/v）乙酸和10%（v/v）乙醇溶液脫色。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，實(shí)驗(yàn)重復(fù)至少3 次，使用SPSS Statistics 26 的one-way ANOVA 分析數(shù)據(jù)顯著性（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 單糖/低聚糖-牛乳共加熱凝固現(xiàn)象

九種常見(jiàn)單糖及低聚糖與牛乳共加熱后的情況如圖1 所示。在加熱條件下低聚木糖使牛乳發(fā)生凝固，且基本無(wú)水分析出；在魔芋甘露寡糖組中，體系加熱后發(fā)生絮凝，未形成均勻固狀物；其他單糖或低聚糖均未發(fā)生明顯凝固現(xiàn)象。因此，選用低聚木糖進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

圖1 不同糖-牛奶體系的凝固現(xiàn)象Fig.1 Coagulation of milk systems added with different carbohydrates

熱凝膠的形成與蛋白質(zhì)本身性質(zhì)及濃度、加熱溫度、時(shí)間、pH、離子強(qiáng)度等因素有關(guān)[19]，在凝膠形成過(guò)程中，蛋白質(zhì)發(fā)生變性并聚集形成聚合物，然后聚合物通過(guò)特定方式排列形成凝膠網(wǎng)絡(luò)，此過(guò)程涉及各種非共價(jià)鍵及共價(jià)鍵的斷裂和生成[20]。在上述各體系中，牛乳蛋白與不同種類糖發(fā)生美拉德反應(yīng)，由于糖的單體構(gòu)成、聚合度以及熱分解產(chǎn)物的差異，對(duì)牛乳蛋白的聚集產(chǎn)生不同的潛在影響，從而影響凝膠的形成[21-22]。

2.2 XOS-牛乳凝膠制備條件優(yōu)化

低聚木糖-牛乳凝膠制備條件的多因素優(yōu)化結(jié)果如表1 所示。低聚木糖加入量為5%（w/v），加熱時(shí)間6 h 制備的凝膠（5%XOS-6H）的感官評(píng)分最高（68.5 分）。隨著加熱時(shí)間延長(zhǎng)，樣品由乳白色轉(zhuǎn)變?yōu)榻固巧伾u(píng)分提高，但加熱8 h 樣品顏色評(píng)分反而下降，這是因?yàn)闃悠繁砻媾c內(nèi)部形成過(guò)大的色差。美拉德反應(yīng)賦予牛乳產(chǎn)品獨(dú)特的焦糖風(fēng)味[23]，因而樣品的氣味和風(fēng)味評(píng)分提高，但是隨著加熱延長(zhǎng)評(píng)分下降，可能與美拉德反應(yīng)產(chǎn)酸有關(guān)[24]，樣品pH 變化（表2）也證明這一點(diǎn)。體系通過(guò)加熱獲得凝膠特性，但加熱8 h 的樣品入口后產(chǎn)生顆粒感，導(dǎo)致質(zhì)地評(píng)分下降，可能由于美拉德反應(yīng)導(dǎo)致蛋白過(guò)度聚集[9]。綜上所述，加熱6 h 及低聚木糖添加量5%（w/v）的凝膠獲得最優(yōu)的感官評(píng)分。因此，后續(xù)實(shí)驗(yàn)中選擇低聚木糖添加量5%探究體系在加熱過(guò)程中的物性變化和形成機(jī)制。

表1 XOS-牛乳凝膠的感官評(píng)價(jià)Table 1 Sensory evaluation of XOS-milk gels

表2 XOS-牛乳凝膠的pH、凝膠強(qiáng)度、持水力、色度變化及平均粒徑Table 2 pH, gel strength, water holding capacity, color parameters and average particle sizes of xylooligosaccharides-milk gels

2.3 XOS-牛乳凝膠的物性表征

2.3.1 XOS-牛乳凝膠的pH 測(cè)定結(jié)果 XOS-牛乳凝膠的pH 測(cè)定結(jié)果如表2 所示，隨著加熱時(shí)間延長(zhǎng)，樣品的pH 逐漸降低，由2 h 的pH6.04 到8 h 的pH5.40，pH 的降低主要與美拉德反應(yīng)產(chǎn)酸有關(guān)[24]。

2.3.2 XOS-牛乳凝膠的凝膠強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果 XOS-牛乳凝膠的凝膠強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果如表2 所示，隨著加熱時(shí)間延長(zhǎng)，樣品的凝膠強(qiáng)度逐漸增大，反應(yīng)時(shí)間由2 h 延長(zhǎng)至8 h，凝膠強(qiáng)度從22.7 g 提高至144.4 g。凝膠強(qiáng)度的增強(qiáng)與美拉德反應(yīng)導(dǎo)致體系pH 降低以及牛乳蛋白在加熱過(guò)程中發(fā)生交聯(lián)有關(guān)[25]，蛋白間相互作用力的增強(qiáng)使樣品結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固，Gan 等[26]認(rèn)為這種交聯(lián)與美拉德反應(yīng)有關(guān)。同時(shí)，Meydani 等[27]發(fā)現(xiàn)乳清蛋白-麥芽糊精（10%，w/v）美拉德反應(yīng)2.5 h后制備的鈣誘導(dǎo)冷凝膠強(qiáng)度顯著增大，由70.4 g 上升到102.0 g，這可能是由于麥芽糖糊精與乳清蛋白交聯(lián)后蛋白間的靜電斥力減弱，形成了更加緊密的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2.3.3 XOS-牛乳凝膠的持水力測(cè)定結(jié)果 XOS-牛乳凝膠的持水力測(cè)定結(jié)果如表2 所示，加熱初期凝膠的持水力增加，而加熱時(shí)間由6 h 增至8 h，凝膠樣品持水力由53.1%降低至49.1%。凝膠的持水力可用來(lái)衡量蛋白與水結(jié)合的能力，美拉德反應(yīng)導(dǎo)致牛乳蛋白與XOS 發(fā)生交聯(lián)，親水基團(tuán)增加，使XOS-牛乳凝膠樣品的持水力增強(qiáng)；隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，pH 降低使蛋白發(fā)生收縮，并且加熱導(dǎo)致疏水基團(tuán)暴露，從而減弱凝膠樣品的持水力。

2.3.4 XOS-牛乳凝膠的色度測(cè)定結(jié)果 XOS-牛乳凝膠的色度測(cè)定結(jié)果如表2 所示，凝膠樣品的L*隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，同時(shí)a*值、b*值及BI 值逐漸升高。凝膠樣品的顏色隨美拉德反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸變深，色度中的紅色及黃色占比逐漸提高，賦予凝膠樣品棕黃色的顏色特征。

2.3.5 XOS-牛乳凝膠的流變學(xué)性質(zhì) 動(dòng)態(tài)振蕩流變學(xué)方法可用以評(píng)估蛋白形成凝膠的能力并進(jìn)行蛋白凝膠形成動(dòng)力學(xué)分析，頻率掃描可表征凝膠樣品的結(jié)構(gòu)特征[28]。圖2 顯示XOS-牛乳凝膠樣品的儲(chǔ)能模量G′和損耗模量G′′在0.1～10 Hz 頻率掃描中的變化。隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，XOS-牛乳凝膠樣品在振蕩頻率為0.1 Hz 時(shí)儲(chǔ)能模量G′明顯增大，由加熱2 h時(shí)0.08 Pa 提高至8 h 的61.3 Pa（P<0.05）。XOS-牛乳凝膠樣品的模量隨頻率改變而發(fā)生變化，表現(xiàn)為弱凝膠的特點(diǎn)[29]，在弱凝膠形成過(guò)程中共價(jià)鍵的作用相對(duì)較小，而離子鍵、疏水相互作用及氫鍵等非共價(jià)鍵對(duì)凝膠結(jié)構(gòu)形成具有更大的貢獻(xiàn)。

圖2 XOS-牛乳凝膠的儲(chǔ)能模量G′和損耗模量G′′隨頻率變化Fig.2 Frequency dependance of storage modulus G′ and loss modulus G′′ of xylooligosaccharides-milk gels

2.3.6 XOS-牛乳凝膠的微觀結(jié)構(gòu) 采用掃描電鏡觀察XOS-牛乳凝膠的微觀結(jié)構(gòu)。如圖3 所示，未加熱樣品與實(shí)驗(yàn)組相比未形成凝膠結(jié)構(gòu)，呈塊狀或者顆粒狀，而凝膠樣品均呈現(xiàn)致密、多孔的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，加熱 8 h 樣品（E）與加熱 2 h 樣品相比（B）中出現(xiàn)較多薄片狀和團(tuán)聚結(jié)構(gòu)，這可能與美拉德反應(yīng)引起的牛乳中蛋白聚集程度加深有關(guān)[9,27]。上述結(jié)果說(shuō)明牛乳-XOS 共加熱促進(jìn)凝膠結(jié)構(gòu)的生成，而聚集和交聯(lián)程度的加深使凝膠結(jié)構(gòu)更加緊密。Ma 等[30]將蛋清蛋白與麥芽糊精進(jìn)行美拉德反應(yīng)，在4 d 內(nèi)隨著加熱時(shí)間延長(zhǎng)，熱凝膠的凝膠強(qiáng)度逐漸增大，且形成更致密的凝膠結(jié)構(gòu)，本文結(jié)果與上述結(jié)論一致。

圖3 XOS-牛乳凝膠的微觀結(jié)構(gòu)Fig.3 Microstructure of xylooligosaccharides-milk gels

2.4 XOS-牛乳凝膠形成機(jī)制

2.4.1 XOS-牛乳凝膠溶解度分析 溶解度分析結(jié)果如表3 所示，各凝膠樣品中，離子鍵的貢獻(xiàn)最大，但其作用逐漸減弱，從反應(yīng)4 h 的51.2%降低到6 h 的47.7%，繼續(xù)加熱無(wú)明顯變化。氫鍵和疏水相互作用對(duì)XOS-牛乳凝膠結(jié)構(gòu)形成的貢獻(xiàn)相對(duì)較?。?.0%～20.0%和5.3%～36.0%），且氫鍵的貢獻(xiàn)隨加熱時(shí)間延長(zhǎng)而減小；疏水相互作用的貢獻(xiàn)隨加熱時(shí)間延長(zhǎng)先增大后減弱，在4 h 達(dá)到最大值36.0%。在加熱條件下，酪蛋白膠束之間的碰撞加劇，促進(jìn)酪蛋白單體上的磷酸絲氨酸殘基通過(guò)磷酸鈣膠體形成鈣橋結(jié)構(gòu)[31]，進(jìn)而引起凝膠化，隨著加熱時(shí)間延長(zhǎng)離子鍵貢獻(xiàn)下降，可能是由于加熱及美拉德反應(yīng)使體系pH 下降，磷酸鈣溶出[32]。熱處理會(huì)破壞氫鍵，同時(shí)誘導(dǎo)牛乳蛋白的變性與交聯(lián)[22]，導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆改變，可能使體系冷卻后無(wú)法重新形成原有氫鍵，導(dǎo)致氫鍵作用降低。在加熱初期，牛乳蛋白內(nèi)部疏水基團(tuán)逐漸暴露，疏水相互作用增強(qiáng)，隨后由于親水性的糖鏈與蛋白接合，使蛋白質(zhì)的疏水性下降[33]。溶出蛋白百分比之和（離子鍵、氫鍵和疏水相互作用）隨加熱時(shí)間延長(zhǎng)而降低，可能說(shuō)明隨著加熱時(shí)間延長(zhǎng)蛋白質(zhì)之間逐漸形成共價(jià)交聯(lián)[22]。Chen 等[34]發(fā)現(xiàn)形成堿誘導(dǎo)蛋清蛋白凝膠的主要作用力為離子鍵，本文結(jié)果與此研究結(jié)果相一致。

表3 凝膠樣品中破壞離子鍵、氫鍵及疏水相互作用力溶出蛋白占總蛋白的百分比Table 3 Percentage of dissolved protein in total protein by breaking ionic bond, hydrogen bond and hydrophobic interaction in gel samples

2.4.2 XOS-牛乳凝膠的粒徑及SDS-PAGE 分析 采用SDS-PAGE 分析熱處理?xiàng)l件下牛乳中蛋白質(zhì)與XOS 的美拉德反應(yīng)對(duì)蛋白聚集情況的影響，如圖4 所示。牛乳中的主要蛋白種類為αs1-酪蛋白（～23 kDa），αs2-酪蛋白（～25 kDa），β-酪蛋白（～23 kDa），κ-酪蛋白（～19 kDa），β-乳球蛋白（～18 kDa）以及α-乳清蛋白（～14 kDa）。純牛乳與樣品5%XOS-0H 的蛋白條帶無(wú)明顯差異，說(shuō)明XOS 的加入無(wú)法直接對(duì)牛乳蛋白起到修飾作用。在加熱2 h 時(shí)，凝膠樣品中蛋白條帶出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象；隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，牛乳蛋白條帶逐漸變淡，可能是由于與XOS 發(fā)生的美拉德反應(yīng)以及牛乳蛋白間形成非二硫鍵的共價(jià)鍵[8]，導(dǎo)致分子量增大，形成不溶于SDS 以及β-巰基乙醇的共聚物，熱凝膠平均粒徑（表2）隨加熱延長(zhǎng)而增大也說(shuō)明此現(xiàn)象。Wang 等[12]研究表明，蛋清蛋白與異麥芽寡糖在蛋白:糖比例為10:1 的條件下干熱法反應(yīng)48 h后，蛋清蛋白條帶出現(xiàn)明顯拖尾，且隨著加熱時(shí)間延長(zhǎng)蛋清蛋白印跡逐漸變淡。在另一研究中[35]，蛋清蛋白在堿性條件下與葡萄糖發(fā)生美拉德反應(yīng)，反應(yīng)1 d后即觀察到蛋清蛋白之間發(fā)生交聯(lián)，生成無(wú)法進(jìn)入分離膠的大分子物質(zhì)，使原本的蛋清蛋白條帶變淡。

圖4 XOS-牛乳凝膠的電泳圖Fig.4 SDS-PAGE of xylooligosaccharides-milk gels

3 結(jié)論

本研究率先發(fā)現(xiàn)在加熱條件下，低聚木糖使牛乳蛋白加速聚集形成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為熱誘導(dǎo)凝膠現(xiàn)象。低聚木糖添加量及加熱時(shí)間均會(huì)對(duì)熱凝膠感官特性以及物性造成影響，在XOS 添加量為5%和加熱時(shí)間為6 h 時(shí)感官評(píng)分最高。離子鍵是導(dǎo)致蛋白聚集以及凝膠形成的主要作用力（46.8%～66.3%），共價(jià)鍵的作用隨加熱時(shí)間延長(zhǎng)而增大。本文揭示了低聚木糖-牛乳共加熱可能對(duì)食品物性造成的潛在影響，同時(shí)為新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供了思路。