乳品化学和物理1.docVIP

乳品化学和物理 ? 这是比较早提出的“酪蛋白亚胶粒”模型，不过仍然存在争议。 比较典型的问题是磷酸钙的分布问题，现在，我们已经知道，磷酸钙要比这个模型中分布的更加均匀，在亚胶粒的内部也有分布。 这是最近提出的模型。 近似球形，高度水化，结构更加松散。 肽链与内部的磷酸钙形成交叉链接簇。亚胶粒边缘密度较低的区域是微绒毛，通过位阻和电荷作用稳定酪蛋白胶粒。这个模型还显示出酸化和加热过程中，酪蛋白胶粒与乳清之间的动态平衡。 也许很多年后，我们能够通过更先进的观察技术来发现准确的酪蛋白亚胶粒模型。 胶体磷酸钙在酪蛋白胶粒起到类似混凝土的作用，将数百甚至数千个亚胶粒牢牢的结合在一起。亚胶粒之间的结合可以是共价的，也可以是静电的。含k－酪蛋白比较多的亚胶粒处于酪蛋白胶粒的表面，而含量低的则处于内部。外部亚胶粒表面的亲水微绒毛能够通过位阻效应，避免亚胶粒的进一步凝聚。酪蛋白胶粒并不是静态的，其中存在下列三种动态平衡： ◎自由酪蛋白分子与酪蛋白亚胶粒之间的动态平衡 ◎自由亚胶粒与酪蛋白胶粒 ◎溶解的钙与磷 在评估酪蛋白胶粒稳定性时，我们必须先考虑下列因素： 钙离子： 脱脂奶中大约90％的钙元素都以这样或那样的形式存在于酪蛋白胶粒中。钙离子的缺乏会导致β－酪蛋白从酪蛋白胶粒分离出来，而不破坏胶粒，这个过程是可逆的。 氢键： 有时会在胶粒中独立的酪蛋白分子间发生，不过不是很多，因为酪蛋白分子没有二级结构。 二硫键： alpha（s1）以及β－酪蛋白分子中都不存在半胱氨酸。即使胶粒内部出现了二硫键，对酪蛋白胶粒的稳定性也没有什么影响。 疏水作用： 酪蛋白是疏水性最强的蛋白质之一，有证据表面疏水作用对稳定性有一定帮助，不过需要注意的是，疏水作用对温度相当敏感。 静电作用： 虽然有些单位之间以离子键结合，不过总的来说，酪蛋白胶粒的结构还是比较松散。 范德瓦耳斯力： 目前还没有研究显示酪蛋白胶粒的稳定性与此有关。 空间的稳定性： 上面讲过，CMP构成的微绒毛可以通过位阻效应，避免亚胶粒之间的凝聚。 下列一些因素能够影响酪蛋白胶粒系统的稳定性： 食盐含量： 影响乳清中钙的活性，以及磷酸钙的含量。 pH： 随着pH降低，磷酸钙便开始溶解，直到到达等电点，磷酸钙全部溶解，导致酪蛋白凝聚。 温度： 4℃时，β－酪蛋白从酪蛋白胶粒上分离出来。0℃时，不存在胶粒的凝聚。冷冻时，产生“冷酪蛋白”（cryo-casein）沉淀。 热处理： 热处理导致乳清蛋白凝结在酪蛋白胶粒表面，因而改变了酪蛋白胶粒的特性。 脱水： 比如采用乙醇脱水，能够导致酪蛋白凝聚。 当上述因素中，两个或者多个同时发生，凝乳效果会加强。 酪蛋白胶粒的凝聚 一旦酪蛋白胶粒的表面被活化，就会发生凝聚。Schmidt模型很清楚的显示了这个现象。 虽然酪蛋白胶粒是相当稳定的，不过有四种因素能够导致凝聚： ◎凝乳酶－小牛凝乳酶或者其它的蛋白质酶 ◎酸化 ◎加热 ◎陈化（长时间储存） ? Schmidt模型（右图） 酶凝乳 凝乳酶是酶凝乳法中最常用的酶。第一阶段，凝乳酶切断k－酪蛋白上的“苯丙氨酸105－甲硫氨酸106”肽键，把k－酪蛋白分割为可溶的CMP部分，以及不可溶的para-kappa-casein部分，CMP扩散到乳清中，而para-kappa-casein仍然留在酪蛋白胶粒中，而失去k－酪蛋白的部位就是上图中的活性部位。酶对k－酪蛋白的水解是副酪蛋白胶粒凝聚的前提。 接下来，在第二阶段中，由于失去了k－酪蛋白的位阻作用，以及随着pH的降低，静电排斥作用消失，酪蛋白胶粒便会凝聚。在pH＝4.6时，达到等电点，酪蛋白胶粒随之凝聚。同时，由于酪蛋白胶粒的疏水特性，也会自然的趋于凝聚。钙也能够促进凝乳，因为一是钙可以创造等电条件，二来钙可以构成胶粒之间的连接。温度也是很关键的因素，随着温度升高（40℃），凝乳酶的活性增强，第二阶段中的疏水反应也更加强烈。凝乳的第三阶段涉及到在凝乳块形成之后发生的酪蛋白胶粒的重排。在脱水作用发生后，凝乳块变得结实，而副酪蛋白胶粒的独立性就将减弱。 酸凝乳 酸化能够减少酪蛋白胶粒所带的电荷，使其达到等电点而凝聚。另外，介质酸度的增加导致更多的有机钙和磷溶于介质中，这样一来，酪蛋白胶粒就崩解了，最后由于疏水相互作用，酪蛋白胶粒就发生凝聚。 加热 若温度超过沸点，酪蛋白胶粒就会发生不可逆的凝聚。进行热处理时，原料乳中盐类的缓冲能力改变，CO2被释放出来，产生有机酸，磷酸钙和磷酸酪蛋白在H离子的作用下凝聚。 陈化凝乳 有些乳制品具有比较长的货架期，比如炼乳和UHT奶，这些乳制品在长时间储存后，可能会发生凝乳现象。乳品的粘稠度会突然的增加，而原因就是形成了凝块以及酪蛋白胶粒的长链网状结构，这是不可逆的过程。这种现象的准确机理目前还不清楚，不过有一些理论试图说明这一现象： ◎蛋白酶分解了