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乳清蛋白和αS1酪蛋基因型对牛乳热稳定性的综合影响

FMORGAN1*, S MICAULT1和J FAUQUANT2

山羊奶制品研究所 法国 和IRA-LRTL

羊奶的一个特点是非常低的热稳定性,这可能与它的组成有关。在本文中,主要研究加热所导致的乳清蛋白和酪蛋白胶束之间相互作用的影响。使用含有不同αS1酪蛋白基因型的羊乳样品进行酪蛋白胶束结构的影响评估，并且研究不同pH值范围内的蛋白质的相互作用，以突出pH值对于羊乳热稳定性的显著影响。结果表明,在中性pH值时，加热所导致的β -乳球蛋白与κ -酪蛋白的相互作用不明显，但是在碱性pH值范围内二者的相互作用明显提高。

关键词：αS1---酪蛋白，β-LG/酪蛋白复合体，山羊乳，热稳定性，乳清蛋白 简介：

大多数的羊奶在超高温瞬时杀菌的过程中都不能维持原状，羊奶的热稳定性与它的组成成分有关，也正是组成成分的不同导致热凝固时间的不同既热稳定性不同。组成成分的不同又受到个体和季节性的影响。此外，这些因素在羊奶热凝固的整个生化机制中所扮演的不同角色尚未确立。

对于热稳定性较差的山羊奶，钙特别是在其离子形式,明确确定为在其中发挥主要的作用; 使用钙离子螯合剂，如磷酸盐可以作为一个描述UHT羊奶有效的方法来。

由典型的热稳定性和pH概要文献得知，pH值为6.9—7.0羊奶的热稳定性最高，其热稳定性明显好于中性PH值时，这与在低pH值时乳清蛋白和酪蛋白之间很少发生相互作用有关。此外,或许这种反应可能在加热羊奶时要比加热牛奶更少发生。然而, 加热所导致的乳清蛋白与酪蛋白的相互作用尚未研究清楚。

在这项研究中,主要研究的是蛋白质的组成(乳清蛋白和酪蛋白胶束)和他们的相互作用。αS1-酪蛋白的这种特殊的基因多态性使得我们可以研究乳清蛋白和不同结构的酪蛋白胶束的相互作用（AA奶来自于等位基因A同型结合的山羊，FF奶来自于等位基因F同型结合的山羊）。乳清蛋白的增加是否引起与变性，用AA和FF奶在一个很宽的ＰＨ值范围内的热稳定性来评估。乳清蛋白的含量也可以通过加热AA和FF奶来确定。结果讨论基于假定的在加热期间乳清蛋白和酪蛋白之间相互作用。 材料和方法： 乳样

不同基因型(AA和FF)αS1酪蛋白羊奶样取自于当地一个牧场所产的常乳。所有的乳样都经过脱脂并且巴氏杀菌(72℃30 s)。 奶蛋白分析：

用Kjeldhal法分别测定总含氮量、非酪蛋白氮量、和非蛋白质氮量，不同组分的蛋白质用罗兰法制备，其中酪蛋白在pH值4.2（山羊乳终老蛋白的等电点）时沉淀，而不是pH值4.6。正如Jaubert 和Martin所描述的，山羊奶中相对含量较大的不同种(αS1, αS2,β,κ)的酪蛋白用逆向高效液相色谱法测定。加热后不可溶乳清蛋白的水平（既变性程度）用大小排除高效液相色谱法测定。就像用1M乳酸酸化到pH值4.6并经离心(3200g/15 min)后的牛奶中的酪蛋白一样，加热以后，不可溶的和聚合的乳清蛋白会发生沉淀。上清液在色谱缓冲(0.1M磷酸缓冲液+0.15M的氯化钠溶液，pH6.8）中被稀释，蛋白组分用TSK 2000XL (TOSOHAAS, Tokyo, Japan)柱以0.5 mL/min的流速进行洗脱，并测其在280nm处的吸光度，不溶性乳清蛋白的百分含量用不加热样品所测得的蛋白质的峰面积和加热后在上清液中测得的蛋白质的峰面积的不同来表示。 山羊的乳清蛋白浓缩物

山羊的乳清蛋白浓缩物（CWPC）可以用INRA雷恩法制取（干物质 93%;乳清蛋白质84.4％，酪蛋白钙<1％，灰分1.34％;钙含量0.41％）。将重组蛋白溶液（40克粉末，0.1米/ L磷酸盐缓冲液pH6.6）在75℃下处理5分钟可获得加热CWPC，如上所述测定，相应级别的溶性乳清蛋白亲蛋白约为35％。 可溶性元素的标准化

使用1纤维素膜（分子量截止：6-8 kDa的，频谱，丽山，加利福尼亚州）光谱/ POR对asimulated羊乳在4℃下超滤，使山羊的奶中的可溶性部分中乳糖及其盐的浓度标准化。此溶液中的组成（表1）与模拟牛乳超滤液的组成略有不同，虽然经过相同的制备步骤，但是还要考虑到羊乳可溶性部分中盐组分的的特异性，钙离子的浓度为6毫摩尔，模拟的牛乳超滤液用1M NaOH溶液调整至的pH值6.6，计算出的离子力约 0.08。 热稳定性的测定（HS）

羊奶样品的热稳定性用前述方法测量，在中性PH值和PH6.5----7.2（用1MNaOH或HCl溶液调节pH值）范围内的乳样（60μL）封在玻璃毛细管中在120到150℃温度范围内油浴1分钟。热稳定性的（HS）的定义在温度范围内120-150℃，在该样品经过重复三次该热处理仍然保持稳定的最高温度。 实验设计和方差分析

实验设计主要考虑三个因素：（pH值6.5---7.2），乳清蛋白（除了未加热的的蛋白质和已加热的的乳清蛋白外，不添加任何蛋白）和不同基因型αS1酪蛋白 (AA和FF奶)，每个因素做两次平行实验。用STATITCF（ITCF，第3版Boigneville，

法国）法进行方差分析。 结果与分析

羊奶样本的蛋白质组合物示于表2。 AA羊奶中所含的酪蛋白比FF奶多6 g / L，这既是不同α-酪蛋白基因型所引起的定量的遗传多态性的一个结果。其他酪蛋白的相对比例是完全不同的，但酪蛋白的总量在AA和FF牛奶的金额几乎相同。

在一个较为宽的pH值范围内，两个羊奶样品透析后模拟牛乳超滤的热稳定性如图1所示，可见 AA羊奶和FF奶的HS—pH坐标图形是基本相同的。这一结果的得出是基于我们之前的UHT稳定牛奶和UHT不稳定牛奶中酪蛋白的相对比例没有明显的不同这一研究而得出的。然而，添加乳清蛋白（+4 g / L,变性或不变性）导致了AA和FF羊奶的HS / pH曲线不同，实验的结果示于图2中。 如表二(b)所示，乳清蛋白对FF羊奶的热稳定性有显著的影响，当pH结合乳清蛋白共同作用时影响更显著（如表三所示）。当pH值在6.5-6.9范围内，乳清蛋白的加入并没有对该样品的热稳定性造成明显的影响，当pH值大于6.9时，乳清蛋白的加入会显著降低该样品的热稳定性，当加入的是变性的乳清蛋白时，这种影响更为显著。这可能是因为在高pH值环境中，乳清蛋白的加入可以促进酪蛋白胶束表面的κ-酪蛋白解离，从而破坏维持蛋白胶束稳定性的电子相互作用和空间相互作用力，从而降低其稳定性。与此相似，将大量的β-乳球蛋白加入牛奶的酪蛋白胶束中，同样会降低其热稳定性。当pH值大于

6.9时，变性乳清蛋白的加入会显著降低FF羊奶的热稳定性（表二b）。β-乳球蛋白的热变性涉及β-乳球蛋白二聚体的解离和β-乳球蛋白单体上硫醇基团的激活。在碱性环境中这种高活性β-乳球蛋白单体的出现可以促进κ-酪蛋从蛋白胶束表面的解离，这对于热稳定性是非常不利的。

对于AA羊奶（图二ａ）来讲，乳清蛋白的加入在整个pH值变化范围内对于热稳定性都没有明显的影响（表三）。

两个奶样的HS---pH坐标曲线不同可能与胶束的结构和稳定性有关。有趣的是，Tziboula 和 Horne的最近研究表明，Ｆαs1-酪蛋白是缺乏磷酸丝氨酸残基集团的，它 可能位于胶束的表面上。乳清蛋白和酪蛋白胶束在加热过程中的相互作用可能会因为αS1酪蛋白遗传多态不同而不同。对于牛奶而言，Singh和Fox的研究表明在pH值在之间时6.5-6.7，乳清蛋白的加入可以使牛乳的稳定性增加，这种稳定作用涉及到β-乳球蛋白以形成一个复杂的表面带有κ-酪蛋白从而增加表面净负电荷的蛋白胶束和防止κ-酪蛋白解离的能力。鉴于我们的研究结果表明，在中性pH值范围内，乳清蛋白的加入对羊奶的热稳定性没有任何的影响(图二)，这可能是因为在中性ＰＨ值时，乳清蛋白和κ-酪蛋白的相互作用在羊奶的加热过程中并不是很重要的影响因素。在后续的实验中，我们在pH值为6.7和

6.9时对AA和FF羊奶（羊奶样品透析后模拟牛乳超滤液）进行了温和的热处理(80°C/1 min)，评价其中的乳清蛋白的百分含量。根据哈克的研究，牛奶在温度低于90℃时，促进乳清蛋白和酪蛋白之间的复合物的形成，复原的山羊的乳清蛋白浓缩物（8克/ L的粉末模拟牛乳超滤液）在相同条件下加热，用作对照（即乳清蛋白，酪蛋白胶束的溶液）。实验结果记录于表三。

pH 6.9时加热过的奶样中β-乳球蛋白含量高于pH 6.7时加热过的奶样中的β-乳球蛋白含量，这既可以用在pH6.9时β-乳球蛋白和酪蛋白形成共沉淀酪蛋白，也可以用在pH6.9时在pH6.9时由于变性和自聚集而发生沉淀来解释，因为在复原的山羊的乳清蛋白浓缩物可溶性的β-乳球蛋白含量pH 6.9时含量低于pH 6.7时，这表明在pH6.9时β-乳球蛋白耐热性更高，所以后一种解释可能被推翻。这些结果表明，进一步调羊奶的PH值至6.9时，β-乳球蛋白和酪蛋白形成复合物。但是，我们的实验还不足以确定该复合物是形成于酪蛋白胶束的表面还是其可溶性部分。Anema 和 Stanley的研究表明，在加热过羊奶的过程中，将PH调至6.7以上可以加剧κ-酪蛋白的解离。所以，在ＰＨ值6.9时，可溶性部分中可能会有大量的β-乳球蛋白--酪蛋白复合物形成。

对于α-乳白蛋白（α-LA），在加热后所得到的不可溶性蛋白要比得到的β-乳球蛋白量低，除此之外，不管是在不同的样品间，还是不同的PH值都没有什么不同。然而，对于FF羊奶不溶性α-乳白蛋白的含量在PH值6.9时比PH6.7时稍高，也高于复原的山羊的乳清蛋白浓缩物中所取得的值。这一结果也表明在PH值6.9时加热FF羊奶可以导致乳清蛋白和酪蛋白胶束的相互作用。相应的，根据Corredig 和 Dalgleish 的实验，在相似的加热条件下用牛奶实验表明，α-乳白蛋白可以通过与β-乳球蛋白形成中间产物与酪蛋白胶束反应。 总结

对于牛奶，在中性pH值时其热稳定性最好，加热所导致的最明显的结果是β-乳球蛋白和酪蛋白在胶束表面发生反应。

置于羊乳，中性pH值时其热稳定性并不是最好，我们的实验结果表明在中性pH值时，加热所导致的β-乳球蛋白和酪蛋白发生反应并不明显，但是在pH调高至6.9时加热所导致的β-乳球蛋白和酪蛋白发生反应明显增加。其所形成的这种复合物的性质及着这种复合物在羊乳的热稳定性中的作用还有待于进一步研究。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/enwh.html