【摘 要】
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乳粉贮藏的环境条件影响其质量,储存不当会引发蛋白、脂肪和乳糖之间的化学反应,导致乳粉结块、褐变甚至产生异味。因此,探究环境条件对乳粉质量劣变的影响非常重要。本文研究了环境水分变化引发的乳粉化学变化,以酪蛋白、乳清蛋白、乳糖为原料构建模拟牛乳,通过喷雾干燥制成模拟脱脂乳粉,然后在不同水分活度(Aw)条件下储存15d,考察模拟乳粉的水分吸附过程、乳糖结晶、糖基化反应以及蛋白质结构变化,分析乳糖结晶和糖
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乳粉贮藏的环境条件影响其质量,储存不当会引发蛋白、脂肪和乳糖之间的化学反应,导致乳粉结块、褐变甚至产生异味。因此,探究环境条件对乳粉质量劣变的影响非常重要。本文研究了环境水分变化引发的乳粉化学变化,以酪蛋白、乳清蛋白、乳糖为原料构建模拟牛乳,通过喷雾干燥制成模拟脱脂乳粉,然后在不同水分活度(Aw)条件下储存15d,考察模拟乳粉的水分吸附过程、乳糖结晶、糖基化反应以及蛋白质结构变化,分析乳糖结晶和糖基化反应之间的相互作用,为揭示乳粉贮藏中品质劣变机理奠定基础。主要研究方法与结果如下:(1)采用重量法、低场核磁共振技术、差示扫描量热法(DSC)和X射线衍射技术(XRD)分析酪蛋白-乳清蛋白-乳糖组(CN-WP-Lac)、酪蛋白-乳糖组(CN-Lac)和乳清蛋白-乳糖组(WP-Lac)三个对比组的水分吸湿等温线、T2横向弛豫时间、玻璃态转变温度(Tg)和乳糖结晶强度,探究样品中水分含量、水分分布的变化以及Aw对乳糖结晶的影响。结果可见,随Aw升高,三组样品中自由水含量逐渐增多,样品中分子流动性逐渐增大。CN-Lac的吸湿等温线在Aw0.54处出现“断点”,而WP-Lac在Aw 0.43处出现“断点”,说明两组样品可能分别在Aw 0.54和Aw 0.43处出现结晶。三组样品的Tg分别在Aw 0.54、0.54和0.43处低于0,乳糖在相同水分条件出现结晶,表明Tg与Aw和蛋白质含量这两个因素相关(p<0.05)。CN-WP-Lac和CN-Lac两组中含有α-乳糖一水和α-/β-乳糖5:3两种晶体,WP-Lac组还含有α-/β-乳糖4:1和无水β-乳糖两种晶体。在相同的Aw下,WP-Lac组乳糖结晶程度显著高于CN-WP-Lac和CN-Lac两组的(p<0.05)。(2)分析样品的色变、糖基化早期产物有效赖氨酸、薛夫碱,中期产物乙二醛(GO)、甲基乙二醛(MGO)和晚期产物羧甲基赖氨酸(CML)、羧乙基赖氨酸(CEL)、吡咯素(Pyrr)、戊糖素、类黑精、荧光性AGEs的含量变化,探究Aw对蛋白糖基化各阶段的影响。结果表明,Aw与有效赖氨酸含量显著负相关(p<0.05),与色泽b*、薛夫碱、GO、MGO、CML、CEL、荧光性AGEs含量显著正相关(p<0.05),表明Aw对早中晚期糖基化产物都有显著影响。(3)采用电子扫描显微镜(SEM)、聚丙酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、圆二色谱(CD)、荧光光谱仪和粒度分析仪来表征模拟脱脂乳粉中蛋白质结构变化,探究糖基化对于乳蛋白的影响。结果表明,随Aw增加,蛋白质条带向高分子量迁移,CN-WP-Lac组中乳清蛋白条带逐渐变浅,WP-Lac组中乳清蛋白条带消失。根据相关性分析可知,乳糖结晶强度与蛋白质降解水平负相关,与蛋白质分子量正相关,表明乳糖结晶促进蛋白质糖基化。三种蛋白模型中WP-Lac组乳糖结晶最强,反应速度最快,而CN–Lac组反之。CN-WP-Lac组因CN与WP的相互作用而抑制了WP的快速结晶。
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