乳清蛋白具有丰富的营养与生物学功能,近年来,乳清蛋白的应用研究越来越深入。加热处理和磷酸化是用来提高蛋白质营养与功能性质的有效手段,本文旨在创新性地结合这两种改性方法,提高乳清蛋白的功能特性,控制磷酸化聚合乳清蛋白(PPWPC)的粒径分布,使其满足作为脂肪替代物的粒径要求,制备适用于低脂乳品的新型脂肪替代物,在提高低脂酸奶质构和感官指标的同时,提高低脂酸奶的营养价值,满足消费者对于低脂低热量健康食品的追求。此外,通过动物毒理试验,证明了PPWPC安全无毒,可以作为一种安全的食品添加剂应用于低脂乳品生产中。乳清蛋白在任何碱性或加热处理条件下都可能产生一种有害的交联氨基酸——赖丙氨酸(LAL),它的产生不仅会造成蛋白质营养损失,也有可能为人体带来安全隐患。为了提高乳清蛋白的安全性,本文还研究了三聚磷酸钠(STPP)对赖丙氨酸的抑制作用,证明了STPP是一种有效的LAL抑制剂。本研究以乳清浓缩蛋白(WPC80)为原料,STPP为磷酸化试剂,采用热改性与磷酸化法相结合的方式制备了PPWPC,并对PPWPC的功能性质(包括溶解度、持水力、乳化性、乳化稳定性、凝胶粘度等)、粒径分布、安全性及其在低脂酸奶中的应用情况,以及STPP对LAL的抑制能力进行了研究,具体内容如下:1、在聚合乳清蛋白磷酸化的研究过程中,发现随着STPP含量的增加,乳清蛋白磷酸化程度升高,当STPP添加量大于0.6%(w/w)时,乳清蛋白磷酸化程度趋于稳定;适当提高加热温度(70-85o C)或延长加热时间(5-25min)均可提高乳清蛋白的磷酸化程度;当p H在7.5-8之间时,乳清蛋白磷酸化程度最高。此外,STPP能够显著提高聚合乳清蛋白的水溶性、持水力、乳化活性、乳化稳定性以及黏度(p<0.05)。2、乳清蛋白浓度、STPP添加量、反应体系的p H值、加热温度和时间对PPWPC的粒径分布都有显著的影响,通过控制反应条件,就能调整PPWPC的粒径分布,使其满足作为脂肪替代物的粒径要求。当STPP的添加量较高(>0.5%),加热时间较长(>15min),或反应体系的p H值在8-8.5之间时,会导致乳清蛋白形成粒径较大的聚合蛋白颗粒(>10μm)。而当乳清蛋白浓度为8%(w/v),STPP的添加量为0.4%(w/w),p H为7.5时,在85°C条件下加热5min可以得到令人满意的PPWPC粒径分布(40%的微粒粒径都在1-3μm之间,且无粒径大于10μm的微粒产生)。PPWPC添加量为10%的低脂酸奶在微观结构、质构特性和感官评定等方面都与全脂酸奶相似,而优于不含脂肪替代物的低脂酸奶。因此,可以推断PPWPC能提高低脂酸奶的品质,可作为脂肪替代物应用于低脂酸奶生产中。3、通过研究不同蛋白浓度(8%-10%,w/v),p H(7.5-8.5),加热温度(70-85oC)和加热时间(5-20 min)对乳清蛋白溶液中的赖丙氨酸(LAL)生成量的影响,发现随着蛋白浓度、p H、加热温度和时间(>10min)的增加,LAL的生成量显著上升(p<0.05)。然而,当STPP的添加量大于等于0.6%(w/w)时,LAL的生成量减少了35.5%,说明STPP对碱性条件加热处理的WPC中形成的LAL具有较强的抑制作用。4、本研究通过大鼠急性经口毒性试验,遗传毒性试验和28天经口毒性试验三个方面,较为全面的评价了PPWPC的毒理安全性。通过急性毒性试验结果可以看出,当PPWPC的灌胃剂量达到大鼠最大灌胃量20m L/Kg.bw(22g/Kg.bw)时,未出现任何死亡现象,且各试验大鼠在体重、摄食量、临床表现等方面均无异常,因此,LD50>5000mg/Kg.bw,按照国家标准判定为实际无毒。Ames试验结果表明,在实验剂量范围内(0.008mg/皿~5mg/皿),无论是否添加S9肝组织匀浆液,PPWPC对TA97a,TA98,TA100,TA102四种组氨酸缺陷型菌株无致突变性。细胞微核试验结果表明PPWPC不会导致大鼠骨髓嗜多染红细胞微核率的提高。精子畸形试验结果表明PPWPC对大鼠精子无致畸作用。因此,可以认为PPWPC安全无毒,且能作为一种食品添加剂应用于食品加工生产中。综上,本研究为PPWPC脂肪替代物的制备方法、功能性质、安全性、以及工业化应用奠定了理论基础。