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摘 要 本文概括了乳清蛋白与婴儿奶粉加工相关的特性，热处理条件下乳蛋白之间的相互作用以及乳清蛋白变性聚集的相关因素。并对乳清蛋白在婴儿奶粉中的应用提出了操作要点，以期对乳粉的生产提供相应的参考。
【关键词】乳清蛋白；热处理；婴儿奶粉
乳清蛋白是生产干酪所产生的副产品乳清经杀菌、超滤、浓缩、喷雾干燥等工艺制成的蛋白制品，其中β-乳球蛋白占其总量的40-50%，α-乳白蛋白占10-20%。乳清蛋白包含了牛乳中大多数营养成分并且具较小的分子量，其可溶性强容易消化吸收。乳清蛋白含有人体所需要的20种氨基酸及丰富的矿物质元素，生物利用率较高。因此乳清蛋白在婴儿奶粉中广泛使用，以调整产品乳清蛋白与酪蛋白的比例及氨基酸组，使其更接近母乳。同时乳清蛋白的乳化性、持水性、热变性等特性与婴儿奶粉生产及贮存具有密切的关系，因此本文将通过分析乳清蛋白的特性研究其在婴儿奶粉中的应用。
1 乳清蛋白主要特性
1.1 乳化性
乳清蛋白分子中既含有亲水基团同时也含有疏水基团，乳清蛋白溶于水后，分布于外侧的多为亲水基团，从而乳清蛋白表现出较好的水溶性。乳清蛋白同时含有亲水和疏水的结构使乳清蛋白具及较好的乳化性。经过均质后，乳清蛋白被吸附在细小的脂肪球表面，形成稳定的脂肪球膜，阻止脂肪球聚集到一起，起到使溶液稳定的作用，乳清蛋白的乳化稳定性在婴儿奶粉加工过程中可使脂肪均匀地分散。
1.2 持水性
乳清蛋白的功能特性与其球状折叠结构相关，乳清蛋白产生变性时其分子结构也会展开，从而暴露出憎水性氨基酸使产品产生较强的吸水性，加快乳制品中的乳糖转化成结晶乳糖的速度，导致产品颗粒断裂油脂渗出，产生脂肪氧化味，而乳糖的结晶也致使产品产生结块。
1.3 乳清蛋白热变性
蛋白质变性是指蛋白质的三级结构和二级结构发生改变，其缠绕折叠结构中的多肽链打开，一级结构中的共价键肽链并没有断裂。乳粉的加工过程中，热处理是乳清蛋白产生变性的重要因素，热处理使乳清蛋白的构象发生改变，因此对乳清蛋白天然状态和稳定性产生显著影响。其影响因素主要有以下方面：
1.3.1 温度
热处理的温度（70～95℃）将增加乳清蛋白的变性程度，使其形成更多的乳清蛋白聚集体和乳清蛋白-酪蛋白胶束复合物。研究表明，乳清蛋白经过90℃热处理会使其中的β-乳球蛋白发生变性聚焦，β-乳球蛋白的热变性会对乳制品的功能产生重要的影响，如粘附设备、产品异味等。乳白蛋白只有在以上时巯基才逐渐暴露。当加热温度在80℃以上时乳白蛋白与酪蛋白的结合量也开始有明显的增加，导致蛋白质明显的变性。
1.3.2 pH值
在生产过程中热处理对乳蛋白之间相互作用的影响显著，目前学者广泛认为，当牛乳热处理前pH值大于6.6时，大部分的乳清蛋白不会与酪蛋白胶束结合，而是以一种聚集体的形式存在于乳清中。而pH值小于6.6时乳清蛋白开始产生与酪蛋白胶束结合。其原因可能是牛乳的pH值下降会导致牛乳中位于乳清相中的矿物质元素的含量增加。
1.3.3 乳的组分
乳成份的组成也会对乳清蛋白的变性产生影响，例如在配料中添加乳糖或是脱脂奶粉等原料将会减少变性乳清蛋白质聚集。其机理主要是通过阻止乳清蛋白球状结构的打开，减缓清蛋白的变性速度 。热处理前α-乳白蛋白、β-乳球蛋白、κ-酪蛋白等浓度对乳清蛋白的聚集状态具有很大影响，有相关研究表明，进行热处理前提高牛乳中κ-酪蛋白的浓度乳清蛋白聚集含量明显降低。
1.3.4 矿物质元素
矿物质元素如钙和钠的存在会加速变性乳清蛋白的聚集。有研究发现，牛乳中离子强度时降低，β-乳球蛋白和酪蛋白胶束表面的相互作用明显减弱。其机理可能是矿物质元素会使乳蛋白表面之间形成盐桥，在牛乳中钙和钠的存在促进了变性乳清蛋白的聚集，但是目前关于矿物质元素对于酪蛋白胶束-乳清蛋白复合物产生影响的报道较为少见。
2 乳清蛋白在婴儿奶粉中的应用
2.1 乳清蛋白质的质量要求及使用量
乳清蛋白首先要符合食品安全国家标准GB 11674—2010，并且在婴儿奶粉中使用的乳清蛋白灰分应小于5.5%。婴儿配方奶粉中乳清蛋白的含量应符合食品安全标准GB 10765的要求，即乳清蛋白占总蛋白的60%。由于牛乳蛋白中乳清蛋白与酪蛋白的比例为20：80，人乳中乳清蛋白与酪蛋白的比例为60：40，所以在婴儿奶粉中应添加乳清蛋白，调整乳清蛋白的含量达到食品安全标准GB 10765的要求，即乳清蛋白占总蛋白的60%。
2.2 婴儿配方奶粉生产工艺流程
如图1所示。
2.3 操作要点
将配料后奶液的pH调整至6.6以上，以减少在后序工工艺中的变性程度。均质温度为50℃，均质压力为18bar。杀菌温度宜采用90℃，15s，浓缩至干物质50%。喷雾干燥进风温度200℃，排风温度85℃，陈文亮等研究指出在此参数下WPN为2.4mg/g。
3 结语
乳清蛋白在婴儿奶粉中起着调整蛋白及氨基酸组成的功能，使婴儿奶粉的乳清蛋白与酪蛋白比例接近母乳。但是乳清蛋白经热处理容后易变性致使奶粉冲调不好，奶粉结块，因此研究乳清蛋白的特性对其应用具有重要意义。
目前，很多的科研人员对乳清蛋白热处理造成的乳蛋白间的相互作用机理以及对产品品质的影响进行了大量的研究，但由于乳清蛋白变性以及加工环节的的复杂性，乳清蛋白变性的机制掌握还不够全面，仍需有更多的学者进行深入的研究。
参考文献
[1]王鹏杰，张昊，郭慧媛等.热处理对乳蛋白相互作用的影响研究进展[J].中国乳业，2012（07）：62-65.
[2]陈文亮，孙克杰，何娟等.乳清蛋白热稳定性的研究[J].乳业科学与技术，2006，29（06）：276-278.
作者单位
石家庄君乐宝乳业有限公司 河北省石家庄市 050221
【关键词】乳清蛋白；热处理；婴儿奶粉
乳清蛋白是生产干酪所产生的副产品乳清经杀菌、超滤、浓缩、喷雾干燥等工艺制成的蛋白制品，其中β-乳球蛋白占其总量的40-50%，α-乳白蛋白占10-20%。乳清蛋白包含了牛乳中大多数营养成分并且具较小的分子量，其可溶性强容易消化吸收。乳清蛋白含有人体所需要的20种氨基酸及丰富的矿物质元素，生物利用率较高。因此乳清蛋白在婴儿奶粉中广泛使用，以调整产品乳清蛋白与酪蛋白的比例及氨基酸组，使其更接近母乳。同时乳清蛋白的乳化性、持水性、热变性等特性与婴儿奶粉生产及贮存具有密切的关系，因此本文将通过分析乳清蛋白的特性研究其在婴儿奶粉中的应用。
1 乳清蛋白主要特性
1.1 乳化性
乳清蛋白分子中既含有亲水基团同时也含有疏水基团，乳清蛋白溶于水后，分布于外侧的多为亲水基团，从而乳清蛋白表现出较好的水溶性。乳清蛋白同时含有亲水和疏水的结构使乳清蛋白具及较好的乳化性。经过均质后，乳清蛋白被吸附在细小的脂肪球表面，形成稳定的脂肪球膜，阻止脂肪球聚集到一起，起到使溶液稳定的作用，乳清蛋白的乳化稳定性在婴儿奶粉加工过程中可使脂肪均匀地分散。
1.2 持水性
乳清蛋白的功能特性与其球状折叠结构相关，乳清蛋白产生变性时其分子结构也会展开，从而暴露出憎水性氨基酸使产品产生较强的吸水性，加快乳制品中的乳糖转化成结晶乳糖的速度，导致产品颗粒断裂油脂渗出，产生脂肪氧化味，而乳糖的结晶也致使产品产生结块。
1.3 乳清蛋白热变性
蛋白质变性是指蛋白质的三级结构和二级结构发生改变，其缠绕折叠结构中的多肽链打开，一级结构中的共价键肽链并没有断裂。乳粉的加工过程中，热处理是乳清蛋白产生变性的重要因素，热处理使乳清蛋白的构象发生改变，因此对乳清蛋白天然状态和稳定性产生显著影响。其影响因素主要有以下方面：
1.3.1 温度
热处理的温度（70～95℃）将增加乳清蛋白的变性程度，使其形成更多的乳清蛋白聚集体和乳清蛋白-酪蛋白胶束复合物。研究表明，乳清蛋白经过90℃热处理会使其中的β-乳球蛋白发生变性聚焦，β-乳球蛋白的热变性会对乳制品的功能产生重要的影响，如粘附设备、产品异味等。乳白蛋白只有在以上时巯基才逐渐暴露。当加热温度在80℃以上时乳白蛋白与酪蛋白的结合量也开始有明显的增加，导致蛋白质明显的变性。
1.3.2 pH值
在生产过程中热处理对乳蛋白之间相互作用的影响显著，目前学者广泛认为，当牛乳热处理前pH值大于6.6时，大部分的乳清蛋白不会与酪蛋白胶束结合，而是以一种聚集体的形式存在于乳清中。而pH值小于6.6时乳清蛋白开始产生与酪蛋白胶束结合。其原因可能是牛乳的pH值下降会导致牛乳中位于乳清相中的矿物质元素的含量增加。
1.3.3 乳的组分
乳成份的组成也会对乳清蛋白的变性产生影响，例如在配料中添加乳糖或是脱脂奶粉等原料将会减少变性乳清蛋白质聚集。其机理主要是通过阻止乳清蛋白球状结构的打开，减缓清蛋白的变性速度 。热处理前α-乳白蛋白、β-乳球蛋白、κ-酪蛋白等浓度对乳清蛋白的聚集状态具有很大影响，有相关研究表明，进行热处理前提高牛乳中κ-酪蛋白的浓度乳清蛋白聚集含量明显降低。
1.3.4 矿物质元素
矿物质元素如钙和钠的存在会加速变性乳清蛋白的聚集。有研究发现，牛乳中离子强度时降低，β-乳球蛋白和酪蛋白胶束表面的相互作用明显减弱。其机理可能是矿物质元素会使乳蛋白表面之间形成盐桥，在牛乳中钙和钠的存在促进了变性乳清蛋白的聚集，但是目前关于矿物质元素对于酪蛋白胶束-乳清蛋白复合物产生影响的报道较为少见。
2 乳清蛋白在婴儿奶粉中的应用
2.1 乳清蛋白质的质量要求及使用量
乳清蛋白首先要符合食品安全国家标准GB 11674—2010，并且在婴儿奶粉中使用的乳清蛋白灰分应小于5.5%。婴儿配方奶粉中乳清蛋白的含量应符合食品安全标准GB 10765的要求，即乳清蛋白占总蛋白的60%。由于牛乳蛋白中乳清蛋白与酪蛋白的比例为20：80，人乳中乳清蛋白与酪蛋白的比例为60：40，所以在婴儿奶粉中应添加乳清蛋白，调整乳清蛋白的含量达到食品安全标准GB 10765的要求，即乳清蛋白占总蛋白的60%。
2.2 婴儿配方奶粉生产工艺流程
如图1所示。
2.3 操作要点
将配料后奶液的pH调整至6.6以上，以减少在后序工工艺中的变性程度。均质温度为50℃，均质压力为18bar。杀菌温度宜采用90℃，15s，浓缩至干物质50%。喷雾干燥进风温度200℃，排风温度85℃，陈文亮等研究指出在此参数下WPN为2.4mg/g。
3 结语
乳清蛋白在婴儿奶粉中起着调整蛋白及氨基酸组成的功能，使婴儿奶粉的乳清蛋白与酪蛋白比例接近母乳。但是乳清蛋白经热处理容后易变性致使奶粉冲调不好，奶粉结块，因此研究乳清蛋白的特性对其应用具有重要意义。
目前，很多的科研人员对乳清蛋白热处理造成的乳蛋白间的相互作用机理以及对产品品质的影响进行了大量的研究，但由于乳清蛋白变性以及加工环节的的复杂性，乳清蛋白变性的机制掌握还不够全面，仍需有更多的学者进行深入的研究。
参考文献
[1]王鹏杰，张昊，郭慧媛等.热处理对乳蛋白相互作用的影响研究进展[J].中国乳业，2012（07）：62-65.
[2]陈文亮，孙克杰，何娟等.乳清蛋白热稳定性的研究[J].乳业科学与技术，2006，29（06）：276-278.
作者单位
石家庄君乐宝乳业有限公司 河北省石家庄市 050221