UHT乳贮存期间蛋白变化的研究
郭奇慧，白雪，胡新宇，刘卫星
（内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司研发中心 呼和浩特 011500）
摘要：在UHT乳贮存期间，对其纤维蛋白酶活力、蛋白沉淀量、下层蛋白粒径、游离氨基氮含量进行测定。结果表明，随着贮存时间的延长，纤维蛋白酶活力、蛋白沉淀量、下层蛋白粒径、游离氨基氮含量变化极显著（P<0.01）；贮存时间与纤维蛋白酶活力、蛋白沉淀量、下层蛋白粒径、游离氨基氮含量间均呈极显著正相关（P<0.01）。 关键词：UHT乳；蛋白变化
Study on protein change of UHT milk during storage
GUO Qi-hui, BAI Xue, HU Xin-yu, LIU Wei-xing
(Inner Mongolia MENGNIU Dairy (Group) Co.Ltd R&D, Huhhot, 011500, China)
Abstract: During storage, the plasmin activity, protein precipitation, protein size,
free amino nitrogen in the UHT milk were analyzed. The results showed that the
plasmin activity, protein precipitation, protein size, free amino nitrogen increased during storage (P<0.01); higher correlation coefficient (P<0.01) was found during the plasmin activity, protein precipitation, protein size and free amino nitrogen. Key word: UHT milk; protein change 引言
UHT（Ultra High Temperature）是超高温灭菌技术的简称，它最早是在19世纪末提出的，应用于乳品工业是在20世纪40年代末，于60年代与无菌灌装技术结合用于生产UHT乳[1]。所以说，UHT乳是在20世纪60年代出现的一种产品，它是指采用超高温灭菌和无菌灌装的工艺过程加工而成的牛乳制品[1]。欧共体关于UHT产品的定义是：物料在连续流动的状态下，经135℃以上不少于1s的超高温瞬时灭菌（以完全破坏其中可以生长的微生物和芽孢），然后在无菌状
第1作者简介：郭奇慧，1980年生，女，硕士，研发员，研究方向为乳品感官及工艺学 注：通讯作者：胡新宇，博士，内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司研发中心主任
态下包装于不透气容器中，以最大限度的减少产品在物理、化学及感官上的变化， 这样生产出来的产品称为UHT产品[1]。
牛乳中的纤维蛋白溶酶（plasmin，PL）主要来源于血液，在乳中对酪蛋白起水解作用，它可以将乳中的β-CN、αs-CN水解为γ-CN和一些短的肽链，它的最适pH为7.4～7.5，最适温度为37℃[2]。该酶在乳中大部分以无活性的酶原（plasminogen，PG）形式存在，在乳贮存或处理过程中，PG在激活剂的作用下可以转变为有活性的PL。
研究表明PL和PG都有较高的耐热性，巴氏杀菌和UHT杀菌都不能使它们完全失活[3，4]。Manji等人的研究表明，间接加热杀菌的UHT乳在杀菌后并无残留的PL活性，但是经直接加热杀菌的UHT乳在杀菌后有19%的PL活性残留，同时在直接加热杀菌的UHT乳贮存期间乳中的蛋白水解明显[3] 。Kelly等人的研究结果证明在经过间接加热处理（138℃，2.4s）的UHT乳中仍发现有少量残留的PL活性[4]。
由于PL的高耐热性，使得它在乳制品的贮存过程中会继续发挥水解作用，对乳制品贮存过程中的品质造成影响。有一些学者认为在UHT乳贮存期间存在的老化胶凝现象是由乳中残留的PL活性造成的[5]。另外，UHT乳贮存期间PL水解乳中蛋白释放出产生苦味的游离氨基氮，会对乳的风味造成不良影响。
UHT乳在贮存期间会在容器底部发现蛋白沉淀。乳本身作为一个缓冲体系，蛋白质是在各种离子组成的平衡体系中处于稳定状态的，但是当条件改变可能会影响乳中固有的盐类平衡体系，导致乳蛋白聚集，粒径增大，最终形成沉淀。乳中钙离子对乳的稳定性影响最大，因为乳中的钙离子形成钙桥，从而将乳蛋白连接成稳定长链，但是当钙离子被沉淀时就失去了其枢纽作用，使乳蛋白胶粒变得很不稳定，最终会沉淀下来。
本试验的目的是通过开展UHT乳与蛋白变化对应关系调查，寻求其中的规律，并据此及时反应出UHT乳的质量情况，可为乳制品的生产加工提供及时准确的指导信息，及时采取控制措施，避免经济损失。
1 材料与方法 1.1 材料
市售250mL利乐包装的纯牛奶，置于室温下储存，定期剪包，对纤维蛋白酶活力、蛋白沉淀量、下层蛋白粒径、游离氨基氮含量进行测定。
1.2 纤维蛋白酶活力的测定
UHT乳中PL活性的测定参照Albenzio等[6]的方法，略有改动。
1.3 蛋白沉淀含量的测定
取乳样8mL经离心机（HITACHI CR21G II）离心15min（4528g/min），弃去上清液，得到蛋白沉淀，于电热古风干燥箱中（J.P.Selecta Venticell222）60℃干燥2h，对蛋白沉淀称重。
1.4 下层蛋白粒径测定
小心吸取下层乳样10-15μL，用激光衍射粒径仪（LS13320 Beckman Coulter USA）测定乳样中的下层蛋白粒径。
1.5 游离氨基氮含量测定
离氨基氮（FAN）的测定采用邻苯二甲醛衍生比色法，参照Church 等的方法，在440nm下用分光光度计（UV-1700 Shimadzu）测定吸光值，确定游离氨基氮含量。
1.6 统计分析
利用SAS软件（V6.12）对数据进行分析[8]。 2
结果分析
[7]
2.1 UHT乳贮存期间脂肪变化的差异性研究
根据UHT乳储存的时间，把样品分成八组（分组情况见表1），每组各指标计算平均数，对纤维蛋白酶活力、蛋白沉淀量、下层蛋白粒径、游离氨基氮含量的差异性和相关性进行分析，结果见表1。
表1：UHT乳贮存期间的蛋白变化
Tab.1 The protein change for UHT milk during storage
贮存时间(d) 0 45 90 135 180 225 270 显著水平 (ANOVA) 蛋白酶活力 （u/mL）
蛋白沉淀 0.013±0.001 0.021±0.004 0.032±0.005 0.041±0.001 0.047±0.004 0.052±0.001 0.055±0.004 ** （%）
下层蛋白粒径 0.43±0.05 0.47±0.11 0.48±0.09 0.50±0.14
（um）
游离氨基氮 0.65±0.04 0.70±0.03 0.78±0.12 0.81±0.12 0.82±0.12 0.84±0.12 0.85±0.12 ** （mmol/L milk）
注：*表示差异显著性,**表示在0.01水平下显著；a、b、c、d、e表示各组间差异
d
c
b
a
a
a
a
c
bc
bc
b
e
d
c
b
ab
a
a
0.41±0.03
e
0.61±0.03
d
0.91±0.09
e
1.31±0.02
b
1.51±0.02
ab
1.87±0.03
a
1.99±0.03
a
**
0.57±0.11 0.59±0.08 0.61±0.21 **
aaa
从表1分析可知，UHT乳中纤维蛋白酶活力、蛋白沉淀量、下层蛋白粒径、游离氨基氮含量随贮存时间的延长而增加，经统计学分析后发现，UHT乳中纤维蛋白酶活力、蛋白沉淀量、下层蛋白粒径、游离氨基氮含量组间有显著差异（P<0.01）。
2.2 UHT乳储存期间脂肪变化的相关性研究
对贮存时间、纤维蛋白酶活力、蛋白沉淀量、下层蛋白粒径、游离氨基氮含量的相关性进行分析，结果见表2。
表2：UHT乳贮存时间、蛋白变化之间多元回归系数检验表
Tab.2 Correlation coefficient(r) among storage time and protein change in UHT
贮存时间 纤维蛋白酶活力 蛋白沉淀量 下层蛋白粒径 游离氨基氮
贮存时间
纤维蛋白酶活力
蛋白沉淀量 下层蛋白粒径
游离氨基氮
1.00000
0.95212** 1.00000
0.81321** 0.88124** 1.00000
0.87411** 0.95479** 0.84123** 1.00000
0.77598** 0.88529** 0.93241** 0.85774** 1.00000
注：用*表示统计相关性,**表示0.01水平下显著
从表2分析可知，贮存时间与纤维蛋白酶活力、蛋白沉淀量、下层蛋白粒径、游离氨基氮含量呈极显著正相关（P<0.01）；纤维蛋白酶活力与蛋白沉淀量、下层蛋白粒径、游离氨基氮含量呈极显著正相关（P<0.01）；蛋白沉淀量与下层蛋白粒径、游离氨基氮含量呈极显著正相关（P<0.01）；下层蛋白粒径与游离氨基氮含量呈极显著正相关（P<0.01）。
有报道称在经过UHT处理之后，乳中PL活性仍有残留，并且由于PG及其激活剂的存在，在UHT乳贮存期间乳中PL活性会逐渐增加。从试验结果可以看出，随着贮存时间的延长，UHT乳中PL的活性明显增大，并且分解了蛋白质，产生了大量游离氨基氮，这与前人的研究结果是一致的。
从试验结果可以看出，UHT乳在贮存期间，乳蛋白发生了聚集，导致乳中蛋白粒径的增大，最终发生了沉淀现象。这可能是由于随着贮存时间的延长，乳中固有的盐类平衡体系逐渐被破坏，导致乳蛋白聚集，粒径增大，最终形成沉淀。
[9]
3 结论
1、UHT乳中纤维蛋白酶活力、蛋白沉淀量、下层蛋白粒径、游离氨基氮含量随贮存时间的延长而增加，经统计学分析后发现，UHT乳中脂纤维蛋白酶活力、蛋白沉淀量、下层蛋白粒径、游离氨基氮含量有显著差异（P<0.01）。 2、贮存时间与纤维蛋白酶活力、蛋白沉淀量、下层蛋白粒径、游离氨基氮含量呈极显著正相关（P<0.01）；脂酶活力与上层脂肪含量、上层脂肪粒径、FFA呈极显著正相关（P<0.01）；上层脂肪含量与上层脂肪粒径、FFA呈极显著正相关（P<0.01）；上层脂肪粒径与FFA呈极显著正相关（P<0.01）。
参考文献：
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4 Kelly A L，and Foley J．Proteolysis and storage stability of UHT milk as influenced by milk plasmin activity，plasmin/β-lactoglobulin complexation，plasminogen activation and somatic cell count[J]．Int．Dairy Journal，1997，7：411-420 5 Kohlmann K L，Nielsen S S，and Ladisch M R．Effects of a low concentration of added plasmin on ultra-high temperature processed milk[J]．J Dairy Sci，1991，74：151~156
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9 Green M J，Green L E，Schukken V H，et al．Somatic cell count distributions during lactation predict clinical mastitis [J]．J Dairy Sci，2004，87：1256-1264