加热及储藏条件下乳蛋白糖基化水平表征及机制研究

Maillard reaction during heat treatment and storage leads to the browning, decrease of pH, formation of flavor and toxic compounds of dairy products. In addition, it can influence the lysines’ availability of milk proteins. Thus, monitoring the extent of Mailard Reaction during milk processing is important. In present project, proteomics techniques will be used to investigate the mechanisms of Maillard Reaction in milk under different heating and storage conditions. Kinetics models of milk proteins, glycosylated AA and glycans will be established during Maillard Reaction under these conditions. Meanwhile, the effect of Maillard Reaction on protein digestibility will be analyzed in detail. This will lead to a better understanding of Maillard Reaction between milk protein and saccharides. The relevant results will be helpful for improving the processing of dairy products to control the Maillard Reaction and the methods to analyze the milk freshness.

加热处理和储藏过程中的美拉德反应引起乳制品的褐变、pH值降低、产生风味物质和潜在的有毒物质，同时还会阻碍乳品中赖氨酸的吸收与利用。由于常规方法难以从反应全程及其变化特征揭示其规律，目前尚不清楚乳品加热及储藏中的美拉德反应机制，严重制约了能控制反应进程及保证产品品质的新技术开发。本项目拟采用蛋白质组学方法研究不同加热处理及储藏条件下乳蛋白糖基化（美拉德反应）进程及机制，建立乳中宏量及微量蛋白质与不同还原糖发生美拉德反应的动力学方程，明确美拉德反应氨基酸位点及糖支链结构的变化趋势，确定不同热处理条件下特征糖基化蛋白质或氨基酸位点；研究美拉德反应对蛋白质的消化速率、游离氨基酸及肽段释放的影响规律。本项目的完成将提供全面详实的蛋白质与糖类美拉德反应进程基础数据，揭示乳中蛋白质与糖类美拉德反应机制，相关研究结果为今后设计有效控制美拉德反应新工艺、乳制品新鲜度鉴定新方法提供理论依据。

热处理是食品加工中不可缺少的手段，用于杀灭微生物，延长产品货架期，保证食品的安全性。然而，热处理会导致食品营养成分发生一系列物理化学变化而影响食品的品质。随着生活水平的提高，人们对食品的追求逐渐从温饱转变为更有营养、更加新鲜。美拉德反应是乳制品热处理过程中重要的化学变化之一，它是以乳蛋白赖氨酸的糖基化为主要反应并交互作用形成复杂产物的特定羰氨褐变反应。本项目研究发现随着热处理温度的提高，液态乳制品中蛋白质发生乳果糖基化水平上升。酪蛋白、β-乳球蛋白及α-乳白蛋白中的赖氨酸残基较易发生糖基化反应；在温度高于130℃条件下，κ-酪蛋白、β-乳球蛋白及α-乳白蛋白中高于50%的赖氨酸发生糖基化修饰；当蛋白质序列中出现两个相邻的赖氨酸时，该位点较易发生美拉德反应。β-乳球蛋白的K14仅在温度高于140℃条件下发生糖基化反应，乳铁蛋白仅在温度高于115℃时发生美拉德反应。以上位点可用于评价乳制品受热程度。同时，本项目通过研究热处理温度、时间与美拉德反应程度之间的关系，发现热处理工艺为120℃/15 s时，可以在保证货架期的前提下明显减少热损失和提高风味品质。褐色酸奶在储藏过程中仍发生美拉德反应，且反应主要处于初期阶段。储藏温度影响褐色酸奶美拉德反应程度，建议褐色酸奶严格储存于4℃条件下，避免美拉德反应有害产物的生成。通过体外模拟消化实验发现，乳蛋白消化程度受热处理影响。液态乳制品中蛋白质胃部消化率随受热温度提高而降低，肠部消化率随受热温度提高而上升。鲜牛乳胃肠道消化率较乳粉高。