乳清蛋白热变性及其与胶束键合蛋白形成共聚物的机理研究

This research work focuses on the present situation that the high-end skim milk powder, milk powder is low (WPNI > 6) ,are all foreign milk producers monopoly status on our country dairy raw materials market. According to the actual situation of domestic milk powder production, with skim milk from different milk area as raw material, the study will carried out to investigate the effect of heat treatment conditions on WPNI value and the denaturation degree of whey protein components during the milk powder manufacture. At the same time, to find out the whey protein thermal denaturation kinetics and Corresponding relationship with the WPNI. SDS-NR PAGE, SDS-R PAGE method will be used on classification and quantitative analysis of the thermal denaturation copolymer, and DLS and MADLS method on copolymer structure and component analysis, then combined with the light transmittance, surface water force, zeta potentials and calcium ion concentration index analysis, to reveal the mechanism of whey protein heat denaturation. Establishing the relevance model about the parameters of heat treatment corresponding to whey protein fractions degeneration degree and WPNI, to determine a reference process up to low -heat milk powder standard (WPNI > 6 ). This study will fill the blank of the field of low-heat milk powder manufacture in china, lay the theoretical foundation for the promotion of low-heat milk powder domestic manufacturing and identify an optimal heat treatment temperature to process the different characteristic milk powder.

本研究拟针对目前我国乳品原料市场上高端脱脂奶粉，即低热奶粉（WPNI>6.0）全部被国外奶粉生产商垄断的现状，根据国内奶粉生产的实际情况，以不同产奶区的脱脂奶为原料，研究乳粉加工过程中热处理对乳粉WPNI值的变化及乳清蛋白各组分的变性程度的影响。同时，探索乳清蛋白组分热变性的动力学与WPNI的对应关系；通过采用SDS-NR PAGE 、SDS-R PAGE 方法对热变性聚合物分类和定量分析，并通过DLS和MADLS法对聚合物结构组成和组分分析，结合透光率、表面水合力、zeta电位及钙离子浓度等指标分析，揭示乳清蛋白热变性机理。建立热处理参数与乳清蛋白组分变性程度、WPNI值的相关性模型，确定符合低热奶粉标准（WPNI>6.0）参考工艺。本研究将填补我国在低热乳粉领域的研究空白，为实现我国低热乳粉国产化及确定各种不同用途奶粉的热处理温度奠定理论基础。

本项目根据国内奶粉生产的实际情况，针对目前我国乳品原料市场上高端脱脂奶粉，即低热奶粉（WPNI>6.0）全部被国外奶粉生产商垄断的现状，主要完成了以下四个方面的研究：1. 修正了WPNI的测定方法，使其在测定未变性乳清蛋白含量上更加准确；确定了高效、快速定量未变性乳清蛋白的RP-HPLC方法体系，变性乳清蛋白聚合物SDS-PAGE分析方法，并利用上述方法对市售液态奶受热程度进行了比较分析。2. 研究了乳清蛋白热变性机理；3. 研究了不同加热程度乳粉对乳制品品质的影响，包括在乳酸菌饮料、酸奶和奶酪，同时确定了低热、低中热奶粉在这些产品中应用时的的优化工艺参数。4. 应用确定的工艺参数，在生产线上对低热、中低热奶粉进行品质测试，并指导企业生产乳酸菌饮料专用奶粉，协助企业制定了相关的企业标准。. 研究得出： 乳粉中的蛋白质在55℃-95℃受热处理后蛋白结构变化明显，其中巯基含量随受热程度的增加而减少，随着样品受热程度的增加其表面疏水性和无规则卷曲所占比例增大。高热奶粉中形成了大量蛋白质聚合物，主要以β-乳球蛋白为主，同时有Ig、BSA、αs-酪蛋白、κ-酪蛋白和α-乳白蛋白通过二硫键结合参与聚合物的形成；而低热奶粉中聚合物主要为Ig蛋白。在奶粉生产的整个加热过程中β-乳球蛋白变性动态与总乳清蛋白变性率拟合度最好，可用β-乳球蛋白变性程度指示乳清总蛋白变性程度。建立了α-La、β-Lg变性动力学方程。确定了低热奶粉的优化工艺参数为：将牛乳40℃离心脱脂，得到含脂率0.1%脱脂乳，60℃ 10000r/min 离心15min除菌，72℃灭菌10-15s。同时将低热和低中热乳粉优化后的工艺参数在君乐宝乳业的奶粉生产线上进行测试，发现生产出的乳粉乳清蛋白变性程度低，品质稳定。. 以上研究结果为今后我国开发不同功能特性低热乳粉提供重要的依据，为企业生产品质稳定的低热和中低热奶粉提供准确的数据支持，为低热乳粉产品的国产化奠定了坚实的基础。