乳的热稳定性.docx

乳的热稳定性刘振民程昌华吴侍风（均瑶集团乳业股份有限公司上海200032）摘要：牛乳的热处理是乳品加工中的关键工艺.本文主要阐述了乳的热稳定性评价方法、HCH-pH 值曲线、热诱导变化以及影响热稳定性的影响因素，并进一步讨论了热处理对牛奶凝固特性的影响关键词：乳的热稳定性；HCT-pH曲线；热诱导变化；影响热稳定性因素；乳凝固野性牛奶的热处理巳经成为乳品加工中一个关键工艺；不管牛奶的最终用途如何，大多数牛奶都会进行 至少一次加热处理加热处理的目的相差很大；从作为产品加工工艺的一部分，如共沉物和酸奶的生产， 到杀灭或减少腐败和病原微生物来生产稳定和安全的产品浓缩牛奶、均质的乳制品以及干酪原料乳的热 处理、后续储存和加工中也会遇上热处理问题1. 乳热稳定性评价乳的热稳定性是指乳在灭菌（或杀菌）处理时抵抗凝胶的能力有三种主要的 实验方法评价牛奶的热稳定性第一种方法是牛奶的热稳定性利用将样品放置在油浴后乳蛋白质出现絮凝 或凝固的时间来表示，即热凝固时间（HCT）；这属于一种主观热稳定性评价法未经浓缩的牛奶使用140°C 加热；浓缩的牛奶使用120C加热第二种方法是热稳定性用牛奶瞬间凝固的温度表示。

这种测量方法实 际上是乳蛋白质本身稳定性的一种度量，不受热诱导反应的影响另外一种方法是热稳定性利用在恒定温 度下加热期间低离心力（~400克）作用下沉淀的所有蛋白质的百分率表示，沉淀的蛋白质突然增加表示出 现凝固对于多数个体牛分泌的牛奶，pH值由6.4上升到6.7，热凝固时间（HCT）随之延长；至pH6.9突 然迅速降低；pH值继续增加，HCT会继续延长在pH6.4以下HCT会迅速缩小热稳定性与pH值密切相关 的牛奶属于A型牛奶有时对于个别牛体分泌的牛乳，其HCT会随着pH的升高而延长，pH值升高蛋白质 电量也增加，这类牛奶称为B型牛奶出现HCT-pH值曲线的可能机理如下所述在B型牛奶的HCT-pH曲线中，牛奶的热稳定性随着 pH值增加而增加，这是因为蛋白质电荷、水合力和Z—电势增大对于A型牛奶而言，pH值＜6.3时，由 于钙离子活度较高以及比较低的Z—电势和胶束水化作用，牛奶热稳定性很差，在140C时会快速凝固 在稳定性最大范围内，产生的8-乳球蛋白一一k-酪蛋白复合物通过减少k-酪蛋白胶束的离解和增加空 间位阻、Z—电势和水合作用来稳定牛奶在稳定性最低的区域，k-酪蛋白（单独或与8-乳球蛋白形成 复合物存在）从胶束中离解，脱离k-酪蛋白的胶束本身不稳定，遵循钙诱导沉淀机理而很快凝固。

在最 低稳定性的碱性侧，稳定性的增大可能是因为钙离子活度的降低和蛋白质水合作用及Z—电势的增加在 pH6.3-6.7,浓缩乳中k-酪蛋白的离解是很普遍的；因此凝固的机理可能和非浓缩乳稳定性最低的区域凝 固机理相似，即钙介导的凝固2. 热诱导变化在90°C以下加热，热诱导变化相对来说比较缓慢并且大多数是可逆的（除了乳清 蛋白的变性）；在100C以上加热，热诱导反应变快，是不可逆的牛奶中主要的热诱导如下：胶束的聚 集、k-酪蛋白从胶束中离解出来、酸化、酪蛋白的脱磷酸化作用、酪蛋白的分解、美拉德反应、蛋白质的 共价多聚反应、胶束水合作用和Z一电势3. 热稳定性的影响因素1. 加工工艺对热稳定性的影响浓缩和干燥 加热蒸发浓缩明显降低了牛奶的热稳定性浓缩增加了乳中酪蛋白、乳糖、乳清蛋 白、可溶性盐和胶体盐的浓度，在总固形物9%~40%的范围内，乳固形物上升，pH值随之降低含18%总固 形物的浓缩脱脂乳在130C加热约10分钟就会凝固均质 脱脂奶的均质对HCT没有影响但均质会使全乳变得不稳定，不稳定性会随脂肪含量的增加和均质的强度而增加通常采用降低均质压力、添二段均质等方法减少均质对乳热稳定性的影响。

预热 牛奶在浓缩之前预热（100C、5分钟），会增加浓缩乳的热稳定性，在生产上巳用于浓 缩乳和热稳定性乳的加工预热方式有很多种，如90C、10分钟，120C、2分钟，140C、5秒钟；其中 第三种预热方式是尤其有效，但生产上没有广泛采用2. 牛乳组成对热稳定性的影响牛奶中常量组分也会影响牛奶的热稳定性脂类本身并不影响热稳定性乳糖酶水解产生葡萄糖和 半乳糖也会增加牛奶的稳定性在不含乳糖的牛奶中加入乳糖至1% （w/v）加强了稳定性，但是更高的含 量会使稳定性降低牛奶中总盐类含量的增加会使得处于最低稳定性区域的牛奶变得不稳定，但不会影响最大区域的稳 定性牛奶中Ca2+或Mg2+含量降低15%会增强在pH6.5-7.5区域内牛奶的稳定性在牛奶中添加NaCL或 KCL会使得HCTmax移向酸性侧，但最低值碱性侧的移动性会降低尿素是牛奶中主要的非蛋白质含氮物，含量为6毫摩尔/升牛奶中尿素的热诱导降解反应的Q10 值为2, Ea值为84千焦/摩尔，遵循（假性）一级反应动力学，主要的降解产物是氤酸盐及氨值得注意 的是，只有在乳糖存在时尿素才会稳定牛奶3. 其他因素的影响添加正磷酸，盐和柠檬酸盐可以提高浓缩乳的稳定性。

稳定的机理是盐类对钙的螯合作用和对pH 值的调整亲水性胶体的影响差别很大；淀粉使牛奶体系变得不稳定，但是低含量的k-卡拉胶具有稳定 作用影响热稳定性的植物来源的其他化合物是多酚，可以提高牛奶的稳定性，有些作用明显Cu2+、H202、KBrO4、KIO3等氧化剂可以将A型牛奶曲线转化成B型曲线；但是8-疏基乙醇等还 原剂会明显降低牛奶的稳定性丙醇、乙醇和甲醇适等醇类会降低牛奶的热稳定性，降低程度与其减小介电常数的能力有关这些 溶剂通过降低介电常数，破坏了位于胶束表面（“发层”链）的K-酪蛋白的突伸出的C-末端部分，使得 胶束易于产生钙诱导的凝固选择性的与亲核氨基酸残基反应的试剂会增加牛奶的热稳定性，如甲醛与赖氨酸反应以及二酮与精 氨酸残基反应稳定的机理与它们交联蛋白质（这样维持了胶束的完整性）或增加了蛋白质上的净负电荷 （因此保护了蛋白质避免引起钙诱导的沉淀）有关丁二酮和离子型去垢剂等羰基化合物可以增加牛乃的热稳定性，但很少采用乳的热稳定性明显会受到季节和泌乳期的影响，初乳和末乳的热稳定性差乳腺炎感染期牛奶的稳 定性降低12月到下年5月分泌的牛奶稳定性最低一般认为牧场放养的奶牛所产牛奶比喂饲青贮饲料和 干草作物的奶牛分泌的牛奶更稳定。

4. 热处理对牛奶凝固及其相关特性的影响生产多数干酪和凝乳酶干酪素的关键步骤是生成酪蛋白 胶束凝块凝乳过程分为两个阶段，第一阶段是对酪蛋白胶束起稳定作用的蛋白质-K-酪蛋白在特定蛋白 酶或皱胃酶的作用下水解；第二阶段是在20°C以上、经凝乳酶水解的酪蛋白胶束在Ca2+的存在下凝固Ca2+浓度、酪蛋白、胶态磷酸钙和pH值等会影响凝乳酶的凝乳速率经70C以上加热处理，变性 的8-乳球蛋白（和a-乳白蛋白）与k-酪蛋白相互作用，堵塞了酪蛋白胶束的聚集位点，影响凝乳的产 生酸化或添加Ca2+可以减弱热处理对凝乳酸凝乳特性的不利影响由经强热处理的牛奶产生的凝块脱水收缩性很差，干酪含水良高，无法正常成熟脱水收缩对发酵 乳产生不利在酸牛奶中，原料乳要经过强热处理（如90C、10分钟的杀菌）以减小脱水收缩的质量缺陷5. 灭菌牛奶的老化胶凝作用胶凝是以产品贮存过程中流动性损失为特征，也可以称为浓厚化无菌的浓缩乳制品在保存中经常 胶凝化通常产品的粘度在较长时间内保持恒定，有时甚至稍有降低；之后粘度陡然提高（成熟稠化）并 且不久便形成不能再分散的胶凝血纤维蛋白溶酶对未浓缩UHT牛奶的胶凝作用具有一定影响；原料乳质量比较差，嗜冷菌产生的蛋 白酶也是影响因素之一。

在浓缩和灭菌前均质，产品容易出现胶凝；在灭菌前浓缩产品对胶凝的稳定性强 UHT法生产浓缩乳，无脂乳固形物高，易出现胶凝浓缩UHT牛奶中蛋白质也会发生分解，但主要的是物理化学变化高热值奶粉生产的浓缩物沉淀最 多，但高热枝奶粉复原UHT浓缩牛奶发生老化胶凝的倾向要拨中热或低热值白粉的复原乳要低为了防止灭菌牛奶产生凝胶，可以采用以下措施：选用优质的原料乳；在预热和杀菌过程中，热处 理一定要充分；进行低温贮存，延长产品的无胶凝期；添加多聚磷酸盐等防止胶凝的产生参考文献（略）作者简介：刘振民1974年生博士，均瑶乳业研发中心主任，主要从事乳品科学研究，发表文章 近二十篇，参加编写著作4部，兼任中国乳制品工业协会科技委员会专家、中国畜产品加工研究会会员等 社会职务通讯地址：上海徐汇肇嘉浜路789号7楼均瑶乳业研发中心。