乳脂肪球膜结构及再构建行为与牛乳体系中脂肪稳定性的相关性研究

This study will focus on the biggest defect of the liquid milk products, which is fat floating or separation in the shelf life.That was commonly acknowledged that fat floating or separation is affected by some treatments during the whole milk processes, such as the homogenisation and heat-treatment. the homogenisation can cause the fat globule disruption, size reducing, surface area increasing, Meanwhile with the oil droplet re-coated and the new membrane reconstruction. And heating induces milk protein to be denatured and aggregate. These causes some changes in the components and constructure of the milk fat globule membrane protein. But until now its mechanisms are not yet known in detail, there is no better and more effective methods were suggested to control fat floating. Then this study lays high emphasis on comprehansively investigating the ‘behaviour’ of the oil droplets and the changes of its composotion and constructure during the heating and the homogenisation, especially detecting the milk fat globule membrane protein dynamic change and new protein involvement and interaction in the membtance. Compare its composition, constructure and stability with the natural milk fat globule membrane in the raw milk system, so overall and deeply expound the re-constructure mechanisms of the milk fat globule membrane and internal relations with the milk system stability. To determine a model of milk fat globule membrane that is necessary for milk system stability. Furthermore these study will contribute to the beneficial theory basis and the practice guide for process parameter setting and Milk composition adjustment to get more stable fat globle membrane and milk system.

本项目着眼于液态纯乳制品货架期内最大的产品缺陷--脂肪上浮现象展开研究。多年来业内共识是乳脂肪上浮与加工过程中受热和均质有关。均质使乳脂肪球变小，比表面积增大，伴有脂肪球破坏、脂肪球膜再构建和脂肪再包裹过程；而加热会引起乳蛋白成分变性和聚合，从而引起脂肪球膜蛋白组成和结构的变化，但尚未弄清楚其变化机制和更有效的控制方法。本课题拟全面系统地研究乳体系中乳脂肪球结构和组成，乳脂肪球膜蛋白受到加热和均质作用下的‘行为’模式，包括形态和组成发生的变化，尤其是在脂肪球膜再建和脂肪再包裹过程，以及新的蛋白成分的掺入和蛋白间作用状况的变化；与天然脂肪球膜蛋白的组成、结构以及稳定性进行比较，研究脂肪球膜再构建的机理，脂肪球膜与整体乳体系稳定性的互作关系；确定形成乳稳定体系所需脂肪球结构模型，进而为探索通过外界条件如工艺参数和乳体系成分调整提高脂肪球的稳定性，改善纯乳制品的货架期内脂肪上浮的缺陷提供理论依据

本项目根据液态纯乳制品货架期内最大的产品缺陷--脂肪上浮现象展开研究，主要完成了以下五个方面的研究：1. 探究了原料乳中MFGM蛋白组成和MFGM结构研究；2. 分析了不同均质（均质压力和预热温度）和热处理条件下脂肪稳定性的变化机制，为提高液态乳制品的脂肪稳定性提供理论基础；3. 研究了均质（均质压力和预热温度）和热处理对MFGM组成和结构的影响以及MFGM再构建过程中MFGM蛋白和乳蛋白的行为变化机制；4. 确定了富含MFGM组分的副产物来源，探究了MFGM蛋白的分离纯化工艺，同时优化了工艺参数；5. 将MFGM蛋白和酪蛋白酸钠分别添加到婴儿配方奶粉和高油乳清粉中，探究它们作为添加物，对脂肪稳定性的影响。. 研究得出：对于原始MFGM，共鉴定出794种MFGM蛋白，其中主要蛋白为PAS6/7和BTN。在多种MFGM蛋白中，BTN、PAS6/7、XO和ADPH与膜结合力强，FABP和CD36在膜上呈复合物形式存在。均质和热处理牛乳都能使MFGM表面蛋白含量显著增加，然而磷脂的含量会随处理强度的增加而降低。在预热温度60 ℃、均质压力40 MPa时的MFGM表面蛋白含量最高，其中吸附在MFGM表面的酪蛋白胶束含量最少，通过二硫键等作用力与MFGM表面结合的蛋白质含量最高，结合较稳定。在MFGM重建的过程中，MUC1、XO、PASIV、BTN、PAS6/7蛋白与再构建的MFGM结合松散，CD36和FABP的结合稳定。其中FABP、PAS6/7、MUC1有热不稳定性，温度升高后蛋白质之间的结合力减弱；但是CD36随着预热温度的升高结合作用力更加稳定。在不同的乳脂加工副产物中，黄油乳清是分离完整MFGM蛋白产品的最佳来源，此外黄油乳清还适合作为富含PAS 6/7和PP3的MFGM蛋白产品。依靠工艺条件优化，利用酸沉（HCl）酪蛋白、热钙处理和超滤（100 kDa）的综合方法可从黄油乳清中获得较高纯度的MFGM蛋白。在婴儿配方奶粉和高油乳清粉中分别添加MFGM蛋白和酪蛋白酸钠，可以通过降低脂肪球粒径的方式，提高脂肪体系稳定性。. 以上研究结果为今后我国生产品质稳定的液态乳制品提供准确的数据支持，为企业开发富含MFGM组分的婴幼儿配方奶粉提供重要的依据，为MFGM蛋白产品的国产化奠定了坚实的基础。