乳成分和乳蛋白的多态性对牦牛乳热稳定性的作用

发布时间：2017-09-20 02:02

  本文关键词：乳成分和乳蛋白的多态性对牦牛乳热稳定性的作用

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【摘要】：随着牦牛乳制品工业化生产进程的加快,牦牛乳本身的特性对产品质量影响的问题越发凸显。乳的理化性质、乳成分的组成和含量是工业生产中确定工艺参数的重要依据,而乳的热稳定性是评定生产工艺合理性和乳制品质量的重要指标。乳的热稳定性受乳成分、品种、生长环境、加工条件等诸多因素的影响,这些内在或者外在因素的影响最终体现在乳成分和物化性质的改变,进而影响了乳热稳定性。本文对来源于青藏高原牦牛乳成分、乳蛋白热解聚/凝聚作用、乳蛋白的多态性、乳成分与乳热稳定性之间的关系进行了深入研究,旨在从乳的成分与特性上探讨牦牛乳的热稳定性,为牦牛乳资源的合理利用和牦牛乳制品的加工提供理论依据。对来源于不同季节和不同地域的78份纯种、自然放牧的麦洼牦牛乳样品的基本理化性质、缓冲性能、热诱导酸化作用、以及牦牛乳热凝固时间(HCT)进行了研究。牦牛乳的酪蛋白、乳清蛋白、非蛋白氮、脂肪含量显著地高于牛乳,牦牛乳的理化性质与牛乳不同。牦牛乳酸化时,在最大缓冲能力p H下(p H 5.1)的最大缓冲指数为0.049,牦牛乳的缓冲能力要高于普通牛乳。牦牛乳属于A型乳,在140℃下(最稳定p H 6.8)的HCT为17.5 min;在140℃加热180 min后,牦牛乳p H值降低了0.45 p H单位,牛乳p H值降低了0.31 p H单位,牦牛乳的热诱导酸化作用程度高于牛乳。牦牛乳的热稳定性与其固有的p H值直接相关,乳中κ-CN、β-Lg、非蛋白氮的含量越高,乳的热稳定性越高;可溶性钙含量越高,乳的热稳定性越差。从乳清蛋白的热变性和酪蛋白的解聚/凝聚作用机制上探讨了温度和p H变化对牦牛乳热稳定性的影响。在牦牛乳的生理p H下,牦牛乳中固有的乳清蛋白、β-Lg、κ-CN含量与乳的热稳定性具有较强的正相关性,αs1-CN与乳的热稳定性具有较强的负相关性。牦牛乳β-Lg和α-La的热变性特点与牛乳不同,在弱酸性(p H 6.4~6.6)范围内,热变性程度是β-Lgα-La,而在弱碱性(p H 6.8~7.6)范围内,热变性程度是α-Laβ-Lg;在牦牛乳的生理p H下,牦牛乳β-Lg和α-La热变性程度低于牛乳。在p H 6.4~7.6范围内,四种酪蛋白解聚的程度和速度是κ-CNβ-CNαs1-CNαs2-CN,热处理强度越高,酪蛋白的解聚量越大;在此p H范围内,高温(140℃、2 min,120℃、10 min)加热处理,酪蛋白胶束没有发生凝聚作用。基于双向电泳-质谱分析手段,确定αs1-CN、αs2-CN、κ-CN、β-Lg分别有三种异构体,β-CN只有A2型蛋白异构体,α-La为B型蛋白;四种酪蛋白都含有磷酸化基团,αs2-CN含有的磷酸化位点数最多;牦牛乳蛋白含有热稳定性较高的β-Lg A型和κ-CN A型异构体,β-Lg A热稳定性程度高于β-Lg B;高度磷酸化的酪蛋白能与较多的钙结合形成稳定的酪蛋白胶束体系,是牦牛乳热稳定性较高的内在因素之一。在乳的生理p H范围内(6.51~6.70),牦牛乳中可溶性钙含量与p H和HCT之间呈负相关性,总磷和可溶性磷与p H和HCT之间具有正相关性。在乳的生理p H下,乳清相中32%钙和镁是离子态,其它的钙、镁是以柠檬盐和磷酸盐的形态存在,90%的磷是以HPO42-和H2PO4-形态存在。高温热处理,使得乳清相的可溶性钙、磷酸盐、柠檬酸盐含量降低,形成了一个新的平衡,但是高温热处理对牦牛乳盐平衡的影响低于牛乳,表明在同样的热处理条件下牦牛乳的热稳定性高于牛乳。在乳的生理p H下,牦牛乳非蛋白氮和尿素含量与热稳定性之间具有强正相关性,乳糖和脂肪含量与乳热稳定性之间不具有相关性。根据主成分分析可知,牦牛乳的热稳定性与β-Lg、κ-CN、WP、NPN、尿素、总磷和可溶性磷含量及p H呈正相关性,与可溶性钙和αs2-CN含量呈负相关性。基于高斯数学模型和洛伦兹函数模型对乳热稳定性影响最大的4个变量,p H、β-Lg、非蛋白氮和可溶性钙之间相互作用进行拟合,结果表明,在不同p H下乳中β-Lg、非蛋白氮和可溶性钙之间的交互作用影响了牦牛乳的热稳定性。
【关键词】：牦牛乳 热稳定性 乳成分 乳盐 乳蛋白 多态性
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TS252.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-19
• 第1章 绪论19-37
• 1.1 课题背景及研究目的和意义19
• 1.2 牦牛乳的基本成分19-21
• 1.3 乳热稳定性的研究进展21-23
• 1.3.1 乳的热稳定性21-22
• 1.3.2 乳热稳定性的评价方法22
• 1.3.3 乳的热诱导酸化作用22-23
• 1.4 乳成分对热稳定性影响的研究进展23-35
• 1.4.1 p H对乳热稳定的影响24-25
• 1.4.2 乳盐对乳热稳定性的影响25-27
• 1.4.3 蛋白质的组成对乳热稳定性的影响27-30
• 1.4.4 乳蛋白的多态性对乳热稳定性的影响30-33
• 1.4.5 乳中非蛋白氮对乳热稳定性的影响33-34
• 1.4.6 脂肪和乳糖对乳热稳定性的影响34
• 1.4.7 其它因素对乳热稳定性的影响34-35
• 1.5 本论文的主要研究内容35-37
• 第2章 实验材料与方法37-53
• 2.1 实验材料与设备仪器37-39
• 2.1.1 主要试剂37-38
• 2.1.2 主要仪器设备38
• 2.1.3 牦牛乳样品的采集38-39
• 2.2 测定方法39-44
• 2.2.1 牦牛乳基本化学成分的测定方法39-40
• 2.2.2 牦牛乳物理性质的测定方法40
• 2.2.3 牦牛乳氮分布的测定方法40
• 2.2.4 牦牛乳蛋白组分的测定方法40-41
• 2.2.5 尿素含量的测定方法41
• 2.2.6 缓冲能力的测定方法41
• 2.2.7 热凝固时间的测定方法41-42
• 2.2.8 乳蛋白的双向电泳方法42
• 2.2.9 乳蛋白鉴定和磷酸化蛋白鉴定方法42-43
• 2.2.10 酪蛋白胶束粒径和zeta电位的测定方法43
• 2.2.11 宏量元素和微量元素的测定方法43-44
• 2.2.12 磷酸盐和柠檬酸盐的测定方法44
• 2.2.13 非蛋白氮组分的分析方法44
• 2.3 牦牛乳物化特性及热凝固特性的研究44-46
• 2.3.1 牦牛乳物理性质和化学组成44-45
• 2.3.2 牦牛乳蛋白质组成的研究45
• 2.3.3 牦牛乳的缓冲能力45
• 2.3.4 牦牛乳热凝固特性的研究45-46
• 2.3.5 牦牛乳的热诱导酸化作用46
• 2.3.6 乳成分对牦牛乳的热稳定性的影响46
• 2.4 牦牛乳蛋白的热解聚/凝聚作用和多态性46-48
• 2.4.1 乳蛋白与牦牛乳热稳定性的关系46
• 2.4.2 牦牛乳乳清蛋白的热变性作用46-47
• 2.4.3 牦牛乳酪蛋白胶束的解聚作用47-48
• 2.4.4 牦牛乳酪蛋白胶束的凝聚作用48
• 2.4.5 牦牛乳的多态性与磷酸化位点预测48
• 2.5 乳盐对牦牛乳热稳定性的影响48-50
• 2.5.1 牦牛乳中宏量和微量元素48
• 2.5.2 牦牛乳乳盐在两相中的分配形态48-49
• 2.5.3 可溶性钙磷与牦牛乳热稳定性间相关性研究49-50
• 2.5.4 热处理和p H对牦牛乳乳清相中可溶性盐的影响50
• 2.6 非蛋白氮和乳糖对牦牛乳热稳定性的影响50-51
• 2.6.1 非蛋白氮与牦牛乳热稳定性的关系50
• 2.6.2 尿素对牦牛乳热稳定性的影响50-51
• 2.6.3 脂肪和乳糖含量与牦牛乳热稳定性的关系51
• 2.7 主成分分析51-52
• 2.8 乳成分之间相互作用对牦牛乳热稳定性的影响52
• 2.9 数据处理52-53
• 第3章 牦牛乳的物化特性及热凝固特性53-74
• 3.1 引言53-54
• 3.2 牦牛乳的理化性质54-60
• 3.2.1 牦牛乳的物理性质54-56
• 3.2.2 牦牛乳的基本化学组成56-57
• 3.2.3 牦牛乳蛋白的组成57-58
• 3.2.4 牦牛乳蛋白组分的含量58-60
• 3.3 牦牛乳的缓冲性能60-64
• 3.3.1 常乳和脱脂乳的缓冲容量60-62
• 3.3.2 无胶体磷酸钙牦牛乳的缓冲能力62
• 3.3.3 热处理对牦牛乳液缓冲性能的影响62-64
• 3.4 牦牛乳的热凝固特性64-67
• 3.4.1 不同温度下牦牛乳HCT-p H特性64-65
• 3.4.2 脱脂牦牛乳的HCT-p H特性65-66
• 3.4.3 牦牛乳的热诱导酸化作用66-67
• 3.5 乳成分与牦牛乳热稳定性之间的关系67-72
• 3.5.1 牦牛乳热稳定性与基本组分之间关系68-69
• 3.5.2 牦牛乳热稳定性与钙磷之间的关系69-70
• 3.5.3 牦牛乳热稳定性与含氮化合物之间的关系70-71
• 3.5.4 牦牛乳热稳定性与乳蛋白组分之间的关系71-72
• 3.6 本章小结72-74
• 第4章 牦牛乳蛋白热解聚/凝聚作用和蛋白多态性与乳热稳定性关系74-105
• 4.1 前言74-75
• 4.2 乳蛋白与牦牛乳热稳定性的关系75-79
• 4.2.1 乳清蛋白与牦牛乳热稳定性之间的相关性75-77
• 4.2.2 酪蛋白与牦牛乳热稳定性的相关性77-79
• 4.3 牦牛乳乳清蛋白的热变性作用79-84
• 4.3.1 牦牛乳清蛋白的SDS-PAGE80-81
• 4.3.2 不同p H下乳清蛋白热变性81-82
• 4.3.3 不同p H下 β-Lg和 α-La的热变性82-84
• 4.4 牦牛乳酪蛋白胶束的解聚作用84-88
• 4.4.1 不同p H下 κ-CN的解聚作用84-86
• 4.4.2 不同p H下 αs1-CN和 β-CN的解聚86-88
• 4.5 牦牛乳酪蛋白胶束的凝聚作用88-91
• 4.5.1 酪蛋白胶束表面Zeta-电位的变化88-90
• 4.5.2 酪蛋白胶束粒径的变化90-91
• 4.6 牦牛乳乳蛋白的多态性91-100
• 4.6.1 牦牛乳蛋白的双向凝胶电泳分析92
• 4.6.2 牦牛乳蛋白的质谱分析92-94
• 4.6.3 牦牛乳蛋白的多态性分析及磷酸化位点预测94-100
• 4.7 乳蛋白多态性与牦牛乳热稳定性的关系100-103
• 4.7.1 乳蛋白多态性与牦牛乳热稳定性相关性分析100-103
• 4.7.2 牦牛 β-Lg蛋白多态性与牦牛乳热稳定性的关系103
• 4.8 本章小结103-105
• 第5章 乳盐对牦牛乳热稳定性的影响105-123
• 5.1 引言105-106
• 5.2 牦牛乳中宏量和微量元素106-107
• 5.3 钙磷与牦牛乳热稳定性间的相关性107-113
• 5.3.1 总钙和可溶性钙与p H之间的相关性108-109
• 5.3.2 总钙和可溶性钙与乳热凝固时间的关系109-111
• 5.3.3 总磷和可溶性磷与p H之间的相关性111-112
• 5.3.4 总磷和可溶性磷与HCT之间的相关性112-113
• 5.4 牦牛乳乳盐在两相中的分配及形态113-118
• 5.4.1 乳盐在乳清相和胶束相中的分配113-114
• 5.4.2 乳清相中乳盐的形态及含量114-116
• 5.4.3 胶束相中乳盐的形态及含量116-118
• 5.5 温度和PH对牦牛乳乳清相可溶性盐的影响118-122
• 5.5.1 热处理对乳盐在乳清相中分配的影响119-120
• 5.5.2 不同p H下乳盐在乳清相中的分配120-122
• 5.6 本章小结122-123
• 第6章 其它乳成分及乳成分之间的相互作用对牦牛乳热稳定性的影响123-147
• 6.1 引言123-124
• 6.2 非蛋白氮与牦牛乳热稳定性的关系124-127
• 6.2.1 牦牛乳中非蛋白氮组成124-126
• 6.2.2 非蛋白氮与牦牛乳热稳定性的相关性126-127
• 6.3 尿素对牦牛乳热稳定性的影响127-133
• 6.3.1 尿素与牦牛乳热稳定性的相关性128-129
• 6.3.2 加入尿素对牦牛乳热稳定性的影响129-130
• 6.3.3 水解时间对乳p H和HCT的影响130-131
• 6.3.4 尿素浓度对牦牛乳热稳定性的影响131-133
• 6.4 脂肪和乳糖含量与牦牛乳热稳定性的相关性133-136
• 6.4.1 脂肪含量与牦牛乳热稳定性的相关性133-135
• 6.4.2 乳糖含量与牦牛乳热稳定性的相关性135-136
• 6.5 影响牦牛乳热稳定性因素的主成分分析136-139
• 6.6 乳成分之间相互作用对牦牛乳热稳定性的影响139-146
• 6.6.1 β-Lg含量和p H之间的交互作用140-141
• 6.6.2 β-Lg含量和非蛋白氮之间的交互作用141-142
• 6.6.3 β-Lg和可溶性钙的之间交互作用142-143
• 6.6.4 非蛋白氮和p H之间的交互作用143-144
• 6.6.5 p H和可溶性钙的交互作用144-145
• 6.6.6 NPN和可溶性钙的交互作用145-146
• 6.7 本章小结146-147
• 结论147-150
• 参考文献150-166
• 附录166-170
• 攻读博士学位期间所发表的学术论文170-173
• 致谢173-174
• 个人简介174

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本文编号：885222