三聚磷酸钠对牛乳蛋白乳化液热稳定性的影响

《乳业科学与技术》２００８年第３期（总第１３０期）１０７

三聚磷酸钠对牛乳蛋白乳化液热稳定性的影响

于

鹏１，孙克杰１，苏米亚１，陆

怡２

（１光明乳业股份有限公司技术中心，上海２０００７２；２上海ＳＧＳ检测中心）

摘

要：以脱脂奶、稀奶油和脱盐乳清粉为原料配制的牛乳蛋白乳化液来模仿婴儿配方食品，研究了在

１４０℃时乳化液热稳定性与ｐＨ值的关系以及三聚磷酸钠对乳化液热稳定性的影响，乳化液的热变性

时间（ＨＣＴ）受ｐＨ值变化影响显著，添加三聚磷酸钠可以显著提高乳化液的热稳定性。关键词：婴儿配方；热稳定性；乳化液稳定性

中图分类号：ＴＳ２５２．５

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７１－５１８７（２００８）０３－０１０７－０３

ＥｆｆｅｃｔｏｆＳｏｄｉｕｍＴｒｉｐｏｌｙｐｈｏｓｐｈａｔｅｏｎＨｅａｔＳｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＭｉｌｋＰｒｏｔｅｉｎＥｍｕｌｓｉｏｎｓ

ＹｕＰｅｎｇ１，ＳｕｎＫｅｊｉｅ１，ＳｕＭｉｙａ１，ＬｕＹｉ２

（１ＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｅｎｔｅｒｏｆＢｒｉｇｈｔＤａｉｒｙ＆ＦｏｏｄＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００７２，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ；

２ＣｈｅｃｋｉｎｇＣｅｎｔｅｒｏｆＳＧＳＳｈａｎｇｈａｉ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐＨａｎｄｓｏｄｉｕｍｔｒｉｐｏｌｙｐｈｏｓｐｈａｔｅｏｎｔｈｅｈｅａｔｓｔａｂｉｌｉｔｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ａｔ１４０℃，ｏｆｍｏｄｅｌｉｎｆａｎｔｆｏｒｍｕｌａｅｍｕｌｓｉｏｎｓｐｒｅｐａｒｅｄｕｓｉｎｇｓｋｉｍｍｉｌｋ，ｃｒｅａｍａｎｄｒｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｄｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｅｄｗｈｅｙｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅｈｅａｔｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎｔｉｍｅｏｆｅｍｕｌｓｉｏｎｓｗａｓｌａｒｇｅｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｐＨ，ｗｈｉｌｅａｄｄｅｄｓｏｄｉｕｍｔｒｉｐｏｌｙｐｈｏｓｐｈａｔｅｍａｒｋｅｄｌｙｅｎｈａｎｃｅｄｔｈｅｈｅａｔｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｅｍｕｌｓｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｆａｎｔｆｏｒｍｕｌａ；ｈｅａｔｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｅｍｕｌｓｉｏｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ

通常母乳化的婴幼儿配方食品的设计是以全脂或脱脂牛乳为基础，增加乳清蛋白以提高乳清蛋白与酪蛋白的比例，添加植物油调整饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的比例，增加乳糖使其含量接近母乳成分含量，降低矿物质含量，以减轻婴幼儿肾脏负担，添加微量元素、维生素、某些氨基酸或其他活性成分，使其更接近母乳，通过喷雾干燥成粉状或者通过商业灭菌制成的液态的营养食品［２］。

婴儿配方食品的杀菌方式通常是通过ＵＨＴ或者二次杀菌，稳定的乳化液对产品的良好稳定性是很重要的，因此弄清楚乳化体系热稳定性的影响因素是非常必要的。

牛乳中无机盐主要由游离状态和胶体状态两钠盐、柠檬酸盐处于种形式存在，９０％以上钾盐、

游离状态，而只有小部分以胶体形式存在，钙盐和磷酸盐则分别６６％和５７％以胶体的形式存在。牛乳蛋白质胶体体系的稳定性对乳制品品质影响是至关重要的。三聚磷酸钠具有良好的缓冲和螯合金属离子的特性，具有保护蛋白稳定性的作用。

本实验对三聚磷酸钠在不同浓度，不同ｐＨ值时对牛乳蛋白乳化液稳定体系的影响进行了研究。

收稿日期：２００７－１２－２６；

基金项目：“十一五”国家科技支撑计划（ＮＯ．２００６ＢＡＤ０４Ａ０６）。

１材料与方法

１．１材料与设备

脱脂奶、稀奶油（光明乳业股份有限公司提供），Ｄ９０脱盐乳清粉、乳糖，混合植物油（玉米油、大豆油和葵花籽油）（市售），三聚磷酸钠。

油浴锅、均质机、实验室小型超高温杀菌机、粒径分析仪（Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ２０００ｓ，Ｍａｌｖｅｒｎ，英国）

１．２实验方法

１．２．１乳化液的制备

在４０℃时，将脱脂乳、脱盐乳清粉、乳糖和三聚磷酸钠加入水中，混匀，搅拌３０ｍｉｎ，加入稀奶油、混合植物油，加热至６５℃，均质（一级压力２０ＭＰａ，二级压力５ＭＰａ），冷却至室温。１．２．２乳化液颗粒大小的测定［１］

用Ｍａｌｖｅｒｎ粒径分析仪测定乳化液中的颗粒大小分布。

光学参数：相对折射率１．４４９，粒子吸收０，连续相折射率１．３３。

１．２．３热稳定性实验

室温下，将乳化液分成等分试样（每份１０ｍＬ），用０．１ｍｏｌ／Ｌ盐酸或氢氧化钠溶液分别调整ｐＨ值范围６．０－８．０，静置１ｈ，再重新调整试样的ｐＨ值。调好ｐＨ值后，分别将２．５ｍＬ试样移入玻璃试管

１０８于鹏等：三聚磷酸钠对牛乳蛋白乳化液热稳定性的影响

中，装好试管塞，将其浸入１４０℃的油浴锅。测定

ＨＣＴ值和絮凝ｐＨ值。

热变性时间（ＨＣＴ）定义为：从试管浸入油浴开

始至出现肉眼可见絮凝现象的时间。

絮凝ｐＨ值定义为：在试样絮凝后将其从油浴锅中迅速拿出并用水冷却至２０℃，测定试样的

ｐＨ值，即为絮凝ｐＨ值。１．２．４超高温杀菌实验

将配制好的乳化液均质后，用ＵＨＴ杀菌设备进行超高温杀菌（１４０℃，４ｓ），冷却至室温。

２结果与讨论

２．１三聚磷酸钠实验

制备不同三聚磷酸钠浓度的乳化液，以不添加三聚磷酸钠的乳化液为空白对照组，分别调整ｐＨ值范围

（６．０－８．０）进行热稳定性实验。然后以加热前的ｐＨ值为横坐标，对应ＨＣＴ和絮凝ｐＨ值

为纵坐标，绘制ＨＣＴ－ｐＨ趋势图

（图１－图５中■表示热凝固时间（ＨＣＴ），●表示絮凝ｐＨ值）。

表１

三聚磷酸钠添加量

编号

０１２３三聚磷酸钠浓度／％

００．２０．４０．６初始ｐＨ值

６．７７

６．９６

７．２７

７．５８

图１三聚磷酸钠添加量为０％的ＨＣＴ－ｐＨ趋势图

从图１可以看出ｐＨ值对乳化液热稳定性的影响，ＨＣＴ的低值区域出现在６．０－６．６之间，高值区域出现在６．９－７．５之间，随着ｐＨ值的升高ＨＣＴ呈现逐渐升高的趋势，在加热过程中，牛乳乳清蛋白会与酪蛋白会发生交联作用，主要是通过β－ｌｇ和κ－酪蛋白之间的二硫键。当加热牛乳的ｐＨ值处于热稳定性较好时（ｐＨ６．９－７．５），乳清蛋白（主要是β－ｌｇ）与κ－酪蛋白会在酪蛋白胶束表面结合，使体系更加稳定［１０］。当在ｐＨ６．０－６．６时加热牛乳，酪蛋白（主要是κ－酪蛋白）会从酪蛋白胶束中解离出来并与乳清中的乳清蛋白结合，留下的胶束对钙敏感容易凝结［３］。

从图１看出，絮凝ｐＨ曲线与ＨＣＴ曲线有一定对应关系，ＨＣＴ值越高，絮凝ｐＨ值越低。牛乳在高于１００℃时加热的ｐＨ值下降是由于乳糖降解成

酸，主要是甲酸、磷酸钙沉淀和酪蛋白的脱磷作用［５］。

乳清蛋白是热不稳定的，β－乳球蛋白在７５－

８０℃时变性，α－乳白蛋白在６０－６５℃时变性［７］。尽

管乳清蛋白在１４０℃时很快变性，但在本试验中，

乳化液在ｐＨ≥６．９时加热，导致形成可见的絮状凝块的蛋白分子聚合发生得很慢，ＨＣＴ值较高。

本实验的结果说明乳化液在初始ｐＨ值６．７７时热稳定性不好，调节ｐＨ值至６．９以上可显著提高其在加热过程中的稳定性。

图２

三聚磷酸钠０．２％的ＨＣＴ－ｐＨ趋势图

图３三聚磷酸钠０．４％的ＨＣＴ－ｐＨ趋势图

图４三聚磷酸钠０．６％的ＨＣＴ－ｐＨ趋势图

图２－图４说明了三聚磷酸钠对乳化液ＨＣＴ－

ｐＨ趋势图的影响，在三聚磷酸钠趋势图中随着

三聚磷酸钠浓度的提高，ＨＣＴ高值区域逐渐变宽，当三聚磷酸钠浓度为０．２％时，ＨＣＴ高值区域为ｐＨ６．６－７．４之间，絮凝ｐＨ值范围在５．８－

６．４之间；当三聚磷酸钠浓度提高到０．４％以上，

ＨＣＴ低值区域几乎消失，乳化液的表现出在ｐＨ６－８之间具有良好的热稳定性，当三聚磷酸钠浓

度达到０．６％时，乳化液热稳定性显著提高，在

ｐＨ６－８之间ＨＣＴ保持在６０ｍｉｎ以上，相比于

乳化液空白样（图１），热稳定性显著提高，由于加热时间长，其絮凝ｐＨ值下降也比较显著，在

５．５－６．４之间。

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三聚磷酸钠起到缓冲ｐＨ值和螯合金属离子的作用，三聚磷酸钠具有较强的缓冲能力，并且可以络合碱金属离子，主要是钙离子，因此可以保护

酪蛋白胶束的稳定性。

本实验的结果说明，添加多聚磷酸钠对乳化液的热稳定性有显著改善作用，当三聚钠浓度为０．２％、０．４％和０．６％时，未经调整ｐＨ值的乳化液

的热稳定性均处于高值区域。

２．２三聚磷酸钠对牛乳蛋白乳化液ＵＨＴ处理的

影响

％

／积体粒度／!ｍ

图５乳化液均质后粒径分布图

２．２．１ＵＨＴ处理对乳化液颗粒大小分布的影响

％

／积体粒度／!ｍ

图６乳化液超高温杀菌后粒径分布图

乳化液必须具有足够的热稳定性才可以进行超高温加热杀菌处理，另外乳化液中的脂肪球必须足够小而且保持稳定，才能确保储藏期产品的稳定性。牛乳蛋白乳化液在加热时，脂肪球会膨胀，直径较大的脂肪球比表面较小，脂肪球膜的表面张力也较小，脂肪受热膨胀容易使脂肪球膜破裂，形成游离脂肪，会引起产品储藏期间的不稳定［４］。

当牛乳蛋白乳化液在加热处理时，加热后蛋白变性增加了表面疏水性，促进了热敏性乳清蛋白的凝结，水相中的游离蛋白（具有相对较高的表面疏水性）和界面吸附蛋白（具有相对较低的表面疏水性）之间较容易发生交联作用［６］。

本研究结果表明未添加三聚磷酸钠的乳化液在１４０℃加热４ｓ是不稳定的（图６）。在加热前，乳化液中大部分颗粒小于１μｍ（图５），这些颗粒包含胶体状态分布的酪蛋白胶束（０．０５－０．５μｍ，平均０．１２μｍ），经过均质处理的脂肪球，还有可能存在乳清蛋白凝聚物。

在乳化液加热过程中，可能会发生界面和水相中的热敏性蛋白质的相互作用，发生交联反应，从而导致乳化液形成絮状凝结物［８］。

２．２．２三聚磷酸钠对乳化液加热处理颗粒大小分

布的影响

％

／积体粒度／!ｍ

图７添加三聚磷酸钠的乳化液经过超高温杀菌处理粒径分布图

由图７可看出，三聚磷酸钠对乳化液的热稳定性有很大影响。当乳化液中三聚磷酸钠浓度为０．２％时，粒径主要分布在０．０４－０．０８μｍ和１－１０μｍ两个区间范围内，乳化液表现出较差的热稳定性，两

峰重叠较少，颗粒分布不均匀，感观粘度较高。当乳化液中三聚磷酸钠浓度提高到０．４％时，大多数颗粒分布在０．０４－２μｍ的区域，乳化液表现出较

好的热稳定性，感观良好、均匀。当乳化液中三聚磷酸钠浓度提高至０．６％时，图形与三聚磷酸钠浓度为０．４％相比较，差别不明显，大多数颗粒分布在０．０４－２μｍ的区域，乳化液状态更加稳定，不同浓度的三聚磷酸钠对乳化液粒径分布的区域影

响显著；随着三聚磷酸钠浓度的增加，粒径分布曲线逐渐向左移动，三聚磷酸钠可显著改善乳化液的热稳定性，但要注意的是过高浓度的三聚磷酸

钠会加重乳化液中蛋白与乳糖发生美拉德反应的程度，从而表现出产品感观色泽变暗［９］。

参考文献

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法［Ｊ］．乳业科学与技术，２００６，５：２２１－２２６．

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