2022-03-25
引自(zi)：Rennet-induced coagulation properties of yak casein micelles: A comparison with cow casein micelles
摘要
了解凝乳(ru)酶(mei)誘(you)導的(de)(de)(de)酪蛋白(bai)膠(jiao)束(shu)形成(cheng)凝膠(jiao)的(de)(de)(de)凝血特性對牦(mao)牛(niu)(niu)(niu)(niu)(niu)(niu)奶酪加工具(ju)有重要(yao)意義。我們(men)之前已經發現牦(mao)牛(niu)(niu)(niu)(niu)(niu)(niu)奶需要(yao)更長的(de)(de)(de)發酵時(shi)間，但與牛(niu)(niu)(niu)(niu)(niu)(niu)奶相比，牦(mao)牛(niu)(niu)(niu)(niu)(niu)(niu)奶能形成(cheng)更強(qiang)的(de)(de)(de)凝膠(jiao)。在(zai)本(ben)研究中，我們(men)的(de)(de)(de)目標是了解凝乳(ru)酶(mei)誘(you)導牦(mao)牛(niu)(niu)(niu)(niu)(niu)(niu)酪蛋白(bai)膠(jiao)束(shu)的(de)(de)(de)特性，并(bing)與奶牛(niu)(niu)(niu)(niu)(niu)(niu)酪蛋白(bai)膠(jiao)束(shu)進行比較。本(ben)研究利用粒度分析、微觀流變(bian)學、流變(bian)學、激光共聚焦(jiao)掃描電鏡(jing)圖(tu)(tu)像(CLSM)和低(di)溫掃描電鏡(jing)圖(tu)(tu)像(cryo-SEM)等(deng)技術(shu)，研究牛(niu)(niu)(niu)(niu)(niu)(niu)奶和牦(mao)牛(niu)(niu)(niu)(niu)(niu)(niu)奶的(de)(de)(de)凝膠(jiao)機理(li)。
實驗方法
通(tong)過將牦牛(niu)奶(nai)與牛(niu)奶(nai)酪蛋白膠(jiao)束(shu)的(de)(de)(de)(de)比較，了解凝(ning)乳酶誘導的(de)(de)(de)(de)牦牛(niu)酪蛋白膠(jiao)束(shu)的(de)(de)(de)(de)凝(ning)乳特性。利用激光粒度儀、Rheolaser Master微(wei)流(liu)變儀器配(pei)合共焦激光掃(sao)描顯微(wei)圖(tu)像(xiang)(CLSM)和冷(leng)凍掃(sao)描電鏡圖(tu)像(xiang)(cryo-SEM)顯示，研究牦牛(niu)酪蛋白膠(jiao)束(shu)的(de)(de)(de)(de)凝(ning)膠(jiao)特性和結(jie)構。
樣品：
從脫(tuo)脂牦牛乳與(yu)牛乳中(zhong)提取(qu)酪蛋(dan)(dan)白，分(fen)別(bie)分(fen)散在超濾液中(zhong)(酪蛋(dan)(dan)白濃度為(wei)0.7 g protein/ 100 mL）。
Rheolaser Master微流變儀器原理
Rheolaser Master基于(yu)(yu)MS-DWS多重光散射測(ce)試(shi)技術(shu)，測(ce)試(shi)過程對樣品*無擾動，可以監測(ce)凝膠(jiao)(jiao)原位(wei)狀態下(xia)的(de)粘(zhan)彈性變化過程，儀器具有(you)6個測(ce)試(shi)通道，用于(yu)(yu)快速和同時篩選不同配方。典型(xing)的(de)溶膠(jiao)(jiao)-凝膠(jiao)(jiao)測(ce)試(shi)結果如下(xia)所示。
均(jun)方根(gen)位移(yi)（MSD）是經(jing)典的(de)微流變(bian)學（Microrheology）參數，它包(bao)含(han)了(le)樣品(pin)的(de)粘彈(dan)性信息，短直線（紅色）指示(shi)樣品(pin)在該(gai)時刻為純液體行為，隨著溫度或者老(lao)化時間(jian)的(de)改變(bian)，當曲線產生彈(dan)性平(ping)臺(tai)（粉紅）時，表明(ming)樣品(pin)變(bian)成了(le)凝膠狀(zhuang)或固體性質。
結果與討論
原始數據
圖1 展示了(le)牛奶酪蛋白(bai)和牦牛奶酪蛋白(bai)的TEM照片和粒度數據。
Fig.1 TEM micrograph and the size distribution of (a)cow casein micelles and (b)yak casein micelles
兩個樣品均顯示出非常窄的粒(li)度分布，牦牛(niu)奶酪蛋白的Z均粒(li)度為218.6nm，明顯大(da)于牛(niu)奶酪蛋白的178.5nm。
圖(tu)(tu)2是Rheolaser Master的微(wei)流變數據，圖(tu)(tu)2a為酪蛋白溶液(ye)的MSD曲(qu)線，圖(tu)(tu)2b為SLB隨時間變化曲(qu)線。
Fig.2 Micro-rheology vs. ageing time for casein micelles dispersions; a. Mean square displacement immediately after rennet addition (open symbols) and after 60 min (closed symbols);b. solid liquid balance.
從圖2a可(ke)見，牦(mao)牛奶體系凝(ning)膠(jiao)后(hou)的(de)MSD曲線（藍色(se)三角）更靠(kao)近右下方，說明牦(mao)牛奶藍蛋白(bai)凝(ning)膠(jiao)后(hou)的(de)彈性和(he)粘性更強。
SLB值(zhi)即固(gu)液平衡點，代表樣(yang)(yang)品(pin)(pin)的(de)(de)(de)固(gu)體(ti)和(he)液體(ti)的(de)(de)(de)性質。SLB的(de)(de)(de)數值(zhi)范圍是(shi)0-1，當樣(yang)(yang)品(pin)(pin)的(de)(de)(de)性質以(yi)液態為主時，樣(yang)(yang)品(pin)(pin)的(de)(de)(de)SLB值(zhi)在(zai)0.5-1之(zhi)間(jian)；當樣(yang)(yang)品(pin)(pin)的(de)(de)(de)性質以(yi)固(gu)體(ti)性質為主時，樣(yang)(yang)品(pin)(pin)的(de)(de)(de)SLB值(zhi)在(zai)0-0.5之(zhi)間(jian)。從圖2b中，可以(yi)發(fa)現牛奶(nai)酪(lao)(lao)蛋白隨時間(jian)下降較快，說(shuo)明樣(yang)(yang)品(pin)(pin)凝膠(jiao)過(guo)程較快，但是(shi)牦牛奶(nai)最終時刻的(de)(de)(de)SLB值(zhi)比奶(nai)牛的(de)(de)(de)值(zhi)更(geng)小，說(shuo)明牦牛奶(nai)酪(lao)(lao)蛋白的(de)(de)(de)凝膠(jiao)性質更(geng)接近與固(gu)態。
Fig.3 Stability of gels formed by casein micelle at 60 min after chymosin addition.
圖3展示(shi)了(le)樣(yang)品(pin)在發酵60min時的照(zhao)片。從圖中可(ke)見，樣(yang)品(pin)的凝膠穩(wen)定性與微流(liu)變數據相符合，牦牛奶(nai)酪蛋白(bai)的凝膠更穩(wen)定。
圖4和圖5分別是兩種牛奶酪蛋(dan)白凝膠的激(ji)光共聚(ju)焦掃(sao)描(miao)電鏡(jing)圖像(CLSM)和低溫掃(sao)描(miao)電鏡(jing)圖像(cryo-SEM)。
Fig.4 CLSM micrographs (a) cow casein micelle gel and (b) yak casein micelles gel.
Fig.5 Cryo-SEM micrographs of (a) cow casein micelle gel and (b)yak casein micelles gel. The scale bars are 10 μm.
從圖中(zhong)(zhong)可(ke)見，奶牛(niu)酪蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)形成的(de)(de)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)網絡比牦(mao)牛(niu)酪蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)形成的(de)(de)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)網絡孔徑大。牦(mao)牛(niu)酪蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)束(shu)由于細小孔隙的(de)(de)毛細力較大，因(yin)(yin)而可(ke)能含有(you)較多的(de)(de)水分。牦(mao)牛(niu)酪蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)束(shu)因(yin)(yin)為致密的(de)(de)結構與小的(de)(de)孔，凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)牢固度(du)可(ke)能會(hui)增加。此外(wai)，牦(mao)牛(niu)酪蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong)(zhong)的(de)(de)絲狀凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)鏈被聚(ju)集體取代，并相互(hu)連接形成更強的(de)(de)網絡結構。相比之下，奶牛(niu)酪蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)更松散的(de)(de)結構和更大的(de)(de)孔隙。
Fig.6 Diagram showing the formation of casein micelle gels. The left column represents cow casein micelles; the right column represents yak casein micelles.
Fig.6是根(gen)據實驗結果分析得到的(de)(de)(de)兩種酪(lao)(lao)(lao)(lao)蛋(dan)白(bai)凝(ning)(ning)(ning)膠機理圖。與牛(niu)酪(lao)(lao)(lao)(lao)蛋(dan)白(bai)相比(bi)，牦牛(niu)乳(ru)酪(lao)(lao)(lao)(lao)蛋(dan)白(bai)體積(ji)(ji)較(jiao)(jiao)大，CCP膠體磷(lin)酸鈣(gai)濃度(du)較(jiao)(jiao)高(gao)，κ-酪(lao)(lao)(lao)(lao)蛋(dan)白(bai)濃度(du)較(jiao)(jiao)低（Fig6a、b）。添加凝(ning)(ning)(ning)乳(ru)酶后(hou)，κ-酪(lao)(lao)(lao)(lao)蛋(dan)白(bai)水解。這種酶促反(fan)應使凝(ning)(ning)(ning)乳(ru)酶修(xiu)飾(shi)的(de)(de)(de)酪(lao)(lao)(lao)(lao)蛋(dan)白(bai)膠束(shu)接(jie)近，導(dao)致聚(ju)集。牦牛(niu)酪(lao)(lao)(lao)(lao)蛋(dan)白(bai)中(zhong)的(de)(de)(de)低濃度(du)κ-酪(lao)(lao)(lao)(lao)蛋(dan)白(bai)水解速度(du)慢，影(ying)響酪(lao)(lao)(lao)(lao)蛋(dan)白(bai)膠束(shu)聚(ju)集和凝(ning)(ning)(ning)膠形(xing)成(cheng)。牦牛(niu)酪(lao)(lao)(lao)(lao)蛋(dan)白(bai)中(zhong)κ-酪(lao)(lao)(lao)(lao)蛋(dan)白(bai)水解產生的(de)(de)(de)反(fan)應位(wei)點(dian)較(jiao)(jiao)少，減緩了凝(ning)(ning)(ning)膠的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)，使凝(ning)(ning)(ning)膠結構(gou)更(geng)(geng)加有序。牛(niu)酪(lao)(lao)(lao)(lao)蛋(dan)白(bai)中(zhong)大量(liang)的(de)(de)(de)反(fan)應位(wei)點(dian)導(dao)致酪(lao)(lao)(lao)(lao)蛋(dan)白(bai)更(geng)(geng)快的(de)(de)(de)聚(ju)集，從而導(dao)致更(geng)(geng)多的(de)(de)(de)開放隨機的(de)(de)(de)網絡結構(gou)。更(geng)(geng)重(zhong)要的(de)(de)(de)是，較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)CCP膠體磷(lin)酸鈣(gai)含(han)量(liang)提(ti)供(gong)了一種密度(du)更(geng)(geng)高(gao)的(de)(de)(de)黏合劑，將(jiang)牦牛(niu)酪(lao)(lao)(lao)(lao)蛋(dan)白(bai)連(lian)接(jie)在(zai)一起，從而形(xing)成(cheng)相對較(jiao)(jiao)牢(lao)固的(de)(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)膠結構(gou)。牦牛(niu)酪(lao)(lao)(lao)(lao)蛋(dan)白(bai)膠束(shu)以緊密堆積(ji)(ji)的(de)(de)(de)形(xing)式在(zai)多個方向上連(lian)接(jie)在(zai)一起。與此相反(fan)，牛(niu)酪(lao)(lao)(lao)(lao)蛋(dan)白(bai)膠束(shu)形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)膠網絡只沿一個方向連(lian)接(jie)，并且部(bu)分斷裂。
結論
Rheolaser Master光學法微流變(bian)儀器非常適合(he)研究(jiu)結構脆(cui)弱流體的凝膠(jiao)-溶膠(jiao)過程(cheng)。本研究(jiu)為牦(mao)牛奶(nai)酪的生產提供了(le)有(you)價值的信息。與奶(nai)牛酪蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)膠(jiao)束(shu)相比，牦(mao)牛酪蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)膠(jiao)束(shu)中磷酸鈣與κ-酪蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)的含量(liang)與牛奶(nai)不同，這導致牦(mao)牛酪蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)的凝固時間更長，凝膠(jiao)結構更致密。
在線客服