影响羊奶乳脂肪稳定性因素的研究

（1.齐鲁工业大学轻工学部食品学院，济南250353；2.山东农业大学动物科技学院,山东泰安271018）

影响羊奶乳脂肪稳定性因素的研究

娄新曼1，王存芳1，王建民2

（1.齐鲁工业大学轻工学部食品学院，济南250353；2.山东农业大学动物科技学院,山东泰安271018）

对崂山奶山羊乳中乳脂肪的稳定性进行了研究，通过测定离心前后吸光度比值（稳定性系数）分析了温度、超高压、乳化剂、蔗糖、柠檬酸及钙离子浓度对生鲜原料乳中乳脂肪稳定性的影响。结果表明，羊乳中乳脂肪经加热处理后在75℃时稳定性最高；经超高压处理后稳定性降低；当蔗糖添加量为1%，蔗糖酯的添加量为0.12%时稳定性最高；添加柠檬酸后乳脂肪的稳定性明显下降；一定量的钙离子能够增加乳脂肪的稳定性，但浓度增加后反而降低乳脂肪的稳定性。通过研究不同因素对羊乳中乳脂肪稳定性的影响为羊乳在实际生产中提出了一些具有指导意义的意见和建议。

羊乳乳脂肪；稳定性；温度；超高压；乳化剂；钙离子

0 引 言

乳制品在生产储存过程中往往会发生乳脂肪上浮、聚集、浮油的现象，各生产企业在实际加工过程中常常通过加入乳化剂来抑制乳脂肪出现上述不良现象，改善乳制品的稳定性。研究认为，在乳化过程中必须有足够的乳化剂覆盖在油水界面，乳化剂的吸附速率需足够大才能尽快稳定乳状液[1-2]。目前乳脂肪稳定性的表示方法主要是测定其离心沉淀率[3]、脂肪上浮率[4]以及离心前后的吸光度比值[5]。本文利用脂肪球的双折射原理[6]，测定离心前后的吸光度，通过添加蔗糖酯观察乳脂肪的乳化效果，探讨了加热、超高压处理以及添加不同浓度的蔗糖、柠檬酸、钙离子含量对羊乳乳脂肪稳定性的影响，以期对企业在羊奶及其产品的生产加工过程中提供一定的理论基础。

1 实 验

1.1 材料

实验中所用羊乳的生鲜原料乳均取自泰安市三喜奶山羊养殖场的崂山奶山羊，取后冰袋带回，并于-40℃冷冻保藏。

主要仪器：U-1100D可见分光光度计，TG 16-W S离心机，FJ-200高速分散均质机，DK-98-IIA数显恒温水浴锅，HPP.L3-600/0.6超高压处理设备，METTLER TOLEDO精密电子天平。所用试剂均为分析纯，主要有蔗糖酯（H LB11)、碳酸钙、柠檬酸、蔗糖和超纯水。

1.2 方法

1.2.1 蔗糖酯对乳脂肪稳定性的影响

取适量冷冻羊乳，室温下解冻，分别加入添加量为0.08%，0.12%，0.16%，0.2%（均为质量分数）的蔗糖酯；混合均匀，50℃超声5 m in，测定乳脂肪的稳定性系数。

1.2.2 温度对乳脂肪稳定性的影响

取适量冷冻羊乳，室温下解冻，在温度为65，75，85，95℃水浴加热10m in；取出后冷却至室温，每个样品分别加入质量分数为0.08%，0.12%，0.16%，0.2%的蔗糖酯；混合均匀，50℃超声5 m in，测定不同温度处理下乳脂肪的稳定性系数。

1.2.3 超高压对乳脂肪稳定性的影响

取适量冷冻羊乳，室温下解冻，在100，200，300，400 M Pa超高压条件下，25℃下处理10 m in，每个样品分别加入质量分数为0.08%，0.12%，0.16%，0.2%的蔗糖酯；混合均匀，50℃超声5 m in，测定不同压力下乳脂肪的稳定性系数。

1.2.4 蔗糖质量分数对乳脂肪稳定性的影响

取适量冷冻羊乳，室温下解冻，分别加入质量分数为0.5%，0.75%，1%，2%的蔗糖；每个样品再分别加入质量分数为0.08%，0.12%，0.16%，0.2%的蔗糖酯；混合均匀，50℃超声5 m in，测定乳脂肪的稳定性系数。

1.2.5 柠檬酸质量分数为对乳脂肪稳定性的影响

取适量冷冻羊乳，室温下解冻，分别加入质量分数为0.1%，0.2%，0.3%，0.4%的柠檬酸；每个样品分别加入质量分数为0.08%，0.12%，0.16%，0.2%的蔗糖酯；混合均匀，50℃超声5 m in，测定乳脂肪的稳定性系数。

1.2.6 钙离子质量分数对乳脂肪稳定性的影响

取适量冷冻羊乳，室温下解冻，加入质量分数为0.5%，0.75%，1%，2%的碳酸钙；每个样品分别加入质量分数为0.08%，0.12%，0.16%，0.2%的蔗糖酯；混合均匀，50℃超声5 m in，测定乳脂肪的稳定性系数。

1.2.7 稳定系数的计算

取经处理后的0.5 m L混合新鲜羊乳，加水稀释100倍，测其吸光度为A1；另取经处理后的混合新鲜羊乳，在转速为4 000 r/m in条件下离心10 m in，取中间清液0.5 m L，加水稀释100倍，测其吸光度为A2，稳定系数（R≤1）的计算公式为

稳定系数=A2/A1。

1.2.8 数据分析

实验数据采用EXCEL 2003及SPSSStatistics17.0进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 蔗糖酯对乳脂肪稳定性的影响

图1 不同蔗糖酯添加量下羊乳的稳定性系数

乳体系中加入乳化剂后，乳化剂分子迅速吸附到乳脂肪球表面形成一层界面膜，从而维持体系的稳定，所形成膜的强度和稳定性是影响体系稳定性的主要因素[7]。Peter Wilde[8]等人研究认为，乳化剂易在油水界面形成一层流动的、填充紧密的吸附层，通过流体吉布斯-马拉高尼流动机制和弱静电排斥作用维持体系的稳定。蔗糖酯具有较高的表面活性，是乳品中常用的乳化剂。不同质量分数的蔗糖酯对乳脂肪稳定性影响结果如图1所示。由图1可以看出，与空白组相比，羊乳中加入蔗糖酯后稳定性系数增加，当蔗糖酯的质量分数为0.2%时，稳定性系数最高，这表明此时有更多的蔗糖酯分子吸附在脂肪球表面，形成的界面膜强度最大，乳脂肪稳定性最好。在羊乳的乳体系中，蛋白质（主要为酪蛋白）具有乳化剂的作用[9]，对乳脂肪的稳定性具有一定的作用。当羊乳中未加乳化剂时，主要是蛋白质中的酪蛋白对乳脂肪起乳化稳定作用，而当蔗糖酯加入后，乳脂肪的稳定性主要由蔗糖酯的质量分数决定，而当蔗糖酯的质量分数在0.08%～0.2%之间，乳脂肪的稳定性系数随着蔗糖酯添加量的增加而增加。

2.2 温度对乳脂肪稳定性的影响

奶品在加工过程中常常会进行加热、均质、冷却等处理，而加热是一个关键过程。何胜华[10]等人通过研究发现，牦牛乳中的β-乳球蛋白和α-乳白蛋白在60℃开始与脂肪球膜（M FGM）的结合结合量，随着温度升高，结合量不断增加。

图2 羊乳乳脂肪的热稳定性

由图2可知，不同的加热温度对乳脂肪的稳定性具有不同的作用，当加热温度为75℃时达到稳定性最好，而加热温度为95℃时最低。当加热温度为65，85℃和95℃时，蔗糖酯的质量分数为0.16%时，稳定性系数最高，而当蔗糖酯的质量分数为0.2%时，稳定性系数均降低。当加热温度为75℃时，乳脂肪的稳定性系数明显升高，且随着蔗糖酯质量分数的增加而增加，当蔗糖酯的质量分数为0.2%时，乳脂肪的稳定性最高，这可能是因为M FGM在75℃加热过程中留下空隙的使得蔗糖酯吸附到新暴露的脂肪球表面，从而增加了乳化效果[11-12]。当加热温度为95℃时，乳脂肪的稳定性明显低于其他加热温度下的稳定性，这可能是因为高温使乳脂肪的结构发生变化，降低了其乳化效果[13]。

2.3 超高压对乳脂肪稳定性的影响

超高压处理技术被认为食品非热杀菌技术中最有潜力和发展前途的一种处理技术，它不仅可以杀死食品中的细菌还能更多的保留食品中原有的风味和营养物质[14-15]。Huppertz[16]等研究表明，压力不同，对牛乳脂肪上浮有不同的影响。当压力低于250 MPa会加快乳脂肪的上浮速度，若压力超过400MPa则会抑制乳脂肪的上浮；而牛乳的脂肪球粒径却没有发生明显变化。

图3 超高压处理对羊乳乳脂肪稳定性的影响

本文研究了不同压力条件对羊乳乳脂肪稳定性的影响，由图3可知，通过超高压处理，羊乳乳脂肪的稳定性降低，而当压力为200 M Pa时，羊乳的稳定性系数最高，当压力为100 M Pa时，其稳定性系数最低。超高压处理条件下乳脂肪的稳定性随着蔗糖酯添加量的增加而增加，当蔗糖酯质量分数为0.12%时，各压力条件下稳定性系数均达到最高，而当蔗糖酯质量分数＞0.12%时，其稳定性系数都趋于一致，这可能是因为当蔗糖酯的添加量过小时，压力处理条件对乳脂肪稳定性的影响占主导作用，而随着蔗糖酯添加量的增加，蔗糖酯的乳化效果越来越明细，其对乳脂肪的稳定性影响越来越大，而使各压力处理条件下稳定性系数趋于一致。

2.4 蔗糖质量分数对乳脂肪稳定性的影响

乳品在加工过程中，往往会通过加入葡萄糖、蔗糖等成分来改善其品质和口感，而这些物质对乳中脂肪稳定性的影响却鲜有报道，本文研究了不同浓度的蔗糖对羊乳脂肪稳定性的影响。

图4 蔗糖质量分数对羊乳乳脂肪稳定性的影响

如图4所示，适量蔗糖的添加会增加乳脂肪的稳定性，这是因为乳化剂在乳化过程中通过与蛋白质分子竞争形成乳脂肪球膜，降低了脂肪球界面张力，从而增加了乳脂肪的稳定性，而蔗糖又能够与蛋白质结合形成复合物，阻止蛋白胶束的凝集沉淀，同时也增加了乳脂肪的乳化效果[17]。当蔗糖的质量分数为0.5%，0.75%，1%时，蔗糖酯的质量分数为0.12%时，其稳定性系数均明显增加且分别达到最高，即乳脂肪最稳定，当蔗糖酯的质量分数为0.16%、2%时，乳脂肪的稳定性系数明显下降，这是因为当乳化后的脂肪球新增表面被蔗糖酯分子全部覆盖并稳定后，再增加的蔗糖酯就没有合适的界面去吸附，而这些多余的蔗糖酯分子就会形成胶束，再继续添加稳定性效果就会降低[18]。当蔗糖的质量分数为2%时，其对羊乳乳脂肪的稳定性表现为抑制作用。由此可得，适量蔗糖的添加会增加乳脂肪的稳定性，但当蔗糖的添加量过多时反而会降低乳脂肪的稳定性，所以在乳品实际生产过程中应选择合适的蔗糖添加量，以免对产品产生不好的影响。

2.5 柠檬酸质量分数对乳脂肪稳定性的影响

柠檬酸因有温和爽快的酸味，普遍用于各种饮料、糖果、饼干、乳制品等食品的制造。在酸性乳饮料的制作过程中往往会加入适量的柠檬酸来改善其口味和品质，而柠檬酸对乳体系稳定性的影响目前研究的还比较少。由图5可知，柠檬酸的加入明显降低了羊乳中乳脂肪的稳定性，且柠檬酸的质量分数越高，其稳定性越差，这可能因为柠檬酸的加入增加了乳的酸度，从而降低了乳体系及乳脂肪的稳定性。在添加了柠檬酸后，蔗糖酯的质量分数在0.08%～0.2%对乳脂肪稳定性的增加并不明显。

图5 柠檬酸质量分数对羊乳乳脂肪稳定性的影响

2.6 钙离子质量分数对乳脂肪稳定性的影响

乳制品在加工过程中会针对一些特殊人群，如老人、儿童，而向奶品中添加一定量的钙以满足特殊人群的需要。《食品营养标签管理规范》规定，每当100 m L液体食品中钙含量≥120 m g时，才可以标注“高钙”。但向奶中添加大量的钙技术难度较大，而且还会造成乳体系的不稳定。有研究指出，羊乳体系的热稳定性[19]及其不同泌乳期乳蛋白质的稳定性[20]均随着钙离子浓度的增加而降低。

图6 Ca2+质量分数对羊乳乳脂肪稳定性的影响

本文研究了不同质量分数的Ca2+对乳脂肪稳定性的影响，如图6所示，一定量的Ca2+会增加羊乳中乳脂肪的稳定性，当Ca2+的质量分数为2%，乳脂肪的稳定性系数反而降低。当Ca2+的质量分数为0.5%，0.75%，1%，2%时，蔗糖酯的质量分数为0.12%时乳脂肪的稳定性分别达到最高，随后随着蔗糖酯质量分数的增加乳脂肪的稳定性逐渐降低，而此时当Ca2+的质量分数为1%时，稳定性系数最高。脂肪球膜中含有磷脂、蛋白质和27中酶等多种物质，当乳液中含少量的Ca2+时，κ-酪蛋白与其结合能对乳液中酪蛋白胶束的稳定性起到保护作用，但当Ca2+浓度继续增大时，过多的Ca2+便与αs-酪蛋白、β-酪蛋白结合形成沉淀，而乳化剂分子能取代乳脂肪球表面的蛋白质分子，并且能够同蛋白质分子在气/水界面发生竞争性吸附，从而降低乳化剂的乳化效果[21-22]。

3 结 论

羊乳中乳脂肪的稳定性与温度、压力、蔗糖等因素有关。羊乳中乳脂肪的稳定性随着加热温度的不同而不同，当温度为75℃时，乳脂肪的稳定性系数达到最高，蔗糖酯的乳化效果最好，当温度为95℃时，稳定性系数最低；经超高压处理的羊乳乳脂肪的稳定性降低，当压力为200 M Pa时，乳脂肪的稳定性最好，但当蔗糖酯的质量分数为0.16%时，各压力处理下的乳脂肪的稳定性趋于一致；蔗糖的添加能够提高羊乳乳脂肪的稳定性，但当蔗糖的质量分数为2%时，则会降低乳脂肪的稳定性；乳脂肪的稳定性随着柠檬酸浓度的增加而降低，且蔗糖酯的质量分数在0.08%～0.2%对乳脂肪稳定性的增加并不明显；适量的Ca2+能够提高羊乳乳脂肪的稳定性，但当Ca2+的质量分数继续增加时乳脂肪的稳定性则会降低。

随着人们对羊奶营养保健功能的不断认识，羊奶渐渐被被消费者们所接受，但由于国内对羊奶的研究起步较晚，使羊奶的开发应用工艺等方面还不成熟。本文通过研究各因素对羊乳中乳脂肪稳定性的影响，为羊乳资源的开发提供了理论依据，为羊乳产品的加工生产具有指导意义。

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Study on stability of milk fat in laoshan goat milk

LOU Xin-man1,WANG Cun-fang1,WANG Jian-min2
（1.College of Food and Biological Engineering,QILU University of Technology,Jinan 250353,China;2.College of Animal Science and Veterinary Medicine,Shandong Agricultural University,Taian 271018,China）

In this paper，the stability of milk fat in fresh raw milk from Laoshan dairy goat was studied.The ratio of absorbance before and after centrifugation(stability coefficient)was determined and the influence of emulsifier,temperature,super high-pressure,sucrose,citric acid and calcium ion on the stability of goat milk fat were discussed.The results showed that with the treatment of heating，when the temperature was75℃，the stability was highest；with the treatment of ultra high pressure，the stability of milk fat reduced；when the amount of sucrose was added to1%,the addition of sucrose ester arrived to 0.12%，the stability of milk fat was best；after adding citric acid,the stability of milk fat decreased obviously；a certain amount of calcium ion could increase the stability of milk fat,but the stability of milk fat would decreased with the concentration of calcium ion continued increasing.This paper provided some opinions and suggestions for goat milk and its productions in actual production.

goat milk fat;stability;temperature;ultra-high pressure;emulsifier;calcium ion

Q936

：A

：1001-2230（2016）02-0022-04

2015-07-27

国家自然科学基金项目（31501501）；国家农业部奶山羊行业专项(201103038)；山东省自然科学基金项目（ZR 2014JL019）；山东省科技发展计划项目（2013GNC 11306）；山东省博士后创新项目（201303051）。

娄新曼(1990-)，女，硕士研究生，研究方向为食品生物技术。

王存芳