酪蛋白特性及在食品工业中的应用

李丽 蒋士龙 王思轩 邹丽丽 刘琦 朱临娴

摘 要：酪蛋白是反刍动物及啮齿类动物乳汁中含量最高的蛋白质，主要包括4种：αs1-CN、αs2-CN、β-CN和κ-CN，可为人体提供优质的氨基酸、蛋白质以及钙、铁等。酪蛋白自身稳定，易结合其他物质，且其水解得到的多肽具有多种免疫调节功能。本文综述了酪蛋白的特性及在食品工业中的应用，旨在为酪蛋白在食品工业中的应用提供理论参考。

关键词：酪蛋白;特性;食品工业;应用

Abstract：Casein is the protein with the highest content in ruminant and rodent milk， mainly including four kinds： αs1-CN， αs2-CN， β-CN， κ-CN. Can provide high-quality amino acids， proteins， calcium， iron and the like for human bodies. Casein is stable and easy to combine with other substances， and the polypeptide obtained by hydrolysis has various immunoregulatory functions. This article reviews the characteristics of casein and its application in food industry， aiming to provide theoretical reference for the application of casein in food industry.

Key words：Casein; Characteristics; Food industry; Application

1 酪蛋白的特性

酪蛋白（Casein，简称CN）是反刍动物和啮齿动物乳汁中主要的蛋白质，又称干酪素、酪素等。以牛乳为例，酪蛋白的含量占蛋白质的76%～86%，化学式为NH2RCOOH，主要有4种类型：αs1-CN、αs2-CN、β-CN、κ-CN。酪蛋白一般具有以下特性[1]：①酪蛋白含8种必需氨基酸，溶解性好，且对钙、铁等金属离子敏感，可为人体补充蛋白质和金属矿物质等，营养价值高。②酪蛋白在乳品中呈超微胶体分布状态，易发生自我或同其他物质的缔合作用，形成稳定的聚合物网络，可制备成膜。③酪蛋白脯氨酸含量高，结构简单、开放，使得酪蛋白无需预先变性即可被酪蛋白酶水解，易于吸收。④酪蛋白赖氨酸含量较高，在营养上可以和缺乏赖氨酸的植物蛋白互补，在功能上可以和糖类发生较为剧烈的非酶褐变美拉德反应，产生更多的呈味或呈色物质，这种反应的强度比一般蛋白质高。⑤酪蛋白具有较为明显的亲水区和疏水区，使其较易吸附到油-水界面和气-水界面，如在溶液均质过程中很容易吸附到脂肪表面，使得酪蛋白具有良好的发泡性和乳化性。

2 酪蛋白在食品工业中的应用

2.1 在保健及营养食品中的应用

2.1.1 生产婴幼儿奶粉

酪蛋白含有8种必需氨基酸，营养价值极高，无需预先变性，即可被酪蛋白酶水解。邢琛[2]将酪蛋白应用于生产配方奶粉食品，研究发现这种奶粉易吸收，补充婴幼儿营养具有重要的作用。

2.1.2 用于生产补钙、铁、锌等补充剂

酪蛋白可与金属离子，特别是钙离子结合形成可溶性复合物，一方面可有效避免钙在小肠中性或微碱性环境中沉淀，另一方面可促使钙在无维生素D参与条件下被肠壁细胞吸收。酪蛋白是最有效地促进钙吸收的因子之一，此特点为研发补钙、铁营养食品提供了新的思路和方法[3]。

2.1.3 用于生产多肽

酪蛋白易被蛋白酶水解，制备出不同的生物活性肽，这些生物活性肽具有较高的免疫调节或疾病预防作用，比如磷酸肽、抗菌肽、降压肽等具有重要而广泛的生理活性和调节功效，2009年Teppei N等[4]利用酪蛋白水解物三肽，改善动脉僵硬度以及缓解外周肱动脉血压，得到了很好的临床效果。

2.1.4 用于健身类营养补充剂

对于健身者来说，高强度锻炼后，肌肉对蛋白质的需求增多，酪蛋白不仅可以提供人体所需的蛋白质，而且可以更好的保护肌肉并抑制蛋白质的分解，加之酪蛋白的凝乳特性可降低消化速度，可在較长时间段内保持匀速吸收。另外，酪蛋白可在血液中保留很长时间。因此，酪蛋白常被健身爱好者用作蛋白质补充剂，其有效时间可持续36 h[5]。

2.1.5 用于药物载体

酪蛋白具有可螯合的结构，因此利用其螯合作用可将酪蛋白与其他物质螯合，促进被螯合物更好地吸收或释放。在近几年的酪蛋白应用中，酪蛋白还被经常用作食品或药品的包埋剂，如2020年Jukkola A等[6]将柑橘皮提取物（CHD）通过酪蛋白凝聚载体包埋制备冠心病药物，添加酪蛋白改善了药物的包封和传递方法。另外，酪蛋白的亲水-疏水基团可到一种“缓释”作用，将这一特点应用于药物颗粒中，可实现药物在胃肠道内的可控释放。

2.2 在甜品中的应用

2.2.1 作为奶酪生产的主要原料

酪蛋白水解生成的一系列多肽和氨基酸可以提高传统酸奶酪生产过程中的发酵速率，并提高生物活性菌种的数量。这对奶酪的风味和组织状态的形成具有一定意义。

2.2.2 作为烘焙食品中的加香、呈味剂及持水剂

酪蛋白（尤其是αs2-CN）富含赖氨酸，高含量的赖氨酸可使酪蛋白在加热过程中与糖类发生较为强烈的非酶褐变美拉德反应，产生具有一定颜色和香气的物质，一般在烘焙食品及粮谷类制品中添加10%左右的酪蛋白[6-7]，即可为烘焙食品增香、增色，另外其保水性可控制烘焙食品的形状和水分含量。

2.2.3 作为蛋糕和冰激凌中的乳化剂和发泡剂

由于酪蛋白具有很好的发泡性和乳化作用，其打发体系可形成很稳定的薄膜，且该体系可维持长时间不被破坏。2019年Jukkola A[6]将酪蛋白加入乳浊液中，发现表面活性剂变得更加稳定，并且程度与酪蛋白的添加量呈正相关。利用这一特性，在人造奶油和蛋糕中添加酪蛋白，可以提高稳定性，保持乳化状态，增加商品价值。

2.3 在肉类食品中的应用

2.3.1 肉类加工的保水剂

酪蛋白含有相对较高的磷酸基团，具有吸湿性和持水特性。酪蛋白应用于肉制品中，能与肉中蛋白质复合，吸收自身重量5～10倍的水分，增加肉制品持水性、黏着力，使成品品质得到改善与提高。吕兵等[8]将酪蛋白的这一特点用于肉制品加工，发现2%的酪蛋白添加量便可增加肉制品的品质和持水性。

2.3.2 模拟人造肉

酪蛋白具有稳定的螯合体系，一般可用于结合、吸收、释放其他物质，赋予食品一定的色、香、味，用于模仿一些人们喜欢的食物，来替代原有食品。Chen W S等[9]已利用酪蛋白和黄原胶经70 ℃热处理后，得到一种柔韧的纤维状结构，来模拟脂肪润滑、乳脂状的口感，替代特定人群膳食中的脂肪或肉糜。

2.4 在饮品中的应用

2.4.1 生产乳饮料

酪蛋白营养价值极高，同时具有很好的溶解性，因此适于乳饮料的生产，这种饮料既可为人体提供优质蛋白质又可以补充钙、铁、锌等金属元素，且此种乳饮料不含乳糖，适合乳糖不耐症人群饮用。Choi I等[10]用柠檬酸调节酪蛋白pH至2.4～3.0来制备酸性乳饮料，可制造出新型蛋白饮料。

2.4.2 咖啡中的乳化剂

酪蛋白具有较为明显的亲水区和疏水区，较易吸附到油-水界面和气-水界面，如在溶液均质过程中很容易吸附到脂肪表面，使得酪蛋白具有良好的发泡性和乳化性。赵芳芳等[7]按照7%～10%的比例将酪蛋白用于咖啡伴侣生产，制作的食品口感和稳定性

极佳。

2.5 在添加剂中的应用

酪蛋白可与还原糖在加热条件下发生较为强烈的美拉德反应，并可根据酪蛋白类型、糖种类以及水分、pH值、温度、反应时间以及催化剂等的改变获得不同的风味物质，用于食品的增香、呈色，也可根据其螯合作用，制备香精等，用于食品添加剂的生产。杨叶昆等[11]利用酪蛋白的这一特性制备出一种独特的具有烤土豆味的棕色物质用于食品加香，实现对食品的加香、呈色。

2.6 作为可食性包装材料

酪蛋白可发生自我缔合或与其他物质的缔合作用，形成二聚体或更大的聚合物结构，这种分子间的相互作用控制着聚合物的大小，维持稳定的网状结构。另外酪蛋白在高温下很稳定，可耐受140 ℃、20 min的热处理，可用作成膜物质。2006年Chambi H等[12]用酪蛋白和明胶制备可食性生物膜，研究发现酪蛋白成膜性能极佳。

3 结语

酪蛋白补充蛋白质及钙、铁的效果佳，具有免疫调节功能，可与其他物质结合，其具备良好的乳化、发泡和呈味、成膜、发黏等特性，在食品工业中的应用日益广泛。酪蛋白比球蛋白更易水解，且加热时易发生美拉德反应等，一定程度上限制其应用，但只要适当控制酪蛋白的反应条件，就可以将酪蛋白的缺点变为优点。目前食品研究者也正在不断开发酪蛋白的更多特性，从而使酪蛋白的应用更加广泛。

参考文献：

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[2]邢 琛.牛乳酪蛋白深度水解配方食品研究[D].武汉：武汉轻工大学，2019.

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[4]Teppei N，Jun M，Kouichi S，et al.Beneficial potential of casein hydrolysate containing Val-Pro-Pro and Ile-Pro-Pro on central blood pressure and hemodynamic index： a preliminary study[J].Journal of medicinal food，2009，12（6）：1221-1226.

[5]周琴璐.运动补充蛋白质，您清楚前提了吗[J].家庭医生，2009（24）：23.

[6]Jukkola A，Partanen R，Xiang W，et al.Food emulsifiers based on milk fat globule membranes and their interactions with calcium and casein phosphoproteins[J].Food hydrocolloids，2019，94：

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[9]Chen W S，Henry G A，Gaud S M，et al.Microfragmented ionic polysaccharide/protein complex dispersions：U S，Patent 5，104，674[P].1992-04-14.

[10]Choi I，Zhong Q.Physicochemical properties of skim milk powder dispersions after acidification to pH 2.4–3.0 and heating[J].Food Hydrocolloids，2020，100：105435.

[11]杨叶昆，李雪梅，唐自文，等.酪蛋白的酸水解及其棕色化反应产物在卷烟加香中的应用[J].烟草科技，2001，1（8）：8-10.

[12]Chambi H，Grosso C.Edible films produced with gelatin and casein cross-linked with transglutaminase[J].Food research international，

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