駝乳具有很高的營養(yǎng)價值，被譽為“沙漠白金”。此外，駝乳還具有強身健體和輔助治療一些疾病的作用。研究表明，駝乳含有83%～90%水、12.2%總固形物、3.68%脂肪、3.28%蛋白質、4.47%乳糖和0.81%灰分。駝乳中的蛋白主要有酪蛋白、乳清蛋白，酪蛋白主要有α-酪蛋白、β-酪蛋白、κ-酪蛋白，約占總蛋白的80%；乳清蛋白主要有α-乳球蛋白、血清白蛋白、乳鐵蛋白及免疫球蛋白，約占總蛋白的20%。駝乳在缺乏β-乳球蛋白和富含α-乳球蛋白方面與母乳非常相似，而β-乳球蛋白是引起人對牛乳過敏的主要原因，基于這一特征，駝乳可作為過敏嬰幼兒群體的配方乳粉替代品。

目前，熱處理已經成為乳制品加工中常用的工藝，常用的熱處理方法有巴氏殺菌和超高溫瞬時滅菌。不同的熱處理會對乳的營養(yǎng)成分和蛋白結構產生不同程度的影響。

內蒙古農業(yè)大學食品科學與工程學院的王濤、王丹琳、吉日木圖等模擬駝乳工業(yè)生產中比較具有代表性的4種熱處理方式，包括低溫長時巴氏殺菌、高溫短時巴氏殺菌、超巴氏殺菌和超高溫瞬時滅菌，探究這4種熱處理方式對駝乳蛋白理化性質和結構的影響，以期為駝乳熱加工的理化性質變化提供一定的理論參考依據。

1 熱處理對駝乳蛋白粒徑的影響

蛋白粒徑是指乳中蛋白質分子聚集形成顆粒的大小，蛋白質的功能特性受蛋白粒徑的影響。一般情況下，蛋白粒徑越大蛋白聚集程度高，則蛋白體系相對不穩(wěn)定；相反，蛋白粒徑越小蛋白聚集程度低，蛋白體系相對穩(wěn)定 。如圖1所示，相比于C組，T1組的平均粒徑最小，為（375.20±3.12）nm；T3組的平均粒徑最大，為（976.93±51.45）nm。C、T1、T2組有2 個吸收峰，T3、T4組有3 個吸收峰出現，且只有一個大峰，說明蛋白溶液體系中有較小顆粒和較大聚合物，且較小顆粒相對逐漸變多。相比于T3組，T4組的駝乳蛋白粒徑變小，可能是蛋白聚集物過大發(fā)生部分分裂，導致粒徑變小。本研究結果與張雪喜 的研究結果基本一致。

2 熱處理對駝乳蛋白Zeta電位和濁度的影響

Zeta電位是溶液中帶電粒子電層剪切面的電位，常用來評價膠體的穩(wěn)定性。蛋白質溶液是一種典型的膠體分散體系。Zeta電位絕對值越大，體系保持相對穩(wěn)定狀態(tài)的靜電排斥力越大；相反，Zeta電位絕對值越小，蛋白質體系狀態(tài)越不穩(wěn)定，蛋白質分子容易聚集。如表1所示，由T1組到T3組，Zeta電位的絕對值減小，這是因為隨著加熱溫度的升高，蛋白質膠粒的雙電層受拉伸作用，導致表面電荷重新排列，吸引靜電相互作用產生的電荷決定了粒子的聚集，使平均粒徑增大，體系變得不穩(wěn)定，所以Zeta電位絕對值變小。相比于T3組，T4組的Zeta電位絕對值變大，可能是在135 ℃處理溫度下，蛋白質發(fā)生糖基化反應，形成凈負電荷，從而導致Zeta電位絕對值增大。此實驗結果與孫玥的研究結果一致。

乳蛋白的濁度是指溶液中懸浮固體對光線的阻礙程度，在一定程度上反映了溶液中蛋白質的聚集狀態(tài)，是表征蛋白質聚集程度的理想宏觀指標。一般情況下，濁度越大，表明乳清蛋白變性程度越大，蛋白聚集形成的顆粒越大；反之，濁度越小，表明乳清蛋白變性程度越小，蛋白聚集形成的顆粒越小。如表1所示，不同熱處理組駝乳蛋白溶液的濁度均顯著高于未處理組；T1和T2組的濁度無顯著差異（P＞0.05），濁度變化不大，這是因為這兩組處理溫度相對較小且相差不大，所以乳清蛋白變性相對較少，濁度變化程度不大；而當處理溫度從T2組的85 ℃提高到T3組的120 ℃時，濁度變化程度相對于由T1到T2組大很多，乳清蛋白大量聚集，且聚集顆粒大，所以濁度變大。加熱強度從T3組到T4組，濁度反而變小，可能原因是乳清蛋白的變性程度過于嚴重，導致其分子聚集程度過大，聚集物非常不穩(wěn)定發(fā)生部分解離。

3 熱處理對駝乳蛋白二級結構的影響

研究表明，蛋白質的二級結構組成是影響其功能特性的一個重要因素。吸收峰在3 500～3 300 cm-1表征蛋白質N—H、O—H的伸縮以及游離O—H、C—O結合為分子內和分子間氫鍵；酰胺I帶（1 700～1 600 cm-1）表示蛋白分子內C＝O伸縮振動。吸收峰向低波數移動，表示蛋白分子內形成氫鍵；反之吸收峰向高波數移動，表示蛋白分子內有氫鍵被破壞。如圖2所示，隨著熱處理溫度升高，在3 600～3 300 cm-1處的吸收峰一直向高波數移動，其中熱處理T4組相對與未處理組的吸收峰偏移最多（從3 373 cm-1位移至3 445 cm-1），說明熱處理影響了駝乳蛋白的結構，使得維持駝乳蛋白結構的分子內氫鍵被破壞；而在酰胺I帶（1 700～1 600 cm-1）處，隨著熱處理強度的增強，峰強度逐漸變小，并且向低波數移動，即T1、T2、T3、T4組分別從1 655 cm-1偏移到1 652、1 652、1 649 cm-1和1 649 cm-1，說明駝乳蛋白具有熱不穩(wěn)定性，隨著溫度升高，游離氨基酸殘基形成了氫鍵，而氫鍵變多會使C＝O的電子云密度降低，導致吸收峰向低波數偏移，所以T3組和T4組的駝乳蛋白分子間形成的氫鍵較強。

蛋白質二級結構主要有

-螺旋、

-折疊、無規(guī)卷曲、

-轉角，為了研究這些二級結構的變化，進一步分析紅外光譜中的酰胺I帶區(qū)域。如圖3所示，隨著熱處理溫度升高，

-螺旋和

-轉角的總相對含量逐漸降低，這是因為駝乳蛋白受熱變性會使

-螺旋中的氫鍵斷裂，然后解旋，其含量就會變少。尤其從C組到T1組時，其相對含量下降幅度最大，而T2、T3、T4組之間的

-螺旋相對含量變化不顯著，這可能是

-螺旋熱穩(wěn)定性不高，在60 ℃條件下

-螺旋結構大部分解旋。蛋白熱變性還會導致

-轉角相對含量減少而

-折疊相對含量變多，可能是因為

-轉角轉變?yōu)?blockquote id="3IJJCF8S">-折疊結構，這與Li Hongbo等 的研究結果一致；而

-折疊和無規(guī)卷曲的相對含量逐漸升高，無規(guī)卷曲增加的原因是熱變性會導致駝乳蛋白部分有序結構變?yōu)闊o序結構，所以其含量變多。

4 熱處理對駝乳蛋白三級結構的影響

色氨酸是一種內源性熒光基團，利用熒光分光光度計對駝乳蛋白溶液進行掃描，可反映蛋白質三級結構的變化。如圖4所示，與未加熱駝乳蛋白相比，經過熱處理駝乳蛋白的熒光強度增大，其中T3組的駝乳蛋白熒光強度最高，明顯高于其他熱處理組，說明此條件對駝乳蛋白內源性熒光強度的影響最大。但是熱處理強度由T3組進一步升高到T4組，駝乳蛋白的熒光強度反而降低，這可能是因為蛋白聚集過多導致暴露的色氨酸基團又被掩蓋。經T1、T2、T3和T4熱處理之后，吸收峰從355 nm分別移至356、356、359 nm和359 nm波長處，這說明在熱處理下蛋白質三級結構被破壞，色氨酸暴露，所以吸收峰發(fā)生了紅移。

5 不同熱處理駝乳蛋白的SDS-PAGE圖譜分析

加入還原劑的還原性SDS-PAGE會將蛋白質還原為單個亞基形態(tài)，主要用于研究蛋白質亞基結構與分子質量；而非還原性SDS-PAGE能夠保持蛋白質原有形態(tài)，主要用于研究蛋白的純度與分子質量。如圖5所示，隨著熱處理溫度升高蛋白條帶的顏色越來越淺，這是因為蛋白變性程度越大，斷裂的二硫鍵越多，導致大部分蛋白質發(fā)生聚集，蛋白質聚集會導致溶解度下降，所以條帶越來越淺。如圖5a所示，T4組的蛋白條帶明顯比其他組淺，且乳鐵蛋白條帶完全消失，說明乳鐵蛋白等敏感性乳清蛋白結構被全部破壞。由圖5b可知，梳孔下方到膠界上方有大分子蛋白聚合物條帶存在，說明熱處理駝乳蛋白之間會互相反應產生大分子聚合物，T1和T2組的大分子聚合物條帶很清晰，而在T3和T4組的條帶變得很淺，這說明在65 ℃和85 ℃條件下二硫鍵形成導致蛋白聚集，但是在120 ℃和135 ℃條件下蛋白聚合物條帶變淺可能是發(fā)生了其他反應導致可溶性聚合物越來越少。

6 熱處理對駝乳蛋白微觀結構的影響

如圖6所示，不同熱處理條件下的駝乳蛋白微觀結構存在差異，未處理組的駝乳蛋白沒有聚集；而T1組的駝乳蛋白有部分聚集，隨著加熱溫度升高聚集程度加劇。研究表明，熱處理會導致乳清蛋白變性，并附著在酪蛋白膠束上形成聚合物，隨著溫度升高到一定程度，聚合物的形成加劇，但過大的聚合物不穩(wěn)定，會形成沉淀，聚合物反而會變小，這與本實驗結果相同。

7 熱處理對駝乳蛋白表面疏水性的影響

蛋白質的表面疏水性與芳香族氨基酸殘基和脂肪族氨基酸殘基有關，其反映疏水基團接觸水環(huán)境表面的能力。一般來說，接觸水環(huán)境表面的疏水基團越多，表面疏水性越大；反之則表面疏水性越小。如表2所示，T1熱處理增加了駝乳蛋白的表面疏水性，但是與未熱處理組相比無顯著差異（

P

＞0.05），這可能是熱處理溫度不高，所以疏水基團暴露的不多，導致表面疏水性變化小。但是與未熱處理組相比，T2和T3熱處理顯著改變了駝乳蛋白的表面疏水性（

P

＜0.05），這是因為熱處理導致駝乳蛋白發(fā)生變性，其內部的疏水殘基大量暴露，使駝乳蛋白的表面疏水性顯著增大；且與T3組相比，T4組的駝乳蛋白表面疏水性顯著降低（

P

＜0.05），這可能是因為熱處理蛋白形成的聚合物將疏水基團包裹起來，導致駝乳蛋白的表面疏水性降低，這與Zhao Xuan等 的研究結果一致。

8 熱處理對駝乳蛋白游離巰基和二硫鍵含量的影響

如表2所示，與未熱處理組相比，T1和T2熱處理使駝乳蛋白的游離巰基含量顯著減少（

P

＜0.05），這是因為熱處理使駝乳蛋白變性，導致游離巰基結合形成二硫鍵，所以游離巰基含量下降。而T3和T4組的駝乳蛋白游離巰基含量相對于未處理駝乳蛋白顯著增加（

P

＜0.05）。這可能是因為熱處理溫度過高導致二硫鍵斷裂，巰基被釋放出來，所以游離巰基含量增加。

二硫鍵是蛋白質中兩個半胱氨酸殘基的巰基被氧化形成的共價鍵 ，熱處理蛋白的二硫鍵變化主要取決于處理溫度與時間，在熱處理過程中，二硫鍵的形成和斷裂都會發(fā)生。如表2所示，相比于未處理駝乳蛋白，T1和T2熱處理使駝乳蛋白的二硫鍵含量顯著增加（

P

＜0.05），這是因為熱處理使駝乳蛋白變性形成聚合物的同時，蛋白質分子內部的硫原子形成新的二硫鍵，所以二硫鍵含量增加；而T3和T4組的二硫鍵含量相對于C、T1和T2組顯著下降（

P

＜0.05），這可能是因為熱處理的溫度過高，使駝乳蛋白中的二硫鍵大量斷裂，所以二硫鍵含量減少。

9 不同熱處理駝乳蛋白的理化性質和結構特性相關性分析

通過相關性分析進一步探究不同熱處理對駝乳蛋白的影響，結果如圖7所示。濁度與粒徑呈顯著正相關（

P

＜0.05），與Zeta電位呈極顯著正相關（

P

＜0.01），說明隨著濁度的升高蛋白聚集程度變大，粒徑變大；蛋白體系穩(wěn)定性下降，則Zeta電位下降，Zeta電位絕對值變大。

-螺旋與

-轉角呈顯著正相關（

P

＜0.05），與

-折疊和無規(guī)卷曲呈顯著負相關（

P

＜0.01、

P

＜0.05），說明在一定程度上熱處理溫度變高使氫鍵斷裂，所以

-螺旋含量減少，而駝乳蛋白變性會使

-轉角含量減少，

-折疊含量增加；部分蛋白分子會從有序變無序，所以無規(guī)卷曲含量增加。而二硫鍵與游離巰基呈極顯著負相關（

P

＜0.01），這是因為一定程度的熱處理會使二硫鍵與游離巰基互相轉化，二硫鍵斷裂形成游離巰基，而游離巰基結合會形成二硫鍵。

本研究通過測定駝乳蛋白粒徑、Zeta電位、濁度、表面疏水性、游離巰基和二硫鍵含量，對其微觀結構、二級結構和三級結構進行表征以及進行SDS-PAGE分析，探究了4種不同熱處理對其理化性質和結構的影響。結果表明，65℃/15 s熱處理對駝乳理化性質影響最小，在一定溫度范圍內，隨著溫度升高，駝乳蛋白粒徑變大，Zeta電位絕對值變小，濁度升高，120 ℃/15 s熱處理對駝乳蛋白理化性質的影響最大，而溫度繼續(xù)升高到135 ℃會呈相反的趨勢。熱處理可誘導駝乳蛋白聚合，隨著熱處理溫度的升高，聚集程度增加，過高溫度可能會導致蛋白解離沉淀。熱處理后會導致駝乳蛋白的

-螺旋相對含量減少，

-轉角相對含量減少，

-折疊相對含量變多，無規(guī)卷曲相對含量增多，駝乳蛋白分子由有序轉變成無序狀態(tài)。高于120 ℃以上熱處理使得駝乳蛋白間二硫鍵斷裂，向游離巰基轉變，其主要作用力為表面疏水性。本研究深入探究了駝乳的熱加工特性，明確了不同熱處理條件下駝乳蛋白的理化性質和結構的變化規(guī)律，可為駝乳熱加工提供一定的理論基礎，但是除了溫度還有其他因素，如pH值、鈣磷離子濃度和駝乳的種類等均會對駝乳蛋白理化性質和結構產生影響，未來可以結合這些因素對駝乳蛋白加工過程中的影響進行探究。

作者簡介

通信作者

吉日木圖，二級教授，博士生導師。現任內蒙古農業(yè)大學博士研究生導師，中蒙生物高分子應用聯(lián)合實驗室主任；第三次全國畜禽遺傳資源普查馬驢駱駝遺傳資源普查專業(yè)組成員；中國畜牧業(yè)協(xié)會駱駝分會理事長；內蒙古（中哈）駱駝研究院院長。

研究方向：

1.駝乳和駝肉制品深加工

2.食品小分子物質快速檢測與技術開發(fā)

科研項目與成果：

先后主持“國家重點研發(fā)計劃項目”“國家國際科技合作專項項目”“國家自然科學基金項目”“內蒙古自治區(qū)科技重大專項”“內蒙古自治區(qū)科技計劃項目”等20余項。在Nature communications、 Communications Biology、Food Research International、 Molecular Ecology Resources、 LWT-food science and technology等國內外學術期刊上發(fā)表100余篇，獲得8 項發(fā)明專利，參與10余項駱駝產品標準制定。主編出版國內首套駱駝科物種系列叢書、《駱駝產品與生物技術》等論著和教材10余本。被授予內蒙古自治區(qū)草原英才榮譽稱號，獲得俄羅斯農業(yè)部自然科學獎、蒙古國駱駝科技貢獻獎、內蒙古自治區(qū)科技進步二等獎和內蒙古自治區(qū)科學技術獎自然科學三等獎等獎項。

第一作者

王濤，內蒙古農業(yè)大學食品科學與工程學院，食品科學與工程專業(yè)23級在讀碩士研究生，研究方向為乳品工程。

本文《 不同熱處理對脫脂駝乳乳蛋白結構和理化性質的影響》來源于 《食品科學》2024年45卷第 24 期 195 - 201 頁，作者： 王 濤，王丹琳，何 靜，吉日木圖 。 DOI: 10.7506/spkx1002-6630-20240405-042。點擊下方 閱讀原文 即可查看文章相關信息。

實習編輯；云南師范大學生命科學學院 母朵銀；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網。

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