酪蛋白酸钠在超高温瞬时灭菌(UHT,135~150℃,2~8 秒)中具有较好的稳定性,可维持其乳化、增稠等核心功能,但高温会引发轻微热变性,需通过调整料液 pH、添加稳定剂、优化灭菌参数等方式,减少蛋白聚集与功能性损失,确保产品品质。
一、UHT 过程中酪蛋白酸钠的稳定性表现
1. 结构与理化稳定性
分子结构:UHT 高温会破坏酪蛋白酸钠分子中的氢键、疏水作用,导致部分蛋白质解折叠,暴露疏水基团,但肽键未断裂,一级结构保持完整。
理化指标:灭菌后蛋白溶解度仍可达 90% 以上(未灭菌约 95%),分子量分布无显著变化;仅浊度轻微上升(≤0.1 NTU),无明显沉淀或分层现象。
关键阈值:当灭菌温度>150℃或保温时间>10 秒时,热变性加剧,蛋白聚集风险显著升高,溶解度降至 80% 以下,出现肉眼可见的絮凝物。
2. 核心功能性稳定性
乳化稳定性:UHT 处理后,乳化活性(EA)下降 5%~10%,乳化稳定性(ES)缩短 8%~12%,但仍能满足饮料、乳制品等产品的稳定需求(ES≥25 分钟)。
增稠与悬浮稳定性:热变性后蛋白分子形成轻微交联,可增强体系粘度(上升 10%~15%),提升对颗粒的悬浮能力,适配酸奶、植物奶等产品。
起泡性:受热变性影响,起泡能力下降 15%~20%,泡沫稳定性略有降低,对需高起泡性的产品(如蛋糕预混料)影响较明显。
二、影响稳定性的关键因素
1. 灭菌工艺参数
温度与时间:135~140℃、2~4秒为适宜区间,此时功能性损失极小;温度每升高5℃,热变性速率提升1.5~2倍,需相应缩短保温时间。
加热方式:直接蒸汽喷射式UHT的热传递效率高,蛋白受热更均匀,稳定性优于间接板式加热(板式加热易出现局部高温,聚集风险更高)。
2. 料液体系特性
pH值:料液pH控制在6.5~7.5时,酪蛋白酸钠呈稳定的胶体状态,热稳定性极佳;pH<6.0时,蛋白等电点附近易聚集,灭菌后沉淀风险升高;pH>8.0时,蛋白分子带电过多,热变性速率加快。
离子强度:低浓度电解质(如Na⁺、Ca2⁺<50mmol/L)可增强蛋白稳定性;高浓度Ca2⁺(>100mmol/L)会与酪蛋白酸钠的磷酸基团结合,形成不溶性复合物,导致灭菌后分层。
共存成分:蔗糖、麦芽糊精等碳水化合物可通过氢键与蛋白结合,延缓热变性,提升稳定性;油脂可吸附蛋白疏水基团,减少聚集,而高浓度蛋白质(>10%)会增加分子碰撞概率,加剧聚集。
3. 原料特性
分子质量:高分子量酪蛋白酸钠(>200kDa)的热稳定性略差,易在高温下交联聚集;中低分子量(100~200kDa)产品稳定性更优。
纯度:纯度≥90%的酪蛋白酸钠(无乳清蛋白、乳糖等杂质)热稳定性更好,杂质会成为热变性的“聚集核心”,加速蛋白絮凝。
三、提升UHT稳定性的优化策略
1. 工艺参数优化
精准控制灭菌条件:采用138℃、3~4秒的UHT参数,平衡杀菌效果与蛋白稳定性,避免过度灭菌。
料液预热处理:灭菌前将料液预热至80~90℃,维持1~2分钟,让蛋白提前适应温度变化,减少瞬时高温引发的剧烈变性。
2. 料液体系调控
调整pH与离子强度:将料液pH调至7.0左右,避免在5.0~6.0的等电点区间灭菌;添加柠檬酸钠(0.1%~0.3%)螯合游离Ca2⁺,降低离子强度。
添加稳定剂:复配0.2%~0.5%黄原胶、瓜尔胶等多糖,通过空间位阻效应阻止蛋白聚集;或添加0.5%~1%蔗糖、麦芽糊精,发挥“抗热保护”作用。
控制蛋白浓度:料液中酪蛋白酸钠浓度不宜过高,建议控制在1%~5%(质量分数),高浓度体系需适当增加稳定剂用量。
3. 原料选型与预处理
优选专用原料:选择标注“UHT稳定型”的酪蛋白酸钠,这类产品经改性处理(如磷酸化、乙酰化),热稳定性更优。
原料预处理:将酪蛋白酸钠提前溶解于60~70℃的温水中,搅拌分散均匀(避免结块),并静置脱泡后再进行 UHT 处理,减少局部浓度过高引发的聚集。
四、稳定性评价指标与检测方法
1. 核心评价指标
理化指标:溶解度(≥90%)、浊度(≤0.2NTU)、沉淀率(≤1%),无肉眼可见沉淀或分层。
功能性指标:乳化稳定性(ES≥25分钟)、粘度变化率(≤15%),满足后续产品加工需求。
储存稳定性:UHT处理后产品在25℃储存6个月,无沉淀、分层、异味等变质现象。
2. 检测方法
溶解度测定:采用离心法(3000r/min,15分钟),计算上清液中蛋白含量占总蛋白的比例。
乳化稳定性测定:制备水油乳化体系(油相比例30%),离心后测定乳化层高度占比,或通过浊度变化监测稳定性。
聚集状态观察:采用动态光散射(DLS)测定蛋白粒径分布,或通过透射电镜(TEM)观察是否存在聚集颗粒。
本文来源于广州市唐古食品配料有限公司官网http://www.tanggushipin.com/