超高壓處理對(duì)乳制品中蛋白質(zhì)和酶的影響研究進(jìn)展

程凱麗，胡志和*，趙旭飛，賈凌云，肖厚棟，丁新宇

（天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院，天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300134）

牛乳富含碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)（如酪蛋白、乳清蛋白）、酶、維生素和礦物質(zhì)等[1]。在原料乳生產(chǎn)和運(yùn)輸期間，由于不潔的擠奶器皿和水、糞便和灰塵、不衛(wèi)生的車輛，原料乳常被微生物污染。一般采用巴氏滅菌法去除原料乳中的病原微生物，確保食用安全。但是，在熱處理過(guò)程中，對(duì)熱敏感的牛乳成分會(huì)發(fā)生許多物理和化學(xué)反應(yīng)，從而對(duì)乳制品的感官特性（味道和風(fēng)味）和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值產(chǎn)生負(fù)面影響[2]。這些影響促使人們?cè)谘芯亢凸I(yè)環(huán)境中使用具有更短處理時(shí)間和最少熱量的新技術(shù)，而超高壓技術(shù)無(wú)需額外的熱處理就可以殺死食品中的多種致病菌[3]，同時(shí)延長(zhǎng)牛乳保質(zhì)期，提高牛乳可加工性[4]。鮑志英[5]針對(duì)鮮牛乳中的大腸埃希氏菌、豬霍亂沙門氏菌豬霍亂亞種和金黃色葡萄球菌，進(jìn)行不同壓力（100～600 MPa）、不同時(shí)間（5～20 min）的處理，分析測(cè)定鮮牛乳中幾種病原菌經(jīng)超高壓處理前后菌數(shù)的變化，發(fā)現(xiàn)超高壓處理可以快速、高效地殺死食品中的絕大多數(shù)細(xì)菌。Jermann等[6]也證明，超高壓處理可以在環(huán)境溫度下有效地滅活微生物。

從膠體角度來(lái)看，牛乳是蛋白質(zhì)（主要是酪蛋白和乳清蛋白）、乳化脂肪滴、乳糖和礦物質(zhì)在水介質(zhì)中的穩(wěn)定懸浮液[7]。酪蛋白是牛乳中最主要的蛋白質(zhì)，占牛乳總蛋白質(zhì)的80%左右[8]，酪蛋白主要由αs1-酪蛋白、αs2-酪蛋白、κ-酪蛋白和β-酪蛋白組成，再經(jīng)過(guò)α-螺旋、β-折疊等方式構(gòu)成酪蛋白的空間結(jié)構(gòu)。酪蛋白以酪蛋白膠束的形式存在于牛乳中，αs1-酪蛋白和β-酪蛋白在N末端和C末端均有疏水區(qū)域；αs2-酪蛋白是親水性蛋白，其在N末端后疏水區(qū)與親水區(qū)交替。雖然αs1-酪蛋白、αs2-酪蛋白、κ-酪蛋白和β-酪蛋白的氨基酸、磷和碳水化合物含量不同，但它們表現(xiàn)出的親水性相似[9]。與酪蛋白相比，乳清蛋白的天然構(gòu)象相對(duì)親水，并以小球狀蛋白形式存在[10]。在劇烈的環(huán)境（pH值、溫度、剪切力等）變化中，牛乳蛋白會(huì)變性，埋在天然結(jié)構(gòu)中并參與蛋白質(zhì)間相互作用的疏水位點(diǎn)和活性氨基酸殘基暴露。

為延長(zhǎng)牛乳保質(zhì)期并打破地域限制，牛乳被制成多種乳制品，如乳粉、干酪、煉乳和冰激凌等。有時(shí)，將牛乳轉(zhuǎn)化為其他乳制品需要加入酶。例如，干酪加工過(guò)程中添加凝乳酶能夠破壞酪蛋白膠束的穩(wěn)定性，使副酪蛋白的微粒發(fā)生團(tuán)聚作用而產(chǎn)生凝膠體副酪蛋白鈣[11]。乳糖酶可用于生產(chǎn)低乳糖乳制品，供乳糖不耐受人群食用，使乳中營(yíng)養(yǎng)成分易于被人體吸收并有較好口感[12]。乳清是生產(chǎn)干酪和干酪素的副產(chǎn)品，含有乳糖、維生素和乳清蛋白等營(yíng)養(yǎng)成分，利用乳糖酶可將乳清中的乳糖分解為葡萄糖和半乳糖，用以制造乳清糖漿或作為添加劑添加到食品中，從而達(dá)到綜合開(kāi)發(fā)利用乳清資源、減少環(huán)境污染的目的[13-14]。

近年來(lái)，超高壓技術(shù)在乳制品加工中的應(yīng)用日益普及，超高壓處理對(duì)乳制品中蛋白質(zhì)和酶活性的影響也逐漸引起人們注意，但這方面的報(bào)道較少。本文總結(jié)乳制品加工中超高壓技術(shù)應(yīng)用的最新進(jìn)展，重點(diǎn)論述其對(duì)乳制品中蛋白質(zhì)和酶的影響。

1 超高壓處理原理

超高壓處理是在環(huán)境溫度下施加100～1 000 MPa壓力，以達(dá)到滅活包括營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌、酵母菌和霉菌在內(nèi)的病原微生物、鈍化酶的活性、延長(zhǎng)食品保藏期的目的。超高壓處理是一個(gè)物理過(guò)程，在食品加工中主要利用勒夏特列原理（Le Chatelier’s principle）和帕斯卡定律。根據(jù)勒夏特列原理，化學(xué)平衡是動(dòng)態(tài)平衡，如果改變影響平衡的一個(gè)因素，平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)，以抗衡這種改變[15]。帕斯卡定律指的是壓力的傳遞是均勻且瞬時(shí)的，與食物的大小和幾何形狀無(wú)關(guān)。在工業(yè)應(yīng)用中，根據(jù)食物類型的不同，處理時(shí)間可能從2～30 min不等[16]。盡管壓力是在環(huán)境溫度下施加的，但由于絕熱加熱，壓力每升高100 MPa，溫度會(huì)升高3～9 ℃（取決于壓力傳遞液和處理時(shí)間）[17]。在超高壓處理中，壓力容器中裝有食品，并在所需的時(shí)間內(nèi)施加壓力，然后減壓，可將流程簡(jiǎn)化表述為放入食品→加壓→保壓→卸壓→取出食品。

高壓處理可以分批，也可以采用半連續(xù)或連續(xù)模式進(jìn)行。在分批處理過(guò)程，即靜態(tài)超高壓（high hydrostatic pressure，HHP）處理中，將預(yù)包裝的食物放入壓力室，然后密封，將水泵入腔室以排出所有空氣，使腔室內(nèi)積聚壓力，直到達(dá)到指定的極限。在特定的時(shí)間-壓力組合下，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加壓和保壓，并在完成后打開(kāi)卸壓閥，將腔室減壓，然后取出加工食品（圖1）。加壓所需的時(shí)間受壓力介質(zhì)和食物材料的性質(zhì)影響。一般以水作為壓力傳遞介質(zhì)，既可縮短加壓時(shí)間，使產(chǎn)品中的壓力保持均勻，又可保持壓艙清潔[18]。與其他形式的處理相比，分批處理將預(yù)包裝食品放入容器，防止了交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)，與半連續(xù)和連續(xù)處理相比，不需要在運(yùn)行過(guò)程中以及對(duì)設(shè)備與設(shè)備間進(jìn)行清理，具有高效性和簡(jiǎn)便性，因此分批高壓處理是首選。

圖1 用于分批高壓處理的典型設(shè)備[18]Fig. 1Schematic diagram of the typical equipment used for batch high pressure processing[18]

連續(xù)處理模式，即超高壓均質(zhì)（ultra-high pressure homogenization，HUPH）處理食品的時(shí)間很短，可能導(dǎo)致化學(xué)和物理化學(xué)性質(zhì)的變化，包括亞微米/納米顆粒的形成，也可能會(huì)影響食物的生理或毒理特性[19]。與HHP相比，HUPH過(guò)程中，液體食品通過(guò)移動(dòng)的活塞被引入并在腔室內(nèi)完成加壓-保壓-卸壓（圖2），在特定時(shí)間段內(nèi)，減壓液體食品傳送到無(wú)菌罐進(jìn)行貯存或裝運(yùn)[20-21]。

圖2 用于半連續(xù)高壓處理的多容器裝置[22]Fig. 2 Schematic diagram of the multi-container unit used for semi-continuous high pressure processing[22]

2 超高壓處理對(duì)乳蛋白結(jié)構(gòu)及功能的影響

2.1 超高壓處理對(duì)乳清蛋白結(jié)構(gòu)的影響

在天然狀態(tài)下，蛋白質(zhì)之間通過(guò)共價(jià)鍵、靜電相互作用、氫鍵和疏水相互作用而穩(wěn)定。在相對(duì)較低的溫度下（0～40 ℃），共價(jià)鍵幾乎不受超高壓處理的影響。因此，蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)在超高壓處理期間保持完整[23]。靜電相互作用、氫鍵和疏水相互作用會(huì)影響乳蛋白的二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)。不同作用力對(duì)高壓處理的敏感性順序?yàn)槭杷嗷プ饔茫眷o電相互作用＞氫鍵＞共價(jià)鍵。刁小琴等[24]發(fā)現(xiàn)，高壓均質(zhì)處理能夠改變蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)，α-螺旋和β-折疊相對(duì)含量減少，β-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲相對(duì)含量增加。Goyal等[23]研究壓力對(duì)蛋白質(zhì)溶液總體密度的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，壓力增加了蛋白質(zhì)周圍水的密度，且改變了蛋白質(zhì)與水分子之間的氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在200 MPa以上的壓力下，水分子開(kāi)始滲透到蛋白質(zhì)內(nèi)部，壓力大于600 MPa時(shí)，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化[25-27]。Best[28]、Moir[29]等通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)研究壓力對(duì)蛋白質(zhì)α-螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，觀察到隨著壓力的增加，尤其是在100 MPa以上時(shí)，壓力與α-螺旋的穩(wěn)定性呈正相關(guān)。

2.1.1 超高壓處理對(duì)β-乳球蛋白（β-lactoglobulin，β-Lg）結(jié)構(gòu)的影響

乳清蛋白在高壓下的結(jié)構(gòu)變化對(duì)于乳及乳制品尤為重要。β-Lg是牛乳中含量最豐富的乳清蛋白[30]，是一種壓敏性球狀乳清蛋白（含有2 個(gè)分子內(nèi)二硫鍵和1 個(gè)游離巰基），以二聚體形式存在于牛乳中。Vibeke等[31]曾提出壓力對(duì)β-Lg的作用機(jī)理：當(dāng)施加壓力時(shí)，β-Lg天然結(jié)構(gòu)展開(kāi)，從而增加了蛋白質(zhì)骨架對(duì)構(gòu)象變化的靈活性，并允許水分子滲透到小球的疏水內(nèi)部；在高壓條件下，溶劑和蛋白質(zhì)之間的水合作用將蛋白質(zhì)構(gòu)象轉(zhuǎn)變?yōu)椴痪哂腥?jí)結(jié)構(gòu)的熔球，如果保持恒定的壓力，熔球結(jié)構(gòu)可能會(huì)持續(xù)存在，但隨著壓力的增加，蛋白質(zhì)變性，形成聚集體（圖3）。Blayo等[32]詳細(xì)描述了高壓均質(zhì)處理對(duì)β-Lg產(chǎn)生的影響，同時(shí)發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化和蛋白質(zhì)水解速率存在一定的關(guān)系；雖然β-Lg在生理?xiàng)l件下（0.1 MPa、pH 3～4）可以抵抗消化水解作用，但在300 MPa或更高壓力下，其水解速率也會(huì)大大提高。Garcia-Mora等[33]發(fā)現(xiàn)，壓力輔助的蛋白水解作用伴隨著β-Lg抗原活性的降低和分離乳清蛋白水解產(chǎn)物的產(chǎn)生，蛋白酶在300 MPa時(shí)產(chǎn)生的水解物具有抗炎或抗氧化特性。Goyal等[34]指出，β-Lg在100～400 MPa壓力下會(huì)展開(kāi)，從而使游離巰基暴露，壓力高于400 MPa時(shí)，β-Lg發(fā)生大量變性，暴露的巰基往往會(huì)與其他乳蛋白形成二硫鍵。Ambrosi等[35]也有類似發(fā)現(xiàn)，他們同時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)HHP與酶水解結(jié)合使用時(shí)，蛋白質(zhì)變性可能會(huì)誘導(dǎo)進(jìn)一步的肽鍵裂解，從而對(duì)乳清蛋白抗原產(chǎn)生潛在的影響，進(jìn)而對(duì)其抗原能力產(chǎn)生潛在影響。

圖3 β-Lg的壓力誘導(dǎo)變性示意圖[31]Fig. 3 Schematic diagram of pressure-induced denaturation of β-Lg[31]

2.1.2 超高壓處理對(duì)α-乳白蛋白（α-lactalbumin，α-La）結(jié)構(gòu)的影響

α-La也是乳清蛋白的主要成分之一[36]，含有5 個(gè)酪氨酸殘基和3 個(gè)色氨酸殘基[37]。牛乳中α-La的含量在1.2～1.5 g/L之間變化，α-La是乳清蛋白組分中僅次于β-Lg的第二大成分（20%）。與β-Lg相比，α-La含有4 個(gè)分子內(nèi)二硫鍵，沒(méi)有游離巰基，并且表現(xiàn)出特征性最強(qiáng)的熔球態(tài)，具有很高的穩(wěn)定性，因此在壓力下更不易變性[38]。Rodiles-López等[38-39]研究高壓對(duì)α-La功能特性的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，在600 MPa、55 ℃條件下處理10 min，α-La的溶解度、發(fā)泡能力、泡沫穩(wěn)定性、乳化活性指數(shù)和乳液穩(wěn)定性均出現(xiàn)不同程度的提高；進(jìn)一步研究HHP處理對(duì)α-La某些結(jié)構(gòu)特性的影響，發(fā)現(xiàn)隨著壓力的增加，α-螺旋結(jié)構(gòu)相對(duì)含量降低，而β-折疊結(jié)構(gòu)相對(duì)含量增加，在不同pH值條件下，高壓處理可獲得具有不同功能特性的熔球結(jié)構(gòu)。Zou Hui等[37]研究高壓處理對(duì)α-La與天竺葵素-3-葡萄糖結(jié)合相互作用的影響，發(fā)現(xiàn)高壓處理使α-La結(jié)合位點(diǎn)的卷曲結(jié)構(gòu)和位置及殘基結(jié)構(gòu)受到影響，但沒(méi)有改變?chǔ)?La的典型Ca2+結(jié)合位點(diǎn)。

2.2 超高壓處理對(duì)酪蛋白結(jié)構(gòu)的影響

與高壓誘導(dǎo)乳清蛋白展開(kāi)（即二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)的變化）不同，酪蛋白在高壓處理下的變化研究主要集中在膠束的解離。高壓處理可以改變酪蛋白膠束的彈性結(jié)構(gòu)。膠體磷酸鈣負(fù)責(zé)交聯(lián)酪蛋白并中和帶負(fù)電荷的磷酸絲氨酸基團(tuán)[40]，在高壓條件下會(huì)發(fā)生增溶，因此膠束的穩(wěn)定性受到破壞；酪蛋白膠束結(jié)構(gòu)中的疏水和靜電相互作用遭到破壞，致使酪蛋白膠束中的酪蛋白單體分子無(wú)法結(jié)合[41]。趙正濤等[42]研究發(fā)現(xiàn)，乳清中的鈣離子含量、蛋白質(zhì)含量及種類均能對(duì)酪蛋白凝膠結(jié)構(gòu)的形成及特性產(chǎn)生影響。Cadesky等[43]研究高壓處理酪蛋白膠束引起的結(jié)構(gòu)變化時(shí)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)150～450 MPa壓力處理后，可溶性鈣結(jié)合的αs1-酪蛋白和αs2-酪蛋白含量增加，350 MPa條件下可溶性鈣和磷含量增加，而450 MPa條件下可溶性鈣和磷含量呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，可能是由于壓力導(dǎo)致磷酸鈣的解離，隨后酪蛋白膠束變得不穩(wěn)定。由于分子質(zhì)量相似，使用常規(guī)分離技術(shù)分離β-Lg和α-La仍然具有挑戰(zhàn)性。Marciniak等[44]研究發(fā)現(xiàn)，在高靜水壓下酪蛋白含量的增加對(duì)β-Lg的聚集具有顯著影響，而α-La則不受影響，由此特性可分離β-Lg和α-La。

3 超高壓處理對(duì)乳制品中酶活性的影響

牛乳中大約含有30多種酶類，這些天然酶類主要來(lái)源于乳腺細(xì)胞，包括脂肪酶、蛋白酶、黃嘌呤氧化酶和乳過(guò)氧化物酶等。同時(shí)，在乳制品加工過(guò)程中人工添加的酶類也有非常重要的作用，如干酪加工時(shí)添加的凝乳酶等。酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，其生物學(xué)活性取決于分子3D結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的特異性位點(diǎn)。因此，酶結(jié)構(gòu)的任何改變都可能改變酶的活性。實(shí)際上，HHP處理對(duì)疏水鍵和離子鍵的影響很大，而對(duì)共價(jià)鍵的影響很小，HHP處理會(huì)破壞相對(duì)較弱的化學(xué)鍵（圖4），導(dǎo)致蛋白質(zhì)解折疊或變性[45]。因此，HHP處理可以改變酶-底物（蛋白質(zhì)）的相互作用和水解速率。Sakharam等[46]發(fā)現(xiàn)，較低的壓力（通常為小于350 MPa，取決于酶的類型和處理溫度）可以激活酶，而較高的壓力（＞400 MPa）會(huì)導(dǎo)致酶的失活，推測(cè)低壓處理能夠增加氫鍵數(shù)量，而較高的壓力會(huì)破壞疏水鍵、氫鍵和離子鍵等弱鍵。因此，HHP能夠特異性地影響蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)，并且結(jié)構(gòu)修飾可以是可逆或不可逆的，這取決于加壓參數(shù)和蛋白質(zhì)的性質(zhì)[47]。

圖4 HHP對(duì)蛋白質(zhì)中弱鍵和共價(jià)鍵的影響[45]Fig. 4Effect of HHP on weak bonds and covalent bonds in proteins[45]

3.1 超高壓處理對(duì)乳過(guò)氧化物酶活性的影響

乳過(guò)氧化物酶是一種存在于人和其他哺乳動(dòng)物乳汁分泌物中的抗菌糖蛋白[48]，在過(guò)氧化氫存在的條件下，乳過(guò)氧化物酶能將硫氰酸鹽氧化成抗菌化合物，從而能夠殺死革蘭氏陽(yáng)性和革蘭氏陰性細(xì)菌，生產(chǎn)中一般用于牛乳保鮮。Mazri等[49]研究HHP對(duì)脫脂乳和乳清中存在的乳過(guò)氧化物酶變性的影響，發(fā)現(xiàn)牛乳中的乳過(guò)氧化物酶在400 MPa條件下緩慢變性，在高于700 MPa的壓力下迅速變性。Pinho等[50]研究HUPH對(duì)生脫脂牛乳中乳過(guò)氧化物酶活性的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，在100～250 MPa壓力下，酶活力增加約20%，而在300 MPa的壓力下酶活力降低約30%。乳過(guò)氧化物酶活性的增加可能歸因于酶三維結(jié)構(gòu)的變化而導(dǎo)致的活性位點(diǎn)暴露，而酶活性降低可能由于處理過(guò)程中壓力和溫度的共同作用。

3.2 超高壓處理對(duì)乳脂肪酶活性的影響

脂肪酶可水解乳脂肪中的甘油三酯為甘油二酯、甘油單酯、脂肪酸和甘油，這些成分是乳味香精中酸味和干酪味的主要來(lái)源，因此乳脂肪酶一般用于乳品增香[51]。脂肪酶可用于水解乳脂，制備天然乳味香基[52]，在壓力450 MPa、溫度45 ℃、pH 7.5、保壓時(shí)間10 min條件下，加壓處理可使脂肪酶活性提高220%，隨著保壓時(shí)間的延長(zhǎng)，經(jīng)高壓處理的脂肪酶活力先上升后下降，而隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，酶活力先下降，之后保持穩(wěn)定，高壓解除后，脂肪酶構(gòu)象能夠部分恢復(fù)[53]。Serra等[54]研究HHP對(duì)酸乳貯藏過(guò)程中脂肪分解的影響，在200、300 MPa條件下對(duì)牛乳進(jìn)行HHP處理，采用處理后牛乳制備的酸乳和采用常規(guī)牛乳制備的酸乳游離脂肪酸變化曲線相似，此外，HHP處理過(guò)的酸乳從貯藏第1天開(kāi)始就觀察到更高水平的游離脂肪酸。

3.3 超高壓處理對(duì)乳中蛋白水解酶活性的影響

乳中有多種蛋白酶，牛乳中的蛋白酶水解乳蛋白生成肽和氨基酸，其中纖維蛋白酶對(duì)乳及乳制品的品質(zhì)影響很大，其在乳中也起著水解乳蛋白的作用。Scollard等[55]在牛乳HHP處理后立即測(cè)定纖維蛋白酶活性，發(fā)現(xiàn)在400 MPa壓力下處理過(guò)的牛乳纖維蛋白酶活性降低，在300～500 MPa壓力下進(jìn)行HHP處理可能會(huì)增加膠束結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)底物與纖維蛋白酶的結(jié)合，提高牛乳的蛋白水解能力。乳蛋白酶中的胰蛋白酶和糜蛋白酶都有分解蛋白質(zhì)的功能，二者同時(shí)作用可將蛋白質(zhì)分解為小分子的多肽和氨基酸。Izquierdo等[56]研究HHP處理后鏈霉蛋白酶和α-糜蛋白酶對(duì)牛乳中β-Lg抗體的影響，結(jié)果表明，在100～300 MPa之間進(jìn)行高壓處理，可增加鏈霉蛋白酶和α-糜蛋白酶的初始水解速率，在更高壓力下，β-Lg抗體可被鏈霉蛋白酶和α-糜蛋白酶完全水解。Marciniak等[57]總結(jié)近年來(lái)文獻(xiàn)報(bào)道的HHP相關(guān)研究認(rèn)為，HHP可促進(jìn)食品蛋白質(zhì)的酶解和生物活性肽（bioactive peptides，BPs）的生產(chǎn)。酶促水解（enzymatic hydrolysis，EH）由于具有大眾安全健康食品特性而被廣泛應(yīng)用，然而為提高BPs的產(chǎn)量和生物活性，EH需要減少酶水解的時(shí)間和數(shù)量。HHP能夠提高蛋白酶的水解效率，并從各種復(fù)雜的生物質(zhì)中產(chǎn)生高附加值的肽級(jí)分。利用HHP作為預(yù)處理來(lái)破壞牛乳蛋白的穩(wěn)定性，以提高其對(duì)酶解的敏感性，高靜壓輔助酶解（high hydrostatic pressure-enzymatic hydrolysis，HHP-EH）會(huì)顯著改變水解產(chǎn)物的肽譜，從而產(chǎn)生新的肽種類并增加特定肽的含量，且HHP-EH生成的肽具有更高的生物活性（圖5）。

圖5 不同作用條件下天然蛋白酶促水解產(chǎn)生肽的機(jī)制[47]Fig. 5 Mechanism of formation of peptides catalyzed by natural proteases under different conditions[47]

3.4 超高壓處理對(duì)乳中凝乳酶活性的影響

凝乳酶是天冬氨酸蛋白酶的一種，可破壞酪蛋白膠束，使牛乳凝結(jié)，凝乳酶的凝乳能力及蛋白水解能力使其成為干酪生產(chǎn)中形成質(zhì)構(gòu)和特殊風(fēng)味的關(guān)鍵性酶，被廣泛應(yīng)用于干酪和酸乳的制作。Mozhaev等[58]發(fā)現(xiàn)，對(duì)于胰凝乳蛋白酶，在360 MPa壓力下，其活力可以提高將近30 倍。de Castro等[59]曾報(bào)道，25 ℃環(huán)境下，小牛凝乳酶在175～285 MPa的壓力下保壓14～23 min，其蛋白水解活性和凝乳活性分別提高23%和17%；此外，凝乳過(guò)程中，280 MPa壓力下加壓20 min的小牛凝乳酶儲(chǔ)能模量（G’）高于未經(jīng)處理的酶，加壓90 min后G’增加25.8%，因此使用HPP預(yù)處理小牛凝乳酶可加速牛乳的凝結(jié)并產(chǎn)生更牢固、更均勻的凝膠；隨后研究HHP對(duì)牛凝乳酶的影響時(shí)得出結(jié)論，在23 ℃條件下，經(jīng)222 MPa壓力加壓5 min，凝乳酶活力最大；HPP在高溫（40 ℃）高壓（500 MPa）條件下促進(jìn)凝乳酶失活，而在低壓（325 MPa）條件下，相對(duì)蛋白水解活性和相對(duì)凝乳活性升高。

4 結(jié)語(yǔ)

食品工業(yè)轉(zhuǎn)向新興技術(shù)的原因主要是提高使用質(zhì)量或增加附加值，以及改善食品安全問(wèn)題和延長(zhǎng)產(chǎn)品的貨架期。HPP加工是一種相對(duì)成熟的技術(shù)，已廣泛用于食品加工中，與其他新興技術(shù)相比，HPP是未來(lái)10 年最具有商業(yè)價(jià)值的技術(shù)。牛乳蛋白的理化特性和功能特性可以通過(guò)HPP技術(shù)改變，與傳統(tǒng)熱加工相比，在殺滅乳中污染的微生物、滅活各種酶的同時(shí)，HPP技術(shù)可顯著提高牛乳食用品質(zhì)。盡管近年來(lái)HPP技術(shù)的應(yīng)用已在許多國(guó)家取得相當(dāng)大的進(jìn)展，但是當(dāng)前仍有許多待解決的問(wèn)題，如設(shè)備龐大、基建費(fèi)用高、成本較高等。乳業(yè)對(duì)新技術(shù)的適應(yīng)是一個(gè)緩慢的過(guò)程，需要進(jìn)一步研究，以在乳業(yè)和其他食品工業(yè)中有效實(shí)施這些技術(shù)。