泌乳期間綿羊乳成分及酶凝乳特性變化規(guī)律

楊續(xù)金，侯燕軍，李立敏，呼斯樂，高愛武,

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018；2.內(nèi)蒙古樂科生物技術(shù)有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

綿羊乳中干物質(zhì)、蛋白、脂肪及大部分的礦物質(zhì)、維生素含量遠高于山羊乳和牛乳[1]，這種獨特的奶品越來越引起行業(yè)關(guān)注。東弗里生綿羊是國際公認的產(chǎn)奶性能優(yōu)良、乳肉兼用的品種[2]，該品種羊的體格大，體型結(jié)構(gòu)良好，乳房結(jié)構(gòu)優(yōu)良、寬廣，乳頭良好。成年母羊產(chǎn)羔率200%～230%，在泌乳期（260～300 d）產(chǎn)奶量達500～810 kg，乳脂率6.0%～6.5%。該品種羊在泌乳性能、繁殖性能和生長性能方面都表現(xiàn)較好，但缺點是適應(yīng)性差。目前，東弗里生綿羊被世界各國引入，并與地方品種雜交，以培育適合引入國生態(tài)特點的奶綿羊新品種[3-4]。綿羊奶屬于酪蛋白型奶，國際上主要用其加工奶酪、酸奶和奶粉等[5-6]。加工奶酪的關(guān)鍵步驟是獲得具有適當強度的凝乳，以承受在奶酪槽中的機械切割而不被粉碎成末，適當?shù)挠捕扔兄诜蛛x排出乳清，以獲得最終的優(yōu)質(zhì)奶酪。泌乳期內(nèi)乳的pH值、鈣的添加量、凝乳酶添加量和凝乳溫度等諸多因素均對酶凝乳的硬度有不同程度的影響，但乳成分的影響最大[7-9]。與其他奶相比，綿羊奶中酪蛋白和脂肪的回收率最高，酪蛋白、脂肪對其凝乳流變特性影響很大。酪蛋白是構(gòu)成連續(xù)副酪蛋白骨架結(jié)構(gòu)的主要成分，在連續(xù)副酪蛋白骨架結(jié)構(gòu)完整的情況下，它提供凝乳的彈性和固體特性，而脂肪對副酪蛋白骨架流變特性的貢獻主要取決于凝固溫度[10]。因此，乳成分對凝固性能影響的研究主要集中在酪蛋白和脂肪含量上[11-12]。鈣含量和pH值對凝乳硬度也有很大的影響，游離的鈣離子可以中和帶負電的氨基酸殘基，增強酪蛋白膠束之間的相互鏈接，形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，從而獲得更高的酶凝乳硬度[9]。另外，酶凝乳的強度還取決于磷酸鈣-副酪蛋白網(wǎng)絡(luò)的體積和均一性，這決定了酶凝乳單位面積上可承受的應(yīng)力[10]。磷酸鈣的增溶可以降低牛奶pH值[13]，去除磷酸鈣會導(dǎo)致酪蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)鏈中交聯(lián)數(shù)量的減少，導(dǎo)致凝膠硬度降低[9,13]。另外，磷酸鈣膠粒帶正電荷，它的去除會使帶負電的游離酪蛋白數(shù)量增加，從而增加了酪蛋白膠束之間的靜電斥力，導(dǎo)致凝膠硬度降低[9]。

本實驗以人工干預(yù)同期發(fā)情二胎產(chǎn)羔的36 只東弗里生綿羊為研究對象，研究了其泌乳初、中、末期產(chǎn)奶量、乳成分及酶凝乳的硬度、持水性的變化，并對硬度、持水性與泌乳期乳成分變化的相關(guān)性作分析，以期為綿羊奶的加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

奶樣：采自圈養(yǎng)通過人工干預(yù)同期發(fā)情的36 只二胎產(chǎn)羔的東弗里生綿羊（內(nèi)蒙古樂科生物技術(shù)有限公司）。

NATUREN?Stamix凝乳酶（小牛皺胃酶，酶活力1 150 IMCU/g） 丹麥科漢森（中國）有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

UPT-K1800A全自動凱氏定氮儀 北京優(yōu)譜通用科技有限公司；AYDHG-101A恒溫干燥箱 江蘇安盈環(huán)境設(shè)備有限公司；AnkeTGL-16B離心機 上海安亭科學(xué)儀器廠；TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國Sable Micro System公司；HH.S21-Ni8電熱恒溫水浴鍋 北京長安科學(xué)儀器廠；DT5-4乳脂分離機 北京時代北利離心機有限公司。

1.3 方法

1.3.1 綿羊奶取樣及產(chǎn)奶量的測定

將125 d的泌乳期分初期、中期和末期，每期每隔4 d采樣1 份，采集8 次，每份樣都是36 只羊頭天晚上和第二天早上的混合奶取2 000 mL。從產(chǎn)羔后第11～48天擠下的奶計作泌乳初期奶；第49～86天的計作泌乳中期奶；第87～124天的計作泌乳末期奶。36 只羊頭天晚上和第二天早上的混合奶算作一天的總奶量，總奶量/36計作樣品的產(chǎn)奶量。從產(chǎn)羔后第11天開始每隔4 d測定1 次產(chǎn)奶量，連續(xù)測定8 次，取算術(shù)平均值計作泌乳初期的產(chǎn)奶量（泌乳中期、末期測定間隔和計算方法同此）；初期樣采集從產(chǎn)羔后第11天開始；中期樣從第50天開始；末期樣從第89天開始（中期首次采樣距離初期最后一次采樣間隔3 d；末期首次采樣距離中期最后一次采樣間隔3 d）。每次的樣品速冷到4 ℃后保溫運到實驗室后2 h開展實驗。

1.3.2 總固體含量的測定

按照GB 5413.39—2010《食品安全國家標準 乳和乳制品中非脂乳固體的測定》[14]中的方法測定總固體含量。每個奶樣測定3 個平行樣，結(jié)果取平均值，對初、中、末期各自的8 個樣品測定結(jié)果取算術(shù)平均值作為對應(yīng)泌乳期綿羊奶總固體含量的測定結(jié)果（下同）。

1.3.3 蛋白質(zhì)含量的測定

按照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質(zhì)的測定》[15]的方法用自動凱氏定氮儀測定蛋白質(zhì)含量。

1.3.4 酪蛋白含量測定取奶樣20 g（m/g）倒入50 mL燒杯內(nèi)，水浴加熱至42 ℃，攪拌下用質(zhì)量分數(shù)12%的乙酸溶液調(diào)節(jié)樣品的pH值至4.60后移入50 mL離心管中，用5 mL pH 4.6乙酸-乙酸鈉緩沖液（預(yù)熱至42 ℃）洗滌燒杯后并入離心管中。45 00 r/min離心10 min后棄掉上清液，得到酪蛋白粗品。粗品依次用蒸餾水、體積分數(shù)95%乙醇和無水乙醚分別洗滌沉淀、離心（4500 r/min離心5 min），并重復(fù)洗滌、離心1 次，將沉淀物置于烘箱中105 ℃干燥3 h，稱質(zhì)量（m1/g）[16-17]，按公式（1）計算綿羊奶中的酪蛋白含量。

1.3.6 脂肪含量的測定

按照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》[18]的第四法蓋勃法測定。

1.3.7 乳糖含量的測定

按照GB 5009.7—2016《食品安全國家標準 食品中還原糖的測定》[19]用第二法高錳酸鉀滴定法測定。

1.3.8 鈣含量的測定按照GB 5009.92—2016《食品安全國家標準 食品中鈣的測定》[20]用第二法EDTA滴定法測定。

1.3.9 酶凝乳的制作

用35 ℃無菌生理鹽水配制2 g/100 mL的凝乳酶溶液，放入33 ℃恒溫水浴鍋中待用；取1 000 mL乳樣裝入不銹鋼桶中，水浴鍋中63.5 ℃、30 min巴氏殺菌后用冰水迅速冷卻至（34±1）℃，用移液管吸取7 mL配制好的凝乳酶溶液加入，攪拌均勻后立刻分裝在6 個燒杯中（每個約160 mL），放入33 ℃恒溫水浴鍋凝乳，時間為45 min，凝乳結(jié)束后從水浴鍋中取出在室溫（25±2）℃下測定凝乳硬度和持水性，每項指標分別測3 個平行樣，結(jié)果取平均值。

1.3.10 酶凝乳硬度的測定

選取100 g酶凝乳樣品，采用質(zhì)構(gòu)儀直徑為45 mm的圓柱型擠壓檢測探頭，按照10 mm/min測試速度穿過燒杯中的凝乳表層，測試距離20 mm，感應(yīng)力4.0 g[21-22]。

1.3.11 酶凝乳持水性的測定

稱取20～25 g酶凝乳樣品放入刻度離心管中，記錄此時的體積（V/mL），40 00 r/min離心15 min，靜置1 min后讀取除上清液后的體積（V1/mL）[23-26]。酶凝乳持水性按式（2）計算。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

使用SPSS軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析，利用最小顯著性差異法（least-significant difference，LSD）法進行顯著性檢驗。并用該軟件對酶凝乳硬度、持水性與綿羊奶成分進行皮爾遜相關(guān)性分析。采用Excel軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同泌乳期綿羊產(chǎn)奶量的變化

由圖1可知，東弗里生奶綿羊產(chǎn)奶量呈泌乳初期逐漸增加、中期奶量穩(wěn)定、末期明顯下降的變化規(guī)律。由表1可知，整個泌乳期平均產(chǎn)奶量為2.16 kg/d，初期產(chǎn)奶量為2.22 kg/d，略高于平均產(chǎn)奶量（高2.8%）；中期的產(chǎn)奶量為2.53 kg/d，明顯高于整個泌乳期的平均產(chǎn)奶量（高17.1%）；末期的產(chǎn)奶量為1.73 kg/d，明顯低于整個泌乳期平均產(chǎn)奶量（低19.9%）。

圖1 綿羊泌乳期產(chǎn)奶量的變化Fig. 1 Changes of milk yield during lactation

表1 泌乳期綿羊乳產(chǎn)量及乳中營養(yǎng)物質(zhì)含量的測定結(jié)果Table1 Milk yield and milk composition at the early, middle and late lactation stages

2.2 不同泌乳期綿羊奶成分的變化

由表1可知，泌乳期極顯著影響總固體、酪蛋白、脂肪、鈣含量，顯著影響蛋白質(zhì)、酪蛋白含量?？偣腆w含量在泌乳期不斷增加，從泌乳初期的17.28 g/100 g增加到中期的19.09 g/100 g和末期的20.71 g/100 g。蛋白質(zhì)含量與酪蛋白含量的變化趨勢相似，泌乳初、中、末期分別為5.57、5.80、6.80 g/100 g和4.29、4.60、5.30 g/100 g（P＜0.05）。脂肪和鈣含量隨泌乳期延長顯著增加（P＜0.05）；乳糖的含量略有增加，但是變化不顯著，維持在4.87 g/100 g左右。泌乳初、中、末期脂肪和鈣含量的分別為6.77、7.54、9.10 g/100 g和153.1、187.5、216 mg/100 g。

2.3 不同泌乳期綿羊奶酶凝乳硬度和持水性

由表2可知，東弗里生羊泌乳期間，酶凝乳的硬度增加，且泌乳中、末期（98.4、99.3 g）與初期（93.9 g）酶凝乳的硬度相比顯著提高（P＜0.05），末期的硬度比中期略有增加，但增加不顯著。持水力在泌乳期間顯著降低（P＜0.05）。

表2 不同泌乳期綿羊奶制得的酶凝乳的硬度、持水性Table2 Hardness and WHC of curd made from sheep milk at different loctation stages

2.4 酶凝乳的硬度、持水性與乳成分相關(guān)性

從表3可知，酶凝乳的硬度、持水性與綿羊奶的酪蛋白、脂肪、鈣含量有顯著相關(guān)性（P＜0.01）。酶凝乳的硬度會隨著酪蛋白、鈣含量的增加而增大，隨著脂肪含量的增加而減??；酶凝乳的持水性隨著酪蛋白、鈣含量的增加而降低，隨著脂肪含量的增加而增高；硬度和持水性之間存在著負相關(guān)，即硬度增大會導(dǎo)致持水性降低。

凝乳酶切斷位于酪蛋白表層的κ-酪蛋白，暴露出對鈣離子敏感的α、β-酪蛋白，與綿羊奶中游離鈣離子結(jié)合形成海綿狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)封閉了水、脂肪、乳糖、乳清蛋白等成分，并具有了一定硬度。被封閉起來的乳脂的溫度會影響酶凝乳的流變特性，因為溫度會影響乳脂肪的固液比例，液體脂肪的比例在15 ℃以上增加[10]。本實驗是在25 ℃的室溫下測量硬度的，可以假設(shè)在這項研究中，被封閉在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的脂肪很大一部分是液態(tài)的，這些液態(tài)的脂肪使酶凝乳結(jié)構(gòu)的剛性降低，硬度下降。當質(zhì)構(gòu)儀的圓柱探頭穿透酶凝乳時，原來被封閉起來的液體和半液體脂肪會釋放出來，在探頭深入凝乳時這些液體脂肪會起潤滑作用，減小了與凝乳網(wǎng)絡(luò)內(nèi)接觸面上的摩擦阻力[27-28]，從而使測得的硬度降低。脂肪含量與凝乳的持水性極顯著正相關(guān)（P＜0.01），這是因為隨著脂肪含量增加，酶凝乳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中被脂肪球占據(jù)的位點增加[29-31]，阻塞水、乳清蛋白、乳糖的向外流動，引起持水性上升。

酪蛋白中的αs-、β-酪蛋白是形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)凝乳的關(guān)鍵組分，其含量增加會使網(wǎng)絡(luò)變多變密，因此酪蛋白含量與酶凝乳的硬度呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），過密收縮的凝乳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會排擠封閉起來的水相，使得持水性下降，這是加工奶酪時凝乳后期大量乳清析出的原因。由于牛奶中的酪蛋白和脂肪含量趨勢變化相同，它們對凝膠硬度和持水性有相互抵消作用，這是泌乳末期雖然酪蛋白含量顯著增加，但硬度、持水性變化緩慢的原因。

鈣含量在泌乳期增加比較明顯，鈣離子與對其敏感的αs-、β-酪蛋白結(jié)合形成鈣橋，因此鈣也是構(gòu)建成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)酶凝乳的關(guān)鍵物質(zhì)之一，其含量與凝乳的硬度、持水性存在極顯著相關(guān)性（P＜0.01）。結(jié)合本實驗得到的鈣含量變化與凝乳的硬度、持水性的相關(guān)變化，可以解釋為：與泌乳初期相比，中期鈣含量和凝乳硬度均增加，鈣與酪蛋白膠束表面結(jié)合位點結(jié)合，與副酪蛋白鏈之間形成鈣橋；泌乳末期鈣含量的大量增加，與酪蛋白膠束表面結(jié)合位點的結(jié)合達到飽和，大量富余的帶正電的鈣離子增加了酪蛋白膠束表面的正電荷，形成電荷排斥，使得凝乳硬度降低[14,32-33]。這就是泌乳末期盡管酪蛋白、鈣含量明顯增加，但凝乳硬度變化不明顯的原因之一。另一方面，鈣含量的大量增加形成的電荷排斥減弱了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)束縛乳清的能力，使得持水性降低。

3 結(jié) 論

研究結(jié)果表明，在整個泌乳期間東弗里生綿羊的產(chǎn)奶量有顯著的變化，泌乳中期產(chǎn)奶量最高，而末期明顯低于整個泌乳期的平均產(chǎn)奶量。綿羊乳的總固體、蛋白質(zhì)、酪蛋白和脂肪含量以及鈣含量在泌乳期顯著增加，乳糖含量略有增加，但變化不顯著；泌乳期酶凝乳的硬度有所增加，初期到中期增加顯著，中期到末期增加不顯著，持水性在泌乳期間有所降低，初期到中期降低比較明顯，中期到末期降低變得緩和；酶凝乳的硬度、持水性與綿羊奶的酪蛋白、脂肪、鈣含量均呈極顯著相關(guān)（P＜0.01），酶凝乳的硬度會隨著酪蛋白、鈣含量的增加而增大，隨著脂肪含量的增加而減??；酶凝乳的持水性隨著酪蛋白、鈣含量的增加而降低，隨著脂肪含量的增加而增高；硬度和持水性之間存在極顯著負相關(guān)，即硬度越大，持水性越低。