羊乳蛋白的膜分离制备研究

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羊乳具有易消化、低致敏性等优势,近年来羊乳基婴幼儿配方乳粉的市场份额逐渐变大。羊乳中乳清蛋白与酪蛋白的比例约为30:70,人乳乳清蛋白与酪蛋白的比例约为60:40,且人乳β-酪蛋白含量较高。因此,分离制备含β-酪蛋白的羊乳清蛋白配料,用于婴儿配方乳粉的研制,能更好的模拟人乳蛋白的组成。传统乳清蛋白配料来源于奶酪加工的副产物乳清,工艺过程涉及多次热处理,易导致活性蛋白组分的失活,且配料中不含β-酪蛋白。本课题以生鲜羊乳为原料,经离心脱脂后,采用1.4μm孔径陶瓷膜进行大孔径微滤除菌处理,再通过低温小孔径微滤分离工艺制备含β-酪蛋白的天然乳清蛋白配料,旨在保留乳清蛋白中的活性成分以及提高配料中β-酪蛋白的含量。主要研究内容和结果如下:(1)首先,研究了温度、平衡时间、pH、NaCl添加浓度、柠檬酸钠添加浓度等条件对β-酪蛋白从胶束中解离的影响。结果显示,在温度4℃条件下,胶束态β-酪蛋白的选择性解离效果较好,且平衡时间为120 min时,β-酪蛋白解离达到平衡,此时β-、κ-、α-酪蛋白的解离率依次为42.79%、33.03%、13.63%,乳清相中这三种游离酪蛋白之间的占比依次为60.25%、30.47%、9.28%。(2)其次,研究了pH、膜孔径、浓缩倍数、过滤阶段数等小孔径微滤分离参数对乳清蛋白和β酪蛋白共分离效果的影响。结果显示,在4℃条件下平衡120 min,设置pH值为6.7,采用100 nm孔径陶瓷膜,设置浓缩倍数为3倍,设置过滤阶段数为5,β-酪蛋白和乳清蛋白的共分离效果最优,得到配料中β-酪蛋白和乳清蛋白的比例为31.58%和68.42%,活性IgG、LF、LPO含量依次为0.72 g/g、0.98 g/g、5.28 U/mg,均高于传统膜过滤羊乳清蛋白粉和市售WPC50羊乳清蛋白粉,且低温膜过滤羊乳清蛋白粉中蛋白糖基化的程度也较低。(3)最后,利用蛋白质组学技术对低温膜过滤(4℃)羊乳乳清蛋白粉、传统膜过滤(40℃-45℃)羊乳乳清蛋白粉、市售WPC50羊乳乳清蛋白粉进行比较研究。结果显示低温膜过滤、传统膜过滤、市售WPC50羊乳乳清蛋白粉中检测到的蛋白数目分别为:246、276、256,其中有181个蛋白是低温膜过滤、传统膜过滤、市售WPC50乳清蛋白粉共有的,3个是低温膜过滤与市售WPC50乳清蛋白粉共有的,53个是低温膜过滤与传统膜过滤共有的。传统膜过滤与低温膜过滤得到的乳清蛋白粉相比,前者共有6个显著上调蛋白,40个显著下调蛋白,差异蛋白与前述低温膜过滤乳清蛋白中β-酪蛋白增多且活性蛋白保留较高相一致。三种乳清蛋白粉中差异蛋白调节作用的不同主要集中在细胞组成和分子功能方面;其中低温与传统膜过滤乳清蛋白粉相比,差异蛋白代谢通路主要集中在人类疾病通路;低温与WPC50乳清蛋白粉相比,差异蛋白代谢通路主要集中在人类疾病通路、组织系统通路、代谢过程。
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