(上海旺旺食品集團(tuán)有限公司，上海 201103)

牛奶濃縮蛋白（Milk Protein Concentrates，MPC）由生乳經(jīng)脫脂后，經(jīng)超濾濃縮，再噴霧干燥制得。MPC是完全蛋白質(zhì)，包含酪蛋白和乳清蛋白，且二者之間的比例與在牛奶中的比例相同或相似。與脫脂奶粉和全脂奶粉相比，MPC蛋白質(zhì)含量高，乳糖含量低，因此可以為終產(chǎn)品提供高營(yíng)養(yǎng)及特定感官和功能特性，目前已被廣泛應(yīng)用于各類食品。但也正是由于其高蛋白等特性，對(duì)儲(chǔ)存條件有相對(duì)苛刻的要求，儲(chǔ)存過(guò)程中容易失去良好的溶解性，因此研究人員通過(guò)一些工藝的改進(jìn)，不斷地對(duì)這一劣勢(shì)進(jìn)行改善。

1 牛奶濃縮蛋白的制備

近年來(lái)MPC在末端產(chǎn)品的使用越來(lái)越廣泛，生產(chǎn)量逐年增加。越來(lái)越多的研究者對(duì)其關(guān)鍵特性，比如溶解性、復(fù)水性、起泡性、特別是儲(chǔ)存后的溶解性等，從制程角度進(jìn)行了研究。

Rupp等將噴粉前蛋白濃度分別控制為19%、21%、23%，比較了一次超濾濃縮加蒸發(fā)濃縮對(duì)成品MPC80的影響。結(jié)果顯示，三者對(duì)MPC80的堆積密度、溶解性、起泡性沒(méi)有顯著影響，在30℃條件下儲(chǔ)存，其溶解性都會(huì)顯著變差。更高的蛋白濃度濃縮液對(duì)復(fù)水有一定影響，濃度高的黏度大[1]。

Wang對(duì)比了蒸發(fā)濃縮和納濾濃縮制得的MPC在不同熱處理?xiàng)l件下的凝膠特性。在未預(yù)熱的情況下，蒸發(fā)濃縮的MPC比納濾濃縮的MPC有更高的彈性模量、硬度和較低的乳清蛋白離心率，因而具有更好的凝膠特性[2]。

Mao等比較了在滲濾階段按0、50、100、150mmol/L添加量添加NaCl對(duì)成品MPC80溶解性的影響，發(fā)現(xiàn)添加量為150mmol/L時(shí)MPC80具有最高的溶解性[3]。

孫顏君等采用薄膜蒸發(fā)濃縮牛乳超濾截留液的固形物含量為15.55%、18.17%和26.12%，比較其對(duì)MPC粉末粒徑、流動(dòng)性、溶解性和噴流性指數(shù)的影響。結(jié)果表明，在噴粉前濃縮液固形物含量為26.12%時(shí)加工出來(lái)的MPC具有較好的溶解性和流動(dòng)性[4]。另外，他們還研究了不同進(jìn)口、出口的干燥溫度對(duì)MPC粉的影響，發(fā)現(xiàn)130℃/65℃、160℃/78℃、190℃/93℃的入口、出口干燥溫度對(duì)乳清蛋白變形率沒(méi)有顯著性影響，但隨著噴霧干燥溫度的升高，MPC的水分含量降低，粒徑增加，溶解性降低[5]。

高蛋白含量的牛奶濃縮蛋白，例如MPC80在20℃復(fù)水還原時(shí)顯示出較差的溶解性，溫度升高至37℃時(shí)溶解度會(huì)提升。在牛奶中或者乳清中溶解性會(huì)比在水中好很多。這些高蛋白含量的牛奶濃縮蛋白的溶解性與礦物質(zhì)的組成有較高的相關(guān)性，鈉離子含量較高，鈣、鎂離子含量較低，則會(huì)增強(qiáng)溶解。MPC80、MPC90在37℃儲(chǔ)存60d相比20℃儲(chǔ)存60d，溶解性會(huì)降低一半。若能在3℃下儲(chǔ)存，則存放12個(gè)月溶解性也僅降低15%。

樊鳳嬌等研究測(cè)試了以超聲條件300W、600W分別處理3、5、10min對(duì)新鮮MPC70的影響，發(fā)現(xiàn)在300W、10min的超聲處理?xiàng)l件下，MPC水溶性下降最慢。進(jìn)而指出在MPC的生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行超聲處理，可以在一定程度上減緩MPC貯藏過(guò)程中水溶性下降程度[6]。

孫鵬研究指出，未經(jīng)高壓處理時(shí)，新鮮MPC粉末20℃時(shí)的溶解度為66%；在-20℃條件下儲(chǔ)存6周，溶解度下降10%，在儲(chǔ)存12個(gè)月后，其溶解度繼續(xù)下降至原溶解度的50%。而在200MPa、40℃的處理?xiàng)l件下，濃縮物的初始溶解度提高至85%。環(huán)境溫度條件下儲(chǔ)存6周，MPC溶解度不變，儲(chǔ)存12個(gè)月后仍可保留85%的初始溶解度。靜態(tài)高壓處理對(duì)提高M(jìn)PC溶解度有較大的幫助[7]。

徐雨婷的研究指出，脫鈣MPC的初始溶解度都在95%以上，且隨脫鈣程度的增加而略有提高。在35℃儲(chǔ)藏4個(gè)月后，未脫鈣MPC的溶解度顯著降低；11.1%脫鈣的MPC，其溶解度下降的程度則明顯降低；18.6%～37.1%脫鈣MPC的溶解度在儲(chǔ)藏期內(nèi)幾乎不變。隨著脫鈣率的增加，MPC的凝膠性逐漸降低，但鈣的回補(bǔ)能顯著恢復(fù)其凝膠性，其中11.1%脫鈣MPC的凝膠性可通過(guò)鈣的回補(bǔ)得到基本恢復(fù)。但MPC的起泡性、泡沫穩(wěn)定性、乳化性、乳化穩(wěn)定性都隨脫鈣程度的增加而提高[8]。

2 牛奶濃縮蛋白的特性

MPC的特性首先是溶解性，超濾（UF）工藝很好地保持了蛋白質(zhì)的原始結(jié)構(gòu)，從而保持了MPC的部分溶解性，但又因?yàn)榈鞍踪|(zhì)含量高，一定程度上限制了MPC的溶解性。MPC的溶解性是其他乳化性、起泡性、凝膠性的基礎(chǔ)。MPC中的高蛋白含量使之呈現(xiàn)非常好的乳化性[8]。

Babu等研究了蛋白含量為70.3%、81.5%、88.1%的三款MPC在25℃、40℃儲(chǔ)存12周的形態(tài)、功能、流動(dòng)性變化。在25℃儲(chǔ)存12周以后，隨著蛋白含量的增加，基礎(chǔ)流動(dòng)能值、流動(dòng)速率指數(shù)顯著地增加；動(dòng)態(tài)流動(dòng)測(cè)試顯示，較高的蛋白含量具有較高的滲透性。剪切測(cè)試顯示25℃儲(chǔ)存較40℃具有更好的流動(dòng)性。因此，在25℃儲(chǔ)存12周較40℃儲(chǔ)存12周時(shí)MPC凝聚較少，具有較好的流動(dòng)特性[9]。

Crowleya等研究了MPC復(fù)原乳的熱穩(wěn)定性。測(cè)試的pH值區(qū)間為6.3～7.3，當(dāng)pH＜6.8時(shí)，復(fù)原乳的熱穩(wěn)定性隨著MPC蛋白含量的增加而減少，因?yàn)楦叩鞍缀康腗PC具有更多的活性鈣離子。當(dāng)pH＞6.8時(shí)，高蛋白含量的MPC帶來(lái)的高鈣離子活性與解聚的k-酪蛋白而部分抵消，未呈現(xiàn)相同的規(guī)律。乳糖和尿素的添加只在鈣離子導(dǎo)致凝聚的pH之外產(chǎn)生影響[10]。

Hunter等研究了MPC85不同儲(chǔ)存時(shí)間、儲(chǔ)存溫度條件下，對(duì)MPC85強(qiáng)化的脫脂奶凝乳特性的影響（其MPC85的強(qiáng)化添加量為2.5‰）。結(jié)果顯示，隨著儲(chǔ)存溫度及時(shí)間的增加，MPC85的溶解性變差，同時(shí)凝乳的復(fù)合模量和屈服應(yīng)力增加。這個(gè)過(guò)程不影響凝乳的第一步，即k-酪蛋白的裂解，只是影響凝乳的第二步及其余酪蛋白的聚集[11]。

Ye研究了濃縮牛奶濃縮蛋白的乳化特性，研究對(duì)象為4個(gè)不同鈣含量的MPC80，發(fā)現(xiàn)較高鈣含量的MPC形成的乳狀液粒徑較大，油滴總表面積結(jié)合的蛋白更低，且這些結(jié)合的蛋白的比例與最初的MPC均發(fā)生改變。低鈣含量的MPC形成的乳狀液，隨著粒徑的增大，穩(wěn)定性變差，在超過(guò)一個(gè)臨界點(diǎn)后蛋白會(huì)發(fā)生聚集[12]。

樊鳳嬌等研究指出，MPC水溶性的下降主要是在儲(chǔ)藏過(guò)程中，蛋白質(zhì)之間通過(guò)形成氫鍵、二硫鍵和疏水相互作用以及共價(jià)鍵產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)造成的。蛋白質(zhì)含量越高，水溶性下降得越明顯；一定含量的還原糖可以改善這個(gè)現(xiàn)象[13]。

李妍等研究結(jié)果表明，溫度通過(guò)影響粉粒中酪蛋白膠束成分的溶解度而影響MPC復(fù)水速率。在25～45℃的范圍內(nèi)，隨著溫度的提高，復(fù)水溶解速率顯著增加。在45～55℃階段，MPC在1h內(nèi)可完成復(fù)水，此時(shí)復(fù)水速率隨著溫度變化差異不明顯。對(duì)復(fù)水過(guò)程中溶解相和非溶解相組成變化的分析表明，MPC顆粒中乳糖和乳清蛋白成分容易分散溶解，而酪蛋白及其結(jié)合的鈣、鎂、磷溶解緩慢，其是限制MPC復(fù)水溶解的主要因素，且提高復(fù)水溫度不能減少M(fèi)PC不溶性成分含量[14,15]。

3 牛奶濃縮蛋白的應(yīng)用

近年中國(guó)市場(chǎng)酸奶品類發(fā)展迅猛，MPC較脫脂奶粉有更低的乳糖含量，可以更高效率地提供蛋白，使之可以用于低乳糖酸奶加工以提高酸奶的質(zhì)地。傳統(tǒng)的酸奶質(zhì)地較差且有乳清分離，在加工中一般加入凝膠劑和穩(wěn)定劑，而MPC因?yàn)橛休^高的蛋白質(zhì)含量，可以作為穩(wěn)定劑來(lái)提高酸奶的質(zhì)地，從而也會(huì)起到清潔標(biāo)簽的作用，符合現(xiàn)在的市場(chǎng)趨勢(shì)。當(dāng)MPC70替代牛奶的量為0～10%時(shí)，發(fā)酵酸奶的感官品質(zhì)、表觀黏度、乳清析出以及硬度隨替代量的增加明顯提高，提高了發(fā)酵酸奶的品質(zhì)。但當(dāng)替代量超過(guò)10%時(shí)，發(fā)酵酸奶的品質(zhì)開(kāi)始下降[16,17]。

高蛋白酸奶獲得了越來(lái)越多消費(fèi)者的青睞，部分原因是口味和質(zhì)地的改善，更重要的原因是越來(lái)越多的科學(xué)證據(jù)表明，乳蛋白對(duì)健康有益。高蛋白酸奶可以通過(guò)發(fā)酵前添加蛋白類乳制品，或者發(fā)酵后濃縮發(fā)酵液排除乳清的方式生產(chǎn)。發(fā)酵前添加的蛋白類乳制品包括牛奶濃縮蛋白、乳清蛋白等，而更多采用的是添加牛奶濃縮蛋白。這種方式的固定投入相對(duì)較少，成品變化多樣，生產(chǎn)線更具柔性[18]。

MPC具有良好的應(yīng)用前景，但儲(chǔ)存過(guò)程中溶解性的降低始終沒(méi)有找到可工業(yè)化生產(chǎn)的解決方案，從而限制了其應(yīng)用，需要繼續(xù)深入研究。