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脂肪水解反应及其影响因素探讨

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:脂肪水解反应可以在酸、碱或脂肪酶催化下发生,但在适宜的压力和温度下,脂肪与溶解在油相中的水也能发生非催化水解反应。搅拌诱导产生的脂解作用依赖于脂肪球破坏的程度。反渗透浓缩原料乳时使用的温度高于7℃可诱导脂肪分解。乳中的白细胞含有脂肪酶或羧酸脂酶,这可能引起乳房炎乳的脂解作用。脂肪酶能在乳粉中残存,从而引起乳粉的脂肪分解。

脂肪水解反应及其影响因素探讨

脂肪水解反应可以在酸、碱或脂肪酶催化下发生,但在适宜的压力和温度下,脂肪与溶解在油相中的水也能发生非催化水解反应

正常牛乳中游离脂肪酸的含量小于0.5μmol/mL。这是甘油酯合成不完全的结果并不是脂肪分解作用。

原料乳含有脂肪分解酶(脂肪酶)。乳中存在两种天然的脂酶。一种是胆盐刺激脂酶,它在人乳中占蛋白质总量的10%左右,在婴幼儿乳脂肪消化方面有重要作用。这种酶在家畜动物的乳中是不存在的。另一种是脂蛋白脂酶(Lipoprotein Lipase,LPL),它在所有哺乳动物的乳中都存在。

人胰脂酶、牛乳脂酶和人肝脂酶水解甘油三酯、甘油二酯、单甘油酯的1、3位;水解甘油磷脂的1位,基本不分解胆固醇脂类和神经鞘脂类。脂酶作用分为两个独立的阶段。首先,脂酶吸附在脂肪、水界面上;然后酶与界面上单一作用的底物分子结合于活性位点并发生分解。流体力学和实验研究表明,“界面认知位”是和活力位点分离的。早期研究认为,脂酶作用的最适pH是8~9。近期研究认为直至pH为10时,脂酶的活力仍在上升。

牛乳中80%以上的脂酶是和酪蛋白结合的,这种结合主要靠静电引力,即酪蛋白上带负电荷的磷酸盐和酶带正电荷的区域相互结合。人乳中的脂酶大部分和脂肪球结合,这可能是因为人乳和牛乳比较,酪蛋白含量低的原因。乳经冷却或冷冻使脂酶由脱脂乳部分转移至脂肪部分,这可能是冷处理诱导牛乳脂解作用的原因之一。

牛乳中含有2μmol/mL游离脂肪酸时会产生酸败的风味。在某些情况下,游离脂肪酸的量显著增加是由于“诱导型”或“自发型”的脂解作用引起的。当乳脂肪酶系统被物理化学方法激活时,会发生“诱导型”的脂解作用;牛乳在挤出之后必须经及时冷却,没有更好的方法抑制“自发型”的脂解作用。乳房炎和微生物污染也能引起脂肪的分解、酸败。

(一)“诱导型”脂解作用

1. 搅打和起泡

原料乳中的脂肪酶在搅打或牛乳起泡的情况下很容易被激活。这些处理破坏了乳脂肪球膜,使乳中的三酰甘油酯更易接触乳中的脂肪酶。

诱导脂解的程度依赖于搅打的类型(如泵的输送)、搅拌的强度和时间、脂肪酶存在的数量、脂肪的含量和硬度、乳脂肪球膜的脆弱程度。晚期泌乳和有自发脂解倾向的乳对搅拌敏感,容易发生诱导脂解作用。搅拌诱导产生的脂解作用依赖于脂肪球破坏的程度。搅拌还会造成脱脂乳和稀奶油相之间脂肪酶的重新分配。

正常搅拌的激活作用起因于机械设备不适合的安装和设计,对乳品机械的不充分的保养、过多的空气进入系统会引起湍流和起泡;生产线上的弯头、连接处、长或窄的管道、垂直的开口处是引起湍流的主要原因。泵(尤其是带有通气装置的泵)能破坏乳脂肪球。反渗透浓缩原料乳时使用的温度高于7℃可诱导脂肪分解。工厂分离稀奶油经过均质后离开操作容器时保持相对高的压力也能促进脂解作用。在空气存在的条件下,空气流速过快或连续的搅拌都会引发激活作用。

脂肪酶激活后原料乳或稀奶油的脂解程度是由贮存的温度和贮存时间来决定的。快速冷却到低温和在低温贮存可以使脂解作用保持在最小程度。

2. 均质

对原料乳或稀奶油均质会引起非常强的脂解作用。均质乳的脂解作用是同均质压力、均质时间、温度是相关的。灭菌的均质乳同未均质的乳混合更加容易发生脂解作用。在实际生产中,均质可在杀菌之前或之后立刻进行,使得脂肪酶在乳中发挥作用之前便受到了热失活。

3. 受热激活

当新鲜乳或稀奶油受热发生温度变化时,可诱导发生脂解作用。最适合的激活条件是冷却到5℃以下,接着温度升高到25~35℃,又再次冷却到10℃以下,便会发生脂肪分解作用。

如果少量的冷却乳或稀奶油同大量温度较高的乳混合,便会发生受热激活作用。如果稀奶油在杀菌之前经过冷藏,在30℃左右分离,这个过程也能引起脂肪分解作用。

4. 冷冻(www.xing528.com)

搅拌后的乳经冷冻和解冻过程可能诱导脂解作用。反复冷冻-解冻过程是最有效的;但其脂解作用低于中等搅拌引起的脂解作用。批量乳的冷冻也会诱导脂解作用。

(二)“自发型”脂解作用

牛乳发生了脂解作用,但却未经历上面提到的各种处理方法,这是“自发型”的脂解作用。仅有一部分牛乳会发生脂解反应。影响“自发型”的脂解作用的因素有如下六点。

1. 泌乳期

自发脂解与许多因素有关,包括牛的个体差异、泌乳期和妊娠期等。其中泌乳期是自发脂解乳最重要的因素之一。在泌乳晚期极易产生自发脂解乳,引起乳的风味变化;其中之一就是泌乳末期的产生的苦味奶。

2. 喂养和营养

营养不良的牛容易产生自发脂解程度高的牛乳。给牛喂养干饲料,尤其是干草和高碳水化合物的冬季饲料,可能会使乳增加自发脂解的可能性;而喂养绿草则不会。

3. 季节

季节的变化会影响乳的自发脂解作用,在较冷的月份影响更大;季节相对泌乳期、妊娠期、喂养的饲料而言是次要因素。

4. 乳产量

同高产量的牛相比,低产量的牛比较容易产生自发脂解的牛乳;但乳的产量还受其他因素的影响,如泌乳期、喂养的质量和数量等。相对早挤乳而言,晚挤乳更容易产生自发的脂解作用。这主要是因为晚挤乳同前面挤乳的时间间隔比较小,乳产量较低的缘故。

5. 乳房炎

许多研究表明,乳房炎乳中存在着诱导脂肪酶活性。乳中的白细胞含有脂肪酶或羧酸脂酶,这可能引起乳房炎乳的脂解作用。乳房炎使得乳中的游离脂肪酸含量升高。

6. 微生物脂酶

生产前后发生的微生物污染均可以引起乳或乳制品的脂肪分解、酸败。贮存的牛乳中只要嗜冷菌的数量大于5×106CFU/mL便会发生脂解作用。

脂解的酸败能发生在巴氏杀菌乳中,但报道很少;脂解的风味缺陷在巴氏杀菌的奶油中是最常见的。巴氏杀菌乳和奶油的风味缺陷与大量的嗜冷菌(大于107CFU/mL)污染有关;这种作用会在5℃时经过4~5d贮存后发生,而高温下只经过较短的时间便会发生。对乳的热处理强度在72℃、15s和UHT处理之间时,嗜冷菌的芽孢前体也能造成脂解腐败。

脂肪酶能在乳粉中残存,从而引起乳粉的脂肪分解。嗜冷酵母、霉菌细菌能引起奶油的酸败和表面腐败,这与工厂的生产和卫生管理有关。

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