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牛奶加热后变得跟蛋羹似的,是因为变质了吗?

本帖由 漂亮的石头2015-07-11 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    牛奶在微波炉里加热之后变成了类似蛋羹的固体,真的是因为牛奶变质了么?

    [​IMG] menz,食品安全、结构生物学

    先上结论:时间长了长细菌,牛奶变酸,导致蛋白易沉淀,加热促进这一过程。

    我也有同样的经历,从超市买来的半脱脂牛奶,放在冰箱里,保质期大约两周,第一周牛奶没有问题。到了第二周,如果不加热看不出任何问题,很稀很白很正常,但是放到微波炉加热以后,就会上层析出乳清,下层凝固成白色酪状物。

    这明显是因为加热引起的蛋白变性、沉淀,凝固。但问题在于,一般的新鲜牛奶中的蛋白,加热也会变性,蛋白含量也不比之后更少,为什么它不会沉淀凝固?

    (背景知识:
    • 蛋白质由20种氨基酸按一定顺序排序卷曲组成。卷曲后的蛋白质,氨基酸之间由氢键、静电力、范德华力、二硫键等化学键铆定,形成一定固定的结构。
    • 一般的蛋白质,疏水性氨基酸包裹在内,亲水性氨基酸包裹在外,保证稳定性和溶解度。
    • 加热可破坏一般蛋白质的三级结构,疏水氨基酸暴露在外,蛋白变性聚沉。
    • 等电点沉淀:蛋白质是酸碱两性分子,其pH在等电点时,氨基酸所带电荷被抵消,破坏氨基酸间的离子键,也破坏氨基酸-水分子间的作用力,此时蛋白质分子颗粒在溶液中因没有相同电荷的相互排斥,分子相互之间的作用力减弱,其颗粒极易碰撞、凝聚而产生沉淀。)

    1. 牛奶中酪蛋白的结构
    牛奶中含有约3.3%蛋白质,其中约82%是酪蛋白。牛奶中酪蛋白主要分为四种,分别为α-s1型、α-s2型、ß型和κ型。在牛奶中,酪蛋白大多不是以游离的蛋白分子形式存在,而是结合成一个一个的颗粒束(如下图)。
    [​IMG]图中,圆圈是各种酪蛋白形成的亚结构,圆圈中的小灰点代表蛋白分子上结合的磷酸钙,弯曲的细线代表κ型酪蛋白。κ型酪蛋白包裹其它酪蛋白,它的一端疏水,在内部,稳定其它酪蛋白,另一端亲水,在外部与水分子结合,使颗粒束在牛奶中稳定存在。

    2. 为什么鲜牛奶加热不会变性沉淀?
    因为酪蛋白含有大量脯氨酸,使其缺少固定的三级结构。没有结构可以被加热导致去折叠,也就谈不上热变性。所以只要不是温度过高或高温太长时间,其外层的κ型酪蛋白都可以保证、保护它在牛奶中的稳定性,不会沉淀。

    3. 为什么放置略久的牛奶,加热后会变性沉淀?
    酪蛋白的等电点约为pH 4.7。牛奶放置一段时间,细菌增殖产酸,使牛奶的pH下降接近酪蛋白的等电点。一方面导致了牛奶中酪蛋白丢失电荷,变得非常不稳定,另一方面,酸性增加了有机磷和有机钙离子的溶解度,释放到溶液中,进一步分解了酪蛋白的颗粒束结构。于是,酪蛋白颗粒束解聚散开。加热导致牛奶中的熵增加,进一步加剧了这一过程,也加剧了酪蛋白间的疏水作用,聚合沉淀,形成乳酪状。

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