酸性条件下乳蛋白稳定机理
A. Nakamura et al. / 日本食品科学杂志 (2011) 559-566
清爽型乳饮料的开发
乳饮料下一个产品的发展趋势
• 营养化朝功能化发展 • 口感清爽化发展 • 美味化发展
我们的解决方案
• 采用乳酸菌和酵母菌共同作用，开发出美味、有功能性的、口感清 爽的新一代乳饮料 •历史上的饮料食品如老面馒头，黄酒，格瓦斯饮料，kefir乳饮料， 马奶酒等都有乳酸菌和酵母菌共同作用来制作食品饮料，值得借鉴
Calpis 系列产品 杀菌型乳酸菌饮料
Courtesy ; C.G.Kruif
BUILDING STONE OF DAIRY
Whey protein strands Casein Micelle
2.SSPS（大豆多糖）的AFM图像与 分子模型
SPSS形貌图（1µm×1µm）
不同分子量的SSPS和casein micell的结合情况
差示扫描量热仪DSC
粒度测试仪
高速离心机
食品微结构研究方向 合作单位设备介绍
扫描电镜SEM
原子力显微镜AFM
透射电镜TEM
激光共聚焦显微镜CLSM
动静态光散射仪DLS
扩散波波谱仪DWS
光学显微镜的不同观察方式介绍
研究级光学显微镜是食品微 结构研究最重要的工具之一 主要的观察方法有以下几种: 明场 BF 暗场 DF 相差 PH 偏光 PL 荧光 FL 微分干涉 DIC 激光共聚焦 CLSM
脱脂 去蛋白 酸解, 酶解 浓缩
产品颜色
灭菌 喷雾 干燥
白色至微黄色
SSPS的傅立叶红外分析
与标准图库进行对比分 析：样品具有多糖的特征 吸收峰
在3200 cm-1-3500 cm-1附近 有宽的吸收峰，说明大豆水 溶性多糖中含有O-H和N-H， 并且在分子间和分子内形成 氢键
在1739 cm-1和1635 cm1处出现了吸收峰，推测 该峰为醛基中C=O的伸缩 振动引起的
1% water solution
0.3% water solution
通过上图能明显看出果胶的zeta电位要高于大豆多糖(ssps),二者的 基本单位都是由半乳糖醛酸基团引起的.并随着PH值的下降,zeta电位 接近零,随着氢离子浓度增加, 半乳糖醛酸的羧基解离度下降,越接近电中性.
乳饮料中蛋白质颗粒的显微观察
1
CC27-SN28443; d=0 mm Viscosity Shear Stress
2013-09-03-pectin 1.5%-2-cc27 1
0.1

2013-09-03-ssps 2.0%-1-cc27 1 CC27-SN28443; d=0 mm Viscosity
0.01
不同成像手段对淀粉颗粒的研究
通过对比可以看出采用研究 级光学显微镜也能得到比较 好的图像，不同的成像方式 能带给我们更多的样品细 节，有利于我们对产品性质 的把握
可溶性大豆多糖（SSPS）稳定 酪蛋白机理以及对照研究
1.酪蛋白胶束的结构与大小
酪蛋白与乳清的透射电镜图谱
2牛奶中的主要颗粒分布情况
大豆多糖
H+
H+
pI=2.0
水化层
Protein Protein
H+ H+
Protein Protein
H+
Protein
A. Nakamura et al. / Food Hydrocolloids 17 (2003) 333–34
HM-果胶保护蛋白的机理
HM-果胶
羧基
静电互斥
半乳糖醛酸残基
水化层
45.2±3.1 nm
其他糖类
半乳糖醛酸带负电
A. Nakamura et al / Food Hydrocolloids 17 (2003) 333–34
6. 大豆多糖和果胶对照比较 6.1 来源原料
可溶性大豆多糖 果胶
大豆
苹果
柑橘
甜菜
6.2结构对比
可溶性大豆多糖是一条由α－1，4糖苷键 连接起来的鼠李糖-半乳糖醛酸链构成； 鼠李糖连接着直链，直链的长度2-50个单糖 分子量可高达400，000单位，
半乳糖 阿拉伯糖
M 甲基化
果胶的结构与大小（AFM and DLS）
1 um2 image of CDTA-extracted pectin on mica
Pectin形貌图 （1µm×1µm）
果胶和酪蛋白相互作 用形貌图 （1µm×1µm）
Sugar beet pectin and AFM Images
SSPS与SPI（大豆蛋白）结合示意 图
不同PH值条件下的ssps与蛋白质以及 油脂结合情况
3. 果胶的分子结构
果胶结构简图
A AA
A
鼠李半乳糖醛酸区I
M
A
MM M
半乳糖醛酸GalA 鼠李半乳糖醛酸Rha-GalA 葡萄糖醛酸GlcA
A 乙酸酐
鼠李半乳糖醛酸区II
M M M
MM
甲基木糖 木糖
• • •
乳
1919年，第一批可尔必思上市，迄 今为止，可尔必思已经有近90年的 历史。以脱脂乳加入特有的乳酸菌 1915年，三岛回到日本开 和酵母菌进行发酵 始研究酸奶的制备技术 1902年，可而必思创始人 三岛海云于中国蒙古发现了 酸奶和马奶酒
可尔（钙calcium) + 必思(最上乘美味)
PH6.6左右时，酪蛋白和 果胶都带负电荷，在体 系中发生了耗散絮凝的 情况 PH5.2左右时，酪蛋白的 负电荷减弱，和果胶开 始发生作用
PH4.6以下，酪蛋白开始 带正电荷与果胶进行吸 附，并发生静电排斥， 体系开始变得稳定
SSPS保护蛋白的机理
H+
Protein Protein
静电互斥
H+
Protein
0.5-10微米 3.1-4.0 %
whey casein micelle protein 50-500nm 2-10nm 2.1-2.5 % 0.6-0.7%
• 乳清蛋白质中α-乳白蛋白分子量 为14000，β-乳球蛋白分子量为18000
ALPHA-LACTALBUMIN alpha-乳白蛋白
BOVINE BETA-LACTOGLOBULIN 乳清中beta-乳球蛋白
甲酯化
Protein
Protein
Protein
>75% GalA)
A. Nakamura et al. / Food Hydrocolloids 17 (2003) 333–34
Zeta-potential and pH of pectin and ssps
0 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 1 2 3 4 5 6 pectin SSPS 7
乳饮料中颗粒分布不均匀，存在 明显的聚集体，产品稳定性差
乳饮料中蛋白质颗粒均匀分 布，产品稳定性好
果胶和大豆多糖与酪蛋白相互作用 的微视频
大豆多糖和酪蛋白相互作用
果胶和酪蛋白相互作用
Pectin – polysaccharide complexes
果胶和酪蛋白相互作用形貌图（1µm×1µm）
5. SSPS 产品介绍与生产流程
100um
Scale of food processes and elements in the microstructure
乳饮料在不同尺度的结构情况
由于乳品，饮料等是一个高度均一的体系1μL结构情况 能代表1L样品，非常合适开展食品微结构研究
食品微结构研究的主要对象
（饮料，乳品，粉末食品等）
Shear Stress
0.001
0.0001
100
1/s
0.00001 1,000
.
Pectin coating a casein micelle
果胶和大豆多糖对酪蛋白的稳定机理
Akihiro Nakamura 2006
Schematic of the coating of casein micelles with pectin to stabilize an acidified dairy drink
Food Micro-structures
流变测量技术
Food structures
微流变测量技术（DWS等）
食品微结构研究方向设备情况
显微红外光谱 仪FTIR
流变仪
动态光散射仪DLS
食品微结构研究室 Food Microstructure labs
荧光显微镜 Olympus BX63光 学显微镜
可溶性大豆多糖稳定酪蛋白 机理及食品微结构研究
杭州时盛科技有限公司 福建味博高级应用专家 金世合 高工
主要内容 • 食品微结构研究内容与方法 • 可溶性大豆多糖（SSPS）稳定酪蛋白机 理以及对照研究 • 清爽型含乳类饮料产品开发 • 样品品尝和交流
食品工程正在进入显微结构时代！
Food Microstructure: the way in which elements are arranged in foods at the micro-level, their interactions and relation to properties. --José Miguel Aguilera
SSPS的傅立叶红外图谱
SSPS 的高效液相HPLC分析组份
Peak A B C D
分子量 676000 149000 21400 1600
SSPS模拟结构图
主链 半乳糖醛酸同聚糖(7-9)
---- ------- 还原 末端
侧链
鼠李糖半乳糖醛酸聚糖15,28,100