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磷脂酰絲氨酸在乳制品中的穩(wěn)定性研究

發(fā)表時(shí)間:2025-07-04

磷脂酰絲氨酸(PS)作為一種重要的磷脂類化合物,在乳制品中的穩(wěn)定性受多種環(huán)境因素和加工條件影響,其降解機(jī)制及保護(hù)策略是研究的核心方向。以下從穩(wěn)定性影響因素、降解路徑及提升策略三方面展開分析:

一、影響磷脂酰絲氨酸穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素

pH值的作用

乳制品的pH范圍(通常 4.6-6.8)對磷脂酰絲氨酸穩(wěn)定性影響顯著。在酸性條件下(如發(fā)酵乳),磷脂酰絲氨酸分子中的磷酸基團(tuán)易發(fā)生質(zhì)子化,導(dǎo)致極性頭部電荷分布改變,分子間斥力減弱,易與酪蛋白等乳蛋白形成復(fù)合物,加速聚集沉淀;而在中性偏堿性環(huán)境中,它的磷酸酯鍵更易被水解酶(如磷脂酶)攻擊,尤其是乳中天然存在的磷脂酶 A₂,會催化磷脂酰絲氨酸水解生成溶血磷脂酰絲氨酸和游離脂肪酸,導(dǎo)致其活性結(jié)構(gòu)破壞。

溫度與熱處理的影響

低溫儲存(如 4℃冷藏)可延緩磷脂酰絲氨酸 降解,但若長期冷凍(-18℃),乳制品中的冰晶會破壞它與乳脂形成的脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu),導(dǎo)致其暴露于水相,增加氧化和酶解風(fēng)險(xiǎn)。熱處理是乳制品加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié):巴氏殺菌(60-70℃)對磷脂酰絲氨酸的影響較小,但超高溫滅菌(UHT,135℃以上)會引發(fā)它的熱氧化 —— 其不飽和脂肪酸鏈(如花生四烯酸殘基)中的雙鍵易被氧化生成過氧化物,進(jìn)而斷裂形成醛類物質(zhì),同時(shí)高溫會促使磷脂酰絲氨酸與乳清蛋白發(fā)生美拉德反應(yīng),導(dǎo)致其化學(xué)結(jié)構(gòu)不可逆改變。

氧化環(huán)境與金屬離子的催化作用

乳制品中存在的氧氣、光照及過渡金屬離子(如 Fe²⁺、Cu²⁺)是磷脂酰絲氨酸氧化降解的主要誘因。它的甘油骨架連接的脂肪酸鏈(尤其是不飽和脂肪酸)在金屬離子催化下,通過自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生氧化:先是雙鍵鄰位的亞甲基被奪取氫原子形成自由基,進(jìn)而與氧結(jié)合生成過氧自由基,分解為小分子醛、酮等,導(dǎo)致磷脂酰絲氨酸結(jié)構(gòu)崩解。此外,乳中的脂氧合酶也會加速這一過程,尤其在乳脂肪球膜(MFGM)中,PS 與脂氧合酶的空間距離較近,更易被靶向降解。

儲存時(shí)間與微生物活動

隨著儲存時(shí)間延長,乳制品中的微生物(如乳酸菌、腐敗菌)代謝產(chǎn)生的酸性物質(zhì)會降低體系 pH,同時(shí)分泌磷脂酶(如磷脂酶 C),進(jìn)一步催化磷脂酰絲氨酸的磷酸二酯鍵水解,生成甘油二酯和磷酸絲氨酸。即使在無菌條件下,其自身的化學(xué)不穩(wěn)定性也會隨時(shí)間累積,尤其是在光照或反復(fù)凍融條件下,降解速率顯著加快。

二、磷脂酰絲氨酸的主要降解路徑

磷脂酰絲氨酸在乳制品中的降解以化學(xué)水解和氧化反應(yīng)為主,同時(shí)伴隨酶促降解:

化學(xué)水解:在酸性或堿性條件下,磷脂酰絲氨酸的磷酸酯鍵發(fā)生斷裂,生成絲氨酸和溶血磷脂;若處于高溫環(huán)境,甘油酯鍵也可能水解,釋放游離脂肪酸和磷酸絲氨酸衍生物。

氧化降解:不飽和脂肪酸鏈的氧化是磷脂酰絲氨酸結(jié)構(gòu)破壞的核心路徑,分為起始(自由基生成)、增殖(過氧化物積累)和終止(小分子產(chǎn)物形成)三個(gè)階段,導(dǎo)致它的雙親性結(jié)構(gòu)喪失,無法維持脂質(zhì)雙層或膜結(jié)合活性。

酶促降解:乳中內(nèi)源性磷脂酶(如 A₁、A₂、C)或微生物分泌的磷脂酶,可特異性水解磷脂酰絲氨酸分子中的不同位點(diǎn):磷脂酶 A₂作用于 sn-2 位脂肪酸鏈,生成溶血磷脂酰絲氨酸;磷脂酶 C 則靶向磷酸酯鍵,生成甘油二酯和磷酸絲氨酸,這些產(chǎn)物均失去 PS 原有的生理活性。

三、提升磷脂酰絲氨酸在乳制品中穩(wěn)定性的策略

優(yōu)化加工工藝

采用溫和的熱處理方式(如巴氏殺菌替代 UHT),并控制加熱時(shí)間(如縮短至 15-30 秒),減少磷脂酰絲氨酸的熱氧化和蛋白結(jié)合損失;在均質(zhì)過程中,通過調(diào)節(jié)壓力(如 15-20 MPa)促進(jìn)它與乳蛋白形成穩(wěn)定復(fù)合物,利用蛋白的包裹作用隔絕氧氣和酶的攻擊。

調(diào)控體系環(huán)境

調(diào)整乳制品 pH 至中性偏酸(如 pH 6.0-6.5),既避免堿性條件下的酶解加速,又減少酸性過強(qiáng)導(dǎo)致的聚集;添加天然抗氧化劑(如維生素 E、茶多酚)或金屬離子螯合劑(如檸檬酸),抑制自由基生成和金屬離子的催化作用,其中茶多酚可與磷脂酰絲氨酸形成氫鍵,增強(qiáng)其抗氧化能力。

改進(jìn)儲存條件

采用避光包裝(如棕色玻璃瓶或鋁箔包裝),并在 4℃以下冷藏儲存,避免冷凍 - 解凍循環(huán);對于長保質(zhì)期產(chǎn)品,可結(jié)合無菌灌裝技術(shù),減少微生物污染引發(fā)的酶促降解。

添加保護(hù)劑

引入乳清蛋白分離物(WPI)或酪蛋白磷酸肽(CPP),通過分子間相互作用(疏水作用、靜電吸引)形成磷脂酰絲氨酸-蛋白復(fù)合物,將磷脂酰絲氨酸包裹在疏水核心中,降低其與氧氣、酶的接觸概率;此外,添加鞘磷脂等其他磷脂可與它共同形成脂質(zhì)雙層,提高整體膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

磷脂酰絲氨酸在乳制品中的穩(wěn)定性需通過控制加工條件、優(yōu)化儲存環(huán)境及引入保護(hù)機(jī)制綜合提升,以很大程度保留其結(jié)構(gòu)完整性和生理功能。

本文來源于理星(天津)生物科技有限公司官網(wǎng) http://jgjsqc.com/

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