本发明属于超高温灭菌液态羊奶加工技术领域，特别涉及一种适于超高温灭菌液态羊奶加工处理的热稳定剂及其抑制液态羊奶超高温灭菌时蛋白质沉淀的应用。
背景技术：
羊奶营养丰富，富含蛋白质、脂肪、乳糖、矿物质、维生素以及多种生物活性物质，营养组成与母乳接近，被称为“奶中之王”。目前人们应用羊奶可加工成羊奶粉、羊酸奶、液态羊奶、羊奶奶酪等各种乳制品，其中液态羊奶是羊奶生产的主要产品。目前工业化生产的液态奶主要是巴氏奶和超高温灭菌奶。巴氏奶通过巴氏杀菌，仅杀死乳中致病微生物，奶中营养物质破坏少，充分保持奶的鲜度，但只能低温保存，保存时间较短；超高温灭菌奶是采用超高温(ultrahightemperature,uht)灭菌技术将奶经高温瞬时灭菌(135～140℃，2～4s)后，无菌罐装而加工制成的一种液态乳制品。目前超高温灭菌液态牛奶已实现工业化生产，产品质量稳定，可在常温下保存6个月以上。但用羊奶经超高温灭菌时往往出现蛋白质沉淀现象，其主要原因是羊奶的化学组成和加工特性与牛奶有一定的差别，在超高温灭菌过程中往往出现大量蛋白质变性沉淀现象，一些生产厂家常采用添加稳定剂方法解决蛋白质沉淀现象，效果不太理想，稳定性有时不超过1个月，同时添加稳定剂或多或少对人体健康有一定影响。也有些厂家采用降低杀菌温度的方法解决蛋白质沉淀现象，这样又会造成产品中一些微生物不能有效杀死，达不到“商业灭菌”的要求，在产品贮藏期间出现微生物腐败现象。因此，对于超高温灭菌生产液态羊奶时产生的蛋白质沉淀现象仍未得到有效解决，进而限制了液态羊奶的工业化生产。
随着食品生物技术的发展，采用酶处理技术可有效修饰食品中蛋白质结构，改善食品原料的加工特性,其中谷氨酰胺转胺酶(transglutaminase,tg酶)处理是一种有效的方法，tg酶是一种催化蛋白质分子间或分子内交联的蛋白酶，可改变蛋白质的结构和功能性质，广泛应用于富含蛋白质的肉类、水产品及豆制品中，提高产品的凝胶性，赋予食品蛋白质新的质构和口感。但在乳制品中通过tg酶使乳蛋白发生交联来提高乳蛋白耐热稳定性还未见报道。
为了克服现有技术中液态羊奶在超高温灭菌条件下出现蛋白质沉淀现象，本发明采用tg酶处理羊奶，提供了一种能防止其在超高温灭菌时蛋白质变性引起沉淀现象的超高温灭菌羊奶的制备方法，解决超高温灭菌羊奶生产中蛋白质沉淀的技术难题，可在超高温灭菌羊奶生产中推广应用。
技术实现要素：
本发明的目的之一是提供一种能够有效抑制液态羊奶超高温灭菌时蛋白质沉淀的热稳定剂。
同时本发明还提供了一种热稳定性好且基于超高温灭菌处理的液态羊奶以及抑制液态羊奶超高温灭菌时蛋白质沉淀的方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种适于液态羊奶超高温灭菌处理的热稳定剂，其是由tg酶和l-赖氨酸组成，且tg酶和l-赖氨酸的质量比为1:1～4。
一种超高温灭菌处理的液态羊奶，该羊奶的配方为：每公斤羊奶中含有tg酶0.5～1.0克、l-赖氨酸1.0～2.0克。
进一步限定，上述液态羊奶的配方为：每公斤羊奶中含有tg酶1.0克、l-赖氨酸2.0克。
一种抑制液态羊奶超高温灭菌时蛋白质沉淀的方法，该方法是向超高温灭菌处理前的液态羊奶中添加热稳定剂，所述热稳定剂由tg酶和l-赖氨酸组成。
进一步限定，所述tg酶和l-赖氨酸的质量比为1:1～4。
进一步限定，所述方法具体为：在预热处理后的羊奶中加入tg酶和l-赖氨酸，搅拌均匀，在45℃下保温30～60min，使乳蛋白与tg酶充分反应，之后按照常规超高温灭菌方法对羊奶进行处理。
进一步限定，所述预热处理的方法是：对前处理的羊奶在保温缸中加热到80～90℃，保温10～30min，之后冷却至40～45℃。
进一步限定，所述tg酶的添加量是每公斤羊奶添加0.5～1.0克，l-赖氨酸的添加量是每公斤羊奶添加1.0～2.0克。
进一步限定，所述tg酶的酶活为100u/g。
本发明提供的适于液态羊奶超高温灭菌处理的热稳定剂及应用，将谷氨酰胺转胺酶(transglutaminase，简称tg酶)与l-赖氨酸联合使用作为热稳定剂，用于防止羊奶在超高温灭菌时蛋白质变性引起沉淀的现象，与现有技术相比，具有以下优点：
1)本发明将tg酶与l-赖氨酸联合使用，产生协同增效作用，使羊奶中蛋白质与tg酶充分交联，充足的l-赖氨酸可提高反应体系中l-赖氨酸的浓度，有效提高tg酶与蛋白质的反应效率，提高羊奶的热凝固时间(hct)，进而大大提高羊奶的热稳定性。
2)本发明有效解决了液态羊奶在超高温灭菌时发生的蛋白质沉淀，进而使其热稳定性降低的问题，改善液态羊奶在贮存期间的稳定性，延长液态羊奶的保质期限。
具体实施方式
现结合实验数据和实施例对本发明的技术方案进行进一步说明，但是本发明不仅限于下述的实施情形。
本发明的适于液态羊奶超高温灭菌处理的热稳定剂由tg酶和l-赖氨酸组成，且tg酶和l-赖氨酸的质量比为1:1～4，羊奶中蛋白质可与tg酶充分交联，充足的l-赖氨酸可提高tg酶与蛋白质的反应效率，进而提高羊奶的热凝固时间(hct)。
下述实施例的羊奶要求酸度小于13°t，非脂乳固体大于8.1％，符合食品安全国家标准gb19301—2010《生乳》的要求。所用tg酶(谷氨酰胺转胺酶)，食品级，为泰兴市一鸣生物制品有限公司生产干粉剂，酶活为100u/g；l-赖氨酸，食品级，为山东巨荣生物工程有限公司生产干粉剂。
实施例1
本实施例适于液态羊奶超高温灭菌处理的热稳定剂由tg酶和l-赖氨酸组成，且tg酶和l-赖氨酸的质量比为1:2。
本实施例抑制液态羊奶超高温灭菌时蛋白质沉淀的方法，由以下步骤实现：
(1)将符合要求的羊奶用净化机净化，之后加热至60℃，用均质机在15mpa下均质处理，之后再将羊奶在保温缸中加热到85℃，保温20min，用管式热交换器冷却到45℃；
(2)向步骤(1)冷却到45℃的羊奶中加入tg酶和l-赖氨酸，tg酶的添加量是每公斤羊奶添加1.0克，l-赖氨酸的添加量是每公斤羊奶添加2.0克，搅拌均匀，在45℃下保温60min，使乳蛋白与tg酶充分反应，之后按照常规超高温灭菌方法对羊奶进行处理。
实施例2
本实施例适于液态羊奶超高温灭菌处理的热稳定剂，由tg酶和l-赖氨酸组成，且tg酶和l-赖氨酸的质量比为1:1.6。
本实施例抑制液态羊奶超高温灭菌时蛋白质沉淀的方法，由以下步骤实现：
(1)将符合要求的羊奶用净化机净化，之后加热至60℃，用均质机在15mpa下均质处理，之后再将羊奶在保温缸中加热到90℃，保温30min，用管式热交换器冷却到45℃；
(2)向步骤(1)冷却到45℃的羊奶中加入tg酶和l-赖氨酸，tg酶的添加量是每公斤羊奶添加1.0克，l-赖氨酸的添加量是每公斤羊奶添加1.6克，搅拌均匀，在45℃下保温50min，使乳蛋白与tg酶充分反应，之后按照常规超高温灭菌方法对羊奶进行处理。
实施例3
本实施例适于液态羊奶超高温灭菌处理的热稳定剂由l-赖氨酸和tg酶组成，且tg酶和l-赖氨酸的质量比为1:4。
本实施例抑制液态羊奶超高温灭菌时蛋白质沉淀的方法，由以下步骤实现：
(1)将符合要求的羊奶用净化机净化，之后加热至60℃，用均质机在15mpa下均质处理，之后再将羊奶在保温缸中加热到80℃，保温10min，用管式热交换器冷却到45℃；
(2)向步骤(1)冷却到45℃的羊奶中加入tg酶和l-赖氨酸，tg酶的添加量是每公斤羊奶添加0.5克，l-赖氨酸的添加量是每公斤羊奶添加2.0克，搅拌均匀，在45℃下保温30min，使乳蛋白与tg酶充分反应，之后按照常规超高温灭菌方法对羊奶进行处理。
实施例4
本实施例适于液态羊奶超高温灭菌处理的热稳定剂由l-赖氨酸和tg酶组成，且tg酶和l-赖氨酸的质量比为1:1。
本实施例抑制液态羊奶超高温灭菌时蛋白质沉淀的方法，由以下步骤实现：
(1)将符合要求的羊奶用净化机净化，之后加热至60℃，用均质机在15mpa下均质处理，之后再将羊奶在保温缸中加热到90℃，保温15min，用管式热交换器冷却到45℃；
(2)向步骤(1)冷却到45℃的羊奶中加入tg酶和l-赖氨酸，tg酶的添加量是每公斤羊奶添加1.0克，l-赖氨酸的添加量是每公斤羊奶添加1.0克，搅拌均匀，在45℃下保温30min，使乳蛋白与tg酶充分反应，之后按照常规超高温灭菌方法对羊奶进行处理。
为了确定本发明的最佳效果，本发明的发明人进行了大量的实验室试验，各种试验情况如下：
热稳定性的测定：采用热凝固时间法测定奶样热稳定性，将0.5ml的羊奶吸入30cm长度毛细管中，两端用酒精灯加热密封，然后浸入140℃下的恒温油浴中加热，加热过程中轻轻地转动毛细管，记录将毛细管浸入油浴到乳样出现沉淀挂壁的时间(秒)，即为热凝固时间(heatcoagulationtime，hct)。
1、预热处理对羊奶热稳定性的影响
将羊奶加热至60℃，用均质机在15mpa下均质处理，然后在80，85，90℃下分别预热处理10，20，30min，冷却到45℃，在每公斤羊奶中添加0.5g的tg酶，搅拌均匀，在45℃下保温10min，取样在140℃下测定其热凝固时间(hct)，结果见表1。
表1.预热处理对羊奶hct(s)的影响
注：表中数据为测量6次的平均值；对照1为不经预热处理羊奶的热稳定时间；对照2为添加tg酶但不经预热处理羊奶的热稳定时间。
羊奶的预热处理主要是为了灭活羊奶中的tg酶抑制剂，有利于羊奶中蛋白质与tg酶充分交联，提高羊奶的热稳定性。由表1可以看出，预热处理温度越高，处理时间越长，羊奶的热凝固时间越长，稳定性越高；对照1与对照2的热稳定时间差别不大，表明羊奶中存在抑制tg酶的抑制剂，而经90℃/30min预热处理后，羊奶的hct达到20.8s，比对照2提高了3倍多，表明预热处理可有效灭活羊奶中tg酶抑制剂，加速羊奶蛋白质与tg酶的反应，提高羊奶的热稳定性。
2.l-赖氨酸对羊奶热稳定性的影响
将羊奶加热至60℃，用均质机在15mpa下均质处理，然后将均质后的羊奶在80℃下预热处理10min，冷却到45℃，在每公斤羊奶中添加0.5克tg酶，再按每公斤羊奶添加1.0～2.0克l-赖氨酸，搅拌均匀，在45℃下保温30min，取样在140℃下测定其热凝固时间(hct)。结果见表2。
表2.l-赖氨酸对羊奶热稳定性的影响
注：表中数据为测量6次的平均值，对照为不经任何处理时羊奶的热稳定时间。
tg酶与羊奶中的蛋白质反应，需要有充足的赖氨酸，提高反应体系中的赖氨酸浓度，可有效提高反应效率。由表2可以看出，在tg酶与羊奶的蛋白质反应体系中添加l－赖氨酸，可有效提高羊奶的hct，提高羊奶的热稳定性，且随着l－赖氨酸的浓度的增大，羊奶的hct也随之提高。
3.tg酶处理时间对羊奶热稳定性的影响
将羊奶加热至60℃，用均质机在15mpa下均质处理，然后将均质后的液态羊奶在80℃下预热处理10min，冷却到45℃，在每公斤羊奶中添加0.5克tg酶，再按每公斤羊奶添加1.0克l-赖氨酸，搅拌均匀，在45℃下保温30～60min，取样在140℃下测定其热凝固时间(hct)。结果见表3。
表3.tg酶处理时间对羊奶热稳定性的影响
注：表中数据为测量6次的平均值。对照为不经任何处理时羊奶的热稳定时间。
由表3可知，在羊奶中添加tg酶后，随着处理时间的延长，羊奶热稳定性时间逐渐增大。将羊奶在45℃处理30min时，羊奶的热稳定性时间与对照组(不添加tg酶)提高4倍多，且随着tg酶处理时间的延长，羊奶的热稳定性显著提高，表明在羊奶中添加tg酶可有效提高羊奶中蛋白发生交联，提高羊奶的热稳定性。
4.tg酶处理剂量对羊奶热稳定性的影响
将羊奶加热至60℃，用均质机在15mpa下均质处理，然后将均质后的羊奶在80℃下预热处理10min，冷却到45℃，在每公斤羊奶中分别添加0.5～1.0克tg酶，再按每公斤羊奶中添加1.0克l-赖氨酸，搅拌均匀，在45℃下保温30min，取样在140℃下测定其热凝固时间(hct)。结果见表4。
表4.tg酶处理剂量对羊奶热稳定性的影响
注：表中数据为测量6次的平均值。对照为不经任何处理时羊奶的热稳定时间。
由表4可知，在羊奶中添加不同剂量的tg酶，在45℃下处理30min后，羊奶的热稳定时间明显提高，且随着tg酶处理剂量的最大，羊奶的热稳定性提高越显著。表明提高tg酶剂量可有效提高羊奶中蛋白发生交联，提高羊奶的热稳定性。
5.tg酶处理在超高温灭菌羊奶中应用效果
根据前面实验结果，将羊奶加热至60℃，用均质机在15mpa下均质处理，然后将均质后的羊奶在80℃下预热处理10min，冷却到45℃，在每公斤羊奶中分别添加0.5～1.0克tg酶，再按每公斤羊奶中添加1.0克l-赖氨酸，搅拌均匀，在45℃下保温30～60min后，采用常规超高温灭菌(137℃，3s)生产工艺生产超高温灭菌液态羊奶后，产品在常温下(25℃)贮存，观察蛋白沉淀现象。结果见表5。
表5.tg酶处理后超高温灭菌羊奶的稳定效果(天)
注：1.对照为不经任何处理时羊奶的热稳定时间；2.稳定时间为超高温灭菌后羊奶常温(25℃)贮存期间出现肉眼可见明显沉淀时的时间。
由表5可见，羊奶经tg酶处理后，通过超高温灭菌生产的超高温灭菌液态羊奶在贮存期间的稳定性明显改善；而未经tg酶处理的羊奶通过超高温灭菌后，当天就出现明显的沉淀现象。当tg酶剂量为0.5g/kg，处理时间为30min时，超高温灭菌羊奶在常温下稳定时间达到98天，其他处理均可使羊奶稳定时间达到3个月以上，表明tg酶处理羊奶可在实际生产中应用。