西藏农牧学院食品科学学院、西藏特色农牧资源研发省部共建协同创新中心、上海市农业科学院食用菌研究所、农业农村部南方食用菌资源利用重点实验室、国家食用菌工程技术研究中心、上海市农业遗传育种重点实验室的Zhang Jinchao、Zhang Yu（共同一作）和汪雯翰研究员、刘振东教授（共同通信）等研究藏区高原牦牛乳在不同温度灭菌后，蛋白质氧化程度变化及蛋白含量与功能变化，进而为探究牦牛乳的加工条件以及最大限度保留蛋白功能提供科学依据。

Introduction

牦牛乳是我国高原地区居民优质蛋白的主要来源之一，也是高原地区畜牧业最具有优势和潜力的特色产业。牦牛乳在加工过程需要经过多道加工工序，其中热处理必不可少，常见方法有低温巴氏、高温巴氏以及超高温灭菌等。但是由于乳中富含不饱和脂质、内源性氧化酶类、金属催化剂等成分，在相关热处理加工过程中，相应的乳制品将不可避免受到氧化损伤，这些促氧成分使得牦牛乳蛋白在高温、高压、剪切等条件下等加工过程中发生氧化修饰，例如乳蛋白中氨基酸残基侧链基团的氧化修饰，导致蛋白质肽链断裂蛋白质聚集或交联，羰基和交联的形成以及游离氨基酸的损失，加工过程的氧化还会导致一些物理性质的改变，如溶解性、疏水性、保水性以及抗氧化能力，甚至会导致蛋白质的功能完全丧失。此外，蛋白质的氧化与热处理过程中还会加剧脂肪的氧化，产生丙二醛等脂肪氧物的产生，继而加速蛋白质的氧化、变性和交联。这些变化可能导致乳品营养价值进一步下降，甚至影响消费者健康。

当乳品中的蛋白质氧化物被摄入后，在机体的消化器官中氧化产物会导致蛋白质降解、折叠以及氧化产物的累积，可能会导致机体的氧化应激，使机体的氧化还原状态失衡；最终会诱发多种疾病，如动脉硬化、糖尿病和神经弱化等。

Results

加热过程中，碳基含量随温度的升高而增加。游离巯基含量随着温度的升高而逐渐增加。所有热处理后的总巯基含量降低。二硫键含量均低于对照组。

字母不同表示差异显著（P＜0.05）。下同。

图1 （A）羰基、（B）游离巯基、（C）总巯基和（D）二硫键的含量变化

结果表明，氧化过程中蛋白质的二级结构会发生不同程度的转变，氧化使得牦牛乳蛋白的螺旋、折叠结构之间相互转化，且是有序向无序的转变。

图2 牦牛乳蛋白的（A）FTIR光谱和（B）二级结构相对含量变化

扫描电镜结果表明，对照组有平坦和致密的蛋白质，但在65 ℃时有明显筛状孔和裂缝，在120 ℃时有卷曲、螺旋、折叠和堆积的变化。

图3 牦牛乳蛋白扫描电镜图像

Conclusion

蛋白质功能的改变与热处理引起的结构改变有关。随着氧化温度的升高，牦牛乳蛋白的结构和功能发生变化。65 ℃处理62 种蛋白减少，49 种蛋白增加；90 ℃处理31 种蛋白减少，37 种蛋白增加；120 ℃处理327 种蛋白减少，308 种蛋白增加。生物过程、细胞组成和分子功能均受到影响。温度升高导致蛋白质功能受到更严重的破坏，65 ℃处理4 条通路上调，7 条通路下调；90 ℃处理5 条通路上调，4 条通路下调；120 ℃处理11 条通路上调，33 条通路下调。低温处理能更好地维持牦牛乳蛋白的功能，保存其营养价值。高温处理牦牛乳可能会导致氧化过度，降低营养价值，并对健康产生影响。

Abstract

Yak milk is a dietary source of high-quality protein in the plateau region of China but as yet uncharacterized oxidative changes occur during heat treatment. Therefore, oxidation of and proteomic changes to milk proteins from plateau pasture-fed yaks after at different temperatures were investigated. Content of carbonyl groups, surface hydrophobicity increased, and total sulfhydryl, disulfide bond content decreased. Endogenous fluorescence intensity decreased after at increasing temperatures, indicating increased particle size, and absolute values of the zeta potential decreased. Analysis by Fourier transform infrared spectroscopy showed changes of the secondary structure, with relative content of α-helices increasing and then decreasing, β-sheet showed a trend of decreasing and then increasing while the relative content of random curl did not change. The close range of the β-turn gradually decreased, breaking the protein microstructure, and folding stacking occurred. Proteomics analyses showed a temperature dependent effect. Sixty-two proteins were suppressed and 49 elevated with 4 pathways up-regulated and 7 down-regulated at 65 °C. Thirty-one proteins were suppressed and 37 elevated with 5 pathways up-regulated and 4 down-regulated at 90 °C. The most extensive changes were observed at 120 °C, when 327 proteins were suppressed and 308 elevated with 11 pathways up-regulated and 33 down-regulated.

作者介绍

汪雯翰研究员

上海市农业科学院食用菌研究所

汪雯翰，博士，研究员。主要从事食药用菌活性物质筛选系统建立、大分子和小分子活性物质挖掘和作用机理研究及食用菌类健康产品的开发工作。先后主持了上海市自然科学基金等市级项目2 项，院级项目2 项，横向课题2 项，并作为主要科技骨干参与农业部行业专项、上海市现代产业技术体系、上海市农委、科委重大重点项目13 项；主笔发表论文41 篇；参与获得上海科技进步一等奖1 项（排名第14），院科技成果二等奖3 项（分别排名第4、第14、第19），院科技成果三等奖1 项（排名第17）；参与开发了健康产品4 款，成果转化累计达100余万元；获授权发明专利7 项，参与育成灵芝新品种2 个。2018年荣获上海市农业科学院优秀工作者，2016、2018年获得上海市农业科学院优秀科技人员津贴。

刘振东 副教授

西藏农牧学院食品科学学院

刘振东，副教授，主要围绕青稞、牦牛乳和大型食药用真菌资源开展西藏传统特色饮食资源评价的科学研究工作，近3 年先后主持国家自然科学基金、西藏自治区自然科学基金重点项目等课题10余项，以第一作者及通信作者发表核心及以上科研论文30余篇，其中SCI收录10 篇，累计影响因子50，授权专利6 项，其中发明专利2 项，实用新型专利4 项。受邀担任核心期刊《食品研究与开发》杂志青年编委及国际期刊Food and Function等SCI杂志审稿专家。西藏自治区五四青年奖章获得者，西藏农牧学院青年优秀科研个人获得者，西藏农牧学院科学技术奖一等奖获得者。

张金超硕士研究生

西藏农牧学院食品科学学院

主要研究方向为乳制品加工与利用。

文章内容由作者团队提供。 编辑：阎一鸣； 责任编辑：刘莉

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