《食品科学》：北京工商大学杨贞耐教授等：酪蛋白源活性肽的微胶囊化及其对酸乳品质的影响

酸乳是一种营养健康和风味丰富的发酵乳制品，受到全世界消费者的广泛喜爱。与牛乳相比，酸乳是蛋白质、乳糖、钙和水溶性维生素等营养素的更好来源，然而，通常不被认为是生物活性物质的重要来源。在乳制品中添加一种或多种生物活性物质可以使其具备某些健康功能特性，如提高免疫力并降低慢性疾病发生风险。

北京工商大学北京老年营养与健康教育部重点实验室、北京食品营养与人类健康高精尖创新中心的任青霞、赵华、杨贞耐*等人研究利用实验室前期筛选到的新型枯草芽孢杆菌JQ-2蛋白酶水解酪蛋白得到酪蛋白活性肽（CP），以常用的SA和蔗糖脂肪酸酯为壁材对CP进行微胶囊包埋，通过测定包埋率及表征微胶囊，确定最佳微胶囊包埋方法。将微胶囊化CP应用于酸乳加工，评估酸乳发酵过程中pH值及冷藏后持水性、质构、稳定性、生物活性、挥发性风味物质和滋味特征的变化，旨在为含抗氧化肽的微胶囊在酸乳中的应用提供理论依据。

1 CP微胶囊制备方法的选择

4 种包埋方法制备的载肽微胶囊效果图如图1所示，均呈规则、圆球状，不同包埋方法对微胶囊的平均直径无显著影响（

P

＞0.05），均保持在0.25～0.26 mm。但是由于制备方法及载体材料存在差异，微胶囊的外观存在一定程度的差异。SA平均直径为（0.25±0.00）mm，如表2所示，包埋率和载肽量各不相同，选择包埋率（（91.96±3.53）%）和载肽量（（0.20±0.01）g/g）较高的A组微胶囊用于后续实验，即以SA和蔗糖脂肪酸酯为壁材制备的微胶囊。

2 CP微胶囊理化特性

2.1 微观结构

如图2b1、c 1 所示，在50 倍下，空白微球与载肽微球表面形态相似，呈圆球形，无变形现象，结构仍较完整，表面呈不规则多孔状，这可能是由于在冷冻过程中自由水形成冰晶时产生了空洞，但不同于酪蛋白水解肽，酪蛋白水解肽类似于碎玻璃或片状结构（图2a），这与Rao等对酪蛋白水解肽表面形态的研究结果一致。与空白微球内部截面图（图2b 2 ）相比，微胶囊内部图（图2c2）显示酪蛋白水解肽附着于SA表面，内部结构更加碎片化，表明酪蛋白水解肽包埋于微胶囊内部。

2.2 FTIR图谱

由图3可知，CP-SA的吸收峰发生了一定的蓝移。其中，3500～3300 cm -1 的吸收峰由N—H键和O—H键伸缩振动引起；1650.29 cm -1 附近出现的蛋白质酰胺I带吸收峰由C＝O键伸缩振动和N—H键弯曲振动引起；从1650.29 cm -1 移位双键至1635.34 cm -1 吸收峰强度的减弱，表明CP经包埋后C＝O键的拉伸振动受到抑制；微胶囊组和壁材组均在2927.22 cm -1 处存在吸收峰，这是SA官能团的吸收峰。此外，微胶囊吸收峰的峰值强度受到不同程度的削弱，可能是由于CP被包裹于微胶囊内部，导致其吸收峰强度减弱。

2.3 XRD图谱

通过XRD图谱分析微胶囊是否具有结晶或无定形结构，可用于判断微胶囊的稳定性。由图4可知，10°～35°有1 个弥散宽峰，因为非晶型材料是无序的，会产生弥散带，说明CP为非结晶肽；壁材组表现出尖锐的衍生峰，说明SA表现为晶态，因其良好的有序状态会产生尖锐且明确的峰。随着CP的添加，活性肽微胶囊衍生峰宽度介于二者之间，表明CP与SA发生了相互作用，破坏了SA聚合物分子的紧密堆积，从而引起规则晶体的改变，表明CP作为异物能阻止晶体的生长。

2.4 DSC图谱

由图5可知，CP和SA的吸收峰温度分别为105.52、136.51 ℃，而微胶囊发生热熔解，其峰值为129.00 ℃，说明样品的热熔解温度较高，在此温度之前仍处于玻璃态，结构未发生改变，性质较稳定，在酸乳的发酵温度下微胶囊产品表现出较好的稳定性。微胶囊组的吸收峰移向比CP更高的温度，同时微胶囊组显示出壁材组的峰特征，说明CP被包埋于SA内部。

3 CP微胶囊缓释性能分析

虽然微胶囊包埋能有效保护生物活性成分，但人体摄入后在一定程度上会降低它们的生物可利用性。因此，对微胶囊产品进行体外消化，以评估活性肽在通过胃肠道的过程中是否会有效释放。如图6所示，人体摄入后消化初期是扩散和微胶囊基质溶胀，CP微胶囊在人工胃液中2 h的释放率为（19.25±0.96）%，说明微胶囊在胃液中活性肽释放缓慢，有利于微胶囊进入肠道消化从而释放CP。CP微胶囊进入肠液后，因为结构慢慢打开使得CP逐渐释放，经3 h的肠道消化后胃肠联合释放率达到（62.57±1.17）%，可以推测CP微胶囊缓释作用将达到更长时间。

4酸乳发酵过程中pH值变化

如图7所示，随着发酵时间的延长，各组样品的pH值逐渐下降，在约200 min达到发酵终点。实验组样品均提前达到发酵终点（pH 4.5），可能是由于SA和CP均能作为乳酸菌生长原料，能够促进乳酸菌的生长代谢，缩短发酵时间。其中，YSA组酸乳的发酵时间最短，YH组仅次之，YHEn组酸乳的发酵时间最长，可能是由于乳酸菌对SA的利用度高于CP，从而促进发酵剂中乳酸菌产酸，这与陈鹏等将花青素微球应用于酸乳中的研究结果一致。

5 微胶囊对酸乳持水性和质构特性的影响

如表3所示，YHEn组持水性最佳，这与Hu Xinxin等研究结果一致，可能与通过离子-偶极相互作用产生的蛋白质水解物的保水能力有关，也可能是因为SA还通过氢键和偶极-偶极相互作用增加了保水性。与YSA组样品相比，添加CP的YH和YHEn组硬度略有下降，可能由于添加游离和微胶囊化的CP导致凝胶形成中断，从而降低硬度，王艺会等的研究中也有类似的报道。此外，添加这些成分可能会影响酪蛋白聚集及变性乳清蛋白和

-酪蛋白之间二硫键的形成，进而导致凝胶形成中断，降低硬度。YSA、YH、YHEn组酸乳黏性无显著差异（

P

＞0.05），均保持在0.32～0.35，但YSA和YHEn组高于YC组，可能是由于添加的SA属于亲水胶体，增加水相黏度，并显示出剪切稀化或假塑性流动，有助于提升口感。而实验组内聚性均有所增加，可能是由于SA提升了酸乳的保水能力，内聚性增加，亲水胶体通过涉及静电、疏水作用、氢键和范德华力的非共价吸引或排斥作用与蛋白质相互作用，导致络合、共溶性或偏析。

6 微胶囊对酸乳稳定性的影响

稳定性分析通过追踪样品相界面的变化，测定体系中粒子的运动快慢，从而可以比较被测样品体系的系统稳定性差异。不稳定性指数与体系稳定程度成反比。如图8所示，与对照组相比，YH和YHEn组样品体系的不稳定性指数无显著差异（

P

＞0.05），YSA组稳定性较差，并且YHEn稳定性介于YH与YSA之间，但与YC组无显著差异（

P

＞0.05），推测造成该现象的原因主要是由于酪蛋白胶束与SA之间的相互作用诱导了酪蛋白胶束的聚集和沉淀，导致酸乳稳定性有所下降。

7 微胶囊对酸乳DPPH自由基清除能力的影响

如表4所示，在酸乳体系中以游离和微囊化形式保持水解产物的活性。破壁前，YH组酸乳DPPH自由基清除能力与其他组差异不显著（

P

＞0.05），可能是由于添加的CP作为生长原料被乳酸菌所利用；破壁后，YHEn组酸乳的DPPH自由基清除能力最佳，清除率达到（63.73±1.97）%。这可能是由于CP包埋于微胶囊内部，避免了发酵过程中乳酸菌对部分CP的利用，或者乳酸菌产生的蛋白水解酶在发酵前期中性环境下对CP的进一步水解，最终导致水解产物的有效浓度不同，这与Lima等利用鱼蛋白水解物微胶囊强化酸乳的抗氧化活性结果一致。

8 酸乳挥发性风味物质分析

本研究通过GC-MS和NIST Library匹配分析，汇总匹配度最大的挥发性风味物质结果。表5显示了酸乳样品中检测到的挥发性风味物质的种类和含量。不同添加物对酸乳风味品质产生不同影响。共检出39 种挥发性风味物质，包括7 种酯类、9 种酮类、4 种醛类、10 种酸类、6 种醇类和3 种其他化合物。

酸类化合物如乙酸具有水果和花香味，可缓解酸乳中由氨基酸产生的苦涩味和脂肪酸产生的酸味。醛类物质是乳酸菌在酸乳发酵过程中产生的特征风味物质，其中苯甲醛具有坚果香和杏仁香，对酸乳风味具有重要贡献。酮类化合物是酸乳风味物质的重要组分，主要来源于脂肪酸的

-氧化和柠檬酸盐代谢，其中2,3-戊二酮具有坚果和奶油香味。醇类化合物作为酸乳重要的风味化合物，主要通过乳糖代谢、柠檬酸盐代谢、甲基酮代谢、氨基酸代谢等生化反应生成。酯类主要通过醇（主要为乙醇）和酸的酯化反应生成，普遍具有花果香味，是乳制品风味形成的重要来源。在本研究中，相比其他组，YHEn组大部分挥发性风味化合物的含量偏高，苯甲酸、正十二酸、2,3-戊二酮、4-辛酮、六壬酸、丁醛、丙酮和2,3-丁二酮除外，因此微胶囊的加入对酸乳风味提升具有良好作用。

9 酸乳滋味成分分析

如图9所示，PC1与PC2累计方差贡献率为67%，可以反映样品的整体信息。主成分分析图中各组别样品之间距离越远，表示不同样品的滋味差异性越大。不同组别酸乳的滋味存在明显差异，表明电子舌滋味检测对不同酸乳滋味差异判别良好。其中，YC组酸乳在鲜味和后味传感器上表达最强，YH在咸味和涩味传感器上表达最强，YHEn在甜味传感器上表达最强，YSA组酸乳在酸味传感器上表达最强，表明CP-SA的加入改善了酸乳甜味特征，提升了感官可接受度。

结论

为提高CP的稳定性和功能性，以微胶囊的形式保护活性肽。确定最佳包埋方式为以SA+蔗糖脂肪酸酯为壁材，包埋率可达（91.96±3.53）%，载肽量为（0.20±0.01）g/g。对微胶囊进行SEM、FITR、XRD和DSC表征均显示CP被成功包埋且状态稳定。体外模拟消化实验表明，CP微胶囊表现出良好的缓释性能。将此活性肽微胶囊应用于酸乳中，结果显示，微胶囊的加入能够改善酸乳持水性、硬度、黏性，提升酸乳DPPH自由基清除能力，有效避免乳酸菌发酵及其所产蛋白酶的降解，更好地发挥肽的生物活性，同时改善了酸乳的风味特性和甜味特征。以微胶囊形式包埋活性肽比直接掺入具有更大的优势，可以生产出具有DPPH自由基清除能力且滋味可接受的酸乳。

作者简介

1

通信作者

杨贞耐 教授

杨贞耐，男，北京工商大学食品与健康学院二级教授，博士生导师，国务院政府特殊津贴专家，“新世纪百千万人才工程”国家级人选，第二届中国乳品加工业“十大杰出科技人物”。获江西农业大学学士学位（1985年）、东北农学院硕士学位（1988年）、芬兰赫尔辛基大学食品科学（乳品技术专业）博士学位（2000年），北京大学博士后（2000—2002年）。1992—2005年先后在芬兰农业研究中心、瑞典斯德哥尔摩大学、美国俄亥俄州立大学、中佛罗里达大学做研究学者。2005年回国担任哈尔滨工业大学教授（博士生导师），2006—2012年任吉林省农科院农产品加工研究所所长、首席研究员；吉林大学兼职教授（博士生导师）、吉林农业大学校外硕导。2012年至今任北京工商大学食品与健康学院博士生导师。

2

第一作者

任青霞 硕士研究生

主要研究方向为乳品科学技术。目前以第一作者发表SCI论文2 篇，主持2023年北京工商大学研究生科研能力提升计划项目1 项，参加CIFST-首届国家乳业技术创新中心创新大赛（创新产品类）获最受欢迎团队奖。

本文《酪蛋白源活性肽的微胶囊化及其对酸乳品质的影响》来源于《食品科学》2024年45卷第16期53-60页，作者：任青霞，赵华，吴经纬，杨贞耐*。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230828-点击下方 阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：刘芯 ；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。

为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战，促进产学研用各界的交流合作，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心（动物替代蛋白）及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、西南民族大学药学与食品学院、四川轻化工大学生物工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。

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