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牛乳中酪蛋白加入酸後產生凝結的原理在 Re: [請益] 牛奶加檸檬- 精華區ask-why 的必吃

作者mtdas (小ㄒㄩㄝˊ 生)

站內ask-why

標題Re: [請益] 牛奶加檸檬

時間Sat Jul 21 21:10:04 2007

※ 引述《orangeship (。放牧星星。)》之銘言：
: 剛剛回來把要剩下的牛奶倒來喝
: 心血來潮加了一棵檸檬
: 結果
: 竟然變成像優格的東西了
: 真是驚到我了
: 請問大大們這是奶類遇酸就會產生的現象嗎？？
: 那麼自製的優格中的菌功效是否也雷同？？
: PS：喝了固狀的檸檬牛奶應該沒問題吧？？
: 會不會有後遺症？？
: 感謝摟︿︿

先介紹一下牛奶的成分, 扣除水分不計後, 剩下的部分:
A.乳脂肪(milkfat) 約有 30%;
B.非乳脂肪固形物(solids-not-fat)則約占 70%; 其中:
a.乳糖(lactose)36%, b.酪蛋白(casein) 20%, c.其他各種物質 14%.

而酪蛋白是牛奶中最主要的蛋白質, 占其蛋白質總重量的近八成
(另兩成是乳清蛋白(whey protein)), 它可再細分為以下數種等和未列舉的異構體:
阿法-酪蛋白(α-casein), 貝他-酪蛋白(β-casein), 伽瑪-酪蛋白(γ-casein),
卡巴-酪蛋白(κ-casein),...

通常大多數種類的蛋白質遇酸, 鹼, 鹽, 熱,...等會變性(denature)
(變性的簡略定義為: 蛋白質的二級以上結構之構形改變而失去其原有功能.
一級結構的改變則是降解(degrade)或合成(synthesis).)
而發生凝固(coagulation) 或凝膠(gelation)現象;
不過在酪蛋白為例外.
酪蛋白本身之構形並不受一般酸之影響, 因為它分別含有較多的脯氨酸(proline)
且不具雙硫鍵(disulphide bond), 所以它僅有較少的二級結構
(即較少的阿法-螺旋(α-helix)和貝他-摺疊(β-sheet))與三級結構,
故酪蛋白並不能變性.
換言之, 酪蛋白和雞蛋裡的卵清蛋白(ovalbumin)受酸鹼鹽熱而變性的原理並不一樣,
也因此雞蛋蛋白加熱會凝固, 但牛奶則對熱穩定(因後者缺乏能被破壞的三級結構).

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大部分酪蛋白的絲氨酸(serine)殘基會被磷酸化(phosphorylated),
牛奶中的鈣元素與酪蛋白結合後, 形成不溶於水的磷酸鈣分子叢聚(Ca9(PO4)6).
此外, 除了卡巴-酪蛋白, 酪蛋白普遍因缺乏有序的二級結構和三級結構使其
疏水基暴露在外而不易溶在水裡. 數千個彼此疏水的它們因疏水交互作用力
以及磷酸鈣分子叢聚而聚集一起. 卡巴-酪蛋白的構造比較特殊,可分成兩部分:
一邊是帶負電且親水性強的酪蛋白巨肽(caseinomacropeptide);
另邊是帶正電且疏水性強的對位-卡巴-酪蛋白(para-κ-casein).
其帶正電和疏水性部分容易與上述聚集在一起的阿法-酪蛋白和貝他-酪蛋白結合;
而帶負電和親水性部分溶於外界的水溶液形成大顆粒, 並將大多疏水性的酪蛋白
包裹在其內, 形成酪蛋白膠體粒子(casein micelle).
酪蛋白膠體粒子表面帶負電, 彼此產生靜電斥力, 不會受重力影響而沈澱,
因此是水溶性良好且安定的懸浮粒子, 能夠持久分散於此膠體溶液.
看圖就懂了..https://www.foodsci.uoguelph.ca/deicon/casein.html

酪蛋白的等電點為pH值等於4.6時, 即在此偏酸性時對水的溶解度最低,
因而檸檬汁 (pH~2~3) 的酸性會溶解近中性(pH6.7)牛奶中的磷酸鈣,
直到到達等電點, 磷酸鈣全部溶解, 酪蛋白膠粒崩解,
並且由於疏水作用, 造成酪蛋白的凝結.
酸化亦能夠減少酪蛋白膠粒表面所帶的電荷, 使之沉澱.

相反地, 卡巴-酪蛋白的帶正電部分與阿法-酪蛋白和貝他-酪蛋白結合之處,
如加入鹼性液體讓電荷減弱, 卡巴-酪蛋白不再與之結合而脫離,
即因沒有卡巴-酪蛋白的保護作用以致沈澱.

加入少許鹽類般的電解質亦有此現象,
酪蛋白膠粒所帶之電荷與電性相反的離子電荷中和,
於是會在水中沉澱析出.

最後, 外加電場或電壓於牛奶中也可使之沉澱, 不信可以去實驗看看.. XP
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以上虛線間的內容如果太複雜, 那看下方這兩行就好..
牛奶中主要的酪蛋白因加入檸檬酸使得膠粒表面排斥力減弱
以及內部磷酸鈣溶解造成酪蛋白間崩解而凝結成塊並沉澱.

"自製的優格中的菌功效",我不很明瞭所謂的"功效"是指什麼, 藉益菌保護腸道嗎?
若是, 那麼..新鮮的牛奶加了乾淨的檸檬汁後, 雖結果是酸的, 但它還是不會有啥益菌;
優格或優酪乳中的益菌是額外添加並等待牠大量生長的, 此時牛奶變酸是因各種
乳酸桿菌或乳酸鏈球菌 (龍根菌, 代田菌, 比菲德氏菌, 雷特氏B菌, BB536菌, LGG菌,
哩哩摳摳菌..反正全都是產乳酸的菌種或菌株) 在無氧下將乳品中的乳糖逐步代謝成
乳酸(lactate)所致.當然乳酸跟檸檬酸不同, 也不是說牛奶加檸檬汁就能長益菌.. Orz
乳糖->半乳糖+葡萄糖https://0rz.tw/7f2Rp (無氧糖解)丙酮酸->乳酸https://0rz.tw/862RF

另外, 喝了是沒問題的. 牛奶加檸檬汁或白醋而成的酸奶(buttermilk?)本來就是
不少麵包等食品的原料之一. 只是直接大口吃酸奶令我不怎敢恭維就是了.. XD

以上部分資料參考如下, 欲更進一步了解可至此:
加拿大貴湖大學食科系 https://www.foodsci.uoguelph.ca/dairyedu/chem.html
(上列這網頁解說牛奶的物化特性相當地詳細, 也有牛奶衍生物的說明等.)
英文維基百科 https://en.wikipedia.org/wiki/Milk#Physical_and_chemical_structure
https://en.wikipedia.org/wiki/Casein (關於乳品的物化結構和酪蛋白)
或直接上 Google 打關鍵字, 像是: "milk acidification", "casein micelle"..等等.
想更專業點的可看第一個聯結裡所提到的那些文獻和下面這篇回顧論文.. XDD
Creamer et al. Micelle stability: kappa-casein structure and function.
J Dairy Sci. 81: 3004 (1998) https://jds.fass.org/cgi/reprint/81/11/3004

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我不是這方面專業的..只是難得閒閒沒事做..就亂入多寫了些..有錯請指正謝謝:p

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