乳清蛋白作为干酪加工过程中的副产物,其具有极高的营养价值和多种功能特性,对其进行合理的开发与利用不仅解决了环境的污染问题,更能为食品、医药等领域带来一种优质的蛋白来源。乳清蛋白的成膜性及凝胶性是其重要的功能特性,在乳清蛋白溶液经加热时,β-乳球蛋白间可发生二硫键的形成,交联成致密的网状结构,表现为聚合乳清蛋白的形成。盐离子如钙的加入可以形成非共价键“钙桥”增强聚合乳清蛋白分子间的交联,形成凝胶结构。本文主要对乳清蛋白的以上性质进行研究并为其在微胶囊壁材上的应用打下了基础。利用聚合乳清蛋白对生物活性物质进行包埋,观察其作为壁材的保护作用和包埋效果,并遵循来源于乳,应用于乳的原则将微胶囊应用于共生发酵乳制品。本文首先对聚合乳清蛋白进行制备和表征。以粒径分布、表面电位、粘度、二级结构与基团以及变性度为指标研究不同乳清蛋白浓度(8-16%)、p H(7.0-8.0)、加热温度(70-90℃)、加热时间(5-30 min)条件下所制备的热诱导聚合乳清蛋白的理化特性。实验结果表明,加热后与未加热的乳清蛋白溶液相比,性质发生了显著的变化,其中粒度的先减小后增大,游离巯基数量的先增加后减少,疏水性的先增强后减弱,α-螺旋和暴露肽键的先增多后减少,粘度的持续增加,α-乳白蛋白及β-乳球蛋白单体的减少,均表征了乳清蛋白的变性和聚合的发生。其次,依据上述实验结果,选定对乳清蛋白聚合有显著影响的三个因素,研究了不同乳清蛋白浓度(11-15%)、加热温度(70-80℃)、加热时间(5-15 min)条件下制备的聚合乳清蛋白钙诱导凝胶的强度及其在人工消化液中的溶解率与水解程度。实验结果表明,钙离子的加入可以有效提高聚合乳清蛋白的凝胶强度,在一定范围内,乳清蛋白的聚合程度越强,钙诱导凝胶的强度越大,证明分子间的交联作用越强,从而有结构更致密的网状结构产生,会对芯材有更好的包埋和保护作用。聚合乳清蛋白钙诱导凝胶在人工胃液中4h的溶解率小于30%,在人工小肠液中4h溶解率可达100%。最后,将聚合乳清蛋白用于生物活性物质的包埋制备微胶囊,并将其应用于共生牛/羊奶酸奶,具体的实验结果如下:(1)人参皂苷在食品中的应用受到了其颜色和苦味的限制。故利用聚合乳清蛋白对人参皂苷进行包埋可以有效地掩盖其苦味和颜色。利用聚合乳清蛋白结合锐孔-凝固浴法制备的人参皂苷微胶囊包埋率可达97.15±1.95%,在模拟消化实验中,人参皂苷在人工胃液中的释放率约为20%,而在人工小肠液中可完全释放。将人参皂苷微胶囊用于共生酸奶的制备,结果显示,人参皂苷微胶囊酸奶的感官评价接受性(3.7分)显著高于直接添加人参皂苷的酸奶(1.6分)(p<0.01)。人参皂苷微胶囊的添加显著地增强了酸奶的持水力并提高了酸奶的蛋白质含量(p<0.01)。(2)益生菌被广泛应用于功能性发酵乳制品,其中嗜酸乳杆菌对胃酸耐受性差,聚合乳清蛋白基微胶囊可有效提高消化过程中嗜酸乳杆菌的存活率。利用聚合乳清蛋白结合锐孔-凝固浴法制备的嗜酸乳杆菌微胶囊包埋率可达92.90±3.90%。酸奶的保质期实验结果显示,添加益生菌微胶囊的酸奶与对照组相比,益生菌的含量没有显著差异,证明在长达10周的储藏期内,微胶囊稳定性良好。酸奶经人工小肠液消化后可以将微胶囊中的菌体释放,存活数仍能达到105cfu/m L以上。说明食用添加益生菌微胶囊的酸奶,可以保证大量的益生菌在经消化后到达人体肠道内定殖,并对人体健康发挥积极作用。(3)利用聚合乳清蛋白的成膜性对嗜酸乳杆菌LA-5进行微胶囊化,利用冷冻干燥法,制备益生菌微胶囊冻干粉。结果表明,聚合乳清蛋白的吸湿性及对嗜酸乳杆菌LA-5的保护性与糊精相比没有显著性差异。将各组酸奶进行10周的保质期实验,结果表明冻干型嗜酸乳杆菌微胶囊在用于酸奶的制备时,均能将菌体充分释放,使其在发酵过程中大量繁殖以达到理想水平。同时可以说明,冷冻干燥的过程及聚合乳清蛋白基壁材的使用并没有对菌体的增殖能力及生物活性产生不利影响。综上,本文系统地对不同条件下制备的聚合乳清蛋白的理化性质进行了研究与表征,并研究其凝胶特性在微胶囊壁材领域应用的可行性和优越性,为其作为微胶囊壁材对一系列生物活性物质的包埋与应用提供了理论依据。通过具体地将聚合乳清蛋白作为壁材制备人参皂苷以及嗜酸乳杆菌微胶囊,并将其应用于发酵乳制品,验证了聚合乳清蛋白用于微胶囊壁材应用的可行性,并为其在食品工业领域的应用提供了理论基础和技术支持。