牛奶中酪蛋白和乳糖的分离与鉴定

牛奶中酪蛋白和乳糖的分离与鉴定

梁焱科张翔

（武汉大学化学与分子科学学院，430072）

摘要：牛奶是一种营养价值很高的食品，它主要是由水、脂肪、蛋白质、乳糖和盐组成。本实验完成了对牛奶中酪蛋白和乳糖的分离和检测，锻炼了我们的动手能力和在实验中分析问题的能力。

关键词：牛奶，酪蛋白，乳糖，分离与检测

一、前言

牛奶是营养最完备的食品之一，这一点己为许多人认识并接受。尤其是在婴儿及青少年时期，每大一定量的牛奶能促进身体健康成长。牛奶的主要成分是水、蛋白质、脂肪、糖和矿物质，这些都是人体发育所必不可少的物质。

牛奶是一种均匀稳定的悬浮状和乳浊状的胶体性液体，牛奶主要由水、脂肪、蛋白质、乳糖和盐组成。酪蛋白是牛奶中的主要蛋白质，是含磷蛋白质的复杂混合物。蛋白质是两性化合物，当调节牛奶的pH值达到酪蛋白的等电点（pH=4.8）时，蛋白质所带正、负电荷相等，呈电中性，此时酪蛋白的溶解度最小，会从牛奶中沉淀出来，以此分离酪蛋白。因酪蛋白不溶于乙醇和乙醚，可用此两种溶剂除去酪蛋白中的脂肪，牛奶中酪蛋白的含量约为3.4%。牛奶中的糖主要是乳糖。乳糖是一种二糖，它是唯一由哺乳动物合成的糖，它是在乳腺中被合成的。乳糖是成长中的婴儿建立其发育中的脑干和神经组织所需的物质。乳糖也是不溶于乙醇的，所以当乙醇混入水溶液中时乳糖会结晶出来，从而达到分离的目的。

乳糖是由D-半乳糖分子C，上的半缩醛羟基和D-葡萄糖分子C4上的醇羟基脱水通过β-1，4苷键连接而成。乳糖是还原性糖，绝大部分以α-乳糖和β-乳糖两种同分异构体形态存在，α-乳糖的比旋光[α]D20=+860, β-乳糖的比旋光[α]D20=+350，水溶液中两种乳糖可互相转变，因此水溶液有变旋光现象。牛奶中乳糖的含量约为4-6%。乳糖的溶解度20℃时为16.1%。

二、实验部分

⒈牛奶中酪蛋白的分离

①取100mL新鲜伊利牛奶，在恒温水浴中加热至40℃，边搅拌边慢慢加入10%醋酸溶液，用pH计测量其pH值，使其在4.8左右，放置冷却、澄清后，抽滤。但由于抽滤速度过慢，故先拿出离心，收集离心之后的固体部分和液体部分，分别再抽滤（在滤液中加入少量粉状碳酸钙，留作乳糖的分离），此时过滤速度加快。依次用乙醇、乙醇和乙醚的等体积混合液、

乙醚洗涤酪蛋白，去除脂肪，待酪蛋白充分干燥后称量其重量，得到3.4199g，并计算牛奶中酪蛋白的含量为3.4199g/100mL。

②再取30mL牛奶，将温度改至45℃，其他条件不变，滴完醋酸后用精密pH试纸测其pH 值为4.6-4.8。此次抽滤速度较快。得到酪蛋白1.6687g，计算其含量为5.56g/100mL。

⒉牛奶中乳糖的分离

①将1. ①中加入碳酸钙的滤液置于蒸发皿中，用蒸气浴浓缩至约15mL，稍冷后，在溶液中加入约90mL95%乙醇，再加热，使其混合均匀，趁热过滤，滤液不是特别澄清。将滤液移至锥形瓶中，加塞，放置1-2天，让乳糖充分结晶，过滤分离出乳糖晶体。用冷的95%乙醇洗涤结晶，干燥后称重，得乳糖1.8265g，计算其含量为1.8265g/100mL。

②将1. ②中得到的滤液也作上述处理，得到乳糖0.1125g，计算其含量为0.375g/100mL。

⒊酪蛋白的鉴定

①将少量酪蛋白溶解于水中，在碱性溶液中与硫酸铜作用，溶液呈现紫色。

②在试管中加入蛋白质溶液约2mL，浓硝酸0.5mL，振荡，加热煮沸，溶液和沉淀都变为黄色。冷却后加入过量氨水或20%NaOH溶液，黄色变成棕色。再酸化，又变黄。

这两个实验都说明我们制得的是酪蛋白。

⒋乳糖的变旋光测定

精确称取1.25g得到的乳糖，待旋光仪预热后，快速配成25mL水溶液，但溶液即使经过滤后仍不澄清，无法测量其旋光度。

为此，另精确称取1.2488g分析纯乳糖，快速配成25mL溶液，搅拌约5，45，，后，溶液基本澄清，加入PekinElmer Model 341型旋光仪中测定其旋光度，列下表：

在剩下的乳糖水溶液中加入2滴氨水，摇匀，静置20分钟后测定其旋光度α∞=2.356。

⒌酪蛋白的电泳实验

将酪蛋白溶于10%NaOH溶液中。将电泳纸的两端放入pH约为8的缓冲溶液中，呈拱桥形。待缓冲溶液快要浸湿整张电泳纸时，在正中滴一滴酪蛋白溶液。再放入DYYⅢ1型稳压电泳仪中，用约20V、3mA开始电泳，约40min后停止。将电泳纸吹干后用考马斯亮蓝R显色，得到结果如图。由图可大致看出有三个组分。

三、结果及讨论

1. 第一组试样的pH值采用pH计测定。而pH计未经过校正，故测量值与期望值有误差，致使酪蛋白沉淀不完全，抽滤不能完成。我们为达到较好的分离效果，对试样进行了离心分离，使得产物有较多损失。对离心后产物可以进行抽滤。因此，对第二组试样先用目测法初步确定其等电点，待沉淀大量出现后再测定pH值，并滴定至准确的等电点。这样处理后再抽滤即可。

2. 第一组用来提取乳糖的溶液不是很澄清，可能是由于pH值调节不到位，使滤液呈乳浊状。乳糖晶体成白色粒状，母液仍浑浊。

3. 乳糖晶体在室温下溶解较慢，溶液较浑浊，透光率较低，无法测定其旋光度。测定乳糖标样（AR）时发现，在室温8.5℃下，检测波长589nm。发现其旋光度变化较慢，采用国产仪器无法测出。

4. 电泳实验不是很成功，可能主要是由于样品不纯或者显色不好。如果样品不纯，则将影响之后显色得到的结果。而显色是用考马斯亮蓝R从上而下淋洗，这样显色势必不好，因为显色剂的不均匀下流会影响整张纸的背景，且显色剂会溶解一部分分离开来的样品。此后曾将纸浸入考马斯亮蓝R的溶液中，但没有任何现象，可能也是由于显色剂溶解了样品所致。

参考文献：

[1]B.Y.KIM等，温度和PH值对酪蛋白凝聚的影响，中国乳品工业，第22卷第3期，1994年6月

[2]陈忠平，牛奶中酪蛋白和乳糖的分离，安徽技术师范学院学报，2001，15（4）：58－59

[3]张才骏，张海峰，邓生栋，才仁三德布，青海牛乳中αs1-酪蛋白的电泳研究，青海畜牧兽医杂志，30卷2期，2000

[4]程涛，孙艳波，李健，双缩脲法测定乳中酪蛋白含量，中国乳品工业，第28卷第3期，2000年6月

[5]张宗岩，乳糖的物理特性，中国乳品工业，第22卷第1期，1994年2月

[6]童殿荣，旋光仪测定新鲜牛乳中乳糖