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专利名称:从乳物流中制备的蛋白组合物及其在乳酪制备中作为组分的应用的制作方法
背景技术:
发明领域本发明涉及乳组分的制备方法。更特别地,本发明涉及从乳物流中制备的蛋白组合物及其在乳酪制备中的应用。
相关工艺描述颗粒状或粉末的蛋白浓缩物,以及奶渗余物粉末可广泛地用作食品工业、尤其是乳酪和加工乳酪制造中的组分。当以水分或无脂基础进行表述时,这些组分可更普遍地表示为典型具有>50%蛋白,通常>70%蛋白和有时>80%蛋白的蛋白盐。
美国专利第6,183,804号和第6,183,805号教导了使用超滤和渗滤(diafiltration)然后浓缩和干燥制备粉末状的奶蛋白浓缩物组分的方法。该方法仅提供了有限的手段来操纵所述产物的矿物质含量,并忽略了分别改变所述酪蛋白和乳清蛋白性质的方法。这些组分通常称为MPCs。尽管这些蛋白浓缩物在加工乳酪的生产中通常是有用的,但也有一些限制。因为随所述蛋白含量升高时,需要的超滤和渗滤工段会有不成比例的增加,所以与超滤相比,较高蛋白浓度组分的生产也会不成比例的昂贵。而较低蛋白浓度组分具有更高的乳糖和矿物质浓
度。终产物(乳酪)中过量的乳糖可导致褐变和风味减损,以及由于有限数量存在的水导致的不需要的继发发酵和乳糖结晶的几率。因此,大多数乳酪和加工乳酪生产商都优选浓度大于70%蛋白的蛋白浓缩物组分。
通过对一价和二价阳离子的操作,可提高蛋白盐的功能性质,例如溶解度和制酪性质。在蛋白浓缩物中对阳离子进行操作的公知的方法有,例如超滤期间pH调节或盐加入(美国专利第5,356,639号)。在国际公开第WO01/41579号中教导了所述阳离子和蛋白含量操作与控制的更广泛范围,其中可通过超滤、渗滤以及使用阳离子交换树脂介质的阳离子交换的组合制备蛋白盐组分。该方法的局限性在于在所述处理的流程产物中单价阳离子取代二价阳离子的交换受制于化学计量的控制,即两摩尔单价离子取代每一摩尔二价离子。结果是,所述产物中的较高水平的钠和钾离子会损害其风味,并引起食品标签的问题,尤其是在低盐膳食制品中的应用。
美国专利第4,202,907号教导了另一种蛋白盐的制备方法。首先用钠离子进行脱脂奶的离子交换,来取代部分钙离子,然后凝乳酶化改造所述蛋白的性质。随后通过浓缩和干燥将所述处理的溶液转化成干燥的蛋白盐组分。该方法也具有上述单价和二价阳离子化学计量取代的局限。在备选实施方案中,波克(Poarch)描述了制备蛋白盐的方法(低成本),所述方法是通过使用乳清作为溶剂在单价碱性盐溶液(NaOH)中溶解酪蛋白,然后用粗制凝乳酶处理所述溶液实现的。然后将所处理的溶液进行离子交换去除钙,浓缩并干燥。该方法提供了以化学计量对阳离子进行操作的范围,以及提供了操作蛋白与乳糖,或酪蛋白与乳清蛋白
+乳糖浓度比值的某些范围。然而该方法既没有教导如何摆脱所述化学计量取代局限的方法,也没有教导对所述酪蛋白和乳清蛋白的性质分别进行改造的方法。
共沉淀物是公知的另一种蛋白盐。该方法通常涉及将脱脂奶在85-95℃加热1-20分钟,然后用CaCl2和/或酸处理沉淀所述蛋白。可用NaOH处理来溶解所回收的蛋白浓缩物并进行干燥(《乳品加工手册》第2次修订版,利乐加工系统,兰德,瑞典,2003年,414-415页(Dairyprocessinghandbook,,Lund,Sweden,-415))。不同的加工方式可允许多种单价-二价阳离子比例。由于对所述蛋白进行的热处理,在本领域中对所述酪蛋白和乳清蛋白的性质进行分别操作的控制是几乎不能或不可能的。
本发明的目的在于向克服这些缺陷迈进,或至少为公众提供一个有用的选择。
发明概述因此,本发明在一方面提供了从乳物流中生产蛋白组合物的方法,包括步骤a)将所述乳物流置于导致蛋白浓缩物和乳浆形成的条件;b)分离所述蛋白浓缩物和乳浆;c)在水溶
液中溶解所述分离的蛋白浓缩物;d)将所述溶解的蛋白浓缩物与所述分离的乳浆合并形成所述蛋白组合物;及e)浓缩步骤d)中形成的所述蛋白组合物。
在一个实施方案中,步骤a)-,然后加热来形成蛋白浓缩物和乳浆。
在另一实施方案中,步骤a)的条件包括向所述乳物流中加入能将κ(kappa)-酪蛋白转化为对(para)-κ-酪蛋白的酶,然后加热来形成蛋白浓缩物和乳浆。
在另一实施方案中,步骤a)包括将含有所述乳蛋白的乳物流水性介质分成两部分,-,向另一部分中加入能将κ-酪蛋白转化为对-κ-酪蛋白的酶,及将两个部分合并,加热所述合并的流程产物来形成蛋白浓缩物和乳浆。
在一个实施方案中,所述乳物流是脱脂奶。
在另一实施方案中,所述乳物流是巴氏灭菌的。
在另一实施方案中,所述乳物流经历膜浓缩步骤。
在另一实施方案中,所述膜浓缩步骤是超滤步骤。
在一个实施方案中,通过加入酸,优选为食品许可的酸,更优选为盐酸或硫酸来调节步骤a)中的pH。
在一个实施方案中,当所述乳物流含有乳糖时,通过加入起始培养物将部分所述乳糖发酵成酸,最常见为乳酸来调节所述其pH。
在一个实施方案中,所述起始培养物是能将乳糖发酵形成酸的任意食物许可的细菌培养物。
在一个实施方案中,所述细菌培养物是乳酸杆菌属菌株。
在一个实施方案中,。
在一个实施方案中,所述乳物流是分开的,将所述另一部分乳物流与所述κ酪蛋白转化酶在低于约15℃,更优选为低于10℃的温度下反应。
在另一实施方案中,所述κ酪蛋白转化酶是凝乳酶(chymosin)。
在另一实施方案中,所述κ酪蛋白转化酶是粗制凝乳酶(rennet),优选为衍生自动物或微生物来源。
在另一实施方案中,通过加热至约25℃-70℃,更优选为30℃-55℃,最优选为40℃-50℃的温度形成蛋白浓缩物和乳浆。
在一个实施方案中,所述加热是在1-600秒,优选为5-200秒,更优选为10-50秒的维持时间下完成的。
在另一实施方案中,用水洗涤分离自步骤b)中的所述蛋白浓缩物。
在另一实施方案中,将分离自步骤b)中的所述蛋白浓缩物研磨。
在另一实施方案中,在步骤c)中,将所述蛋白浓缩物溶解于碱溶液。
在另一实施方案中,所述碱溶液含有包括钠、钾、钙、镁或其混合物的阳离子。
在另一实施方案中,通过加入、去除或改造所述蛋白来调节步骤b)中所分离的乳浆的蛋白水平。
在另一实施方案中,在与步骤d)中的溶解的蛋白浓缩物合并之前,将步骤b)中所分离的乳浆浓缩。
在另一实施方案中,将步骤b)中所分离的乳浆进一步分成富含蛋白的流程产物与富含乳糖的流程产物。
在另一实施方案中,在步骤d)中将所述浓缩蛋白溶液与全部或部分所述富含蛋白的乳浆流程产物和全部或部分的所述富含乳糖的流程产物混合形成所述蛋白组合物。
在另一实施方案中,向步骤d)中所形成的蛋白组合物中加入脂肪、油或奶油。
在另一实施方案中,将所述蛋白组合物均质化。
在另一实施方案中,将所述蛋白组合物干燥。
在另一实施方案中,将所述蛋白组合物用于制备乳酪。
本发明还包括以上所述方法制备的蛋白组合物。
在本发明的另一实施方案中,使用如上定义的组合物制备乳酪。
在本发明的另一实施方案中涉及含有对-κ-酪蛋白和乳清蛋白的奶蛋白盐组合物,所述奶蛋白盐组合物当浓缩时不形成凝胶。
在一个实施方案中,所述蛋白盐组合物的钙浓度为2,700mg/kg-15,000mg/kg,钠浓度为11,000mg/kg-1,300mg/kg。
在另一个实施方案中,所述乳蛋白盐组合物是粉末。
在本发明的另一实施方案中,使用如上所定义的蛋白盐组合物制备乳酪。
可认为本发明单独或集合地包括了本申请说明书所涉及或指出的部分、元素以及特征,以及所述部分、元素或特征中的任意两种或更多的任意或所有组合;当本文中所提到的特异的整体具有本发明所涉及的本领域的公知等价物时,可认为已将这些公知的等价物包括在本发明内,就像对其进行单独给出一样。
附图的简要描述
图1所示为基于本发明一个实施方案的方法流程图。
优选实施方案的详细描述在本文中,“乳物流”可包含奶蛋白的任意液体来源。尽管在本发明中使用的最常见的乳物流类型是脱脂奶,但乳物流可包括作为浓缩物或重新溶解的或悬浮形式的奶蛋白浓缩物(MPC)。
在本文中,“脱脂奶”是指具有较低脂肪含量,优选为低于1%重量比的奶。在本领域中,这样的奶还可称为“低脂奶”。
在本文中,“乳浆”是指酪蛋白沉淀之后剩余的上清。乳浆包括所述上清液以及溶解或悬浮于其中的蛋白。
附图的详细描述以下是实施图1所示本发明的方式。
可从全脂奶、再生全脂奶中分离脱脂奶,或从脱脂奶粉再生脱脂奶。优选将所述脱脂奶巴氏灭菌。
可选择地,使用膜技术浓缩所述脱脂奶从而富集蛋白中的渗余物。优选的膜技术是超滤。所述蛋白浓缩物可为所述原始脱脂奶的20-80%体积。
可选择地,使用将κ-酪蛋白转化成对-酪蛋白的酶处理所述脱脂奶或蛋白浓缩物。优选的酶反应温度低于15℃。
在图1所示的方法中,将所述脱脂奶或蛋白浓缩(乳)流程产物分成两部分,在不同条件下进行处理。然后将两部分合并,加热形成如下所述的蛋白浓缩物。
在一选项中,其未在图中显示,无需将所述乳物流分割,可加入起始培养物或酸后加热处理;或加入酶后加热处理。
在所示的实施方案中,在左半部分,,使得在加热中,所述不溶的蛋白快速沉淀。所沉淀的蛋白和乳浆处于较容易分离的状态。优选的分离方法倾向于过筛(screen)和倾析(decanter)或二者的结合。
在右半部分,加入酶。凝乳酶(粗制凝乳酶)是优选的酶。其酸性可通过与稀酸,如硫酸或盐酸混合提供,或者可选择地,通过加入适合的细菌起始培养物,通过发酵溶液中存在的乳糖来产生酸。
然后将左半部分和右半部分流程产物合并。将其加热至优选的温度范围,例如25℃-70℃,维持1-600秒,优选为5-200秒。此界限内的任意范围都可使用。最优选的温度是30℃-55℃,维持时间为10-50秒。
可选择地,所述回收的不溶蛋白浓缩物可用水洗涤,或在优选实施方案中,将所述不溶的蛋白磨碎成较细的相对均一的颗粒尺寸。更优选地,使用胶体磨进行凝块研磨。
然后将所述不溶的蛋白浓缩物溶解于含有单价和二价阳离子混合物的溶液中。优选的单价阳离子是钠离子和钾离子,优选的二价阳离子是钙离子和镁离子,所述不同离子的优选递送载体是其氢氧化物或氧化物。所述单价与二价阳离子的使用比例是所述终产物(组分)中离子对的所需比例。在优选实施方案中,单价阳离子为20%-90%和与其平衡的二价阳离子(80%-10%)。
在可选择的实施方案中,可用酶处理所溶解的蛋白浓缩物。优选的酶是将κ-酪蛋白转变成对-κ-酪蛋白的酶。所述酶可在足够的热处理后失活。
所述如将包括乳清蛋白、乳糖和多种盐以及微量成分。
可使用众多的方法处理乳浆对其性质进行纯化、强化或改造。可用的优选技术为但不限于超滤、电渗析、离子交换和亲和色谱、矿物质和/或pH调节、热处理,剪切和浓缩。
在另一方面,可将所述乳浆分成两种或更多的次流程产物
(sub-stream)。一种流程产物可富含蛋白,另一种却富含乳糖。可通过上述确定的优选技术对每种所述流程产物进行处理。
然后将所溶解的蛋白浓缩物流程产物与衍生自所述乳浆的全部或部分处理的富含蛋白的流程产物和全部或部分富含乳糖的流程产物合并。在优选实施方案中,所述混合比例是由终产物中酪蛋白、乳清蛋白和乳糖的所需比例决定的。在优选实施方案中,所需混合物的蛋白含量(以干重表示)至少高于40%且低于90%。
可选择地,可向所述混合的流程产物中加入食用油、脂肪和奶脂肪、奶油或高脂奶油。
可选择地,可将所述合并的流程产物均质化得到在水相中具有精细均一分散的含脂肪相。
优选的所述混合物是浓缩物。优选的浓缩设备是多极蒸发器。
可选择地,可在浓缩后干燥前加入组分。
可选择地,在干燥前,可调节所述pH和/或温度从而优化所述溶液的粘度。
浓缩后,将所述产物干燥。优选的干燥设备是喷雾干燥。优选地,%低于10%重量比。
包装后,可将所述产物储存,并在需要的时间和地点作为组分使用。