乳蛋白制备及其应用的制作方法.docx

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专利名称:乳蛋白制备及其应用的制作方法
技术领域:
本发明涉及新蛋白成分的开发及其应用,特别是在乳酪生产中。
背景技术:
术语“奶蛋白浓缩物(MPC)”指奶蛋白制品,其超过55%、优选75%的非脂乳固体(SNF)是奶蛋白,且酪蛋白与乳清蛋白的比例在98∶2至50∶50之间,优选在90∶10至70∶30之间,最优选在90∶10至80∶20。这类浓缩物是本领域公知的。MPC通常以其干物质中奶蛋白的百分数附加在“MPC”之后来表示。例如MPC70指70%的干物质为奶蛋白的MPC。虽然MPC通常不使用非乳成分制备,其还可含有诸如非乳脂肪的添加剂,包括植物脂肪。
术语“奶蛋白分离物”(MPI)指酪蛋白与乳清蛋白的比例基本不变的奶蛋白成分,其中所述干物质包括超过85%的奶蛋白。这类分离物是本领域公知的。
术语“全奶蛋白”(TMP)指由变性和/或沉淀的乳清和酪蛋白制备的奶蛋白组合物,其超过70%的SNF为奶蛋白。TMP中的乳清蛋白为变性状态(美国专利第6,139,901号)。这类产物也是本领域公知的。
这些产物(MPC、MPI和TMP)与奶浓缩物的区别在于其蛋白含量较高而脂肪和乳糖含量较低。其与脱脂奶浓缩物的区别在于其蛋白含量较高而乳糖含量较低。
MPC和MPI的一种用途是用于乳酪生产。加入这些成分来增加乳酪生产中使用的奶中的蛋白浓度,可增加乳酪收率并使乳酪生产更加稳定和高效。
使用蒸发和干燥,可得到干燥的MPC和MPI。生产干燥的高奶蛋白浓缩物的关键问题是这类产物通常在室温和≤20℃的温度下不溶。尤其当奶蛋白含量为85%或更高时问题更明显。然而,即使当奶蛋白含量低至70%时这也可能有此问题。此外,在该粉末贮藏过程中,其低温溶解度降低。
干燥的MPC和MPI也受到以下缺陷的影响,即其与乳酪中“结块(nugget)”的形成有关。结块是乳酪中不同颜色的富含蛋白的细小凝胶。一直以来,当使用85%干物质为奶蛋白的干燥MPI时,结块形成都是一个问题。当使用70%干物质为奶蛋白的干燥MPC时,某些但不是所有情况下会形成结块。这些问题可通过将所述干燥的MPC或MPI与奶混合物后升温处理来克服。然而,这为乳酪生产工艺增加了额外的步骤和能量消耗。
总而言之,标准的MPC和MPI具有如下缺陷●在水或奶中溶解度较差(≤20℃)●粉末的溶解度在贮藏中降低●当用于乳酪生产时形成结块的倾向较大在近期发明——公开号为WO01/41578的国际专利申请的说明书中,公开了制备干燥的奶蛋白制品
(MPC&MPI)的方法,其包括钙处理步骤。所述钙处理的程度为满足生产基本无结块的乳酪。相对于现有技术中对应的干燥奶蛋白制品,该发明能生产具有如下品质的MPC或MPI,●在水或奶中的低温(≤20℃)溶解度较高(>95%)●在贮藏过程中溶解度降低的倾向降低●在乳酪生产中导致形成结块的倾向降低术语“低温溶解度”或低温可溶指在20℃用水重组为5%w/v溶液后,在700×g下离心10分钟所得沉积物少于5%产物的性能。溶解百分率为上清中的总固体除以离心前溶液中的总固体。
称量反渗透水(190g)加入不锈钢烧杯(600mL)中,并将该烧杯置于20℃的水浴中。使用multristirrer的控制装置来产生强烈的涡流,通过加入磁力搅拌子对烧杯内的水进行搅拌,并使之达到20℃。
在塑料称重皿中称重所述粉末(10g),并转移至所述混合的水中,确保所有的粉末都适当混合。将所述溶液混合30分钟。
在搅拌30分钟后,用广口吸管将所述混合溶液的样品(3-5mL)转移至预先称重的总固体皿中(经过预热和冷却)。再次称重该皿。(注意总固体检测进行两次)。
将所述混合溶液的样品(50mL)转移至50mL离心管中,并在700g下离心10分钟。
将所述离心管中的上清样品(3-5ml)转移至预先称重的总固体皿中,并将该皿再次称重。
将所述总固体皿在105℃干燥5小时。然后将其在干燥器中冷却1小时并再次称重。
如下计算所述粉末的溶解度(上清中的总固体%/溶液中的总固体%)×100。
在乳酪生产中使用MPC和MPI的不足使所述乳清蛋白处于天然状态。在凝乳形成过程中,这些蛋白留在溶液中,因此与乳清一起被洗除了。这些蛋白占所述MPC/MPI总奶蛋白的约20%。
使用TMP的优点是所述乳清蛋白处于变性状态。在凝乳形成过程中,其成为所述乳酪的一部分,从而提高了收率。
TMP的生产如英国专利第1,151,879号的说明书所述。该说明书公开了一种方法,其包括将脱脂奶加热至一定温度,在该温度下所述奶蛋白变性并聚集,其后通过加入酸/和或/***化钙使所述奶蛋白沉淀并凝结,最后将所得的共沉淀分离。所述共沉淀的蛋白含量为79-88%重量比,且乳糖含量为1%重量比。
在另一发明,美国专利第3,535,304号的说明书中公开了一类似的发明。该方法包括(a)在高于75℃的温度下向脱脂奶中加入数量不足以引起沉淀的***化钙;(b)将所得混合物加热至至少75℃、优选85-95℃,从而使乳清蛋白与酪蛋白之间发生相互作用;(c)将所述加热的脱脂奶保持一段时间,使得可获得所需的蛋白反应程度;
(d)引入沉淀剂,并对所述混合物进行沉淀步骤;(e)在第二保持阶段使所述共沉淀形成凝结物;及(f)从母液中分离出所述共沉淀。
类似领域的另一发明,美国专利的3,882,256号的说明书中公开了生产蛋白共沉淀的方法,包括在***化钙存在以及给定pH水平的条件下对乳清、乳清浓缩物和低脂肪奶制品进行加热。然后将该共沉淀回收,用缩聚磷酸盐溶液洗涤,并随后干燥。
上述每一发明均存在至少一种下列问题●对总固体产物量较低的液体(例如乳清和脱脂奶)进行热处理,因此需对大量物质进行加热;●因为包括许多步骤,因此所述过程效率不高;●由于蛋白浓度较低,所述加热过程只能使至多60%的乳清蛋白变性;●共沉淀的形成依赖于向所述加热的奶中加入钙或其它沉淀剂;●所得产物(TMP)通常味道不佳。
近期,公开号为WO98/36647的国际专利申请公开了生产味道清淡的TMP的方法。该方法包括在脱脂奶的等电点以下对其进行酸化,其后进行≥90℃的热处理,,将其从母液中分离,随后进一步用水对所述凝结物进行洗涤,并用氢氧化钠使其分离和中和。同样,该方法存在损失未变性乳清蛋白的缺陷,并因为包括许多步骤而显得烦琐。此外,该专利申请将本身限制为使用单价氢氧化物以要求保护高溶解度的所述TMP产物。
近期,另一发明,美国专利第6,139,901号公开了生产共沉淀的方法,其中对包括奶蛋白浓缩物和奶及加入的乳清的中性液态奶组合物用碱处理以提高pH值、加热、冷却、酸化,然后超滤/渗滤。然后将所得浓缩物喷物干燥得到TMP粉末。所述粉末据称具有●更可口的味道●在冷水中的溶解度上升●钙含量上升。
该发明通过选择适当的工艺条件也可获得至少一种富含α-乳清蛋白的渗透物。然而,该发明仍存在下列问题●对总固体量较低的液体进行热处理●许多工艺步骤
●当对MPC渗余物进行加工时难以操作碱处理使粘度上升增加了操作难度MPC渗余物的稀释液的加工成本高本发明的目的是制备干燥的奶蛋白浓缩物,和/或提供形成凝乳时具有高乳清蛋白保留量的乳酪制造方法,和/或向公众提供可用的选择,其中所述干燥的奶蛋白浓缩物味道更佳且溶解性能良好,且其可形成包含高比例的乳清蛋白的凝乳。
发明内容
本发明包括对高蛋白奶体系进行处理以引起乳清蛋白最大程度的变性。然而,这类处理并不总能产生可溶于水或奶(尤其时在室温下)的产物。例如,标准的奶蛋白浓缩物含85%的蛋白(MPC85),当加热至100℃或更高温度数分钟(3分钟或更长)后,显示出溶解度下降和/或收率降低,其原因是所述乳清蛋白被排出至乳清中。因为所述乳清蛋白流失到乳清中,因此即使公开号为
WO01/24l578的国际专利申请的说明书中所述的低温可溶性MPC(CS-MPC85)的收率也较低。当在120℃热处理4分钟或更长时间时,所述CS-MPC85显示出大量乳清蛋白进入乳酪中以及良好的溶解性。在热处理前向所述低温可溶MPC中加入脂肪和/或乳清蛋白并不影响所述热处理后的MPC的溶解度和凝乳酶作用能力。
一方面,本发明提供基本不含结块的乳酪的生产方法,包括(a)将所含SNF中至少55%为奶蛋白的干燥HY-MPC分散在奶或水或其它水溶液中;(b)用一种或多种凝结酶对所得混合物进行处理以生产凝乳;及(c)对所述凝乳进行加工以制成乳酪;其中,所述干燥的HY-MPC是含有变性乳清蛋白的MPC或MPI,并且所述干燥的HY-MPC是脱钙的奶蛋白制品,其脱钙程度足以使得能制造基本无结块的乳酪,其中所述变性使得乳清蛋白结合入乳酪的量高于使用对应不含变性乳清蛋白的MPC或MPI时的量。例如,含85%%的钙含量。当该产物脱钙50%时,干燥至与所述原料的含水量相同后,%。
优选地,所述干燥HY-MPC所含SNF的至少70%是奶蛋白。
通常,优选使用HY-MPC,其中脱钙程度满足提高所述MPC或MPI的低温溶解度。优选至少40%的所述HY-MPC是可溶的。更优选地,至少80%的所述HY-MPC是可溶的。通过本发明方法制备的乳酪可进一步加工来制备加工乳酪或加工乳酪型制品。
“HY-MPC”或“HY-MPI”是含有变性乳清蛋白的MPC或MPI。当其用于乳酪生产或类似应用时,所述乳清蛋白结合入所述乳酪凝乳中使得与使用现有技术的对应MPC的收率相比其收率更高。用该奶蛋白制品凝结酶处理所得的乳酪的乳清蛋白含量优选占原料MPC或MPI的总乳清蛋白的50-100%,更优选70-100%,最优选85-100%。这种变性可通过在>100℃加热4-15分钟或任何其它方式实现。
根据所述HY-MPC的蛋白含量所需脱钙的程度会变化。对所含干物质的85%为奶蛋白的HY-MPC,需要脱钙30-100%。相比之下,如果蛋白含量为干物质的70-80%,则较低的脱钙程度如脱钙20%就足够了。所述“脱钙百分率”是与未经除钙步骤(例如阳离子交换步骤、酸化和渗析步骤或用螯合剂处理)的对应MPC或HY-MPC相比钙量降低的百分率。
另一方面,本发明提供生产乳酪的方法,其包括将脱钙10-100%、优选30-100%、更优选40-100%的HY-MPC加入含脂肪的奶中或任何其它用作原料的水溶液中。特别地,本发明提供生产乳酪的方法,其包括(a)将所含SNF中至少70%为奶蛋白的干燥HY-MPC分散在奶中;(b)将所得混合物用一种或多种凝结酶处理以产生凝乳;及(c)对所述凝乳进行加工以制成乳酪;其中,所述干燥的HY-MPC脱钙30-100%。
另一方面,本发明提供生产HY-MPC的方法,其与对应的现有
TMP工艺(美国专利第6,139,901号)相比所包含的加工步骤更少。该步骤更少的方法不含现有技术中的pH值调节步骤,从而得到相对于现有技术的TMP产物味道基本改善的HY-MPC产物。因此,本发明提供制备干燥的、溶解度增加的、味道更佳的、具有较高变性乳清蛋白含量的HY-MPC产物的方法,包括(a)提供超滤的脱脂奶或全脂奶,或酪乳,或任何其它蛋白水溶液,
其为水溶液/悬浮液形式,其所含的SNF至少70%为奶蛋白;(b)选用以下至少一种方法从中除去20-100%的钙离子(i)在离子交换器上以钠和/或钾或氢形式进行阳离子交换;(ii)酸化至pH<7,随后进行渗析和/或超滤和/或渗滤,或(iii)通过加入螯合剂,和/或用螯合剂结合一部分钙离子;(c)将所述溶液在优选>65℃的温度下加热足够长的时间,从而使乳清蛋白变性及与酪蛋白相互作用,所述时间优选>4分钟,(d)干燥以制备干燥的产物;其中,如果需要,在步骤(b)后及步骤(c)前对所述溶液的pH值进行调节,从而使得步骤(c)-,-。
在某些实施方案中,将步骤(b)的产物与其它奶或其它溶液混合,同时保持至少脱钙30%。
优选地,在步骤(c)后将所述加热的溶液浓缩,最优选通过蒸发浓缩。
优选地,所述高变性乳清含量指这样的含量,即通过凝结酶处理所得的凝乳中的乳清蛋白含量占来自MPC的总乳清蛋白的50-100%、更优选70-100%、最优选85-100%的含量。
优选地,通过离子交换法除钙-上述(b)选项(1),(公开号为WO01/41578的国际专利申请)。
另一方面,本发明提供味道比现有技术的TMP产物更佳的HY-MPC产物的生产方法。因此,本发明提供生产高变性乳清蛋白含量的奶蛋白制品的生产方法,包括(a)提供超滤的脱脂奶或全脂奶、酪乳或任何其它蛋白水溶液,其为水溶液/悬浮液形式,其所含的SNF中至少70%为奶蛋白;(b)除去至少30%的钙含量;(c)使所述脱钙产物中的乳清蛋白变性,(d)干燥以制备干燥的产物。
在某些实施方案中,将步骤(b)的产物与其它奶或其它蛋白水溶液混合,同时保持至少脱钙30%。
优选地,在步骤(c)后将所得溶液通过蒸发浓缩。
所述产物是所含奶蛋白占SNF的至少70%的HY-MPC。所述产物的乳清蛋白含量约相当于脱脂奶的含量。该乳清蛋白含量为变性状态,因此当该产物用于乳酪生产时提供较高的收率。
可通过任一可引起乳清蛋白变性的处理方法或其组合来实现乳清蛋白的变性,所述处理方法包括直接蒸汽注入;使用板式热交换器进行间接加热;电阻加热;微波加热;超高压处理;碱处理随后中和