專利名稱：使乳中蛋白質穩定并防止其凝固的方法
技術領域：
本發明涉及一種使乳中蛋白質穩定并防止其凝固的方法，以及穩定的含有促凝劑的乳和所述乳的應用。
背景技術：
在獲得乳和乳制品中的一個常見問題是由于加工的條件和/或添加劑如鈣的加入，乳蛋白會在乳的加工期間或之后凝固。獲得鈣強化乳的許多參考資料均是已知的。在WO 03/090551中公開了含有鈣強化蛋白的飲料及其制備方法。該飲料是穩定的，含有高水平的可溶性鈣，而且是通過采用與用于生產常規乳的方法相似的方法制備的。
在WO 02/43503中提供了一種生產鈣強化酸奶的方法，其中在發酵前將細粉化的不可溶鈣鹽與乳摻合物混合。該酸奶通過常規發酵制得。
在US 2003165597中鈣和/或營養礦物質強化乳或奶粉制品利用了焦磷酸鹽或正磷酸鹽，在維持pH的范圍為6.5至7.5的同時，使乳成為熱穩定性的。添加的鈣和/或營養礦物質在磷酸鹽加入之前或之后以可溶的形式加入。
該飲料可以直接飲用或者也可以被容易地摻入其他食品或飲料制品中，制得穩定的富鈣含蛋白食品，如乳制品和大豆制品，包括乳，酸奶飲料，布丁等等。
但是，上述文獻提供的富鈣方法到目前為止只能制成物理上不穩定的產品。游離鈣會與酪蛋白或大豆蛋白發生反應而導致不可溶的鈣-蛋白質沉淀的形成。
本發明針對該問題提出了一種解決方案并提供了物理上穩定的、含有高含量的鈣或其他二價陽離子的乳。
在EP 1031284中公開了一種豆奶的制備方法，包括向生豆奶中加入促凝劑，均質，用蒸氣直接高溫快速加熱處理，然后均質混合物。該方法僅使用了加入鈣或鎂鹽，并且被用來解決與豆奶風味相關的問題。但是，該方法需要在加熱豆奶之前使用額外的均質步驟，并且不能用于穩定乳中的二價離子。
通過使用鈣離子螯合劑來提高Ca2+離子的數量，并使這些Ca2+保持在溶解狀態中的方法也是已知的。該方法在需要引入大量的Ca，例如超過600ppm，特別是超過1000或甚至2000ppm的Ca2+時是不適合的。當如此大的量通過使用螯合劑或其他絡合劑而被帶入乳中時，味道會受到負面的影響(不好的味道)，而且常常在一定的保存期后仍然會發生凝固。此外，在某些國家這些螫合劑中的許多種都是不允許在乳中使用的。
發明概述為此，本發明提供了一種在包含由＞400ppm的非絡合二價陽離子，和/或使乳的pH＜6.2的一定量的酸組成的促凝劑的乳中穩定蛋白質并防止蛋白質凝固的方法，該方法包括如下步驟a)向乳中加入0.0005至0.1％的角叉菜膠和/或吉蘭糖膠，作為包含基于親水膠體混合物總重至少0.2％的角叉菜膠和/或吉蘭糖膠的親水膠體混合物，以及二價陽離子和酸中的至少一種，而獲得溶液或分散液；b)在120-150℃下對乳加熱2-120秒使至少部分蛋白質從溶液或分散液中沉淀出來；c)將步驟b)中的混合物冷卻至100℃以下，優選至40℃以下；和d)對沉淀物進行剪切或拉伸以獲得穩定的二價陽離子蛋白質溶液或分散液。
發明詳述在本說明書的范圍之內，術語乳是指任何的乳，包括牛乳，豆乳，山羊乳，馬乳，構造乳及它們的乳制品。牛乳和豆乳及其乳制品是優選的。
優選加入一定量的促凝劑，如二價陽離子，其足夠使蛋白質從溶液中完全沉淀出來形成顆粒聚集體。術語“完全”在這方面的含義是顆粒聚集體在降低或提高鈣的濃度，pH或進行熱處理時都再也不會改變。
本發明的方法還能在含有超過400ppm的二價陽離子，或既含有＞400ppm的二價陽離子又含有使pH＜6.2的一定量的酸的乳中防止蛋白質的凝固。與現有技術中的方法不同，該方法因此適于產生很高的促凝劑含量而不會使蛋白質在物理上不穩定。該方法可以容易地生產其鈣含量是用現有技術的方法生產的乳的150％的乳。
二價陽離子優選為鈣和鎂離子，鈣是最優選的離子。這些離子優選以其乳酸鹽或葡糖酸鹽的形式加入，但它們的混合物也可以采用。乳酸鈣是最優選的二價陽離子源。二價陽離子是非絡合的，其含義是它們不是通過絡合物形成劑和螯合劑的絡合物形成或鰲合而被保持在溶液中的。絡合物形成劑和鰲合劑的缺點在于它們會對乳的味道產生不良的影響，在一段時間后不能防止凝固，并且一些鰲合劑可能會對健康具有不利影響而因此在一些國家被禁止使用。所以，本發明的一個目的是提供一種獲得具有高鈣或其他陽離子含量而不添加鰲合劑或其他絡合物形成產品的乳的方法。
酸可以是任何食品中可接受的酸，例如乙酸，乳酸，檸檬酸，酒石酸，蘋果酸，磷酸，GDL(葡糖酸δ內酯)，富馬酸，和乳糖酸。例如，在第一步中，鈣以乳酸鈣或葡糖酸鈣的形式加入，加入量高達按照現有技術方法所用的最大量的200％，優選的pH在約5.5至7.5之間，更優選在6至7之間。以這種方法，其量高達2000ppm和更多的二價陽離子可以容易地被加入到乳中而不會產生任何凝固的傾向。
當在第一步中加入酸時，乳的pH必須低于6.2，優選在6.2至5.5之間。
如果二價陽離子和酸都被加入，那么二價陽離子的量優選＞400ppm，而酸的量導致優選低于6.2的pH。
用該方法獲得的沉淀在均勻的UHT條件(超高溫處理)下受到高剪切和拉伸。優選，其在均質機中進行，例如用常規均質機，在50巴或更高的高壓下。通常，采用在120至150℃范圍的溫度，持續2至120秒。優選的溫度和時間是135-145℃，持續5-10秒。
親水膠體必須與二價陽離子一起加入到乳中，其優選但不限于，改性淀粉，糊精或麥芽糊精0.25-6％，角叉菜膠0.0005-0.1％，果膠0.08-0.4％，瓜爾膠0.01-0.10％，刺槐豆膠0.02-0.4％，羧甲基纖維素(CMC)0.2-3％，黃原膠0.01-0.3％，吉蘭糖膠0.0005-0.1％以及胺黃樹膠0.02-0.3％，或它們的混合物。這種添加對于進一步提高蛋白質的物理穩定性是必不可少的。加入的親水膠體必須至少包含0.0005至0.1％的角叉菜膠和/或吉蘭糖膠。
在另一個實施方案中，本發明涉及一種加入二價陽離子至乳中以使乳中蛋白質穩定并防止乳中蛋白質凝固的方法，其包括如下步驟
a)向乳中加入親水膠體和促凝劑的混合物以獲得溶液或分散液；b)加熱乳使至少部分蛋白質從溶液或分散液中沉淀出來；c)冷卻乳至低于100℃，優選至低于40℃；和d)對沉淀進行剪切或拉伸以獲得穩定的含有促凝劑的蛋白質溶液或分散液。
該方法可以提供一種穩定的富鈣乳，其包含＞600ppm的Ca2+離子，其鈣的含量是采用現有技術中的生產不含有蛋白質沉淀的乳的方法所不可能達到的。按照本發明的方法，該量可以高達2000ppm或更高。
乳含有0.0005至0.1％的角叉菜膠和/或吉蘭糖膠，其被直接加入或作為親水膠體混合物加入。該混合物至少包含基于親水膠體總重的0.2％的角叉菜膠和/或吉蘭糖膠。優選乳中含有0.001至0.05％的角叉菜膠和/或吉蘭糖膠。更優選乳中含有0.015至0.025％的角叉菜膠和/或吉蘭糖膠。
本發明的乳可以用于乳的任何常規用途，例如，乳和乳制品，包括酸奶，冰淇淋，布丁，甜食，奶粉等等。該乳特別適于生產非濃縮乳(cat milk)并且適于用于噴霧干燥加工，例如用于生產奶粉。
實施例本發明將通過以下非限制性實施例進行進一步說明。
材料預混料和中溫干燥全脂奶粉得自Masterfoods公司。乳酸，葡糖酸鈣(Gluconal CAA-P-IN；含鈣9％)和乳酸鈣(PuracalPP純；含鈣13.7％)得自Purac公司。角叉菜膠制劑(SatiagelABN16)購自Degussa公司，而酶制劑乳糖酶(Maxilact5000)購自DSM公司?？梢允褂脧暮Ｔ逯蝎@取的角叉菜膠制劑，該角叉菜膠可以是不同類型的，如κ(kappa)，ι(iota)和λ(lambda)角叉菜膠，可以是情制或未精制的形式。所有類型的吉蘭糖膠，精制的和未精制的，都可以使用。
實驗方法物理穩定性的檢驗富鈣乳的物理穩定性是在其制備(黑板)后，經過離心(2000g，10分鐘)并在30℃下貯藏一周之后，直接用肉眼觀察的。
其他特性的測試用旋轉粘度計(rotoviscometer)分析生產批次的粘度，而顆粒大小分布采用靜態光散射測定并作出光學顯微圖片。
初始鈣-實驗室規模的熱凝固試驗將中溫干燥全脂牛奶粉(0.32kg)加入48℃的水(2.26kg)中。用機械攪拌器將奶粉混入。然后，將乳冷卻至＜10℃。加入乳糖酶(0.12％)并將乳在7℃下攪拌培養過液。
在乳糖水解之后，將乳分成4個批次，向其中加入鈣制劑并調整pH(氫氧化鈉；乳酸)1.0.5kg乳糖酶處理乳+葡糖酸鈣pH6.72.0.5kg乳糖酶處理乳+葡糖酸鈣pH6.23.0.5kg乳糖酶處理乳+乳酸鈣pH6.74.0.5kg乳糖酶處理乳+乳酸鈣pH6.2乳中測定的鈣濃度為1230mg/kg。添加量是正常乳中的20％，為246mg鈣每kg乳。這與每kg乳添加1.80g的乳酸鈣或2.73g的葡糖酸鈣相當。
機械攪拌富鈣乳30分鐘，然后將其pH值調整到6.2或初始乳的pH-pH6.7。
將1-4號乳放入80℃的水浴中。在大約70℃，具有6.2的pH的乳開始凝固/不穩定。乳在pH6.7時是穩定的。在140℃的油浴中加熱使這些乳在1-2分鐘后不穩定(標準乳可以穩定12-15分鐘)。
將不穩定乳(pH6.2，80℃)用ultra-turrax均質。這將產生均勻的，光滑的(小顆粒)，和略粘的乳。加入0.02％的角叉菜膠(在80℃，及冷卻之后)會產生更粘的乳。在加熱之前向富鈣乳(pH6.2)中加入0.02％的角叉菜膠避免了這種乳在80℃水浴中不穩定。
總之，乳在富含了20％的鈣之后，尤其是pH為6.2時，其穩定性的確降低了。均質凝固/不穩定乳看來是有可能的并且角叉菜膠看來可以穩定富鈣乳。
初始鈣-試驗廠規模的熱凝固試驗因為乳的凝固需要完全，并且同時，乳必須在熱處理期間是易于加工的，所以預先加熱試驗是在管式加熱系統(Combitherm)中進行的。實驗室試驗顯示在UHT條件下(包括預加熱步驟)，富鈣乳將會凝固/不穩定。
同樣，其也表現出了使凝固均勻的可能。所以，使不同類型的富鈣乳經過標準超高溫處理(預熱器85℃；142℃5秒)并改變均質條件(75、100/25和200/30巴)以獲得均勻而光滑的乳。除了在計劃方案中所描述的實驗之外，還檢驗了在超高溫處理之前加入角叉菜膠以及加入30％的鈣而不是20％的鈣的情況。
將中溫干燥全脂牛奶粉(25.6kg)加入到180.0kg、48℃的水中。奶粉使用機械攪拌器混入。然后，將乳冷卻到＜10℃。加入乳糖酶(0.12％)，并將乳在10℃下攪拌培養過夜。
在乳糖經過了酶促轉化之后，將乳分成100kg的兩個批次，向其中加入葡糖酸鈣(273g)或乳酸鈣(180g)(額外加入20％的鈣)。將兩個批次再分成每批50kg的兩個批次；用氫氧化鈉或乳酸調整這些批次的pH至乳的初始pH，6.7或至6.2。
1 50kg乳糖酶處理乳+葡糖酸鈣pH 6.7-標準超高溫處理(預熱器85℃；142℃5秒)，在85℃和75、100/25或200/30巴的條件下均質。
-在超高溫處理和均質之前加入0.02％的角叉菜膠；標準超高溫處理(預熱器85℃；142℃5秒)，在85℃和200/30巴的條件下均質。
2 50kg乳糖酶處理乳+葡糖酸鈣pH 6.2-標準超高溫處理(預熱器85℃；142℃5秒)，在85℃和75、100/25或200/30巴的條件下均質。
-在超高溫處理和均質之前加入0.02％的角叉菜膠；標準超高溫處理(預熱器85℃；142℃5秒)，在85℃和200/30巴的條件下均質。
3 50kg乳糖酶處理乳+乳酸鈣pH 6.7-標準超高溫處理(預熱器85℃；142℃5秒)，在85℃和75、100/25或200/30巴的條件下均質。
-在超高溫處理和均質之前額外加入10％的鈣(總計30％的鈣)；標準超高溫處理(預熱器85℃；142℃5秒)，在85℃和200/30巴的條件下均質。
4 50kg乳糖酶處理乳+乳酸鈣pH 6.2-標準超高溫處理(預熱器85℃；142℃5秒)，在85℃和75、100/25或200/30巴的條件下均質。
-在超高溫處理和均質之前額外加入10％的鈣(總計30％的鈣)；標準超高溫處理(預熱器85℃；142℃5秒)，在85℃和200/30巴的條件下均質。
可以使用Combitherm對富鈣乳進行超高溫處理和均質。得到的乳都是均勻的并且不會出現結塊形成或凝固。在生產之后，直接將不同的乳倒在一個黑色的表面上，并且沒有觀察到不同批次之間的不均勻性或差別。但是，顯微鏡分析卻顯示了一些明顯的差異。在所有樣品中都可以觀察到顆粒(μm粒度)(結果未給出)。根據均質條件的不同觀察到群集程度的提高。均質越強烈，看到的群集就越少。
在貯藏三天之后觀察到沉淀(表1)。用葡糖酸鹽制得的乳與用乳酸鈣制得的乳相比出現了更多的沉淀。在pH6.2時也比pH6.7時具有更多的沉淀。角叉菜膠看來能夠穩定乳以避免沉淀。
表1沉淀值

*在150ml小瓶中7℃下貯藏三天后。
鈣強化乳的生產-實驗I外加鈣(20％)的影響直接用非濃縮乳(乳糖酶處理的牛奶+預混料)進行測定。方法是將中溫干燥全脂牛奶粉(6.4kg)(Masterfoods)加入到48℃的水(45.2kg)中。通過使用機械攪拌器將奶粉混入。然后，將乳冷卻到＜10℃。加入乳糖酶(0.12％)，并將乳在10℃下攪拌培養過夜。將乳糖酶處理的乳分成各16kg的三個批次。對該乳進行超高溫處理(預熱器85℃；142℃5秒)和兩步均質(85℃；200/30)。在經過超高溫處理和均質之后，將乳冷卻(5℃)并從每一批次(1-3)中取0.5L產品得到三個樣品。
1對照乳將16kg乳糖酶處理的非濃縮乳(pH6.7)加熱到75℃。加入預混料(181.5g，含有角叉菜膠(1.7wt％)，CMC，和糊精)。
2乳+20％鈣向16kg乳糖酶處理的非濃縮乳中加入28.7g的乳酸鈣。調pH至6.7。然后將該乳加熱到75℃并加入181.5g的含有角叉菜膠，CMC和糊精的預混料(達到總計98.3wt％)。
3乳+20％鈣+0.02％角叉菜膠向16kg乳糖酶處理的乳中加入28.7g的乳酸鈣。調pH至6.7。然后將乳加熱至75℃，并加入181.5g預混料和3.2g角叉菜膠。
在生產之后，直接將樣品倒在黑色表面上。所有的樣品看起來均是穩定的且沒有觀察到不均勻。顯微鏡和光散射分析顯示，通過鈣的引入，發現更多的顆粒具有比均質脂肪顆粒大但小于10μm的粒度。角叉菜膠的加入看起來會導致更多的群集。表2顯示了對照非濃縮乳和富鈣非濃縮乳的比較。在不同的應用沉淀試驗中沒有觀察到不同。換句話說，在這些試驗中富鈣非濃縮乳與對照非濃縮乳相比是一樣的。
粘度的測定顯示了一些不同。在加入鈣之后以及在加入角叉菜膠之后觀察到粘度的增加。
表2樣品的沉淀試驗和粘度測定的結果

1在所示的g下于20℃用50ml格林納(Greiner)離心管離心10分鐘后2在1g下于30℃在0.5L的燒杯中貯藏一周后3在300秒-14在生產當日測定的5在生產后一天測定的鈣強化乳的生產-實驗II將中溫干燥全脂非濃縮乳粉(19kg)(Masterfoods)加入到134kg的48℃的水中。用機械攪拌器將奶粉混入。然后，將乳冷卻到＜10℃。加入乳糖酶(0.12％)，并將乳在10℃下攪拌培養過夜。將乳糖酶處理乳以20kg分成7個批次。向這些批次中加入不同的成分(參見下文)。對乳進行超高溫處理(預熱器85℃；142℃5秒；無菌條件)，并進行兩步均質(85℃；200/30)。在超高溫處理和均質之后，將乳冷卻(5℃)，并且無菌地取出6個0.5L產品的樣品。
1對照乳將20kg乳糖處理非濃縮乳加熱到75℃。加入預混料(226.8克)。
2乳+20％鈣向20kg乳糖處理非濃縮乳中加入35.9克乳酸鈣。調pH值為6.7。將乳加熱到75℃，并加入226.8g上述的預混料。
3乳+30％鈣+0.02％角叉菜資膠向20kg乳糖處理非濃縮乳中加入53.9克乳酸鈣。調pH值為6.7。將乳加熱到75℃，并加入226.8g預混料和4g角叉菜膠。
4乳+30％鈣向20kg乳糖處理非濃縮乳中加入53.9克乳酸鈣。調pH值為6.7。將乳加熱到75℃，并加入226.8g預混料。
5乳+40％鈣+0.02％角叉菜膠向20kg乳糖處理非濃縮乳中加入71.8克乳酸鈣。調pH值為6.7。將乳加熱到75℃，并加入226.8g預混料和4g角叉菜膠。
6乳+40％鈣向20kg乳糖處理非濃縮乳中加入71.8克乳酸鈣。調pH值為6.7。將乳加熱到75℃，并加入226.8g預混料。
7乳糖酶處理乳+40％鈣向20kg乳糖處理乳中加入71.8克乳酸鈣。調pH值為6.7。
表3樣品的沉淀試驗和粘度測定結果

1在200g下于20℃用50ml格林納(Greiner)離心管離心10分鐘后2在1g下于30℃在0.5L的燒杯中貯藏一周后3在300秒-14角叉菜膠(1.7％)，CMC和糊精的混合物生產之后直接觀察所有樣品，其看起來是穩定的并且未觀察到不均勻性。在對照乳與大多數在離心條件(2000g，10分鐘)下的不同富鈣乳之間發現了沉淀方面微小的差別。但是，除了未用預混料和/或外加角叉菜膠穩定的樣品之外，在所有樣品中在30℃下貯藏一周都未導致出現沉淀。在兩個試驗中，不含穩定劑的富鈣乳(7)的確出現了更多的沉淀。外加了鈣和角叉菜膠的樣品表現出具有一個屈服應力，其足夠強以穩定顆粒，但是幾乎不會影響感官特性或流動性。粘度的測定顯示出不同。觀察到在加入鈣之后以及在加入角叉菜膠之后粘度增加。
權利要求
1.一種使乳中蛋白質穩定并防止其凝固的方法，該乳中包含由＞400ppm的非絡合二價陽離子，和/或使乳的pH＜6.2的一定量的酸組成的促凝劑，所述方法包括以下步驟a)向乳中加入0.0005至0.1％的角叉菜膠和/或吉蘭糖膠，作為包含基于親水膠體混合物總重至少0.2％的角叉菜膠和/或吉蘭糖膠的親水膠體混合物，以及二價陽離子和酸中的至少一種，而獲得溶液或分散液；b)在120-150℃下對乳加熱2-120秒使至少部分蛋白質從溶液或分散液中沉淀出來；c)將步驟b)中的混合物冷卻至100℃以下，優選至40℃以下；和d)對沉淀物進行剪切或拉伸以獲得穩定的二價陽離子蛋白質溶液或分散液。
2.根據權利要求1中所述的方法，其中步驟b)中，蛋白質從溶液或分散液中完全沉淀。
3.根據權利要求1或2中所述的方法，用于在包含＞600ppm的二價陽離子的乳中防止蛋白質凝固。
4.根據權利要求1-3的任意一項中所述的方法，其中在步驟a)中，加入Ca2+和/或Mg2+的乳酸鹽和/或葡糖酸鹽和/或乳糖酸鹽。
5.根據權利要求1-4的任意一項中所述的方法，其中在50巴或更高的壓力下進行均質。
6.根據權利要求1-5的任意一項中所述的方法，其中親水膠體進一步包括選自改性淀粉，糊精，麥芽糊精，羧甲基纖維素(CMC)，果膠，瓜爾膠，刺槐豆膠，黃原膠和胺黃樹膠的化合物。
7.根據權利要求1-6的任意一項中所述的方法，其中剪切或拉伸是在均質機中進行的。
8.一種穩定的含有促凝劑的乳，其包含由＞400ppm的二價陽離子和/或使乳的pH＜6.2的一定量的酸組成的促凝劑。
9.根據權利要求8中所述的穩定的含有促凝劑的乳，其中該乳是含有＞600ppm Ca2+離子的牛乳或豆乳。
10.根據權利要求8-9的任意一項中所述的乳，其中穩定的含有促凝劑的乳是非濃縮乳。
11.權利要求8-10的所述的乳在噴霧干燥加工中的應用。
全文摘要
本發明涉及一種在包含由＞400ppm的非絡合二價陽離子，和/或使乳的pH＜6.2的一定量的酸組成的促凝劑的乳中穩定蛋白質并防止凝固的方法，該方法包括如下步驟a)向乳中加入0.0005至0.1％的角叉菜膠和/或吉蘭糖膠，作為包含基于親水膠體混合物總重至少0.2％的角叉菜膠和/或吉蘭糖膠的親水膠體混合物，以及二價陽離子和酸中的至少一種，而獲得溶液或分散液；b)在120－150℃下對乳加熱2－120秒使至少部分蛋白質從溶液或分散液中沉淀出來；c)將步驟b)中的混合物冷卻至100℃以下，優選至40℃以下；和d)對沉淀物進行剪切或拉伸以獲得穩定的二價陽離子蛋白質溶液或分散液。本發明進一步涉及穩定的富鈣乳及其在噴霧干燥中的應用。
文檔編號A23C11/10GK101052308SQ200580037382
公開日2007年10月10日 申請日期2005年11月2日 優先權日2004年11月2日
發明者F·博爾布姆, E·W·博騰鮑爾 申請人:普拉克生化公司