一种通过高压处理制备乳制品凝胶的方法 |
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| 申请号 | CN201480026237.5 | 申请日 | 2014-05-05 | 公开(公告)号 | CN105228468A | 公开(公告)日 | 2016-01-06 |
| 申请人 | 菲仕兰品牌公司; | 发明人 | J·M·J·G·卢伊藤; E·J·F·范阿里姆; R·F·M·德弗里斯; | ||||
| 摘要 | 本 发明 的第一方面涉及一种通过采用高 等静压 处理从乳制品组合物制备乳制品凝胶的方法。本发明的第二方面还涉及由该方法获得的乳制品凝胶，以及本发明的第三方面涉及该凝胶在食物产品中的应用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种制备乳制品凝胶的方法，该方法包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种通过高压处理制备乳制品凝胶的方法技术领域背景技术[0002] 食物产品凝胶根据他们的构造材料被分类为蛋白凝胶或多糖凝胶。凝胶是固体溶解或分散在溶剂中所组成的体系。此外，凝胶是连贯的，即凝胶的固体相和溶剂相应该持续的分布，并且在整个体系中相互连接。 [0003] 蛋白凝胶(Protein gels)通常用于食物产品工业，因为它们对食物产品的颜色、气味和营养价值有显著的贡献。更多的，蛋白凝胶相对容易使用的，且通常被认为是安全的。 [0004] 但是，相比于多糖凝胶，一些蛋白凝胶易于脱水收缩和沉淀(Renard等，2006，Food hydrocolloids 20(4)，423-431)。将它们掺入食物产品中的应用可能具有挑战，因为它们在高温加热下趋向于凝聚。因此，例如基于蛋白质的脂肪替代品(protein-based fat replacers)，如微粒蛋白(micro-particulated proteins)，经常在产品中使用，但将其进行进一步烹饪。 [0005] 现在有许多制备蛋白凝胶的方法。其中一种制备这种凝胶的方法是对蛋白溶液进行高静水压处理(high hydrostatic pressure treatments)。在压力下，生物分子如蛋白质将遵循里勒夏特列原理(Le Chatelier-Braun principle)，即当在平衡体系中施加压力，体系将会反应以抵消所述施加的压力。因此，在低体积中完成的反应会在高压下继续进行。这种现象通过高等静压处理而应用于制备蛋白凝胶。 [0006] 不希望受到任何理论的约束，假设在高等静压应用下，静电作用、氢键和疏水作用至少会部分中断。由于这种许多键和相互作用的中断，在等静压释放下形成凝胶。在这方面，除了施加的压力，蛋白质浓度、pH值以及压力等级和保持时间都被确认为是影响高压处理获得蛋白凝胶的实质性因素。 [0007] 虽然，已知许多因素可用于改变所述的凝胶强度，但到目前为止高压处理的方法被证实很难制备具有基本中性或碱性pH，相对高含水量和长保质期且不必要使用凝结剂如凝乳酶(rennet)的乳制品凝胶(dairy gels)。 [0009] 在Famelart等.1998,Journal of Food Engineering 36pp.149-164中，公开了通过将脱脂乳浓缩物(skim milk concentrate)经高压处理以由含5-10重量％的蛋白质制备乳制品凝胶的方法且该方法无需使用凝结剂。但是，为了得到凝胶而酸性pH被证实是必不可少。还发现制备这种乳制品凝胶的最佳pH是5.8。但是，这样pH下的凝胶将使得消费者感觉相对较酸，从而限制了它在食物产品中的使用。此外，甚至在最优选的pH下获得的凝胶也有相对较低的断裂应力(fracture stress)且不稳定。 [0010] 另外，在Amelia和Barbano,2013 J.Dairy Sci 96:1-10中，显示出在低温下(4℃)由MCI形成凝胶。但是这一结构在室温下就消失了。 [0011] 因此仍然需要提供稳定的具有基本中性或碱性pH以及相对高含水量的乳制品凝胶，且其不包含凝结剂如凝乳酶或用于形成所述凝胶的酸。 发明内容[0012] 根据本发明提供的方法，使得通过高等静压处理来制备具有基本中性或碱性pH、相对高含水量和不必要使用凝结剂或降低pH试剂的乳制品凝胶成为可能。此外，由于根据本发明的乳制品凝胶的改进的性质，它们可以在各种应用中使用，特别是食物产品应用。 [0013] 本发明第一方面涉及一种制备乳制品凝胶的方法，该方法包括以下步骤： [0014] i)提供一种液体的乳制品组合物，其包含： [0015] -60-90重量％的水； [0016] -pH值为至少6.5； [0017] -15-30重量％的乳制品蛋白(dairy protein)，其中，至少80重量％的所述乳制品蛋白是酪蛋白；且，其中，总钙量与乳制品蛋白的重量比在0.040以下(below)；以及[0018] ii)将所述乳制品组合物进行高等静压处理从而形成乳制品凝胶。 [0019] 根据本发明所述的方法，可以制备具有基本中性或碱性pH且相对高含水量的乳制品凝胶，并且该凝胶长期稳定。此外，为了制备这样凝胶，不需要采用添加剂，例如凝结剂或降低pH试剂。这是特别有利的，因为食物产品中添加剂的使用越来越有争议。 [0020] 本发明的第二方面涉及上述方法获得的乳制品凝胶。 [0021] 本发明的第三方面涉及一种乳制品凝胶，其包含： [0022] -60-90重量％的水； [0023] -15-30重量％的乳制品蛋白，其中，至少80重量％的所述乳制品蛋白是酪蛋白； [0024] -pH值至少为6.5； [0025] -总钙量与乳制品蛋白的重量比在0.040以下；以及 [0026] -其中，所述乳制品凝胶中存在的少于50重量％的任意κ-酪蛋白是对-κ-酪蛋白。 [0027] 本发明的第四方面涉及一种包含上述乳制品凝胶或由其制得的食物产品。 [0028] 定义 [0029] 本文中采用的术语“乳制品凝胶”具有常规的科学含义，指的是由其它乳制品蛋白制得的粘弹性固体，即根据环境可以像粘性液体流动，以及在其他环境中也可表现为像弹性固体(D.S.Horne等,International Dairy Journal(1999),pp.261-268)。 [0031] 本文中采用的术语“脱脂乳(skim milk)”具有常规的科学含义，指的是包含相对低含量的脂肪的乳，即1重量％以下(基于乳的重量)。 [0032] 本文中采用的术语“乳制品蛋白(dairy protein)”具有常规的科学含义，指的是人类或非人哺乳动物的乳中存在的蛋白，如牛(例如奶牛)、山羊、绵羊或骆驼。 [0033] 本文中采用的术语“蛋白”具有常规的科学含义，指的是至少包含10个氨基酸残基的线性多肽。 [0034] 本文中采用的术语“总钙量”具有常规的科学含义，指的是乳制品组合物中存在的钙(胶体或非胶体)的总量。 [0035] 本文中采用的术语“高等静压处理(high isostatic pressure treatment)”具有常规的科学含义，指的是在预定时间内对产品例如乳组合物施加100-1000MPa的等静压的处理。 [0036] 本文中采用的术语“酪蛋白”具有其惯常的含义(Walstra等,2006)，其包括天然的酪蛋白和胶束的酪蛋白(micellar casein)，但是不指酪蛋白酸钠、酪蛋白酸钾或酪蛋白酸钙。 [0037] 本文中采用的术语“凝结剂”具有常规的科学含义，指的是能够特异性断开κ-酪蛋白中Phe-Met键的酶或试剂。 具体实施方式[0038] 本发明第一方面涉及一种制备乳制品凝胶的方法，该方法包含以下步骤： [0039] i)提供一种液体的乳制品组合物，其包含： [0040] -60-90重量％的水； [0041] -pH值为6.5以上； [0042] -15-30重量％的乳制品蛋白(dairy protein)，其中，至少80重量％的所述乳制品蛋白是酪蛋白；且，其中，总钙量与乳制品蛋白的重量比在0.040以下；以及[0043] ii)将所述乳制品组合物进行高等静压处理从而形成乳制品凝胶。 [0044] 根据本发明所述方法，可以制备具有基本中性或碱性pH且相对高含水量的乳制品凝胶，并且该凝胶可长期稳定。此外，为了制备这样凝胶，不需要采用添加剂，例如凝结剂或降低pH试剂。因为添加剂的使用越来越成问题，本发明提供了比已知的制备乳制品凝胶方法更显著的优势。 [0045] 根据本发明的方法制备的凝胶具有连贯性(consistency)，可从凝固酸奶状结构(set yoghurt like structure)到煮熟的水煮蛋状结构(hard-boiled egg-like structure)之间变化，这主要取决于采用的蛋白质的量和pH值。 [0046] 在所述乳制品组合物和由其制得的凝胶中，所述液体的乳制品组合物中存在的少于50重量％的任意κ-酪蛋白是对-κ-酪蛋白(para-κ-casein)，优选少于20重量％是对-κ-酪蛋白，更优选少于10重量％是对-κ-酪蛋白。换句话说，由于不存在凝结剂，例如凝乳酶，κ-酪蛋白将不会大幅地断裂成糖巨肽(GMP)和对-κ-酪蛋白。 [0047] 在所述乳制品组合物和由其制得的凝胶中，通常包含少于0.001wt％的凝结剂，特别是凝乳酶(rennet)(凝乳酶，chymosin)。优选地，所述乳制品组合物和凝胶不包含任何凝结剂，如凝乳酶。 [0048] 因此，如果采用乳优选脱脂乳制备所述乳制品组合物，所述乳制品凝胶中存在的κ-酪蛋白的总量基本上与用于制备该凝胶的乳制品组合物中存在的量相同。 [0049] 通常，如果采用乳制备步骤i)中的乳制品组合物，根据本发明方法获得的乳制品凝胶中κ-酪蛋白的量将占所述乳制品凝胶中总酪蛋白的5-15重量％。 [0050] 发明人还发现经过高等静压处理的所述乳制品组合物中钙含量对制得的乳制品凝胶的断裂应力、粘性和稳定性有相当大的影响。与通常假设的相反，已证实降低所述的乳制品组合物中钙的含量是有利的。还发现在乳中当总钙量与乳制品蛋白的重量比低即0.042，能得到好的结果。 [0051] 因此，步骤i)所述的乳制品组合物中总钙量与乳蛋白的重量比应该在0.040以下(即比例分别为1:25)。优选地，总钙量与乳蛋白的重量比在0.035以下(即分别为1:28)，更优选在0.032以下(即分别为1:31)。 [0052] 在这方面应当注意，在计算根据本发明所述的乳制品组合物和乳制品凝胶中钙总量时，所添加的食品配料例如水果或蔬菜中的钙含量并不考虑。 [0053] 总钙量可通过技术人员熟知的方法确定，确定所述乳制品组合物或乳制品凝胶中钙浓度的合适的方法为分析化学家协会(AOAC，Association of Analytical Communities)的方法984.27。 [0054] 步骤i)中所述的乳制品组合物可以通过本领域技术人员所熟知的不同方法制得。它可能通过浓缩乳或分离乳制得，例如乳蛋白浓缩物(MPC，milk protein concentrate)或乳蛋白分离物(MPI，milk protein isolates)。但是它也可以通过乳制品蛋白粉末制得，例如脱脂乳粉末。在该情况下，可参考Walstra等,Dairy Science and Technology,2006，并将其通过引用并入本文。 [0055] 根据本发明的一种特别优选的用于制备所述乳制品组合物的方法，为将乳优选脱脂乳送至干物质增加处理(dry matter increasing treatment)，例如浓缩或分离处理。使用的乳可能预先经过例如加热、均质化和/或离心处理。 [0056] 乳的干物质增加处理优选地使用膜过滤处理进行。这一处理的第一个优点是不会变味，这是因为使用了加热处理。另一个优点是相比酪蛋白的含量，钙总量降低了。换句话说，获得的乳制品组合物中总钙量与酪蛋白的重量比低于用于制备乳制品组合物的乳中总钙量与酪蛋白的重量比。 [0057] 所述膜过滤处理优选地包含超滤处理(ultrafiltration treatment)或微滤处理(microfiltration treatment)。或者，也可以先进行微滤处理并接着进行超滤处理。但是，优选地使用超滤处理(Walstra等.Dairy Science and Technology,2006)。微滤和超滤之后都可以接着透析过滤(diafiltration)步骤，由此可以获得具有期望的干物质含量和蛋白含量的乳制品组合物。技术人员已熟知这些技术以及如何使用它们。 [0058] 本发明中步骤i)所述的乳制品组合物应当包含15-30重量％的乳制品蛋白(为基于组合物的重量)。如果所述乳制品组合物包含更少的蛋白，它将不可能制得在要求的pH范围内的合适的凝胶，假如所述乳制品组合物包含更多的蛋白，形成的凝胶将变得太厚且不适合进一步处理。 [0059] 优选地，步骤i)所述的乳制品组合物包含18-25重量％的蛋白质(基于乳制品组合物的重量)。 [0060] 所述乳制品组合物或乳制品凝胶中至少80重量％的蛋白质是酪蛋白，优选至少85重量％是酪蛋白，且更优选至少90重量％是酪蛋白。所以，在所述乳制品组合物和所得的凝胶中血清蛋白例如乳清蛋白的量相对较低。 [0061] 所述乳制品组合物的pH值应该为6.5以上。优选地乳浓缩物的pH值为6.5-8，更优选为7-8。 [0062] 在本发明的一个特别优选的实施方式中，所述乳制品组合物的pH值为6.5-8，且乳制品蛋白的含量为15-30重量％。在另一个优选实施方式中，所述乳制品组合物的pH值为7-8，且乳制品蛋白的含量为15-30重量％。 [0063] 最优选地，所述乳制品组合物包含15-30重量％的酪蛋白切pH值为6.5-8。 [0064] 根据本发明的方法，将具有上述特点的乳制品组合物送至高等静压处理。食物的高等静压处理通常包括在100-1000MPa范围的压力下处理产品。 [0065] 因为技术人员熟知高压处理已超过一个世纪，施加压力的方法也在普通技术人员的技术范围中。优选地，施加的压力是一种静压力，其中压力是通过周边的流体(优选为水)施加在产品上的。其结果是产品将瞬间获得周边介质的压力，且压力均匀地分散到整个产品。 [0066] 如技术人员所知，如果是液体产品，高压处理可以在使用或不使用单独的处理液下进行。在前者的情况下，加工液(优选为水)将用于包围在包装形式(例如在袋子中)下的产品。在后者的情况下，所述液体产品本身也将承担处理液的功能。在本发明中，这将是步骤i)中所述的乳制品组合物。 [0067] 对于固体和液体食物产品的高等静压处理，许多设备都是可用的。一般地，这些设备包括能承受压力的适当强度的容器，和压力产生装置。所述容器用于容纳食物产品，且能使处理液(例如水)围绕着该产品，且具有合适的封闭物以在处理过程中保持压力。根据之前所述，如果所述的食物产品本身是液体，例如乳浓缩物，则可以不必采用处理液。高等静压通常是通过将额外的处理流体抽入容器中(容器中额外添加的流体将导致压力增加)产生，或通过活塞压缩流体的方法产生。 [0068] 如技术人员所熟知的，存在对固体食物产品和液体食物产品进行高压处理的系统。系统是可获得的，其可以是分批运作，也可连续运作。高压处理液态产品的连续系统在WO 97/43914中有所描述。 [0069] 根据本发明所施加的压力优选为100-1000MPa，优选为100-900MPa，更优选为150-500MPa。 [0070] 所述高等静压处理的持续时间是可以变化的。通常，高压处理将花费0.1秒-15分钟，优选为1-10分钟。 [0071] 所述高等静压处理通常在5℃-80℃，优选为15℃-25℃的温度下进行。 [0072] 在本发明的一个优选的实施方式中，在将步骤i)中所述的液体乳制品组合物送至高等静压处理之前，将其包装好，例如在塑料袋或容器中。这样做是有利的，其原因是当乳制品组合物仍然是液体时便填充入包装中，将使得包装中的产品更容易正确配量。另一个重要优点是，由于凝胶在包装中形成，从而不需进行进一步的处理步骤例如抽提和配量，因为这些步骤可能造成微生物的污染或可能对凝胶的物理性质有不利的影响。 [0074] 更优选地，在进行高等静压处理前，将全水果、蔬菜或坚果加入到乳制品组合物中。 [0075] 除了上述的食品配料，在进行高等静压处理前，还可以向所述乳制品组合物中添加其他的配料。通常使用的食品配料为脂肪、奶油、维生素、染色剂、调味剂、膳食纤维(如半乳糖低聚糖或果糖低聚糖)或其组合。 [0076] 本发明的第二方面涉及上述方法获得的乳制品凝胶。该凝胶有相对较高的含水量且长期稳定。所述凝胶的pH值基本是中性或碱性的，即pH值为6.5以上，优选pH值为6.5-8，更优选为7-8。 [0077] 根据本发明的一种特别优选的实施方式中的乳制品凝胶，所述pH值为6.5-8，且乳制品蛋白的含量为15-30重量％。在另一个优选实施方式中，所述pH值为7-8，且乳制品蛋白的含量为15-30重量％。 [0078] 最优选地，所述乳制品凝胶包含15-30重量％的酪蛋白且pH值为6.5-8。 [0079] 因为凝胶不含有大量的凝结剂，乳制品凝胶中少于50％的任意κ-酪蛋白是对-κ-酪蛋白，优选少于20％是对-κ-酪蛋白，更优选少于10％是对-κ-酪蛋白。 [0080] 如果采用乳制得乳制品凝胶，根据本发明用的乳制品凝胶中κ-酪蛋白的含量通常为所述乳制品凝胶中总酪蛋白的量的5-15重量％。 [0081] 本发明的第三方面涉及一种乳制品凝胶，其包含： [0082] -60-90重量％的水； [0083] -15-30重量％的乳制品蛋白，其中，至少80重量％的所述乳制品蛋白是酪蛋白； [0084] -pH值为6.5以上； [0085] -总钙量与乳制品蛋白的重量比在0.040以下；以及 [0086] -其中，所述乳制品凝胶中存在的少于50重量％的任意κ-酪蛋白是对-κ-酪蛋白。 [0087] 总钙量与乳制品蛋白的重量比在0.035以下(即分别为1:28)，更优选在0.032以下(即分别为1:31)。 [0088] 乳制品凝胶中的pH值应该为6.5以上，优选pH值为6.5-8，特别优选为7-8。 [0089] 在根据本发明的一种特别优选的实施方式中的乳制品凝胶中，所述pH值为6.5-8，且乳制品蛋白的含量为15-30重量％。在另一个优选实施方案中，所述pH值为7-8，且乳制品蛋白的含量为15-30重量％。 [0090] 最优选地，所述乳制品凝胶包含15-30重量％的酪蛋白且pH值为6.5-8。 [0091] 所述的乳制品凝胶优选通过上述方法和优选实施方式来制得。 [0092] 本发明最后一个方面涉及包含上述的乳制品凝胶的食物产品。 [0093] 以下对本发明的具体实施方式进行详细说明，但并不用于限制本发明。 [0094] 实施例 [0095] 实施例1 [0096] 通过使用高等静压处理制备乳制品凝胶。采用脱脂乳制备不同的乳浓缩物来制备这些乳制品凝胶。乳浓缩物在钙浓度和酪蛋白与血清蛋白比例上有所不同。 [0097] 脱脂乳 [0098] 加热的脱脂乳(3分钟，62℃)直接从奶厂获得。没有使用额外的巴士灭菌处理。所述脱脂乳包括大约0.5重量％的脂肪和大约0.13重量％的钙。 [0099] 浓缩处理 [0100] 通过将250kg脱脂乳(如上述)进行超滤处理，且随后进行微滤处理(都具有陶瓷膜)直到浓缩物有20wt％的酪蛋白含量(即总乳制品蛋白的含量为24重量％)且乳糖含 |
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