改良酪蛋白胶束

本发明涉及改良酪蛋白胶束的制造方法以及应用该胶束作为食品配方中脂肪的全部或部分替代品。更具体地说，本发明涉及含有改良酪蛋白胶束的无乳品咖啡增白剂，其中改良酪蛋白胶束用以代替普通增白剂配方中的脂肪或油。

酪蛋白是牛奶的主要蛋白质，以胶束形式存在，即天然存在的蛋白微粒由直径大约0.1至0.4微米的酪蛋白酸钙-磷酸盐配合物组成。在此以前有人提议用去脂牛乳超滤所获得之浓缩并且基本上无聚集的酪蛋白胶束可作为某些食品中的脂肪代用品，如搅打的或静止冷冻的甜食，布丁，搅打过的顶端配料、沙司、调味汁等。

然而，当酪蛋白分离后被工业利用时，如制造酸性酪蛋白或碱金属酪蛋白酸盐时则胶束会遭到破坏。因此，这类市售的酪蛋白产品不再含酪蛋白胶束形态。故不适于作为脂肪代用品。

本发明是有关改良酪蛋白胶束的制造方法以及应用该酪蛋白胶束作为食品配方中脂肪的全部或部分替代品，特别是在咖啡增白剂配方中作为一般存在的脂肪之替代品。改良酪蛋白胶束的制造采用在一段持续时间内向碱金属酪蛋白酸盐水溶液中连续加入钙离子，再于受控剪切条件下加入可溶性磷酸盐。反应混合物包含氢氧化钠之类的碱性试剂，最好上述试剂与磷酸盐一道使反应混合物的pH值大于6.0左右。将现场制成的含有酪蛋白胶束的水性反应介质进行冲洗，通过超 滤或二次超滤得以浓缩，从而除去水性介质中多余的盐并增加胶束量。

所制造的改良酪蛋白胶束平均颗粒尺寸为0.1至0.5微米，适用于作为品种繁多的食品中脂肪之代用品。特别令人感兴趣的是无乳品咖啡增白剂，在该增白剂配方中包括改良酪蛋白胶束，它们用来代替这类配方中典型包括的脂肪成份。含改良酪蛋白胶束的无乳品咖啡增白剂具有与传统无乳品增白剂同样的功能和器官感觉特性，如加入咖啡时具有良好的增白能力，温和的香气，无杂味以及高度的稳定性。

根据本发明，改良酪蛋白胶束的制造是从市售经加工的酪蛋白的水溶液或分散液为原料，在一段持续时间内于受控剪切条件下连续地向其中加入钙离子和可溶性磷酸盐。所制造的改良酪蛋白胶束经冲洗和浓缩，适用于各种食品，特别是咖啡增白剂中脂肪的全部或部分代用品。

任何市售经加工的酪蛋白原料都可用于本发明，优选使用酸性酪蛋白，如HCl-酪蛋白，以及碱金属酪蛋白酸盐，特别是酪蛋白酸钠。这类含有经加工的酪蛋白原料来源丰富，由本行业中众所周知的步骤进行制造。在该制造过程中，由于酪蛋白胶束被破坏，故市售经加工的原料中酪蛋白不以胶束形态存在。

市售经加工的酪蛋白与一种水性介质，如水相混合，温度为大约5℃至75℃，优选大约40℃至65℃，由此形成水性酪蛋白溶液或分散液，优选总固体含量为大约10%至15%。水溶液或分散液中市售酪蛋白量当然也可以不在优选用量范围。如果酸性酪蛋白用于起始原料，则水性介质的pH值调节至6.0或以上，优选大约6.3和6.8，例如通过在水性介质中加入氢氧化钠或其它适宜的碱，从 而使酸性酪蛋白溶解。

钙离子，优选以可溶性钙盐的水溶液形式，在一段持续时间内，即至少大约15分钟，优选20分钟或更长时间，于搅拌下加入到酪蛋白/酪蛋白酸盐溶液或分散液中。钙盐必须被获准可用于食品并且必须在溶液中提供足够量直接可得的钙离子以便与酪蛋白原料相互作用形成酪蛋白胶束。优选使用具有高度溶解性的可食用钙盐，如氯化钙、醋酸钙等，存在的钙盐量足以使水性反应介质中的比率为每份酪蛋白重量大约0.01至0.1份钙离子。

当完成钙离子的加入后，将可溶性磷酸盐加入到水性反应介质以使经加入钙离子形成的酪蛋白胶束稳定。磷酸盐的加入量应足以使水性反应介质的比率为每份酪蛋白重量大约0.01至0.2份磷酸根离子重量。典型使用磷酸的二钠或二钾盐、但其它磷酸的钠和钾盐也适用，如磷酸三钠或三钾，焦磷酸四钠等。一元磷酸盐通常酸性太强而不理想。

一种碱，典型地是氢氧化钠，优选与磷酸盐一道加入反应介质中以使水性反应介质的pH值范围为大约6.3至6.8，从而保持酪蛋白胶束的完整性。根据一个实施例，制备了含所需量磷酸盐和碱的水溶液，并在搅拌下加入到水性反应介质中。

在水性反应介质中现场改良的酪蛋白胶束平均颗粒直径为大约0.1至0.5微米，更典型的为大约0.2-0.3微米，上述颗粒大小分布采用Nicomp粒子大小分析器所获读数的分布分析来确定。

含改良酪蛋白胶束的水性反应介质最好采用超滤二次超滤（diafiltration）进行浓缩以除去其中多余的盐和增加水介质中酪蛋白胶束的浓度。超滤程序在乳品工业中众所周知。可使用标准市售 超滤膜。这种膜能通过水和可溶性盐，而改良酪蛋白胶束被保留在滞留液中。根据一个优选实施例，水性反应介质借助超滤进行浓缩，方法是将介质通过一分子量截流为100，000道尔顿的膜，由此把水性反应介质的体积减少大约1至5倍。

产生的保留液可就此应用，如果需要亦可再进行二次超滤（diafiltration）以进一步减少含盐量。二次超滤程序在乳品工业中众所周知，它包括将保留液加水稀释到原有体积，然后对稀释的保留液再超滤处理。

本发明制造的改良酪蛋白胶束适用于作为各种食品中脂肪的全部或部分代用品，使用的胶束可以是液体形式也可是喷雾干燥粉末形式。制备粉末胶束时，保留液与一种干燥助剂如麦芽糖糊精混合，喷雾干燥条件与乳品工业中典型采用的条件一样。改良酪蛋白胶束特别适宜作咖啡增白剂。即，改良酪蛋白胶束可加入到咖啡中而有效地使咖啡增白。另外，无论液体或喷雾干燥形式的改良胶束都可用于制备不含脂肪的无乳品咖啡增白剂，也就是增白剂中脂肪量少于大约0.5%。一般市售的液体咖啡增白剂含有：

配料  量（%重量）

脂肪  3.0-18.0

碳水化合物  2.5-6.0

蛋白质  1.0-3.0

乳化剂  0.3-0.5

稳定剂  0.1-0.2

稳定化盐  0.1-1.5

水  q.s.至100%

人们通常公认植物脂肪或油是咖啡增白剂的必要成分，因为它提供增白能力、质地和粘度。加入咖啡产生的增白效果主要是由于来自精细乳化脂肪小球表面的反射光。鉴于近年来人们关注由普通饮食的高脂肪含量所致的健康问题，所以增加了开发食品中用作脂肪代用品材料的兴趣。但在本发明之前没有一种现有的无乳品脂肪代用产品能具有无乳品咖啡增白剂所需的功能和器官感觉特性。使用本发明的改良酪蛋白胶束无论在功能上和器官感觉上都能为无乳品咖啡增白剂配方中所用的脂肪或油提供有效的替换物。

本发明的无脂肪咖啡增白剂采用常规咖啡增白剂制造步骤和配料进行制备，不同之处在于使用改良酪蛋白胶束代替植物脂肪或油。例如，玉米糖浆固体、蔗糖、葡萄糖之类的碳水化合物可按上述百分比使用从而为增白剂提供所需甜味、质地和粘度特性。一种或多种亲水胶体，如黄原胶、槐豆胶，古柯豆胶等也可加入其中以控制增白剂的质地和粘度。如果使用亲水胶体其加入量是液体增白剂配方重量的大约0.5%至1%。在强或高酸性咖啡中可能需要使用另外的缓冲盐，如碳酸钠、碳酸氢钠。增白剂配方中最好包括足够的缓冲剂以便加入咖啡时，增白咖啡的pH值范围是大约6.3至6.8。

含水增白剂配方可以液体形式使用，亦可用喷雾干燥得到粉末状无脂肪增白剂。

尽管本发明的改良酪蛋白胶束被具体描述作为咖啡增白剂中脂肪的全部或部分代用品，但应该了解该改良胶束也适用于大量其它产品中脂肪的代用品，如沙司、涂沫食品、调味汁、冷冻甜食和其它奶油制品，它们的pH值大于酪蛋白胶体聚集时的pH值，即大于大约5.6。

下列实施例用来说明而不是限制本发明。除非另加指明，所有份 数和百分比都为重量基准。

实施例1

不含脂肪的液体无乳品咖啡增白剂通过下列步骤制备：

酪蛋白酸钠溶液的制备是在一个2升的锥形烧瓶中于1升热自来水里加入126克市售粉末状酪蛋白酸钠，用顶上搅拌器混合。酪蛋白酸盐溶液在热水浴中加热到约55℃，96.9克8.87%氯化钙水溶液被计量加入酪蛋白酸盐溶液中，持续混合20分钟。氯化钙溶液添加完毕后，将60.0克含17.1%磷酸二钾和1.8%氢氧化钠的溶液引入到水性反应介质内，持续混合6分钟。

590克产生的改良酪蛋白胶束悬浮液于50°-55℃用泵输送经过一空纤维膜系统进行超滤，该纤维膜的分子量截流为100，000。而后在胶束悬浮保留液中加入590克蒸馏水，稀释的保留液再进行超滤形成LX二次超滤。

不含脂肪的增白剂是这样制备：将3.0克蔗糖和0.5克槐豆胶干混物与96克二次超滤的改良酪蛋白胶束悬浮液相混合。产生的增白剂溶液于2500磅/平方英寸下均化和进行巴氏杀菌（80℃，5分钟），然后评估其对咖啡的增白能力以及味道和香气。进行评估时，向84.1克1%可溶咖啡的蒸馏水溶液中加入21.2克增白剂溶液。结果证明咖啡被有效地增白而且具有良好的味道和香气。

如果需要，保留液可喷雾干燥，如向二次超滤保留液中加入适量低葡萄糖当量（DE）的麦芽糖糊精（例如每份重量保留液用0.2至0.3份重量麦芽糖糊精），随后对形成的混合物巴氏杀菌（例如30秒，80℃），用常规喷雾干燥条件进行喷雾干燥。喷雾干燥后的保留物可以与上述配料混合以制得粉末状增白剂。

实施例2

12.2千克市售酪蛋白酸钠在一循环混合系统中溶于96.8千克热水（55°-65℃），溶解了的酪蛋白酸盐溶液被泵送到存储槽。含8.4千克水和1.1千克氯化钙二水合物的溶液泵入酪蛋白酸盐溶液中，搅拌（500-1700转/分）20分钟，在此时1.1千克磷酸二钾和117克氢氧化钠的含5.2千克水之溶液以0.9千克/分的速率计量入水性反应介质。由此形成的水性反应介质中含有改良酪蛋白胶束，按照实施例1的步骤将介质进行超滤和二次超滤。

保留液中改良酪蛋白胶束的平均直径采用Nicomp粒子大小分析器测定为0.3微米。将21.2克保留液加入到84.1克1%可溶咖啡中，对该保留液作为咖啡增白剂进行评价。增白咖啡的pH值为6.35。改良酪蛋白胶束的增白效果由比色法确定，即采用校准Gardner/Neotec色度系统2000比色计（Colorgrad  System  2000  Colorimeter）测量从增白咖啡表面的反射光。该仪器的“L”标度从0至100，是对明暗度的测量。“L”标度值越高，色泽越亮，用改良酪蛋白胶束保留液增白的咖啡溶液其“L”标度读数是53.85，与参照量的市售液体咖啡增白剂所增白的咖啡相当，后者一般的“L”标度读数范围约为50-55。

实施例3

于顶端装有搅拌器的2升锥形烧瓶中，将123.7克市售酸性酪蛋白加入到963.5克水中（50℃）。搅拌下把3.95克氢氧化钠和39.5克水的溶液加入锥形烧瓶，直到水性介质的pH值稳定在8.3（大约5-10分钟）从而使酸性酪蛋白稳定。97.8 克11.8%氯化钙二水合物水溶液加入反应介质中，搅拌20分钟，然后加入65.7克17.1%磷酸二钾水溶液。水性反应介质所含改良酪蛋白胶束的颗粒大小与实施例1类似，将21.2克反应介质加入到84.1克1%可溶咖啡溶液来评估其在咖啡中的增白能力。增白咖啡的“L”标度读数是51.35，pH值是6.8。

实施例4.

甑馏中稳定的增白液体咖啡饮料应用本发明的改良酪蛋白胶束;按下列步骤制备：

增白甜咖啡饮料的制备为：将272克蔗糖，52克可溶咖啡粉和3.6克磷酸二钾加入到2992.4克热水（70℃）中。该咖啡溶液通过加入如实施例1制造的680克含改良胶束的水性反应介质保留液来得以增白。增白咖啡饮料注入13.2盎司玻璃瓶中，密封并在120℃下甑馏20分钟。甑馏的增白咖啡pH值为6.5，瓶中几乎没有沉淀，改良酪蛋白给咖啡提供了良好的增白效果。

实施例5

具有与传统全脂（16%脂肪）奶油鸡酱类似质地和味道的低脂鸡酱（3%脂肪）采用下列配料混合制备：

配料  重量（克）

改良酪蛋白胶束（10-12%TS）  425

鸡味香料浓缩物  26

Canola  Oil  20

极性凝胶（改良淀粉）  12

低DE麦芽糖糊精  10

水  507

干组份和油一起混合加入到液体组份中，充分混合以便分散完全。形成的混合物在双锅炉中加热，连续搅拌至淀粉进行凝胶化湿度，如85℃，得到与传统全脂奶油鸡酱质地类似的细腻酱汁。

实施例6

类似全脂冰激淋奶油结构的低脂冷冻甜食采用下列配料制备：

配料  重量（公斤）

无脂干牛乳  5.90

砂糖  5.45

玉米糖浆固体（36DE）  3.18

稳定剂（金星NFB）  0.55

改良酪蛋白胶束（12%固体）  7.72

水  22.7

上述配料采用冰激淋生产中的一般步骤进行混合、巴氏灭菌、均化和冷冻。形成的无脂肪冷冻甜食具有与全脂冰激淋类似的味道和质地。