強化礦物質蛋白組分的生產方法

2023-09-20 13:42:25 3

專利名稱:強化礦物質蛋白組分的生產方法
本發明涉及一種生產補充礦物質的蛋白組分的生產方法。這種蛋白組分可用於食品生產，特別是液體食品，如一般飲料及營養飲料。
從植物蛋白，如大豆蛋白提取的分離蛋白提供了這些穀物的重要經濟價值。實踐證明大豆分離蛋白是各種食品和飲料的有效的營養添加劑。分離蛋白的一般特點是，它是一種從蛋白資源，如從植物蛋白中，經過浸出、濃縮、精製得到的產物。典型的分離蛋白，幹基物中蛋白質含量在90%到98%(重量)的範圍內。
在食品，如飲料的組成中，大豆分離蛋白的實用性大概表現在產生改性或酶水解的分離蛋白、或添加一些表面活性劑物質，提高在一些特殊類型的含水汁液食品中分離蛋白的分散性和懸浮性，這些性質可用於飲料的製作上。
在美國專利4378378中已敘述過這種類型蛋白製品的實例，用植物蛋白漿液和乳清一起混合，然後同蛋白酶反應，用這種方法可生產改善懸浮性的仿乳製品。雖然分離蛋白一般地可分散在含水的漿液食品中，但是所用的這些分離蛋白同所必需的維生素和礦物質結合就極為困難了。如在一些營養完全的飲料，象嬰兒食品的生產中。例如，在液體產品中用鈣來強化就遇到這樣實際問題，因為在營養飲料中補充所用的鈣的大多數形式，在含水的漿液食品中是相對不溶的。這些物質很容易從含水的懸浮液中沉澱或沉降出來，因此以這種飲料提供給使用者，就必須經常搖動，以確保在飲食中有足夠量的礦物質的消費。
在美國專利4214996中敘述了礦物質強化的蛋白組分的分散性，其中為了改善含水漿液食品，如飲料中礦物質的分散性，以有機酸和糖來絡合礦物質。專利指出產品可以乾燥並可很好地復原。
美國專利2605229中陳述了兩種解決特殊的強化礦物質，如磷酸鈣的分散性的方法。它敘述了磷酸鈣凝膠的生產，當混合時凝膠中磷酸鈣仍保持在水中的分散，因此產生一種磷酸鈣在乳中分散的類似乳狀的懸浮液。
在改善懸浮性能方面，如果沒有顯著的礦物質的沉澱或蛋白漿液能有效地延長飲料或液體食品的貯藏，強化礦物質的蛋白組分的發展，是大有希望的。
因此，本專利的目的發展一種強化礦物質的蛋白組分的生產方法，它可用於生產強化礦物質的液體食品，即含有相當數量的蛋白物質，同時能在整個貯藏期間內保持懸浮性。
本專利的另外一個目的是生產一種在液體食品中具有改善懸浮特性的強化礦物質或強化鈣質的蛋白組分。
本專利指導一種生產強化礦物質蛋白組分的方法，這種蛋白質可用於生產液體食品，如營養飲料，此外還適於作礦物質及蛋白質的常用食品添加劑。用下面的工藝生產強化礦物質蛋白組分形成一種鹼土金屬鹽類，如鈣鹽的含水凝膠，對礦物質強化或食品的強化，這是典型的應用。然後把這種鹼土金屬鹽的含水凝膠加入到分離的植物蛋白的含水漿液中，如大豆分離蛋白，形成一種強化礦物質的蛋白組分。然後，這種組分脫水，直至乾燥，強化礦物質的蛋白組分可以用在液體食品的生產中，如為了營養目的，所需要的高水準的鈣或礦物質的營養飲料。
本發明包括一種生產強化礦物質的蛋白組分的工藝，它使礦物質在液體食品中的懸浮性得到改進，並克服了在通常飲料或營養平衡的飲料生產中強化礦物質的懸浮性問題。
為了全面的理解本發明的全部工藝的簡明概要可按照下面的工藝生產這種組分的植物蛋白。從一種起始物質，如脫脂大豆中，用典型的方法生產大豆分離蛋白，其中的油已從大豆粉或大豆粕中脫除掉。更準確地說，大豆被軋碎或粉碎，然後通過傳統的螺旋榨油機。當然，最好是用脂肪族的碳氫化合物如正己烷或它們的混合物為溶劑，以溶劑浸出法除掉大豆中的油。這說明除油可用傳統的方法。脫脂的植物蛋白物質或大豆粕放到一個水浴中，保證混合物的pH不小於6.5，最好是在7.0和10之間，以便浸出蛋白質。希望pH升到6.5以上，各種鹼，如氫氧化鈉，氫氧化鉀，氫氧化鈣及其他的食用級的鹼，都可用來提高pH。一般說，pH最好大約在7以上，因為鹼性浸出可增加蛋白的溶解性。蛋白的水浸出液的pH必須不小於6.5，最好是大約7.0到10。水浸出液對植物蛋白物質的重量比例，大約是20到1，最好是10到1。
使用本專利得到大豆蛋白或植物蛋白的分離物時在水溶液浸出階段，希望使用較高的溫度，以便增強蛋白的溶解性，雖然使用環境溫度也是令人滿意的。可以使用的浸出溫度是，從室溫到120°F，最佳溫度為90°F。浸出周期一般沒有限制，常用的時間是5到120分鐘，最佳的時間為30分鐘。當時第一次浸出時不溶的固體進行第二次浸出時，蛋白質的水浸出液可以貯藏在貯藏罐或適合的容器中。對從第一階段剩下的固體進行蛋白徹底的浸出，將改善浸出工藝的效率和產率。
合併兩階段的蛋白水浸出液，使之pH至少為6.5，最好是7.0到10，然後調整浸出液的pH到接近蛋白質的等電點，以便用形成不溶性沉澱的方法進行沉澱。被調節的蛋白浸出液的實際pH，取決於所用的植物蛋白，但是就大豆蛋白說，一般在4.0到5.0之間。用添加普通的食用級酸試劑，如醋酸、硫酸、磷酸、鹽酸或其它適用的酸試劑的方法來完成沉澱步驟，蛋白沉澱以後的步驟是增加沉澱過的漿液中固體物的含量，如為了把蛋白濃縮可採用離心或類似的方法，如有可能，除去乳清和上清液。在含水的懸浮液中沉澱出的蛋白可用於生產強化礦物質的蛋白組分，正如上面所敘述的那樣。
為了強化礦物質，把植物分離蛋白作成含水漿液，如下面所述。雖然，分離蛋白可以用分離工藝直接獲得，如上所述。但是沉澱的蛋白也可從懸浮水溶液中獲得。就本專利而說，使用一種乾燥的分離蛋白作為初始物質是完全可能的，這種分離蛋白能分散到水溶液中，形成一種水懸浮液。因而，本專利的一個重要的方面是強化礦物質蛋白組分的一種特殊方法。例如，發現對於分離蛋白強化礦物質添加強化礦物質的含水凝膠和添加乾燥的礦物添加劑一樣，一種改善懸浮性的產物即可完成。在強化的蛋白組分乾燥之後，改善的懸浮性仍可保存。
為了給蛋白或分離蛋白強化礦物質需製備鹼土金屬鹽類的含水凝膠，以便形成強化礦物質的蛋白組分，當用於液體食品，如營養飲料的生產時，這種蛋白可改善共懸浮性。用於強化礦物質的典型的鹼土金屬物質對於營養目的是極為重要的，包括鈣和鎂。對於液體食品蛋白質強化添加劑來說，鈣具有特別重要的地位，因為含水的食品，如在嬰兒食品或營養飲料中，鈣的強化用量高於其它礦物質。在大多數情況下，用乾燥的硝酸鈣在乾燥蛋白添加劑中分散的油的工藝來完成在含水食品中的分散，經常導致液體食品在貯藏期間形成礦物質組分的沉降。
儘管本專利特別直接適用於即強化鈣又能改善懸浮性的蛋白組分的生產，但它也完全適用於其他的強化礦物質食品經常使用的兩價的鹼土金屬鹽，如鎂。形成各種鹼土金屬鹽的含水凝膠的精確方法並不是本專利的關鍵，這些凝膠可以用不同的化學反應製備。特別是對鈣來說，氯化鈣和磷酸鈉之間，按照下面的反應，可以用於形成磷酸鈣的含水凝膠。
換句話說，按照下面的反應，氫氧化鈣和磷酸之間的反應，同樣可以成功地用於生成磷酸鈣的含水凝膠。
上面的反應是生產鹼土金屬含水凝膠，如鈣的含水凝膠的典型反應，人們發現鈣鹽也能改進被強化的植物蛋白的懸浮性。
對於生產鈣鹽的含水凝膠來說，最好使用氫氧化鈣和磷酸的反應，因為在這個反應中，不產生氯化鈉。同磷酸反應使用的氫氧化鈣的稀溶液，雖然鈣的準確濃度沒有限制，但是鈣在溶液中的最佳濃度大約在0.1%到0.3%(重量)，0.1%更好。勻速地向這個溶液滴加濃磷酸(85%重量)，速度儘可能地慢，一般使反應混合物的pH維持在7。希望反應漿液的pH維持在7，為了產生正磷酸鈣，最好pH大約9.5到11.5，這種正磷酸鈣是蛋白組分強化鈣的最好的物質。如果反應混合物的pH低於7，則主要生成硝酸氫鈣或磷酸二氫鈣，雖然這些也可能成功地強化蛋白物質，這也是在本專利範圍之內，但是最好使用正磷酸鈣，因為這種物質是強化鈣的最適合的磷酸鈣。
繼續進行反應到開始形成半透明的正磷酸鈣的含水凝膠。根據離心方法測定，含水凝膠的固體物含量不少於10%(重量)，最好是百分7到10。正磷酸鈣的凝膠是一種半透明體，當用於為蛋白組分強化礦物質時，發現正磷酸鈣凝膠能改善蛋白組分的懸浮性。含水凝膠不要予先乾燥就可加入到蛋白漿液中，這是很重要的，因為發現這樣就可得到具有所希望懸浮特性的強化礦物質的蛋白組分。
然後，把按上述生產的蛋白漿液的pH調整到6.5到7.5，最好調到6.8到7.0。如上所述，蛋白凝液的固體物應在百分之5到20，(重量)更好是12%到20%，最好是13%到16%，雖然，對於添加含水的礦物質凝膠來說，精確的固體物含量是不太重要的，但是一般說，具有這種固體物濃度的大豆蛋白漿液，應是可以用泵輸送的，這樣在連續工藝中就很容易轉移。
把含水礦物質凝膠加入到蛋白漿液中，其用量要足夠地保證強化礦物質的蛋白組分所需。添加的精確量取決於所希望的強化程度。例如對於成年人，添加蛋白固體物的1.5%的鈣，就可以滿足每天的需要量，反之，對嬰兒或有人要用這種類乳製品來比較鈣含量時，經常用2.7%到3.5%或者更高一些。因此，添加凝膠的精確量完全取決於所要求的強化的程度，個別的添加用量並不能視為本專利的限制範圍。
雖然，如下面所陳述那樣，使用加熱步驟是較好的，但是加熱步驟不是本專利所必需的，如果所用的蛋白組分類型需要的話，它就能加熱。為了純化任何的不需要的酶一抑制製劑，如消化抑制劑，加熱步驟是需要的。對形成蛋白組分，用予熱的方法純化這些抑制劑也是需要的。是在含水凝膠加入到蛋白漿液之前或之後使用加熱步驟，這是不重要的。為了純化，把加入了含水凝膠的蛋白漿液加熱到220°F到400°F，最好是在260°F到310°下加熱幾秒鐘到幾分鐘，最好是7到100秒。加熱最好在蒸汽加壓鍋或類似的設備中完成，在這中間，噴射的蒸氣攪動起部分的漿液於是漿液在升高的溫度和壓力下被加熱。在升溫和加壓的條件下加熱漿液以後，帶有蛋白和礦物質的漿液噴射到一個較低壓力的容器中，造成漿液中部分水份蒸發使得漿液冷卻到150°F或更低。
冷卻的漿液可以用任何的乾燥工藝脫水，但是最好用噴霧乾燥漿液，因為可提供最均勻的強化礦物質鹽和蛋白質的混合物，並能提供在含水食品中具有極好的分散特性的產品。乾燥的產品在液體食品中具有極好的懸浮特性，並能克服在液體食品，如營養飲料中使用礦物質強化蛋白帶來的分離析出問題。
下面的實例代表一些特殊的應用，但是不是本專利具體工藝的限制。
實例1用下面的方法製備大豆分離蛋白脫脂大豆薄片以150磅/小時送到一個浸出罐，向罐中以1500磅/小時加入加熱到90°F的水。加入足夠量的氫氧化鈣，調整混合物的pH到9.7。大豆薄片浸出30分鐘，然後，從浸出過的薄片中用離心機分離出水溶液。當浸出過的薄片在溫度90°F再次懸浮在900磅/小時的水中時，保留第一次的水浸出液。混合物在這點的pH為9.0。
用離心方法得到的大豆薄片第二次水浸出液，並同第一次水浸出液合併。把37%的鹽酸加入到合併的浸出液中，調整pH到4.5，沉澱蛋白質。然後把沉澱的蛋白質離心，除去過量的液體，使固體物濃度達24～28%(重量)。沉澱的蛋白質用水來稀釋，形成固體物含量為7.5%的漿液。加入氫氧化鈉調節漿液的pH到6.6。
緩慢地把氯化鈣溶液(3.6%重量計)加入到正磷酸鈉溶液中(3.6%重量計)，並反應30分鐘來製備正磷酸鈣的含水凝膠。反應混合物的pH大約為9.5。形成一種半透明的，含水的正磷酸鈣沉澱，可用離心方法濃縮。濃縮的凝膠用等量的水洗兩次，每次都用離心再次濃縮，到固體物濃度為6%。然後把正磷酸鈣的凝膠加入到大豆分離物的漿液中。添加凝膠的漿液，固體物為7%(重量計)，pH為7.0±0.05。添加凝膠的量要足夠，以保證幹基蛋白中鈣的濃度為2.7%(重量)。讓已強化的漿液平衡1小時。然後把強化礦物質的漿液噴霧乾燥，水份小於5%。
實例2把水洗過的正磷酸鈣的殘餘物或凝膠分散到氫氧化鈉溶液中，溶液中含有足夠量的氫氧化鈉，可把沉澱大豆分離物的酸性漿液中和到pH6.6，並提供了固體物為7%的凝膠和分離物的漿液，一般噴霧乾燥。除上述內容之外，按照實例1所述，製備強化礦物質的漿液。
實例3把正磷酸鈣凝膠添加到蛋白漿液之後，漿液在90℃維持10分鐘，在噴霧乾燥之前在2500磅/英寸下均質化。除上述內容以外，均按照實例1所述的方法來生產強化礦物質的蛋白漿液。
實例4除了在噴霧乾燥前，強化的漿液的固體物的濃度為11%以外，按照實例1所述生產強化礦物質的蛋白漿液。
實例5
除了在噴霧乾燥前漿液的固體物為11%以外，按照實例2所述製備強化礦物質的蛋白質漿液。
實例6除了加入足夠量的正磷酸鈣凝膠，以保證幹基蛋白質固體的鈣達到5%以外，按照實例1所述製備強化礦物質的漿液。
實例7除了乾燥前漿液的固體物達5%以外，按照實例1所述，製備強化礦物質的蛋白漿液。強化的漿液冷凍乾燥，水份達4%(重量計)。
實例8除了漿液中含有足夠量的凝膠，以保證鈣佔幹基蛋白質固體的20.0%和在噴霧乾燥前強化過的漿液固體物達5%以外，均按照實例1所述，製備強化款物質的蛋白漿液。
實例9對比樣品的製備大豆分離物的漿液按照實例1製備;pH為6.8，固體物為7%。向該漿液中加入足夠量的乾燥的正磷酸鈣，以保證鈣為幹基蛋白的固體的2.7%，然後按實例1所述，噴霧乾燥強化的漿液。
實例10將按照實例1～9生產的每一種強化鈣的分離物，分別用於製備具有下列組分的嬰兒食品。
成分 克/100毫升麥芽糖糊精(15 D.E) 69大豆油 34強化鈣的大豆分離物(實例1～9) 24-26磷脂 1.0檸檬酸鉀 2.2氯化鈉 0.5氯化鎂(MgCl 6 H2O) 0.53角叉膠 0.10水 867用下列的工藝製備嬰兒食品1.把角叉膠分散在除離子的水中，然後溶解檸檬酸鉀。
2.把強化礦物質的分離物(實例1～8)或對照的強化分離物(實例9)分散在水溶液中。
3.加入氯化鈉和氯化鎂，並混合。
4.檢驗混合物的pH，如果需要的話，調節到7.1±0.1。
5.混合物加熱到150°F。
6.加麥芽糖糊精。
7.加大豆油/予熱到150°F的磷脂。
8.混合物加熱到180°F。
9.在二級均質器中，在2500磅/英寸和500磅/英寸下勻質混合物。
10.混合物裝瓶，在高壓鍋中255°F滅菌11.5分鐘。
表1列出用實例1～9的蛋白組分製備的每種嬰兒食品的評價，對於在食品中礦物質的懸浮性來說，貯藏10天以後進行評價。
表Ⅰ用實例1～9的強化蛋白組分製備的嬰兒食品的評價懸浮的鈣實例 食品的pH 100g食品中鈣的mg mg/100克 %總量1 6.8 85 85 1002 6.8 56 46 823 6.8 73 73 1004 6.8 54 51 945 6.8 60 43 726 6.9 64 64 1007 6.8 65 42 658 6.9 53 27 519 6.7 60 12 20(對照)表1的數據說明，當用本專利方法製備強化礦物質的蛋白組分時，這組分也可用於營養飲料，如嬰兒食品，改善了懸浮特性。
實例11用下面的方法製備大豆分離蛋白脫脂大豆薄片以150磅/小時送到一個浸出罐，向罐中以1500磅/小時加入加熱到90°F的熱水，加入足夠量的氫氧化鈣，調整混合物的pH到9.7，大豆薄片浸出30分鐘，然後從浸出過的薄片中，用離心方法分離出水溶液。當浸出過的薄片，在溫度90°F，再次懸浮在900磅/小時的水中時，保留第一次水浸出液，混合物在這點的pH為9.0。
用離心方法得到大豆薄片第二次水浸出液，並同第一次水浸出液合併。把37%的鹽酸加入到合併的浸出液中，調整pH到4.5，並沉澱蛋白質，然後把沉澱的蛋白質離心，除去過量的液體，使固體物濃度達24～28%(重量)，沉澱的蛋白質用水稀釋，形成固體物為14.5%的漿液加入氫氧化鈉調節漿液的pH到6.8。
緩慢地把磷酸溶液(85%重量)加入到氫氧化鈣溶液(2.0%重量)中，並反應30分鐘，來製備正磷酸鈣含水凝膠。形成半透明、含水的正磷酸鈣沉澱，並以離心方法濃縮。濃縮的正磷酸凝膠加入到大豆分離物的漿液中。添加凝膠以後的漿液固體物為14%(重量)，pH為7.0±0.05。要加入足夠的凝膠，保證幹基蛋白固體物中鈣佔2.6%(重量)，強化的漿液平衡1小時。
強化的漿液在85磅/英寸的壓力下通過蒸氣高壓鍋。在蒸氣高壓鍋內，蒸氣把漿液加熱到310°F。8～10秒，以後，加熱的漿液逐份地在較低的大氣壓下分散到接收罐中，然後強化礦物質的漿液噴霧乾燥到水份低於5%(重量)。
實例12除了製備添加到分離物中的礦物質凝膠用的氫氧化鈣和磷酸為1.0%以外，按照實例11所述製備強化礦物質的蛋白漿液。在這個實例中添加的凝膠要有足夠的量，保證蛋白固體物中的鈣為2.7%(重量)。
實例13從實例11～12得到的每一種分離物，按照實例10所述，用於製備嬰兒食品。下面列出的表2，包括用實例11～12的蛋白組分製備的嬰兒食品，對於食品中礦物質的懸浮性的評價。為了比較，使用對照樣品，對照樣品具用把乾燥的正磷酸鈣加入到未強化的蛋白分離物中來製備。
表2用實例11～13的強化蛋白組分製備的嬰兒食品的評價懸浮的鈣實例 食品的pH 100g食品中鈣的毫克 毫克/100克 %總量11 6.8 67 67 10012 6.8 65 62 94對照 6.8 75 15 20很顯然，對於在食品中鈣的懸浮性來說，按照本專利組分製備的強化鈣的分離蛋白顯示出比較好的特性。
一切與本專利相當的，變化的或改性的都包括在本專利的範圍之內。
權利要求
1.生產液體食品用的強化礦物質蛋白組分的方法包括(a)生成用於強化礦物質的鹼土金屬鹽的含水凝膠；(b)將含水凝膠加入到分離植物蛋白的含水漿液中，形成強化礦物質的蛋白組分；(c)將蛋白組分脫水。
2.根據權項1的方法所述，其特徵在於其中的鹼土金屬鹽是一種鈣鹽。
3.根據權項1的方法所述，其特徵在於所說的鹽是磷酸鈣。
4.根據權項1的方法所述，其特徵在於所說的鹽是正磷酸鈣。
5.根據權項1的方法所述，其特徵在於含水凝膠是在pH大於7時用鹼土金屬的氫氧化物和無機酸反應生成的。
6.根據權項5方法所述，其特徵在於鹼土金屬氫氧化物是氫氧化鈣。
7.根據權項5方法所述，其特徵在於無機酸是磷酸。
8.根據權項5方法所述，其特徵在於其pH大約是7.5～9.5。
9.根據權項1方法所述，其特徵在於其漿液的固體物為5～20%(重量)，pH大約6.5～7.5。
10.根據權項1方法所述，其特徵在於其含水凝膠固體物小於10%(重量)。
11.根據權項1方法所述，其特徵在於其脫水是用噴霧乾燥來完成的。
12.生產在液體食品中改善懸浮特性的強化鈣質的蛋白組分的方法包括(a)形成鈣鹽的含水凝膠;(b)把上述的含水凝膠加入到分離植物蛋白的含水漿液中，形成強化鈣質的蛋白組分;(c)把上述蛋白組分脫水。
13.根據權項12方法所述，其特徵在於脫水後的蛋白組分中鈣至少為蛋白固體物的1.5%。
14.根據權項13方法所述，其特徵在於脫水後的蛋白組分中鈣至少為蛋白固體物的2.7%。
15.根據權項12方法所述，其特徵在於其鹽是磷酸鈣。
16.根據權項12方法所述，其特徵在於其鹽是正磷酸鈣。
17.根據權項12方法所述，其特徵在於其含水凝膠是在pH大於7時，用氫氧化鈣和無機酸反應生成的。
18.根據權項17方法所述，其特徵在於其無機酸是磷酸。
19.根據權項17方法所述，其特徵在於其pH大約在7.5～9.5。
20.根據權項12方法所述，其特徵在於漿液的固體物大約5到20%(重量)，pH大約6.5～7.5。
21.根據權項12方法所述，其特徵在於其含水凝膠固體物不少於10%(重量)。
22.根據權項12方法所述，其特徵在於其脫水是用噴霧乾燥完成的。
23.根據權項12方法所述，其特徵在於其植物蛋白物質是大豆。
24.根據權項12方法所述，其特徵在於將植物蛋白物質的含水漿液加熱到220°～400°F，保持充分的時間以使上述蛋白質中的酶抑制劑失活。
專利摘要
一種用於液體食品生產的，補充礦物質的蛋白組分的生產方法。先形成一種鹼土金屬鹽類，如鈣鹽的含水凝膠，並把這種含水凝膠添加到分離大豆蛋白的漿液中，形成一種補充礦物質的大豆蛋白組分。然後將這種組分乾燥，再懸浮在液體食品中，這樣會改善礦物質在食品中的懸浮性。
文檔編號A23J3/14GK87100413SQ87100413
公開日1987年9月16日 申請日期1987年2月2日
發明者桑塔·胡晨·林, 米昂格·扎·朝 申請人:拉爾斯頓·普裡納公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan