用於穩定蛋白質的果膠的製作方法

2023-07-06 11:36:01 5

專利名稱：用於穩定蛋白質的果膠的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於穩定蛋白質的果膠，特別是用於穩定存在於含水酸性飲料中的蛋白質。本發明還提供了穩定的酸性飲料以及一種製備該果膠的方法。
酸化乳飲料日益受到消費者的喜愛。在日本和東南亞部分地區這些飲料在商業上獲得成功已有很長時間了，並且現在正進入西部市場。這些飲料可以是酸奶基飲料(這種情況下通常將它們稱作飲用酸奶)、乳酸桿菌飲料或乳基軟飲料。這些飲料彼此例如在其各自的非脂乳固體(MSNF)含量方面不同。MSNF主要為酪蛋白。酸奶飲料典型地含有最少8重量％的MSNF，乳酸桿菌飲料含有最少3重量％的MSNF，而軟飲料含有低於3重量％的MSNF。
為了其中的活乳酸桿菌量，飲用酸奶或者以鮮乳分配和銷售，或者在分配之前經熱處理以獲得延長的保存期。由於酪蛋白顆粒沉澱導致這些飲料呈現出令人不快的沙樣口感，因此為了防止這些沉澱，必需將熱處理過的酸奶飲料穩定。甚至為了防止酪蛋白顆粒沉澱，必需對低粘度MSNF鮮酸化乳飲料加以穩定。
果膠是酸化乳飲料中最常用的穩定劑。果膠是經常在植物細胞中以原果膠的形式被發現的結構多糖。果膠的主鏈含有α-1-4連結的半乳糖醛酸殘基，它們被少量1，2連結的α-L-鼠李糖單元打斷。此外，果膠含有幾乎為交替的鼠李糖-聚半乳糖醛酸鏈的高度支化區。這些高度支化區還含有通過糖苷鍵與鼠李糖或半乳糖醛酸單元連接的其它糖單元。這些α-1-4連結的半乳糖醛酸殘基長鏈通常稱之為「光滑」區，而高度支化區通常稱之為「毛」區。
半乳糖醛酸殘基上的一些羧基典型地被甲基酯化。剩餘的以自由羧基存在。羧基的酯化是在半乳糖醛酸殘基聚合之後發生的。然而，極少見所有羧基被酯化。通常，酯化度從可獲得的羧基的0至90％變化。如果果膠中50％或更多的羧基被酯化，那麼該果膠通常稱之為高酯果膠或高甲氧基果膠。如果低於50％的羧基被酯化，那麼該果膠通常稱之為低酯果膠或低甲氧基果膠。如果果膠不含任意，或者僅含少量的，酯化基團，那麼通常將其稱之為果膠酸。
果膠的結構，特別是酯化度，決定了其許多物理和/或化學性質。例如，因鈣離子的存在引起的果膠凝膠化尤其取決於酯化度。據信凝膠化導致鈣離子與許多果膠鏈中的自由羧基形成交聯複合物，從而形成連續的三維膠凝基質。
已知自由羧基沿聚合物鏈的分布對決定果膠是否適合用作酸化乳飲料的穩定劑是很重要的。已提出，通過在果膠分子的特定點將果膠吸附在酪蛋白顆粒的表面上，果膠可以穩定酪蛋白顆粒懸液。果膠分子的剩餘部分形成懸空鏈並突入液相中的環。所得複合顆粒之間的排斥力可以歸因於與兩個酪蛋白顆粒複合的果膠鏈彼此相互作用時產生的滲透壓增加。
就用作酸化乳飲料的穩定劑的果膠而言，其中至少一些自由羧基必需成嵌段(即連續)排列，而不是隨機地沿聚合物鏈離散地分布。果膠分子與酪蛋白顆粒之間的結合力歸因於帶負電的羧基與存在於顆粒表面上的正電荷相互作用的嵌段。自由羧基嵌段的長度也很重要。羧基嵌段或者太長或者太短都不能使該體系穩定。在前者情況下，沒有懸空鏈。在後者情況下，果膠自身不能可靠地與酪蛋白顆粒相連，由此不能使顆粒穩定。
低酯或鈣敏感的果膠的公知特性是其能增稠或形成凝膠，特別是當存在鹼土金屬陽離子如Ca++時。不幸的是，酸化乳飲料天然地含有大量鈣陽離子。如果存在過量果膠的話，這些陽離子具有引起粘度顯著增加的不利影響，在極端情況下，甚至可以導致酸化乳飲料膠凝。
生產熱處理過的乳清飲料時也存在問題。70℃以上的熱處理，根據到達的精確溫度，形成不同量的乳清顆粒。穩定熱處理過的乳清飲料所必需的果膠量隨熱處理而變化。由於形成的乳清顆粒相對較小，因這些顆粒的總表面積大，因此獲得穩定飲料所需的果膠量可能非常高。然而，由於過量果膠與天然存在的鈣陽離子交聯，因此加入過量的果膠將再次引起增稠或形成凝膠。
因此應理解為，果膠的加入對酸化乳飲料的性能既有有利影響也有不利影響。儘管它可以起抗酪蛋白顆粒沉澱或乳清分離的穩定劑的作用，但是由於其與天然共存的鈣陽離子交聯使飲料味道變差，因此它可能具有增加飲料粘度的缺點。這兩種效果在本說明書的

圖1和2中有描述。它們分別描述了不同果膠濃度對未經過殺菌的均勻酸奶飲料和經過殺菌的均勻酸奶飲料的沉澱和粘度的影響。可以看出，在沒有果膠的情況下，因酪蛋白顆粒的不穩定性，在兩種飲料中存在明顯的沉澱，同時也使粘度相當高。在添加一定濃度的果膠之後酪蛋白顆粒變穩定，而且不沉澱，之後增加果膠濃度對沉澱沒有影響。轉向飲料粘度由於加入的過量果膠被共存的鈣陽離子交聯，因此之後飲料粘度幾乎即刻開始上升，因此這也明顯降低酪蛋白顆粒的穩定性，。由於這種增加的粘度導致飲料的感官性能變差，因此它也不是所需的。在每種情況下，在圖1和2中，將果膠濃度的窄的工作範圍分別標記為「X」和「Y」，在該範圍內飲料的沉澱和粘度落入可經受的低水平。該範圍可以窄至以飲料重量作為一個整體計果膠重量僅為0.06％。在該工作範圍之下，沉澱成為顯著問題，而在其上，飲料粘度不希望地高。
由於沉澱將毀壞酸化乳飲料，因此商業上該飲料的生產者主要避免沉澱。因此生產者典型地加入過量果膠，以確保不發生沉澱，但是加入過量果膠將導致飲料具有不希望的高粘度。儘管生產者當然願意對準上述的窄工作範圍，但是由於可能加入的果膠不足夠將導致因沉澱使整批飲料失敗的危險，因此這在商業上是很困難的。
眾所周知，在自然界中通過植物組織中存在的植物果膠酯酶可以改變果膠中的甲基含量。這些酯酶，通常稱作果膠甲酯酶(PME)，使幾乎為至少兩個相鄰自由羧酸基團的酯化羧基脫甲基。在這種方式形成的嵌段中進行脫甲基。正如前面提到的，這些嵌段的排列對果膠在酸化乳飲料中的穩定作用是重要的。這些蛋白酶木瓜蛋白酶和菠蘿蛋白酶還已知使果膠脫甲基化。
在商業中，典型地酯化度為約70-74％，自由羧基嵌段的長度隨分子不同而變化，每個果膠分子典型地含有幾個不同的長度嵌段。果膠分子與酪蛋白顆粒表面的結合力取決於通過鈣鹽橋與酪蛋白表面上的正電荷和/或酪蛋白表面上的負電荷相互作用的嵌段的長度。為了獲得完全穩定性，酪蛋白顆粒的大部分表面應被果膠覆蓋。
如EP-A-0664300中所述，從如柑橘皮的典型源提取的果膠可以分離或分級成兩個不同的果膠部分。一部分為鈣敏感的果膠(CSP)，另一部分是非鈣敏感的果膠(NCSP)。這兩部分果膠具有差異很大的鈣靈敏度(ΔCS)。CSP為酯化度為至少65％的高酯果膠，其中羧基主要排列在嵌段中。這些羧基的嵌段構型引起CSP對鈣敏感。另一方面，NCSP也為酯化度為至少70％的高酯果膠，其中自由羧基沿聚合物鏈隨機排列，其連接程度不明顯。
商業上典型地以用於穩定酸化乳飲料銷售的果膠含有約60％的CSP和40％的NCSP。該果膠整體上可以具有200-600cP的ΔCS值(下面有定義)，而該CSP部分經常具有500-1500cP的ΔCS值。由於CSP部分使得酸化乳飲料中酪蛋白穩定，因此當該果膠，也就是其CSP部分存在量過多時，該部分非常高的鈣靈敏度對飲料的粘度是不利的。此外，由於NCSP部分對穩定果膠粉末整體沒有明顯的貢獻，因此其存在是一個浪費。當然，最理想的是添加到酸化乳飲料中的果膠都有利於穩定酪蛋白，為此果膠應具有控制的鈣靈敏度，以便當其大量存在時飲料的粘度增加不明顯。
在以下的說明書和附加的權利要求書中，果膠通過以下表徵酯化度(DE)、鈣靈敏度(ΔCS)和CSP與CSP和NCSP總和的重量比，該重量比稱之為鈣敏感的果膠比(CSPR)。果膠的這三個特徵可以按照以下測定(i)測定果膠樣品的酯化度(DE)稱重5g±0.1mg果膠樣品，並將其轉移到適宜燒杯中。與5mg發煙鹽酸37％和100ml的60％IPA的混合物一起攪拌10分鐘。將其轉移到擬合玻璃濾器管(30-60ml容積)中並用六份15ml發煙鹽酸-60％IPA混合物洗滌，接著用60％IPA，直到濾液不含氯離子。最後用20ml的100％IPA洗滌，在105℃的烘箱中乾燥2.5小時，在乾燥器中冷卻並稱重。準確地將乾燥樣品總淨重的1/10(具有0.5g最初未洗滌的樣品)轉移到一250ml的錐形瓶中，並用2ml的IPA溼潤樣品。加入100ml剛開過且冷卻的蒸餾水，用塞子塞住，偶爾旋轉，直到形成一完全溶液。加入5滴酚酞，用0.1N氫氧化鈉滴定並記下結果作為最初的滴定度(V1)。
準確加入20ml的0.5N氫氧化鈉，用塞子塞住，劇烈搖動，靜置15分鐘。準確加入20ml的0.5N鹽酸並搖動，直到粉紅色消失。加入3滴酚酞之後，用0.1N氫氧化鈉滴定至劇烈搖動之後仍保持淡粉紅色；記下該值作為皂化滴定度(V2)。
將錐形瓶的內容物定量轉移到一配備有Kjeldahl捕獲器和水冷冷凝器的500-ml蒸餾燒瓶中，接收管延伸至接收燒瓶中的150ml無水二氧化碳和20ml的0.1N鹽酸混合物的表面的下面。向該蒸餾燒瓶中加入20ml的1∶10氫氧化鈉溶液，將這些連接密封，然後開始小心加熱，避免過量起泡。連續加熱直到收集到80-120ml餾出物。向該接收燒瓶中加入幾滴甲基紅，並用0.1N氫氧化鈉滴定過量酸，記錄所需的體積，以ml計，作為「S」。對20.0ml的0.1N鹽酸記下空白測定，並記錄所需的體積，以ml計，作為「B」。記錄該醯胺滴定度(B-S)作為V3。
通過下式計算酯化度(總羧基的％)100×V2/(V1＋V2＋V3)(ii)測定果膠樣品的鈣靈敏度(ΔCS)在蒸餾水中製備果膠水溶液，用1M HCl將其pH調整至1.5。所用濃度應為約0.60％。將145g部分的該果膠溶液測定到粘度玻璃杯中。
將5ml含有250mM氯化鈣的溶液加入145g果膠溶液中，使鈣的最終濃度為8.3mM。
在用磁攪拌器有效攪拌下將25ml含有1M乙酸根離子且pH為4.75的乙酸鹽緩衝液加入該果膠溶液中，使其pH為4.2。
取出磁體，在室溫(25℃)下將該玻璃杯靜置到第二天，此時用Brookfield粘度計測定其粘度。
儘管該方法最適宜粘度不高於100的果膠樣品，但是也可以再現性很好地測定粘度高達200 Brookfield單位。果膠樣品的粘度較高時易於膠凝，使得可再現的結果降低。無論如何，該方法公正地顯示了樣品的相對鈣靈敏度。
不加氯化鈣，取而代之用蒸餾水稀釋，測定此時相同果膠樣品的粘度，通過將含鈣溶液的測定粘度值減去無鈣溶液的測定粘度值計算果膠的ΔCS值。
(iii)測定果膠樣品的CSPR將約0.2g果膠樣品稱重至接近mg(在預稱重至接近mg的50ml離心管中)，通過將管加熱至70℃將其溶於10g軟化水中。將溶液冷卻至約20℃。重複這一步。將每一溶液的pH調整至4.0。
通過將20ml的80％異丙醇(IPA)加入這些離心管之一中，將果膠沉澱，這樣測定果膠在溶液中的總量。該沉澱通過在30000G下離心30分鐘收集，用60％IPA洗滌2次，接著將每次的洗滌液離心，在60℃下真空乾燥一夜，稱重至接近mg。沉澱的果膠量除以加到特定管中的果膠的最初量，得到果膠的比例「A」。
將10mg以下溶液(含有60mM鈣和16％的IPA)添加到在稱重的離心管中的剩餘10mg果膠溶液樣品中387g軟化水99g 80％ IPA4.4g CaCl2，2H2O將這兩種溶液混合之後，使得鈣含量為30mM，IPA為8％。在偶爾攪拌下將形成的凝膠顆粒懸液靜置24小時。在30000G下離心30分鐘將凝膠顆粒分離成液相。將該液相小心傾析或虹吸掉，使凝膠顆粒留在管中。
在含有30mM Ca和8％IPA的等量溶液中通過渦流並使洗液平衡，將凝膠顆粒洗滌兩次。每次洗滌的平衡時間為24小時。每次洗滌之後，通過在30000G下離心30分鐘將凝膠顆粒分離。可以用等體積的水稀釋16％IPA-60mM鈣溶液的等分試樣製備該步驟的洗液。
傾析掉液相之後，稱重結果洗滌的凝膠相的總量。果膠在凝膠相中的量通過以下測定將稱重至小數點後兩位的凝膠相於兩倍量的80％IPA混合，然後在60％IPA中洗滌兩次。在每次洗滌之後在30000G下離心30分鐘收集沉澱。然後在60℃下將樣品真空乾燥一夜，稱重至接近mg。CSP果膠的正常量是通過該果膠量除以稱入離心管中的果膠的最初量來確定的。
按照CSPR＝B/A計算CSPR。
(iv)測定沉澱和粘度在以下說明中，還進行參照以測定酸化乳飲料中的沉澱量和這種飲料的粘度。為了測定沉澱量，將準確稱取的離心管用酸化乳飲料填充至其1cm邊緣以內。再將該管稱重，得到管中的飲料樣品的重量。然後在4500rpm下將該管離心20分鐘。然後將上層清液傾析，並將這些管上下顛倒30分鐘，排出任意剩餘液體。最後，用綿紙擦拭該管邊緣並最後對管稱重。沉澱(以百分比計)是通過沉澱物的重量除以最初獲取的樣品的重量計算的，並且結果以百分數表示。
酸化乳飲料的粘度的測定如下將該飲料裝入粘度玻璃杯，將其在5℃下靜置18-24小時。旋轉1分鐘之後，然後用LVT型Brookfield粘度計測定其粘度。
本發明的目的是提供一種能夠穩定蛋白質顆粒懸液而抗沉澱的改性果膠，並且與穩定飲料抗沉澱所需的量相比，當該果膠過量存在時不明顯增加溶液的粘度。
本發明的另一目的是提供含有蛋白質顆粒懸液的含水酸性飲料，通過加入這種果膠使其穩定而抗沉澱。
最後，本發明的另一目的是提供製備這種果膠的各種方法。
根據第一個方面，本發明提供了一種果膠，它具有(i)60-95％的酯化度(DE)，(ii)低於25cP的鈣靈敏度(ΔCS)，和(iii)鈣敏感的果膠(CSP)與CSP和非鈣敏感的果膠(NCSP)之和的重量比(本文後面稱之為鈣敏感的果膠比(CSPR))為0.7或更高。
優選果膠的DE為70-95％，更優選為80-95％。
優選果膠的ΔCS低於20，更優選為0.5-15，最優選為2-12。
優選果膠的CSPR為0.85或更高，更優選0.9或更高。
最優選該果膠具有
(i)70-95％的DE，(ii)低於20的ΔCS，和(iii)0.85或更高的CSPR。
更優選該果膠具有(i)80-95％的DE，(ii)0.5-15的ΔCS，和(iii)0.9或更高的CSPR。
具有上面特徵的果膠的自由羧基排列在足夠長度和數量的嵌段中，使得果膠能夠穩定例如酸化乳飲料的酸性環境中的例如酪蛋白的蛋白質。然而，這些嵌段具有不足夠引起果膠極度鈣敏感的長度並以不足夠引起果膠極度鈣敏感的量存在，這使得與穩定飲料抗長度所需的量相比，甚至當這些果膠過量加入時這些果膠也不具有增加酸化乳飲料的粘度的性質。
根據另一方面，本發明提供了一種含有蛋白質顆粒懸液的含水酸性飲料，它通過前面所述類型的果膠穩定而抗沉澱。
該含水酸性飲料可以為飲用酸奶或乳基飲料如冰凍牛奶。待穩定的蛋白質顆粒可以由酪蛋白和/或乳清形成。
只要果膠以足夠穩定蛋白質抗沉澱的量存在，然後所得飲料就具有優良的穩定性和粘度特徵並具有非常好的口感性質。它們具有用以前可以獲得的果膠配製的飲料的優點，為了確保蛋白質顆粒抗沉澱的穩定性，並且飲料的粘度沒有明顯增加，該果膠基本上可以超過所需量加入。
穩定飲料抗有害沉澱所需的果膠的最小濃度下文稱之為Pcrit。飲料/果膠體系的Pcrit的值是由飲料的沉澱度相對不同果膠濃度作圖的圖解曲線測定的。圖3顯示了這種典型地的圖形，它是相對以0.05重量％果膠增量從0-1重量％的連續果膠濃度測定的沉澱值。Pcrit為形成穩定飲料所需的最小果膠濃度。Pcrit值在本文中定義為第一個果膠濃度試驗點，它為滿足下式的過量沉澱值(S1)S1＝(Smax－Smin)0.15＋Smin其中Smax為在0-1重量％果膠測定範圍內測定的最大沉澱值，並且Smin為在相同測定範圍內測定的最小沉澱值。
拿圖3的圖為例，Smax為40，Smin為2。因此S1為7.7。S1之後的第一個作圖點的果膠濃度為0.4重量％，因此就該體系而言Pcrit定義為0.4重量％。按照本發明，大於Pcrit的果膠量被認為是組成過量果膠。
沉澱與果膠濃度的曲線，如圖3所述，對果膠和酸化乳飲料而言可以如下容易地建立。
首先，製備將要測定Pcrit的化學酸化的乳飲料。例如，可以將1.125kg脫脂奶粉在62℃下20分鐘內溶於13.875kg的水中製備該飲料。然後在攪拌下將所得溶液冷卻到約22℃，同時加入0.285kg葡萄糖酸δ內酯粉。然後在沒有攪拌下在22℃將所得溶液靜置，直到其pH達到4.0。然後將溶液冷卻到約5℃，之後可以將其貯藏。在測定沉澱之前，為了確保沒有結塊，無論如何必需將該酸化乳飲料再次攪拌。
然後通過測定連續添加不同果膠濃度時的沉澱值產生沉澱曲線。具體地說，在一燒杯中稱重出1000g該酸化乳，然後使用高速Silverson混合器充分混合60g糖和適量果膠。果膠的加入量為0-10g，間隔0.5g，這樣總共測定21個不同果膠濃度下的沉澱。然後將該溶液靜置30分鐘，之後使用Ranni型LAB-類12-50均質機在180-200kg/cm2下將其均質。然後在攪拌下在水浴中將所得溶液的溫度調整到70-75℃，這樣持續10分鐘。然後將溶液冷卻到室溫(例如20℃)，通過如上所述的離心測定沉澱量。一旦測定了所有21個不同果膠濃度下的沉澱值，然後可以如圖3所述作沉澱-果膠濃度的曲線。
應說明的是，脫脂奶粉酸化時的溫度是很重要的。如果溫度降低幾度，那麼為了獲得穩定性就需要更多的果膠。
優選本發明提供的含水酸性飲料應包括濃度比穩定飲料抗有害沉澱所需的最小果膠濃度(Pcrit)大至少10重量％的果膠。更優選該含水酸性飲料包括比Pcrit大至少20重量％，更優選40重量％或更大，甚至60重量％或更大的果膠。
所得含水酸性飲料的粘度不超過果膠濃度為Pcrit的其它相同飲料的50％，優選40％，更優選30％，更優選20％，最優選10％。
所得含水飲料的非脂乳固體含量可以為0.5-10重量％，最優選或者0.5-3.0重量％或者3.0-6.0重量％。
優選含水酸性飲料的pH為2.5-小於7，更優選3-6.5，最優選3.5-5.5。
儘管實際上任意類型的果膠可以經過導致本發明果膠的加工步驟，但是本發明的果膠可以由例如從柑橘皮提取的典型果膠混合物的原料通過許多方式製備。
天然存在的果膠混合物可以由下式表示 在這些式子中，直線代表果膠主鏈，每個「X」代表自由羧基。應理解為對主鏈部分而言沒有所示的自由羧基，它們相應於酯化羧基。第一個式子描述了鈣敏感的果膠，它包含連續的羧基嵌段，這些羧基能夠與鈣陽離子緊密結合。另一方面，在相應於NCSP的第二個式子中羧基隨機並離散地分布。
用該物料為原料，第一步應製備僅為非鈣敏感的果膠。一種方法是按照EP-A-0664300中所述的果膠分級技術。這種分級能夠分離NCSP部分。所得分離的果膠可以為如下所示
製備NCSP的第二種方法是通過本領域已知的方法使原料果膠混合物經過化學和/或酶性果膠酯化，它是用例如甲醇、乙醇、丙醇或丁醇的低級醇酯化自由羧基，從而有效地消除自由羧基，或者將醯胺或乙醯基放到羧基上從而有效地降低果膠與鈣交聯的能力的其它技術。所得果膠混合物可以為如下所示 作為第三種選擇，果膠原料混合物可以用聚半乳糖醛酸酶或果膠酸裂合酶處理，或者在自由羧基嵌段選擇性地水解果膠分子主鏈同時使甲酯基團的連續區保持完整的其它化學或酶技術處理。這種處理所得的產物可以為如下所示 從上面三種方法可以看出，它們都消除自由羧基嵌段，從而製備基本上為非鈣敏感的果膠。這些例如具有0.1或更低，優選0.01或更低的典型CSPR，並且ΔCS為0-3，優選0-1。
技術人員可能知道製備中間NCSP的其它方法，例如通過提取特定選擇的原料源、適度提取技術、第一次提取或「洗滌水」果膠或者高酯、快速凝固果膠的工業源的分離。
然後使用例如果膠甲酯酶、木瓜蛋白酶、無花果蛋白酶或菠蘿蛋白酶的果膠脫酯酶將上面製備的NCSP經過適度控制的脫酯處理。這些酶使果膠脫酯形成自由羧基嵌段。更詳細地說，使用確保果膠完全溶解的加熱和攪拌製備1％的NCSP水溶液。然後向該製品中加入足量的氯化鈉，以製備果膠溶液所用水的最初體積計使氯化鈉的濃度達到1％w/v。已知氯化鈉提高果膠脫酯酶的活性。然後根據所用脫酯酶的最佳溫度將該溶液的溫度調整至30-50℃。然後使用0.5MNaOH將溶液的pH調整至約7。然後向該果膠溶液中加入適量果膠脫酯酶，例如由上述方法產生的那些，以便達到控制脫酯。
特別有用的脫酯酶為從柑橘果(例如橙)或西紅柿獲得的果膠甲酯酶、木瓜蛋白酶、無花果蛋白酶或菠蘿蛋白酶。已知它們以嵌段狀方式使果膠脫酯，在該觀念下據信它們或者在非還原端或者在自由羧基旁攻擊果膠，然後通過單鏈機理沿果膠分子繼續進行，由此產生脫酯羧基嵌段。還可以用重組技術生產的果膠甲酯酶實施本發明。通過連續添加0.5M NaOH使反應液的pH保持在約7。使用溶液攝取的NaOH監控該脫酯反應的進程。一旦脫酯進行到產生本發明果膠的所需程度，通過加入酸使溶液的pH降低至4或更低，使反應終止。然後將反應混合物加熱到約75℃，使酶失活，接著將混合物冷卻。然後可以加入等體積的60-80％的IPA從溶液中回收酶處理過的果膠。將不溶性果膠收集、壓榨並用另外體積的IPA洗滌，最後壓榨至30-50重量％的乾物質。
所得脫酯果膠可以為如下圖示 可以看出，所得果膠一般具有很短的羧基嵌段，並且這些嵌段的重要性相對小。自由羧基的這種排列使果膠能夠穩定蛋白質抗沉澱，但是使果膠基本上鈣不敏感，這樣向酸化乳飲料中加入過量的這種果膠也不會導致天然存在與果膠交聯的鈣陽離子引起增稠或形成凝膠。
由此根據本發明的另一方面，提供了一種製備上述果膠的方法，包括步驟用果膠脫酯酶處理CSPR為0.1或更低且ΔCS為0-3的基本上非鈣敏感的果膠。
優選基本上非鈣敏感的果膠具有0.01或更低的CSPR。
果膠脫酯酶優選為果膠甲酯酶、木瓜蛋白酶、無花果蛋白酶和菠蘿蛋白酶。
以下是對說明書附圖的簡要說明。
圖1和圖2描述了通過商購獲得的果膠穩定的未殺菌和殺菌酸奶飲料的沉澱和粘度曲線。
圖3描述了如何由酸化乳飲料的沉澱曲線計算Pcrit值。
圖4、6和8描述了用本發明的果膠穩定的酸化乳飲料的沉澱和粘度曲線。
圖5、7和9描述了用商購獲得的果膠穩定的酸化乳飲料的沉澱和粘度曲線。
現在通過以下實施例更詳細地描述本發明。這些應理解為對本發明進行說明，而不是對其進行限制。
然後使用所分離的NCSP部分通過加熱到75％並攪拌製備1％水溶液。然後加入足量氯化鈉使其濃度達到1％w/v。然後將溶液的溫度調整至40℃，使用NaOH將其pH調整至7.0。然後將1g木瓜蛋白酶(購自？)添加到果膠溶液中，使果膠輕度脫酯。通過連續添加0.5MNaOH使反應液的pH保持在7.0，使用該添加監控脫酯反應進程。1小時之後，加入鹽酸使pH降低至約4.0使反應終止。然後將反應混合物加熱到80℃使木瓜蛋白酶失活，之後將反應混合物冷卻到40℃。最後，加入等體積的70重量％IPA從溶液中回收所得果膠。將所得不溶性果膠收集、壓榨並用另外體積的IPA洗滌。所得果膠經分析具有72％的DE，ΔCS為5，且CSPR為0.95。實施例2製備8.5重量％的MSNF酸化乳飲料分別使用實施例1中製備的果膠和典型現有技術的汁乳果膠JM型Hercules GENU果膠製備8.5重量％非脂乳固體(MSNF)均質並熱處理的酸奶飲料。然後如上所述製備這些飲料在不同果膠濃度下的沉澱和粘度曲線，它們描述在圖4(本發明)和圖5(對照)。儘管該汁乳果膠和實施例1的果膠當以大於約0.25重量％的量存在時都具有良好的抗沉澱的穩定效果，但是該汁乳果膠當以0.3重量％或更大的量存在時不受歡迎地引起飲用酸奶的粘度上升。與之相反，實施例1中生產的果膠當過量存在時既未引起飲用酸奶的粘度增加，也未引起飲用酸奶的粘度最小增加。這使得在本發明果膠的工作濃度範圍內明顯改善，因此可以在明顯超過Pcrit(0.25重量％)的水平下使用該果膠，從而確保足夠低的沉澱水平，並且沒有飲用酸奶的粘度增加的不利影響。實施例3製備1.1重量％的MSNF酸化乳飲料以實施例2的相同方式，分別使用實施例2中所用的商購獲得的汁乳果膠和實施例1中生產的果膠製備1.1重量％MSNF的經過均質和熱處理的酸化乳飲料。這些飲料的沉澱和粘度曲線描述在圖6(本發明)和圖7(對照)。再次可以看到，商購獲得的果膠當以Pcrit(0.2重量％)或更大的濃度使用時使得酸化乳飲料的粘度明顯增加。與之相反，實施例1的果膠甚至當以Pcrit的兩倍的濃度使用時也未引起酸化乳飲料粘度的任意增加。實施例4製備3.0重量％的MSNF酸化乳飲料以實施例2的相同方式，分別使用實施例2中所用的商購獲得的汁乳果膠和實施例1中生產的果膠製備3.0重量％MSNF的經過均質和熱處理的酸化乳飲料。這些飲料的沉澱和粘度曲線描述在圖8(本發明)和圖9(對照)。再次可以看到，商購獲得的果膠當以Pcrit(0.15重量％)或更大的濃度使用時使得酸化乳飲料的粘度明顯增加。與之相反，實施例1的果膠甚至當以Pcrit的兩倍的濃度使用時也未引起酸化乳飲料粘度的任意增加。
權利要求
1.一種果膠，具有(i)60-95％的酯化度(DE)，(ii)低於25cP的鈣靈敏度(ΔCS)，和(iii)0.7或更高的鈣敏感的果膠(CSP)與CSP和非鈣敏感的果膠(NCSP)之和的重量比(本文後面稱之為鈣敏感的果膠比(CSPR))。
2.如權利要求1的果膠，具有(i)70-95％的DE，(ii)低於20的ΔCS，和(iii)0.85或更高的CSPR。
3.如權利要求2的果膠，具有(i)80-95％的DE，(ii)0.5-15的ΔCS，和(iii)0.9或更高的CSPR。
4.如權利要求3的果膠，具有2-12的ΔCS。
5.一種含蛋白質顆粒懸液的含水酸性飲料，所述顆粒通過前面任一項權利要求所述的果膠穩定而抗沉澱。
6.如權利要求5的含水酸性飲料，其中蛋白質顆粒含有酪蛋白。
7.如權利要求5或6的含水酸性飲料，其中果膠濃度比穩定飲料抗有害沉澱所需的最小果膠濃度(Pcrit)大至少10重量％。
8.如權利要求7的含水酸性飲料，其粘度超過果膠濃度為Pcrit的其它相同飲料粘度的不大於50％
9.如權利要求5-8任一項的含水酸性飲料，其中飲料的非脂乳固體含量為0.5-10重量％。
10.如權利要求5-9任一項的含水酸性飲料，其pH為2.5-小於7。
11.如權利要求5-10任一項的含水酸性飲料，其中飲料為飲用酸奶。
12.一種如權利要求1-4任一項的果膠的製備方法，包括步驟用果膠脫酯酶處理CSPR為0.1或更低且ΔCS為0-3的基本上非鈣敏感的果膠。
13.如權利要求12的方法，其中基本上非鈣敏感的果膠具有0.01或更低的CSPR。
14.如權利要求12或13的方法，其中果膠脫酯酶為果膠甲酯酶、木瓜蛋白酶、無花果蛋白酶和菠蘿蛋白酶。
全文摘要
本發明提供了一種果膠,具有:(ⅰ)60－95%的酯化度(DE);(ⅱ)低於25cP的鈣靈敏度(ΔCS);和(ⅲ)0.7或更高的鈣敏感的果膠(CSP)與CSP和非鈣敏感的果膠(NCSP)之和的重量比(本文後面稱之為鈣敏感的果膠比(CSPR))。這種果膠可用作如飲用酸奶的含水酸性飲料的穩定組分,該飲料含有由例如酪蛋白形成的蛋白質顆粒懸液。該果膠的製備為:用果膠脫酯酶處理CSPR為0.1或更低且ΔCS為0－3的基本上非鈣敏感的果膠。
文檔編號A23C9/13GK1332751SQ99815310
公開日2002年1月23日 申請日期1999年11月4日 優先權日1998年11月5日
發明者蒂莫西·C·格裡什 申請人:Cp凱爾科藥物學科學院