一種改性乳清蛋白凝膠及其製備方法
2024-02-29 02:35:15
一種改性乳清蛋白凝膠及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種改性乳清蛋白凝膠及其製備方法。該製備方法包括：(1)將澱粉與水混合，邊加熱邊攪拌至澱粉糊化，冷卻至20～50℃，得到混合液A，所述的混合液A中的澱粉含量為0.1wt％～2wt％；(2)將乳清蛋白粉與混合液A混合，得到混合液B，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量為5wt％～30wt％；(3)調節所述混合液B的pH值到6.5～8.5；(4)加熱混合液B，冷卻後即可得到改性乳清蛋白凝膠。本發明利用澱粉和蛋白各自的網狀結構在加熱過程中形成複合凝膠，製備得到的改性乳清蛋白凝膠強度高、彈性好、持水率高，並且本發明的製備工藝簡單，過程可控，成本低廉，有利於產業化生產。
【專利說明】一種改性乳清蛋白凝膠及其製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種改性乳清蛋白凝膠及其製備方法。
【背景技術】
[0002] 乳清是乾酪生產過程中的副產物，其中主要營養成分包括乳清蛋白、乳糖、脂肪和 礦物質。通常乳清處理的方式是通過膜過濾和噴霧乾燥的方法得到不同種類的乳清蛋白 粉，例如乳清蛋白濃縮物（如WPC35、WPC50、WPC65、WPC80等）和乳清蛋白分離物。由於乳 清蛋白胺基酸種類齊全且易於消化，屬於全價優質蛋白，因此在食品配料中應用很廣泛，例 如嬰幼兒食品、香腸、乾酪和飲料等。我國乳製品行業的發展離不開膠體的使用，酸奶中添 加一定量的明膠、果膠、卡拉膠等可以有效抑制酸奶中酪蛋白的沉澱，保證產品組織狀態的 穩定性。近些年關於膠體的食品安全問題比較突出，例如利用非法原料製作明膠等。所以 如果可以通過相關技術手段使得來源於牛乳的乳清蛋白具有一定的凝膠功能性用於酸奶 生產，不僅增加酸奶的營養，同時還降低食品安全風險。此外，兒童食品果凍的原料中主要 也是膠體，如果可以開發出蛋白型果凍，同樣可以增加果凍的營養成分。
[0003] 乳清蛋白凝膠較多的是通過乳清蛋白的熱凝膠方式形成，該過程首先是調整pH 到乳清蛋白等電點（PH4. 8-5.3)附近，然後加熱到乳清蛋白變性的溫度以上，使得乳清蛋 白中的三、四級球狀結構中的次級鍵斷裂並相互重新作用，形成乳白色不透明凝膠。此法形 成的凝膠彈性、持水性、透明度均較差，這大大限制了它在食品工業中的應用。所以，加強或 改性乳清蛋白凝膠的功能性質，是乳品工業亟待解決的問題。
[0004] 澱粉是一種常見的多糖類物質，在食品領域應用特別廣泛。澱粉一般不溶於水，但 通過加熱澱粉顆粒的晶狀結構會因為氫鍵等作用的破壞而鬆散膨脹，導致溶液粘度增加， 澱粉顆粒破裂，這一現象叫做澱粉糊化。在方便麵中添加高粘度的澱粉醋酸酯，可以提高面 筋強度；在肉製品中添加酯化澱粉可以改善吸水性並增加粘結性；在酸奶中添加抗酸性的 變性澱粉可以增加酸奶的粘稠度，改善質地和口感。在乳清蛋白中添加少量澱粉以增強乳 清蛋白凝膠的功能特性一直是本領域技術人員研究的問題。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題在於克服現有的乳清蛋白凝膠強度低、彈性差、持水 率不高的缺陷，提供了一種改性乳清蛋白凝膠及其製備方法。本發明的改性乳清蛋白凝膠 通過在乳清蛋白水溶液中添加預糊化的澱粉，利用澱粉和蛋白各自的網狀結構在加熱過程 中形成複合凝膠，以增加乳清蛋白凝膠的各項機械性能。並且本發明的改性乳清蛋白凝膠 製備工藝簡單，過程可控，有利於產業化生產。
[0006] 本發明提供了一種改性乳清蛋白凝膠的製備方法，其包括如下步驟：
[0007] (1)將澱粉與水混合，邊加熱邊攪拌至澱粉糊化，冷卻至20?50°C，得到混合液A， 所述的混合液A中的澱粉含量為0. lwt%?2wt% ;
[0008] (2)將乳清蛋白粉與混合液A混合，得到混合液B，所述的混合液B中的乳清蛋白 粉含量為5wt%?30wt% ;
[0009] (3)調節混合液B的pH值到6· 5?8· 5 ;
[0010] (4)加熱混合液Β，冷卻後即可得到改性乳清蛋白凝膠。
[0011] 步驟（1)中，所述的澱粉較佳地為天然澱粉和/或變性澱粉；所述的天然澱粉較佳 地為穀類澱粉、薯類澱粉和豆類澱粉中的一種或多種，更佳地為玉米澱粉、馬鈴薯澱粉、小 麥澱粉中的一種或多種；所述的變性澱粉較佳地為酯化澱粉、氧化澱粉和醚化澱粉中的一 種或多種，更佳地為乙醯化雙澱粉己二酸酯和/或乙醯化二澱粉磷酸酯。
[0012] 步驟（1)中，所述的混合液Α中的澱粉含量較佳地為0· 3wt%?0· 8wt%。
[0013] 步驟（1)中，所述的糊化為本領域常規操作，所述的糊化的溫度較佳地為60? 80。。。
[0014] 步驟（1)中，所述的冷卻的溫度較佳地為30?40°C。
[0015] 步驟⑴中，所述的水較佳地為蒸餾水。
[0016] 步驟（2)中，所述的乳清蛋白粉較佳地為乳清蛋白濃縮物和/或乳清蛋白分離物； 所述的乳清蛋白濃縮物的乳清蛋白含量為75wt%以上，所述的乳清蛋白分離物的乳清蛋白 含量為85wt%以上。
[0017] 步驟⑵中，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量較佳地為8wt%?15wt%。
[0018] 步驟（2)中，在進行所述的混合時較佳地採用攪拌操作，所述的攪拌操作的時間 較佳地為3?6h。
[0019] 步驟（3)中，所述的調節所述混合液B的pH值採用本領域常規操作，較佳地採用 鹼性試劑調節所述混合液B的pH值；所述的鹼性試劑較佳地為氫氧化鈉、氫氧化鉀和氨水 中的一種或多種；所述的調節所述混合液B的pH值較佳地到6. 7?7. 2。
[0020] 步驟⑷中，所述的加熱採用本領域常規操作，例如水浴；所述的加熱的溫度較佳 地為80?100°C，更佳地為85?95°C ;所述的加熱的時間較佳地為5?60min，更佳地為 10 ?20min。
[0021] 本發明還提供了一種由上述製備方法得到的改性乳清蛋白凝膠。
[0022] 本發明的改性乳清蛋白凝膠強度高、彈性好、持水率高，克服了常規乳清蛋白凝膠 的理化缺陷，更適用於食品配料。
[0023] 在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本發明各較佳實 例。
[0024] 本發明所用試劑和原料均市售可得。
[0025] 本發明的積極進步效果在於：
[0026] 1、本發明的改性乳清蛋白凝膠通過在乳清蛋白水溶液中添加預糊化的澱粉，利用 澱粉和蛋白各自的網狀結構在加熱過程中形成複合凝膠，克服了常規乳清蛋白凝膠強度 低、彈性差、持水率不高的缺陷。
[0027] 2、本發明在改善乳清蛋白凝膠理化性能的同時，一定程度地破壞了乳清蛋白的 二、三、四級結構，有利於蛋白的消化吸收，更適用於食品配料。
[0028] 3、本發明的改性乳清蛋白凝膠製備工藝簡單，過程可控，成本低廉，有利於產業化 生產。
【具體實施方式】
[0029] 下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但並不因此將本發明限制在所述的實 施例範圍之中。下列實施例中未註明具體條件的實驗方法，按照常規方法和條件，或按照商 品說明書選擇。
[0030] 下述實施例中：
[0031] 所述的乳清蛋白濃縮物、乳清蛋白分離物均由恆天然商貿（上海）有限公司提供， 市售，所述的乳清蛋白濃縮物的乳清蛋白含量為80wt%，所述的乳清蛋白分離物的乳清蛋 白含量為91wt% ;所述的鹼性試劑（包括氫氧化鈉、氫氧化鉀和氨水）由國藥集團化學試 劑有限公司提供，市售；所述的澱粉由國民澱粉工業（上海）有限公司提供，市售。
[0032] 下述實施例中，如無特殊說明，所述百分比均為質量百分比。
[0033] 實施例1
[0034] 一種改性乳清蛋白凝膠的製備方法，其包括下述步驟：
[0035] (1)將變性澱粉乙醯化二澱粉己二酸酯與蒸餾水混合，邊攪拌邊加熱至68°C，發 生糊化作用，加熱維持2min，室溫自然冷卻至40°C，得到混合液A，所述的混合液A中的澱粉 含量為0· 5wt% ;
[0036] (2)通過機械攪拌將乳清蛋白濃縮物與混合液A再混合，攪拌水化6h以上，得到混 合液B，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量為15wt% ;
[0037] (3)用1M的氫氧化鈉溶液調節混合液B的pH值到6. 85 ;
[0038] (4)將混合液B置於85°C的水浴中，加熱20min，室溫自然冷卻後即可得到改性乳 清蛋白凝膠。
[0039] 實施例2
[0040] 一種改性乳清蛋白凝膠的製備方法，其包括下述步驟：
[0041] (1)將變性澱粉乙醯化二澱粉磷酸酯與蒸餾水混合，邊攪拌邊加熱至66°C，發生 糊化作用，加熱維持2min，室溫自然冷卻至50°C，得到混合液A，所述的混合液A中的澱粉含 量為 0· 3wt% ;
[0042] (2)通過機械攪拌將乳清蛋白分離物與混合液A再混合，攪拌水化4h以上，得到混 合液B，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量為10wt% ;
[0043] (3)用1M的氫氧化鈉溶液調節混合液B的pH值到7. 00 ;
[0044] (4)將混合液B置於88°C的水浴中，加熱15min，室溫自然冷卻後即可得到改性乳 清蛋白凝膠。
[0045] 實施例3
[0046] -種改性乳清蛋白凝膠的製備方法，其包括下述步驟：
[0047] (1)將玉米澱粉與蒸餾水混合，邊攪拌邊加熱至65°C，發生糊化作用，加熱維持 2min，室溫自然冷卻至35°C，得到混合液A，所述的混合液A中的澱粉含量為0. 8wt % ;
[0048] (2)通過機械攪拌將質量比為4 :6的乳清蛋白濃縮物和乳清蛋白分離物與混合液 A再混合，攪拌水化5h以上，得到混合液B，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量為12wt %;
[0049] (3)用25wt %氨水調節混合液B的pH值到6. 80 ;
[0050] (4)將混合液B置於86°C的水浴中，加熱30min，室溫自然冷卻後即可得到改性乳 清蛋白凝膠。
[0051] 實施例4
[0052] -種改性乳清蛋白凝膠的製備方法，其包括下述步驟：
[0053] (1)將變性澱粉氧化羥丙基澱粉與蒸餾水混合，邊攪拌邊加熱至68°C，發生糊化 作用，加熱維持3min，室溫自然冷卻至20°C，得到混合液A，所述的混合液A中的澱粉含量為 2wt% ；
[0054] (2)通過機械攪拌將乳清蛋白分離物與混合液A再混合，攪拌水化4h以上，得到混 合液B，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量為5wt % ;
[0055] (3)用1M的氫氧化鈉溶液調節混合液B的pH值到7. 00 ;
[0056] (4)將混合液B置於100°C的水浴中，加熱5min，室溫自然冷卻後即可得到改性乳 清蛋白凝膠。
[0057] 實施例5
[0058] -種改性乳清蛋白凝膠的製備方法，其包括下述步驟：
[0059] (1)將質量比為1 :2的乙醯化二澱粉磷酸酯和馬鈴薯澱粉的混合物與蒸餾水混 合，邊攪拌邊加熱至66°C，發生糊化作用，加熱維持2min，室溫自然冷卻至40°C，得到混合 液A，所述的混合液A中的澱粉含量為0. lwt % ;
[0060] (2)通過機械攪拌將乳清蛋白濃縮物與混合液A再混合，攪拌水化8h以上，得到混 合液B，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量為30wt% ;
[0061] (3)用1M的氫氧化鉀溶液調節混合液B的pH值到6. 50 ;
[0062] (4)將混合液B置於80°C的水浴中，加熱60min，室溫自然冷卻後即可得到改性乳 清蛋白凝膠。
[0063] 實施例6
[0064] 一種改性乳清蛋白凝膠的製備方法，其包括下述步驟：
[0065] (1)將質量比為1 :1的乙醯化二澱粉磷酸酯和小麥澱粉的混合物與蒸餾水混合， 邊攪拌邊加熱至65°C，發生糊化作用，加熱維持2min，室溫自然冷卻至45°C，得到混合液A， 所述的混合液A中的澱粉含量為1. 2wt% ;
[0066] (2)通過機械攪拌將乳清蛋白濃縮物與混合液A再混合，攪拌水化6h，得到混合液 B，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量為15wt% ;
[0067] (3)用1M的氫氧化鈉溶液調節混合液B的pH值到8. 50 ;
[0068] (4)將混合液B置於86°C的水浴中，加熱20min，室溫自然冷卻後即可得到改性乳 清蛋白凝膠。
[0069] 對比例1
[0070] -種乳清蛋白凝膠的製備方法，其包括如下步驟：
[0071] (1)常溫下通過機械攪拌將乳清蛋白濃縮物與蒸餾水混合，配成質量分數為15% 的蛋白溶液，攪拌水化6h以上；
[0072] (2)用1M的氫氧化鈉溶液調節乳清蛋白溶液的pH值到6. 85 ;
[0073] (3)將乳清蛋白溶液置於85°C的水浴中，加熱20min，冷卻後即可得到乳清蛋白凝 膠。
[0074] 對比例2
[0075] (1)將變性澱粉乙醯化二澱粉己二酸酯與蒸餾水混合，邊攪拌邊加熱至68°C，發 生糊化作用，加熱維持2min，室溫自然冷卻至40°C，得到混合液A，所述的混合液A中的澱粉 含量為0· 5wt% ;
[0076] (2)通過機械攪拌將乳清蛋白濃縮物與混合液A再混合，攪拌水化6h以上，得到混 合液B，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量為3wt % ;
[0077] (3)用1M的氫氧化鈉溶液調節混合液B的pH值到6. 85 ;
[0078] ⑷將混合液B置於85°C的水浴中，加熱20min，室溫自然冷卻。
[0079] 對比例3
[0080] (1)將變性澱粉乙醯化二澱粉磷酸酯與蒸餾水混合，邊攪拌邊加熱至66°C，發生 糊化作用，加熱維持2min，室溫自然冷卻至50°C，得到混合液A，所述的混合液A中的澱粉含 量為 0· 3wt% ;
[0081] (2)通過機械攪拌將乳清蛋白分離物與混合液A再混合，攪拌水化4h以上，得到混 合液B，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量為10wt% ;
[0082] (3)用1M的氫氧化鈉溶液調節混合液B的pH值到5. 50 ;
[0083] (4)將混合液B置於88°C的水浴中，加熱15min，室溫自然冷卻。
[0084] 效果實施例1
[0085] 將實施例製備的改性乳清蛋白凝膠與對比例進行對比，分別測定凝膠特性。所述 的凝膠特性採用質構儀TA-XTplus進行測試，運行模式為TPA模式，具體測試參數如下：測 前速度1. 〇mm/s，測時速度1. Omm/s，測後速度1. Omm/s，下壓距離10mm，間隔時間5s，探頭為 平底柱形探頭P/0. 5R。凝膠強度和彈性數據從質構圖中得到，測試結果見表1。
[0086] 效果實施例2
[0087] 將實施例製備的改性乳清蛋白凝膠與對比例進行對比，分別測定持水性。所述的 持水性測定方法如下：採用離心法測定凝膠持水性，取一定質量（ml)的凝膠，切成大小均 一的小粒，4000r/min離心20min，取出凝膠用濾紙吸乾表面水分後稱重（m2)。凝膠持水率 右公式持水率/%= m2/ml*100%計算得到，測試結果見表1。
[0088] 表1乳清蛋白凝膠特性
[0089]
【權利要求】
1. 一種改性乳清蛋白凝膠的製備方法，其特徵在於，其包括如下步驟： (1) 將澱粉與水混合，邊加熱邊攪拌至澱粉糊化，冷卻至20?50°C，得到混合液A，所述 的混合液A中的澱粉含量為0. lwt%?2wt% ; (2) 將乳清蛋白粉與混合液A混合，得到混合液B，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含 量為 5wt% ?30wt% ; (3) 調節所述混合液B的pH值到6. 5?8. 5 ; (4) 加熱混合液B，冷卻後即可得到改性乳清蛋白凝膠。
2. 如權利要求1所述的改性乳清蛋白凝膠的製備方法，其特徵在於：步驟（1)中，所述 的澱粉為天然澱粉和/或變性澱粉；所述的天然澱粉為穀類澱粉、薯類澱粉和豆類澱粉中 的一種或多種，所述的變性澱粉為酯化澱粉、氧化澱粉和醚化澱粉中的一種或多種。
3. 如權利要求2所述的改性乳清蛋白凝膠的製備方法，其特徵在於：步驟（1)中，所述 的天然澱粉為玉米澱粉、馬鈴薯澱粉、小麥澱粉中的一種或多種；所述的變性澱粉為乙醯化 雙澱粉己二酸酯和/或乙醯化二澱粉磷酸酯。
4. 如權利要求1?3任意一項所述的改性乳清蛋白凝膠的製備方法，其特徵在於：步 驟（1)中，所述的混合液A中的澱粉含量為0. 3wt %?0. 8wt %。
5. 如權利要求1所述的改性乳清蛋白凝膠的製備方法，其特徵在於：步驟（1)中，所述 的糊化的溫度為60?80°C ;和/或，所述的冷卻的溫度為30?40°C。
6. 如權利要求1所述的改性乳清蛋白凝膠的製備方法，其特徵在於：步驟（2)中，所述 的乳清蛋白粉為乳清蛋白濃縮物和/或乳清蛋白分離物；所述的乳清蛋白濃縮物的乳清蛋 白含量為75wt%以上，所述的乳清蛋白分離物的乳清蛋白含量為85wt%以上。
7. 如權利要求1所述的改性乳清蛋白凝膠的製備方法，其特徵在於：步驟（2)中，所述 的混合液B中的乳清蛋白粉含量為8wt%?15wt% ;和/或，步驟（2)中，在進行所述的混 合時採用攪拌操作，所述的攪拌操作的時間為3?6h。
8. 如權利要求1所述的改性乳清蛋白凝膠的製備方法，其特徵在於：步驟（3)中，所述 的調節所述混合液B的pH值採用鹼性試劑調節；所述的鹼性試劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀和 氨水中的一種或多種；所述的調節所述混合液B的pH值到6. 7?7. 2。
9. 如權利要求1所述的改性乳清蛋白凝膠的製備方法，其特徵在於：步驟（4)中，所述 的加熱的溫度為80?100°C，較佳地為85?95°C ;所述的加熱的時間為5?60min，較佳 地為10?20min。
10. -種由權利要求1?9中任意一項所述的製備方法得到的改性乳清蛋白凝膠。
【文檔編號】A23J3/08GK104082521SQ201410334227
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月14日 優先權日:2014年7月14日
【發明者】朱培, 郭本恆, 劉振民, 莫蓓紅, 鄭遠榮, 石春權, 孫顏君, 焦晶凱, 凌勇飈 申請人:光明乳業股份有限公司