改良酪蛋白膠束的製作方法

2023-11-05 08:43:27 4

專利名稱：改良酪蛋白膠束的製作方法
技術領域：
本發明涉及改良酪蛋白膠束的製造方法以及應用該膠束作為食品配方中脂肪的全部或部分替代品。更具體地說，本發明涉及含有改良酪蛋白膠束的無乳品咖啡增白劑，其中改良酪蛋白膠束用以代替普通增白劑配方中的脂肪或油。
酪蛋白是牛奶的主要蛋白質，以膠束形式存在，即天然存在的蛋白微粒由直徑大約0.1至0.4微米的酪蛋白酸鈣-磷酸鹽配合物組成。在此以前有人提議用去脂牛乳超濾所獲得之濃縮並且基本上無聚集的酪蛋白膠束可作為某些食品中的脂肪代用品，如攪打的或靜止冷凍的甜食，布丁，攪打過的頂端配料、沙司、調味汁等。
然而，當酪蛋白分離後被工業利用時，如製造酸性酪蛋白或鹼金屬酪蛋白酸鹽時則膠束會遭到破壞。因此，這類市售的酪蛋白產品不再含酪蛋白膠束形態。故不適於作為脂肪代用品。
本發明是有關改良酪蛋白膠束的製造方法以及應用該酪蛋白膠束作為食品配方中脂肪的全部或部分替代品，特別是在咖啡增白劑配方中作為一般存在的脂肪之替代品。改良酪蛋白膠束的製造採用在一段持續時間內向鹼金屬酪蛋白酸鹽水溶液中連續加入鈣離子，再於受控剪切條件下加入可溶性磷酸鹽。反應混合物包含氫氧化鈉之類的鹼性試劑，最好上述試劑與磷酸鹽一道使反應混合物的pH值大於6.0左右。將現場製成的含有酪蛋白膠束的水性反應介質進行衝洗，通過超濾或二次超濾得以濃縮，從而除去水性介質中多餘的鹽並增加膠束量。
所製造的改良酪蛋白膠束平均顆粒尺寸為0.1至0.5微米，適用於作為品種繁多的食品中脂肪之代用品。特別令人感興趣的是無乳品咖啡增白劑，在該增白劑配方中包括改良酪蛋白膠束，它們用來代替這類配方中典型包括的脂肪成份。含改良酪蛋白膠束的無乳品咖啡增白劑具有與傳統無乳品增白劑同樣的功能和器官感覺特性，如加入咖啡時具有良好的增白能力，溫和的香氣，無雜味以及高度的穩定性。
根據本發明，改良酪蛋白膠束的製造是從市售經加工的酪蛋白的水溶液或分散液為原料，在一段持續時間內於受控剪切條件下連續地向其中加入鈣離子和可溶性磷酸鹽。所製造的改良酪蛋白膠束經衝洗和濃縮，適用於各種食品，特別是咖啡增白劑中脂肪的全部或部分代用品。
任何市售經加工的酪蛋白原料都可用於本發明，優選使用酸性酪蛋白，如HCl-酪蛋白，以及鹼金屬酪蛋白酸鹽，特別是酪蛋白酸鈉。這類含有經加工的酪蛋白原料來源豐富，由本行業中眾所周知的步驟進行製造。在該製造過程中，由於酪蛋白膠束被破壞，故市售經加工的原料中酪蛋白不以膠束形態存在。
市售經加工的酪蛋白與一種水性介質，如水相混合，溫度為大約5℃至75℃，優選大約40℃至65℃，由此形成水性酪蛋白溶液或分散液，優選總固體含量為大約10%至15%。水溶液或分散液中市售酪蛋白量當然也可以不在優選用量範圍。如果酸性酪蛋白用於起始原料，則水性介質的pH值調節至6.0或以上，優選大約6.3和6.8，例如通過在水性介質中加入氫氧化鈉或其它適宜的鹼，從而使酸性酪蛋白溶解。
鈣離子，優選以可溶性鈣鹽的水溶液形式，在一段持續時間內，即至少大約15分鐘，優選20分鐘或更長時間，於攪拌下加入到酪蛋白/酪蛋白酸鹽溶液或分散液中。鈣鹽必須被獲準可用於食品並且必須在溶液中提供足夠量直接可得的鈣離子以便與酪蛋白原料相互作用形成酪蛋白膠束。優選使用具有高度溶解性的可食用鈣鹽，如氯化鈣、醋酸鈣等，存在的鈣鹽量足以使水性反應介質中的比率為每份酪蛋白重量大約0.01至0.1份鈣離子。
當完成鈣離子的加入後，將可溶性磷酸鹽加入到水性反應介質以使經加入鈣離子形成的酪蛋白膠束穩定。磷酸鹽的加入量應足以使水性反應介質的比率為每份酪蛋白重量大約0.01至0.2份磷酸根離子重量。典型使用磷酸的二鈉或二鉀鹽、但其它磷酸的鈉和鉀鹽也適用，如磷酸三鈉或三鉀，焦磷酸四鈉等。一元磷酸鹽通常酸性太強而不理想。
一種鹼，典型地是氫氧化鈉，優選與磷酸鹽一道加入反應介質中以使水性反應介質的pH值範圍為大約6.3至6.8，從而保持酪蛋白膠束的完整性。根據一個實施例，製備了含所需量磷酸鹽和鹼的水溶液，並在攪拌下加入到水性反應介質中。
在水性反應介質中現場改良的酪蛋白膠束平均顆粒直徑為大約0.1至0.5微米，更典型的為大約0.2-0.3微米，上述顆粒大小分布採用Nicomp粒子大小分析器所獲讀數的分布分析來確定。
含改良酪蛋白膠束的水性反應介質最好採用超濾二次超濾(diafiltration)進行濃縮以除去其中多餘的鹽和增加水介質中酪蛋白膠束的濃度。超濾程序在乳品工業中眾所周知。可使用標準市售超濾膜。這種膜能通過水和可溶性鹽，而改良酪蛋白膠束被保留在滯留液中。根據一個優選實施例，水性反應介質藉助超濾進行濃縮，方法是將介質通過一分子量截流為100，000道爾頓的膜，由此把水性反應介質的體積減少大約1至5倍。
產生的保留液可就此應用，如果需要亦可再進行二次超濾(diafiltration)以進一步減少含鹽量。二次超濾程序在乳品工業中眾所周知，它包括將保留液加水稀釋到原有體積，然後對稀釋的保留液再超濾處理。
本發明製造的改良酪蛋白膠束適用於作為各種食品中脂肪的全部或部分代用品，使用的膠束可以是液體形式也可是噴霧乾燥粉末形式。製備粉末膠束時，保留液與一種乾燥助劑如麥芽糖糊精混合，噴霧乾燥條件與乳品工業中典型採用的條件一樣。改良酪蛋白膠束特別適宜作咖啡增白劑。即，改良酪蛋白膠束可加入到咖啡中而有效地使咖啡增白。另外，無論液體或噴霧乾燥形式的改良膠束都可用於製備不含脂肪的無乳品咖啡增白劑，也就是增白劑中脂肪量少於大約0.5%。一般市售的液體咖啡增白劑含有配料 量(%重量)脂肪 3.0-18.0碳水化合物 2.5-6.0蛋白質 1.0-3.0乳化劑 0.3-0.5穩定劑 0.1-0.2穩定化鹽 0.1-1.5水 q.s.至100%
人們通常公認植物脂肪或油是咖啡增白劑的必要成分，因為它提供增白能力、質地和粘度。加入咖啡產生的增白效果主要是由於來自精細乳化脂肪小球表面的反射光。鑑於近年來人們關注由普通飲食的高脂肪含量所致的健康問題，所以增加了開發食品中用作脂肪代用品材料的興趣。但在本發明之前沒有一種現有的無乳品脂肪代用產品能具有無乳品咖啡增白劑所需的功能和器官感覺特性。使用本發明的改良酪蛋白膠束無論在功能上和器官感覺上都能為無乳品咖啡增白劑配方中所用的脂肪或油提供有效的替換物。
本發明的無脂肪咖啡增白劑採用常規咖啡增白劑製造步驟和配料進行製備，不同之處在於使用改良酪蛋白膠束代替植物脂肪或油。例如，玉米糖漿固體、蔗糖、葡萄糖之類的碳水化合物可按上述百分比使用從而為增白劑提供所需甜味、質地和粘度特性。一種或多種親水膠體，如黃原膠、槐豆膠，古柯豆膠等也可加入其中以控制增白劑的質地和粘度。如果使用親水膠體其加入量是液體增白劑配方重量的大約0.5%至1%。在強或高酸性咖啡中可能需要使用另外的緩衝鹽，如碳酸鈉、碳酸氫鈉。增白劑配方中最好包括足夠的緩衝劑以便加入咖啡時，增白咖啡的pH值範圍是大約6.3至6.8。
含水增白劑配方可以液體形式使用，亦可用噴霧乾燥得到粉末狀無脂肪增白劑。
儘管本發明的改良酪蛋白膠束被具體描述作為咖啡增白劑中脂肪的全部或部分代用品，但應該了解該改良膠束也適用於大量其它產品中脂肪的代用品，如沙司、塗沫食品、調味汁、冷凍甜食和其它奶油製品，它們的pH值大於酪蛋白膠體聚集時的pH值，即大於大約5.6。
下列實施例用來說明而不是限制本發明。除非另加指明，所有份數和百分比都為重量基準。
實施例1不含脂肪的液體無乳品咖啡增白劑通過下列步驟製備酪蛋白酸鈉溶液的製備是在一個2升的錐形燒瓶中於1升熱自來水裡加入126克市售粉末狀酪蛋白酸鈉，用頂上攪拌器混合。酪蛋白酸鹽溶液在熱水浴中加熱到約55℃，96.9克8.87%氯化鈣水溶液被計量加入酪蛋白酸鹽溶液中，持續混合20分鐘。氯化鈣溶液添加完畢後，將60.0克含17.1%磷酸二鉀和1.8%氫氧化鈉的溶液引入到水性反應介質內，持續混合6分鐘。
590克產生的改良酪蛋白膠束懸浮液於50°-55℃用泵輸送經過一空纖維膜系統進行超濾，該纖維膜的分子量截流為100，000。而後在膠束懸浮保留液中加入590克蒸餾水，稀釋的保留液再進行超濾形成LX二次超濾。
不含脂肪的增白劑是這樣製備將3.0克蔗糖和0.5克槐豆膠幹混物與96克二次超濾的改良酪蛋白膠束懸浮液相混合。產生的增白劑溶液於2500磅/平方英寸下均化和進行巴氏殺菌(80℃，5分鐘)，然後評估其對咖啡的增白能力以及味道和香氣。進行評估時，向84.1克1%可溶咖啡的蒸餾水溶液中加入21.2克增白劑溶液。結果證明咖啡被有效地增白而且具有良好的味道和香氣。
如果需要，保留液可噴霧乾燥，如向二次超濾保留液中加入適量低葡萄糖當量(DE)的麥芽糖糊精(例如每份重量保留液用0.2至0.3份重量麥芽糖糊精)，隨後對形成的混合物巴氏殺菌(例如30秒，80℃)，用常規噴霧乾燥條件進行噴霧乾燥。噴霧乾燥後的保留物可以與上述配料混合以製得粉末狀增白劑。
實施例212.2千克市售酪蛋白酸鈉在一循環混合系統中溶於96.8千克熱水(55°-65℃)，溶解了的酪蛋白酸鹽溶液被泵送到存儲槽。含8.4千克水和1.1千克氯化鈣二水合物的溶液泵入酪蛋白酸鹽溶液中，攪拌(500-1700轉/分)20分鐘，在此時1.1千克磷酸二鉀和117克氫氧化鈉的含5.2千克水之溶液以0.9千克/分的速率計量入水性反應介質。由此形成的水性反應介質中含有改良酪蛋白膠束，按照實施例1的步驟將介質進行超濾和二次超濾。
保留液中改良酪蛋白膠束的平均直徑採用Nicomp粒子大小分析器測定為0.3微米。將21.2克保留液加入到84.1克1%可溶咖啡中，對該保留液作為咖啡增白劑進行評價。增白咖啡的pH值為6.35。改良酪蛋白膠束的增白效果由比色法確定，即採用校準Gardner/Neotec色度系統2000比色計(Colorgrad System 2000 Colorimeter)測量從增白咖啡表面的反射光。該儀器的「L」標度從0至100，是對明暗度的測量。「L」標度值越高，色澤越亮，用改良酪蛋白膠束保留液增白的咖啡溶液其「L」標度讀數是53.85，與參照量的市售液體咖啡增白劑所增白的咖啡相當，後者一般的「L」標度讀數範圍約為50-55。
實施例3於頂端裝有攪拌器的2升錐形燒瓶中，將123.7克市售酸性酪蛋白加入到963.5克水中(50℃)。攪拌下把3.95克氫氧化鈉和39.5克水的溶液加入錐形燒瓶，直到水性介質的pH值穩定在8.3(大約5-10分鐘)從而使酸性酪蛋白穩定。97.8克11.8%氯化鈣二水合物水溶液加入反應介質中，攪拌20分鐘，然後加入65.7克17.1%磷酸二鉀水溶液。水性反應介質所含改良酪蛋白膠束的顆粒大小與實施例1類似，將21.2克反應介質加入到84.1克1%可溶咖啡溶液來評估其在咖啡中的增白能力。增白咖啡的「L」標度讀數是51.35，pH值是6.8。
實施例4.
甑餾中穩定的增白液體咖啡飲料應用本發明的改良酪蛋白膠束;按下列步驟製備增白甜咖啡飲料的製備為將272克蔗糖，52克可溶咖啡粉和3.6克磷酸二鉀加入到2992.4克熱水(70℃)中。該咖啡溶液通過加入如實施例1製造的680克含改良膠束的水性反應介質保留液來得以增白。增白咖啡飲料注入13.2盎司玻璃瓶中，密封並在120℃下甑餾20分鐘。甑餾的增白咖啡pH值為6.5，瓶中幾乎沒有沉澱，改良酪蛋白給咖啡提供了良好的增白效果。
實施例5具有與傳統全脂(16%脂肪)奶油雞醬類似質地和味道的低脂雞醬(3%脂肪)採用下列配料混合製備配料 重量(克)改良酪蛋白膠束(10-12%TS) 425雞味香料濃縮物 26Canola Oil 20極性凝膠(改良澱粉) 12低DE麥芽糖糊精 10水 507
幹組份和油一起混合加入到液體組份中，充分混合以便分散完全。形成的混合物在雙鍋爐中加熱，連續攪拌至澱粉進行凝膠化溼度，如85℃，得到與傳統全脂奶油雞醬質地類似的細膩醬汁。
實施例6類似全脂冰激淋奶油結構的低脂冷凍甜食採用下列配料製備配料 重量(公斤)無脂幹牛乳 5.90砂糖 5.45玉米糖漿固體(36DE) 3.18穩定劑(金星NFB) 0.55改良酪蛋白膠束(12%固體) 7.72水 22.7上述配料採用冰激淋生產中的一般步驟進行混合、巴氏滅菌、均化和冷凍。形成的無脂肪冷凍甜食具有與全脂冰激淋類似的味道和質地。
權利要求
1.一種製造改良酪蛋白膠束的方法包括提供一種含經加工的酪蛋白原料的含水反應介質，其中酪蛋白基本上不為膠束形態。在一段持續時間內攪拌下將可溶性鈣離子源加入到上述含水介質中，其條件是在反應介質中適於形成酪蛋白膠束，以及將可溶性磷酸根離子源加入到含水反應介質中。
2.如權利要求1所定義的方法，其特徵在於加入到含水介質中的可溶性鈣鹽用量應足以提供一個比率，即每份重量酪蛋白為大約0.01至0.1份重量鈣離子。
3.如權利要求1所定義的方法，其特徵在於經加工的酪蛋白原料選自酸性酪蛋白和鹼金屬酪蛋白酸鹽組成的組。
4.如權利要求3所定義的方法，其特徵在於經加工的酪蛋白原料是酸性酪蛋白，在加入所述鈣離子源之前於含水反應介質中加入一種鹼以便使含水介質的pH值足以溶解酸性酪蛋白。
5.如權利要求4所定義的方法，其特徵在於氫氧化鈉被加入到含水反應介質中以使含水介質的pH值至少為大約6.0。
6.如權利要求5所定義的方法，其特徵在於含水介質pH值是大約6.3至6.8之間。
7.如權利要求1所定義的方法，其特徵在於含水反應介質含有大約10%至15%重量的經加工的酪蛋白原料。
8.如權利要求2所定義的方法，其特徵在於可溶性鈣鹽加入到含水介質時至少攪拌15分鐘。
9.如權利要求1所定義的方法，其特徵在於可溶性磷酸根離子源由一種可溶性磷酸鹽組成，該磷酸鹽選自磷酸二鈉、磷酸二鉀，磷酸三鈉，磷酸三鉀和焦磷酸四鈉組成的組。
10.如權利要求9所定義的方法，其特徵在於加入的磷酸鹽量應足以使含水反應介質的比率為每份重量酪蛋白0.01至0.2份重量磷酸根離子。
11.如權利要求9所定義的方法，其特徵在於鹼與可溶性磷酸鹽一起加入到含水介質中以使含水反應介質的pH值範圍為6.3至6.8。
12.如權利要求1所定義的方法，其特徵在於加入磷酸根離子源後，含水反應介質通過超濾或二次超濾進行濃縮。
13.減少食品中脂肪的方法，包括用改良酪蛋白膠束代替食品中的部分或全部脂肪，該改良酪蛋白膠束是在含有經加工的酪蛋白原料之含水反應介質中，通過在一段持續時間內連續加入一種可溶性鈣離子源和一種磷酸根離子源而形成的。
14.如權利要求13所定義的方法，其特徵在於改良酪蛋白膠束平均顆粒直徑為大約0.1至0.5微米。
15.如權利要求13所定義的方法，其特徵在於經加工的酪蛋白原料選自酸性酪蛋白和鹼金屬酪蛋白酸鹽組成的組。
16.一種增白咖啡的方法包括向咖啡中加入增白量的改良酪蛋白膠束，該改良酪蛋白膠束是通過在含水介質中連續加入鈣離子和磷酸根離子而形成的，該含水介質含有基本上不以酪蛋白膠束形態存在的經加工的酪蛋白原料。
17.如權利要求16所定義的方法，其特徵在於含水介質含有大約10%至15%重量的經加工的酪蛋白原料，加入到含水介質中的鈣離子和磷酸根離子量為每份重量酪蛋白0.01至0.1份重量鈣離子，每份重量酪蛋白0.01至0.2份重量磷酸根離子。
18.一種不含脂肪無乳品咖啡增白劑，包括一種改良酪蛋白膠束的含水分散液，該改良酪蛋白膠束是通過在含有經加工的酪蛋白原料的含水介質中連續加入一種可溶性鈣離子源和一種可溶性磷酸根離子源而形成的。
19.如權利要求18所定義的增白劑，其特徵在於酪蛋白膠束的平均顆粒直徑為大約0.1至0.5微米。
20.如權利要求18所定義的增白劑，其特徵在於增白劑還包括一種碳水化合物，0.05至1%重量的親水膠體和足夠的緩衝劑以便增白劑加入咖啡時，咖啡的pH值為大約6.3至6.8。
全文摘要
改良酪蛋白膠束是由市售經加工的酪蛋白的含水溶液或分散液來製造的，通過在一段持續時間內向其中連續加入鈣離子和一種可溶性磷酸鹽，然後藉助超濾或二次超濾將含水反應介質濃縮以便增加酪蛋白膠束量和除去多餘的鹽。改良酪蛋白膠束用作各種食品，特別是咖啡增白劑中脂肪的全部或部分代用品。含有改良酪蛋白膠束作為脂肪成分代用品的咖啡增白劑具有與傳統咖啡增白劑同樣的功能和器官感覺特性。
文檔編號A23C11/08GK1073075SQ9211139
公開日1993年6月16日 申請日期1992年9月16日 優先權日1991年9月16日
發明者N·梅拉舒裡斯, K·R·莫菲特, C·E·拉西裡維茨, G·F·通納 申請人:雀巢製品公司