專利名稱：富含α-乳白蛋白的乳清的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種乳清的制備方法，尤其涉及一種富含α-乳白蛋白的乳清的制備 方法，屬于乳制品加工制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在設(shè)計(jì)嬰兒配方乳時(shí)，為了調(diào)整酪蛋白和乳清蛋白的比例，常添加大量的乳清或 乳清粉，但是乳清或乳清粉中的乳球蛋白是引起嬰兒過敏的主要成分，而α-乳白蛋白 起著半乳糖轉(zhuǎn)移酶的調(diào)節(jié)作用，能催化葡萄糖在乳房細(xì)胞中合成乳糖，且含有很高比例的 色氨酸及半胱氨酸，色氨酸作為神經(jīng)傳遞介質(zhì)5-羥色胺的前體對有意識的行為和睡眠狀 況具有重要功能，而半胱氨酸既是谷胱甘肽的組份，也是合成?；撬岬那绑w，因此，對牛奶 中α-乳白蛋白的研究和對富含α-乳白蛋白的乳清和乳清粉的制備工藝的探索近年來成 為熱點(diǎn)。目前常見的富集α-乳白蛋白的方法有膜分離法、熱沉淀法、離子交換法。隨著 新材料及更窄截留分子量的膜相繼問世，以超濾法分離α-乳白蛋白與β-乳球蛋白的研 究更加熱門，然而由于α-乳白蛋白與β-乳球蛋白的分子量十分接近，這種依據(jù)分子量和 分子形狀差異實(shí)現(xiàn)分離的方法仍然難以取得較高的分離效率。關(guān)于離子交換法分離α-乳 白蛋白與β -乳球蛋白的研究最廣泛而深入，無論是在實(shí)驗(yàn)室研究或是工業(yè)化規(guī)模都可以 達(dá)到較佳的分離效果，然而該工藝的運(yùn)行及材料費(fèi)用較高，耗費(fèi)的酸堿也較多。熱沉淀法相 對簡單易行，相關(guān)工藝不斷得到完善改進(jìn)。美國專利第5503864號公開了一種乳清粉的制備方法，該方法是以乳清為原料， 在ρΗ值4.0-7.5的范圍內(nèi)、加熱到85°C以上進(jìn)行熱處理，然后利用超濾膜予以分離。由 于乳清中并不含有酪蛋白，因此在該專利公開的技術(shù)方案中，其是利用加熱促使乳球 蛋白自身發(fā)生附聚從而擴(kuò)大與α-乳白蛋白在分子量方面的差異，再通過膜分離來實(shí)現(xiàn)對 α-乳白蛋白的富集。膜分離是一種新興的分離技術(shù)，近年來發(fā)展勢頭迅猛，該方法具有能耗低、分離條 件溫和等優(yōu)點(diǎn)，但膜分離技術(shù)目前也存在一些難以克服的問題，例如，難以形成大規(guī)模的產(chǎn) 能、膜組件易受污染、壽命短、運(yùn)行周期短、需要頻繁清洗與再生、操作穩(wěn)定性差等。在采用 膜過濾進(jìn)行分離時(shí)，受到過濾膜的孔徑等的影響，分離效果均不理想，制備得到的乳清中 α-乳白蛋白與乳球蛋白的濃度比仍比較低。而且，國內(nèi)的膜設(shè)備廠家研發(fā)技術(shù)水平較 低，膜設(shè)備的核心膜組件基本都需要進(jìn)口，而膜設(shè)備的價(jià)格也是比較高昂的，因此，膜分離 技術(shù)僅在飲料、乳品等行業(yè)中有個(gè)別實(shí)際應(yīng)用，與大規(guī)模的工業(yè)化推廣還存在相當(dāng)一段距離。另外，上述方法都是以乳清作為原料的，乳清是制作干酪和干酪素后的副產(chǎn)物，以 前常被忽視，得不到有效的開發(fā)利用，直到近期其優(yōu)越的營養(yǎng)功能和加工性能才被逐漸認(rèn) 識到。由于國外的干酪和干酪素等酪蛋白產(chǎn)品的產(chǎn)量巨大，所以乳清資源豐富易得，以乳清 作為原料制備各種乳清蛋白、乳糖等產(chǎn)品也就理所當(dāng)然了。但是，我國乳品行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀是干酪等酪蛋白產(chǎn)品產(chǎn)量很小，乳清資源十分匱乏，因此，以乳清為原料制備富含α -乳白 蛋白的乳清粉，將會受到原料來源不足的限制，難以形成較大規(guī)模的生產(chǎn)，可行性不高。如 果能夠以牛乳為原料直接制備富含α-乳白蛋白的乳清或乳清粉，將會解決上述問題，能 夠很好地適應(yīng)我國乳品行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種富含α -乳白蛋白的乳清的制 備方法，以脫脂牛乳為原料，利用熱處理結(jié)合酶凝處理制備乳清，具有生產(chǎn)效率高，富集效 果好等特點(diǎn)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明首先提供了一種富含α-乳白蛋白的乳清的制備方法， 其包括將脫脂牛乳進(jìn)行熱處理后，通過酶凝處理分離酪蛋白的步驟。在本發(fā)明提供的上述制備方法中，通過對脫脂牛乳進(jìn)行加熱，可以使α-乳白蛋 白與乳球蛋白分別發(fā)生變性，通過控制加熱條件可以使其達(dá)到適度的變性程度，同時(shí) 還可以盡量促使乳球蛋白附聚在酪蛋白膠束上；通過向脫脂牛乳中添加凝乳酶等進(jìn)行 酶凝處理，可以使酪蛋白酶凝，從而實(shí)現(xiàn)α-乳白蛋白與附聚于酪蛋白上的β-乳球蛋白的 分離。通過該方法得到的乳清中α-乳白蛋白與β-乳球蛋白的濃度比可以由原奶中的 0.3左右提高到2-4，較大程度上實(shí)現(xiàn)了 α-乳白蛋白的富集，以此制備得到的乳清，自然也 就是富含α-乳白蛋白的乳清。根據(jù)本發(fā)明的具體技術(shù)方案，優(yōu)選地，上述制備方法包括以下步驟將脫脂牛乳的PH值調(diào)整為約4. 8-7. 0并進(jìn)行熱處理；將熱處理之后的脫脂牛乳冷卻；向冷卻之后的脫脂牛乳中添加凝乳酶進(jìn)行酶凝處理，得到酪蛋白凝塊和富含 α-乳白蛋白的乳清；將酪蛋白凝塊和富含α-乳白蛋白的乳清分離，即可得到富含α-乳白蛋白的乳 清成品。在上述的制備過程中，通過熱處理和酶凝處理的結(jié)合使β-乳球蛋白變性并盡可 能地附聚到酪蛋白膠束上，形成酪蛋白凝塊，然后將凝塊與富含α -乳白蛋白的乳清通過 常規(guī)的分離方法予以分離，例如離心分離法和過濾分離法，能夠達(dá)到更好的分離和富集效果。在本發(fā)明提供的上述制備方法中，優(yōu)選地，熱處理的溫度為約70-98°C，保溫時(shí)間 為約2-25分鐘，使α-乳白蛋白和乳球蛋白分別達(dá)到適度的變性程度，并控制上述兩 種乳清蛋白與酪蛋白的附聚程度，使得較多的乳球蛋白附聚于酪蛋白膠束上，同時(shí)較 少的α-乳白蛋白與酪蛋白膠束發(fā)生附聚；更優(yōu)選地，熱處理的溫度為約75-85°C，保溫時(shí) 間為約8-18分鐘。在本發(fā)明提供的上述制備方法中，優(yōu)選地，上述酶凝處理還包括向脫脂牛乳中 添加氯化鈣，以脫脂牛乳的體積計(jì)，凝乳酶的添加量可以為約lOOOO-lOOOOOU/lOOmL， 氯化鈣的添加量可以為約0. 005-0. lg/100mL ；更優(yōu)選地，凝乳酶的添加量可以為約 30000-70000U/100mL，氯化鈣的添加量可以為約 0. 01-0. 06g/100mL。脫脂牛乳的pH值對于α-乳白蛋白的富集效果(包括富含α-乳白蛋白的乳清中α-乳白蛋白的純度和整個(gè)工藝條件下，α-乳白蛋白的得率)具有很大的影響，在本發(fā)明 提供的制備方法中，優(yōu)選地，進(jìn)行熱處理之前，可以將脫脂牛乳的PH值控制在4. 8-7. 0(更 優(yōu)選為約5. 0-6. 0)的范圍內(nèi)，同時(shí)，熱處理之后的脫脂牛乳進(jìn)行酶凝處理時(shí)，其ρΗ值可以 控制為熱處理之后的脫脂牛乳的PH值(或者說冷卻之后的脫脂牛乳的ρΗ值，冷卻前后，脫 脂牛乳的PH值變化不大)。在本發(fā)明提供的上述制備方法中，優(yōu)選地，在酶凝處理中，酶凝溫度控制為約 ^-45°C，酶凝時(shí)間控制為約10-80分鐘；更優(yōu)選地，酶凝溫度控制為約33-39°C，酶凝時(shí)間 控制為約20-55分鐘。在本發(fā)明提供的上述制備方法中，能夠使酪蛋白發(fā)生酶凝的凝乳酶均可以使用， 例如微生物、植物或動(dòng)物來源的凝乳酶。在本發(fā)明提供的上述制備方法中，優(yōu)選地，所采用的脫脂牛乳可以是通過將牛乳 預(yù)熱至35-50°C后，以乳脂分離機(jī)脫除乳脂制備得到的，并且，脫脂牛乳的脂肪含量低于 0. 5wt%，更優(yōu)選地，脫脂牛乳的脂肪含量低于0. 35wt%。本發(fā)明還提供了一種富含α-乳白蛋白的乳清，其中，該乳清是由本發(fā)明所提供 的上述制備方法制備的，并且，在該乳清中，α-乳白蛋白與乳球蛋白的濃度比為2-4。 α-乳白蛋白、β -乳球蛋白及酪蛋白濃度可以通過毛細(xì)管電泳儀予以測定。本發(fā)明提供的上述乳清可以作為原料直接添加到其他產(chǎn)品中，也可以通過本領(lǐng)域 中所常用的方法將其制成乳清粉等成品。因此，本發(fā)明還提供了一種富含α-乳白蛋白的乳清粉，其中，該乳清粉是通過本 發(fā)明提供的上述富含α-乳白蛋白的乳清通過噴霧干燥等方法制備得到的?，F(xiàn)有技術(shù)均是利用不同蛋白在分子量和分子結(jié)構(gòu)方面的差異以膜分離作為富集 手段，屬于物理分離領(lǐng)域，而本發(fā)明所提供的上述制備方法以脫脂牛乳為原料制備乳清， 其所采用的富集方法與現(xiàn)有技術(shù)明顯不同，本發(fā)明是利用凝乳酶酶解酪蛋白促使其交聯(lián)凝 聚，同時(shí)結(jié)合大部分乳球蛋白易于與酪蛋白發(fā)生附聚而α-乳白蛋白較少受其影響的 性質(zhì)，進(jìn)行α-乳白蛋白與β-乳球蛋白、酪蛋白的分離，屬于生物分離領(lǐng)域，具有鮮明的差 別。同時(shí)，在本發(fā)明提供的制備方法中，通過對原料的PH值等工藝參數(shù)的控制，能夠達(dá)到更 好的富集效果。本發(fā)明提供的上述制備方法工藝簡單，得到的富含α-乳白蛋白的乳清中α-乳 白蛋白的純度較高。本發(fā)明提供的富含α-乳白蛋白的乳清的制備方法能夠很好地適應(yīng) 我國乳品行業(yè)干酪等酪蛋白產(chǎn)品產(chǎn)量很小，乳清資源十分匱乏的發(fā)展現(xiàn)狀，以牛乳或脫脂 牛乳等為原料，不受原料來源的限制，成本低廉，是一種制備富含α -乳白蛋白的乳清的新 穎、可行的方法。同時(shí)，通過進(jìn)一步的步驟，還可以制備得到富含α-乳白蛋白的乳清粉。而且，凝乳酶凝乳法對于設(shè)備的需求比較簡單，操作穩(wěn)定，并且易于維護(hù)，將凝乳 酶凝乳法用于對α-乳白蛋白的富集，其生產(chǎn)成本也較膜分離法更低，是更加易于工業(yè)化 推廣的技術(shù)，因此，本發(fā)明提供的以牛乳為原料制備富含α-乳白蛋白的乳清能夠?qū)崿F(xiàn)大 規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明方案的實(shí)施和所具有的有益效果，但不能對本發(fā)明的可實(shí)施范圍形成任何限定。本發(fā)明提供的富含α-乳白蛋白的乳清的制備方法可以包括以下具體步驟以新鮮牛乳為原料，預(yù)熱至35-50°C后，以乳脂分離機(jī)脫除乳脂，制備得到脫脂牛 乳，其脂肪含量低于0. 5wt% ；將脫脂牛乳的pH值調(diào)整為4. 8-7. 0，然后迅速加熱至70_98°C，并保溫約2_25分 鐘，以進(jìn)行熱處理；將熱處理之后的脫脂牛乳冷卻至40°C以下；可以采用比自然冷卻速度快一些的 冷卻方式，例如通過自來水進(jìn)行循環(huán)冷卻；向冷卻之后的脫脂牛乳中添加凝乳酶(以脫脂牛乳的體積計(jì)，添加量為 lOOOO-lOOOOOU/lOOmL)和氯化鈣(氯化鈣添加量為0. 005-0. lg/100mL)，進(jìn)行酶凝處理，得 到酪蛋白凝塊和乳清(即富含α-乳白蛋白的乳清)，其中，可以將酶凝處理的PH值控制為 熱處理后的脫脂牛乳的PH值(或者說冷卻后的脫脂牛乳的PH值，冷卻前后的pH值幾乎沒 有變化)，酶凝溫度可以控制為，酶凝時(shí)間可以控制為10-80分鐘；將酪蛋白凝塊和乳清分離，得到富含α-乳白蛋白的乳清；制備得到乳清之后，還可以通過以下的步驟制備乳清粉并對制備得到的富含α -乳白蛋白的乳清進(jìn)行噴霧干燥(本發(fā)明采用的噴霧干燥 工藝可以是常規(guī)的，主要參數(shù)如下乳清固形物含量為20% -50%，進(jìn)風(fēng)溫度為120-200°C， 出風(fēng)溫度彡80°C，干燥時(shí)間2-lOs)，得到富含α-乳白蛋白的乳清粉，其中，α-乳白蛋白 與β-乳球蛋白的濃度比可以為2-4。實(shí)施例1取新鮮牛乳，脫脂得脂肪含量為0. 15wt%的脫脂牛乳；將脫脂牛乳的pH值調(diào)至5. 8，在85°C下進(jìn)行16min的熱處理；將熱處理之后的脫脂牛乳置于循環(huán)自來水中冷卻至40°C以下；向冷卻之后的脫脂牛乳中按照50000U/100mL的添加量添加凝乳酶(微生物或植 物來源的凝乳酶)，同時(shí)添加0. 02g/100mL的氯化鈣，在42°C下進(jìn)行30min的酶凝處理，添 加量以脫脂牛乳的體積計(jì)；將酶凝之后的得到的凝乳與乳清通過離心予以分離，得到富含α-乳白蛋白的乳 清，其中，α-乳白蛋白與β-乳球蛋白的濃度比為3. 32。所得到的液態(tài)乳清可直接用于配方奶粉等生產(chǎn)中。實(shí)施例2取新鮮牛乳，脫脂得到脂肪含量為0. 03wt%的脫脂牛乳；將脫脂牛乳的pH值調(diào)至5. 2，在75°C下保溫進(jìn)行熱處理；將熱處理之后的脫脂牛乳迅速冷卻至40°C以下；向冷卻之后的脫脂牛乳中按照30000U/100mL的添加量添加凝乳酶(微生物或植 物來源的凝乳酶)，同時(shí)添加0. 04g/100mL的氯化鈣，在39°C下進(jìn)行25min的酶凝處理，添 加量以脫脂牛乳的體積計(jì)；將酶凝之后得到的凝乳與乳清通過離心進(jìn)行分離，得到富含α-乳白蛋白的乳 清，其中，α-乳白蛋白與β-乳球蛋白的濃度比為2. 87。進(jìn)一步地，通過對上述富含α -乳白蛋白的乳清濃縮后進(jìn)行噴霧干燥，得到富含α-乳白蛋白的乳清粉。實(shí)施例3取新鮮牛乳，脫脂得脂肪含量為0. 25wt%的脫脂牛乳；將脫脂牛乳的pH值調(diào)至6. 5，在94°C下進(jìn)行Smin的熱處理；將熱處理之后的脫脂牛乳迅速冷卻至40°C以下；向冷卻之后的脫脂牛乳中按照80000U/100mL的添加量添加凝乳酶(微生物或植 物來源的凝乳酶)，同時(shí)添加0. lg/100mL的氯化鈣，在32°C下進(jìn)行80min的酶凝處理，添加 量以脫脂牛乳的體積計(jì)；將酶凝之后的得到的凝乳與乳清通過過濾予以分離，得到富含α-乳白蛋白的乳 清，其中，α-乳白蛋白與β-乳球蛋白的濃度比為3. 58。進(jìn)一步地，通過對上述富含α -乳白蛋白的乳清經(jīng)濃縮后進(jìn)行噴霧干燥，得到富 含α-乳白蛋白的乳清粉。以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā) 明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或等同 替換，而未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種富含α-乳白蛋白的乳清的制備方法，其包括將脫脂牛乳進(jìn)行熱處理后，通過 酶凝處理分離酪蛋白的步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，該方法包括以下步驟將脫脂牛乳的PH值調(diào)整為4. 8-7. 0，并進(jìn)行熱處理；將熱處理之后的脫脂牛乳冷卻；向冷卻之后的脫脂牛乳中添加凝乳酶進(jìn)行酶凝處理，得到酪蛋白凝塊和富含α -乳白 蛋白的乳清；將酪蛋白凝塊和富含α-乳白蛋白的乳清分離。
3.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其中，所述熱處理的溫度為70-98°C，保溫時(shí)間 為2-25分鐘。
4.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其中，所述酶凝處理還包括向所述脫脂牛乳中添 加氯化鈣，以脫脂牛乳的體積計(jì)，凝乳酶的添加量為lOOOO-lOOOOOU/lOOmL，氯化鈣的添加 量為 0. 005-0. lg/100mL。
5.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其中，控制所述酶凝處理的pH值為熱處理之后 的脫脂牛乳的PH值。
6.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其中，所述酶凝處理的酶凝溫度為^-45°C，酶 凝時(shí)間為10-80分鐘。
7.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其中，所述凝乳酶為微生物、植物或動(dòng)物來源的凝乳酶。
8.如權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其中，所述脫脂牛乳是通過將牛乳預(yù)熱至 35-50°C后，以乳脂分離機(jī)脫除乳脂制備得到的，并且，所述脫脂牛乳的脂肪含量低于 0. 5wt%。
9.一種富含α-乳白蛋白的乳清，其中，該乳清是由權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的制備方 法制備的，并且，在該乳清中，α-乳白蛋白與乳球蛋白的濃度比為2-4。
10.一種富含α-乳白蛋白的乳清粉，其中，該乳清粉是由權(quán)利要求9所述的富含 α-乳白蛋白的乳清通過噴霧干燥制備的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種富含α-乳白蛋白的乳清的制備方法。該方法包括將脫脂牛乳進(jìn)行熱處理后，通過酶凝處理分離酪蛋白的步驟。通過對脫脂牛乳進(jìn)行加熱，可以使α-乳白蛋白與β-乳球蛋白分別發(fā)生變性，通過控制加熱條件可以使其達(dá)到適度的變性程度，同時(shí)還可以盡量促使β-乳球蛋白附聚在酪蛋白膠束上；通過向脫脂牛乳中添加凝乳酶等進(jìn)行酶凝處理，可以使酪蛋白酶凝，從而實(shí)現(xiàn)α-乳白蛋白與附聚于酪蛋白上的β-乳球蛋白的分離。通過該方法得到的乳清中α-乳白蛋白與β-乳球蛋白的濃度比可以由原奶中的0.3左右提高到2-4，較大程度上實(shí)現(xiàn)了α-乳白蛋白的富集。
文檔編號A23C21/00GK102090464SQ20091022545
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者云戰(zhàn)友, 尹睿杰, 王彩云, 閆序東 申請人:內(nèi)蒙古伊利實(shí)業(yè)集團(tuán)股份有限公司