專利名稱：改良酪蛋白膠束的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改良酪蛋白膠束的制造方法以及應(yīng)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(fā)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(zhì)，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并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(diào)味汁等。
然而，當(dāng)酪蛋白分離后被工業(yè)利用時(shí)，如制造酸性酪蛋白或堿金屬酪蛋白酸鹽時(shí)則膠束會(huì)遭到破壞。因此，這類市售的酪蛋白產(chǎn)品不再含酪蛋白膠束形態(tài)。故不適于作為脂肪代用品。
本發(fā)明是有關(guān)改良酪蛋白膠束的制造方法以及應(yīng)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。改良酪蛋白膠束的制造采用在一段持續(xù)時(shí)間內(nèi)向堿金屬酪蛋白酸鹽水溶液中連續(xù)加入鈣離子，再于受控剪切條件下加入可溶性磷酸鹽。反應(yīng)混合物包含氫氧化鈉之類的堿性試劑，最好上述試劑與磷酸鹽一道使反應(yīng)混合物的pH值大于6.0左右。將現(xiàn)場(chǎng)制成的含有酪蛋白膠束的水性反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行沖洗，通過超濾或二次超濾得以濃縮，從而除去水性介質(zhì)中多余的鹽并增加膠束量。
所制造的改良酪蛋白膠束平均顆粒尺寸為0.1至0.5微米，適用于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(tǒng)無乳品增白劑同樣的功能和器官感覺特性，如加入咖啡時(shí)具有良好的增白能力，溫和的香氣，無雜味以及高度的穩(wěn)定性。
根據(jù)本發(fā)明，改良酪蛋白膠束的制造是從市售經(jīng)加工的酪蛋白的水溶液或分散液為原料，在一段持續(xù)時(shí)間內(nèi)于受控剪切條件下連續(xù)地向其中加入鈣離子和可溶性磷酸鹽。所制造的改良酪蛋白膠束經(jīng)沖洗和濃縮，適用于各種食品，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(jīng)加工的酪蛋白原料都可用于本發(fā)明，優(yōu)選使用酸性酪蛋白，如HCl-酪蛋白，以及堿金屬酪蛋白酸鹽，特別是酪蛋白酸鈉。這類含有經(jīng)加工的酪蛋白原料來源豐富，由本行業(yè)中眾所周知的步驟進(jìn)行制造。在該制造過程中，由于酪蛋白膠束被破壞，故市售經(jīng)加工的原料中酪蛋白不以膠束形態(tài)存在。
市售經(jīng)加工的酪蛋白與一種水性介質(zhì)，如水相混合，溫度為大約5℃至75℃，優(yōu)選大約40℃至65℃，由此形成水性酪蛋白溶液或分散液，優(yōu)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(dāng)然也可以不在優(yōu)選用量范圍。如果酸性酪蛋白用于起始原料，則水性介質(zhì)的pH值調(diào)節(jié)至6.0或以上，優(yōu)選大約6.3和6.8，例如通過在水性介質(zhì)中加入氫氧化鈉或其它適宜的堿，從而使酸性酪蛋白溶解。
鈣離子，優(yōu)選以可溶性鈣鹽的水溶液形式，在一段持續(xù)時(shí)間內(nèi)，即至少大約15分鐘，優(yōu)選20分鐘或更長時(shí)間，于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(zhǔn)可用于食品并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(yōu)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(yīng)介質(zhì)中的比率為每份酪蛋白重量大約0.01至0.1份鈣離子。
當(dāng)完成鈣離子的加入后，將可溶性磷酸鹽加入到水性反應(yīng)介質(zhì)以使經(jīng)加入鈣離子形成的酪蛋白膠束穩(wěn)定。磷酸鹽的加入量應(yīng)足以使水性反應(yīng)介質(zhì)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(qiáng)而不理想。
一種堿，典型地是氫氧化鈉，優(yōu)選與磷酸鹽一道加入反應(yīng)介質(zhì)中以使水性反應(yīng)介質(zhì)的pH值范圍為大約6.3至6.8，從而保持酪蛋白膠束的完整性。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，制備了含所需量磷酸鹽和堿的水溶液，并在攪拌下加入到水性反應(yīng)介質(zhì)中。
在水性反應(yīng)介質(zhì)中現(xiàn)場(chǎng)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，上述顆粒大小分布采用Nicomp粒子大小分析器所獲讀數(shù)的分布分析來確定。
含改良酪蛋白膠束的水性反應(yīng)介質(zhì)最好采用超濾二次超濾(diafiltration)進(jìn)行濃縮以除去其中多余的鹽和增加水介質(zhì)中酪蛋白膠束的濃度。超濾程序在乳品工業(yè)中眾所周知?？墒褂脴?biāo)準(zhǔn)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(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，水性反應(yīng)介質(zhì)借助超濾進(jìn)行濃縮，方法是將介質(zhì)通過一分子量截流為100，000道爾頓的膜，由此把水性反應(yīng)介質(zhì)的體積減少大約1至5倍。
產(chǎn)生的保留液可就此應(yīng)用，如果需要亦可再進(jìn)行二次超濾(diafiltration)以進(jìn)一步減少含鹽量。二次超濾程序在乳品工業(yè)中眾所周知，它包括將保留液加水稀釋到原有體積，然后對(duì)稀釋的保留液再超濾處理。
本發(fā)明制造的改良酪蛋白膠束適用于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干燥粉末形式。制備粉末膠束時(shí)，保留液與一種干燥助劑如麥芽糖糊精混合，噴霧干燥條件與乳品工業(yè)中典型采用的條件一樣。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，無論液體或噴霧干燥形式的改良膠束都可用于制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于大約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(zhì) 1.0-3.0乳化劑 0.3-0.5穩(wěn)定劑 0.1-0.2穩(wěn)定化鹽 0.1-1.5水 q.s.至100%
人們通常公認(rèn)植物脂肪或油是咖啡增白劑的必要成分，因?yàn)樗峁┰霭啄芰?、質(zhì)地和粘度。加入咖啡產(chǎn)生的增白效果主要是由于來自精細(xì)乳化脂肪小球表面的反射光。鑒于近年來人們關(guān)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(fā)食品中用作脂肪代用品材料的興趣。但在本發(fā)明之前沒有一種現(xiàn)有的無乳品脂肪代用產(chǎn)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(fā)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(fā)明的無脂肪咖啡增白劑采用常規(guī)咖啡增白劑制造步驟和配料進(jìn)行制備，不同之處在于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(zhì)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(zhì)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(qiáng)或高酸性咖啡中可能需要使用另外的緩沖鹽，如碳酸鈉、碳酸氫鈉。增白劑配方中最好包括足夠的緩沖劑以便加入咖啡時(shí)，增白咖啡的pH值范圍是大約6.3至6.8。
含水增白劑配方可以液體形式使用，亦可用噴霧干燥得到粉末狀無脂肪增白劑。
盡管本發(fā)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(yīng)該了解該改良膠束也適用于大量其它產(chǎn)品中脂肪的代用品，如沙司、涂沫食品、調(diào)味汁、冷凍甜食和其它奶油制品，它們的pH值大于酪蛋白膠體聚集時(shí)的pH值，即大于大約5.6。
下列實(shí)施例用來說明而不是限制本發(fā)明。除非另加指明，所有份數(shù)和百分比都為重量基準(zhǔn)。
實(shí)施例1不含脂肪的液體無乳品咖啡增白劑通過下列步驟制備酪蛋白酸鈉溶液的制備是在一個(gè)2升的錐形燒瓶中于1升熱自來水里加入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(jì)量加入酪蛋白酸鹽溶液中，持續(xù)混合20分鐘。氯化鈣溶液添加完畢后，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(yīng)介質(zhì)內(nèi)，持續(xù)混合6分鐘。
590克產(chǎn)生的改良酪蛋白膠束懸浮液于50°-55℃用泵輸送經(jīng)過一空纖維膜系統(tǒng)進(jìn)行超濾，該纖維膜的分子量截流為100，000。而后在膠束懸浮保留液中加入590克蒸餾水，稀釋的保留液再進(jìn)行超濾形成LX二次超濾。
不含脂肪的增白劑是這樣制備將3.0克蔗糖和0.5克槐豆膠干混物與96克二次超濾的改良酪蛋白膠束懸浮液相混合。產(chǎn)生的增白劑溶液于2500磅/平方英寸下均化和進(jìn)行巴氏殺菌(80℃，5分鐘)，然后評(píng)估其對(duì)咖啡的增白能力以及味道和香氣。進(jìn)行評(píng)估時(shí)，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(jié)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，保留液可噴霧干燥，如向二次超濾保留液中加入適量低葡萄糖當(dāng)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)，隨后對(duì)形成的混合物巴氏殺菌(例如30秒，80℃)，用常規(guī)噴霧干燥條件進(jìn)行噴霧干燥。噴霧干燥后的保留物可以與上述配料混合以制得粉末狀增白劑。
實(shí)施例212.2千克市售酪蛋白酸鈉在一循環(huán)混合系統(tǒng)中溶于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(chǔ)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(zhuǎn)/分)20分鐘，在此時(shí)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(jì)量入水性反應(yīng)介質(zhì)。由此形成的水性反應(yīng)介質(zhì)中含有改良酪蛋白膠束，按照實(shí)施例1的步驟將介質(zhì)進(jìn)行超濾和二次超濾。
保留液中改良酪蛋白膠束的平均直徑采用Nicomp粒子大小分析器測(cè)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(duì)該保留液作為咖啡增白劑進(jìn)行評(píng)價(jià)。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，即采用校準(zhǔn)Gardner/Neotec色度系統(tǒng)2000比色計(jì)(Colorgrad System 2000 Colorimeter)測(cè)量從增白咖啡表面的反射光。該儀器的“L”標(biāo)度從0至100，是對(duì)明暗度的測(cè)量。“L”標(biāo)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(biāo)度讀數(shù)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(dāng)，后者一般的“L”標(biāo)度讀數(shù)范圍約為50-55。
實(shí)施例3于頂端裝有攪拌器的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(zhì)的pH值穩(wěn)定在8.3(大約5-10分鐘)從而使酸性酪蛋白穩(wěn)定。97.8克11.8%氯化鈣二水合物水溶液加入反應(yīng)介質(zhì)中，攪拌20分鐘，然后加入65.7克17.1%磷酸二鉀水溶液。水性反應(yīng)介質(zhì)所含改良酪蛋白膠束的顆粒大小與實(shí)施例1類似，將21.2克反應(yīng)介質(zhì)加入到84.1克1%可溶咖啡溶液來評(píng)估其在咖啡中的增白能力。增白咖啡的“L”標(biāo)度讀數(shù)是51.35，pH值是6.8。
實(shí)施例4.
甑餾中穩(wěn)定的增白液體咖啡飲料應(yīng)用本發(fā)明的改良酪蛋白膠束;按下列步驟制備增白甜咖啡飲料的制備為將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(shí)施例1制造的680克含改良膠束的水性反應(yīng)介質(zhì)保留液來得以增白。增白咖啡飲料注入13.2盎司玻璃瓶中，密封并在120℃下甑餾20分鐘。甑餾的增白咖啡pH值為6.5，瓶中幾乎沒有沉淀，改良酪蛋白給咖啡提供了良好的增白效果。
實(shí)施例5具有與傳統(tǒng)全脂(16%脂肪)奶油雞醬類似質(zhì)地和味道的低脂雞醬(3%脂肪)采用下列配料混合制備配料 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(改良淀粉) 12低DE麥芽糖糊精 10水 507
干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(xù)攪拌至淀粉進(jìn)行凝膠化濕度，如85℃，得到與傳統(tǒng)全脂奶油雞醬質(zhì)地類似的細(xì)膩醬汁。
實(shí)施例6類似全脂冰激淋奶油結(jié)構(gòu)的低脂冷凍甜食采用下列配料制備配料 重量(公斤)無脂干牛乳 5.90砂糖 5.45玉米糖漿固體(36DE) 3.18穩(wěn)定劑(金星NFB) 0.55改良酪蛋白膠束(12%固體) 7.72水 22.7上述配料采用冰激淋生產(chǎn)中的一般步驟進(jìn)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(zhì)地。
權(quán)利要求
1.一種制造改良酪蛋白膠束的方法包括提供一種含經(jīng)加工的酪蛋白原料的含水反應(yīng)介質(zhì)，其中酪蛋白基本上不為膠束形態(tài)。在一段持續(xù)時(shí)間內(nèi)攪拌下將可溶性鈣離子源加入到上述含水介質(zhì)中，其條件是在反應(yīng)介質(zhì)中適于形成酪蛋白膠束，以及將可溶性磷酸根離子源加入到含水反應(yīng)介質(zhì)中。
2.如權(quán)利要求1所定義的方法，其特征在于加入到含水介質(zhì)中的可溶性鈣鹽用量應(yīng)足以提供一個(gè)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(quán)利要求1所定義的方法，其特征在于經(jīng)加工的酪蛋白原料選自酸性酪蛋白和堿金屬酪蛋白酸鹽組成的組。
4.如權(quán)利要求3所定義的方法，其特征在于經(jīng)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于含水反應(yīng)介質(zhì)中加入一種堿以便使含水介質(zhì)的pH值足以溶解酸性酪蛋白。
5.如權(quán)利要求4所定義的方法，其特征在于氫氧化鈉被加入到含水反應(yīng)介質(zhì)中以使含水介質(zhì)的pH值至少為大約6.0。
6.如權(quán)利要求5所定義的方法，其特征在于含水介質(zhì)pH值是大約6.3至6.8之間。
7.如權(quán)利要求1所定義的方法，其特征在于含水反應(yīng)介質(zhì)含有大約10%至15%重量的經(jīng)加工的酪蛋白原料。
8.如權(quán)利要求2所定義的方法，其特征在于可溶性鈣鹽加入到含水介質(zhì)時(shí)至少攪拌15分鐘。
9.如權(quán)利要求1所定義的方法，其特征在于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(quán)利要求9所定義的方法，其特征在于加入的磷酸鹽量應(yīng)足以使含水反應(yīng)介質(zhì)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(quán)利要求9所定義的方法，其特征在于堿與可溶性磷酸鹽一起加入到含水介質(zhì)中以使含水反應(yīng)介質(zhì)的pH值范圍為6.3至6.8。
12.如權(quán)利要求1所定義的方法，其特征在于加入磷酸根離子源后，含水反應(yīng)介質(zhì)通過超濾或二次超濾進(jìn)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(jīng)加工的酪蛋白原料之含水反應(yīng)介質(zhì)中，通過在一段持續(xù)時(shí)間內(nèi)連續(xù)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(quán)利要求13所定義的方法，其特征在于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(quán)利要求13所定義的方法，其特征在于經(jīng)加工的酪蛋白原料選自酸性酪蛋白和堿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(zhì)中連續(xù)加入鈣離子和磷酸根離子而形成的，該含水介質(zhì)含有基本上不以酪蛋白膠束形態(tài)存在的經(jīng)加工的酪蛋白原料。
17.如權(quán)利要求16所定義的方法，其特征在于含水介質(zhì)含有大約10%至15%重量的經(jīng)加工的酪蛋白原料，加入到含水介質(zhì)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(jīng)加工的酪蛋白原料的含水介質(zhì)中連續(xù)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(quán)利要求18所定義的增白劑，其特征在于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(quán)利要求18所定義的增白劑，其特征在于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沖劑以便增白劑加入咖啡時(shí)，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(jīng)加工的酪蛋白的含水溶液或分散液來制造的，通過在一段持續(xù)時(shí)間內(nèi)向其中連續(xù)加入鈣離子和一種可溶性磷酸鹽，然后借助超濾或二次超濾將含水反應(yīng)介質(zhì)濃縮以便增加酪蛋白膠束量和除去多余的鹽。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(tǒng)咖啡增白劑同樣的功能和器官感覺特性。
文檔編號(hào)A23C11/08GK1073075SQ9211139
公開日1993年6月16日 申請(qǐng)日期1992年9月16日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月16日
發(fā)明者N·梅拉舒里斯, K·R·莫菲特, C·E·拉西里維茨, G·F·通納 申請(qǐng)人:雀巢制品公司