CN103635091A - 包含溶血-磷脂的乳剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及包含磷脂乳化剂的水包油乳剂，所述乳化剂包含溶血-磷脂，和生产乳剂的方法。乳剂可用于食品和饮料产品例如咖啡和茶奶精的基础，并且在不使用合成的乳化剂时具有好的稳定性。
Description
发明领域
本发明涉及包含磷脂乳化剂的水包油乳剂，所述乳化剂包含溶血-磷脂，和生产乳剂的方法。乳剂可用于食品和饮料产品(例如咖啡和茶奶精(creamer))的基础，并且在不使用合成的乳化剂时具有好的稳定性。
背景
许多食品和饮料产品基于水包油乳剂。乳剂不是热力学稳定的，并且为了达到想要的稳定性，需要使用乳化剂以稳定乳剂。所需要的乳化剂的类型和量取决于许多因素，例如产品的化学组成，油的量，贮藏条件和贮藏时间。基于水包油乳剂的产品的实例是咖啡和茶奶精。传统上许多在食品和饮料产品中使用的乳化剂是合成的。存在用天然源的乳化剂取代合成的乳化剂的希望。天然的乳化剂可以为例如卵磷脂。卵磷脂是例如，从大豆，油菜，向日葵或卵提取的磷脂组合物。卵磷脂是复杂的极性脂类例如磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰肌醇(PI)和磷脂酸(PA)的混合物。其在许多食品乳剂中用作乳化剂(例如，酱、冰淇淋)以在连续的水相中产生和分散精细的油滴。然而，这些卵磷脂并不总产生足够的乳剂稳定性，例如，在待贮藏于环境温度的液体咖啡和茶奶精中。对于某些应用，例如，在烘焙中，卵磷脂的乳化的特性被磷脂的酶促修饰改性，例如，如在US4,034,124中公开的。然而，仍然存在对源自天然源的乳化剂的需要，所述乳化剂在具有多至20％的油的液体水包油乳剂中，例如，如某些咖啡和茶奶精组合物中，提供好的乳化稳定性。
发明总结
发明人已经发现可通过酶促处理源自天然卵磷脂的磷脂的特别的组合物在具有多至20％的油的水包油乳剂中提供了优越的乳剂稳定性。因此，本发明涉及水包油乳剂，其包含1％和20％之间的油，以及0.1％和2％之间的磷脂(PL)，其中20％和70％之间的磷脂是溶血-磷脂(LPL)。
附图简述
图1显示了用不同的商业卵磷脂用或未用PLA2酶促处理获得的乳剂稳定性，所述卵磷脂用于替代液体奶精中存在的现有乳化剂(单甘油酯，DATEM)，如实施例1中所述。
图2显示了使用不同乳化剂在4℃贮藏3个月后典型的奶精组合物的乳剂稳定性，如实施例2中所述。
图3显示了在4℃贮藏3个月后测试的典型的奶精组合物的乳剂稳定性。乳化剂是用和未用PLA2酶促处理的卡诺拉卵磷脂。实施例2中给出了细节。
图4显示了使用不同乳化剂的典型的奶精组合物的乳剂稳定性，如实施例3所述。
图5显示了使用不同乳化剂的典型的奶精组合物的乳剂稳定性，如实施例4所述。
发明详述
稳定水包油乳剂所需要的乳化剂的类型和量取决于乳剂的化学组成，例如待稳定的油的量。发明人已经发现特别的磷脂组合物对于稳定具有1％和20％(重量／重量)之间的油的水包油乳剂特别有效。
本发明的水包油乳剂包含1％和20％(重量／重量)之间的油，优选地5％和10％(重量／重量)之间的油。油优选地源自动物和／或植物源，最优选地源自植物源。优选的植物源是大豆，卡诺拉，玉米，向日葵，棉花籽，燕麦，和小麦。根据本发明的水包油乳剂优选是液体乳剂。液体意为乳剂在环境温度例如20-25℃，为液体，使得其可以被倾倒和／或作为饮料消费，和／或添加至，和分散在第二种液体(例如饮料)中。根据本发明的水包油乳剂优选是食品或饮料产品，更优选是旨在添加至咖啡或荼饮料以增加咖啡或茶饮料的白度、浊度、味道，和／或口感的液体咖啡和／或茶奶精。
乳剂包含0.1％和2％(重量／重量)之间的磷脂(PL)，优选地0.1％和1％(重量／重量)之间的磷脂。20％和70％(重量／重量)之间的磷脂是溶血-磷脂(LPL)，优选地30％和70％之间，例如35％和60％之间是LPL。
已经发现此水包油乳剂较之含有不同的磷脂混合的相似的水包油乳剂具有改善的稳定性。例如，水包油乳剂对于生产食品和饮料产品，例如咖啡和／或茶奶精产品是有用的。可使用例如，源自植物源(如大豆，卡诺拉，向日葵，燕麦，和／或小麦)的天然磷脂生产水包油乳剂。
在优选的实施方式中，水包油乳剂中15％和50％(重量／重量)之间的磷脂是溶血-磷脂酰胆碱(LPC)，更优选地18％和35％之间为LPC。此外，优选最多25％(重量／重量)的磷脂是磷脂酰胆碱(PC)，并且更优选10％和20％之间的磷脂是磷脂酰胆碱(PC)。还优选10％和40％(重量／重量)之间的磷脂是溶血-磷脂酰乙醇胺(LPE)，更优选15％和35％之间是LPE。此外，优选最多18％(重量／重量)的磷脂是磷脂酰乙醇胺(PE)，更优选最多16％。优选地，少于10％(重量／重量)的磷脂是溶血-磷脂酸(LPA)，更优选地少于2％；和／或少于10％(重量／重量)的磷脂是溶血-磷脂酰甘油(LPG)。
水包油乳剂中的磷脂优选源自植物源，如，例如大豆，卡诺拉，油菜，向日葵，小麦，和／或燕麦；和／或动物源，例如卵。源自大豆和卡诺拉的磷脂是可商购的，例如作为大豆卵磷脂和卡诺拉卵磷脂。可通过例如分级处理磷脂组合物以达到想要的磷脂比例。在优选的实施方案中，已经通过将磷脂(PL)水解为溶血-磷脂(LPL)处理磷脂组合物以获得对于本发明的水包油乳剂想要的磷脂比例，优选地已经通过用下述酶处理磷脂组合物进行水解。
发明方法
本发明还涉及生产上述水包油乳剂的方法。本发明的方法包括提供磷脂组合物。从天然源，例如从动物或植物源获得的磷脂组合物通常基本不包含溶血-磷脂，或仅包含非常低水平的溶血-磷脂。可从任何合适的源，例如动物源如蛋黄，虾油，磷虾油或植物源如大豆，卡诺拉，小麦，油菜，向日葵，和／或燕麦，提供待在本发明的方法中使用的磷脂组合物。
为了从此类天然存在的磷脂组合物获得待在本发明的水包油乳剂中使用的磷脂组合物，水解部分磷脂以生产溶血-磷脂是必需的。因此本发明的方法包括步骤为：a)提供磷脂组合物；b)处理磷脂组合物以水解一种或多种磷脂以生产一种或多种溶血-磷脂；和c)混合磷脂组合物与油和水以生产水包油乳剂。
可以通过水解磷脂以生产所需量的溶血-磷脂的任何合适的方法进行本发明方法的水解步骤(步骤c))。可在混合磷脂组合物与油和水以生产水包油乳剂之前，期间，和／或之后进行水解处理。例如，可以在步骤c)中的混合之前，分开处理磷脂混合物与水和油。在这种情况下，如果处理是通过酶完成的，在步骤c)中的混合之前，可以例如从磷脂组合物中移出酶，或使酶失活。可以在水解处理前混合磷脂组合物与水。也可以在处理组合物以水解磷脂之前，混合磷脂组合物与油和水以生产水包油乳剂。在优选的实施方式中，在与额外的水和油混合以生产水包油乳剂之前，在水性溶液中，例如在1％和20％(重量／重量)之间的磷脂浓度，用酶处理磷脂组合物。如果酶是脂酰基转移酶，水性溶液中优选地包括酰基受体，如例如蔗糖和／或葡萄糖。在生产乳剂前优选地通过热处理使酶失活。如果酶被固定化，在处理后从水性溶液中移出酶。
可通过任何适于混合水相，油相和乳剂的方法进行步骤c)中的混合以生产水包油乳剂。此类方法是本领域公知的，并且包括剧烈搅拌和均质化。
酶
优选地通过用酶处理在步骤a)中获得的磷脂组合物进行水解。
待在本发明的方法中使用的酶能够水解一种或多种磷脂以生产溶血-磷脂，例如，能够水解磷脂酰胆碱(PC)以生产溶血-磷脂酰胆碱(LPC)，水解磷脂酰乙醇胺(PE)以生产溶血-磷脂酰乙醇胺(LPE)，水解磷脂酸(PA)以生产溶血-磷脂酸(LPA)，和／或水解磷脂酰甘油(PG)以生产溶血-磷脂酰甘油(LPG)。待在本发明中使用的酶优选基本不具有，或具有低的磷脂酸和／或磷脂酰甘油水解活性。优选地，待在本发明中使用的酶具有高磷脂酶活性。
优选地，酶选自磷脂酶A1(“PLA1”，EC3.1.1.32)，磷脂酶A2(“PLA2”，EC3.1.1.4)，脂酰基转移酶及其组合。EC(酶学委员会)号指由国际生物化学与分子生物学联盟(IUBMB)的命名委员会定义的酶的命名法。
合适的PLA1酶是例如
Ultra(Novozymes，Bagsvaerd，丹麦)。
合适的PLA2酶是例如
A2(DSM Food Specialties，Delft，荷兰)。
脂酰基转移酶是这样的酶，其具有酰基转移酶活性(通常分类为EC2.3.1.x)，并催化酰基基团从脂转移至酰基受体，例如一种或多种以下酰基受体：固醇；植物固醇(stanol)；蛋白质；碳水化合物，例如蔗糖和／或葡萄糖；和糖醇；以生产相应的酯。待在本发明的方法中使用的脂酰基转移酶优选能够将脂肪酸从磷脂转移至受体，例如将在磷脂的sn-1和／或sn-2位置的脂肪酸转移至受体。优选地，待在本发明的方法中使用的脂酰基转移酶具有磷脂酰胆碱酰基转移酶活性，例如磷脂酰胆碱-固醇O-酰基转移酶活性(EC2.3.1.43)；和／或磷脂酰乙醇胺酰基转移酶活性，但也能够作用于其他磷脂。脂酰基转移酶可具有PLA1和／或PLA2活性，因此脂酰基转移酶可以能够从磷脂酶移除脂肪酸甚至当没有可利用的受体时。合适的脂酰基转移酶是例如WO2011／061657A1中公开的KLM3，(DaniscoA／S)。合适的商业脂酰基转移酶制剂是例如
Cleanline和LYSO
Oil，二者皆可从Danisco A／S，Copenhagen，丹麦获得。优选地选择待在本发明的方法中使用的脂酰基转移酶使得其能够使用水包油乳剂中存在的化合物作为受体。备选地，可将合适的受体化合物添加至水包油乳剂中。以这种方式避免了游离脂肪酸的形成，否则可影响水包油乳剂的氧化稳定性和味道。通过使用脂酰基转移酶，能够使用比否则可能的更高度的磷脂转换，由于降低了脂肪酸的生成。
酶可处于任何合适的形式并且以任何合适的方式添加。在一个实施方案中酶被固定化，允许酶在处理后从组合物中移出并再使用。用于固定化酶的方法是本领域已知的，并且可使用任何合适的方法。
实施例
实施例1
通过使用不同的商业卵磷脂级分，评价磷脂的酶促修饰生产乳化剂，并与含有不同初始量和比例的磷脂的可商购的磷脂级分比较乳化性质。研究中使用分类为磷脂酶A2并源自黑曲霉(Aspergillus niger)的商业酶(
A2，DSM Food Specialties，Delft，荷兰)。
在60℃用(0.2-2％w／w)浓度的PLA2处理商业卵磷脂(5％W／W)从10min至6h不同的时间段。
图1显示了用不同的商业卵磷脂用或未用PLA2酶促处理获得的乳剂稳定性，所述卵磷脂用于替代液体奶精中存在的现有乳化剂(单甘油酯，DATEM)。通过使用水，油(8.4％)，酪蛋白酸钠(0.9％)和乳化剂制备模式乳剂。乳剂中存在的乳化剂的浓度(以总卵磷脂含量表达)为0.4％w／w。在室温通过监测后向散射信号随时间的变化用Turbiscan Lab测量乳剂稳定性。对于全部级分计算乳剂稳定性指数。令人感兴趣地，在不同的卵磷脂中间，在上述条件下经酶促处理的脱油的大豆卵磷脂产生与现在在液体咖啡增白剂中使用的常规低分子量合成乳化剂相似的乳剂稳定性。
图1的图例：
CTRL：用单甘油酯／DATEM乳化剂生产的对照奶精样品
大豆卵磷脂：脱油的大豆卵磷脂，Alcolec F-100，American LecithinCompany
经处理的大豆卵磷脂：如上所述用PLA2处理的脱油的大豆卵磷脂
PL75：分级的大豆卵磷脂，Alcolec PC75，American LecithinCompany
经处理的PL75：如上所述用PLA2处理的分级的大豆卵磷脂
PL50：分级的大豆卵磷脂，Alcolec PC50，American LecithinCompany
经处理的PL50：如上所述用PLA2处理的分级的大豆卵磷脂
LPC20：商业水解的卡诺拉卵磷脂，Alcolec C LPC20，AmericanLecithin Company
EM：商业水解的大豆卵磷脂，Alcolec EM，Ameican LecithinCompany.
实施例2
生产并在4℃贮藏3个月后测试了典型的奶精组合物的乳剂稳定性。此配方中使用的乳化剂是用或未用PLA2酶促处理的不同级分的卡诺拉和大豆卵磷脂。
通过以下方法测试乳剂稳定性：
1.在25℃(室温)以4000rpm离心样品2小时以诱导乳油层形成。
2.在管中将样品冷却至4-6℃并在此温度以200rpm离心1.5h以诱导凝乳(塞)形成。
3.将样品上下颠倒碰撞并且计算破坏“凝块”后的碰撞数。低碰撞数提示形成软的乳油层，意味着乳剂的整体稳定性更高。高碰撞数提示因为部分结晶化乳油层更硬，这是由于较差稳定的油滴的部分接合。图2和3中的结果显示，在实施例1中描述的环境下用PLA2处理的卡诺拉和大豆卵磷脂较之不同的商业卵磷脂级分显示更高的乳剂稳定性。
如下对用或未用(w／wo)PLA2处理的大豆和卡诺拉卵磷脂的磷脂组合物进行分析。
如下进行对经水解的卵磷脂的磷脂和溶血-磷脂含量的分析：
样品提取：对于每份5％卵磷脂样品，通过添加2mL甲醇和4mL氯仿提取2mL样品。以1000RPM离心样品5min并移出底层。用氮气干燥底层。记录净重量并在氯仿中重悬样品至约20mg／mL的浓度并贮藏于-20C直到分析。HPLC分析：在97：3甲苯：甲醇溶液中重悬每份5％卵磷脂提取物至2mg／mL的浓度。将全部样品注射至正相HPLC柱并使用蒸发光散射检测器分析以鉴别中性脂类。P NMR分析：对于每份5％卵磷脂提取物，对通过用氮气干燥约20mg提取物并然后将其重悬于2mL清洁剂中制备的溶液进行定量P NMR分析。用标准的二油酰基磷脂酰胆碱校正在分析期间获得的磷反应。在512扫描处测定样品溶液用于通过使用标准品鉴别不同的磷脂。
确定了以下磷脂的含量：磷脂酰胆碱(PC)，溶血-磷脂酰胆碱(LPC)，磷脂酰肌醇(PI)，磷脂酰乙醇胺(PE)，溶血-磷脂酰乙醇胺(LPE-1和LPE-2)，磷脂酸(PA)，溶血-磷脂酸(LPA)，和总溶血-磷脂(总LPL)。结果在下表中以重量百分比(重量／重量)给出。
表1.
F-100：脱油的大豆卵磷脂Alcolec F-100，American LecithinCompany
F100+PLA2：如实施例1中所述用PLA2处理的脱油的大豆卵磷脂
C-20：脱油的卡诺拉卵磷脂，Alcolec C-20，American LecithinCompany
C-20+PLA2：如实施例1中所述用PLA2处理的脱油的卡诺拉卵磷脂(Alcolec C-20，American Lecithin Company)
图2和图3的图例
大豆卵磷脂：脱油的大豆卵磷脂Alcolec F-100，American LecithinCompany
经处理的大豆卵磷脂：如实施例1中所述用PLA2处理的脱油的大豆卵磷脂
酪蛋白：仅以酪蛋白酸钠用作乳化剂生产的奶精组合物
酪蛋白+：仅以较高浓度的酪蛋白酸钠用作乳化剂生产的奶精组合物
LPC20：商业水解的卡诺拉卵磷脂，Alcolec C LPC20，AmericanLecithin Company
EM：商业水解的大豆卵磷脂，Alcolec EM，American LecithinCompany
对照：用来自Danisco A／S，Copenahgen，丹麦的单甘油酯／DATEM生产的对照奶精样品
卡诺拉卵磷脂：脱油的卡诺拉卵磷脂，Alcolec C-20，AmericanLecithin Company
经处理的卡诺拉卵磷脂：如实施例1中所述用PLA2处理的脱油的卡诺拉卵磷脂(Alcolec C-20，American Lecithin Company)
实施例3
使用不同浓度的脱油的大豆卵磷脂作为乳化剂如实施例2中生产奶精样品。如实施例2中描述测试稳定性。结果显示在图4中。在此研究中使用三种酶：磷脂酶A2(
A2，DSM Food Specialties，Delft，荷兰)，和两种脂酰基转移酶(来自Danisco A／S，Copenhagen，丹麦的LysoMax Oil和FoodPro Cleanline)。如实施例1中所述用PLA2处理卵磷脂。当用酰基转移酶处理卵磷脂时，酶促反应条件如下：在45C将卵磷脂(5％w／w)和作为受体的蔗糖或葡萄糖(5％w／w)与酶(0.1-2％w／w)混合从10min到1h的不同时间段。
结果在图4中给出。在更高的卵磷脂浓度观察到更高的乳剂稳定性。此外，用PLA2酶促处理的卵磷脂提供了较之未处理的卵磷脂更高的稳定性。当用酰基转移酶处理卵磷脂时观察到相似的稳定性。
图4的图例
F-1000.4％：0.4％(w／w)的脱油的大豆卵磷脂，Alcolec F-100，American Lecithin company
F-1000.7％：0.7％(w／w)的脱油的大豆卵磷脂，Alcolec F-100，American Lecithin company
F-1000.9％：0.9％(w／w)的脱油的大豆卵磷脂，Alcolec F-100，American Lecithin company
F-100+PLA20.4％：如实施例1中所述用PLA2处理的0.4％w／w的脱油的大豆卵磷脂
F-100+PLA20.7％：如实施例1中所述用PLA2处理的0.7％w／w的脱油的大豆卵磷脂
F-100+PLA20.9％：如实施例1中所述用PLA2处理的0.9％w／w的脱油的大豆卵磷脂
对照0.4％：用来自Danisco A／S，Copenahgen，丹麦的单甘油酯／DATEM生产的对照奶精样品
F-100+酰基转移酶1：用酰基转移酶Lysomax oil处理的0.4％w／w的脱油的大豆卵磷脂
F-100+酰基转移酶2：用酰基转移酶FoodPro Cleanline处理的0.4％w／w的脱油的大豆卵磷脂
Example4
生产含有用或未用PLA2酶促处理的不同卡诺拉和大豆卵磷脂级分(0.6％w／w)作为乳化剂的奶精。使用实施例2中描述的相同的方法学，在4℃贮藏6个月后测量这些奶精的乳剂稳定性。
图5中的结果显示含有如实施例1中所述用PLA2处理的卡诺拉和大豆卵磷脂的奶精提供了较之含有未经处理的商业卵磷脂的奶精的更高的乳剂稳定性。此外，当将仅含有未经处理的卵磷脂作为乳化剂的奶精以1：6的比例添加至热咖啡时，在杯中观察到游离油形成形式的产品的物理不稳定。
图5的图例
0.6％F-100UT：0.6％(w／w)的脱油的大豆卵磷脂，Alcolec F-100，American Lecithin company。
0.6％F-100T：如实施例1中所述用PLA2处理的0.6％(w／w)的脱油的大豆卵磷脂Alcolec F-100。
0.6％C-20UT：0.6％(w／w)的脱油的卡诺拉卵磷脂，Alcolec C-20，American Lecithin company。
0.6％C-20T：如实施例1中所述用PLA2处理的0.6％(w／w)的脱油的大豆卵磷脂Alcolec C-20。
对照：用来自Danisco A／S，Copenahgen，丹麦的单甘油酯／DATEM(0.4％w／w)生产的对照奶精样品。
Claims (14)
1.水包油乳剂，所述水包油乳剂包含1％和20％之间的油，和0.1％和2％之间的磷脂(PL)，其中20％和70％之间的磷脂是溶血-磷脂(LPL)。
2.权利要求1的水包油乳剂，其中15％和50％之间的磷脂是溶血-磷脂酰胆碱(LPC)。
3.权利要求1或2中任一项的水包油乳剂，其中10％和40％之间的磷脂是溶血-磷脂酰乙醇胺(LPE)。
4.权利要求1-3中任一项的水包油乳剂，其中少于10％的磷脂是溶血-磷脂酸(LPA)。
5.权利要求1-4中任一项的水包油乳剂，其中少于10％的磷脂是溶血-磷脂酰甘油(LPG)。
6.权利要求1-5中任一项的水包油乳剂，其中最多25％的磷脂是磷脂酰胆碱(PC)。
7.权利要求1-6中任一项的水包油乳剂，其中少于18％的磷脂是磷脂酰乙醇胺(PE)。
8.权利要求1-7中任一项的水包油乳剂，所述水包油乳剂还包含1％和60％之间的糖。
9.权利要求1-8中任一项的水包油乳剂，所述水包油乳剂是食品或饮料产品。
10.权利要求9的水包油乳剂，所述水包油乳剂是咖啡或荼奶精。
11.生产权利要求1-10中任一项的水包油乳剂的方法，所述方法包括：
a)提供磷脂组合物；
b)处理磷脂组合物以水解一种或多种磷脂以生产一种或多种溶血-磷脂；和
c)混合磷脂组合物与油和水以生产水包油乳剂。
12.权利要求11的方法，其中在步骤c)之前，期间，和／或之后进行步骤b)。
13.权利要求11或12中任一项的方法，其中通过用酶处理磷脂组合物进行步骤b)。
14.权利要求13的方法，其中通过用下述酶处理磷脂组合物进行步骤b)，所述酶选自由磷脂酶A1(PLA1，EC3.1.1.32)，磷脂酶A2(PLA2，EC3.1.1.4)，脂酰基转移酶，和其组合组成的组。
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