CN104012748B - 耐储藏mpc粉的制备方法 - Google Patents

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耐储藏MPC粉的制备方法,它涉及MPC粉的制备方法。它要解决现有的MPC粉经储藏后水溶性会下降,而对其研究的改进方法又普遍存在难以工业化生产的问题。方法1:一、牛乳样品处理;二、杀菌处理;三、去除乳糖和部分矿物质;四、浓缩;五、混合;六:干燥。方法2:一、牛乳样品处理;二、杀菌处理;三、去除乳糖和部分矿物质;四、浓缩;五、干燥;六:混合。本发明通过添加不同种类的表面活性剂,减少蛋白质分子间的聚合趋势、提高体系的乳化稳定性、减少因脂肪析出造成的颗粒变大和水溶特性下降。本发明制备方法操作简单、采用常规设备、成本低、处理量大,能够实现工业化生产。

Description

耐储藏MPC粉的制备方法
技术领域
本发明涉及MPC粉的制备方法。
背景技术
牛乳具有较高的营养价值和极佳的食疗保健功效。而牛乳蛋白浓缩粉(Milkproteinconcentrate,MPC)是指脱脂乳经膜分离技术除去大部分乳糖和矿物质,再经过喷雾干燥而得到的粉末状物质,目前商品化的MPC的蛋白质含量通常为40%-85%。MPC保留了牛乳中几乎全部的蛋白质,并且也保留了酪蛋白与乳清蛋白的天然比例,因此具有良好的营养功能和发展前景。MPC具有淡淡的牛奶香气、清新的奶油口感和丰富的营养价值,常被用作配料添加到饮料、酸奶、奶酪、肉制品、焙烤食品、冰激淋中,以改善食品的风味及增加营养价值,而这些食品都要求MPC具有较好的水溶性,但研究表明,在储藏过程中MPC的水溶性会随着时间的延长而降低,这在一定程度上限制了MPC在食品工业中的广泛应用。
与新鲜的或是在低温储藏的MPC相比,储藏一段时间后MPC的水溶性会下降,这就意味着MPC在储藏过程中发生了变化,导致水溶性下降了。当MPC80储藏在相对湿度为44%-84%,温度为25-40℃的环境中时,水溶性会显著降低。检测储藏后的MPC在冷水中的溶解状况,发现乳清蛋白都能溶解,只有酪蛋白是不溶的,酪蛋白胶束交联形成网状结构,使得溶解的速率变慢,水溶性下降。
MPC是牛乳经脱脂、巴氏杀菌、超滤/透滤、蒸发浓缩和喷雾干燥等工艺制成的高蛋白质粉,虽然膜技术保留了牛乳蛋白的原有结构,但由于蛋白质含量高、乳糖含量低的特点,MPC水溶性仍然较差,尤其是储藏后的MPC水溶性下降地较显著。为了其更好的发挥凝胶性、乳化性等功能特性,应使MPC的复溶过程迅速且完全,采用提高温度及超声处理等物理方法可以提高其水溶性,但这就增加了产品的生产成本,故通过改进MPC的加工工艺来提高水溶性具有可行的现实意义。
商品化的MPC分成不同的类型,如MPC42、MPC56、MPC70、MPC85等,虽然它们的蛋白质含量不同,但是有个共同的缺点:与新鲜的样品相比,经过一定储藏后的MPC水溶性会下降。而MPC的水溶性是其他特性发挥的基础,如果水溶性不好,MPC不能充分溶于溶剂中,就会影响其他功能特性(起泡性、乳化性、凝胶性等)的发挥,这就大大降低了MPC的应用价值。
从目前的研究结果来看,MPC的水溶性下降与如下几个因素相关。(1)MPC加工过程中的杀菌工艺、蒸发浓缩工艺和喷雾干燥工艺等受热环节相关,受热使得酪蛋白等蛋白质不同程度的变性,失去了原来的稳定结构,进而使得MPC在储藏过程中水溶性下降,影响其在各类食品中的应用。(2)在去除乳糖的超滤(透析)工艺中,对酪蛋白胶束结构的破坏,对体系稳定性的破坏,进而造成储藏中水溶性下降。(3)MPC产品中金属离子的含量,尤其是钙离子的含量对MPC水溶性影响很大。因此,现有技术基本上都是从上述几个方面中的一个方面入手进行解决,而其绝大多数的技术都集中在如何控制加工中各加热工序中的参数设置、各单元操作参数的合理组合等方面;也有极少数研究者关注到膜过滤工序对MPC最终品质的影响以及钙离子含量的影响。但这些研究均停留在技术研发阶段。
已有研究考察不同的超滤浓缩倍数、蒸发浓缩和喷雾干燥温度对MPC水溶性的影响,但效果并不显著;另有研究考察超声处理和添加螯合剂对MPC水溶性的影响,对比发现:经处理后的MPC,水溶性有所提高;还有适用酶水解技术降低蛋白聚集趋势的;但上述这些方法或者因为操作繁琐、或者成本较高、或者处理量过小等原因,均难以工业化生产。
发明内容
本发明目的是为了解决现有的MPC粉经储藏后水溶性会下降,而对其研究的改进方法又普遍存在难以工业化生产的问题,而提供耐储藏MPC粉的制备方法。
耐储藏MPC粉,它按质量百分比由40%~90%的蛋白质、0.5%~45%的乳糖、0.5%~2%的脂肪、3%~5%的水分、5.5%~8%的灰分和0.05%~1%的表面活性剂组成;其中表面活性剂为硬脂酰乳酸钙、卵磷脂或蔗糖脂肪酸酯。
耐储藏MPC粉的制备方法,按以下步骤实现:
一、牛乳样品处理:新鲜牛乳于5000~10000rpm离心15~30min脱除脂肪,获得脱脂乳;
二、杀菌处理:脱脂乳采用低温长时巴氏杀菌;或者采用高温短时巴氏杀菌;或者采用经过0.1μm的微滤膜除菌;或者采用经过巴氏杀菌后再用0.1μm的微滤膜除菌;
三、去除乳糖和部分矿物质:经杀菌处理后采用3KD的超滤膜进行超滤或者采用3.5KD的透析膜进行透析,处理过程中均需加水并保持操作的连续性;
四、浓缩:经去除乳糖和部分矿物质后进行蒸发浓缩或者纳滤浓缩,浓缩后获得固形物含量为15%~50%的牛乳蛋白浓缩液;
五、混合:向固形物含量为15%~50%的牛乳蛋白浓缩液中添加0.5~2g/kg的阴离子型的表面活性剂硬脂酰乳酸钙;或者添加1~3g/kg的两性表面活性剂卵磷脂;或者添加1~10g/kg的非离子型的表面活性剂蔗糖脂肪酸酯;混合均匀;
六:干燥:混合后的物质采用喷雾干燥或者低温喷雾干燥使水分控制在5%以内,然后进行包装,即完成耐储藏MPC粉的制备。
耐储藏MPC粉的制备方法,按以下步骤实现:
一、牛乳样品处理:新鲜牛乳于5000~10000rpm离心15~30min脱除脂肪,获得脱脂乳;
二、杀菌处理:脱脂乳采用低温长时巴氏杀菌;或者采用高温短时巴氏杀菌;或者采用经过0.1μm的微滤膜除菌;或者采用经过巴氏杀菌后再用0.1μm的微滤膜除菌;
三、去除乳糖和部分矿物质:经杀菌处理后采用3KD的超滤膜进行超滤或者采用3.5KD的透析膜进行透析,处理过程中均需加水并保持操作的连续性;
四、浓缩:经去除乳糖和部分矿物质后进行蒸发浓缩或者纳滤浓缩,浓缩后获得固形物含量为15%~50%的牛乳蛋白浓缩液;
五、干燥:将固形物含量为15%~50%的牛乳蛋白浓缩液采用喷雾干燥或者低温喷雾干燥使水分控制在5%以内,获得浓缩乳蛋白粉末;
六、混合:向浓缩乳蛋白粉末中添加0.5~2g/kg的阴离子型的表面活性剂硬脂酰乳酸钙;或者添加1~3g/kg的两性表面活性剂卵磷脂;或者添加1~10g/kg的非离子型的表面活性剂蔗糖脂肪酸酯;混合均匀后进行包装,即完成耐储藏MPC粉的制备。
本发明从MPC体系中各组分的性质及他们间的相互作用机制入手,最大程度地保护蛋白质的原有结构,控制合理的矿物质元素去除程度。通过添加不同种类的表面活性剂,减少蛋白质分子间的聚合趋势、提高体系的乳化稳定性、减少因脂肪析出造成的颗粒变大和水溶特性下降。
本发明的优点:
(1)采用膜过滤技术、纳滤技术耦连喷雾干燥技术加工MPC产品,最大程度地解决因温度过高造成的MPC品质劣变的问题;
(2)采用浓缩技术处理脱脂乳,有效保持体系蛋白特性及构象,解决常规膜处理工艺对牛乳蛋白稳定性的影响进而造成后续水溶性下降问题;
(3)采用添加不同种类的表面活性剂,减少蛋白质分子间的聚合趋势、提高体系的乳化稳定性、减少因脂肪析出造成的颗粒变大和水溶特性下降。
(4)本发明中耐储藏MPC粉的制备方法操作简单、采用常规设备、成本低、处理量大,能够实现工业化生产。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式,还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一:本实施方式耐储藏MPC粉,它按质量百分比由40%~90%的蛋白质、0.5%~45%的乳糖、0.5%~2%的脂肪、3%~5%的水分、5.5%~8%的灰分和0.05%~1%的表面活性剂组成;其中表面活性剂为硬脂酰乳酸钙、卵磷脂或蔗糖脂肪酸酯。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是,耐储藏MPC粉,它按质量百分比由63.5%的蛋白质、25%的乳糖、1%的脂肪、4%的水分、6%的灰分和0.5%的表面活性剂组成。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式耐储藏MPC粉的制备方法,按以下步骤实现:
一、牛乳样品处理:新鲜牛乳于5000~10000rpm离心15~30min脱除脂肪,获得脱脂乳;
二、杀菌处理:脱脂乳采用低温长时巴氏杀菌;或者采用高温短时巴氏杀菌;或者采用经过0.1μm的微滤膜除菌;或者采用经过巴氏杀菌后再用0.1μm的微滤膜除菌;
三、去除乳糖和部分矿物质:经杀菌处理后采用3KD的超滤膜进行超滤或者采用3.5KD的透析膜进行透析,处理过程中均需加水并保持操作的连续性;
四、浓缩:经去除乳糖和部分矿物质后进行蒸发浓缩或者纳滤浓缩,浓缩后获得固形物含量为15%~50%的牛乳蛋白浓缩液;
五、混合:向固形物含量为15%~50%的牛乳蛋白浓缩液中添加0.5~2g/kg的阴离子型的表面活性剂硬脂酰乳酸钙;或者添加1~3g/kg的两性表面活性剂卵磷脂;或者添加1~10g/kg的非离子型的表面活性剂蔗糖脂肪酸酯;混合均匀;
六:干燥:混合后的物质采用喷雾干燥或者低温喷雾干燥使水分控制在5%以内,然后进行包装,即完成耐储藏MPC粉的制备。
本实施方式中包装规格为25kg/袋。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式三不同的是,步骤一中新鲜牛乳于8000rpm离心20min脱除脂肪。其它步骤及参数与具体实施方式三相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式三或四不同的是,步骤二中低温长时巴氏杀菌为62~65℃下保持30min;高温短时巴氏杀菌为75℃下保持15s。其它步骤及参数与具体实施方式三或四相同。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式四至五之一不同的是,步骤四中蒸发浓缩采用单效蒸发或者多效蒸发。其它步骤及参数与具体实施方式四至五之一相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式四至六之一不同的是,步骤四中蒸发浓缩采用的温度为45~65℃;纳滤浓缩采用0.1~50nm的纳滤膜。其它步骤及参数与具体实施方式四至六之一相同。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式四至六之一不同的是,步骤六中喷雾干燥的进口温度为130~170℃,出口温度为60~90℃;低温喷雾干燥的进风温度为60~80℃,出风温度为30~45℃。其它步骤及参数与具体实施方式四至六之一相同。
具体实施方式九:本实施方式耐储藏MPC粉的制备方法,按以下步骤实现:
一、牛乳样品处理:新鲜牛乳于5000~10000rpm离心15~30min脱除脂肪,获得脱脂乳;
二、杀菌处理:脱脂乳采用低温长时巴氏杀菌;或者采用高温短时巴氏杀菌;或者采用经过0.1μm的微滤膜除菌;或者采用经过巴氏杀菌后再用0.1μm的微滤膜除菌;
三、去除乳糖和部分矿物质:经杀菌处理后采用3KD的超滤膜进行超滤或者采用3.5KD的透析膜进行透析,处理过程中均需加水并保持操作的连续性;
四、浓缩:经去除乳糖和部分矿物质后进行蒸发浓缩或者纳滤浓缩,浓缩后获得固形物含量为15%~50%的牛乳蛋白浓缩液;
五、干燥:将固形物含量为15%~50%的牛乳蛋白浓缩液采用喷雾干燥或者低温喷雾干燥使水分控制在5%以内,获得浓缩乳蛋白粉末;
六、混合:向浓缩乳蛋白粉末中添加0.5~2g/kg的阴离子型的表面活性剂硬脂酰乳酸钙;或者添加1~3g/kg的两性表面活性剂卵磷脂;或者添加1~10g/kg的非离子型的表面活性剂蔗糖脂肪酸酯;混合均匀后进行包装,即完成耐储藏MPC粉的制备。
本实施方式中包装规格为25kg/袋。
具体实施方式十:本实施方式与具体实施方式九不同的是,步骤二中低温长时巴氏杀菌为62~65℃下保持30min;高温短时巴氏杀菌为75℃下保持15s。其它步骤及参数与具体实施方式九相同。
具体实施方式十一:本实施方式与具体实施方式九或十不同的是,步骤四中蒸发浓缩采用单效蒸发或者多效蒸发。其它步骤及参数与具体实施方式九或十相同。
具体实施方式十二:本实施方式与具体实施方式九至十一之一不同的是,步骤四中蒸发浓缩采用的温度为45~65℃;纳滤浓缩采用0.1~50nm的纳滤膜。其它步骤及参数与具体实施方式九至十一之一相同。
具体实施方式十三:本实施方式与具体实施方式九至十二之一不同的是,步骤五中喷雾干燥的进口温度为130~170℃,出口温度为60~90℃;低温喷雾干燥的进风温度为60~80℃,出风温度为30~45℃。其它步骤及参数与具体实施方式九至十二之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果:
实施例:
耐储藏MPC粉的制备方法,按以下步骤实现:
一、牛乳样品处理:新鲜牛乳于5000~10000rpm离心15~30min脱除脂肪,获得脱脂乳;
二、杀菌处理:脱脂乳采用低温长时巴氏杀菌;或者采用高温短时巴氏杀菌;或者采用经过0.1μm的微滤膜除菌;或者采用经过巴氏杀菌后再用0.1μm的微滤膜除菌;
三、去除乳糖和部分矿物质:经杀菌处理后采用3KD的超滤膜进行超滤或者采用3.5KD的透析膜进行透析,处理过程中均需加水并保持操作的连续性;
四、浓缩:经去除乳糖和部分矿物质后进行蒸发浓缩或者纳滤浓缩,浓缩后获得固形物含量为15%~50%的牛乳蛋白浓缩液;
五、混合:向固形物含量为15%~50%的牛乳蛋白浓缩液中添加0.5~2g/kg的阴离子型的表面活性剂硬脂酰乳酸钙;或者添加1~3g/kg的两性表面活性剂卵磷脂;或者添加1~10g/kg的非离子型的表面活性剂蔗糖脂肪酸酯;混合均匀;
六:干燥:混合后的物质采用喷雾干燥或者低温喷雾干燥使水分控制在5%以内,然后进行包装,即完成耐储藏MPC粉的制备。
本实施例中包装规格为25kg/袋。
本实施例中所得耐储藏MPC粉的测定:
样品即为所得耐储藏MPC粉:
(1)水溶性测定方法:
①实验前将铝称量瓶、离心管在105℃烘箱中干燥过夜,称重前在干燥器中冷却1-2h,称量瓶的重量记为m1,离心管的重量记为ma
②向匀浆机中加入100mL提前预热到30℃的去离子水,再加入3滴消泡剂,然后将4g(精确至0.001g)样品加入其中,将搅拌器转速慢慢调节到1500rpm,搅拌10min,得混合液。
③立刻取5mL混合液于三个铝称量瓶中,称重记为m2。将其放入105℃烘箱中直至恒重,称重记为m3
④立刻取3份20mL混合液于三支50mL离心管中,称重记为mb
⑤将离心管在10℃,相对离心力为2400g条件下离心10min,用滴管将上清吸出,然后再向离心管中加入20mL去离子水,进一步清洗沉淀,重复此过程3次。然后将离心管放入105℃烘箱中烘干,直至恒重,称重记为mc
按下列公式进行计算:
干物质含量M%=(m3-m1)/(m2-m1)×100%
不可溶物质的含量(%)={(mc-ma)/[(mb-ma)×M%]}×100%
(2)蛋白质测定方法:
采用自动凯氏定氮仪法进行测定。称取0.2g样品,精确至0.001g。按照仪器说明书的要求进行检测。计算的时候氮的换算为蛋白质的系数为6.38。以重复性条件下获得的两次独立测定结果的算术平均值表示,蛋白质含量≥1g/100g时,结果保留三位有效数字。
(3)糖含量的测定:
总糖含量的测定
本实验采用苯酚硫酸法测定样品中的总糖。
①标准曲线的制作:准确称取0.01g已恒重的葡萄糖定容至100mL,配制浓度为100mg/L的葡萄糖标准溶液,分别吸取0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mL,加入具塞试管,用去离子水补齐补2.0ml,此时各管葡萄糖浓度分别为0、10、20、30、40、50mg/L。然后各管加入6%苯酚1.0ml及浓硫酸5.0ml,摇匀冷却,室温放置20分钟以后于490nm处测吸光值,每个浓度做三个平行,横坐标为糖浓度,纵坐标为吸光值,绘制标准曲线。
②试样的制备:称取0.1gMPC70(或MPC85)溶于20mL水中,加入20mL20%的三氯乙酸除蛋白,定容至100mL,沉淀1h,过滤,取上清液,将其进行适当的稀释,然后取三份2mL稀释液加入到三支20mL具塞试管中,向其中加入6%苯酚1.0ml及浓硫酸5.0ml,摇匀冷却,室温放置20分钟后进行测定。
③测定波长的选择:将样品与苯酚-硫酸试剂反应后,用紫外-可见分光光度计在350mm-600mm波长范围内扫描,绘制波长-吸光度曲线,峰检后选择最大吸光值对应的波长为测定波长。
还原糖含量的测定:
本实验按照GB/T5009.7-2008中的直接滴定法进行MPC中还原糖的测定。各种成分含量的结果如表1所示:
表1
组分 耐储藏MPC粉
蛋白质 40%~90%
乳糖 0.5%~45%
灰分 5.5%~8%
脂肪 0.5%~2%
表面活性剂 0.05%~1%
水分 3%~5%
注:表面活性剂为硬脂酰乳酸钙、卵磷脂或蔗糖脂肪酸酯。

Claims (8)

1.耐储藏MPC粉的制备方法,其特征在于它按以下步骤实现:
一、牛乳样品处理:新鲜牛乳于5000~10000rpm离心15~30min脱除脂肪,获得脱脂乳;
二、杀菌处理:脱脂乳采用低温长时巴氏杀菌;或者采用高温短时巴氏杀菌;或者采用经过0.1μm的微滤膜除菌;或者采用经过巴氏杀菌后再用0.1μm的微滤膜除菌;
三、去除乳糖和部分矿物质:经杀菌处理后采用3KD的超滤膜进行超滤或者采用3.5KD的透析膜进行透析,处理过程中均需加水并保持操作的连续性;
四、浓缩:经去除乳糖和部分矿物质后进行蒸发浓缩或者纳滤浓缩,浓缩后获得固形物含量为15%~50%的牛乳蛋白浓缩液;
五、混合:向固形物含量为15%~50%的牛乳蛋白浓缩液中添加0.5~2g/kg的阴离子型的表面活性剂硬脂酰乳酸钙;或者添加1~3g/kg的两性表面活性剂卵磷脂;或者添加1~10g/kg的非离子型的表面活性剂蔗糖脂肪酸酯;混合均匀;
六:干燥:混合后的物质采用喷雾干燥使水分控制在5%以内,然后进行包装,即完成耐储藏MPC粉的制备。
2.根据权利要求1所述的耐储藏MPC粉的制备方法,其特征在于步骤一中新鲜牛乳于8000rpm离心20min脱除脂肪。
3.根据权利要求1或2所述的耐储藏MPC粉的制备方法,其特征在于步骤二中低温长时巴氏杀菌为62~65℃下保持30min;高温短时巴氏杀菌为75℃下保持15s。
4.根据权利要求3所述的耐储藏MPC粉的制备方法,其特征在于步骤四中蒸发浓缩采用单效蒸发或者多效蒸发。
5.根据权利要求4所述的耐储藏MPC粉的制备方法,其特征在于步骤四中蒸发浓缩采用的温度为45~65℃;纳滤浓缩采用0.1~50nm的纳滤膜。
6.根据权利要求5所述的耐储藏MPC粉的制备方法,其特征在于步骤六中喷雾干燥的进口温度为130~170℃,出口温度为60~90℃。
7.耐储藏MPC粉的制备方法,其特征在于它按以下步骤实现:
一、牛乳样品处理:新鲜牛乳于5000~10000rpm离心15~30min脱除脂肪,获得脱脂乳;
二、杀菌处理:脱脂乳采用低温长时巴氏杀菌;或者采用高温短时巴氏杀菌;或者采用经过0.1μm的微滤膜除菌;或者采用经过巴氏杀菌后再用0.1μm的微滤膜除菌;
三、去除乳糖和部分矿物质:经杀菌处理后采用3KD的超滤膜进行超滤或者采用3.5KD的透析膜进行透析,处理过程中均需加水并保持操作的连续性;
四、浓缩:经去除乳糖和部分矿物质后进行蒸发浓缩或者纳滤浓缩,浓缩后获得固形物含量为15%~50%的牛乳蛋白浓缩液;
五、干燥:将固形物含量为15%~50%的牛乳蛋白浓缩液采用喷雾干燥使水分控制在5%以内,获得浓缩乳蛋白粉末;
六、混合:向浓缩乳蛋白粉末中添加0.5~2g/kg的阴离子型的表面活性剂硬脂酰乳酸钙;或者添加1~3g/kg的两性表面活性剂卵磷脂;或者添加1~10g/kg的非离子型的表面活性剂蔗糖脂肪酸酯;混合均匀后进行包装,即完成耐储藏MPC粉的制备。
8.根据权利要求7所述的耐储藏MPC粉的制备方法,其特征在于步骤二中低温长时巴氏杀菌为62~65℃下保持30min;高温短时巴氏杀菌为75℃下保持15s。
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