CN105707285A - 一种提高酸性乳清蛋白饮料稳定性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高酸性乳清蛋白饮料稳定性的方法，目的在于解决该类饮料中乳清分离蛋白经超高温（UHT）灭菌后因蛋白质聚集而导致的浑浊及沉淀问题，以降低货架期内产品出现质量问题的风险。本发明采用对酸性乳清分离蛋白水溶液预热?冷却工艺以及高HLB值乳化剂添加方案的联合使用，改善酸性乳清蛋白饮料稳定性，获得澄清度高，稳定性好的酸性乳清蛋白饮料。

Description

一种提高酸性乳清蛋白饮料稳定性的方法

技术领域

本发明涉及饮料生产技术领域，特别涉及一种提高酸性乳清蛋白饮料稳定性的方法。

背景技术

乳清蛋白是存在于牛乳中，pH4.6时不会沉淀的一类蛋白质的总称，约占牛乳总蛋白质含量的18-20%。乳清蛋白富含人体所需的8种必需氨基酸，且配比合理，接近人体需求比例，能够被人体快速吸收，提高人体免疫力，是具有极高营养价值和生理功能的优质蛋白质。

目前，饮料市场上，乳清蛋白虽出现在几乎所有乳饮料中，但多数情况下与酪蛋白同时出现，含量不高，不能充分发挥乳清蛋白在营养和功能方面的优势。随着饮料市场不断发展，人群细分化是大势所趋，一类以运动健身人士或年老体弱者为目标人群的乳清蛋白饮料开始走向市场并赢得消费者青睐。在国外市场，乳清蛋白饮料已发展成熟，而在国内，几乎处于空白状态。一方面在于国内消费者对于口感的高要求和乳清蛋白自身具有的奶腥味和涩感相悖，另一方面也在于乳清蛋白热稳定性差易浑浊易沉淀带来感官上的不良体验降低了消费者的购买欲望，而国外消费者对于口感和感官的要求则没有那么高。为了克服上述困难，对于消费者的宣导教育十分重要，而提高乳清蛋白饮料口感和稳定性更是势在必行。

口感的提升在很大程度上依赖于饮料中其他配料以及香精与乳清蛋白的搭配，如合理的糖酸比减少涩感，合适的香精掩盖奶腥味等。乳清蛋白饮料稳定性的提高则是一项更为困难的工作。

乳清蛋白对热不稳定，当温度高于65℃以上时，多肽链的展开及疏水基团的暴露会逐渐发生并增加，导致蛋白质粒子的聚集增大和溶解性的降低。大量文献研究表明，在中性条件下，乳清蛋白的变性聚集主要是二硫键交换作用和疏水相互作用共同作用导致，而在酸性条件下，二硫键不发生交换作用，疏水作用等非共价键作用占主导。考虑到实际中，为了口感和稳定性的需要，乳清蛋白饮料多以酸性形式存在，提高酸性乳清蛋白饮料的稳定性成为本发明的目标。

乳清分离蛋白（WPI）是制备酸性乳清蛋白饮料的理想原料，其生产工艺采用膜分离技术，蛋白质维持自身天然结构，几乎无变性发生，蛋白质含量高，乳脂肪、乳糖和盐都维持在很低的水平，保证了该原料可充分溶解于水中并呈澄清透明状。利用性能优良的WPI制备酸性乳清蛋白饮料是确保产品稳定性的前提。然而，即使原料得到保证，强热杀菌条件、较高蛋白浓度和配料间相互作用依旧会给产品稳定性带来极大挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高酸性乳清蛋白饮料稳定性的方法，解决该类饮料中乳清蛋白经超高温（UHT）灭菌后因蛋白质聚集而导致的浑浊及沉淀问题，降低货架期内产品出现质量问题的风险。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种提高酸性乳清蛋白饮料稳定性的方法，包括如下步骤：

（1）以乳清分离蛋白为原料，以酸性乳清蛋白饮料中的乳清分离蛋白终浓度为基准，配制乳清分离蛋白终浓度两倍浓度的乳清分离蛋白水溶液；

（2）采用柠檬酸作为酸度调节剂，调节乳清分离蛋白水溶液的pH至2.8-3.5得酸性乳清分离蛋白水溶液；

（3）对酸性乳清分离蛋白水溶液进行预热处理，之后采用冰水冷却至15℃以下得预处理液；

（4）向预处理液中加入高HLB值乳化剂，混合均匀即可。

步骤（4）加入高HLB值乳化剂的同时还可向预处理液中加入白砂糖及其它配料，混合均匀后，再次调节pH至2.8-3.5，加水定容，进行UHT杀菌并灌装，得到稳定性提高的酸性乳清蛋白饮料。其它配料或选自甜味剂（阿斯巴甜、安赛蜜）、酸味剂（磷酸）、盐（二水合柠檬酸三钠）、果汁（脱色浓缩苹果汁）、维生素、色素、香精中的一种或多种。白砂糖在酸性乳清蛋白饮料中的终浓度为4-10wt%，其它配料在酸性乳清蛋白饮料中的终浓度在0.05-2 wt%。

本发明涉及的酸性乳清蛋白饮料采用的杀菌工艺为超高温（UHT）杀菌热灌装工艺，杀菌条件为105-125℃，15-30s，灌装温度为85-95℃，倒瓶30秒并冷却。

本发明制备的酸性乳清蛋白饮料以酸化（酸性）或未酸化（中性）的乳清分离蛋白（WPI）为原料，要求该原料蛋白质含量占粉体干重的80%以上，脂肪含量低于0.5%。例如，可以选择新西兰恒天然公司（Fonterra）的WPI 8855（酸化WPI），爱尔兰哥兰比亚公司（Glanbia）的WPI A-190（酸化WPI）或WPI N-190（未酸化WPI）。

本发明制备的酸性乳清蛋白饮料乳清分离蛋白含量以质量百分比计算占整个饮料的比例为0.5-5%，pH为2.8-3.5，无论以酸化或未酸化WPI作为原料，均采用柠檬酸作为酸度调节剂。乳清分离蛋白含量太低营养价值得不到体现，太高则口感太涩难以接受，pH过低酸涩感更强，pH过高则澄清度和稳定性得不到保证。综合营养、口感和稳定性等因素，优选乳清分离蛋白含量占比为0.8-3%，pH为3.0-3.4。

本发明解决酸性乳清蛋白饮料稳定性问题的方法采用对酸性乳清蛋白水溶液预热-冷却工艺以及高HLB值乳化剂添加方案的联合使用。

酸性条件下，乳清分离蛋白受热变性是一个逐步加剧的过程，疏水相互作用是主要的推动力，随着温度的升高和时间的延长，乳清分离蛋白球形结构逐渐展开，疏水基团外露，蛋白质分子间通过疏水作用聚集形成更大的蛋白颗粒，当温度和时间的组合处于某个合适范围内时，形成的蛋白颗粒仍然是可以溶解于水中的，称之为可溶性聚集物（soluble aggregates），若继续加热，则聚集物继续变大，最终形成不溶的凝胶或沉淀。根据上述理论，当乳清分离蛋白形成的颗粒尚处于可溶性聚集物阶段时停止加热，并立即冷却，蛋白质多肽链经过折叠，部分疏水区域重新被包裹在内部，而亲水区域则倾向于覆盖在聚集物表面，聚集物尺寸未发生变化，依旧可溶于水。经本发明特定的预热-冷却工艺处理后的乳清分离蛋白溶液保留大量的可溶性聚集物，在后续高温杀菌过程中表现出更强的热耐受性，浑浊和沉淀发生的概率大大降低，澄清度得到显著提高。

上述预热-冷却工艺虽可大大降低酸性乳清蛋白饮料在热杀菌后出现沉淀的风险，但当乳清分离蛋白浓度比较高，或杀菌强度比较大时，仍不能确保不出现浑浊和沉淀的发生。因此，有必要引入其他的解决方案予以配合。

乳化剂是具有亲水头部和疏水尾部的表面活性物质，亲水亲油平衡值（HLB值）是反映乳化剂亲水亲油性强弱的指标，HLB值越高，越亲水，反之，则越亲油。高HLB值乳化剂通常可以溶解于水中形成透明溶液。当经预热工艺处理后的酸性乳清蛋白溶液中添加一定量的高HLB值乳化剂后，在热杀菌过程中，乳清分离蛋白再次暴露疏水基团，乳化剂的疏水尾部可与蛋白疏水基团结合，屏蔽了蛋白疏水基团，从而大量降低蛋白之间的疏水聚集，减少了沉淀发生的风险。乳化剂的选择是该方案能否有效的关键所在，需综合考虑乳化剂的HLB值，水溶性，溶于水后的浊度，带电情况，耐酸性等性质，应优先考虑高HLB值（＞10），可完全溶于水中形成透明溶液，非离子型，低pH（3.0）条件下稳定性好的乳化剂。

作为优选，酸性乳清蛋白饮料中的乳清分离蛋白终浓度为0.5-5wt%。

作为优选，酸性乳清蛋白饮料中的乳清分离蛋白终浓度为0.8-3wt%。

作为优选，步骤（2）中柠檬酸配制成质量浓度5-20%的柠檬酸水溶液后使用。

作为优选，步骤（2）中调节乳清分离蛋白水溶液的pH至3.0-3.4得酸性乳清分离蛋白水溶液。

作为优选，步骤（3）中预热处理温度为65-95℃，处理时间为10-180分钟。

作为优选，步骤（3）中预热处理温度为70-85℃，处理时间为15-90分钟。

作为优选， 所述高HLB值乳化剂为吐温-60、吐温-80中的一种或两种的混合物。

作为优选，当高HLB值乳化剂为吐温-60、吐温-80中的一种时，高HLB值乳化剂用量为使酸性乳清蛋白饮料中乳化剂的终浓度为0.02-0.05wt%。

作为优选，当高HLB值乳化剂为吐温-60、吐温-80两种的混合物时，高HLB值乳化剂的用量为使酸性乳清蛋白饮料中乳化剂的终浓度为0.02-0.1wt%。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用对酸性乳清分离蛋白水溶液预热-冷却工艺以及高HLB值乳化剂添加方案的联合使用，改善酸性乳清蛋白饮料稳定性，获得澄清度高，稳定性好的酸性乳清蛋白饮料。

2、本发明针对不同乳清分离蛋白浓度、配方组成以及杀菌条件具有广泛的适应性。该方法简单易行，无需复杂工艺和设备的投入，所需添加乳化剂符合相关法规标准，具有很强的可行性。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例1

一种提高酸性乳清蛋白饮料稳定性的方法，包括以下步骤：

将Glanbia公司A-190型酸化乳清分离蛋白10kg溶解于490kg纯净水中，溶解水温10℃，通过剪切使蛋白快速并充分溶解，静置40分钟，获得乳清分离蛋白水溶液；

采用10%一水柠檬酸水溶液对乳清分离蛋白水溶液进行pH调节，达到所需pH 3.3，加入柠檬酸水溶液的重量为4.1kg，获得酸性乳清分离蛋白水溶液；

对酸性乳清分离蛋白水溶液进行热处理，热处理温度和时间分别为75℃，60分钟，热处理完成后，立即使用冰水进行冷却处理至温度低于15℃以下，获得预处理液；

将60kg白砂糖，1kg食用香精，0.4kg吐温-80溶解于400kg常温水中，加入至预处理液中，充分搅拌均匀，加入少量柠檬酸溶液至pH达到3.3，加水定量至总重量1000kg，进行UHT杀菌，杀菌条件为115℃30秒，灌装温度为90℃，灌装后倒瓶30秒并冷却至常温，获得稳定性好的酸性乳清蛋白饮料。

本实施例制备的酸性乳清蛋白饮料呈无色透明状，经420nm波长下进行浊度测定，其OD值仅为0.04，底部无沉淀。该产品于室温静置6个月，状态良好，无浑浊发生，底部仅有极少量沉淀。

实施例2

一种酸性乳清蛋白饮料稳定性提高的方法，包括以下步骤：

将Glanbia公司A-190型酸化乳清分离蛋白15kg溶解于485kg纯净水中，

溶解水温10℃，通过剪切使蛋白快速并充分溶解，静置40分钟，获得乳清蛋白水溶液；

采用10%一水柠檬酸水溶液对乳清分离蛋白水溶液进行pH调节，达到所需pH 3.15，加入柠檬酸水溶液的重量为8.5kg，获得酸性乳清分离蛋白水溶液；

对酸性乳清分离蛋白水溶液进行热处理，热处理温度和时间分别为80℃，30分钟，热处理完成后，立即使用冰水进行冷却处理至温度低于15℃以下，获得预处理液；

将45kg白砂糖，0.1kg阿斯巴甜，0.1kg二水柠檬酸三钠，1kg食用香精，0.5kg吐温-60溶解于400kg常温水中，加入至预处理液中，充分搅拌均匀，加入少量柠檬酸溶液至pH达到3.15，加水定量至总重量1000kg，进行UHT杀菌，杀菌条件为115℃30秒，灌装温度为88℃，灌装后倒瓶30秒并冷却至常温，获得稳定性好的酸性乳清蛋白饮料。

本实施例制备的酸性乳清蛋白饮料几乎无色透明，经420nm波长下进行浊度测定，其OD值仅为0.08，底部无沉淀。该产品于室温静置6个月，状态良好，无浑浊发生，底部仅有极少量沉淀。

实施例3

一种酸性乳清蛋白饮料稳定性提高的方法，包括以下步骤：

将Glanbia公司N-190型未酸化乳清分离蛋白25kg溶解于475kg纯净水中，溶解水温10℃，通过剪切使蛋白快速并充分溶解，静置40分钟，获得乳清蛋白水溶液；

采用10%一水柠檬酸水溶液对乳清分离蛋白水溶液进行pH调节，达到所需pH 3.05，加入柠檬酸水溶液的重量为76kg，获得酸性乳清分离蛋白水溶液；

对酸性乳清分离蛋白水溶液进行热处理，热处理温度和时间分别为85℃，15分钟，热处理完成后，立即使用冰水进行冷却处理至温度低于15℃以下，获得预处理液；

（4） 将50kg白砂糖，0.1k阿斯巴甜，0.2kg二水柠檬酸三钠，8.5kg脱色浓缩苹果汁，1kg食用香精，0.3kg吐温-60，0.3kg吐温-80溶解于400kg常温水中，加入至预处理液中，充分搅拌均匀，加入少量柠檬酸溶液至pH达到3.05，加水定量至总重量1000kg，进行UHT杀菌，杀菌条件为115℃60秒，灌装温度为86℃，灌装后倒瓶30秒并冷却至常温，获得稳定性好的酸性乳清蛋白饮料。

本实施例制备的酸性乳清蛋白饮料几乎无色，比较透明，经420nm波长下进行浊度测定，其OD值仅为0.12，底部无沉淀。该产品于室温静置6个月，状态良好，无浑浊发生，底部仅有少量沉淀。

对比实施例1

一种酸性乳清蛋白饮料制备的方法，包括以下步骤：

将Glanbia公司A-190型酸化乳清分离蛋白10kg溶解于490kg纯净水中，溶解水温10℃，通过剪切使蛋白快速并充分溶解，静置40分钟，获得乳清分离蛋白水溶液；

采用10%一水柠檬酸水溶液对乳清分离蛋白水溶液进行pH调节，达到所需pH 3.3，加入柠檬酸水溶液的重量为4.1kg，获得酸性乳清分离蛋白水溶液；

将60kg白砂糖，1kg食用香精溶解于400kg常温水中，加入至酸性乳清分离蛋白水溶液中，充分搅拌均匀，加入少量柠檬酸溶液至pH达到3.3，加水定量至总重量1000kg，进行UHT杀菌，杀菌条件为115℃30秒，灌装温度为90℃，灌装后倒瓶30秒并冷却至常温，获得酸性乳清蛋白饮料。

本实施例制备的酸性乳清蛋白饮料比较透明稍有浑浊，经420nm波长下进行浊度测定，其OD值为0.19，底部无沉淀。该产品于室温静置6个月，保持稍微浑浊的状态，底部出现少量沉淀。

对比实施例2

一种酸性乳清蛋白饮料制备的方法，包括以下步骤：

将Glanbia公司N-190型未酸化乳清分离蛋白25kg溶解于475kg纯净水中，溶解水温10℃，通过剪切使蛋白快速并充分溶解，静置40分钟，获得乳清分离蛋白水溶液；

采用10%一水柠檬酸水溶液对乳清分离蛋白水溶液进行pH调节，达到所需pH 3.05，加入柠檬酸水溶液的重量为76kg，获得酸性乳清分离蛋白水溶液；

将50kg白砂糖，0.1k阿斯巴甜，0.2kg二水柠檬酸三钠，8.5kg脱色浓缩苹果汁，1kg食用香精溶解于400kg常温水中，加入至酸性乳清分离蛋白水溶液中，充分搅拌均匀，加入少量柠檬酸溶液至pH达到3.05，加水定量至总重量1000kg，进行UHT杀菌，杀菌条件为115℃60秒，灌装温度为86℃，灌装后倒瓶30秒并冷却至常温，获得酸性乳清蛋白饮料。

本实施例制备的酸性乳清蛋白饮料呈半透明状，有一定的浑浊度，经420nm波长下进行浊度测定，其OD值为0.26，底部有较少量沉淀。该产品于室温静置6个月，依旧保持浑浊状态，底部产生大量沉淀。

通过根据实施例和对比实施例制备的酸性乳清蛋白饮料进行状态和稳定性对比，可以发现，本发明实施例制备的酸性乳清蛋白饮料无论状态还是稳定性均显著优于对比实施例制备的饮料。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种提高酸性乳清蛋白饮料稳定性的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）以乳清分离蛋白为原料，以酸性乳清蛋白饮料中的乳清分离蛋白终浓度为基准，配制乳清分离蛋白终浓度两倍浓度的乳清分离蛋白水溶液；

（2）采用柠檬酸作为酸度调节剂，调节乳清分离蛋白水溶液的pH至2.8-3.5得酸性乳清分离蛋白水溶液；

（3）对酸性乳清分离蛋白水溶液进行预热处理，之后采用冰水冷却至15℃以下得预处理液；

（4）向预处理液中加入高HLB值乳化剂，混合均匀即可。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：酸性乳清蛋白饮料中的乳清分离蛋白终浓度为0.5-5wt%。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：酸性乳清蛋白饮料中的乳清分离蛋白终浓度为0.8-3wt%。

4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：步骤（2）中柠檬酸配制成质量浓度5-20%的柠檬酸水溶液后使用。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤（2）中调节乳清分离蛋白水溶液的pH至3.0-3.4得酸性乳清分离蛋白水溶液。

6.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：步骤（3）中预热处理温度为65-95℃，处理时间为10-180分钟。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤（3）中预热处理温度为70-85℃，处理时间为15-90分钟。

8.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于： 所述高HLB值乳化剂为吐温-60、吐温-80中的一种或两种的混合物。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：当高HLB值乳化剂为吐温-60、吐温-80中的一种时，高HLB值乳化剂用量为使酸性乳清蛋白饮料中乳化剂的终浓度为0.02-0.05wt%。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：当高HLB值乳化剂为吐温-60、吐温-80两种的混合物时，高HLB值乳化剂的用量为使酸性乳清蛋白饮料中乳化剂的终浓度为0.02-0.1wt%。