CN106359582A

CN106359582A - 生产无乳糖奶产品的方法（ii）

Info

Publication number: CN106359582A
Application number: CN201610505579.6A
Authority: CN
Inventors: 斯文-雷纳·多林; 简·阿舍曼恩; 托尔本·厄尔科斯
Original assignee: Milk Limited-Liability Co Of Dmk Germany
Current assignee: Milk Limited-Liability Co Of Dmk Germany; DMK Deutsches Milchkontor GmbH
Priority date: 2015-07-25
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2017-02-01
Also published as: EP3123870A1; US20170020151A1; CA2936820A1

Abstract

本发明提出一种生产具备确定乳糖量的奶制品的方法，包括以下步骤：(a)超滤原料乳，产生第一滤液P1和第一残余物R1；(b)纳滤第一滤液P1，产生第二滤液P2和第二残余物R2；(c)加入乳糖酶水解第二残余物R2；(d)将第一残余物R1分别与一定量的第二滤液P2以及由步骤(c)得到的水解产物混合，从而得到标准乳，其蛋白质和矿物质含量符合原料乳。

Description

生产无乳糖奶产品的方法(II)

发明领域

本发明属于无乳糖奶产品领域并且涉及生产具备相对于原料乳含量减小却确定的乳糖量以及相同矿物质组成的奶产品，其转化为无乳糖产品，而不改变原料乳的味道特征。

现有技术

新出生的哺乳动物在其哺乳期产生乳糖酶，其将二糖乳糖分裂为新陈代谢可以利用的糖种类D‐半乳糖和D‐葡萄糖。在自然断母乳过程中乳糖酶的活性降低至约出生时活性的5‐10％。这适用于人类和所有其他哺乳动物。仅仅对于长时间进行奶牛养殖的人群存在改变，这导致成年以后仍然产生足够的乳糖酶(乳糖耐受)。可能是由于较高的乳糖酶活性为该组人群提供了选择优势(矿物质，营养价值)。

人类缺少乳糖活性时未分裂的乳糖达到大肠，被大肠菌吸收并发酵。作为发酵产物产生乳酸，甲烷和氢气。这些气体导致胀气，渗透活性乳酸导致增多的水流进入大肠(渗透性腹泻)。

在亚洲和非洲缺少乳糖耐受性或乳糖不耐涉及大部分成年人群(90％或更多)，在西欧、澳大利亚和北美为5至15％(白色人种)。在德国根据估测总人口的15‐25％存在乳糖不耐受。乳糖不耐受的原因是先天的酶缺陷，即缺少将乳糖分解为其单体的相应酶。最近几年明显意识到所述症状与奶产品中存在乳糖之间的关系。这导致，亟需低乳糖或更好地无乳糖产品。

现有技术已知不同的方法，借助这些方法由奶产品分离乳糖并作为副产物进一步加工，或通过加入相应的酶分解乳糖。

EP 1503630 B1(VALIO)的主题是例如生产无乳糖产品的方法，其中首先将原料乳进行超滤。由此产生的第一滤液进行纳滤，其中乳糖通过第二残余物被排出，而单价盐(钠、钾)进入第二滤液。它们借助反渗透浓缩，并将由此得到的第三残余物与第一残余物混合，随后进行水解，使乳糖分解。然而该方法具备两个明显缺陷：水解的残余物乳糖含量不可控，而是基于超滤的条件自动调节至非常低的值。因此在水解中仅有非常少量的糖用于分裂，使得虽然得到无乳糖奶，其不太甜并且不像原料乳味道吸引人。此外通过该方法仅有碱性盐回到奶中。为了在一定程度上实现初始乳的味道特征，必须加入来自其他源的二价盐。总之得到的产物，仅近似地符合想要的原料乳的味道特征。

EP 2207428 B1(ARLA)提出一种近似的方式：其中奶同样首先进行超滤，随后滤液进行纳滤。由纳滤得到的滤液与由超滤得到残余物混合并随后水解。然而该方法在得到的产品味道特征方面具备与Valio‐方法相同的缺陷。

因此本发明的任务在于，由全脂乳、脱脂乳或标准乳，其具备4至5重量％的乳糖，制备乳糖耗尽的奶组合物，其具备与原料乳相同或基本相同的矿物质组成，使其符合原料乳的味道特征。

发明内容

发明的第一个主题涉及一种生产具备确定乳糖量，例如约0.5至约2.5重量％的奶制品的方法，包括以下步骤：

(a)超滤原料乳，产生第一滤液P1和第一残余物R1；

(b)纳滤第一滤液P1，产生第二滤液P2和第二残余物R2；

(c)加入乳糖酶水解第二残余物R2；

(d)将第一残余物R1分别与一定量的第二滤液P2以及由步骤(c)得到的水解产物混合，

从而得到标准乳，其蛋白质和矿物质含量对应原料乳。

在第一具体实施方案中在步骤(c)使用一定量的乳糖酶，使产品中所含的乳糖完全分解为葡萄糖和半乳糖。这意味着，所有其他步骤都是使用已经无乳糖的奶进行，其矿物质浓度和组成必须符合原料乳。

在另一第二实施方案中本方法包括以下其他步骤：

(e)加入一定量的乳糖酶水解由步骤(d)得到的标准乳产品，使产品中仍然含有的残

余乳糖完全分解为葡萄糖和半乳糖。

本发明的该实施方案可用于，当步骤(c)中使用的乳糖酶含量不足以分解全部乳糖。

令人惊异地发现，根据本发明的方法完全满足了所述的要求。首先通过超滤将奶分为蛋白质富集/低乳糖和乳糖富集/低蛋白质部分。后者通过纳滤再一次浓缩乳糖含量，随后进行水解，其中一分子乳糖分解为一分子葡萄糖和一分子半乳糖。随后再次将一定量的由纳滤得到的滤液加入蛋白质部分的水解产物(标准化)使蛋白质和矿物质组成再次等同于原料乳。对基于蔗糖的不同碳水化合物相对甜度(rS)的研究(根据Noeske，1996)显示，无论葡萄糖(rS＝64)还是半乳糖(rS＝60)都具备二倍于乳糖(rS＝30)的甜度。优选地调节葡萄糖和半乳糖含量，从而实现原料乳的甜度。通过在标准化中向奶加入固有盐，而不是外来盐，水解后得到的产品，虽然无乳糖，但是组成却与原料乳相同并因此具备相同的味道印象。

无乳糖是指含有少于0.1重量％并且优选少于0.01重量％乳糖的这种产品。

超滤

在方法的第一步原料乳，其为全脂乳、脱脂乳或乳糖含量为约3至约5重量％并且优选约4至约4.5重量％的标准乳，被分为蛋白质富集并且低乳糖的部分以及低蛋白质和乳糖富集的部分。

超滤属于膜技术领域的过滤方法，借助这种方法可以将大分子物质和小颗粒由介质分离并浓缩。在分离级别上分为微滤、超滤和纳滤。排阻限度(也被称为“截留”)为100nm或更大，被称为微滤。排阻限度在2至100nm之间，被称为超滤。排阻限度小于2nm是纳滤。在各种情况下都涉及纯物理，即机械膜分离方法，其根据机械尺寸排阻原理工作：液体中所有大于膜孔的颗粒被膜拦截。两种分离方法中的驱动力是滤网入流和出流之间的压力差，其为0.1至10bar。

超滤膜的排阻限度也表达为NMWC(额定截留分子量，以及MWCO，截留分子量，单位：道尔顿)。其定义为被膜截留90％的球形分子的最小分子量。在实践中NMWC应当比待分离分子的摩尔量小至少20％。其他关于过滤的定量评估借助通量(flux，水当量)(跨膜流和渗透率)。在理想情况下其与跨膜压力成正比，而与膜阻成反比。这些参数不仅可以由所使用膜的性能，而且可通过浓度极化以及可能出现的结垢确定。渗透率基于1m²过滤表面。其单位为I/(m²h bar)。

在根据本发明方法的一个优选实施方案中加入一定量的渗滤水进行超滤，从而得到稀释倍数为约5至约20，优选约8至12的第一残余物。

对于超滤特别适合的是孔直径为约1000至约50000并且优选约2000至约25000道尔顿的膜。与之相反优选纳滤孔直径为100至1000并且优选约150至约800道尔顿。

过滤表面的材料可以是不锈钢、聚合材料、陶瓷、氧化铝、或纺织品。过滤元件有各种表现形式：烛形过滤器、平板膜、螺旋膜、袋滤器和中空纤维组件，在本发明中这些材料都是合适的。然而优选使用聚合材料的螺旋膜或陶瓷或氧化铝的烛形过滤器，其中第一种实施方案特别适用于超滤并且第二种特别适用于纳滤。

在本发明中超滤可以“热”或“冷”，即在约4至约55℃的温度范围内进行。然而优选在约4至约25℃，特别是约8至约18℃的低温范围内进行。

纳滤

在本方法的第二步使由超滤得到的乳糖富集的滤液进行纳滤，由此得到残余物，其乳糖和矿物质进一步浓缩。滤液几乎是纯水，含有至多0.5重量％的盐。

纳滤可以如上所述在相同条件并使用相同部件进行。可以使用孔直径为约100至约1000道尔顿并且优选约150至250道尔顿的膜。

水解

乳糖属于二糖并且由两分子D‐半乳糖和D‐葡萄糖构成，它们通过β‐1,4‐糖苷键连接。

为了分解为两个糖成分向乳糖加入乳糖酶(也被称为LPH或LCT)。水解优选在连续进料和出料的搅拌槽中进行，其具备用于加入酶的进料设备和位于反应器底部的用于排放随时间沉淀的失活酶的阀门。证明有利的是，使用约180000至250000FCC‐单位乳糖酶每kg的有效酶浓度用于水解乳糖，并且在约4至约65℃并且优选20至30℃的温度范围内，以及约5至6的弱酸pH值下进行反应。

混合

混合步骤用于生产标准化无乳糖奶产品。为此向在第一步得到的蛋白质富集的第一残余物加入特定量的碳水化合物和矿物质。目的特别是得到相对于原料乳具备相应适当糖浓度的产品，即保持相同的甜度。加入矿物质的目的是重新调节初始盐浓度和盐组成，从而保持原始乳的味道印象。

因此根据本发明的方法在一个具体实施方案中的进一步特征在于，

(i)将一定量的水解产物加入第一残余物R1，使葡萄糖和半乳糖的总浓度为约1.0至约3.5重量％，优选约1.5至约3.0重量％，基于得到的标准乳计，和/或

(ii)将一定量的第二滤液P2加入第一残余物R1，使矿物质浓度为约0.6至约1.0重量％，基于得到的标准乳计，和/或

(iii)将一定量的第二滤液P2加入第一残余物R1，通过稀释使蛋白质浓度为约3.5至约4.0重量％，基于得到的标准乳计。

附图中的参考标记

根据本发明的方法在图1中示意示出。其中缩写的含义为：

UF ＝超滤

NF ＝纳滤

MIX ＝混合

HY ＝水解

Glu ＝葡萄糖

Gal ＝半乳糖

Min ＝矿物质

实施例

实施例1

100kg具备以下组成的奶

奶	含量[重量％]
		乳糖	4.0
蛋白质	3.5
		矿物质	0.8

加入渗滤水在10℃下进行第一次超滤。稀释系数为10，其中得到蛋白质富集的第一残余物R1作为中间产物，其具备以下组成：

残余物R1	含量[重量％]
		乳糖	0.4
蛋白质	11.0
		矿物质	0.08

同时得到低蛋白质的第一滤液P1，其具备以下组成：

滤液P1	含量[重量％]
		乳糖	4.0
蛋白质	<0.1
		矿物质	0.8

随后在10℃下使滤液P1通过孔径为800道尔顿的膜进行纳滤，其中得到干物质量为约18重量％的残余物R2，其具备以下组成：

残余物R2	含量[重量％]
		乳糖	13.0
蛋白质	<0.1
		矿物质	2.0

同时得到第二滤液P2，其由含有0.3重量％盐的水构成。

将第二残余物R2在25℃下于搅拌槽中调节至pH＝6并且加入一定量的乳糖酶，使浓度达到约200000FCC单位/kg乳糖。在水解3小时后得到具备以下组成的产物：

随后将一定量的水解产物以及第二滤液P2加入第一残余物R1，从而得到具备以下组成的标准乳：

标准乳	含量[重量％]
		乳糖	<0.1
葡萄糖	1.0
		半乳糖	1.0
蛋白质	3.5
		矿物质	0.8

由此标准乳具备与原料乳相同量的蛋白质以及相同量和组成的矿物质。碳水化合物(葡萄糖+半乳糖)的总量为2重量％。以这种方式得到无乳糖奶，其具备与原料乳相同的甜度和相同的味道特征。

Claims

1.生产无乳糖奶产品的方法，包括以下步骤：

(a)超滤原料乳，产生第一滤液P1和第一残余物R1；

(b)纳滤所述第一滤液P1，产生第二滤液P2和第二残余物R2；

(c)加入乳糖酶水解第二残余物R2；

(d)将第一残余物R1分别与一定量的第二滤液P2以及由步骤(c)得到的水解产物混合，从而得到标准乳产品，其蛋白质和矿物质含量符合原料乳。

2.根据权利要求1所述的方法，在步骤(c)使用一定量的乳糖酶，使产品中仍然含有的乳糖完全分解为葡萄糖和半乳糖。

3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括以下步骤：

(e)加入一定量的乳糖酶水解由步骤(d)得到的标准乳产品，使产品中仍然含有的残余乳糖完全分解为葡萄糖和半乳糖。

4.根据权利要求1所述的方法，使用全脂乳、脱脂乳或标准乳作为原料乳。

5.根据权利要求1所述的方法，使用乳糖含量为约3至约5重量％的原料乳。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，使用孔直径为约1000至约50000道尔顿的膜进行超滤。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，以5至约20的体积稀释系数进行超滤。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，以8至约18的体积稀释系数进行超滤。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，在约4至约25℃的温度范围内进行超滤。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，使用孔直径为约100至约1000道尔顿的膜进行纳滤。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，在约4至约25℃的温度范围内进行纳滤。

12.根据权利要求1所述的方法，将一定量的所述水解物加入第一残余物R1，使葡萄糖和半乳糖的总浓度为约1.0至约3.5重量％，基于得到的标准乳计。

13.根据权利要求12所述的方法，将一定量的所述水解产物加入第一残余物R1，使葡萄糖和半乳糖的总浓度为约1.5至约3.0重量％，基于得到的标准乳计。

14.根据权利要求1所述的方法，将一定量的第二滤液P2加入第一残余物R1，使矿物质浓度为约0.6至约1.0重量％，基于得到的标准乳计。

15.根据权利要求1所述的方法，将一定量的第二滤液P2加入第一残余物R1，通过稀释使蛋白质浓度为约3.5至约4.0重量％，基于得到的标准乳计。