CN106535655A - 乳清蛋白聚集体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及乳清蛋白聚集体，具体地讲涉及一种用于形成乳清蛋白聚集体的方法。本发明还涉及包含可通过所述方法获得的乳清蛋白聚集体的组合物，以及这些组合物作为发泡剂或乳化剂的用途。
Description
技术领域
本发明涉及乳清蛋白聚集体，具体地讲涉及一种用于形成乳清蛋白聚集体的方法。本发明还涉及包含可通过所述方法获得的乳清蛋白聚集体的组合物，以及这些组合物作为发泡剂或乳化剂的用途。
背景技术
乳清蛋白是含有人体所需的所有必需氨基酸(“构件(building block)”)的完全蛋白质，并且是支链氨基酸如亮氨酸的最佳来源之一，已证实其能刺激肌肉合成。乳清蛋白还易于消化，并且已将其与饱足感提高相关联。出于这些原因，乳清蛋白被认为是良好的蛋白质来源，可将其包含在可食用产品如高蛋白运动饮料和膳食替代饮料中。这种产品通常由运动员、老年人或术后患者食用。
乳清蛋白的一个缺点是其热敏感性。在高温下，例如在热灭菌中遇到的高温下，乳清蛋白发生变性并可形成不可溶的蛋白质聚集体和凝胶。当乳清蛋白以高浓度(超过3重量％)存在并在中性或弱酸性pH环境中存在时，尤其发生这种变性。在液体产品中，这导致浊度过大、粘度增加、相分离和/或沉淀。这种性质会限制可被掺入在可食用产品中的乳清蛋白的量，尤其是需要进行灭菌的那些产品，例如老年人或病人使用的产品。
因此，往往需要限制乳清蛋白在可食用产品中的浓度或使该浓度减至最低，尤其在饮料中，以确保它们的品质。这可导致消费者需要大量食用以满足每日蛋白质需求。
为了避免或减轻上述问题，有时采用另外的较为温和的灭菌技术来加热消费产品中的敏感成分如乳清蛋白，例如高水静压加工、辐射和脉冲电场。但是，这些技术的一个严重缺点是它们的成本通常比热灭菌高。它们还可能不能充分保证微生物安全性。
由于上述问题，已开发了非沉淀的乳清蛋白聚集体。这些乳清蛋白聚集体在液体中在高浓度下表现出胶体稳定性，并且是热稳定的，即当进行热处理如巴氏灭菌时不会沉淀。因此，这些聚集体可被添加到可食用产品中，却没有在热处理例如巴氏灭菌时会影响所述可食用产品的品质的风险。EP1839492描述了一种用于生产乳清蛋白胶束的方法，该方法涉及通过添加盐酸使乳清蛋白分离物分散液的pH降低到最佳胶束化pH，然后加热以形成热稳定且不会自发沉淀的蛋白质聚集体。但是，浓酸在工业规模上的使用具有安全上和环境上的缺点。而且，以这种方式形成的乳清蛋白聚集体需要单独的加工步骤来使其无菌。
因此，仍需要一种能避免或减轻一种或多种上述缺点的形成乳清蛋白聚集体的方法。本发明的一个目的是提高现有技术水平并提供克服至少一些上述不便的解决方案，或至少提供有用的替代方案。
不能将本说明书中对现有技术文献中的任何参考视为承认此类现有技术为众所周知的技术或构成本领域普遍常识的一部分。本说明书中使用的词语“包括”、“包含”和类似的词语，都不应被理解为具有排他性或穷举性的含义。换句话讲，这些词语用来指“包括但不限于”的意思。本发明的目的可通过独立权利要求的主题实现。从属权利要求进一步拓展本发明的构想。
发明内容
本发明人出乎意料地发现，可通过加热天然乳清蛋白溶液以使乳清蛋白变性，然后将二氧化碳在压力下溶解在该溶液中，来形成乳清蛋白聚集体。以这种方式形成乳清蛋白聚集体，使得能通过改变条件如压力、时间和乳清蛋白浓度，来产生多种多样的聚集体尺寸和尺寸分布。取决于通过选定的加工条件产生的尺寸和分布，所得的聚集体可具有不同的功能性(溶解度、乳化)。Duoxia Xu等人[Duoxia Xu et al.,Innovative Food Scienceand Emerging Technologies,12,32-37(2011)(Duoxia Xu等人，《创新食品科学与新兴技术》，第12卷，第32-37页，2011年)]发现，天然乳清蛋白的结构和构象可通过超临界二氧化碳处理而改变，但他们没有研究对已被热变性的乳清蛋白施加超临界二氧化碳处理。因此，Duoxia Xu等人没有形成具有本文所述的聚集体的相同尺寸、尺寸分布或功能性的乳清蛋白聚集体。
本发明在第一方面提供一种用于形成乳清蛋白聚集体的方法，该方法包括将具有任选的另外组分的天然乳清蛋白溶液在80℃以上的温度下加热；将二氧化碳在大于7.39MPa绝对压力的压力下溶解于该乳清蛋白溶液中；并且释放压力至0.2MPa绝对压力以下的水平。
在第二方面，本发明涉及一种包含可通过本发明方法获得的乳清蛋白聚集体的组合物。在又一个方面，本发明涉及该包含乳清蛋白聚集体的组合物作为发泡剂或乳化剂的用途。
附图说明
图1显示一种用于形成粉末状乳清蛋白聚集体的方法的示意图。
图2显示根据本发明方法生产的乳清蛋白聚集体分散液的SEM显微照片。
图3显示实施例6的比较样品的SEM显微照片：pH＝5.2，无CO2，其他条件与VCT011312相同。
图4显示用Mastersizer 2000测量的试验VCT011312的颗粒尺寸分布(按体积计)。
图5显示用Mastersizer 2000测量的实施例6的比较样品的颗粒尺寸分布(按体积计)：pH＝5.2，无CO2，其他条件与VCT011312相同。
图6显示对于样品VCT021312和VCT011312，空气与乳清蛋白聚集体溶液(浓度0.004％)之间的界面张力(mN/m)随时间的关系。参考样品为0.001％乙醇溶液。
图7显示对于样品VCT021312和VCT011312，空气与乳清蛋白聚集体溶液(浓度0.04％)之间的界面张力(mN/m)随时间的关系。参考样品为0.01％乙醇溶液。
图8显示对于样品VCT021312和VCT011312，油与乳清蛋白聚集体溶液(浓度0.004％)之间的界面张力(mN/m)随时间的关系。参考样品是水/油。
图9显示对于样品VCT021312和VCT011312，油与乳清蛋白聚集体溶液(浓度0.04％)之间的界面张力(mN/m)随时间的关系。参考样品是水/油。
具体实施方式
本发明部分地涉及一种用于形成乳清蛋白聚集体的方法，该方法包括将具有任选的另外组分的天然乳清蛋白水溶液在80℃以上的温度下加热；将二氧化碳在大于7.39MPa绝对压力的压力下溶解于该乳清蛋白溶液中，例如介于7.39MPa至70MPa绝对压力之间，又例如介于30MPa至70MPa绝对压力之间；并且释放压力至0.2MPa绝对压力以下的水平。本发明的方法可作为连续方法操作。乳清蛋白聚集体是变性的乳清蛋白，它们已发生相互作用而形成更大的结构。通过本发明方法形成的乳清蛋白聚集体在尺寸上可受到限制，例如该乳清蛋白聚集体可具有小于5.0μm、例如小于4.0μm、例如小于2.0μm的z均流体力学直径。乳清蛋白聚集体越小，在悬浮液中越稳定。z均流体力学直径可例如使用Malvern NanosizerZS测量。乳清蛋白聚集体的尺寸分布可为使得它们的中值尺寸小的尺寸分布。通过本发明方法形成的乳清蛋白聚集体可具有小于1.5μm、例如小于1.0μm的D[v,50]。D[v,50]为将聚集体群体精确地分成两等半的体积百分比颗粒尺寸，根据ISO 9276-2:2001计算。D[v,50]可例如使用Malvern Mastersizer 2000测量。
将天然乳清蛋白加热到引起该蛋白质变性的温度，这可例如为80℃以上，例如介于80℃至100℃之间，又例如介于82℃至90℃之间。在将二氧化碳溶于乳清蛋白溶液时可进行混合。在本发明方法的温度条件下，二氧化碳在7.39MPa绝对压力以上的压力下将处于超临界状态。压力的释放可迅速，例如压力可在1秒内从大于7.39MPa下降到低于0.2MPa。随着压力释放，二氧化碳将形成气体，可以对其进行收集并循环利用。本发明方法还可包括浓缩或干燥乳清蛋白聚集体。乳清蛋白聚集体可通过任何已知的技术干燥，如喷雾干燥、冷冻干燥、辊筒式干燥。乳清蛋白聚集体可在添加或不添加另外的成分的情况下进行喷雾干燥，并且可用作递送系统或构件以待在许多方法中使用。
在本发明的方法中，可通过使溶解有二氧化碳的乳清蛋白溶液穿过喷嘴并蒸发水(例如使用加热的喷嘴)来释放压力，以形成包含乳清蛋白聚集体的粉末。如果任何任选的另外组分是可挥发的，例如乙醇，则这些组分将随水一起蒸发。这种方法的一个实例在图1中显示。通过泵将天然乳清蛋白(4)与任何任选的另外组分的溶液输送到加热装置(5)，然后经单向阀输送到静止混合器中。通过另一个泵(2)将二氧化碳(1)输送到静止混合器(3)，在该混合器中维持高压。在该混合器中形成乳清蛋白聚集体。在静止混合器的出口处是加热的喷嘴(6)，其输料到颗粒收集容器(7)中。随着含有乳清蛋白聚集体的液体离开喷嘴，压力被释放，并且以与喷雾干燥类似的方式形成粉末颗粒。粉末状乳清蛋白聚集体(8)被收集，而二氧化碳被移除供重新利用(9)。
根据本发明方法的被加热水溶液中的任选的另外组分可为乙醇，其在该溶液中的水平介于5重量％至20重量％之间。乙醇能降低水与任何未溶于该溶液中的二氧化碳之间界面张力。本发明人发现，添加乙醇改变了所产生的聚集体的尺寸，通常导致较窄的尺寸分布。天然乳清蛋白可以介于0.5重量％至40重量％之间、例如介于1重量％至25重量％之间、又例如介于2重量％至16重量％之间的浓度存在于溶液中。进入本发明方法的天然乳清蛋白的浓度越高，将会通过本发明方法形成的乳清蛋白聚集体的浓度越高。当乳清蛋白聚集体要在不干燥成粉末的情况下使用时，有利的是本发明可提供高浓度的乳清蛋白聚集体。但是，当乳清蛋白聚集体要通过诸如喷雾干燥的方法进行干燥时，可以优选的是获得较低浓度的乳清蛋白聚集体，以具有适于该干燥过程的粘度。
在本发明方法中，在操作条件下，天然乳清蛋白溶液与二氧化碳的体积比可介于1:99至99:1之间。例如，天然乳清蛋白溶液与二氧化碳的体积比可介于40:60至98:2之间、又例如介于50:50至95:5之间。
一旦已通过加热使天然乳清蛋白变性，由溶解的二氧化碳在压力下的作用引起的向乳清蛋白聚集体的转化原则上应很快。实际上，二氧化碳与所有的乳清蛋白接触可能需要时间，并且这将在一定程度上取决于所使用的搅拌系统。本发明人发现，处理时间越长，形成的聚集体越大，因此通过使溶解有二氧化碳的乳清蛋白溶液维持在大于7.39MPa的压力下保持不同的时间长度，可控制聚集体的尺寸。在本发明的方法中，可将溶解有二氧化碳的乳清蛋白溶液维持在大于7.39MPa的压力下保持至少1分钟，例如介于2分钟至30分钟之间，又例如介于5分钟至20分钟之间。本发明的方法可包括将具有任选的另外组分的天然乳清蛋白溶液在介于80℃至95℃之间的温度下加热；将二氧化碳在介于30MPa至70MPa绝对压力之间的压力下溶于乳清蛋白溶液中，并且将该压力维持2分钟至20分钟；并且释放压力至0.2MPa绝对压力以下的水平；其中天然乳清蛋白以介于10重量％至20重量％之间的浓度存在于溶液中。
在本发明的方法中，具有任选的另外组分的天然乳清蛋白溶液可具有介于6.2至9.0之间的初始pH。该初始pH是二氧化碳溶于乳清蛋白溶液之前的pH。将pH维持在6.2以上可防止或限制在施加二氧化碳之前形成聚集体，这样形成的聚集体可能会导致进料系统的污垢，并且可能不具有通过本发明方法形成的乳清蛋白聚集体的理想特性。本发明方法中的天然乳清蛋白溶液可具有介于6.3至8.5之间、例如介于6.4至8.0之间的初始pH。
本发明方法中的天然乳清蛋白可为乳清蛋白分离物或乳清蛋白浓缩物的形式。天然乳清蛋白可为通过对乳进行微滤获得的乳清。天然乳清蛋白可来自单个来源或来自任何来源的混合物。本发明方法中的天然乳清蛋白可含有少于2.5重量％的二价阳离子。乳清蛋白聚集体中的高矿物质含量可导致异味，并且矿物质在乳清蛋白中的存在还可能由于过量的电荷中和而改变通过浓缩而形成的聚集体的性质。本发明方法中的天然乳清蛋白可含有少于2重量％、例如小于0.2重量％。天然乳清蛋白可完全去除矿物质。
在本发明方法中在二氧化碳处于超临界状态的条件下使用二氧化碳的一个优点是，超临界二氧化碳能够使细菌灭活。这提供灭菌的液体产品，或者细菌负荷已减少的液体产品。当乳清蛋白聚集体用于将由脆弱的人(如住院病人或老年人)食用的产品中时，这是有利的。为进一步增强这个效果，并且为了使细菌(包括耐热孢子)完全灭活，可添加细菌灭活剂。本发明方法中的溶解有二氧化碳的乳清蛋白溶液还可包含细菌灭活剂，如丙酸、乳酸、过氧化氢、叔丁基过氧化氢或过乙酸。例如，本发明方法中的溶解有二氧化碳的乳清蛋白溶液还可包含最多1重量％的选自过氧化氢、叔丁基过氧化氢和过乙酸的细菌灭活剂。
在又一方面，本发明提供一种包含可通过本发明方法获得的乳清蛋白聚集体的组合物。可通过本发明方法获得的乳清蛋白聚集体具有独特的结构和尺寸分布。这提供改进的性质，如乳液稳定化。发现在不施加超临界CO2的情况下将pH调节到等电点会形成大得多的聚集体，从而形成链，而不是形成可通过本发明方法获得的乳清蛋白聚集体的海绵状结构。通过本发明方法形成的聚集体还与EP1839492中形成的聚集体不同，尺寸介于200nm至400nm之间，并且多分散性指数非常窄，小于0.200。
包含可通过本发明方法获得的乳清蛋白聚集体的组合物可以是食物组合物、化妆品组合物或药物组合物。该乳清蛋白聚集体可与5％的酸性水果基料和5％的蔗糖混合，以获稳定的乳清蛋白增强的酸性水果饮料。本发明方法可提供具有高水平的乳清蛋白的水性液体，该乳清蛋白稳定从而抗自发沉淀。包含可通过本发明方法获得的乳清蛋白聚集体的组合物可为浓缩乳清蛋白饮料。
发现通过本发明方法形成的乳清蛋白聚集体的溶液可降低空气与该溶液之间的界面张力，表明该乳清蛋白聚集体可使泡沫稳定。还发现通过本发明方法形成的乳清蛋白聚集体的溶液可降低油与该溶液之间的界面张力。这证明该乳清蛋白聚集体适合用作乳化剂。包含可通过本发明方法获得的乳清蛋白聚集体的组合物可用作发泡剂或乳化剂。乳清蛋白聚集体可用作脂肪替代品，同时维持理想的结构性质、质构性质和感官性质。
根据本发明的方法获得的乳清蛋白聚集体可用于制备任何种类的要求乳液或泡沫稳定化的食物产品，如慕思或冰淇淋、咖啡奶精或者低脂肪或基本上无脂肪的乳制品。该食物产品可为任何可由人或动物食用的形式，包括饮料、汤、半固体食品等。其中可应用乳清蛋白聚集体的产品的例子为例如乳制品、蛋黄酱、色拉调味料、巴氏灭菌UHT乳、甜炼乳、酸乳酪、发酵乳、沙司、低脂肪沙司(如白谐眉沙司(béchamel sauce))、乳基发酵产品、奶巧克力、白巧克力、黑巧克力、慕思、泡沫、乳液、冰淇淋、发酵谷物基产品、乳基粉末、婴儿配方食品、饮食强化剂、宠物食品、片剂、液体细菌悬浮液、口服干补充剂、口服湿补充剂、性能营养棒(performance nutrition bar)、涂抹食品(spread)、水果饮料和混合咖啡。包含可通过本发明方法获得的乳清蛋白聚集体的组合物可以为营养组合物、乳制品、冰淇淋、沙司、宠物食品或甜食产品。
本领域的技术人员将理解，他们可以自由地组合本文所公开的本发明的所有特征。具体地讲，可将针对本发明的方法描述的特征与本发明的产品组合，反之亦然。此外，可以组合针对本发明的不同实施方案所描述的特征。对于具体的特征如果存在已知的等同物，则这些等同物被纳入，如同在本说明书中明确提到这些等同物。参见附图和非限制性实施例后，本发明的更多优点和特征将变得显而易见。
实施例
实施例1：乳清蛋白聚集体的产生—压力、温度和搅拌器速度恒定。
乳清蛋白分离物(WPI)Prolacta 90购自Lactalis ingredients公司(法国Rétiers)。二氧化碳购自Carbagas公司(瑞士Domdidier)，纯度99.5％。通过将WPI粉末(4重量％、7重量％和10重量％)溶解于MilliQ水中制备水性WPI溶液。用1M盐酸(瑞士默克公司(Merck))或1M氢氧化钠(瑞士默克公司)调节pH。使用工业级乙醇100％(瑞士默克公司)作为改良剂。
实验设置
高压观察室(view cell)由NWA(德国)供应。该观察室的体积可用32mL至63mL的可锁定活塞改变。它的设计最大操作压力和温度分别为70MPa和250℃。为了观察样品，该观察室装有一个蓝宝石窗口，并在背部装有光源。用注射器将大约30g的WPI溶液注入预热的观察室中，密封并用气压泵(Pickel PM 101,NWA,)注入二氧化碳(CO2)进行加压，直到达到最终压力。当达到指定的压力时锁定进给阀，通过三桨叶搅拌器进行搅拌(最大转速＝3000rpm)。处理后，将容器快速减压。通过打开放出阀从提取器完全移出CO2和样品，将样品收集在250mL硅质瓶中。
pH测量
在处理后，立即使用826便携式pH计(瑞士万通公司(Metrohm))测量乳清蛋白分散液的pH。
蛋白质组成的测定
为测定处理后的蛋白质组成，用MilliQ水稀释样品至蛋白质含量为0.1％w/w。使用Heraeus Pico 21(瑞士赛默飞世尔科技公司(Thermo Fisher Scientific)，转子75003410)将稀释的样品在14.000g下离心30分钟，收集上清液1(SN1)。SN1将含有残余天然蛋白质和可溶性聚集体，而沉淀将含有不溶性蛋白质。然后用乙酸/钠缓冲液(0.5M,pH4.6)和MilliQ水稀释第二组经处理的样品至乳清蛋白浓度为0.1％w/w。在14.000G下离心15分钟后，收集上清液2(SN2)上清液SN2将含有残余天然蛋白质，而沉淀将含有任何蛋白质聚集体。
使用Varioskan快速分光计(瑞士赛默飞世尔科技公司)在280nm波长处测量天然乳清蛋白分散液和上清液(SN1和SN2)的吸光度，以计算残余天然不溶性和可溶性蛋白质聚集体的百分比[L.Donato et al.,International Dairy Journal,19,295-306(2009)(L.Donato等人，《国际乳品杂志》，第19卷，第295-306页，2009年)]。
蛋白质聚集体的流体力学直径的测定。
处理后，使用装有5mW激光器的Nanosizer ZS仪器(美国马尔文仪器有限公司(Malvern Instruments Ltd.))，在622nm处，以173°的检测角度操作，对WPI聚集体分散液的颗粒尺寸进行表征。将经处理的样品在MilliQ中1/100稀释，以防止光的多次散射。由散射强度随时间推移的变化计算自相关函数，并根据“累积量(cumulants)”方法进行拟合以求出蛋白质颗粒的z均流体力学直径。此外，通过Nanosizer测定多分散性指数(PDI)，指示当PDI≤0.2时聚集体的尺寸分布的宽度。
实验计划
实验设置中涉及到大量的变量(压力p、温度t、时间T、体积比乳清蛋白溶液:CO2、初始pH、初始WPI浓度％、搅拌器速度vst)。因此，进行经统计设计的实验(DoE)。在第一个计划的DoE中，使以下参数保持恒定：应用设备的最大压力(p＝60MPa)和温度(T＝85℃)以引起天然WPI蛋白质的最大变性。采用最大搅拌器速度(vst＝3.000rpm)确保CO2快速溶解于WPI溶液中，以得到恒定分布的pH。使未经处理的溶液的pH保持在其约6.45的初始值。处理了4重量％的WPI溶液。改变以下参数，因为预期它们在处理过程中对pH具有最大的影响，并且试验计划是3个参数的全因子设计，每个参数3个水平：
体积比WPI/CO2 3个水平：50:50、72.5:27.5、95:5
WPI浓度[重量％] 3个水平：4、7、10
时间[分钟] 3个水平：5、12、20
表1描述了得自第一个DoE的趋势。
实施例2：乳清蛋白聚集体的产生—压力的影响。
用不同的压力(8、34和60MPa)进行另外的试验。不改变温度(85℃)、搅拌器速度(vst＝3.000rpm)、比率WPI溶液:超临界CO2(95:5)、WPI浓度(4％)、初始pH＝6.44和时间(5分钟)。选择小的CO2体积以使CO2气体的酸性对pH造成的改变减至最低。
表2：施加不同的压力
表2中的样品的颗粒尺寸值表明，使用较高的压力导致颗粒尺寸下降。施加34MPa或60MPa没有造成颗粒尺寸的差异，但是在这些压力下获得的颗粒尺寸比在8MPa下的试验获得的颗粒尺寸显著较小。蛋白质组成分析表明，在较低的压力下，天然蛋白质向不溶性聚集体的转化增加。
使用1MPa压力下(即不处于超临界状态)的CO2进行另外的比较例VCT100312：
表3
可以看到，在这个低压力下形成的聚集体非常不同，具有大得多并且更可变的尺寸。大尺寸使得聚集体在悬浮液中不太稳定。
实施例3：乳清蛋白聚集体的产生—乙醇的影响
取决于压力，CO2可溶于水中的最大百分比为5％[Wiebe R et al.,J.Am.Chem.Soc.,63(2),475–477(1941)(Wiebe R等人，《美国化学会杂志》，第63卷，第2期，第475–477页，1941年)]，残余的CO2必须通过搅拌作为小滴分散于WPI溶液中。向WPI溶液中加入10％乙醇以降低水和CO2之间的界面张力，导致处理过程中WPI溶液中的超临界CO2小滴更小。测试了两个WPI浓度(4重量％和7重量％)及不同的压力。还改变时间及WPI溶液与CO2的体积比，以确认与不含10％乙醇的样品相比，这些参数不影响结果。在最大速度下，温度(85℃)和搅拌保持恒定。
在这个实验设计中观察到的趋势在表4中报告。乙醇的加入降低了颗粒尺寸的分布(多分散性)，在60MPa下处理的样品的PDI值最小。在较高的压力下，不溶性聚集体的产率增加到85至90％。在处理过程中，7重量％的WPI溶液的缓冲能力似乎较高，并且在4重量％的浓缩WPI溶液中pH可能较低。试验的持续时间也有影响，在5分钟至10分钟之间，聚集体尺寸增加，但当时间延长时数值稳定。在42MPa和60MPa下处理的样品相似，但是在较低的压力下聚集体尺寸增加。
表4：向WPI溶液加入10％乙醇时的结果趋势。
实施例4：显微镜观察
使用冷冻扫描电子显微镜FEI Quanta 200F(美国FEI公司)，获取冷冻的乳清蛋白聚集体表面的图像，以评价它们的外观。通过将一滴样品沉积在冷冻座上，打孔并在干冰上冷却，制备用于SEM的经处理样品。然后将这个等分试样转移到液氮中。投入氮雪泥(nitrogen slush)中之后，使用Gatan ALTO2500Cryo-System低温系统(法国Gatan公司)将样品在真空下转移到处于大约-160℃下的预置室(pre-chamber)中。将该预置室保持在大约3至4×10-6托的真空下。在下一步骤，用剃须刀片击打样品使样品冷冻破碎，以露出其内部结构。使样品稍微侵蚀(etch)到–95℃保持10分钟，以露出不由干冰本身引起的表面细节。使样品冷却到-125℃，并使用氩等离子体包覆Pt-Au(5nm)。将样品转移到显微镜室。在Quanta 200FEG(荷兰FEI公司)中于-125℃的温度下显现样品，该Quanta 200FEG在3至4×10-7托下以HighVac模式在8kv下操作。
以下样品的SEM显微照片在图2中显示。
| 试验编号 | 压力[MPa] | 温度[℃] | 时间[分钟] | 比率WPI:CO2 | 初始pH | WPI浓度[％] | 乙醇 |
| VCT010912 | 8.5 | 85 | 5 | 95:5 | 6.46 | 4 | - |
| VCT021112 | 59 | 85 | 5 | 95:5 | 6.44 | 4 | - |
| VCT101112 | 58 | 85 | 5 | 95:5 | 6.44 | 4 | 10％ |
| VCT011312 | 60 | 85 | 15 | 50:50 | 6.44 | 4 | 10％ |
| VCT021312 | 60 | 85 | 15 | 95:5 | 6.44 | 4 | 10％ |
| VCT051312 | 60 | 85 | 15 | 95:5 | 6.45 | 7 | 10％ |
| VCT071312 | 60 | 85 | 5 | 95:5 | 6.45 | 7 | 10％ |
显微照片显示，单个聚集体呈球形，但是小的单个聚集体似乎相连，导致表现出海绵状外观的更大结构。
实施例6：说明不添加二氧化碳情况下的处理的比较例
为评价不添加CO2情况下的处理的效果，将含有10％乙醇的水性WPI溶液调节到其pH 5.2的等电点。将处理参数设定为VCT011312的条件(上表中的第四行)。在等电点下但在没有超临界CO2的情况下产生的聚集体的SEM显微照片(图3)显示球形聚集体连成更大的聚集体，但不存在通过本发明方法产生的聚集体所观察到的海绵状结构。聚集体呈链的形式。
使用Mastersizer 2000仪器(美国马尔文仪器有限公司(Malvern InstrumentsLtd.))，测定样品VCT011312的颗粒尺寸分布(图4)和在等电点下但在没有添加超临界CO2的情况下产生的聚集体的颗粒尺寸分布(图5)。Mastersizer提供的尺寸分布信息比Nanosizer提供的信息更准确，尤其是对于较大的颗粒。使用去离子水作为折射指数为1.33的分散剂，并将乳清蛋白胶束(WPM)分散度设定为1.36。颗粒尺寸直径以体积百分比D[v,x]表示，计算参考[ISO 9276-2:2001]。颗粒尺寸分布的中值D[v,50]将颗粒群体精确分成两等半，使得50％的分布在这个值以上，50％的分布在这个值以下。VCT011312的D[v,50]为0.27μm，而除了没有添加CO2外处于相同条件的样品的D[v,50]大得多，为2.63μm。因此，可看到用超临界二氧化碳进行处理能大大减少颗粒尺寸，这通过比较图4(VCT011312)和图5(无CO2)中描绘的颗粒尺寸分布得到证实。没有用CO2处理的比较例的尺寸范围在50至400μm的大体积聚集体将导致在溶液中发生自发沉淀。
实施例7：空气/乳清蛋白聚集体溶液的界面张力
发现通过本发明方法形成的乳清蛋白聚集体起到表面活性剂的作用，能够产生稳定的泡沫或乳液。测量了表面张力以评价所产生的乳清蛋白聚集体的界面性质。使用悬滴张力计(Tracker，法国泰克利斯(TECLIS))，根据轴对称滴形分析法测量界面张力。选定的分散液浓度为0.04重量％和0.004重量％乳清蛋白聚集体样品VCT011312和VCT021312。所有测量均在室温下进行。用于分析的毛细管具有0.8mm的内径，并且空气泡或油小滴是在在6.5mL的溶液内静态产生。为了测量，需要液体的密度，使用DMA 4500密度计(瑞士安东帕公司(Anton Paar))测量该密度。为获得恒定的值，需要最少30分钟的测量时间。
图6显示空气与浓度为0.004％的乳清蛋白聚集体溶液之间的界面张力。参考样品为水加0.001％乙醇。图7显示空气与浓度为0.04％的乳清蛋白聚集体溶液之间的界面张力。参考样品为水加0.01％乙醇。水/乙醇与空气泡的界面张力为约72mN/m，而根据本发明方法的乳清蛋白聚集体的界面张力降低10至20mN/m，具体取决于乳清蛋白聚集体的浓度。
图8显示油与浓度为0.004％的乳清蛋白聚集体溶液之间的界面张力。参考样品为纯水/乙醇中的油小滴。图9显示油与浓度为0.04％的乳清蛋白聚集体溶液之间的界面张力。参考样品为纯水/乙醇中的油小滴。与纯水/乙醇中的油小滴相比，界面张力降低超过50％，导致最终的值为10至12mN/m。这证明了通过本发明方法形成的乳清蛋白聚集体的良好乳化性质。
Claims (15)
1.一种用于形成乳清蛋白聚集体的方法，所述方法包括：
a)将具有任选的另外组分的天然乳清蛋白水溶液在80℃以上的温度下加热；
b)将二氧化碳在大于7.39MPa绝对压力的压力下溶解于所述乳清蛋白溶液中；并且
c)释放所述压力至0.2MPa绝对压力以下的水平。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述任选的另外组分为乙醇，其在所述溶液中的水平介于5重量％至20重量％之间。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中通过使溶解有二氧化碳的所述乳清蛋白溶液穿过喷嘴并蒸发水来释放所述压力，以形成包含乳清蛋白聚集体的粉末。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中所述天然乳清蛋白以介于0.5重量％至40重量％的浓度存在于溶液中。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中在所述操作条件下所述天然乳清蛋白溶液与所述二氧化碳的体积比介于1:99至99:1之间。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中将溶解有二氧化碳的所述乳清蛋白溶液在大于7.39MPa的压力下维持至少1分钟。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中具有任选的另外组分的所述天然乳清蛋白溶液具有介于6.2至9.0之间的初始pH。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中所述天然乳清蛋白含有少于2.5重量％的二价阳离子。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中溶解有二氧化碳的所述乳清蛋白溶液还包含细菌灭活剂。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，包括：
a)将具有任选的另外组分的天然乳清蛋白溶液在介于80℃至95℃之间的温度下加热；
b)将二氧化碳在介于50MPa至70MPa绝对压力之间的压力下溶于所述乳清蛋白溶液中，并且将所述压力维持2分钟至20分钟；并且
c)释放所述压力至0.2MPa绝对压力以下的水平；
其中天然乳清蛋白以介于10重量％至20重量％之间的浓度存在于溶液中。
11.一种组合物，包含可根据权利要求1-10中的任一项所述的方法获得的乳清蛋白聚集体。
12.根据权利要求11所述的组合物，其中所述组合物是食物组合物、化妆品组合物或药物组合物。
13.根据权利要求12所述的组合物，其中所述食物组合物是营养组合物、乳制品、冰淇淋、沙司、宠物食品或甜食产品。
14.根据权利要求12所述的组合物，其中所述食物组合物是浓缩乳清蛋白饮料。
15.根据权利要求11所述的组合物作为发泡剂或乳化剂的用途。
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