CN106615141A - 牛乳蛋白‑阴离子多糖乳化稳定剂及其应用 - Google Patents

牛乳蛋白‑阴离子多糖乳化稳定剂及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种牛乳蛋白‑阴离子多糖乳化稳定剂的制备方法，解决了现有乳化稳定剂存在的稳定效果差、货架期短的问题。技术方案包括以下重量份数原料：牛乳蛋白0.3～0.6份，阴离子多糖0.3～0.6份，水75.7～87.3份；制备方法为：将牛乳蛋白溶解在水中，调节pH 7，然后65～95℃高温变性后，降温至15～25℃，再调节pH值为4～8，加入阴离子多糖搅拌至溶解，即得到牛乳蛋白‑阴离子多糖乳化稳定剂。本发明口感好、原料易得、安全健康、有良好的乳化效果，能有效地提高乳饮料的稳定性，延长产品的货架期。

Description

牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂及其应用
技术领域
本发明涉及食品领域的乳化稳定剂及其应用，具体的说是一种牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂及其应用。
背景技术
近年来，随着我国人民物质生活水平的不断提高，人们对营养健康型乳饮料的需求量越来越大，促使我国乳品工业得以迅猛发展。
乳饮料是以牛乳或乳制品为主要原料的一种品质均一、清香纯正，集营养与保健于一体的液态蛋白食品，其主要成分是乳或乳制品，按卫生部标准，乳饮料中蛋白质含量必须大于l％，酸性乳饮料是以鲜奶或复原乳为主要原料，通过添加稳定剂、甜味剂、香精等辅助原料，经乳酸菌发酵、稀释、调酸或不经发酵直接用有机酸(乳酸、苹果酸和柠檬酸等)将牛乳的pH值范围调整至3.8～4.2而制成的。酸性乳以其独特的风味及保健功能而广受消费者的喜爱，近年来在我国也得以快速发展；中性乳饮料一般是由蛋白质、脂肪、糖类、柠檬纤维(水溶性或不溶性)、淀粉类、维生素(水溶性或脂溶性)及矿物质等原料组成的营养性饮料。乳饮料是一种不稳定的分散体系，既有蛋白质微粒形成的悬浮液、脂肪类物质形成的乳浊液，又有以糖类、盐类形成的溶液，即使采用先进的加工工艺，仍会发生不同程度的油层上浮、蛋白质沉淀等品质问题。
之所以出现上述问题，主要是因为乳饮料中的蛋白质随着pH值的降低，Zeta电位的绝对值降低，空间斥力减小，导致蛋白质在等电点附近发生大量聚集，从而稳定性降低；而当pH值继续降低到3.8～4.2时，蛋白产生较弱的静电排斥和空间位阻作用，不足以稳定胶束体系，从而使乳体系失稳，最终会导致酸性乳饮料产品的货架期缩短。要解决这一问题，需加入适量的乳化剂、增稠剂等食品添加剂，以使饮料稳定，目前现有技术主要利用复合胶之间存在的协同作用，其在添加量较高才能起到稳定乳饮料的作用，如专利号200810169794.9公开了一种稳定剂组合物由λ型卡拉胶和海藻酸钠组成，又如专利号201010300086.1公开了一种乳饮料稳定剂，其组分及质量百分含量为：羧甲基可德胶50％～70％，阿拉伯胶10％～30％，海藻酸丙二醇酯10％～20％，瓜尔胶5％～10％；这类技术方案虽然在一定程度提高了稳定性，但会引起乳饮料粘度增加、口感粗糙等问题。这类稳定剂的组份间仅物理混合、稳定效果和稳定时间有限，仍会发生不同程度的油层上浮、蛋白质沉淀等品质问题，从而降低了产品的货架期，影响了产品的推广。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种口感好、原料易得、安全健康、有良好的乳化效果，能有效地提高乳饮料的稳定性，延长产品的货架期的高品质的牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂。
本发明还提供一种所述牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂在乳饮料中的应用。
技术方案中包括以下原料：
牛乳蛋白0.3～0.6份，阴离子多糖0.3～0.6份，水75.7～87.3份；
制备方法为：将牛乳蛋白溶解在水中，调节pH 7，然后65～95℃高温变性后，降温至15～25℃，再调节pH值为4～8，加入阴离子多糖搅拌至溶解，即得到牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂。
所述牛乳蛋白选自酪蛋白、乳清蛋白和乳铁蛋白中的至少一种。
阴离子多糖选自海藻酸钠、卡拉胶、高甲氧基果胶、低甲氧基果胶和酰胺化果胶中的至少一种。
所述高温变性的时间为10～30min。
所述搅拌速度为800～1200rpm。
上述牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂在乳饮料中的应用，本发明稳定剂可以很好的作为中性和酸性乳饮料中的稳定剂使用。
针对背景技术中存在的问题，发明人特别选择了牛乳蛋白和阴离子多糖复合，并且采用特殊的工艺方法形成牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂溶液。
发明人先将牛乳蛋白溶解在水中，然后控制pH 7左右，然后升高温度，当温度高于其变性温度时，牛乳蛋白结构中的二硫键和疏水键相互作用被破坏，此时再降温后调节pH值为4～8，然后加入阴离子多糖，在此条件下，牛乳蛋白可以和阴离子多糖形成静电复合物，从而增加界面膜的强度以及改善乳饮料体系的稳定性，以牛乳蛋白和阴离子多糖形成的静电复合物具有较好抵抗pH和盐离子的变化的特点，还可以改善和控制乳饮料的流变和质构特征，从而改变赋予食品黏润、适宜的口感，并兼有乳化、稳定或使食品颗粒呈悬浮状态等作用。所述牛乳蛋白的添加量控制在0.3～0.6份，过多蛋白添加会显著增加体系粘度，而牛乳蛋白添加量过少会使得乳化能力不足；所述变性温度控制在65～95℃，过度的加热温度处理会导致乳铁蛋白分子空间结构发生改变，从而降低乳铁蛋白的乳化能力，而在低温处理条件下，乳铁蛋白分子其空间可接近性、蛋白质链的折叠状态、疏水性氨基酸暴露数量等都可能不发生变化，难以形成有效形成静电复合物。变性时间优选10～30min，过长的变性时间同样会降低乳铁蛋白的乳化能力，而变性时间过短会使得乳铁蛋白不能发生有效变性，进一步的，考虑到静电复合物的形成，溶解的搅拌速度控制为800～1200rpm，过高会形成大量气泡，过低会会导致搅拌不均匀，不能形成静电复合物。
所述牛乳蛋白选自酪蛋白、乳清蛋白和乳铁蛋白中的至少一种。牛乳蛋白分为两类：乳清蛋白是一类典型的球蛋白；酪蛋白是具有灵活的非常规二级和三级结构。这些来源于牛奶的蛋白质具有良好的表面活性，稳定的乳液具有理想流变特性。酪蛋白酸钠或乳清蛋白形成的乳液中，蛋白质的界面吸附层随着蛋白质含量的增加而增加，直到达到最高值约2.0～3.0 mg/m2，形成厚而致密的吸附层有助于乳液的长期稳定，其可有效抑制蛋白絮凝引起的乳液失衡，具有良好的乳化特性。优选乳铁蛋白，乳铁蛋白是一种球蛋白，可作为天然乳化剂，且乳铁蛋白还具有较高的等电点(pI＝8.5)和多种生物学功能(如：抗氧化、抗炎症、抗病毒和抗癌活性等功能)
阴离子多糖通过改善乳液连续相的流变特性(粘度)，或形成空间凝胶网络结构，阻止乳饮料中油水两相分离现象或重力引起的分层。它们主要依赖在pH值低于蛋白质等电点时，吸附于带正电的蛋白表面，形成空间位阻而阻碍蛋白质的聚集沉降。
阴离子多糖选自海藻酸钠、卡拉胶、高甲氧基果胶、低甲氧基果胶和酰胺化果胶中的至少一种。这些阴离子多糖能与高温变性的牛乳蛋白在酸性或中性环境性发生化学反应形成静电复合物，这种静电复杂物较现有简单的物理混合和稳定剂相比，具有更为优异的饮料体系的稳定性，所述阴离子多糖的添加量控制在0.3～0.6份，过多添加阴离子多糖会显著增加体系的浓度，导致乳饮料口感粗糙；而阴离子多糖含量过低时不能起到稳定乳饮料的作用。其中，阴离子多糖优选高甲氧基果胶，相较于其它阴离子多糖，它还具有带电量大，能形成高强度的静电相互作用，进而影响静电复合物的形成与结构的优点。
本发明稳定剂可用于乳饮品的稳定剂使用，由于稳定剂中已含有水，因此可按总量的76.9～87.9％配入到乳饮料中。如配入全脂奶粉或脱脂奶粉、糖类制成中性乳饮料，配入全脂奶粉或脱脂奶粉、糖类、柠檬酸钠溶液制得酸性饮料等，本领域技术人员可根据需要具体调配，此为现有技术，不作详述。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明的稳定剂具有良好的乳化效果，可用作各种酸性和中性乳饮料的稳定剂，能有效地提高产品的稳定性，防止蛋白质沉淀，解决脂肪上浮的问题，乳饮料粘度较低、口感细腻，延长产品的货架期。
具体实施方式
实施例1
牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂溶液其组分及质量百分含量为：乳清蛋白0.5份，卡拉胶0.5份，水85份。将0.5份乳清蛋白溶解在水中，调节pH 7，然后采用95℃高温变性10分钟，降低温度至25℃，调节pH值为5，加入0.5份卡拉胶搅拌至溶解，溶解的搅拌速度控制为1000rpm，即得到牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂溶液。所述中性乳饮料的组分及质量百分含量为：全脂奶粉或脱脂奶粉6份，乳化稳定剂溶液86份，白砂糖8份；中性乳饮料的制备方法，包括如下步骤：在乳化稳定剂溶液中依次加入白砂糖，全脂奶粉或脱脂奶粉，搅拌至溶解，升温均质，巴氏灭菌，即得到中性乳饮料。
实施例2
牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂溶液其组分及质量百分含量为：乳铁蛋白0.4份，高甲氧基果胶0.4份，水85.1份。将0.4份乳铁蛋白溶解在水中，调节pH 7，然后采用90℃高温变性20分钟，降低温度至25℃，调节pH值为8，加入0.4份高甲氧基果胶搅拌至溶解，溶解的搅拌速度控制为1000rpm，即得到牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂溶液。所述酸性乳饮料的组分及质量百分含量为：全脂奶粉或脱脂奶粉4份，乳化稳定剂溶液85.9份，白砂糖10份，柠檬酸钠0.1份；酸性乳饮料的制备方法，包括如下步骤：在乳化稳定剂溶液中依次加入白砂糖，全脂奶粉或脱脂奶粉，搅拌至溶解，采用柠檬酸钠溶液调节pH值为4.0，升温均质，巴氏灭菌，即得到酸性乳饮料；
实施例3
牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂溶液其组分及质量百分含量为：酪蛋白0.6份，海藻酸钠0.3份，卡拉胶0.3份，水75.7份。将0.6份酪蛋白溶解在水中，调节pH 7，然后采用65℃高温变性30分钟，降低温度至25℃，调节pH值为4，加入0.3份海藻酸钠和0.3份卡拉胶搅拌至溶解，溶解的搅拌速度控制为1200rpm，即得到牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂溶液。所述中性乳饮料的组分及质量百分含量为：全脂奶粉或脱脂奶粉8份，乳化稳定剂溶液76.9份，白砂糖15.1份；中性乳饮料的制备方法，包括如下步骤：在乳化稳定剂溶液中依次加入白砂糖，全脂奶粉或脱脂奶粉，搅拌至溶解，升温均质，巴氏灭菌，即得到中性乳饮料；
实施例4
牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂溶液其组分及质量百分含量为：乳铁蛋白0.3份，酰胺化果胶0.4份，水87.2份。将0.3份牛乳蛋白溶解在水中，调节pH 7，然后采用90℃高温变性20分钟，降低温度至25℃，调节pH值为8，加入0.3份酰胺化果胶搅拌至溶解，溶解的搅拌速度控制为800rpm，即得到牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂溶液。所述酸性乳饮料的组分及质量百分含量为：全脂奶粉或脱脂奶粉7份，乳化稳定剂溶液84.9份，白砂糖8份，柠檬酸钠0.1份；酸性乳饮料的制备方法，包括如下步骤：在乳化稳定剂溶液中依次加入白砂糖，全脂奶粉或脱脂奶粉，搅拌至溶解，采用柠檬酸钠溶液调节pH值为4.0，升温均质，巴氏灭菌，即得到酸性乳饮料；
实施例5
牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂溶液其组分及质量百分含量为：乳清蛋白0.45份，低甲氧基果胶0.45份，水85.1份。将0.45份乳清蛋白溶解在水中，调节pH 7，然后采用85℃高温变性25分钟，降低温度至25℃，调节pH值为5，加入0.45份低甲氧基果胶搅拌至溶解，溶解的搅拌速度控制为1000rpm，即得到牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂溶液。所述酸性乳饮料的组分及质量百分含量为：全脂奶粉或脱脂奶粉5份，乳化稳定剂溶液86份，白砂糖9份，酸性乳饮料的制备方法，包括如下步骤：在乳化稳定剂溶液中依次加入白砂糖，全脂奶粉或脱脂奶粉，搅拌至溶解，升温均质，巴氏灭菌，即得到酸性乳饮料；
比较例6
牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂溶液其组分及质量百分含量为：乳铁蛋白0.2份，高甲氧基果胶0.2份，水85.5份。将0.4份乳铁蛋白溶解在水中，调节pH 7，然后采用90℃高温变性20分钟，降低温度至25℃，调节pH值为8，加入0.4份高甲氧基果胶搅拌至溶解，溶解的搅拌速度控制为1000rpm，即得到牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂溶液。所述酸性乳饮料的组分及质量百分含量为：全脂奶粉或脱脂奶粉4份，乳化稳定剂溶液85.9份，白砂糖10份，柠檬酸钠0.1份；酸性乳饮料的制备方法，包括如下步骤：在乳化稳定剂溶液中依次加入白砂糖，全脂奶粉或脱脂奶粉，搅拌至溶解，采用柠檬酸钠溶液调节pH值为4.0，升温均质，巴氏灭菌，即得到酸性乳饮料；
比较例7
牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂溶液其组分及质量百分含量为：大豆分离蛋白0.4份，羧甲基纤维素钠0.4份，水85.5份。将0.4份大豆分离蛋白溶解在水中，调节pH 7，然后采用90℃高温变性20分钟，降低温度至25℃，调节pH值为8，加入0.4份羧甲基纤维素钠搅拌至溶解，溶解的搅拌速度控制为1000rpm，即得到牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂溶液。所述酸性乳饮料的组分及质量百分含量为：全脂奶粉或脱脂奶粉4份，乳化稳定剂溶液85.9份，白砂糖10份，柠檬酸钠0.1份；酸性乳饮料的制备方法，包括如下步骤：在乳化稳定剂溶液中依次加入白砂糖，全脂奶粉或脱脂奶粉，搅拌至溶解，采用柠檬酸钠溶液调节pH值为4.0，升温均质，巴氏灭菌，即得到酸性乳饮料；
比较例8
牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂溶液其组分及质量百分含量为：乳铁蛋白0.4份，高甲氧基果胶0.4份，水85.5份。将0.4份乳铁蛋白溶解在水中，加入0.4份高甲氧基果胶搅拌至溶解，溶解的搅拌速度控制为900rpm，即得到牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂溶液。所述酸性乳饮料的组分及质量百分含量为：全脂奶粉或脱脂奶粉4份，乳化稳定剂溶液85.9份，白砂糖10份，柠檬酸钠0.1份；酸性乳饮料的制备方法，包括如下步骤：在乳化稳定剂溶液中依次加入白砂糖，全脂奶粉或脱脂奶粉，搅拌至溶解，采用柠檬酸钠溶液调节pH值为4.0，升温均质，巴氏灭菌，即得到酸性乳饮料；
比较例9
将0.4份乳铁蛋白溶解在85.5份水中，所述中性乳饮料的组分及质量百分含量为：全脂奶粉或脱脂奶粉6份，乳化稳定剂溶液85.9份，白砂糖8.1份；中性乳饮料的制备方法，包括如下步骤：在乳化稳定剂溶液中依次加入白砂糖，全脂奶粉或脱脂奶粉，搅拌至溶解，升温均质，巴氏灭菌，即得到中性乳饮料；
比较例10
将0.5份高甲氧基果胶溶解在82.4份水中，所述酸性乳饮料的组分及质量百分含量为：全脂奶粉或脱脂奶粉7份，乳化稳定剂溶液82.9份，白砂糖8.0份，柠檬酸钠0.1份；酸性乳饮料的制备方法，包括如下步骤：在乳化稳定剂溶液中依次加入白砂糖，全脂奶粉或脱脂奶粉，搅拌至溶解，采用柠檬酸钠溶液调节pH值为4.0，升温均质，巴氏灭菌，即得到酸性乳饮料；
表1：不同pH对实施案例2制备乳铁蛋白-高甲氧基果胶乳化稳定剂溶液的影响
结论：考察不同pH从酸性到碱性范围内乳铁蛋白-高甲氧基果胶乳化稳定剂的稳定性，从电位得知稳定性较好。
表2：不同浓度NaCl对实施案例2制备乳铁蛋白-高甲氧基果胶乳化稳定剂溶液的影响
表3：不同浓度CaCl2对实施案例2制备乳铁蛋白-高甲氧基果胶乳化稳定剂溶液的影响
结论：考察不同NaCl和CaCl2从低浓度到高浓度变化范围内乳铁蛋白-高甲氧基果胶乳化稳定剂的稳定性，稳定性较好。
表4：不同实施例贮藏稳定性
结论：配方中乳铁蛋白、阴离子多糖和水按照特定量的组合和特定的加工工艺可形成乳化稳定剂，形成牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂能有效地提高乳饮料的稳定性，可防止乳饮料在贮藏保质期内出现脂肪圈、分层、蛋白质沉淀等现象，延长产品的货架期。
表5：不同案例感官评定结果
结论：感官评定是利用科学方法，借助人的眼睛、鼻子、嘴巴、手及耳朵，也就是视嗅味触听等五种感觉，并借助心理、生理、物理、化学及统计学原理，测量与分析产品，了解人对这些产品喜欢的程度，并测知产品本身的品质特性，广泛应用于食品行业。乳饮料感官评分标准详见表5，可以得知：牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂有效地提高乳饮料产品的稳定性，粘度较低、口感较为细腻，产品的货架期长。

Claims (6)

1.一种牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂的制备方法，其特征在于，包括以下重量份数原料：
牛乳蛋白0.3～0.6份，阴离子多糖0.3～0.6份，水75.7～87.3份；
制备方法为：将牛乳蛋白溶解在水中，调节pH 7，然后65～95℃高温变性后，降温至15～25℃，再调节pH值为4～8，加入阴离子多糖搅拌至溶解，即得到牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂。
2.如权利要求1所述的牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂的制备方法，其特征在于，所述牛乳蛋白选自酪蛋白、乳清蛋白和乳铁蛋白中的至少一种。
3.如权利要求1所述的牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂的制备方法，其特征在于，阴离子多糖选自海藻酸钠、卡拉胶、高甲氧基果胶、低甲氧基果胶和酰胺化果胶中的至少一种。
4.如权利要求1-3任一项所述的牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂的制备方法，其特征在于，所述高温变性的时间为10～30min。
5.如权利要求1-3任一项所述的牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌速度为800～1200rpm。
6.一种牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂的应用，其特征在于，所述牛乳蛋白-阴离子多糖乳化稳定剂在乳饮料中的应用。
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