CN106798009B - 一种添加凝胶性β-乳球蛋白制品的发酵乳及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种添加凝胶性β‑乳球蛋白制品的发酵乳及其制备方法。本发明的添加凝胶性β‑乳球蛋白制品的发酵乳，其是以生乳或复原乳液为原料，添加凝胶性β‑乳球蛋白制品，经杀菌、发酵后制成的。所述β‑乳球蛋白制品是β‑乳球蛋白原料经去除其中0.2～0.3μm以上乳脂及其他大粒径成分、去除其中乳糖和分子量500～3000以下小分子物质后、再回添特定量的阳离子所制得的产品。本发明通过在发酵乳原料中添加凝胶性β‑乳球蛋白制品，提升了发酵乳的品质和延长了货架期。

Description

一种添加凝胶性β-乳球蛋白制品的发酵乳及其制备方法

技术领域

本发明是关于一种添加凝胶性β-乳球蛋白制品的发酵乳及其制备方法。

背景技术

β-乳球蛋白(β-lactoglobulin，简称β-Lg)是由乳腺上皮细胞合成的乳特有蛋白，是主要的乳清蛋白之一。β-乳球蛋白在牛乳乳清中占蛋白质质量的43.6％～50.0％，在脱脂牛乳中的含量约为2.0g/L～4.0g/L。β-乳球蛋白对乳清蛋白质的凝胶性和黏着性等机能特性有着重大影响，在食品工业中有着广泛的利用价值和开发前景。

牛乳中的β-乳球蛋白由162个氨基酸残基组成，分子量在18400左右，等电点为5.1～5.3，在牛乳中主要以二聚体形式存在，二聚体像一个拉长的椭圆体，长约6.95nm，宽约3.6nm。β-乳球蛋白中有5个半胱氨酸残基，其中4个是以两组二硫键的形式结合，剩下的1个残基作为自由状态的硫氢基存在，β-乳球蛋白在多种条件下都能形成凝胶。根据形成凝胶条件的不同，β-乳球蛋白凝胶可分为热凝胶(heat-setgel)、冷凝胶(cool-setgel)，其中冷凝胶又可分为酸诱导凝胶、加压凝胶、离子诱导凝胶。其中，β-乳球蛋白的热凝胶性能对于其在食品中的应用具有重要价值。β-乳球蛋白的凝胶传统上主要是通过热处理得到的。当浓缩的β-乳球蛋白溶液加热到65℃以上时，会使蛋白变性，天然构象发生变化，去折叠，使包埋在天然结构内部的疏水侧链基团暴露出来，然后聚集成三维网络结构，这样形成的网络结构能通过毛细管力来诱捕水。β-乳球蛋白的热凝胶性优于卵白蛋白，加上其良好的持水性能，已成为众多食品中功能性较高的添加剂。目前，一些生产商已采用热诱导β-乳球蛋白胶来模仿和替代脱脂食品中的动物脂肪，从而带动以乳清为原料的脂肪替代品的开发。

然而，当前作为食品工业原料的β-乳球蛋白产品很多，多是对乳清蛋白深加工(例如提取出其中的α-乳白蛋白)过程中的副产物，乳清蛋白分离出其中的α-乳白蛋白后的溶液中含有大量的β-乳球蛋白，这类β-乳球蛋白产物中，β-乳球蛋白的含量通常仅为总干物质含量的60～70％左右，一般不超过85％，还存在大量的其他蛋白或是杂质，另，由于β-乳球蛋白的生产工艺复杂，生产过程对一些因素无法控制，导致在最终的成品中，β-乳球蛋白会失去或降低原有的一些特性，特别是可能会不具有凝胶特性或凝胶特性很弱(经过国际通用的物性质构仪测定其热凝胶性，一般凝胶力不超过200g)，滋气味也发生一些变化，这使β-乳球蛋白的利用受到局限性。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种添加凝胶性β-乳球蛋白制品的发酵乳，通过在发酵乳原料中添加凝胶性β-乳球蛋白制品，提升了发酵乳的品质和延长了货架期。

本发明的另一目的在于提供所述添加凝胶性β-乳球蛋白制品的发酵乳的制备方法。

一方面，本发明提供了一种添加凝胶性β-乳球蛋白制品的发酵乳，其是以生乳或复原乳液为原料，添加凝胶性β-乳球蛋白制品，经杀菌、发酵后制成的。

根据本发明的具体实施方案，本发明的发酵乳中，所述凝胶性β-乳球蛋白制品，其凝胶力为500～550g(热凝胶力，通过TA-XTPlus型质构仪，国际标准探头P/0.5，实验速度0.50mm/s，上提速度10.00mm/s，穿透距离28mm，2℃时测量)。本发明中，主要是通过在发酵乳原料中添加所述凝胶性β-乳球蛋白制品，可使得发酵乳产品具有良好的组织结构稳定性，可延长发酵乳的货架期。

如前所述，现有技术中的β-乳球蛋白产品(主要是乳清蛋白深加工副产物，可以是β-乳球蛋白液或是β-乳球蛋白粉)在加工过程中会失去或降低其原有的凝胶特性。本发明中，为实现对乳清蛋白深加工副产物β-乳球蛋白的大规模的应用，还对现有技术中的这类β-乳球蛋白产品(β-乳球蛋白液或β-乳球蛋白粉)进行了加工，提高其凝胶性，使所得β-乳球蛋白制品可用于本发明的发酵乳。

根据本发明的具体实施方案，本发明的β-乳球蛋白制品可以是以现有技术中的β-乳球蛋白产品(β-乳球蛋白液或β-乳球蛋白粉)为原料经加工而制得，此类原料多是对乳清蛋白深加工(例如提取出其中的α-乳白蛋白)过程中的产物，其中β-乳球蛋白的含量通常为总干物质含量的60％以上，一般不超过85％，存在大量的其他蛋白，另含有部分乳脂肪、乳糖或是灰分等杂质。由于本发明中是将这些以β-乳球蛋白为主的蛋白产品作为本发明的β-乳球蛋白制品的原料，同时为将这些以β-乳球蛋白为主的蛋白产品与β-乳球蛋白分子区分开以使表述清楚，本发明中将这些以β-乳球蛋白为主的蛋白产品称为“β-乳球蛋白原料”。即，本发明中的β-乳球蛋白原料可以是现有技术中乳清蛋白提取出其中的α-乳白蛋白后的蛋白溶液，或是进一步经干燥后的蛋白粉。优选地，适用于本发明的β-乳球蛋白原料中β-乳球蛋白的含量为总干物质含量的60％以上，优选为60％～85％；更优选地，其中α-乳白蛋白的含量不超过总干物质含量的15％。例如，本发明中可采用浓缩乳清蛋白(例如WPC80)或是浓缩乳清蛋白进一步分离出其中的α-乳白蛋白后的β-乳球蛋白粗品作为本发明的β-乳球蛋白原料。

除特别注明外，本发明中所述的百分含量及比例均为重量百分含量及比例。

根据本发明的具体实施方案，本发明的发酵乳中的β-乳球蛋白制品为β-乳球蛋白原料去除其中0.2～0.3μm以上乳脂成分、去除其中乳糖以及分子量500～3000以下小分子物质后、再调节阳离子含量所制得的产品。优选地，其中以该β-乳球蛋白制品的总干物质含量计，其中一价阳离子含量为500～600mg/100g、二价阳离子含量200～280mg/100g。其中，所述一价阳离子包括K⁺和/或Na⁺，优选为Na⁺。所述二价阳离子包括Ca²⁺和/或Mg²⁺，优选为Ca^{2 +}。本发明中，通过对β-乳球蛋白原料进行加工，控制其中乳脂含量、乳糖含量和阳离子含量，具体而言去除其中0.2～0.3μm以上乳脂及其他大粒径物质、去除其中乳糖以及分子量500～3000以下小分子物质后、再调节阳离子含量，所得β-乳球蛋白制品具有较强的凝胶力，其总固形物含量10％～20％的溶液在加热条件下可形成热凝胶，其凝胶力可达500～550g(热凝胶力，本发明中凝胶力测定条件：通过TA-XTPlus型质构仪，国际标准探头P/0.5，实验速度0.50mm/s，上提速度10.00mm/s，穿透距离28mm，2℃时测量)。

根据本发明的具体实施方案，适用于本发明的β-乳球蛋白制品，其调制成蛋白浓度10％～20％的水溶液的pH值在6.5～7.0之间。

根据本发明的具体实施方案，适用于本发明的β-乳球蛋白制品，可按照包括以下步骤的方法制备得到：

①将β-乳球蛋白原料调制成干物质含量10％～20％的蛋白质溶液；

②使用0.2～0.3μm级的过滤器将步骤①的蛋白质溶液过滤，滤除粒径0.2～0.3μm以上乳脂；并根据需要调整过滤后蛋白质溶液的pH值为6.5～7.0；

③使用能透过分子量500～3000的膜包对步骤②得到的蛋白质溶液进行脱乳糖及脱盐处理，处理至溶液中乳糖含量0.1％以下，且溶液浓度达到30％～40％时其电导率在10μs/cm以下；

④向经脱乳糖及脱盐处理后的蛋白溶液中添加K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺，使溶液中以总干物质含量计，一价阳离子含量为500～600mg/100g、二价阳离子含量200～280mg/100g；

经步骤④调整阳离子含量后的蛋白溶液作为液态的β-乳球蛋白制品，或进一步经浓缩制成浓缩的β-乳球蛋白溶液制品，或经过干燥处理制成粉末状的β-乳球蛋白制品。

根据本发明的具体实施方案，本发明的β-乳球蛋白制品的制备方法中，如前所述，β-乳球蛋白原料中，β-乳球蛋白含量为总干物质含量的60％以上。优选地，所述β-乳球蛋白原料为浓缩乳清蛋白，例如WPC80，或是浓缩乳清蛋白分离出其中的α-乳白蛋白后的蛋白粗品。

根据本发明的具体实施方案，本发明的β-乳球蛋白制品的制备方法中，步骤②中使用0.2～0.3μm级的过滤器可滤除原料中的大部分乳脂及大粒径的物质(乳清蛋白中的大部分乳脂的粒径为0.3～0.45μm)，优选使用0.3μm级的过滤器。

根据本发明的具体实施方案，本发明的β-乳球蛋白制品的制备方法中，步骤②中是使用0.05～0.2mol/L的NaOH或HCl调节蛋白溶液的pH值。

根据本发明的具体实施方案，本发明的β-乳球蛋白制品的制备方法中，步骤③中使用能透过分子量500～3000、优选分子量2000～3000的膜包进行脱乳糖及脱盐操作，优选地，本发明是脱除分子量2000以下、更优选分子量3000以下的物质。发明人在研究中发现，如果不经过该乳糖处理步骤，所制得的蛋白制品凝胶力较差且难以保证具有正常的色泽及滋气味。脱乳糖及脱盐的具体操作可参照所属领域的常规技术进行，本发明中主要是脱至蛋白溶液浓度达到30％～40％时，其电导率在10μs/cm以下。

根据本发明的具体实施方案，本发明的β-乳球蛋白制品的制备方法，还包括将脱乳糖脱盐后的蛋白溶液加水稀释为10％～15％的蛋白质溶液、再添加阳离子的过程。该稀释过程的主要作用是为添加阳离子时计量方便。

根据本发明的具体实施方案，本发明的β-乳球蛋白制品的制备方法中，是通过添加食品级的NaCl和CaCl₂来调整蛋白溶液中一价阳离子和二价阳离子总量。

根据本发明的具体实施方案，本发明的β-乳球蛋白制品的制备方法中，优选地，经步骤④调整阳离子含量后的蛋白溶液可直接用于添加到发酵乳的发酵基料中(具体添加量按照其中的总干物质含量进行计量)，也可进一步经冷冻干燥制成粉末状的β-乳球蛋白制品，以粉末形式进行配料制备发酵乳。

根据本发明的具体实施方案，本发明的发酵乳中，所述β-乳球蛋白制品在发酵乳中的添加量以该β-乳球蛋白制品的总干物质含量计，为发酵乳总重量的0.15％～2％；优选为0.5％～1％。

另一方面，本发明还提供了所述发酵乳的制备方法，该方法包括：

其是以生乳或复原乳液为原料，添加凝胶性β-乳球蛋白制品，经杀菌、发酵制成发酵乳。

根据本发明的具体实施方案，本发明的发酵乳的制备方法中，所述杀菌条件为90～100℃条件下杀菌5～10min。

本发明主要是利用了具备凝胶性的β-乳球蛋白制品，将其添加到发酵乳原料中，可使得发酵乳产品具有良好的组织结构稳定性，延长了发酵乳的货架期。除所添加的β-乳球蛋白制品及对应的杀菌条件外，发酵乳中的其他原料及具体的发酵工艺可参照原有技术进行。由于本发明的发酵乳中添加了β-乳球蛋白制品，其他蛋白原料的量可酌情减少。

根据本发明的一具体实施方式，本发明的发酵乳的原料配方为(以发酵乳各原料总重量为100％计)：本发明的β-乳球蛋白制品0.15％～2％，优选0.5％～1％；白砂糖0～10％，优选5％～10％；果胶0～0.2％，优选0.1～0.2％；发酵剂适量；牛奶余量。

实验表明，本发明的添加了凝胶性β-乳球蛋白制品的发酵乳，其风味浓郁且突出，同时酸奶的货架期显著延长。

具体实施方式

为了更清楚地理解本发明的实质，下面通过具体实例进一步详细说明本发明，但本发明并不因此而受到任何限制。

实施例1、凝胶性β-乳球蛋白制品的制备

β-乳球蛋白粉原料(乳清蛋白深加工分离出其中的α-乳白蛋白后的产物)，其中总蛋白、脂肪、乳糖、灰分和离子含量如表1。

表1

按照以下方法制备本实施例的β-乳球蛋白制品：

①将上述β-乳球蛋白粉原料(其中β-乳球蛋白含量占总蛋白含量的约62％)配制成总干物质浓度12wt％的蛋白质溶液；

②使用0.3μm级的膜过滤器将蛋白质溶液过滤，除去0.3μm以上脂肪及其他大粒径物质，得到过滤后的蛋白质溶液；

③使用0.1mol/L的NaOH调节蛋白溶液的pH值至6.5；

④使用能透过分子量3000的膜包进行脱乳糖和脱盐处理，溶液浓度达到30～40％之间时，测定电导率，直至电导率值显示小于10μs/cm，结束脱乳糖和脱盐，经检测，其中未检出乳糖，已基本完全脱除乳糖；

⑤将已脱乳糖脱盐的乳清蛋白溶液添加纯水稀释为12％的蛋白质溶液；

⑥在步骤⑤的12％的蛋白质溶液中添加食品级的NaCl和CaCl₂，通过计算添加后，使蛋白溶液中一价阳离子含量达到500mg/100g(以蛋白溶液中每100g干物质计，以下相同)、二价阳离子总量200mg/100g。

⑦将配制好的乳清蛋白溶液进行冷冻干燥处理，最后制得本实施例的β-乳球蛋白粉制品。其滋气味正常，带有乳香味。

将本实施例所用β-乳球蛋白粉原料及所制得的凝胶性β-乳球蛋白分别配制为12％的乳清蛋白溶液，在85-90℃的水浴锅中保温处理50min，取出置于2℃冰箱中冷却24h，待测其凝胶性。

凝胶测定条件：TA-XTPlus型质构仪，国际标准探头P/0.5；实验速度0.50mm/s；上提速度10.00mm/s，穿透距离28mm，2℃时测量。

测定结果见表2所示。

表2凝胶性测定结果

项目	实施例1的凝胶性β-乳球蛋白制品	β-乳球蛋白粉原料
			凝胶力(g)	500～550	100～130

实施例2、添加凝胶性β-乳球蛋白制品的发酵乳的制备

发酵乳加工工艺流程：

①将0.2重量份的实施例1制得的β-乳球蛋白制品和7重量份的白砂糖混合均匀；

②将混好的β-乳球蛋白制品和白砂糖的混合物料加入到温度为50℃的100重量份的牛奶中，以3000转/分的速度搅拌20min；

③将搅拌好的料液通过压力为200MPa的均质机进行均质；

④均值好的料液在95℃条件下杀菌5min，杀菌后冷却料液至42℃；

⑤在料液中投入直投式发酵剂后，静置于培养箱中发酵5h，取出置于2～6℃冰箱中冷藏24h，得发酵乳。

制得的发酵乳在经过品尝后，风味浓郁且突出。

实施例3

参照实施例2制备发酵乳，与实施例2不同的是，将0.5份的实施例1的β-Lg制品和7份的白砂糖混合均匀，其余操作均同实施例2。

实施例4

参照实施例2制备发酵乳，与实施例2不同的是，将1份的实施例1的β-Lg制品和7份的白砂糖混合均匀，其余操作均同实施例2。

实施例5

参照实施例2制备发酵乳，与实施例2不同的是，将2份的实施例1的β-Lg制品和7份的白砂糖混合均匀，其余操作均同实施例2。

对比例1

参照实施例2制备发酵乳，与实施例2不同的是，将0.5份的未经本发明技术手段处理的β-乳球蛋白粉(即直接采用实施例1所用β-乳球蛋白粉原料)和7份的白砂糖混合均匀，其余操作均同实施例2。

各实施例发酵乳风味口感和货架期稳定性考察实验

选定20名有丰富经验的感官品评师，分别从酸奶的口感、风味、组织状态、综合得分四方面对上述实施例制备的酸奶进行评价。口感评价包括酸奶入口后的细腻度、爽滑度、粘口感；风味包括酸奶入口后风味的释放程度、香气；组织状态指酸奶的感官状态；综合评分是对酸奶整体的评价得分，得分越高，说明效果越好。评比结果见表3及表4所示。

表3酸奶感官评价结果

指标	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	对比例1
						口感	80	88	85	70	70
风味	78	85	90	85	75
						组织状态	80	87	94	80	80
综合得分	80	87	89	75	75

产品货架期是在符合发酵乳国家标准的基础上以产品明显析出乳清为判断依据。

表4酸奶货架期研究结果

指标	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	对比例1
						货架期(天)	25	28	30	33	21

由表3和表4可知，实施例3和实施例4在感官得分相对最高，货架期时间较对比例1延长较为明显，说明改善β-乳球蛋白凝胶性后的应用作用突出。

Claims (8)

1.一种添加凝胶性β-乳球蛋白制品的发酵乳，其是以生乳或复原乳液为原料，添加凝胶力为500～550g的凝胶性β-乳球蛋白制品，经杀菌、发酵后制成的；

其中，凝胶力为500～550g的凝胶性β-乳球蛋白制品是β-乳球蛋白原料去除其中0.2～0.3μm以上乳脂成分并根据需要调整蛋白质溶液的pH值为6.5～7.0、去除其中乳糖以及分子量3000以下小分子物质后、再调节阳离子含量所制得的产品；以该β-乳球蛋白制品的总干物质含量计，其中一价阳离子含量为500～600mg/100g、二价阳离子含量200～280mg/100g；所述β-乳球蛋白制品调制成蛋白浓度10％～20％的水溶液的pH值在6.5～7.0之间；所述β-乳球蛋白原料中，β-乳球蛋白含量为总干物质含量的60％以上。

2.根据权利要求1所述的发酵乳，其中，所述β-乳球蛋白制品是按照包括以下步骤的方法制备得到的：

①将β-乳球蛋白原料调制成干物质含量10％～20％的蛋白质溶液；

②使用0.2～0.3μm级的过滤器将步骤①的蛋白质溶液过滤，滤除粒径0.2～0.3μm以上乳脂；并根据需要调整过滤后蛋白质溶液的pH值为6.5～7.0；

③使用能透过分子量3000的膜包对步骤②得到的蛋白质溶液进行脱乳糖及脱盐处理，处理至溶液中乳糖含量0.1％以下，且溶液浓度达到30％～40％时其电导率在10μs/cm以下；

④向经脱乳糖及脱盐处理后的蛋白溶液中添加K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺，使溶液中以总干物质含量计，一价阳离子含量为500～600mg/100g、二价阳离子含量200～280mg/100g；

经步骤④调整阳离子含量后的蛋白溶液作为液态的β-乳球蛋白制品，或进一步经浓缩制成浓缩的β-乳球蛋白溶液制品，或经过干燥处理制成粉末状的β-乳球蛋白制品。

3.根据权利要求2所述的发酵乳，其中，步骤②中使用0.05～0.2mol/L的NaOH或HCl调节蛋白溶液的pH值。

4.根据权利要求3所述的发酵乳，其中，是通过添加食品级的NaCl和CaCl₂来调整蛋白溶液中一价阳离子和二价阳离子总量。

5.根据权利要求1所述的发酵乳，其中，所述β-乳球蛋白制品在发酵乳中的添加量以该β-乳球蛋白制品的总干物质含量计，为发酵乳总重量的0.15％～2％。

6.根据权利要求5所述的发酵乳，其中，所述β-乳球蛋白制品在发酵乳中的添加量以该β-乳球蛋白制品的总干物质含量计，为发酵乳总重量的0.5％～1％。

7.权利要求1～6任一项所述的发酵乳的制备方法，该方法包括：

其是以生乳或复原乳液为原料，添加凝胶力为500～550g的凝胶性β-乳球蛋白制品，经杀菌、发酵制成发酵乳；

其中，凝胶力为500～550g的凝胶性β-乳球蛋白制品是β-乳球蛋白原料去除其中0.2～0.3μm以上乳脂成分并根据需要调整蛋白质溶液的pH值为6.5～7.0、去除其中乳糖以及分子量3000以下小分子物质后、再调节阳离子含量所制得的产品；以该β-乳球蛋白制品的总干物质含量计，其中一价阳离子含量为500～600mg/100g、二价阳离子含量200～280mg/100g；所述β-乳球蛋白制品调制成蛋白浓度10％～20％的水溶液的pH值在6.5～7.0之间；所述β-乳球蛋白原料中，β-乳球蛋白含量为总干物质含量的60％以上。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述杀菌条件为90～100℃条件下杀菌5～10min。