CN107072271A - 包含从不溶性纤维素浆料制备的胶体微晶纤维素的有效植物蛋白饮品稳定剂 - Google Patents
包含从不溶性纤维素浆料制备的胶体微晶纤维素的有效植物蛋白饮品稳定剂 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供共磨碎MCC/CMC稳定剂组合物，包含从不溶性纤维素浆料制备的MCC，其用于稳定植物蛋白基饮品。还提供植物蛋白饮品组合物，使用包含从不溶性纤维素浆料制备的MCC的共磨碎MCC/CMC稳定剂组合物使其稳定。进一步提供了使植物蛋白饮品组合物稳定的方法，该方法使用包含从不溶性纤维素浆料制备的MCC的共磨碎MCC/CMC稳定剂组合物。
Description
发明领域
本发明涉及共磨碎微晶纤维素/羧甲基纤维素(“MCC/CMC”)饮品稳定剂组合物，所述组合物包含从不溶性纤维素浆料制备的微晶纤维素，其具有独特天然半纤维素成分概况。本发明还涉及用改善的稳定剂稳定的植物蛋白基饮品组合物以及使用改善的稳定剂使植物蛋白基饮品组合物稳定的方法。
发明背景
微晶纤维素(“MMC”或“纤维素凝胶”)常用于食品工业以增强最终食品产物的性质和品质。例如，其在食品应用(包括饮料)中用作粘结剂和稳定剂以及用作稳定剂。其还在药物片剂中用作粘结剂和崩解剂，在液体药物制剂中用作悬浮剂，以及在工业应用中、家用产品(诸如去污剂和/或漂白片剂)中、农业制剂中、以及个人护理产品(诸如洁齿剂和化妆品)中用作粘结剂、崩解剂和加工助剂。
通常利用来自纯化的棉花或溶解性木浆料的纤维生产MMC。这些溶解性纤维素浆料来源具有非常高的α-纤维素含量，高达90％或更高。认为MCC中的半纤维素是杂质。用无机酸，优选使用盐酸处理所述纤维素(酸水解)。酸选择性地攻击纤维素聚合物链的有序性较低的区域从而暴露并且释放结晶位点，这些位点形成组成微晶纤维素的结晶聚集体。然后从反应混合物中分离它们，并且洗涤以去除降解的副产物。所得的湿物质，通常含有40-60％的水分，在本领域中称作以下几个名称，包含“水解的纤维素”、“水解的纤维素湿饼”、“整平的DP纤维素、“微晶纤维素湿饼”或简单称为“湿饼”。
用于MCC生产的经典工艺是由O.A.Battista首创(美国专利号2,978,446；3,023,104；和3,146,168)的纯化的纤维素的酸水解。为了在降低成本的同时维持或改善MCC品质，已经提出了各种替代性的工艺。其中包括蒸汽爆破(美国专利5,769,934；Ha等)，反应性挤出(美国专利6,228,213；Hanna等)，一步水解及漂白(国际专利公布WO2001002441A1；Schaible等)，以及在用氧气和/或二氧化碳气体加压并在100℃至200℃下运行的反应器中的半结晶纤维素和水反应液的部分水解(美国专利5,543,511；Bergfeld等)。
微晶纤维素和/或水解的纤维素湿饼已经修饰以用于多种用途。在食品应用中其用作凝胶剂、增稠剂、脂肪替代品、和/或无热值填充物，以及作为悬浮稳定剂和/或调质剂。其也被用作药物和化妆品乳液和乳膏中的乳液稳定剂和悬浮剂。通过对微晶纤维素或湿饼施加强烈的磨损(高剪切)力进行改性以用于这种用途，其结果是微晶基本上被细分以产生细微分割的粒子。但是，当粒径减小时，单个的粒子在干燥时倾向于聚集或角质化(hornify)。可以在磨碎过程中或在干燥之前的磨碎后加入保护性胶体，例如羧甲基纤维素钠(“CMC”)。保护性胶体完全或部分中和较小尺寸颗粒之间的氢键或其他键结合力。美国专利号3,539,365(Durand等)描述了一种胶体MCC，例如CMC涂覆的MCC。该添加剂也促进材料在干燥之后的再分散。所得的材料通常称作磨碎的MCC或胶体MCC。
当在水中分散时，胶体MCC形成白色不透明触变凝胶。美国宾夕法尼亚州费城的FMC公司(Philadelphia,Pa.,USA)生产销售各种级别的该产品，包含共处理的微晶纤维素和CMC钠，名称例如和
已研究了制备MCC的替代性来源。由替代性来源制备的MCC也已被提及用于制备共磨碎MCC/CMC或胶体MCC，例如美国专利申请US2013/0090391(Tan等)、US 2013/0150462(Tan等)和WO 2013/052114(Tan等)。特别地，这些尝试包括利用用于MCC生产的不溶性纤维素浆料，包括绒毛纤维素浆料、农业废弃物以及传统上不用于MCC生产的其它植物部分。然而，与由溶解性纤维素浆料制备的MCC相比，不溶性纤维素纸浆产生了在食品中性能较差的MCC或胶体MCC。
仍然需要获得由不溶性纤维素浆料制备的胶体MCC组合物，包括具有增强的稳定性的绒毛纤维素浆料，其可用于各种应用，特别是植物蛋白基饮品。
发明目的
本发明实施方式的目的是提供共磨碎MCC/CMC稳定剂组合物，其具有从不溶性纤维素浆料制备的独特天然半纤维素成分。本发明的实施方式的目的还在于使用共磨碎MCC/CMC稳定剂使植物蛋白基饮品具有增强的稳定性。
发明内容
本发明提供共磨碎MCC/CMC稳定剂组合物，包含从不溶性纤维素浆料制备的微晶纤维素(“MCC”)、羧甲基纤维素(“CMC”)，其中，不溶性浆料中天然半纤维素(例如木聚糖和甘露聚糖)的含量为约2.0干重％-约10.0干重％，所述MCC和CMC共磨碎，MCC的总量的15重量％-100重量％由不溶性纤维素浆料制备，MCC和CMC的重量比为约95:5-70:30，且所述稳定剂以2.6％固体的浓度分散于水中时的起始粘附为250cps-750cps。优选天然半纤维素是木聚糖、甘露聚糖或其组合。
本发明还提供由所述共磨碎MCC/CMC稳定剂稳定的植物蛋白基饮品组合物。在本发明的某些其他非限制性实施方式中，饮品组合物为非乳制奶饮品、调味的非乳制奶饮品、咖啡饮品、蛋白质奶昔、营养补充剂、婴儿配方食品、膳食替代饮品或减肥饮品。优选所述饮品组合物是非乳制奶饮品，更优选为花生奶。
本发明还提供用于制备本发明的稳定剂组合物的方法，所述方法包括：共磨碎(i)微晶纤维素MCC和(ii)羧甲基纤维素CMC，所述MCC的不溶性纤维素浆料含量以干重基准计为MCC的约15％-100％，其中，不溶性纤维素浆料的天然半纤维素含量以干重基准计为不溶性纤维素浆料的约2％-约10％，其中，MCC的量与CMC的量的重量比为约95:5至约70:30；且其中，共磨碎MCC/CMC以2.6％固体的浓度分散于水中时，起始粘度为约250cps至约750cps。在本发明的某些其它非限制性实施方式中，所述方法还包括提供具有高DS和中等粘度的CMC并将具有高DS和中等粘度的CMC与共磨碎MCC/CMC进行湿混。优选以共磨碎MCC/CMC与具有高DS和中等粘度的CMC之比为约99:1至85:15的重量比的量提供具有高DS和中等粘度的CMC，更优选重量比为约92:8。
本发明还提供用所述共磨碎MCC/CMC饮品稳定剂使植物蛋白基饮品组合物稳定的方法。在本发明的某些其他非限制性实施方式中，由共磨碎MCC/CMC饮品稳定剂稳定的饮品组合物为非乳制奶饮品、调味的非乳制奶饮品、咖啡饮品、蛋白质奶昔、营养补充剂、婴儿配方食品、膳食替代饮品或减肥饮品。优选所述饮品组合物是非乳制奶饮品，更优选为花生奶。
发明详述
在本发明的某些其它非限制性实施方式中，所述稳定剂组合物还包含在干燥前与共磨碎MCC/CMC稳定剂湿混的具有高取代度(DS)的CMC。在本发明的某些其他非限制性实施方式中，湿混产物经喷雾干燥。在本发明的某些其它非限制性实施方式中，以共磨碎MCC/CMC稳定剂与具有高DS和中等粘度的CMC之比为约99:1至85:15的重量比将具有高DS的CMC湿混。更优选共磨碎MCC/CMC稳定剂与具有高DS的CMC的重量比为约92:8。在本发明的某些其它非限制性实施方式中，在干燥前与共磨碎MCC/CMC稳定剂湿混的CMC是中等粘度的CMC。在本发明的某些其它非限制性实施方式中，不溶性纤维素浆料是低成本浆料、造纸用浆料、绒毛浆料、硫酸盐浆料(Kraft pulp)、亚硫酸盐浆料、苏打浆料、南方漂白软木硫酸盐浆料(southern bleached softwood Kraft pulp)、北方漂白软木硫酸盐浆料(northernbleached softwood Kraft pulp)、漂白桉树硫酸盐浆料(bleached Eucalyptus Kraftpulp)、漂白硬木硫酸盐浆料(bleached hardwood Kraft pulp)、非木浆料、纤维素性农业残渣或其任意组合。优选不溶性纤维素浆料是低成本浆料，更优选为漂白软木硫酸盐浆料(例如CPH浆料)。在本发明的某些其它非限制性实施方式中，以2.6％固体的浓度分散于水中时的起始粘度优选为300cps至700cps，更优选为400cps至700cps。
如本文所述，“胶体”和“胶体的”在本说明书中可互换使用，限定可在混合物中悬浮的颗粒。如本领域普通技术人员所知晓，胶体粒子具有一定的平均粒径，例如，约0.1至10微米级的粒径。本文描述的胶体粒子只要能够形成胶体悬液，则可具有任意合适的粒径。
“凝胶”涉及软的、固体或类固体材料，其由至少两种组分组成，其一是充足的液体(Almdal,K.等，Towards a phenomenological definition of the term‘gel’“有关术语‘凝胶’的唯象定义”。Polymer and Gel Networks 1993,1,5-17)。“胶强度(G)”是指系统的可逆储存的能量(弹性模量G')，涉及本文的组合物时是纤维素浓度的函数。
所述纤维素浆料的主要组分通常是(含量降序)纤维素、半纤维素和木质素。纤维素和半纤维素均为碳水化合物，是具有六个碳单元(β-1,4-连接的D-葡萄糖)的线性多糖的纤维素(也称作α-纤维素)。半纤维素是植物细胞壁中的非纤维素的任意多糖。半纤维素包含木葡聚糖、木聚糖、甘露聚糖、半乳聚糖和β-葡聚糖。半纤维素通常是比纤维素短得多的聚合物。木聚糖主要含有β-1,4-连接的D-木糖。甘露聚糖主要含有β-1,4-连接的D-甘露糖和D-葡萄糖(如葡甘露聚糖)。木质素是一种很大程度上不溶于酸的芳族聚合物材料。木质素作为纤维素源材料中的纤维素纤维的天然粘合剂。
如本文所用，术语“天然”半纤维素指用于制备MCC的浆料中天然存在的任何半纤维素。由不溶性纤维素浆料或由不溶性纤维素浆料和可溶性浆料的混合物制备MCC。如果需要混合物，则例如MCC整体的至少15％可由不溶性纤维素浆料制备。不溶性纤维素浆料包含例如低成本浆料、造纸用浆料、绒毛浆料、硫酸盐浆料、亚硫酸盐浆料、苏打浆料、南方漂白软木硫酸盐浆料(“SBSK”)、北方漂白软木硫酸盐浆料(“NBSK”)、漂白桉树硫酸盐浆料(“BEK”)、非木浆料、纤维素性农业残渣。具体的低成本浆料包含来自威尔汉森公司(Weyerhaeuser)的CPH浆料。溶解性浆料包含溶解性木浆料、粘胶级浆料(viscose gradepulp)、人造丝级浆料(rayon grade pulps)和专业级浆料。溶解性浆料具有高纤维素含量，高于90％(通常高于92％)，并具有特别低的半纤维含量。在一个实施方式中，所用的MCC得到美国食品药品监督管理局的批准，可用于人类消费。
可以如下测量本文中所涉及的所有CMC的粘度。可以使用布氏(Brookfield)粘度仪，在25℃、60rpm、心轴(spindle)#1的条件下，在水中以2％的固体浓度测量低于100cp的粘度。本文中有时使用的“中等粘度”CMC是指具有约200-4000cp(例如，当用布氏粘度仪在25℃，30rpm，心轴#2下在水中以2％的固体测量时)的CMC。具有高于“中等粘度”的粘度的任意CMC可以被认为是“高粘度”级CMC(并且可以用布氏粘度仪在25℃，30rpm，心轴#3或#4下在水中以2％的固体测量这样的粘度)。
可使用本领域任何已知方法共磨碎MCC和CMC，例如通过引用纳入本文的美国专利申请2013/0090391所述的那些。另外，这些方法包括将水溶性CMC与包含至少42％的固体的MCC湿饼混合，其中MCC与CMC的重量比为约95:5至约70:30。MCC与CMC的重量比具体为约90:10至约70:30；MCC与CMC的重量比更具体为约90:10至约75:25。
用足够的强度挤出湿混物，实现共磨碎和组分间的相互作用。如本说明书所用，术语“经磨碎的”和“磨碎”可互换使用，以表示将至少一部分(如果不是全部的)颗粒的尺寸有效降低至胶体尺寸的方法。该方法是机械方法，其在MCC湿饼与CMC共混前将剪切力引入MCC湿饼，或引入MCC湿饼与CMC的混合物。“共磨碎”是指向MCC与CMC组分的混合物施加高剪切力。例如，可以通过共挤出、碾磨或捏合来获得合适的磨碎条件。
本文所用MCC/CMC共磨碎在具有高剪切力和高压缩力的高强度下进行，从而使得到的胶体MCC产物充分磨碎。如本文所用，“剪切力”是指由所施加的力产生的作用，其引起或倾向于引起混合物的相邻部分在大致平行于其接触面的方向上相对于彼此滑动。所施加的力的大小必须足以使MCC颗粒和CMC之间产生缔合(association)。如果施加的力不够，则组分仍然太“滑”而无法将所施加的剪切力转移至材料或混合物来实现紧密的缔合。这种情况下，剪切力主要通过滑动动作作为机械能逸散。可以使用任意增加挤出强度的方法，包括但不限于挤出机设计、挤出的持续时间/通过量、以及包括所有FMC专利美国专利6,037,380(Venables等)所述的所有助磨剂的挤出、高剪切/高固体水平和防滑剂。
实现高挤压强度的优选方法是控制待挤压的MCC湿饼的固体水平。低于约41％的湿饼固体水平产生的胶体MCC具有给定的凝胶强度Gˊ。然而，如果湿饼固体含量高于约42％，则最终胶体MCC产品呈现凝胶强度Gˊ的显著增加。有效的湿饼固体水平的整体范围为约42％-60％，优选为42.5％至60％，更优选为42.5％至55％，最优选为43％至50％。
增加湿饼固体含量的策略包括但不限于，清洗/过滤期间更大的真空/滚压/压缩/过滤的表面积带来的更好的脱水，加入CMC之前通过蒸气加热将水分从湿饼中串联(in-line)蒸发，热气流，红外辐射，和RF/微波加热。另一个策略是将干燥(或更高固体含量)的MCC(或诸如Avicel RC591或Avicel CL611粉末的胶体MCC)加入到湿饼中，从而增加组合物的总MCC固体含量。
改善的挤压/磨碎强度可通过延长的挤压滞留时间(或更多次)来完成，且还可通过降低挤压温度来实现。使用任何常见的冷却剂包含在本发明的实施方案中，并且包含但不限于水冷却和氨冷却。
化学或机械处理使MCC更适应挤压/磨碎强度。例如，在MCC酸水解蒸煮(cooking)(或MCC酸蒸煮之后)时，MCC浆料可在酸性pH下由过氧化物、过乙酸、过甲酸、过硫酸盐、过氧化硫酸盐或臭氧进行处理。用于制备MCC的酸水解方法也通过其他添加剂(例如铁盐，即氯化铁、硫酸亚铁)来强化。另一种方法在于延长MCC酸水解的蒸煮时间，如US2013/0090391的实施例5所示。延长蒸煮时间的效果也可通过改变酸水解的其他条件来实现，包含更高的酸浓度和/或提高的蒸煮温度。
提高MCC湿饼固体含量的技术和机械或化学改变MCC处理可进行组合以提高终产物的弹性模量Gˊ。通过TA-Instruments流变仪(ARES-RFS3)用1Hz和20℃下的振荡应变扫描测量弹性模量G'，间隙尺寸为1.8mm。以组合物在去离子水中保持24小时的2.6％固体的分散的条件实施了测试。
共磨碎组分可分散于水中以形成浆料。该浆料可经均质化和干燥，优选经喷雾干燥。共磨碎组分也与另一CMC组分湿混。通过添加第二CMC改善共磨碎MCC/CMC稳定剂的特性也是本领域已知的，例如美国专利申请2013/0150462和WO 2013/052114所述，其通过引用纳入本文。除喷雾干燥之外的干燥方法包含例如流化床干燥、滚筒干燥、本体干燥和闪蒸干燥。由喷雾干燥形成的干燥颗粒可以在所需的水性介质或溶液中重建，以形成本文所述的组合物、可食用食品、药学应用和工业应用悬浮液。
与MCC共磨碎的CMC包含碱金属CMC，例如钠、钾或铵CMC。更优选CMC为CMC钠。取代度(DS)表示每个葡糖酐单元上取代的羟基的平均数量。例如，CMC中的每个葡糖酐单元含有3个羟基，这使得CMC具有3.0的最大理论DS。与MCC共磨碎的CMC可具有任何DS。市售可得的具有高DS(即0.9-1.5)的CMC包含12M8F、12M31F和9H7F。CMC可以是碱金属CMC，更具体地，是CMC钠、CMC钾或CMC铵，并且最优选为CMC钠。
CMC可以是任何公司制造的产品。例如，阿旭兰德公司(Ashland Inc，美国肯塔基州，卡温顿)制造的CMC产品，可包含 和品牌的CMC。CMC品级包含低粘度(7LF)、中等粘度(7MF,7M8SF,9M31F,12M8F和12M31F)和高粘度(7H3SF,7H3SXF,7H4F,7HF,7HOF,9H4F和9H7F)。也可使用其他高粘度CMC，例如(阿旭兰德)。
除了在现有的MCC制造中实际使用的各种类型的挤出机以外，其他用于共磨碎湿饼或MCC/CMC的设备包括挤压辊/带、压延辊、机械盘磨机、超声精制机、高压匀浆器(包括微流体装置)、高压缩轨道式混合机(high compression planetary mixer)和冲击波/空化装置。
共磨碎MCC/CMC稳定剂通过20℃-23℃下的粘度进行表征。通常，布氏粘度试验用于在60秒内获得在去离子水中的2.6％固体分散体的起始粘度，并重复以获得24小时后的凝固粘度。以20rpm的条件在20℃至23℃下使用了具有适当心轴的RVT粘度仪。本领域普通技术人员所熟知的装置和设置也可用于测定这种粘度。
历史上，使用不溶性纤维素浆料制备的MCC的食品稳定剂无法提供合适的食物特性。发明人发现共磨碎MCC/CMC组合物在稳定植物蛋白基饮品方面具有优秀的食物特性，其中MCC是通过不溶性纤维素浆料制备的，且具有较高含量天然半纤维素。无意受制于任何一种理论的约束并仅出于讨论的目的，本发明人假设本发明的增加的天然甘露聚糖和木聚糖含量、特别是增加的天然甘露聚糖含量，有利并协同地与植物蛋白相互作用以增加含有由不溶性纤维素浆料制成的MCC的共磨碎MCC/CMC组合物的食物特性。
下述为含不溶性纤维素浆料制备的MCC的植物蛋白基饮品稳定剂，其用于稳定低固体水体系和花生奶饮品。然而，本领域普通技术人员将理解，本发明的教导不限于这些应用，并且可以用于稳定其他应用。这种应用包括乳液、饮料、调味汁、汤、糖浆、调料、薄膜、乳制品和非乳制品牛奶和产品、冷冻甜品、发酵食品、烘焙填料和烘焙奶油。其他的工业应用包括工业涂料，包括油漆和染色剂，以及杀虫制剂和农药制剂。
实施例1-低固体水体系
为了测试来自不溶性纤维素浆料的MCC所制备的稳定剂的稳定功能，根据表1所示的配方制备了低固体水模型体系(<1％总固体水平)。使用Avicel作为稳定化的对照。所有的二氧化钛(通过325网筛)和胶体MCC(Avicel或本发明稳定剂)粉末经干混，然后用高剪切混合机(例如Silverson或等同物)在去离子水中混合约10分钟。然后添加造影剂(contrasting agent)以增加二氧化钛颗粒的可识别度，并进一步混合约5分钟。然后使产物经过Niro Soavi均化器(两阶段压力为150至200巴)，并填充至100mL的高压灭菌瓶(autoclavable bottle)。
然后在高压灭菌机器(例如Hirayama HiClave HV-50型或等同物)对产物进行1分钟灭菌。最后，在冰浴中将混合物冷却至25℃。
表1-低固体水模型体系配方
| 组分 | ％(w/w) |
| 二氧化钛 | 0.100–0.500％ |
| 造影剂 | 0.025％ |
| 稳定剂(Avicel对照或本发明示例) | 具体为(0.65％或0.75％) |
| 去离子水 | 补齐至100％ |
食品特性通过视觉观察参数来测量，例如水相高度和不溶二氧化钛沉淀的致密性，以及流体特征，如表2所述。在25℃下于第0、3、7和14天进行了测定。
表2-水模型体系的视觉观察参数
实施例2-花生奶饮品
用表3所示配方制备超高温度加工(UHT)的花生奶饮品(含1.0-1.5％蛋白含量和1.5-2.0％脂肪含量)。脱脂奶粉末(SMP)于45℃-55℃水中水合约20分钟，使用中度剪切螺旋桨混合器(例如Heidolph RZR 2020或等同物)。然后将奶溶液加热至65℃。将所有剩余的粉末(乳化剂和稳定剂)与糖干混，加入到热奶溶液中，并使用中等剪切螺旋桨混合器(例如Heidolph RZR 2020或等同物)混合约5至10分钟。
表3-UHT花生奶饮品配方
| 配方 | ％(w/w) |
| 脱脂奶粉末(SMP) | 1.00％ |
| 花生糊 | 3.00％ |
| 糖 | 6.00％ |
| 乳化剂 | 0.15–0.30％ |
| 缓冲剂 | 0.05％ |
| 稳定剂(Avicel对照或本发明的稳定剂) | 0.54％ |
| 水 | 补齐至100％ |
制备牛奶混合物时，将花生糊加入约50℃的水中并用高剪切混合器(例如Silverson或等同物)混合约5-10分钟。然后，进一步将花生溶液与牛奶混合物在一起混合5分钟。然后添加缓冲剂以将花生奶饮品的pH调节为约7.00。
然后在热水浴或等同物中将产物加热到约70℃并将其以150巴/200巴的两阶段压力通过APV均质器。均质化后，将产物预热至70℃，然后加热至90℃，之后在UHT线(例如Powerpoint国际(Powerpoint International)或等同物)中于137℃下灭菌30秒。然后分阶段冷却产物，先冷却至40℃，然后冷却至20-25℃。最后将产物无菌填充至灭菌瓶中。通过以下表4所示的视觉观察参数测定了食品特性。
表4-UHT花生奶饮品的视觉观察参数
实施例3-粘度对食品特性的影响
从不溶性纤维素浆料或不溶性纤维素浆料和可溶性浆料混合物中制备的MCC用于制备稳定剂。以85％MCC比15％低粘度CMC的重量比将MCC和CMC共磨碎并干燥。使用市售可得的Avicel作为对照。Avicel对照含有仅从溶解性纤维素浆料制备的MCC。其也通过以85％MCC比15％低粘度CMC的重量比共磨碎并干燥来制备。结果如表5所示，表明使用由不溶性纤维素浆料制备的MCC相比由溶解性纤维素浆料制备的MCC需要更高粘度的产品才能匹配(或超越)Avicel对照的性能。在该实施例中，MCC总体的33％由CPH浆料制备。发现需要具有至少400cps的样品才能匹配花生奶饮品中350cps粘度的对照样品和水体系中的530cps。这些结果表明含从不溶性纤维素浆料制备的MCC的共磨碎稳定剂组合物在花生奶中比在水体系中更好。这表明含从不溶性纤维素浆料制备的MCC的共磨碎稳定剂组合物与花生奶的含有物(即花生蛋白)之间存在协同相互作用。
表5-粘度对食品特性的影响
实施例4-不溶性纤维素浆料MCC百分比对食品特性的影响
接着测定了取代量对食品特性的影响。制备了具有33％和67％的来自CPH浆料的MCC的样品，各自具有400cps的粘度。然后将它们与UHT花生奶饮品中的Avicel对照(100％溶解性纤维素浆料制备，粘度为350cps)进行了比较。结果示于表6，表明随着不溶性纤维素浆料百分比的增加，食品特性下降。例如，具有33％的来自CPH浆料的MCC的样品性能强于具有67％的来自CPH浆料的MCC的样品。
表6-取代百分比对食品特性的影响
实施例5
如前所述，使用不溶性纤维素浆料(CPH浆料)制备的MCC需要更高的粘度来匹配100％的MCC从可溶性浆料制备的稳定剂(如Avicel对照)的食物特性。另外也了解到增加由不溶性纤维素浆料制备的MCC比例降低了食品性能。为了测试由不溶性纤维素浆料制备的MCC比例的增加导致的食品性能的降低是否可以通过增加粘度来抵消，将由不溶性纤维素浆料(CPH浆料)制备的100％MCC的稳定剂与粘度升高的Avicel对照进行了比较。发现由不溶性纤维素浆料(CPH浆料)制备的稳定剂的粘度存在上限，高于该上限则食品性能可能受到损害。结果如表7所示，表明将由不溶性纤维素浆料(CPH浆料)制备的MCC的稳定剂的粘度提高至680cps的情况下，甚至在某些情况下相比Avicel对照也提高了食品性能。然而，当以高于0.65％(w/w)的比例使用时，它将变得非常容易胶凝。对于770cps粘度的样品，在本实施例中所研究的重量百分比下使用都容易出现胶凝问题(食品未通过标准)。因此，由不溶性纤维素浆料制备的MCC的共磨碎稳定剂组合物对于可接受的食品性能具有初始粘度范围。
表7-低固体水模型体系中的限制性粘度
实施例6-高DS和中等粘度CMC的湿混提高食品特性
如上所述，100％的用来自不溶性纤维素浆料(CPH浆料)制备的MCC稳定剂在低粘度水平制备时会降低食品特性。然而，发现通过湿混具有高DS和中等粘度的CMC，可以提高食品性能，因此能够使用由100％不溶性纤维素纸浆料制成的MCC。以85％MCC比15％低粘度CMC的重量比将由CPH浆料制备的MCC与CMC共磨碎。对于干混样品，将共磨碎组分喷雾干燥，然后与高DS和中等粘度的CMC干混，其中比例是稳定剂为92份、高DS和中等粘度的CMC为8份。对于湿混样品，将共磨碎稳定剂与高DS和中等粘度的CMC湿混，其中比例也是稳定剂为92份、高DS和中等粘度的CMC为8份，然后进行喷雾干燥。如表8所示，湿混使得的所需的食品性能在400cps甚至优于500cps的较高起始粘度的干混样品。
表8-与CMC湿混后的共磨碎MCC/CMC的食品特性
实施例7-本发明稳定剂的独特的化学组成
含由不溶性纤维素浆料制备的MCC的稳定剂具有不同于用可溶性纤维素浆料(例如FMC公司的Avicel)制备的现有市售胶体产品的化学组成。发现碳水化合物分析可以容易地鉴别和区分本发明的稳定剂与市场上销售的胶体MCC产品，包括FMC对照。本发明的稳定剂的化学组成具有独特的半纤维素含量特征。
在Econotech Services有限公司(加拿大)对共磨碎MCC/CMC样品进行了碳水化合物分析。使用两步技术用硫酸将样品水解，并且在水解中采用的反应条件如TAPPI方法T249中所规定。该方法用于测定确定木材和木浆的碳水化合物组成的五种主要单糖。定量测定的绝对成分是葡聚糖、甘露聚糖、阿拉伯聚糖、木聚糖和半乳聚糖。然后使用脉冲电流检测仪通过Dionex离子色谱分析了水解液体中的五种主要单糖。
具体地，表9显示了含不溶性纤维素浆料制备的MCC的共磨碎稳定剂组合物的天然半纤维素含量是独特的，其具有更多的木聚糖和甘露聚糖和更少的葡聚糖。所示的本发明的稳定剂以干重基准计均具有高于约2.0％的木聚糖及甘露聚糖含量。所有重量比为85％MCC比15％CMC的样品均为共磨碎MCC/CMC，经直接测试而未除去CMC部分。
表9-不溶性纤维素浆料制备的稳定剂具有独特的天然半纤维素含量
Claims (17)
1.一种共磨碎的微晶纤维素/羧甲基纤维素(MCC/CMC)稳定剂组合物，所述组合物包含：
从不溶性纤维素浆料制备的微晶纤维素MCC，所述不溶性纤维素浆料具有以干重基准计为不溶性纤维素浆料的约2％-约10％天然半纤维素含量，并且MCC具有以干重基准计为MCC约15％-约100％的不溶性纤维素浆料含量；和
羧甲基纤维素(CMC)，
其中，以MCC与CMC之比为约95:5至约70:30的重量比提供MCC和CMC；
MCC和CMC是共磨碎的；且
共磨碎MCC/CMC稳定剂以2.6％固体的浓度分散于水中时，起始粘度为约250cps至约750cps。
2.如权利要求1所述的稳定剂组合物，该组合物还包含具有高DS和中等粘度的CMC，其中，共磨碎MCC/CMC稳定剂在干燥前与具有高DS和中等粘度的CMC湿混。
3.如权利要求2所述的稳定剂组合物，其中，以共磨碎MCC/CMC稳定剂与具有高DS和中等粘度的CMC之比为约99:1至85:15的重量比，湿混具有高DS和中等粘度的CMC。
4.如前述权利要求中任一项所述的稳定剂组合物，其中，以共磨碎MCC/CMC稳定剂与具有高DS和中等粘度的CMC之比为约92:8的重量比，湿混具有高DS和中等粘度的CMC。
5.如前述权利要求中任一项所述的稳定剂组合物，其中，不溶性纤维素浆料是低成本浆料、造纸用浆料、绒毛浆料、硫酸盐浆料、亚硫酸盐浆料、苏打浆料、南方漂白软木浆料、北方漂白软木浆料、漂白桉树浆料、漂白硬木浆料、非木浆料、纤维素性农业残渣或其任意组合。
6.如前述权利要求中任一项所述的稳定剂组合物，其中，不溶性纤维素浆料是低成本浆料。
7.如前述权利要求中任一项所述的稳定剂组合物，其中，不溶性纤维素浆料是CPH浆料。
8.如前述权利要求中任一项所述的稳定剂组合物，其中，该稳定剂以2.6％固体的浓度分散于水中时，起始粘度为约300cps至约700cps。
9.如前述权利要求中任一项所述的稳定剂组合物，其中，该稳定剂以2.6％固体的浓度分散于水中时，起始粘度为约400cps至约700cps。
10.稳定的植物蛋白基饮品组合物，其包含权利要求1-9中任一项所述的共磨碎MCC/CMC稳定剂。
11.如权利要求10所述的稳定饮品组合物，其中，所述饮品是花生奶。
12.用于使植物蛋白基饮品组合物稳定的方法，该方法包含将植物蛋白基饮品与权利要求1-9中任一项所述的共磨碎MCC/CMC稳定剂进行混合。
13.如权利要求12所述的使植物蛋白基饮品组合物稳定的方法，其中，所述饮品是花生奶。
14.用于制备稳定剂组合物的方法，所述方法包含：
共磨碎(i)微晶纤维素MCC和(ii)羧甲基纤维素CMC，所述MCC的不溶性纤维素浆料含量以干重基准计为MCC的约15％-100％，其中，不溶性纤维素浆料的天然半纤维素含量以干重基准计为不溶性纤维素浆料的约2％-约10％，
其中，MCC的量与CMC的量的重量比为约95:5至约70:30；且
其中，共磨碎MCC/CMC以2.6％固体的浓度分散于水中时，起始粘度为约250cps至约750cps。
15.如权利要求14所述的方法，其还包含：
将另一具有高DS和中等粘度的CMC与共磨碎MCC/CMC进行湿混。
16.如权利要求15所述的方法，其中，共磨碎MCC/CMC与具有高DS和中等粘度的CMC的重量比为约99:1至85:15。
17.如权利要求14所述的方法，其中，共磨碎MCC/CMC稳定剂与具有高DS和中等粘度的CMC的重量比为约92:8。
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