CN107466211A - 用于处理液体蛋白的方法 - Google Patents

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Abstract

用于从鸡蛋或类似物处理液体蛋白的方法，所述方法包括以下步骤：将所述蛋剥壳以获得特定量的液体蛋白；过滤并在确定的范围中的温度立即冷却所述液体蛋白，将所述液体保持在封闭和搅动的罐内；在距所述剥壳步骤的确定的时间间隔内通过巴氏灭菌来对所述液体蛋白进行热处理，伴随有所述液体的脱气和二氧化碳的添加；以及在无菌罐内在受控的温度条件下对所述液体蛋白进行生物化学处理，随后在室温最终储存。

Description

用于处理液体蛋白的方法
本发明涉及一种用于从鸡蛋(hen's egg)工业化产生液体蛋白(liquid eggwhite)的方法。
本发明有利地应用于蛋制品和类似领域，下面的描述将对其进行明确的提及而不因此失去一般性：一般公众和例如在超级市场、大型超市等中的分销商，或者特定应用诸如运动员、体育爱好者和类似者的蛋白质补充剂或婴儿食品的专门分销商。
一般来说，蛋清(albumen)市场，也常常被称为“蛋白(egg white)”或简称“蛋白(white)”，近期显示需求大幅上涨，使得过去几个月价格上涨四倍。
时尚饮食、低胆固醇已经彻底改变了这一行业的内部等级制度，在这一行业中，长期以来已经将液体蛋黄视为高级和有价值的蛋化合物，并将蛋的蛋清视为废物。
这就是为什么蛋黄不同于蛋白，一直以高价格出售。
已经提出了各种技术来制造和供应具有储存特征和适用于在烘焙诸如蛋白酥(meringue)、蛋奶酥(souffle)、慕斯(mousse)等中的最佳应用的优异的功能特性的液体蛋白。
例如，专利文献US 6210740(LIOT)提出对罐中的蛋清施加特殊处理：温度缓慢升高(从30分钟到240分钟)，将其保持在40℃和48℃之间数天。然后将得到的产品放在密封的容器中以销售。
这一生产系统的有效性仅仅依赖于蛋白内含物的自然特征的基础，特别是除了其他的以外伴白蛋白或卵转铁蛋白和溶菌酶蛋白的存在。
伴白蛋白或卵转铁蛋白在蛋清中具有明确的意义，其是牢固地结合金属离子(Fr、Cu、Mn、Zn)，从而减少细菌自由可得地用于其繁殖的量。
而溶菌酶则具有裂解革兰氏阳性菌细胞壁的性质，导致其由于渗透压休克而死亡，革兰氏阳性菌通常耐热并且通常不是病原体，同时溶菌酶对革兰氏阴性菌没有影响，革兰氏阴性菌通常是热敏感的，其大多数为病原性的，诸如沙门氏菌属(Salmonella)、大肠杆菌(Escherichia coli)等(International Egg Pasteurization Manual，第6页)。
因此，似乎使用的温度可能不足以获得卫生安全的产品，特别是在处于停滞期(phase lag)的病原细菌的存在下。
已经广泛地证明，蛋产品行业的参考病原细菌肠炎沙门氏菌(SalmonellaEnteritidis)，表现为在静止期(停滞期)中比在指数生长期中高达10倍更耐热(ICMSF n°6/2005)。
这就是为什么在美国官方公认的方法中，没有添加化学添加剂的蛋的巴氏灭菌法为56.7℃持续3.5分钟或55.6℃持续6.2分钟。从实践的角度来看，Liot系统方法在统计上显示出10％到15％的不合格包装的错误，并且由于病原细菌的存在，常常必需从市场召回产品(For.Ex.RASFF notification 2014.1647)。
此外，如此长时间的处理可能会损害产品的某些特性，使得更难以获得用于制造诸如巧克力慕斯的产品的良好的搅打性能和良好的泡沫稳定性。
本发明的目的是克服上述现有技术的问题和缺陷。
本发明的目的是提供一种能够允许获得在无菌的微生物条件下、在任何类型的无菌包装中以及具有出色功能特性的液体蛋白的方法。
本发明的另一个目的是提供一种能够消除溶解在液体蛋白中的大部分空气，使得氧气不可用于需氧细菌的生长的最佳方法。
本发明的结构和功能特征及其优点将从下面的权利要求中且特别是从下面的参考附图的描述的审查中变得更加清楚和明显，附图示出了液体蛋白工业生产方法的优选但非限制性的实施方案方框图。
根据所附的方框图，液体蛋白生产方法允许获得在无菌的微生物条件下、在任何类型的无菌包装中以及具有出色功能特性的液体。
生产方法可以以简单而非详尽的方式总结为以下几个阶段：
-破碎蛋，获得液体蛋白和蛋黄加上“最小技术量(minmum technical quantity)”的全蛋；
-过滤并立即冷却至在0℃和4℃之间的范围中的温度，然后储存在密闭罐中、搅拌、冷藏和隔热以保持所述温度范围；
-尽可能快地，在任何情况中在从破碎起48小时内，在54-57℃将液体蛋热巴氏灭菌2.5-3分钟，并且还包括通过真空系统脱气的步骤，优选地在温度升高的最后阶段使用欧姆加热器；
-在热处理结束时添加二氧化碳，达到7.6-8.5的PH，并且在38-50℃快速预冷；
-在恒定控制的温度条件(38-50℃)在无菌储存罐中随后在最终包装中或直接在最终包装中进行生物化学处理持续6和48小时之间的时间；
-自然冷却并在室温最终储存。
因此，该方法的特征在于短的标准热巴氏灭菌，优选地使用欧姆加热器来提高最终温度，并且包括通过约-0.25/-0.5巴的真空对产物进行脱气。
微生物加热灭活是一种指数灭活过程，增加温度处理也使得微生物减少增强，这必须在照顾在给定温度的蛋清的特定特征和/或液体的停留时间来进行(Pflug和Schmidt，1968)。
不能低估由脂肪含量和总固体的增加引起的病原细菌的热敏感性的改变，并且，在所有的蛋部分中，蛋白是最受保护免受微生物污染的，也是最热敏感的(Garibaldi1960)。
在蛋行业中，细菌分为两个主要的种类：肠杆菌科(Enterobacteriaceae)(主要为病原性、革兰氏阴性且热敏感的)和嗜中温需氧细菌(主要为变质性(degenerative)、非病原性、革兰氏阴性且耐热的)。
搜索其他细菌菌株，该分类可被扩展。
因此，本发明建议在54-57℃处理2.5-3分钟，允许显著的细菌去污性能，并且同时保持不改变蛋清特别是伴白蛋白和溶菌酶的天然特征。
这是特别重要的，以使得能够在随后的生物化学处理中获得良好的效果，并且尤其地被美国指南认为是最有效的。通过该实体的热处理，灭活所有肠杆菌科菌群和高达99.99％的嗜中温需氧菌群是可能的。
文献报道，热巴氏灭菌中存活的正常细菌主要是微球菌属(Micrococcus)和粪链球菌(Streptococcus Faecalis)(Egg Science and Technology第295-296页)以及“传奇的”蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)，其是少数病原性革兰氏阳性、形成孢子和嗜冷需氧细菌之一。
从上面可以清楚地看出，本发明的这一创新方法的第一个优点涉及从液体蛋白中除去空气，使得溶解氧不可用于需氧细菌的生长。
需氧微球菌(micrococci)和Cereus二者是需氧的，而粪链球菌偏好在氧气存在下生长，但也可以在厌氧环境中生长，尽管伴随大大降低的敏感性。
如例如在专利文献US3404008中报道的，使产品在恒定的巴氏灭菌温度在真空下经受脱气，杀死的微生物通常较高，而同时降低了产品在热交换器表面上的凝结作用。
在相同的工艺参数的情况下，使用欧姆加热器来提高最终温度被显示是特别有效的，因为它组合了两种不同的灭活技术，并因此优于热交换表面的经典系统。从初始投资的优化的观点出发，通常使用欧姆加热装置的加热是有利的，展现出比传统的系统更高的效率，并且由于几乎没有移动部件而极大地降低了维护成本。
如以上公开的，微生物灭活主要是由于系统的热效应，但是除此之外，已经发现了由于直接将电场施加到液体食品的杀微生物作用。
所有活细胞(原核和真核细胞)，包含由脂质和蛋白质构成的细胞膜。
包括本发明感兴趣的细菌的原核细胞在外部具有称为“双磷脂膜”的另外的层，其经受由欧姆加热系统使用的高电压产生断裂点或“孔”并损坏其(Destinee R.Anderson2003)。
这种被称为“电穿孔”的作用是由生理条件下细胞膜的电场引起的，改变穿过细胞膜的转运功能：其以这种方式打开通道可能导致细菌细胞死亡或引起不可逆转的损伤。
基于上述时间温度关系进行如此热处理的蛋白经历第一冷却步骤至约54-57℃至38-50℃的温度，随后进行称为“生物化学”的处理，其详细描述如下。
这一创造性方法的有效性仅仅依赖于蛋白展现的自然特征的基础，特别是伴白蛋白或卵转铁蛋白和溶菌酶的存在。
如已经说明的，第一种蛋白质具有牢固结合金属离子(Fe、Cu、Mn、Zn)的能力，从而减少细菌用于其繁殖的自由配额。
而第二种蛋白质具有裂解通常是耐热的且通常不是病原体的革兰氏阳性菌的细胞壁的性质，导致其由于渗透压休克而死亡，但对通常不耐热的且主要包括包含沙门氏菌属和大肠杆菌的病原性微生物的革兰氏阴性菌发挥很小的作用或几乎没有作用(International Egg Pasteurization Manual第6页)，革兰氏阴性菌此时完全被先前的热巴氏灭菌步骤所杀死。
与大多数生物化学过程一样，溶菌酶的活性高度依赖于环境条件，诸如pH、含有其的基质的离子强度、温度等(Keener等人2009)。
重要的是强调，根据热的观点，这两种蛋白质不会由于第一巴氏灭菌工艺步骤而被最低限度地变性和损伤，因为它们的变性温度对于伴白蛋白和溶菌酶分别为61℃和75℃(International Egg Pasteurization manual)。
38-50℃的温度范围倾向于模拟母鸡的体温，取决于一天中的时间、羽衣的状况(在换羽期间或更少)、母鸡在那个时刻正在进行的活动和一天中的时间，母鸡的体温平均值为40-42℃((WorldPoultry art.03/29/2010)。
因此，如同天然的热条件，这作为这两种蛋白质起作用的催化因素而起作用，活化并增强它们的微生物活性，主要是溶菌酶针对革兰氏阳性细菌或热处理过程中存活的细菌的微生物活性。
在这一步骤中，添加二氧化碳(CO2)以进一步提高溶菌酶的杀微生物作用并增加蛋清的功能特性是非常重要的。新产下的蛋的蛋清被二氧化碳完全饱和，pH范围为7.6至8.5，且CO2的量为约0.15mg/g蛋白。
然而，经过几天之后，由于二氧化碳通过壳的外部损失，pH值升至9和9.3。
而蛋白含有约89％的水，该ph变化通过产生碳酸的以下反应被调整：CO2+H2O＝H2CO3，并且随后使蛋清达到更酸性的ph值。
已经证明，在pH 8，对于5和22℃之间的温度范围，二氧化碳的添加导致溶菌酶裂解活性的增加，分别为从155％至138％更高，表明CO2与溶菌酶相互作用产生协同效应。
这些结果表明，添加二氧化碳和将pH降低到等于刚产下的蛋的pH的值(平均值等于8)增加了蛋白中溶菌酶的活性，并从而提高了裂解活性和杀细菌效果(Keener等人2009,Banerjee等人2011)。
可以在无菌罐中完成如此描述的“生物化学”处理，随后在无菌条件下进行包装，或可以直接在最终包装中进行如此描述的“生物化学”处理。
在这两种解决方案中，重要的是最终的包装要避光，外部具有完全隔氧屏障，在无菌条件下进行，如Tetra Pak Packaging 材料和充填系统。
要强调的另一个方面是添加CO2的恰当时间，必须在巴氏灭菌热处理结束时在预冷却之前或与预冷却同时实施。必须严格遵守这一顺序，以避免包括沙门氏菌属的种的细菌的耐热性增加(Egg Science and Technology第297页)，其发生在pH升高时。总之，可以认为，向液体蛋白添加二氧化碳达到7.6和8.5之间的pH值，恢复了免疫防御的自然条件和新产下的蛋的性质。
Ph纠正获益也是次级效应。
可以想象单个蛋白的蛋白质是悬浮在水的海洋中的毛团(比例为大约1000个水分子比一个蛋白质)。
当呈行星式安装时，部分变性的蛋白质聚集在气泡周围，稳定态：疏水区域转向空气并且亲水的转向水。
酸添加有助于搅打功能，因为它允许带负电的蛋白质接近。
最终体积增加以及泡沫稳定，并且这允许热量在烹饪期间渗透并引起蛋白质凝结，而不会使气泡崩塌。
此外，它有助于保持泡沫为白色，因为它捕获存在的金属离子，所述存在的金属离子将与伴白蛋白反应使着色形成(Bressanini于"The Science of Pastry"2014中)。
欧盟法规N°1129/2011E部分第33页认可二氧化碳作为食品添加剂，通过用代码E290对其进行标识，并允许其在所有食品类别中使用，而不考虑剂量。根据欧洲指令95/2/EC，该应用可以被声明为MAP(改性气氛包装)或改性气氛包装。
这定义了一种包装技术，由于用气体混合物替代空气，允许增加食品特别是易腐食品的保质期(保质期)。在这种情况下，所使用的气体二氧化碳被定义为“包装气体”，或“空气之外的、在食品放置到容器中之前、期间或之后引入容器的气体”中的一种。
欧盟不允许使用其他添加剂，但在其他国家包括美国，允许使用EDTA或其他螯合-多价螯合(chelating-sequestering)化学品，其添加已被显示具有灭菌效果，特别是在环境温度下具有灭菌效果，应该预期其结合本发明的使用大大减少了生物化学处理的时间(Garibaldi等人1969)。
该添加剂(EDTA)被FDA分类为GRAS(通常被认为是安全的N°152,178,363(Generally Recognized As Safe N°152,178,363))，于是其可以用于食品中。
在约6-48小时的生物化学处理结束时，在室温冷却产物可以是有用和有利的，但不是绝对必要的。

Claims (6)

1.用于从鸡蛋或类似物处理液体蛋白的方法，所述方法包括以下步骤：将所述蛋剥壳以获得特定量的液体蛋白；过滤并在确定的范围中的温度立即冷却所述液体蛋白，将所述液体保持在封闭和搅动的罐内；在距所述剥壳步骤的确定的时间间隔内通过巴氏灭菌来对所述液体蛋白进行热处理，伴随有所述液体的脱气和二氧化碳的添加；以及在无菌罐内在受控的温度条件下对所述液体蛋白进行生物化学处理，随后在室温最终储存；所述热处理步骤通过欧姆加热器在57℃进行约2.5-3分钟。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过滤步骤在0℃和4℃之间的温度进行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述热处理步骤在所述剥壳步骤之后48小时内进行。
4.根据前述权利要求1至3的一项或更多项所述的方法，其特征在于，所述真空脱气步骤在约-0.25/-0.3巴进行。
5.根据前述权利要求1至5的一项或更多项所述的方法，其特征在于，所述生物化学处理步骤包括以下步骤：在无菌罐内或直接在最终包装中将所述液体蛋白配置到38℃和50℃之间的温度持续6和48小时之间的时间段，随后冷却至室温。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述配置伴随添加CO2用于PH纠正来进行。
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