CN109169955B - 含蛋白质-多糖的低脂肪类涂抹物及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了含蛋白质‑多糖的低脂肪类涂抹物及其制备方法与应用，属于乳化脂肪制品技术领域。本发明的涂抹物含有带有相反电荷的蛋白质和多糖，并且加热后的混合乳液比单一乳液具有更高的剪切模量和剪切粘度。本发明的涂抹物具有与黄油和人造黄油相似的流变学特性，脂肪含量相对降低，且不含饱和脂肪和反式脂肪，可以代替结晶黄油和人造黄油，同时可以降低饱和脂肪酸和反式脂肪酸的含量。

Description

含蛋白质-多糖的低脂肪类涂抹物及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及含蛋白质-多糖的低脂肪类涂抹物及其制备方法与应用，属于乳化脂肪制品技术领域。

背景技术

黄油作为一种众所周知的食品，几个世纪以来一直被人类食用。人造黄油最初作为黄油的廉价替代品而被发明问世。人造黄油的口感与天然黄油一样，其熔点高，炸制食品时不冒烟、不变黑，炸出的食物又酥又脆，还有好闻的香味，也便于在面包上涂抹，不仅能延长食品的保存期，而且成本低，因此，被世界各地的食品生产商广泛采用。

然而，黄油和人造黄油都是由饱和及/或反式脂肪酸组成，过度食用会引发一些慢性疾病，如冠心病、肥胖、高血压等。因此，研制结构化的低脂肪人造黄油涂抹物成为人们的共识。但是，对于食品科学家而言，从食品中除去这些饱和脂肪或反式脂肪仍然具有一定的挑战性，而且通常很难获得理想的流变和感官特性。另外，现有的一些黄油替代产品，在乳化过程结束后，常会发生絮凝和沉降过程，从而降低产品的稳定性。

发明内容

为解决上述问题，本发明分别将蛋白质和多糖分散在酸性水溶液中制备油包水乳液(W/O)的水相，同时在植物油中利用非离子表面活性剂制备油相。然后分别将含有蛋白质和多糖的水相分散在油相中制备混合油包水乳液。随后将乳液加热，利用多糖与蛋白质之间存在的强相互作用，在水相中可以形成具有三维凝胶网状结构的类固体状物，使产品与结晶性食品具有相似的口感和流变学性质。

本发明的第一个目的是提供一种含蛋白质-多糖的低脂肪类涂抹物的制备方法，包括如下步骤：

(1)将蛋白质粉末分散在酸性溶液中，制备得到蛋白质水相；其中蛋白质的浓度为8～12wt％；

(2)将多糖粉末分散在与步骤(1)中相同的酸性溶液中，制备得到多糖水相；其中多糖的浓度为1.5～2.5wt％；

(3)将非离子表面活性剂添加至植物油中，加热溶解，制备得到油相；其中非离子表面活性剂的添加量为植物油的6～10wt％；

(4)将步骤(1)的蛋白质水相和步骤(2)的多糖水相分别分散至步骤(3)的油相中，分别得到蛋白乳液和多糖乳液；其中蛋白乳液或多糖乳液中，油相的添加量为乳液总质量的55～65wt％；

(5)将步骤(4)的蛋白乳液和多糖乳液按照质量比2:1～1:2进行混合，得到混合乳液；

(6)将步骤(5)的混合乳液进行热变性处理，形成所述的含蛋白质-多糖的低脂肪类涂抹物质。

在本发明的一种实施方式中，所述的蛋白质为乳清分离蛋白(MPI)、大豆蛋白、酪蛋白、豌豆蛋白中的一种或一种以上组合。

在本发明的一种实施方式中，所述的多糖为高甲氧基果胶(Pectin，或简写为P)、k-卡拉胶(kC)或海藻酸钠(SA)。优选为高甲氧基果胶。

在本发明的一种实施方式中，所述的植物油为大豆油、玉米油、葵花籽油、菜籽油或花生油中的一种或一种以上的组合。

在本发明的一种实施方式中，所述的非离子表面活性剂为甘油单酯、卵磷脂或聚甘油聚蓖麻油酸酯。优选为聚甘油聚蓖麻油酸酯。

在本发明的一种实施方式中，所述酸性溶液是80～120mmol/L的NaCl溶液，pH为3.5～4。所述酸性溶液优选为100mmol/L的NaCl溶液，pH为3.5。

在本发明的一种实施方式中，所述的酸性溶液通过柠檬酸盐调节pH。

在本发明的一种实施方式中，所述的乳清分离蛋白乳液和多糖乳液均为W/O乳液。

在本发明的一种实施方式中，在步骤(1)或步骤(2)中，水相制备是通过将乳清分离蛋白或多糖搅拌溶解至酸性溶液中。

在本发明的一种实施方式中，在步骤(3)中，加热温度为50～70℃。

在本发明的一种实施方式中，在步骤(4)中，乳液的制备是以1500～1800转/分钟混合2～3分钟，然后通过高压均质器在5000～7000psi下循环2～4次。

在本发明的一种实施方式中，在步骤(5)中，乳清分离蛋白乳液和多糖乳液混合是通过高压均质器在5000～7000psi下进行2～4次循环。

在本发明的一种实施方式中，所述的热变性处理是在80～100℃处理20～40min。所述的热变性处理优选为90℃处理30min。

本发明的第二个目的是提供一种所述的方法制备得到的含蛋白质-多糖的低脂肪类涂抹物。

本发明的第三个目的是提供所述的含蛋白质-多糖的低脂肪类涂抹物在食品中的应用。

本发明的有益效果是：

相较于黄油和人造黄油，本发明构建的乳液涂抹物，含有水、蛋白质和多糖，其脂肪含量大幅降低，且不含饱和脂肪和反式脂肪。本发明的低脂肪乳液涂抹物具有与黄油和人造黄油相似的外观及流变学特性。相比于单一乳液(蛋白质与多糖同时溶于水中形成水相，然后再分散到油相中)，混合乳液在加热后具有更高的剪切模量和剪切粘度，更适合作为黄油或人造黄油的替代品。

附图说明

图1为加热前(a)和加热后(b)的单一W/O乳液的剪切粘度；

图2为加热前(a)和加热后(b)的混合W/O乳液的剪切粘度；

图3为加热前(a1,b1,c1)和加热后(a2,b2,c2)的单一W/O乳液的微结构；其中a为WPI-Pectin，b为WPI-kC，c为WPI-SA；

图4为加热前(a1,b1,c1)和加热后(a2,b2,c2)的混合W/O乳液的微结构；其中a为WPI-Pectin，b为WPI-kC，c为WPI-SA；

图5为单一W/O乳液加热前(a1)、后(a2)和混合W/O乳液加热前(b1)、后(b2)的宏观形貌；

图6为高甲氧基果胶制备的单一和混合W/O乳液在加热-保温-冷却循环过程中复合剪切模量的变化；

图7为卡拉胶制备的单一和混合W/O乳液在加热-保温-冷却循环过程中复合剪切模量的变化；

图8为海藻酸钠制备的单一和混合W/O乳液在加热-保温-冷却循环过程中复合剪切模量的变化。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1：乳清分离蛋白-高甲氧基果胶低脂肪类涂抹物制备

(1)将乳清分离蛋白(WPI)粉末分散在酸性溶液(pH值为3.5，100mmol/L的NaCl溶液)中，制备得到乳清分离蛋白水相；其中乳清分离蛋白的浓度为10wt％；

(2)将高甲氧基果胶(Pectin)粉末分散在与步骤(1)中相同的酸性溶液中，制备得到高甲氧基果胶水相；其中高甲氧基果胶的浓度为2wt％；

(3)添加8wt％的非离子表面活性剂聚甘油蓖麻醇酯至大豆油中，加热至60℃进行溶解，制备得到油相；

(4)将步骤(1)的乳清蛋白水相和步骤(2)的高甲氧基果胶水相分别高速分散至步骤(3)的油相中，分别得到乳清分离蛋白乳液和高甲氧基果胶乳液；其中乳清分离蛋白乳液或高甲氧基果胶乳液中，油相的添加量为乳液总质量的60wt％；其中高速分散是1600转/分钟混合2分钟，然后通过高压均质器在6000psi下循环3次；

(5)将步骤(4)的乳清分离蛋白乳液和高甲氧基果胶乳液按照质量比1:1进行混合，采用高压均质器在6000psi下进行3次循环得到混合乳液；

(6)将步骤(5)的混合乳液加热至90℃，进行热变性处理，然后冷却到25℃，形成蛋白质-高甲氧基果胶低脂肪类涂抹物质(WPI+Pectin)。

实施例2：乳清分离蛋白-k-卡拉胶低脂肪类涂抹物制备

(1)将乳清分离蛋白(WPI)粉末分散在酸性溶液(pH值为3.5，100mmol/L的NaCl溶液)中，制备得到乳清分离蛋白水相；其中乳清分离蛋白的浓度为10wt％；

(2)将k-卡拉胶(kC)粉末分散在与步骤(1)中相同的酸性溶液中，制备得到k-卡拉胶水相；其中k-卡拉胶的浓度为2wt％；

(3)添加8wt％的非离子表面活性剂聚甘油蓖麻醇酯至大豆油中，加热至60℃进行溶解，制备得到油相；

(4)将步骤(1)的乳清蛋白水相和步骤(2)的k-卡拉胶水相分别高速分散至步骤(3)的油相中，分别得到乳清分离蛋白乳液和k-卡拉胶乳液；其中乳清分离蛋白乳液或k-卡拉胶乳液中，油相的添加量为乳液总质量的60wt％；其中高速分散是1600转/分钟混合2分钟，然后通过高压均质器在6000psi下循环3次；

(5)将步骤(4)的乳清分离蛋白乳液和k-卡拉胶乳液按照质量比1:1进行混合，采用高压均质器在6000psi下进行3次循环得到混合乳液；

(6)将步骤(5)的混合乳液加热至90℃，进行热变性处理，然后冷却到25℃，形成蛋白质-k-卡拉胶低脂肪类涂抹物质(WPI+kC)。

实施例3：乳清分离蛋白-海藻酸钠低脂肪类涂抹物制备

(1)将乳清分离蛋白(WPI)粉末分散在酸性溶液(pH值为3.5，100mmol/L的NaCl溶液)中，制备得到乳清分离蛋白水相；其中乳清分离蛋白的浓度为10wt％；

(2)将海藻酸钠(SA)粉末分散在与步骤(1)中相同的酸性溶液中，制备得到海藻酸钠水相；其中海藻酸钠的浓度为2wt％；

(3)添加8wt％的非离子表面活性剂聚甘油蓖麻醇酯至大豆油中，加热至60℃进行溶解，制备得到油相；

(4)将步骤(1)的乳清蛋白水相和步骤(2)的海藻酸钠水相分别高速分散至步骤(3)的油相中，分别得到乳清分离蛋白乳液和海藻酸钠乳液；其中乳清分离蛋白乳液或海藻酸钠乳液中，油相的添加量为乳液总质量的60wt％；其中高速分散是1600转/分钟混合2分钟，然后通过高压均质器在6000psi下循环3次；

(5)将步骤(4)的乳清分离蛋白乳液和海藻酸钠乳液按照质量比1:1进行混合，采用高压均质器在6000psi下进行3次循环得到混合乳液；

(6)将步骤(5)的混合乳液加热至90℃，进行热变性处理，然后冷却到25℃，形成蛋白质-海藻酸钠低脂肪类涂抹物质(WPI+SA)。

实施例4：乳清分离蛋白-高甲氧基果胶低脂肪类涂抹物制备

(1)将乳清分离蛋白(WPI)粉末分散在酸性溶液(pH值为3.5，100mmol/L的NaCl溶液)中，制备得到乳清分离蛋白水相；其中乳清分离蛋白的浓度为12wt％；

(2)将高甲氧基果胶粉末分散在与步骤(1)中相同的酸性溶液中，制备得到高甲氧基果胶水相；其中高甲氧基果胶的浓度为2.5wt％；

(3)添加10wt％的非离子表面活性剂聚甘油蓖麻醇酯至大豆油中，加热至60℃进行溶解，制备得到油相；

(4)将步骤(1)的乳清蛋白水相和步骤(2)的高甲氧基果胶水相分别高速分散至步骤(3)的油相中，分别得到乳清分离蛋白乳液和高甲氧基果胶乳液；其中乳清分离蛋白乳液或高甲氧基果胶乳液中，油相的添加量为乳液总质量的70wt％；其中高速分散是1600转/分钟混合2分钟，然后通过高压均质器在6000psi下循环3次；

(5)将步骤(4)的乳清分离蛋白乳液和高甲氧基果胶乳液按照质量比1:2进行混合，采用高压均质器在6000psi下进行3次循环得到混合乳液；

(6)将步骤(5)的混合乳液加热至90℃，进行热变性处理，然后冷却到25℃，形成蛋白质-高甲氧基果胶低脂肪类涂抹物质(WPI+Pectin)。

实施例5：乳清分离蛋白-高甲氧基果胶低脂肪类涂抹物制备

(1)将乳清分离蛋白(WPI)粉末分散在酸性溶液(pH值为3.5，100mmol/L的NaCl溶液)中，制备得到乳清分离蛋白水相；其中乳清分离蛋白的浓度为8wt％；

(2)将高甲氧基果胶粉末分散在与步骤(1)中相同的酸性溶液中，制备得到高甲氧基果胶水相；其中高甲氧基果胶的浓度为1.5wt％；

(3)添加6wt％的非离子表面活性剂聚甘油蓖麻醇酯至大豆油中，加热至60℃进行溶解，制备得到油相；

(4)将步骤(1)的乳清蛋白水相和步骤(2)的高甲氧基果胶水相分别高速分散至步骤(3)的油相中，分别得到乳清分离蛋白乳液和高甲氧基果胶乳液；其中乳清分离蛋白乳液或高甲氧基果胶乳液中，油相的添加量为乳液总质量的50wt％；其中高速分散是1600转/分钟混合2分钟，然后通过高压均质器在6000psi下循环3次；

(5)将步骤(4)的乳清分离蛋白乳液和高甲氧基果胶乳液按照质量比2:1进行混合，采用高压均质器在6000psi下进行3次循环得到混合乳液；

(6)将步骤(5)的混合乳液加热至90℃，进行热变性处理，然后冷却到25℃，形成蛋白质-高甲氧基果胶低脂肪类涂抹物质(WPI+Pectin)。

实施例6：单一乳液蛋白质-多糖低脂肪类涂抹物制备

(1)将乳清分离蛋白(WPI)粉末和多糖粉末(高甲氧基果胶、k-卡拉胶或海藻酸钠)一起分散在酸性溶液(pH值为3.5，100mmol/L的NaCl溶液)中，制备得到水相；其中乳清分离蛋白的浓度为10wt％，多糖的浓度为2wt％；

(2)添加8wt％的非离子表面活性剂聚甘油蓖麻醇酯至大豆油中，加热至60℃进行溶解，制备得到油相；

(3)按照水相占乳液40wt％，油相占60wt％的比例，将步骤(1)的水相高速分散至步骤(2)的油相中，得到单一W/O乳液；其中高速分散是1600转/分钟混合2分钟，然后通过高压均质器在6000psi下循环3次。

(4)将步骤(3)的单一乳液加热至90℃，进行热变性处理，然后冷却到25℃，形成蛋白质-多糖低脂肪类涂抹物质(WPI-Pectin、WPI-kC或WPI-SA)。

实施例7：W/O乳液的粘度比较

实施例6制备的三种不同类型的单一W/O乳液加热前和加热后的流变行为，结果如图1所示：

如图1a所示，在加热之前，在低剪切速率下，所有的单一W/O乳液的剪切粘度较高，但随剪切速率的增加而降低，和其他结晶固体脂肪一样，表明其存在剪切稀化行为，适合做涂抹物。加热改变了单一W/O乳液的流变性和胶凝性，所有经过加热的乳液比未加热的乳液具有更高的剪切粘度(图1b)。

实施例1～3制备的三种混合W/O乳液加热前、后的流变行为结果如图2所示。

三种混合W/O乳液加热前、后的剪切粘度也表现出剪切变稀行为(粘度随剪切速率的增加而降低)，说明它们也均适于制作涂抹物。

在加热前后，相较于k-卡拉胶和海藻酸钠配制的体系，WPI-P(高甲氧基果胶)混合体系显示出更高的粘度(图2a和b)，这些可归因于两种不同生物聚合物之间较强的静电吸引力以及疏水力。

在加热前，相较于混合W/O乳液体系，单一W/O乳液具有更高的剪切粘度(图1-2)和复合剪切模量(图6-8)。加热前的单一W/O乳液的剪切粘度(剪切速率，0.1s^-1)和复合剪切模量分别为：

(i)P-WPI：≈299Pa S，1.8k Pa；

(ii)kC-WPI：≈437Pa S，1k Pa；

(iii)SA-WPI：≈358Pa S，0.5kPa。

而加热前混合W/O乳液的剪切粘度(剪切速率，0.1s^-1)和复合剪切模量分别为：

(i)P+WPI：≈231Pa S，1.6kPa；

(ii)kC+WPI：≈212Pa S，0.5kPa；

(iii)SA+WPI：≈190PaS，0.4kPa。

相较于加热前的体系，所有加热后的单一和混合乳液都具有明显更高的剪切粘度，并且加热后的混合体系比单一体系相对更加粘稠(图1-2)。加热后的单一乳液剪切粘度(剪切速率，0.1s^-1)如下：

(i)P-WPI：≈754Pa S；

(ii)kC-WPI：≈534Pa S；

(iii)SA-WPI：≈449Pa S；

加热后的混合乳液剪切粘度(剪切速率，0.1s^-1)如下：

(i)P+WPI：≈1060Pa S；

(ii)kC+WPI：≈913Pa S；

(iii)SA+WPI：≈844Pa S。

实施例8：W/O乳液的微观结构与宏观形貌分析

在本发明中，我们采用光学显微镜(BA310电子显微镜)观察了涂抹物的微观结构，结果如图3和图4所示。

通过观察发现，单一和混合乳液的水相都均匀地分散在整个油相中，但含有WPI和k-卡拉胶的未加热单一和混合乳液中观察到一些尺寸较大并单独存在的液滴(图3b1和图4b1)。

体系经过加热后，所有乳液的微观结构发生明显变化。如加热前(图3a1)、后(图3a2)的WPI-高甲氧基果胶单一乳液中，蛋白质液滴从球形(图3a1)变为非球形(图3a2)。而在蛋白质和高甲氧基果胶的混合体系中(图4a)，相对于单一乳液，热处理看来显著改善了其凝胶化过程，促进了乳液中WPI液滴与果胶液滴之间的结合。

加热前、后W/O乳液的外观和总体流动特征如图5所示。图5a1、5a2为单一乳液加热处理前、后的图片，图5b1、5b2为混合乳液加热处理前、后的图片。加热前的单一和混合乳液样品都具有流动性。然而，单一和混合乳液加热后在倒置时都不再具有流动性，呈现出类似固体的特质。本发明的所有样品的流体特征都验证了流变测试结果，即热处理后乳液为类物体状形貌。

实施例9：低脂肪产品的加热-冷却循环

在恒定频率(1Hz)和剪切应变(1％)下对材料进行温度控制实验(图6、7和8)，分别研究了两种不同种类的乳液G*随温度的变化，一种为实施例1、2、3制备得到混合乳液，另一种是实施例6中制备得到的三种单一乳液。

根据动态流变学实验，可以发现，在混合体系中更容易形成更强的类固体材料，尤其在WPI-果胶体系中。除此之外还发现，相较于其它种类乳液，WPI-果胶体系在加热-冷却循环后可以成为更强的凝胶乳液(图6)。这些结果和之前的流变实验结果相一致。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种含蛋白质-多糖的低脂肪类涂抹物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将蛋白质粉末分散在酸性溶液中，制备得到蛋白质水相；其中蛋白质的浓度为8~12wt%；所述的蛋白质为乳清分离蛋白、大豆蛋白、酪蛋白、豌豆蛋白中的一种或一种以上组合；

（2）将多糖粉末分散在与步骤（1）中相同的酸性溶液中，制备得到多糖水相；其中多糖的浓度为1.5~2.5wt%；所述的多糖为高甲氧基果胶、k-卡拉胶或海藻酸钠；

（3）将非离子表面活性剂添加至植物油中，加热溶解，制备得到油相；其中非离子表面活性剂的添加量为植物油的6~10wt%；所述的非离子表面活性剂为甘油单酯、卵磷脂或聚甘油聚蓖麻油酸酯；

（4）将步骤（1）的蛋白质水相和步骤（2）的多糖水相分别分散至步骤（3）的油相中，分别得到蛋白乳液和多糖乳液；其中蛋白乳液或多糖乳液中，油相的添加量为乳液总质量的55~65wt%；

（5）将步骤（4）的蛋白乳液和多糖乳液按照质量比2:1~1: 2进行混合，得到混合乳液；

（6）将步骤（5）的混合乳液进行热变性处理，形成所述的含蛋白质-多糖的低脂肪类涂抹物质。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的植物油为大豆油、玉米油、葵花籽油、菜籽油或花生油中的一种或一种以上的组合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸性溶液是80~120mmol/L的NaCl溶液，pH为3.5~4。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（4）中，乳液的制备是以1500~1800转/分钟混合2~3分钟，然后通过高压均质器在5000~7000psi下循环2~4次。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（5）中，乳清分离蛋白乳液和多糖乳液混合是通过高压均质器在5000~7000psi下进行2~4次循环。

6.一种权利要求1~5任一项所述的方法制备得到的蛋白质-多糖低脂肪类涂抹物。

7.权利要求6所述的蛋白质-多糖低脂肪类涂抹物在食品中的应用。

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