CN111642565A - 一种乳清蛋白铁强化牛奶的制备方法 - Google Patents

一种乳清蛋白铁强化牛奶的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种乳清蛋白铁强化牛奶的制备方法，属于保健食品技术领域。以乳清分离蛋白为原料与亚铁离子进行螯合，通过磁力搅拌、离心、超滤、真空冷冻干燥等操作制备出粒径小、稳定性好且易于吸收的乳清蛋白铁纳米颗粒，并将其加入牛奶中制备出一种乳清蛋白铁强化牛奶。本发明将乳清分离蛋白与亚铁离子制得乳清蛋白铁纳米颗粒并制备出乳清蛋白铁强化牛奶，可防止牛奶中脂肪的氧化，实现了食品与药品的有机结合，具有良好的补铁效果，可满足人体肠道内吸收，减少胃内损害。工艺路线简捷，设备投入少，工业化推广可行性好。

Description

一种乳清蛋白铁强化牛奶的制备方法
技术领域
本发明属于保健食品技术领域，具体涉及一种乳清蛋白铁强化牛奶的配方及其制备方法，以乳清分离蛋白为原料与亚铁离子进行螯合，制备乳清蛋白铁纳米颗粒并加入牛奶中制备出一种乳清蛋白铁强化牛奶。
背景技术
铁是人体必需的微量元素，参与血红蛋白及多种酶的合成，在氧气运输、免疫调节、核酸合成及基因表达调控等多种生理过程中发挥重要作用。缺铁会导致缺铁性贫血、虚弱、疲倦、舌炎、角膜炎、脱发和瘙痒，还可能引起儿童认知发育不良，身体行动能力减弱及流产。妊娠期的女性和幼儿为缺铁主要人群，缺铁的主要原因是膳食铁摄入不足、铁吸收能力较低、铁需求增加、铁丢失过多、慢性炎症以及慢性失血。缺铁性贫血是一个全球性的公共卫生问题，开发补铁食品已成为科研人员研究的热点，用铁来强化食物是具有成本效益和可持续的预防策略。
铁强化食品是许多国家降低贫血患病率的策略，硫酸亚铁是常用的补铁剂，但是用无机铁强化食品可能会导致食品的物理和感官特性发生变化。它会引起烧心、腹痛、恶心和腹泻等副作用。并且铁与羟基自由基的形成有关，羟基自由基可以启动膜脂质的过氧化作用使酶失活，并导致DNA受损。在铁强化食品中，脂质氧化对多不饱和脂肪酸和其他可氧化底物有不良影响，在食品质量和保质期上起着至关重要的作用。乳化脂质中铁离子催化自由基的产生导致酸败，并产生不良味道。铁还可以催化细胞膜的脂质氧化，形成活性氧。这些活性氧参与组织损伤，并与心脏和神经系统疾病有关。此外，游离铁还与胃粘膜损害有关，并可能加剧炎症反应。
为了增加脂质的氧化稳定性并控制金属的反应性，食品工业使用二价离子螯合剂以防止影响最终产品的味道和外观。乳清蛋白被称为蛋白之王，是从牛奶中提取的一种蛋白质，具有营养价值高、易消化吸收、含有多种活性成分等特点，是公认的人体优质蛋白质补充剂之一。乳清蛋白可以通过结合矿物质而充当天然抗氧化剂，从而抑制氧化反应。乳清分离蛋白作为制造干酪或酪蛋白的主要副产物，在工业中易于获得，成本较低适用于食品开发。并且由于它能与铁结合的结构和功能特性，从而被用于与铁形成复合物并加入牛奶中进行铁强化，研究乳清蛋白与铁的螯合作用对牛奶中脂质氧化程度降低的影响。目前已有越来越多的专家学者对其进行研究，铁强化牛奶的发展具有广泛的市场前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种营养价值高、补铁效果好、制备方法简便、成本低且抗油脂氧化的乳清蛋白铁强化牛奶的制备方法。其步骤如下：
1.乳清蛋白铁纳米颗粒的制备
以乳清分离蛋白(WPI)为原料，用蒸馏水配制成质量浓度为40mg/mL的乳清蛋白溶液，向乳清蛋白溶液中以一定的质量比加入FeSO4，用HCl和NaOH调节pH值，在25℃下磁力搅拌一定时间，进行充分的螯合反应后，在3800r/min的转速下离心10min以除去不溶的蛋白质和铁，保留上清液。然后再将上清液进行超滤以除去游离的铁离子，将被截留的部分冷冻干燥后制得乳清蛋白铁纳米颗粒(WPI-Fe)。
1)所述的FeSO4和WPI的螯合反应，是指在25℃条件下，FeSO4和WPI的质量比为1:5-1:20，调节pH值6-8，磁力搅拌时间为40-60min。
2)所述真空冷冻干燥，是指将乳清蛋白铁超滤浓缩液分装于冷冻盘中，厚度5～10mm，置于预冻温度为-70～-80℃的冷冻库中，预冻时间为8～12h，移至真空冷冻干燥机中，温度设定为-40～-30℃，冻干时间为12～24h，即得到乳清蛋白铁纳米颗粒。
3)所述的超滤过程是指将初次离心后的上清液通过10kDa的超滤离心管，在4000-5000r/min的转速下超滤离心5-8min以除去游离的铁离子。
2.乳清蛋白铁强化牛奶的制备
将牛奶放入干净干燥的锥形瓶中，并加入以步骤1)所制备的冻干乳清蛋白铁纳米颗粒，使牛奶中的铁浓度达到10-25mg/L。通过磁力搅拌器混合10-30min使其充分溶解后，将其在63℃加热30分钟，然后在冰浴中冷却，储存在4℃中，制得乳清蛋白铁强化牛奶。
本发明的技术优势主要体现在以下三个方面：
第一，申请的专利技术是以乳清分离蛋白作为原料，具有来源广泛、原料成本低廉且易获取的特点。
第二，申请的专利技术是将乳清分离蛋白与铁进行螯合制备乳清蛋白铁纳米颗粒，用不同的质量配比、调节适宜的pH值、反应时间以及超滤和冷冻干燥技术制备而成，具有粒径小、稳定性好、铁的生物可及性较好易于吸收的优势。
第三，申请的专利技术是将乳清蛋白铁纳米颗粒加入牛奶制成乳清蛋白铁强化牛奶，用不同的铁浓度进行调配、搅拌适宜的时间完成乳清蛋白铁强化牛奶的制备。与向牛奶中加入硫酸亚铁强化相比具有更大的补铁功效、可以防止牛奶中脂肪氧化并且满足人体肠道内吸收，减少胃内损害，实现了食品药品的有机结合。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明作进一步的描述,但这些实施例仅用于解释本发明,对本发明的范围并不构成任何限制。
实施例1
1.乳清蛋白铁纳米颗粒的制备方法：以乳清分离蛋白(WPI)为原料，用蒸馏水配制成质量浓度为40mg/mL的乳清蛋白溶液，向乳清蛋白溶液中以1:5的质量比加入FeSO4，用HCl和NaOH调节pH值为6，在25℃下磁力搅拌40min进行充分的螯合反应后，在3800r/min的转速下离心10min以除去不溶的蛋白质和铁，保留上清液。然后再将上清液通过10kDa的超滤离心管5000r/min离心5min进行超滤以除去游离的铁离子，将被截留的部分分装于冷冻盘中，厚度5mm，置于预冻温度为-80℃的冷冻库中，预冻时间8h后，移至真空冷冻干燥机中，温度设定为-40℃，冻干时间为12h，即得到乳清蛋白铁纳米颗粒。
2.乳清蛋白铁强化牛奶的制备：将牛奶放入干净干燥的锥形瓶中，并加入以步骤1)所制备的冻干乳清蛋白铁纳米颗粒(WPI-Fe)，使牛奶中的铁浓度达到10mg/L。通过磁力搅拌器混合10min使其充分溶解后，将其在63℃加热30分钟，然后在冰浴中冷却，储存在4℃中，制得乳清蛋白铁强化牛奶。
实施例2
1.乳清蛋白铁纳米颗粒的制备方法：以乳清分离蛋白(WPI)为原料，用蒸馏水配制成质量浓度为40mg/mL的乳清蛋白溶液，向乳清蛋白溶液中以1:10的质量比加入FeSO4，用HCl和NaOH调节pH值为7，在25℃下磁力搅拌60min进行充分的螯合反应后，在3800r/min的转速下离心10min以除去不溶的蛋白质和铁，保留上清液。然后再将上清液通过10kDa的超滤离心管5000r/min离心5min进行超滤以除去游离的铁离子，将被截留的部分分装于冷冻盘中，厚度10mm，置于预冻温度为-80℃的冷冻库中，预冻时间10h后，移至真空冷冻干燥机中，温度设定为-30℃，冻干时间为12h，即得到乳清蛋白铁纳米颗粒。
2.乳清蛋白铁强化牛奶的制备：将牛奶放入干净干燥的锥形瓶中，并加入以步骤1)所制备的冻干乳清蛋白铁纳米颗粒(WPI-Fe)，使牛奶中的铁浓度达到15mg/L。然后用磁力搅拌器混合20min使其充分溶解后，将其在63℃加热30分钟，然后在冰浴中冷却，储存在4℃中，制得乳清蛋白铁强化牛奶。
实施例3
1.乳清蛋白铁纳米颗粒的制备方法：以乳清分离蛋白(WPI)为原料，用蒸馏水配制成质量浓度为40mg/mL的乳清蛋白溶液，向乳清蛋白溶液中以1:15的质量比加入FeSO4，用HCl和NaOH调节pH值为6，在25℃下磁力搅拌40min进行充分的螯合反应后，在3800r/min的转速下离心10min以除去不溶的蛋白质和铁，保留上清液。然后再将上清液通过10kDa的超滤离心管4000r/min离心5min进行超滤以除去游离的铁离子，将被截留的部分分装于冷冻盘中，厚度10mm，置于预冻温度为-70℃的冷冻库中，预冻时间12h后，移至真空冷冻干燥机中，温度设定为-30℃，冻干时间为18h，即得到乳清蛋白铁纳米颗粒。
2.乳清蛋白铁强化牛奶的制备：将牛奶放入干净干燥的锥形瓶中，并加入以步骤1)所制备的冻干乳清蛋白铁纳米颗粒(WPI-Fe)，使牛奶中的铁浓度达到20mg/L。然后用磁力搅拌器混合20min使其充分溶解后，将其在63℃加热30分钟，然后在冰浴中冷却，储存在4℃中，制得乳清蛋白铁强化牛奶。
实施例4
1.乳清蛋白铁纳米颗粒的制备方法：以乳清分离蛋白(WPI)为原料，用蒸馏水配制成质量浓度为40mg/mL的乳清蛋白溶液，向乳清蛋白溶液中以1:20的质量比加入FeSO4，用HCl和NaOH调节pH值为8，在25℃下磁力搅拌80min进行充分的螯合反应后，在3800r/min的转速下离心10min以除去不溶的蛋白质和铁，保留上清液。然后再将上清液通过10kDa的超滤离心管5000r/min离心8min进行超滤以除去游离的铁离子，将被截留的部分分装于冷冻盘中，厚度10mm，置于预冻温度为-70℃的冷冻库中，预冻时间8h后，移至真空冷冻干燥机中，温度设定为-40℃，冻干时间为15h，即得到乳清蛋白铁纳米颗粒。
2.乳清蛋白铁强化牛奶的制备：将牛奶放入干净干燥的锥形瓶中，并加入以步骤1)所制备的冻干乳清蛋白铁纳米颗粒(WPI-Fe)，使牛奶中的铁浓度达到25mg/L。然后用磁力搅拌器混合30min使其充分溶解后，将其在63℃加热30分钟，然后在冰浴中冷却，储存在4℃中，制得乳清蛋白铁强化牛奶。
实施例5
1.乳清蛋白铁纳米颗粒的制备方法：以乳清分离蛋白(WPI)为原料，用蒸馏水配制成质量浓度为40mg/mL的乳清蛋白溶液，向乳清蛋白溶液中以1:20的质量比加入FeSO4，用HCl和NaOH调节pH值为7，在25℃下磁力搅拌60min进行充分的螯合反应后，在3800r/min的转速下离心10min以除去不溶的蛋白质和铁，保留上清液。然后再将上清液通过10kDa的超滤离心管4500r/min离心6min进行超滤以除去游离的铁离子，将被截留的部分分装于冷冻盘中，厚度5mm，置于预冻温度为-80℃的冷冻库中，预冻时间10h后，移至真空冷冻干燥机中，温度设定为-40℃，冻干时间为24h，即得到乳清蛋白铁纳米颗粒。
2.乳清蛋白铁强化牛奶的制备：将牛奶放入干净干燥的锥形瓶中，并加入以步骤1)所制备的冻干乳清蛋白铁纳米颗粒(WPI-Fe)，使牛奶中的铁浓度达到15mg/L。然后用磁力搅拌器混合10min使其充分溶解后，将其在63℃加热30分钟，然后在冰浴中冷却，储存在4℃中，制得乳清蛋白铁强化牛奶。

Claims (6)

1.一种乳清蛋白铁强化牛奶的制备方法，其特征在于：步骤如下：
1)、乳清蛋白铁纳米颗粒的制备
以乳清分离蛋白(WPI)为原料，用蒸馏水配制成质量浓度为40mg/mL的乳清蛋白溶液，向乳清蛋白溶液中以一定的质量比加入FeSO4，用HCl和NaOH调节pH值，在25℃下磁力搅拌一定时间，进行充分的螯合反应后，在3800r/min的转速下离心10min以除去不溶的蛋白质和铁，保留上清液；然后再将上清液进行超滤以除去游离的铁离子，将被截留的部分真空冷冻干燥后制得乳清蛋白铁纳米颗粒(WPI-Fe)；
2)、乳清蛋白铁强化牛奶的制备
将牛奶放入干净干燥的锥形瓶中，并加入以步骤1)所制备的冻干乳清蛋白铁纳米颗粒，通过磁力搅拌器使其充分溶解后，在63℃加热30min，然后在冰浴中冷却，储存在4℃中，制得乳清蛋白铁强化牛奶。
2.如权利要求1所述的一种乳清蛋白铁强化牛奶的制备方法，其特征在于：所述的FeSO4和WPI的螯合反应，是指在25℃条件下，FeSO4和WPI的质量比为1:5-1:20，调节pH值为6-8，磁力搅拌时间为40-60min。
3.如权利要求1所述的一种乳清蛋白铁强化牛奶的制备方法，其特征在于：所述真空冷冻干燥，是指将乳清蛋白铁超滤浓缩液分装于冷冻盘中，厚度5～10mm，置于预冻温度为-70～-80℃的冷冻库中，预冻时间为8～12h，移至真空冷冻干燥机中，温度设定为-40～-30℃，冻干时间为12～24h，即得到乳清蛋白铁纳米颗粒。
4.如权利要求1所述的一种乳清蛋白铁强化牛奶的制备方法，其特征在于：所述的超滤过程是指将初次离心后的上清液通过10kDa的超滤离心管，在4000-5000r/min的转速下超滤离心5-8min以除去游离的铁离子。
5.如权利要求1所述的一种乳清蛋白铁强化牛奶的制备方法，其特征在于：所述的铁强化处理过程，是指按人体每日所摄取铁量规定向牛奶中加入乳清蛋白铁纳米颗粒使牛奶中的铁浓度达到10-25mg/L，磁力搅拌器混合10-30min。
6.一种乳清蛋白铁强化牛奶，其特征在于：是由权利要求1～5任何一项所述的方法制备得到。
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