CN111642573A - 一种高油乳清粉的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高油乳清粉的制备方法，所述高油乳清粉由乳清蛋白、调和油、脱盐乳清粉、和水组成，其制备方法通过对乳清蛋白进行热变性处理，将其作为乳化剂控制高油乳清粉的稳定特性，并在工艺过程中添加超声预乳化工段，最终制得产品稳定性、溶解性良好，包埋油滴效率及高油乳清粉复原乳稳定性提高。

Description

一种高油乳清粉的制备方法

技术领域

本发明属于食品领域，涉及高油乳清粉，尤其是一种高油乳清粉的制备方法。

背景技术

高油乳清粉是干法生产婴儿配方奶粉的一种重要原料，不同的植物油来源，提供了与母乳最接近、最适合婴儿的脂肪酸组成。按配料比例制成乳浊液，经过剪切、乳化喷雾干燥后即可得到高油乳清粉。通过喷雾干燥将乳制品转化为粉状产品，可以提高乳制品的货架期。粉末状更易储存，处理和运输。

在高油乳清粉生产中，最主要的问题是如何获得稳定的水包油乳状液，只有形成了稳定性良好的水包油乳液，才能够在一系列工艺后制得具有长期稳定性的粉状高油乳清粉产品，同时由于高油乳清粉中含有大量的不饱和脂肪酸，稳定的水包油体系也能够有效的减少脂肪氧化问题的发生。因此，对高油乳清粉中的油相进行有效包埋极为重要。但是，高油乳清粉主要是作为干法生产婴幼儿配方奶粉的原料，因此其中一般不进行稳定剂及乳化剂的额外添加。

CN105230811B公开了一种含有多不饱和脂肪酸油脂的高油乳清粉的制备方法，包括如下步骤：

⑴制备含有多不饱和脂肪酸油脂的混合油

准备葵花籽油0.14kg，花生四烯酸油脂(花生四烯酸含量为40％)0.017kg，二十二碳六烯酸油脂(二十二碳六烯酸含量为35％)0.0094kg，抗坏血酸棕榈酸酯0.012kg，维生素E0.036kg，磷脂0.036kg。在圆底烧瓶中将葵花籽油加热至120℃，加入抗坏血酸棕榈酸酯、维生素E和磷脂，搅拌6min。将上述油脂降温至50℃，加入花生四烯酸油脂和二十二碳六烯酸油脂，维持30r/min的搅拌速度，搅拌均匀得油相芯材溶液，上述全程进行充氮保护。

(2)制备壁材料液

准备变性淀粉0.5kg，麦芽糊精0.25kg，抗坏血酸0.0005kg，纯水1kg。在烧杯中，将纯水加热至90℃，投入变性淀粉、麦芽糊精、抗坏血酸，用实验室乳化机在8000r/min的速率下剪切10min，得水相壁材料液。

(3)制备富含花生四烯酸和二十二碳六烯酸的乳化液

将油相芯材溶液加入到水相壁材料液中进行剪切，在8000r/min的速率下剪切10min，之后在40MPa压力下均质得到富含花生四烯酸和二十二碳六烯酸的纳米级乳液。

(4)制备含有多不饱和脂肪酸油脂的高油乳清粉

均质料液经巴氏杀菌后通过高压喷雾干燥得到含有多不饱和脂肪酸油脂的高油乳清粉。

上述专利制备了富含花生四烯酸和二十二碳六烯酸的调和油配方作为油相，然后利用麦芽糊精和变性淀粉作为壁材对油相进行包埋，制备了乳液。而本专利主要创新点在于通过对乳清蛋白的处理将其作为壁材与调和油混合，并加入超声波工艺制备稳定性良好的乳液及高油乳清粉产品。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种能够提高稳定性的高油乳清粉的制备方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种高油乳清粉的制备方法，包括如下步骤：

(1)乳清蛋白热变性

将乳清分离蛋白溶于去离子水中，制成蛋白浓度为0.5-8％m/v的乳清蛋白溶液，均质后于55-65℃水合0.5-1h，然后80-90℃保持10-30min，将乳清蛋白溶液冷却至室温，并用1M酸液(柠檬酸、乳酸、苹果酸、盐酸等)调节至pH＝6.5-7.0；

(2)高油乳清粉制作

将步骤(1)得到的热变性乳清蛋白溶液与调和油混合，先高速分散均质，然后进行超声乳化处理，再加入脱盐乳清粉、水配置为高油乳清粉液体，经过胶体磨、高压均质机、灭菌、喷雾干燥制为成品。

而且，所述的超声乳化处理条件设置为300-800W，超声3s，间隙3s，总时长10-30min。

而且，所述的高速分散均质是10,000-20,000rpm条件下处理5-10min。

本发明同时保护由该方法制备得到的高油乳清粉，按其重量以百分比计，包括乳清分离蛋白：0.5-2％，调和油：8.75-13.75％，脱盐乳清粉D90：10-17.5％，其余成分为水。

本发明的优点和有益效果：

本发明将乳清蛋白进行热变性处理，将其作为体系乳化剂，对油相进行包埋，生成水包油乳液，形成稳定的乳化体系，能减少脂肪氧化和颗粒破损等问题，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为不同高油乳清粉粒径测定结果；

图2为不同高油乳清溶解性测定结果；

图3为不同高油乳清粉表面含油率测定结果；

图4(a)为对照样品500倍电镜照片；

图4(b)为对照样品3000倍电镜照片；

图4(c)为1号样品500倍电镜照片；

图4(d)为1号样品3000倍电镜照片；

图4(e)为2号样品500倍电镜照片；

图4(f)为2号样品3000倍电镜照片；

图4(g)为3号样品500倍电镜照片；

图4(h)为3号样品3000倍电镜照片；

图4(i)为4号样品500倍电镜照片；

图4(j)为4号样品3000倍电镜照片；

图5为不同高油乳清粉TSI值(动态稳定性指数)测定结果。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

表1高油乳清粉液体配方

对照例1

原料：调和油8.75％，脱盐乳清粉D90 16.25％，水75％

方法：将上述原料混合，经过胶体磨、高压均质机、喷雾干燥等步骤制为成品。

实施例1

原料：乳清分离蛋白(WPI 9410)1.25％，调和油6.25％，脱盐乳清粉D90 17.5％，水75％制备方法如下：

(1)乳清蛋白热变性工艺

将乳清分离蛋白溶于去离子水中，制成乳清蛋白溶液，均质后于60℃水合1h，然后85℃保持15min。将蛋白质溶液冷却至室温，并用1M柠檬酸调节至pH＝6.5。

(2)高油乳清粉制作工艺

将热变性乳清蛋白溶液和调和油混合，进行预乳化工艺，利用高速分散均质机在10,000rpm条件下处理5min。然后进行超声乳化处理，条件设置为450W，超声3s，间隙3s，总时长20min。然后加入脱盐乳清粉、水配置为高油乳清粉液体，经过胶体磨、高压均质机、喷雾干燥等步骤制为成品。

实施例2

原料：乳清分离蛋白(WPI 9410)1.25％，调和油8.75％，脱盐乳清粉D90 15.0％，水75％

方法与实施例1相同。

实施例3

原料：乳清分离蛋白(WPI 9410)1.25％，调和油11.25％，脱盐乳清粉D90 12.5％，水75％

方法与实施例1相同。

实施例4

原料：乳清分离蛋白(WPI 9410)1.25％，调和油13.75％，脱盐乳清粉D90 10.0％，水75％

方法与实施例1相同。

粒径测定方法：

高油乳清粉粒径用Bettersize2600激光粒度分布仪(干法)来测量。样品的折射率为1.52。自动校准背景后，样品的遮光率在10％-15％之间。每个样品自动测量三次，得到平均值。记录不同样品的粒度分布。

如图1所示，整体粒径分布曲线为双峰，第一个峰的范围为1-50μm，占主要部分；第二个峰的范围在50-600μm之间。其中，1号样品的平均粒径d4,3为22.47μm，2号样品d4,3为29.91μm，3号样品d4,3为61.64μm，4号样品d4,3为91.03μm，对照组样品d4,3为18.23μm。在喷雾干燥过程中，乳液成分、乳化条件、干燥条件对脂肪滴大小均有显著影响，脂肪滴大小与高油乳清粉粒径有极大联系。还观察到小脂肪液滴喷雾干燥后，发现了一些非常大的脂肪滴(80μm)他们把这归因于脂肪滴聚集。在本实验中，实验组样品粒径随着含油量的增加而增大，可能与脂肪滴聚集有关。有研究表明，含乳糖的乳清分离蛋白的粒径相比去乳糖的要小，这与本研究中粒径的变化基本一致，未添加WPI的对照组样品粒径相对较小，乳糖与乳清蛋白的糖基化反应与分子间的作用力可能是这种现象的根本原因。

溶解性测定方法：高油乳清粉溶解性的测定：参见GB 5413.29-2010中第二法溶解度法。

如图2所示，各样品的溶解性均达到了98％以上，在此基础上，1号样品的溶解性最好(99.3％)，随着含油量的增加，样品的溶解性逐渐下降：2号(99.1％)，3号(98.6％)，4号(98.2％)。对照组的溶解性只达到了98.7％，相对于同等含油量的2号样品，溶解性较差。高强度超声可以通过改变蛋白质的构象和结构来增强蛋白质的溶解度，氨基酸的亲水部分从内部向外部开放。超声处理还导致了蛋白质分子量的降低，这意味着更大的蛋白质区域被水分子覆盖。所以，超声乳化对高油乳清粉的溶解度起到了积极有利的作用。

表面含油率测定方法：

(1)表面游离脂肪含量的测定

将1g粉末精确称量在滤纸(No.4，Whatman，Kent，UK)上，用5mL己烷洗涤4次。含有提取脂肪的滤液收集在100mL平底烧瓶中，60℃水浴中蒸发，105℃烘干直至恒重。提取的脂肪值记录为g表面游离脂肪/g粉末。粉末残渣收集于50mL离心管中，室温下真空干燥。

(2)内部游离脂肪含量的测定

在盛有粉末残渣的离心管中加入40mL己烷，摇床摇动24小时。滤纸(No.4，Whatman，Kent，UK)过滤分离，再用2mL己烷洗涤2次，滤液收集于100mL平底烧瓶中，60℃水浴中蒸发，105℃烘干直至恒重。提取的脂肪值记录为g内部游离脂肪/g粉末。

婴儿配方奶粉中的游离脂肪含量为表面游离脂肪和内部游离脂肪含量之和。

如图3所示，实验组样品的表面含油率随着样品乳液油含量的增加而增大，2号样品表面含油率为12％，对照组表面含油率为13％，略高于2号样品。本实验结果表明，初始脂肪含量越大，粉体中游离脂肪含量越大。

对照组样品(没有超声乳化)的高油乳清粉中游离脂肪较多:原因可能是乳液中大的脂肪滴(即不稳定的脂肪滴)导致游离脂肪的形成。事实上,游离脂肪与大脂肪滴的直径和有利于提高乳液稳定性的小脂肪滴(小于1μm)有关。

喷雾干燥过程中会存在一定的油损失，乳液中并不是所有的油都被包裹在粉末中，通常在喷雾干燥室的玻璃壁上发现油的存在。这表明，一些液滴在干燥前就以一定的轨迹喷入了玻璃腔内，这些液滴在干燥前与腔壁发生碰撞，并被足够多的颗粒覆盖，这种情况下最终粉末的表面含油率也会提高。粉末中包覆的油量随乳液中油量的增加而增加，说明干燥过程中包覆的油量尚未优化。

电镜测定方法：取适量各样品组高油乳清粉均匀撒在实验台的双面胶上，使粉末成薄薄的一层粘附在上面，再用离子溅射的方法喷金，便可进行电镜扫描观察，拍摄样品500倍和3000倍的照片。

图4(a)-(j)为样品的扫描电子显微镜图，从图中可以得到，样品的颗粒状态呈现出大小不一的球状分布，有颗粒聚集现象，较小的球状颗粒可能为包裹油滴的乳清蛋白，散落在其他颗粒中间。在本研究中，1号表面脂肪含量较低，油滴分布均匀，随着表面含油率的增加，高油乳清粉表面脂肪增多，油滴较大，甚至出现堆积现象(4号样品)。

喷雾干燥乳液中含有高比例的油和颗粒，干燥后的粉末容易聚集在一起，形成粘性粉末，在水中很难分散。当液滴中的水蒸发时，多余的颗粒在蒸发液滴的表面形成了一层壳，蒸发液滴时将油滴包裹在颗粒内。这就解释了为什么有些较大的颗粒含有大颗油滴。颗粒间的范德华力使形成的粉末结构合理化，同时还需要考虑颗粒在干燥过程中接触时的相互作用。在喷雾干燥器中，另一个可能导致颗粒聚集的重要原因是颗粒间液体桥的形成。很有可能一些水会留在颗粒的表面。因此，颗粒之间的主要吸引力可能是由于这些小的液体桥。

我们观察到实验组样品颗粒比较完整，没有破碎的情况，而对照组颗粒则有片状(或不完整)的外壳。这表明，尽管油滴在乳液中被颗粒包裹，没有经过超声的进一步乳化，在干燥去除水相时颗粒层结构收到了破坏。Catherine等人推测，紧密接触的颗粒间的强附着力使颗粒之间产生了一种相互吸引的作用，这种相互作用大于吸附在油滴表面颗粒的毛细管能。这就解释了为什么粉末颗粒会排列成油滴周围的片状涂层。

动态稳定性分析(TSI)测定方法：

高油乳清粉的物理稳定性通过测量复原乳体系的TSI值来表征。取5g样品用20mL45℃的温水溶解，搅拌均匀至完全溶解，将其加入Turbiscan Lab稳定性分析仪专用的玻璃瓶中，确保样品所及的地方干净无痕，放入仪器中准备测量。将温度设定为25℃，每30分钟扫描一次，共14次，记录样品扫描图谱，重复测定3次，取平均值。

图5为乳液体系对高油乳清粉复原乳液物理稳定性的影响，整体TSI值越大，体系越不稳定。从图中可以看出，在前4个小时内，各样品组乳液均处于极不稳定的状态，到达4小时后，乳液整体TSI值变化幅度变小，并逐渐趋于稳定，其中属1号样品趋于稳定的速度最快，也是最终乳液稳定状态最好的。其他的实验组样品随着含油量的增大而越来越不稳定，4号样品的稳定效果最差，因其含油量最高。与2号样品相比，对照组样品的稳定性并不理想，这一结果证明乳液处理对高油乳清粉复原乳稳定性起到了积极作用。用本研究中的方法制成乳液，在一定程度上改善了复原乳的稳定性。

将高含油量(25％，35％，45％，55％)的乳液喷雾干燥成高油乳清粉，WPI的添加和超声乳化的工艺，对高油乳清粉的特性有很大影响：粒径增大，随着含油量的增加，扫描电镜观察到的颗粒更大，相对对照组颗粒更完整；溶解性有所提高；表面含油率相对对照组有所降低，说明乳液中乳清蛋白颗粒包埋油滴的效率得到了提高；高油乳清粉复原乳稳定性提高，含油量为25％的稳定性最好，随着含油量的增加，稳定性逐渐变差。

上述参照实施例对该高油乳清粉的制备方法进行的详细描述，除了所述的实施例1-4外，可根据所限定范围举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高油乳清粉的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)乳清蛋白热变性

将乳清分离蛋白溶于去离子水中，制成蛋白浓度为0.5-8％m/v的乳清蛋白溶液，均质后于55-65℃水合0.5-1h，然后80-90℃保持10-30min，将乳清蛋白溶液冷却至室温，并用1M酸液调节至pH＝6.5-7.0；

(2)高油乳清粉制作

将步骤(1)得到的热变性乳清蛋白溶液与调和油混合，先高速分散均质，然后进行超声乳化处理，再加入脱盐乳清粉、水配置为高油乳清粉液体，经过胶体磨、高压均质机、杀菌、喷雾干燥制为成品。

2.根据权利要求1所述的高油乳清粉的制备方法，其特征在于：所述的超声乳化处理条件设置为300-800W，超声3s，间隙3s，总时长10-30min。

3.根据权利要求1所述的高油乳清粉的制备方法，其特征在于：所述的高速分散均质是10,000-20,000rpm条件下处理5-10min。

4.一种根据权利要求1～3任一权利要求所述的方法制备得到的高油乳清粉，其特征在于：其组分及重量百分比为：乳清分离蛋白：0.5-2％，调和油：8.75-13.75％，脱盐乳清粉D90：10-17.5％，其余成分为水。

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