CN112544841A - 一种高酸性乳清蛋白饮料组合物及其超高压杀菌制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于食品加工技术领域，公开了一种高酸性乳清蛋白饮料组合物及其超高压杀菌制备工艺。本发明的高酸性乳清蛋白饮料组合物包含乳清蛋白0.5‑10％(质量分数)，多糖类物质0.01‑0.5％(质量分数)，所述高酸性是指用酸度调节剂调节pH为1.8‑3.5。该高酸性乳清蛋白饮料组合物采用超高压杀菌工艺获得，所述超高压杀菌工艺指的是杀菌压力为300‑1000Mpa时，杀菌1至30min，如此使得酸性乳清蛋白饮料在室温条件下很短的时间内杀菌，得到满足商业需求的无菌的产品，并可最大限度的降低乳清蛋白饮料在热加工工艺中产生的涩味，降低蛋白质的大量变性及饮料中营养成分的损失。
Description
技术领域
本发明涉及食品加工技术领域，具体是涉及乳清蛋白饮料及其超高压杀菌技术，更具体地，涉及一种高酸性乳清蛋白饮料组合物及其超高压杀菌制备工艺。
背景技术
乳清蛋白作为一种重要的营养物质在运动和功能性饮料中被广泛应用，而蛋白质是肌肉和器官的重要组成成份。在运动中，肌肉中的支链氨基酸，作为能量底物被消耗，补充富含支链氨基酸的蛋白质，或者直接补充提纯后的支链氨基酸对保持肌肉的健康和力量有着至关重要的作用。由于运动后立即摄取富含蛋白质食物的效果要比运动几个小时后摄取含蛋白质的食物效果更加明显，因此，无需加工、方便饮用的运动补剂要比单纯的食品更加快速有效，更加受欢迎。
然而，在较低pH时(如pH≤3.5)，乳清蛋白口感较涩，这对于日常饮用来讲是令人不愉悦的。目前的研究中关于涩味的产生机制分析主要如下：这是因为在中性条件下(pH＝7)时，大多数乳铁蛋白不与唾液蛋白作用产生沉淀因而不产生涩味，酸性条件下(pH≤3.5)的乳清蛋白溶液带正电荷，放置在口腔中与唾液(pH≈7)混合，引起乳清蛋白溶液的pH增加，基本保持在pH<5。这个pH值接近乳清蛋白的等电点，乳清蛋白在口腔中即产生沉淀，口腔中形成这种沉淀，以类似于由唾液蛋白质和多酚类化合物形成的复杂沉淀物的方式诱导涩味。现有实践表明，其中乳清蛋白的变性产物之一β-乳球蛋白是涩味产生的主要原因，涩味随着乳清蛋白浓度的增加而增加，且加热处理后的涩味更为显著。因此，如果能在加工工艺中尤其是杀菌工艺及进入口腔的过程中保护乳清蛋白，尽可能降低乳清蛋白的变性程度，将带来比较愉悦的饮用体验。
目前，常见饮料的杀菌工艺一般是通过加热方式(巴氏杀菌法、超高温瞬时杀菌法(UHT))、辐射(UV-处理)、过滤方法(超滤、透析过滤、纳米过滤)来去除或减少可能的病原体数量，如细菌、芽孢或引起食物腐败的其他因素。大部分饮料尤其酸性蛋白质类饮料优选的杀菌工艺为高温巴氏杀菌或UHT杀菌处理，但乳清蛋白在加热时，会迅速变性，导致乳清蛋白的球状结构折叠，可在pH＝3-7之间形成团聚体和宏观结构，发生不同程度的浑浊，随后团聚体将沉淀并且影响营养物的进一步吸收。
食品超高压灭菌技术(high pressure processing,HPP)是指在密闭的超高压容器内，用水或高级液压油作为介质对包装食品等物料施以100～1000MPa的压力(由水传导的超高静水压力300-600Mpa)，从而杀死其中几乎所有的细菌、霉菌和酵母菌，同时对食物的营养成分和风味变化影响较小。然而，超高压低温处理的条件与食品中微生物的种类、生长周期、食品组成份、贮存温度、pH值及水活性等均有相关性，必须依照各种食品的菌相与加工条件等进行不同压力条件的测试以探讨压力及杀菌时间对产品质量的影响与变化，才能提供合适的杀菌条件。目前，针对不同食品组成原料特性开展的产业应用技术较少，也少有各种食品在超高压处理下灭菌效果的基础性研究。
发明内容
本发明为了获得一种无需加工、方便饮用的乳清蛋白运动补剂，克服乳清蛋白饮料不适宜高温灭菌处理，低pH时口感较涩的问题，提供了一种高酸性乳清蛋白饮料组合物及其超高压杀菌制备工艺。
为达到本发明的目的，本发明的高酸性乳清蛋白饮料组合物包含乳清蛋白0.5-10％(质量分数)，多糖类物质0.01-0.5％(质量分数)，所述高酸性是指用酸度调节剂调节pH为1.8-3.5。
多糖在低于乳清蛋白的等电点pH下具有带正电荷和带负电荷的基团或区域，在酸性pH下，乳清蛋白具有净正电荷。乳清蛋白的正电荷可与多糖的带负电荷的基团相互作用，这种相互作用导致蛋白质微粒被大的多糖分子包围或者是多糖分子可在蛋白质颗粒周围形成网络，减少蛋白质微粒相互作用，尤其是与口腔中蛋白物质的聚集的可能性，从而阻止了乳清蛋白饮料在引用过程中的沉降。
优选地，本发明通过对饮料中常用的多糖类物质进行筛选研究，在一些实施例中，所述多糖类物质选自可溶性大豆多糖、高甲氧基果胶、黄原胶、阿拉伯胶和β-葡聚糖中的一种或两种以上的组合。
乳清蛋白在加热时会迅速变性，导致乳清蛋白的球状结构折叠，可在pH＝3-7之间形成团聚体和宏观结构，发生不同程度的浑浊，随后团聚体将沉淀并且影响营养物的进一步吸收。而酸性乳清蛋白由于其由酸性乳清工艺获得不易受病原体的影响，因此只需要通过加热温和的杀菌处理，且酸性乳清蛋白饮料比中性乳清蛋白具有更丰富的味道。因此，本发明的乳清蛋白饮料组合物具有高酸性，优选地，为兼顾营养和口感，在本发明的一些实施例中，所述高酸性是指pH为2.5-3.3。
进一步地，仅作为例举，本发明中所述酸度调节剂为柠檬酸、磷酸、乳酸、苹果酸、醋酸或其盐类中的一种或两种以上的组合。
由于热杀菌处理过后的易导致色泽、风味、酵素失活以及维生素C流失等问题，而食品超高压灭菌技术(HPP)非热加工技术可以维持色、香、味俱全的营养天然果汁及即食型蔬果。因此，本发明所述高酸性乳清蛋白饮料组合物采用超高压杀菌工艺获得，所述超高压杀菌指的是杀菌压力为450-600Mpa时，杀菌时间为3-10min。
进一步地，本发明提供了一种前述高酸性乳清蛋白饮料组合物的超高压杀菌制备工艺，所述工艺包括以下步骤：
(1)将纯净水加热至70-85℃，然后搅拌加入多糖类物质，待其充分分散，将所得的溶液过滤，冷却备用；
(2)将乳清蛋白配料搅拌溶解至纯化水中，添加酸度调节剂水溶液调节pH值至1.8-3.5之间，加入步骤(1)制备的溶液，搅拌均匀，过滤得到澄清乳清蛋白饮料初溶液，补充水分至100％得乳清蛋白溶液(即按乳清蛋白含量0.5-10％计)；
(3)将步骤(2)制备好的乳清蛋白溶液采用超高压杀菌工艺进行杀菌即得；
其中，所述超高压指的是杀菌压力为300-1000Mpa。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述超高压指的是杀菌压力为450-600Mpa。
进一步地，所述超高压杀菌指的是杀菌压力为300-1000Mpa时，杀菌1至30min。
进一步优选地，所述超高压杀菌指的是杀菌压力为450-600Mpa时，杀菌时间为3-10min。
在上述技术方案的基础上，高酸性乳清蛋白饮料组合物还可包含食用香精，具体地，优选在所述步骤(2)中调节pH后加入食用香精。
本发明所述高酸性乳清蛋白饮料组合物中加入了多糖类物质，超高压灭菌技术可以使酸性乳清蛋白饮料在室温条件下很短的时间内杀菌，得到满足商业需求的无菌的产品，并可最大限度的降低乳清蛋白饮料在热加工工艺中产生的涩味，降低蛋白质的大量变性及饮料中营养成分的损失，且确保产品的风味没有明显的变化。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。
此外，下面所描述的术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对相同的实施例或示例。
本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
所述高酸性乳清蛋白饮料组合物的杀菌前制备工艺包括以下步骤：
(1)将纯净水加热至70-85℃，然后搅拌加入多糖类物质，待其充分分散，将所得的溶液过滤，冷却备用；
(2)将乳清蛋白配料搅拌溶解至纯化水中，添加酸度调节剂水溶液调节pH值至1.8-3.5之间，加入步骤(1)制备的溶液，搅拌均匀，过滤得到澄清乳清蛋白饮料初溶液，补充水分至100％得乳清蛋白溶液(即按乳清蛋白含量0.5-10％计)。
巴氏杀菌由法国微生物学家巴斯德发明而得名，热处理程度比较低，一般在低于水沸点温度下进行加热，加热的介质为热水。一般低温巴氏杀菌是将混合原料加热至68～70℃，并保持此温度30min以后急速冷却。因为一般细菌的致死点在温度68℃、时间30min以下，所以将混合原料经此法处理后，可杀灭其中的致病性细菌和绝大多数非致病性细菌。另一种是高温灭菌，即针对食品特点选择在90℃以上某一温度加热10-30分钟，利用高温处理，可增强灭菌效果，但对乳制品营养有一定损失。
超高温瞬时杀菌(Ultra-high temperature instantaneous sterilization,UHT)一般生产中是把食品的加热温度设为110-150℃、加热时间为2-8s、加热后产品达到商业无菌要求的杀菌过程。其基本原理包括微生物热致死原理和如何最大限度地保持食品的原有风味及品质原理。因为微生物对高温的敏感性远远大于多数食品成分对高温的敏感性，故超高温短时杀菌，能在很短时间内有效地杀死微生物，并较好地保持食品应有的品质。
本发明中与超高压灭菌技术进行对比的杀菌技术为常用的加热杀菌方式(巴氏杀菌和UHT杀菌)，优选的巴氏杀菌选择90℃-15min，UHT杀菌为135℃-5s，对杀菌后的样品进行保质期内(12月)的无菌检测。
本发明中，涩味的评价采用盲样品尝评分的方式进行，制备不同条件的样品，以单宁酸为标准对照物，分别配置0、0.38、0.60、0.93、1.45和2.26mM的样品，分别对应评分0、2、4、6、8和10(评分并不限于0、2、4、6、8和10，可以为3，表明介于2、4之间)，由小组成员对比进行品尝样品，指出乳清蛋白饮料样品不同的涩味。
实施例1
1、制备乳清蛋白质水饮料，蛋白质含量为5％，可溶性大豆多糖含量0.05％，采用柠檬酸及其钠盐调节pH＝3.0；
2、将配置好的乳清蛋白质水饮料分别采用巴氏杀菌(90℃-15min)，UHT杀菌(135℃-5s)和超高压灭菌(300Mpa-5min)进行杀菌；
3、对杀菌完的样品进行盲样品尝对照评分及微生物测定。
实施例2
1、制备乳清蛋白质水饮料，蛋白质含量为5％，可溶性大豆多糖含量0.05％，采用柠檬酸及其钠盐调节pH＝3.0；
2、将配置好的乳清蛋白质水饮料分别采用巴氏杀菌(90℃-15min)，UHT杀菌(135℃-5s)和超高压灭菌(450Mpa-5min)进行杀菌；
3、对杀菌完的样品进行盲样品尝对照评分及微生物测定。
实施例3
1、制备乳清蛋白质水饮料，蛋白质含量为5％，可溶性大豆多糖含量0.05％，采用柠檬酸及其钠盐调节pH＝3.0；
2、将配置好的乳清蛋白质水饮料分别采用巴氏杀菌(90℃-15min)，UHT杀菌(135℃-5s)和超高压灭菌(600Mpa-5min)进行杀菌；
3、对杀菌完的样品进行盲样品尝对照评分及微生物测定。
实施例4
1、制备乳清蛋白质水饮料，蛋白质含量为5％，可溶性大豆多糖含量0.05％，采用柠檬酸及其钠盐调节pH＝3.0；
2、将配置好的乳清蛋白质水饮料分别采用巴氏杀菌(90℃-15min)，UHT杀菌(135℃-5s)和超高压灭菌(450Mpa-3min)进行杀菌；
3、对杀菌完的样品进行盲样品尝对照评分及微生物测定。
实施例5
1、制备乳清蛋白质水饮料，蛋白质含量为5％，可溶性大豆多糖含量0.05％，采用柠檬酸及其钠盐调节pH＝3.0；
2、将配置好的乳清蛋白质水饮料分别采用巴氏杀菌(90℃-15min)，UHT杀菌(135℃-5s)和超高压灭菌(450Mpa-10min)进行杀菌；
3、对杀菌完的样品进行盲样品尝对照评分及微生物测定。
实施例6
1、制备乳清蛋白质水饮料，蛋白质含量为1％，可溶性大豆多糖含量0.05％，采用柠檬酸及其钠盐调节pH＝3.0；
2、将配置好的乳清蛋白质水饮料分别采用巴氏杀菌(90℃-15min)，UHT杀菌(135℃-5s)和超高压灭菌(600Mpa-5min)进行杀菌；
3、对杀菌完的样品进行盲样品尝对照评分及微生物测定。
实施例7
1、制备乳清蛋白质水饮料，蛋白质含量为2％，可溶性大豆多糖含量0.05％，采用柠檬酸及其钠盐调节pH＝3.0；
2、将配置好的乳清蛋白质水饮料分别采用巴氏杀菌(90℃-15min)，UHT杀菌(135℃-5s)和超高压灭菌(600Mpa-5min)进行杀菌；
3、对杀菌完的样品进行盲样品尝对照评分及微生物测定。
实施例8
1、制备乳清蛋白质水饮料，蛋白质含量为3％，可溶性大豆多糖含量0.05％，采用柠檬酸及其钠盐调节pH＝3.0；
2、将配置好的乳清蛋白质水饮料分别采用巴氏杀菌(90℃-15min)，UHT杀菌(135℃-5s)和超高压灭菌(600Mpa-5min)进行杀菌；
3、对杀菌完的样品进行盲样品尝对照评分及微生物测定。
实施例9
1、制备乳清蛋白质水饮料，蛋白质含量为4％，可溶性大豆多糖含量0.05％，采用柠檬酸及其钠盐调节pH＝3.0；
2、将配置好的乳清蛋白质水饮料分别采用巴氏杀菌(90℃-15min)，UHT杀菌(135℃-5s)和超高压灭菌(600Mpa-5min)进行杀菌；
3、对杀菌完的样品进行盲样品尝对照评分及微生物测定。
实施例10
1、制备乳清蛋白质水饮料，蛋白质含量为0.5％，可溶性大豆多糖含量0.05％，采用柠檬酸及其钠盐调节pH＝3.0；
2、将配置好的乳清蛋白质水饮料分别采用巴氏杀菌(90℃-15min)，UHT杀菌(135℃-5s)和超高压灭菌(600Mpa-5min)进行杀菌；
3、对杀菌完的样品进行盲样品尝对照评分及微生物测定。
实施例11
1、制备乳清蛋白质水饮料，蛋白质含量为3％，高甲氧基果胶含量0.06％，采用柠檬酸及其钠盐调节pH＝3.0；
2、将配置好的乳清蛋白质水饮料分别采用巴氏杀菌(90℃-15min)，UHT杀菌(135℃-5s)和超高压灭菌(600Mpa-5min)进行杀菌；
3、对杀菌完的样品进行盲样品尝对照评分及微生物测定。
实施例12
1、制备乳清蛋白质水饮料，蛋白质含量为3％，β-葡聚糖含量0.5％，采用柠檬酸及其钠盐调节pH＝3.0；
2、将配置好的乳清蛋白质水饮料分别采用巴氏杀菌(90℃-15min)，UHT杀菌(135℃-5s)和超高压灭菌(600Mpa-5min)进行杀菌；
3、对杀菌完的样品进行盲样品尝对照评分及微生物测定。
实施例13
1、制备乳清蛋白质水饮料，蛋白质含量为3％，黄原胶0.1％，采用柠檬酸及其钠盐调节pH＝3.0；
2、将配置好的乳清蛋白质水饮料分别采用巴氏杀菌(90℃-15min)，UHT杀菌(135℃-5s)和超高压灭菌(600Mpa-5min)进行杀菌；
3、对杀菌完的样品进行盲样品尝对照评分及微生物测定。
实施例14
1、制备乳清蛋白质水饮料，蛋白质含量为3％，阿拉伯胶含量0.1％，采用柠檬酸及其钠盐调节pH＝3.0；
2、将配置好的乳清蛋白质水饮料分别采用巴氏杀菌(90℃-15min)，UHT杀菌(135℃-5s)和超高压灭菌(600Mpa-5min)进行杀菌；
3、对杀菌完的样品进行盲样品尝对照评分及微生物测定。
实施例15
1、制备乳清蛋白质水饮料，蛋白质含量为3％，可溶性大豆多糖0.03％，高甲氧基果胶0.03％，采用柠檬酸及其钠盐调节pH＝3.0；
2、将配置好的乳清蛋白质水饮料分别采用巴氏杀菌(90℃-15min)，UHT杀菌(135℃-5s)和超高压灭菌(600Mpa-5min)进行杀菌；
3、对杀菌完的样品进行盲样品尝对照评分及微生物测定。
实施例16
1、制备乳清蛋白质水饮料，蛋白质含量为5％，琼脂含量0.05％，采用柠檬酸及其钠盐调节pH＝3.0；
2、将配置好的乳清蛋白质水饮料分别采用巴氏杀菌(90℃-15min)，UHT杀菌(135℃-5s)和超高压灭菌(300Mpa-5min)进行杀菌；
3、对杀菌完的样品进行盲样品尝对照评分及微生物测定。
实施例17
1、制备乳清蛋白质水饮料，蛋白质含量为5％，卡拉胶含量0.05％，采用柠檬酸及其钠盐调节pH＝3.0；
2、将配置好的乳清蛋白质水饮料分别采用巴氏杀菌(90℃-15min)，UHT杀菌(135℃-5s)和超高压灭菌(300Mpa-5min)进行杀菌；
3、对杀菌完的样品进行盲样品尝对照评分及微生物测定。
检测结果
实施例1-17所得样品盲样品尝对照评分及微生物测定结果如下表所示。
备注：0-微生物未检出，1-末期检出，2-前期(常温存储1月时)及末期(常温存储12月时)检出。
将实施例1中的可溶性大豆多糖替换为琼脂、卡拉胶中的一种，所得样品进行盲样品尝对照评分及微生物测定，仅从外观上看，不能得到稳定的酸性乳清蛋白饮料。
由上述测试结果可知，经过超高压灭菌处理的乳清蛋白饮料从口感上来讲具有非常大的优势，在保证乳清蛋白饮料商业无菌的条件下，与传统加热杀菌处理工艺相比，乳清蛋白(尤其是其中β乳球蛋白)的变性程度要低，其中的SH-集团暴露出来的少，这样在与口腔中的唾液蛋白作用时，由于电荷作用产生的复杂沉淀物较少，因此涩味较弱。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高酸性乳清蛋白饮料组合物，其特征在于，所述高酸性乳清蛋白饮料组合物包含乳清蛋白0.5-10％，多糖类物质0.01-0.5％，所述高酸性是指用酸度调节剂调节pH为1.8-3.5。
2.根据权利要求1所述的高酸性乳清蛋白饮料组合物，其特征在于，所述多糖类物质选自可溶性大豆多糖、高甲氧基果胶、黄原胶、阿拉伯胶和β-葡聚糖中的一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的高酸性乳清蛋白饮料组合物，其特征在于，所述高酸性是指pH为2.5-3.3。
4.根据权利要求1所述的高酸性乳清蛋白饮料组合物，其特征在于，所述酸度调节剂为柠檬酸、磷酸、乳酸、苹果酸、醋酸或其盐类中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的高酸性乳清蛋白饮料组合物，其特征在于，所述高酸性乳清蛋白饮料组合物采用超高压杀菌工艺获得，所述超高压杀菌指的是杀菌压力为450-600Mpa时，杀菌时间为3-10min。
6.权利要求1-5任一项所述高酸性乳清蛋白饮料组合物的超高压杀菌制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包含以下步骤：
(1)将纯净水加热至70-85℃，然后搅拌加入多糖类物质，待其充分分散，将所得的溶液过滤，冷却备用；
(2)将乳清蛋白配料搅拌溶解至纯化水中，添加酸度调节剂水溶液调节pH值至1.8-3.5之间，加入步骤(1)制备的溶液，搅拌均匀，过滤得到澄清乳清蛋白饮料初溶液，补充水分至100％得乳清蛋白溶液(即按乳清蛋白含量0.5-10％计)；
(3)将步骤(2)制备好的乳清蛋白溶液采用超高压杀菌工艺进行杀菌即得；
其中，所述超高压指的是杀菌压力为300-1000Mpa。
7.根据权利要求6所述高酸性乳清蛋白饮料组合物的超高压杀菌制备工艺，其特征在于，所述超高压指的是杀菌压力为450-600Mpa。
8.根据权利要求6所述高酸性乳清蛋白饮料组合物的超高压杀菌制备工艺，其特征在于，所述超高压杀菌指的是杀菌压力为300-1000Mpa时，杀菌1至30min。
9.根据权利要求6所述高酸性乳清蛋白饮料组合物的超高压杀菌制备工艺，其特征在于，所述超高压杀菌指的是杀菌压力为450-600Mpa时，杀菌时间为3-10min。
10.根据权利要求6所述高酸性乳清蛋白饮料组合物的超高压杀菌制备工艺，其特征在于，所述高酸性乳清蛋白饮料组合物还包含食用香精，所述步骤(2)中调节pH后加入食用香精。
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