CN113993389A - 热稳定的油菜籽蛋白组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包含油菜籽蛋白、水胶体和植物油的组合物，并且涉及这种组合物在食物产品例如饮料中的用途。

Description

热稳定的油菜籽蛋白组合物
技术领域
本发明涉及一种包含油菜籽蛋白、水胶体和植物油的组合物，并且涉及这种组合物在食物产品例如饮料中的用途。
背景技术
由于消费者对基于动物的产品的环境影响和基于植物的食品的有益营养特性的关注，包含植物蛋白作为动物源性蛋白的替代品的食物产品如今受到关注。具体地，基于植物蛋白的饮料，作为乳制产品(例如牛奶、酸奶或冰淇淋)的替代品，已经受到欢迎。植物蛋白可以来源于各种豆类(legumes)和干豆(pulses)，例如大豆、豌豆、鹰嘴豆、蚕豆、小扁豆、绿豆、花生、羽扇豆；油料籽实/甘蓝类(cabbages)，例如油菜籽或卡诺拉(canola)、向日葵、亚麻荠、芝麻；谷类和伪谷类，例如小麦、大麦、燕麦、稻米、高粱、藜麦、荞麦；坚果，例如杏仁、榛子、核桃、腰果；椰子；茄科类作物，例如马铃薯。
不幸的是，将植物蛋白添加到具有高水活度/含量的食物产品(例如饮料)中可导致理化不稳定性问题，例如蛋白质沉降或食物粒子沉淀。这尤其发生在热处理时，所述热处理例如是为了对产品进行巴氏杀菌或消毒以实现保质期所必需的。在WO 2018/122021中，通过以下方式解决了这个问题：作为饮料制造过程的一部分，将水性植物蛋白组合物在高剪切速率和高剪切负荷下混合。
此外，在具有高含水量的食物(例如饮料)中，植物蛋白被认为是涩的，涩味往往是不希望的感官属性。
本发明涉及食物产品，例如包含特定植物蛋白油菜籽蛋白的饮料。不幸的是，这种蛋白质通常也不例外地有上述问题，即在饮料生产期间使用的某些环境下可发生聚集和/或沉降。例如，许多饮料应用在生产阶段期间需要巴氏灭菌或杀菌步骤。与在饮料中使用油菜籽蛋白相关的一个问题是在高温处理后会发生聚集。这种现象不仅发生于高杀菌温度(超高温(Ultra-High Temperature,UHT)，即120℃至150℃)，也发生于相对较低的巴氏灭菌温度(即70℃至95℃)。此外，味道也被认为是涩和/或苦的。
因此，需要一种不导致任何或所有上述问题的包含油菜籽蛋白的食物组合物。
具体实施方式
在本发明的上下文中，术语“涩味”是指类似于由例如在许多水果中发现的单宁或由蛋白质尤其是在酸性环境中引起的干燥、敛口(puckering)的口感。含有单宁(例如未成熟的水果)或多酚(红酒、红茶)的食物产品通常被认为是涩的。包含油菜籽蛋白的溶液的涩味是另一个寻求解决的问题。
如本文所用的术语“苦味”是指最敏感的味道，并且被许多人认为是不愉快的、烈性的、或令人厌恶的。常见的苦味饮料包括不加糖的咖啡和可可、啤酒、苦啤酒(bitter)和托尼克水(tonic water)。
如本文所用的术语“饱满性”是指饱满、圆润的口感。含有酵母提取物的汤比不含酵母提取物的汤有更多的“饱满性”，全脂酸奶相对于低脂酸奶以及含酒精饮料相对于其非酒精等同物也是如此。
如本文所用的术语“甘草味”是指存在于光果甘草(Glycyrrhiza glabra)或甜叶菊植物物种的甜根中的味觉/组分。
如本文所用，术语“甜味”是指当吃富含糖的食物时最常被感知的基本味道。
如本文所用的术语“稠度”是指口腔中的坚实度，并且表示将产品推入舌头和上颚之间所需的力。
术语“改变”是指根据所针对的目标而增加或降低。
表述“水胶体”应理解为一种类型的水胶体。表述“植物油”应理解为一种类型的植物油或脂肪。表述“乳化剂”应理解为一种类型的乳化剂。
如本文所用，除非另有说明，否则所有百分比都是按占饮料总重量的重量(重量％)计的。除非另有说明，否则本文中表示的所有比率均在重量/重量(w/w)基础上。
在第一方面中，提供了一种包含油菜籽蛋白、水胶体、植物油和水的组合物，其中油菜籽蛋白的量是0.5％-10％(w/w)，其中水胶体的量是0.02％-1％(w/w)，并且其中植物油的量是0.5％-15％(w/w)。这种组合物可以是具有高水水平、高达99％(98.98％)(重量)的水的食物，例如饮料、中性pH的基于植物蛋白的牛奶等同物、非调味或经调味的发酵的基于植物蛋白的产品(例如新鲜奶酪/脱脂凝乳/白干酪的酸奶等同物或基于植物的等同物、冰淇淋、鲜奶油、咖啡奶油、烹饪奶油、调味品和调味酱)，以及低pH的清凉饮料和软饮料。
用于获得在本发明中应用的油菜籽蛋白分离物的油菜籽通常是甘蓝型油菜(Brassica napus)或芥菜型油菜(Brassica juncea)品种的。这些品种含有低水平的芥酸和芥子油苷，并且是卡诺拉的来源，卡诺拉是包含少于2％的芥酸和少于30mmol/g的芥子油苷的菜籽油的通用术语。油菜中发现的主要贮藏蛋白是十字花科植物素(cruciferin)和芸苔籽蛋白(napin)。十字花科植物素是球蛋白并且是种子中的主要贮藏蛋白。十字花科植物素由6个亚基组成，并且总分子量为约300kDa。芸苔籽蛋白是白蛋白，并且是分子量为约14kDa的低分子量贮藏蛋白。芸苔籽蛋白更容易溶解，並且最初被提出用于在溶解度是关键的应用中使用。油菜籽蛋白还可以根据以Svedberg(S)单位的对应沉降系数分为不同的级分。该系数表示大分子在离心场中的沉降速度。对于油菜籽蛋白，主要报道的级分是12S、7S和2S。芸苔籽蛋白是2S白蛋白，而十字花科植物素是12S球蛋白。在本发明的上下文中，油菜籽蛋白分离物包含15％(w/w)至65％(w/w)的十字花科植物素和35％(w/w)至85％(w/w)的芸苔籽蛋白，总量等于或小于100％。在一个实施方式中，油菜籽蛋白分离物包含40％(w/w)至65％(w/w)的十字花科植物素和35％(w/w)至60％(w/w)的芸苔籽蛋白，总量等于或小于100％(w/w)。
有利地，油菜籽蛋白是一种天然和通用的蛋白质来源，其可用于许多食物应用，包括饮料。此外，油菜籽蛋白分离物具有甜味，从而使得其适合作为高热量甜味剂如蔗糖等的替代品。有趣地，用油菜籽蛋白分离物制成的产品，例如如WO 2018/007492中所述获得的产品，在pH 3至9范围内的pH值下是可溶的。
在一个实施方式中，组合物还包含乳化剂。乳化剂促进乳液的形成和/或稳定性。合适的乳化剂可以是本领域技术人员已知的乳化剂，例如磷脂(例如卵磷脂等)，或脂肪酸的钙盐、镁盐、钾盐或钠盐，甘油一酯和甘油二酯(MDG)及其衍生物(例如MDG的乳酸酯(“乳酸脂肪酸甘油酯(Lactem)”)、MDG的酰化酒石酸酯(“二乙酰酒石酸单甘酯(Datem)”))、单硬脂酸盐的脱水山梨糖醇酯(吐温类和司盘类)。磷脂是存在于动物、植物和微生物物种的细胞膜和细胞器膜中的天然两亲性分子。这些磷脂可以经分离、纯化，并用作食品行业中的表面活性成分，在食品行业中它们通常被称为卵磷脂。食品行业中使用的卵磷脂通常是从大豆、蛋黄、牛奶、葵花籽仁或油菜籽中提取的。卵磷脂成分通常是不同磷脂的混合物，其中最常见的是磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺和磷脂酰肌醇。也可以使用卵磷脂的级分或通过化学或酶处理改性的卵磷脂的级分，例如用于水包油乳液中的部分水解的卵磷脂。
在一个实施方式中，当于20±2℃下测量时，组合物的pH在5.0与9.0之间，或在6.5与8.0之间。本发明的组合物在加热时不会形成不希望的聚集体。这种效应在所谓的中性pH饮料(即当于20±2℃下测量时，pH为5.0至9.0，或6.5至8.0的饮料)中尤其明显。在高于6.5(即从6.75至7.82)的pH值下，在热处理例如灭菌(于144℃达4秒)之后，如通过粒度分析确定的聚集体的形成可以忽略不计。这同样适用于巴氏灭菌(于90℃达20秒)。
发现通过添加水胶体，任选地与足够的剪切(例如高压均质化)组合，可以克服与生产包含油菜籽蛋白的基于乳液的饮料相关的不稳定性。此外，本发明证明，通过制备水包油乳液，油菜籽蛋白在加热时更耐聚集。令人惊讶的是，本发明的组合物还减少了含有植物蛋白，特别是油菜籽蛋白的高度水性液体的涩口感。油菜籽蛋白、植物油和乳化剂的组合是从聚焦于食物乳液如蛋黄酱的制备的WO 2018/007508中已知的，然而该文献没有解决饮料中的不稳定性和涩味问题。
在一个实施方式中，油菜籽蛋白相对于总组合物的量为0.5-10％(w/w)，或1.5-5％(w/w)。在另一实施方式中，水胶体(单一成分、或多于一种成分的混合物)的总量为0.02-1％(w/w)，或0.2-0.5％(w/w)。在另一实施方式中，植物油的量为0.5-80％(w/w)，或0.6-30％(w/w)，或1-5％(w/w)。在又一实施方式中，乳化剂的量为0.05-0.5％(w/w)或0.1-0.3％(w/w)。
在一个实施方式中，油和蛋白质之间的重量比为至少1:3。例如，油和蛋白质之间的重量比可以是2:3、1:1或3:1等。
水胶体在饮料中的使用是已知的。例如，WO 2010/057024描述了添加固有粘度为5mL/g至600mL/g(毛细管流动粘度)的水胶体来改善风味和口感，然而没有提到或暗示与防止蛋白质溶液或悬浮液在加热时形成聚集体相关的效应。
水胶体是一组不同的长链聚合物，其特征在于其当分散在水中时形成粘性分散体和/或凝胶的特性。在本发明的上下文中，合适的水胶体是半乳甘露聚糖(瓜尔胶、刺槐豆胶和塔拉胶)、结冷胶(包括低或高酰基结冷胶)、黄原胶、果胶、藻酸盐、角叉菜胶、阿拉伯树胶、纤维素衍生物(例如羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素)、天然和改性淀粉等。
此外，可以采用几种水胶体的组合，如羧甲基纤维素和高酰基结冷胶的组合。水胶体可分为一组具有(例如适合于口感和质地的)增稠效应的水胶体，以及赋予胶体稳定性的水胶体。
添加油相来制备饮料乳液是已知的。在WO 2007/066233中，这些水包油乳液是基于油相、水相和果胶的，并且据报道它们显示出增强的乳化特性和稳定性。然而，只有某些类型的饮料可以由这种水包油乳液制备，并且没有提供关于感官特性或关于与防止加热时聚集体形成相关的相应的信息。在本发明的上下文中，合适的油是植物油，如椰子油、玉米油、橄榄油、棕榈油、棕榈仁油、菜籽油、大豆油、葵花油等。
由于某些水胶体的乳化特性(例如阿拉伯树胶用作食物乳化剂)，水胶体和乳化剂的概念可能有重叠。作为乳化剂的水胶体可以与其他常用的乳化剂区别开来，因为前者是大分子，而后者通常是分子量很少超过1000g/mol的较小分子。
在一个实施方式中，组合物还可包含甜味剂和/或调味剂和/或着色剂和/或钙盐。有利地，由于油菜籽蛋白具有甜味的现象，所以所添加的甜味剂的量可以相对较低，或甚至为零。钙盐，例如磷酸钙，具有可以模仿牛奶的营养价值的优点，有利地没有负面效应(例如降低蛋白质溶解度)。
在另一个实施方式中，本发明的组合物中水的量几乎为零，即0.001-1％(w/w)，或0.01-0.1％(w/w)。这种组合物可以通过已知的干燥技术(例如喷雾干燥或冻干等)制备。有利地，具有低水含量的组合物易于处理和/或运输便宜。然后，经干燥的组合物可以进一步用于其他食物产品(例如粉状代餐产品)中，所述食物产品可以在粉末混合物再分散到水中后食用。
令人惊讶地，本发明的组合物不仅解决了不希望的加热后形成聚集体的问题，而且还导致了油菜籽蛋白的感官特性的意外变化。与油菜籽蛋白分离物在水中的参考溶液相比，发现还包含水胶体、植物油和任选的乳化剂的本发明组合物显示出了改善的感官特性。值得注意的是，在本发明的组合物中，与油菜籽相关的涩味被降低。除了风味属性外，还改善了关于饱满性、稠度和乳脂味(creaminess)的口感。此外，随后的热处理改善了上述口感特性。与于144℃的较短时间加热(杀菌)相比，于90℃的较长时间加热(巴氏杀菌)的这种效应略为更明显。
使用本发明的组合物和/或方法可以影响包含油菜籽蛋白的饮料的感官和/或口感的不同方面。
有利地，本发明的组合物和/或方法涉及通过乳化和任选加热来改变包含油菜籽蛋白的饮料的感官属性，例如涩味、苦味、乳脂味、饱满性、甘草味、甜味、和/或稠度。优选地，本发明的组合物和/或方法能够改变上述感官特性中的至少一种感官特性。
为了量化涩味，借助于定量描述性分析(Quantitative Descriptive Analysis,QDA)，由训练有素的感官小组将样品与空白(油菜籽蛋白分离物的水溶液)进行比较。该小组由10至14名成员(如12名、13名、或14名成员)组成，并且除了涩味之外，还可根据评估产品的其他属性。在测试期间，样品是根据最佳平衡的设计提供的，并一式两份地在EyeQuestion中以0-100非结构化线标度进行评分。产品可以一个接一个地提供给小组成员，并于20±2℃供食用(served)。在一个实施方式中，将产品装在带有白色聚苯乙烯勺的白色聚苯乙烯杯中，以防止品尝期间沉降。在小组训练期间，涩味由参考绿茶定义并与该参考绿茶相关。
在一个实施方式中，该组合物是食物产品，例如包含油菜籽蛋白、水胶体、植物油和任选的乳化剂的饮料。饮料可以是浓缩物、粉末、或液体饮料的形式，例如即饮饮料。在一个实施方式中，组合物经使用为使得油菜籽蛋白在饮料中以按饮料的重量计约0.5％(w/w)至10％(w/w)、1％(w/w)至8％(w/w)、1.5％(w/w)至5％(w/w)、或2％(w/w)至5％(w/w)的量存在。在另一实施方式中，饮料包含量为按饮料的重量计高达6.0％(w/w)、或约2.0％(w/w)至5.0％(w/w)的油或脂肪。在另一实施方式中，饮料包含量为按饮料的重量计约0.5％(w/w)至10％(w/w)的糖，或替代甜味剂，例如阿斯巴甜、三氯蔗糖、糖醇、甜菊糖苷等。在另一实施方式中，饮料是耐贮藏的即饮饮料，其于20±2℃至少9个月是稳定的。
在另一个实施方式中，该组合物是包含油菜籽蛋白、水胶体、植物油和任选的乳化剂的饮料，并且还包含另一种植物材料。示例是所谓的基于植物的乳，其可以通过将籽粒、谷物或坚果分散到水相中，任选地通过过滤或离心去除部分纤维和细胞碎片，而由植物来源制成。这种植物材料可以来源于各种豆类和干豆，例如大豆、豌豆、鹰嘴豆、蚕豆、小扁豆、绿豆、花生、羽扇豆；油料籽实/甘蓝类，例如油菜籽或卡诺拉、向日葵、亚麻荠、芝麻；谷类和伪谷类，例如小麦、大麦、燕麦、稻米、高粱、藜麦、荞麦；坚果，例如杏仁、榛子、核桃、腰果；椰子；茄科类作物，例如马铃薯。可以添加其他成分，例如甜味剂、调味剂和矿物质(例如范围为0.05％(w/w)至0.5％(w/w)的磷酸三钙以获得与牛奶相当的钙水平)。这种饮料需要经过热处理以获得微生物稳定性，例如于90-95℃达20秒或超高温(于144℃达3-6秒)。许多基于植物的乳的蛋白质含量相对较低，并且因此本发明的组合物满足了用额外的蛋白质来丰富这种饮料，以达到更好地与牛奶可比的营养价值的需要。
在另一实施方式中，根据本发明的具有降低的涩味的组合物可以是pH为2-9，更优选3.5-5和6.5-8的食物产品，例如低pH清凉饮料或酸奶油等同物或新鲜奶酪等同物、或调味酱和调味品。
另一实施方式是，其中本发明的组合物是稳定的、富含油菜籽蛋白的、低涩味的基于植物的饮料。例如，这可以是富含油菜籽蛋白的杏仁乳、富含油菜籽蛋白的燕麦乳、富含油菜籽蛋白的米浆、富含油菜籽蛋白的椰乳、或富含油菜籽蛋白的坚果乳(例如腰果乳)。这种产品的植物油相可以(至少部分)是存在于坚果、谷物或籽粒本身中的一种或多种脂质，任选地补充有另一种油，优选是来自植物来源的油。
在第二方面中，本发明提供了一种制备包含油菜籽蛋白、水胶体、植物油和水的组合物的方法，该方法包括以下步骤：
a)制备包含油菜籽蛋白的水溶液，
b)制备包含水胶体的水溶液，
c1)将植物油和步骤a)中获得的溶液混合，然后添加步骤b)中获得的混合物，或者
c2)混合步骤a)和b)中获得的溶液，然后添加植物油，
d)乳化步骤c1)或c2)中获得的混合物。
合适的水胶体是半乳甘露聚糖(瓜尔胶、刺槐豆胶和塔拉胶)、结冷胶(包括低或高酰基结冷胶)、黄原胶、果胶、藻酸盐、角叉菜胶、阿拉伯树胶、纤维素衍生物(例如羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素)、天然和改性淀粉等。此外，可以采用几种水胶体的组合，如羧甲基纤维素和高酰基结冷胶的组合。
在一个实施方式中，组合物还包含油或脂肪。该油可以是植物、藻类或动物来源的。合适的植物油是低芥酸菜籽油、椰油、玉米油、橄榄油、棕榈油、棕榈仁油、花生油、菜籽油、米糠油、芝麻油、大豆油、葵花油等、或它们的混合物。油也可以包含来自藻类的油。油或脂肪也可以是乳脂。
乳化可以用高剪切混合器或均化器，或本领域技术人员已知的替代设备和方法进行。
在一个实施方式中，乳化剂可以在步骤c1)或c2)之前、之后或期间添加。乳化剂可以促进乳液形成和/或稳定化乳液。合适的乳化剂可以是蛋白质和磷脂(例如卵磷脂等)，或脂肪酸的钙盐、镁盐、钾盐或钠盐。
在一个实施方式中，在施加热处理之前，本发明组合物的油滴直径(D50)低于200μm，例如为1μm至100μm、或2μm至50米，或3μm至20μm。
在一个实施方式中，钙盐可以在第二方面的方法的步骤a)、b)、c1)、c2)或d)中的任何一者期间添加。钙离子可模仿乳制产品如牛奶的营养价值。钙离子的一个可能来源是磷酸三钙或碳酸钙。
在工业过程中，高剪切分散步骤往往在加热步骤之后。在本发明的一个实施方式中，预剪切本发明的乳液是有利的。因此，根据本发明，可以通过用本领域已知的方法施加足够的剪切来制备细乳液。在施加热处理之前，油滴的平均液滴粒径(D50)应该低于50μm，更优选低于25μm。在加热步骤之后，可以执行另一个高剪切步骤。
在第三方面中，本发明提供了第一方面的组合物在制备饮料中的用途。在一个实施方式中，饮料的所述制备包括在将所述组合物加入所述饮料之后进行巴氏灭菌和/或杀菌，即在70℃至150℃的温度下处理2秒至5分钟。
在另一个实施方式中，该用途可以用于制备植物蛋白强化饮料。合适的示例是清洁标签(clean label)，例如所谓的功能性饮料，例如低热量、高蛋白质且不含糖的蛋白水，或例如杏仁乳的饮料。目前这些饮料主要是基于乳清的，而不是基于植物的。本发明的组合物所达到的没有涩味是这种清洁的水状饮料的关键。
在第四方面中，本发明提供了一种包含本发明的第一方面的组合物的饮料。这种饮料的非限制性示例是蛋白水或蛋白强化饮料，例如蛋白强化杏仁乳。在一个实施方式中，饮料被包装在容器中，该容器可以是由纸、玻璃、铝、塑料等制成的罐或瓶等。理想地，包装具有能够保持通常供应给消费者的饮料体积的体积，即0.2L至2.5L，例如0.25L、0.3L、0.33L、0.5L、0.7L、0.75L、1L或1.5L。
实施例
材料
如WO 2018/007492中所述从冷榨油菜籽油籽粕制备油菜籽蛋白分离物；蛋白质含量为90％(w/w)。所得油菜籽蛋白分离物包含40％(w/w)至65％(w/w)范围内的十字花科植物素和35％(w/w)至60％(w/w)范围内的芸苔籽蛋白，含有少于0.26％(w/w)的植酸盐，并且当在23±2℃的温度下在3至10的pH范围内测量时具有至少88％的溶解度。
羧甲基纤维素(AMD 254)来自DuPont，高酰基结冷胶(ND102)和低酰基结冷胶(WJ结冷胶)来自中国桐乡的DSM Hydrocolloids)，海藻酸钠来自Modernist Pantry,Maine,USA，LM-果胶(APC310FB)来自中国桐乡的DSM Hydrocolloids，刺槐豆胶(LBG)来自Modernist Pantry,Maine,USA。氯化钠来自Merck，三盐基磷酸三钙来自Sigma Aldrich，葵花籽油来自Albert Heijn(the Netherlands)。向日葵卵磷脂来自Piping Rock(USA)，或者Solec Z来自Unimills(Zwijndrecht,the Netherlands)。除非另有说明，否则所有其他化学品均来自Merck。高剪切混合器来自Silverson，Monowave来自Anton Paar(Oosterhout,the Netherlands)，恒温混匀仪(Thermomixer)来自Vorwerk(Switzerland)，均化器(M110D)来自Microfluidics，粒径分析仪(LS13320)来自Beckmann Coulter)
测试方法
pH的测量
除非另有说明，否则使用配备有PHC3085-8 Calomel组合pH电极(D＝5MM)的辐射计型号PHM220 pH计，来于20±2℃下进行pH测量。
实施例1
油菜籽蛋白乳液的制备
油菜籽蛋白分离物溶液：
将油菜籽蛋白分离物(4.44g)称入500mL烧杯中，并用自来水加至100g。于20±2℃下用搅拌棒搅拌该溶液至少30分钟，以达到蛋白质的最佳水合。
水胶体溶液：
将羧甲基纤维素(3g)和高酰基结冷胶(0.3g)称入烧杯中，并用自来水加至75g。为了避免不良润湿性，可以首先向羧甲基纤维素中添加水。将溶液于20±2℃下搅拌至少30分钟，以达到最佳水合。随后，将玻璃烧杯置于87±2℃的水浴中10分钟，与此同时搅拌混合物。在冷却至40±2℃后，将混合物用于制备下面的油菜籽蛋白乳液。
油菜籽蛋白乳液：
将葵花油(1.8g)、向日葵卵磷脂(0.2g)、磷酸三钙(0.04g)和上述油菜籽蛋白分离物溶液(87.96g)称入300mL玻璃烧杯中。随后，加入上述水胶体溶液(10g)。通过使用高剪切混合器(Silverson)以最大速度剧烈混合1.5分钟，将该溶液乳化。在混合后，用盐酸水溶液(0.5M)或氢氧化钠水溶液(0.5M)将pH调节至6.75的pH范围、或至所需的pH。校正油菜籽蛋白分离物的蛋白质含量，所得乳液含有3.5％(w/w)的油菜籽蛋白、0.4％(w/w)的羧甲基纤维素、0.04％(w/w)的高酰基结冷胶、1.8％(w/w)的葵花油和0.2％(w/w)的向日葵卵磷脂。
比较例1
油菜籽蛋白分离物溶液的热处理
将油菜籽蛋白分离物溶液(20mL)装入30mL宽颈管中并用带搅拌棒的配合盖(均为Monowave附件，Anton Paar)密封，并使用Monowave仪器在理想条件下在搅拌的同时加热：
a.低温巴氏灭菌：72℃，20秒，1200rpm；冷却至45℃
b.高温巴氏灭菌：90℃，20秒，1200rpm；冷却至45℃
c.超高温：144℃，4秒，1200rpm；冷却至45℃
在第一组实验中，通过上清液的Dumas测量来测量可溶性蛋白质含量，下表中给出的结果表明，当在pH 7下增加热负荷时，更多的蛋白质从溶液中析出。
表：在pH 4或pH 7下热处理后剩余的可溶性蛋白质
热状态 pH 4 pH 7.0
室温 90.1％ 73.9％
72℃，20秒 88.3％ 68.9％
90℃，20秒 87.9％ 44.8％
144℃，4秒 95.6％ 47.7％
在第二测试中，将磷酸三钙添加到中性pH的蛋白质溶液中，使总量为0.04g磷酸三钙/100mL产品，以模拟牛奶的营养价值。蛋白质溶解度没有改善。如通过加热时固体的快速聚集和沉降观察到的，混合物是胶体不稳定的。
比较例2
热处理时植物蛋白的聚集
在巴氏灭菌条件(90℃，20秒)下处理豌豆蛋白、油菜籽蛋白、稻米蛋白、大豆蛋白和乳清蛋白在水中的pH为7的悬浮液(20mL，3.5％w/w)，并目视监测聚集体的形成。油菜籽蛋白悬浮液显示形成了聚集体(即较大的粒子)，该聚集体与其他蛋白质相比明显更粗糙。在油菜籽蛋白的情况下，聚集体是可见的。在超高温条件(144℃，4秒)下重复该实验，在这种情况下，豌豆蛋白、稻米蛋白和乳清蛋白显示出轻微的聚集体形成，而油菜籽蛋白显示出显著的聚集体形成，达到甚至在沉降的聚集体与漂浮的聚集体之间获得清晰层的程度。
实施例2
油菜籽蛋白乳液的热处理
由于比较例1中的测试显示出明显的胶体不稳定性，所以将水胶体添加到混合物中并如所示进行加热。使用羧甲基纤维素和高酰基结冷胶的两种组合，羧甲基纤维素和结冷胶的浓度分别为0.4％(w/w)和0.04％(w/w)以及0.2％(w/w)和0.02％(w/w)。
尽管0.4％(w/w)羧甲基纤维素和0.04％(w/w)结冷胶的较高浓度是更胶体稳定的(加热时沉降和聚集不太严重)，但这仍然是不够的。在下一步骤中，还将植物油加乳化剂添加到混合物中，使用Silverson高剪切混合器对该混合物进行彻底剪切，从而得到具有按照下表的成分的乳液。该乳液现在如上所述经热处理至90℃或144℃，从而得到稳定的乳液，该稳定的乳液是均匀的并且不显示任何聚集体。
表：油菜籽蛋白乳液的组成
Figure BDA0003414450910000131
Figure BDA0003414450910000141
实施例3
pH对油菜籽蛋白乳液稳定性的影响
如实施例1所述制备具有如实施例2的表中所列的组成的乳液。在热处理前，小心地将pH调节在5.68-7.76的范围内。将这些乳液单独在90℃(巴氏灭菌)和144℃(灭菌)下进行热处理(细节参见实施例2)。热处理后，再次测量pH，并使用激光散射(Beckmann CoulterLS13320)测量粒径分布。下表给出了结果，表明热处理后的pH增加，并且在热处理前，当pH高于6.5时，杀菌后的粒子(蛋白质絮凝物中的液滴)较小。当热处理前的pH低于6.5时，已经发生了大量聚集。
表：在各种pH值下巴氏灭菌或杀菌后的粒径
Figure BDA0003414450910000142
实施例4
油菜籽蛋白乳液的感官评定
如实施例1中所述制备包含油菜籽蛋白的乳液，并进行各种热处理。
制备了以下样品：
样品1：油菜籽蛋白分离物(3.5％w/w)水溶液
样品2：根据实施例1的油菜籽蛋白(3.5％w/w)乳液
样品3：于90℃处理20秒的样品2
样品4：于144℃处理4秒的样品2
由训练有素的感官小组将样品与参考油菜籽蛋白分离物水溶液进行比较。由感官小组(n＝13)借助于定量描述性分析(Quantitative Descriptive Analysis,QDA)评估样品在测试中与产品相关的属性。在测试期间，样品是根据最佳平衡的设计提供的，并一式两份地在EyeQuestion中以0-100非结构化线标度进行评分。将产品一个接一个地提供给小组成员，并于20±2℃供食用。将产品装在带有白色聚苯乙烯勺的白色聚苯乙烯杯中，以防止品尝期间沉降。
使用EyeOpenR分析数据。借助于方差分析(Analysis of Variance,ANOVA)计算每种属性的统计学上显著的产品差异。如果出现统计上显著的产品差异，则计算多重比较分析(Fisher LSD)来调查哪些产品彼此不同，属性的平均产品得分后接不同字母是在统计学上不同的(p<0.05)。结果参见下表。
结果显示，对于相当多的属性，样品之间存在统计学上显著的差异。因此，本发明的乳化方法提供了一种工具来适应油菜籽蛋白分离物的感官方面，如根据具体应用可能需要的。关于口感属性(如饱满性、涩味、稠度和乳脂味)、风味属性(如强度、甜味、苦味、乳脂味和甘草味)和余味属性(如强度、苦味和涩味)的感官方面变化尤为明显。
表：使用费希尔最小二乘法(Fisher’s LSD)进行ANOVA的结果(仅适用于如果存在统计上的产品差异)
缩写：af＝后感；at＝余味；fl＝风味；mf＝口感；od＝气味
Figure BDA0003414450910000151
Figure BDA0003414450910000161
*p<0.05
**p<0.01
***p<0.001
实施例5
较低结合油与蛋白质比率的测定
如下制备包含油菜籽蛋白的乳液。将包含油菜籽蛋白分离物(44.4g加水至1000g)的溶液搅拌30分钟。单独地，制备水胶体溶液(用自来水将6g羧甲基纤维素和0.6g高酰基结冷胶加至150g)，并于87℃加热。通过组合不同量的油和卵磷脂(参见下表)、0.04g磷酸三钙、87.9g蛋白质溶液和10g水胶体溶液来制备乳液。用Silverson高剪切混合器剪切该混合物(以最大速度达1.5分钟)。此后，用氢氧化钠溶液将pH调节至7。根据实施例1，将混合物热处理至144℃达4秒。
对产品的宏观稳定性进行目测评分，并通过光散射获得产品的粒径分布。由6人组成的内部小组对产品的涩味进行评分
按照下表制备样品，所有样品具有约3.3％的蛋白质含量、0.6％的羧甲基纤维素、和0.06％的结冷胶。样品5是与先前实验中测试的内容物可比的参考物。
表：所测试的样品的油水平、所感觉到的样品的涩味和定性乳化稳定性。
样品 油 卵磷脂 总油 涩味 加热后的乳液稳定性
1 0 0 0 高 没有乳液
2 0.45 0.05 0.5 存在 不稳定
3 0.90 0.10 1 有一点儿 不稳定
4 1.35 0.15 1.5 无 几乎稳定
5(参考) 1.80 0.20 2 无 稳定
6 4.10 0.20 4.3 无 稳定
7 6.40 0.20 6.6 无 稳定
表：所测试的样品的油滴粒径(μm)。
样品 总油(％) D10 D50 D90
1 0 51.5 354 707
2 0.5 172 427 735
3 1 154 395 647
4 1.5 78.0 332 623
5(参考) 2 1.65 64.8 251
6 4.3 0.95 7.39 179
7 6.6 2.34 6.26 14.1
实施例6
经喷雾干燥和再悬浮的油菜籽蛋白乳液的感官评定
如实施例4所述制备包含3.3％的油菜籽蛋白分离物和油(1.8％w/w)和卵磷脂(0.2％w/w)的乳液，加入麦芽糖糊精(9.12％，DE12，喷雾干燥助剂)，并在实验室喷雾干燥器上喷雾干燥。以类似的方式，将含有额外麦芽糖糊精(9.12％DE12)的3.3％蛋白质溶液(无乳液、无油)喷雾干燥。将这些经喷雾干燥的产品重悬于水中，并通过由6人组成的内部小组比较其与新鲜制备的乳液(3.3％蛋白质、2％油、不含麦芽糖糊精)的涩味。经喷雾干燥的产品具有与参考乳液相同的(低)涩味得分，并且经喷雾干燥的蛋白质溶液在涩味方面的评分与CanolaPRO溶液通常存在的涩味一样高。
因此，可以得出结论，使用喷雾干燥，乳液保持低涩味。
实施例7
低pH下油菜籽蛋白乳液的感官评定
如实施例5所述制备包含油菜籽蛋白的乳液，但是在低pH下，以两种方式制备：A：首先制备乳液，然后将pH调节至4；B：首先将蛋白质溶液调节至pH 4，然后制备乳液，此后再次重新调节pH。将乳液按照实施例1进行热处理。由6人组成的内部小组对这些乳液的涩味进行评定，并如实施例5中所述与pH 4的3.3％蛋白质溶液和pH 7的参考乳液进行比较。低pH乳液比参考(pH7)乳液更涩，但不如低pH下仅含蛋白质的溶液那么涩。两种低pH乳液的涩味没有发现差异。
实施例8
富含油菜籽蛋白分离物的杏仁乳饮料
如下制备富含油菜籽蛋白分离物的杏仁乳饮料。
杏仁分散体(约1200g)：
将100g经焯水的杏仁称入1L瓶中，并用自来水加至1000g。将总共200g经焯水的杏仁分成两瓶，并于4℃浸泡约18小时。从杏仁中去除浸泡水，称量杏仁并与淡水混合。每100g杏仁添加500g水。按照100g经浸泡的杏仁，用搅拌机在Chufamix蔬菜饮料制造机中研磨杏仁约2分钟。
蛋白质溶液(1100g)：
将43g油菜籽蛋白分离物称入2L烧杯中，并添加313g自来水、747g杏仁分散体、0.49g磷酸三钙和1.19g盐。首先将部分水添加到蛋白粉中以形成糊状物来改善润湿性。用磁力搅拌棒在室温下搅拌该溶液至少30分钟，以达到最佳蛋白质水合。
水胶体混合物(0.4％羧甲基纤维素/0.04％结冷胶；100g)：
称取8.17g羧甲基纤维素、0.82g高酰基结冷胶和91g自来水。为了避免不良润湿性，首先只向羧甲基纤维素中添加水。当羧甲基纤维素完全溶解时，添加结冷胶。用搅拌棒在室温下搅拌该溶液至少30分钟，以达到水胶体的最佳水合。将玻璃烧杯置于87℃的水浴中10分钟，并定期搅拌。在添加至蛋白质溶液之前，将混合物冷却至40℃。
富含油菜籽蛋白的杏仁乳(1000g)：
将1.0g向日葵卵磷脂倒入塑料烧杯中，并溶于10.0g葵花油中。添加940g蛋白质溶液和49g水胶体混合物。将混合物用Silverson以最大速度剧烈混合1.5分钟。测量pH，并将其用4M NaOH溶液从约7.0调节至7.3。
热处理：
预先用水加热Thermomix烧杯，以减少杏仁饮料的加热时间。将杏仁饮料以1.5的旋转速度(Thermomix值)的转速于90℃保持20秒，总加热时间为约3分钟。
这导致杏仁乳饮料含有3.4重量％的蛋白质(3.2％来自油菜籽蛋白分离物并且0.3％来自杏仁)和4.4重量％的油(3.4％来自杏仁，并且1％来自额外添加的葵花油)。如实施例4所述，由训练有素的感官小组对该实验产品进行测试，并与含有1.3重量％的油和0.5重量％的蛋白质的商售杏仁乳进行比较。发现这些产品在涩味(口感和余味)、苦味(口感和余味)以及异味和败味属性方面没有显著差异。这证明了本发明所述的方法可以产生商业上相关的基于植物的乳等同物饮料，其营养价值(就蛋白质水平而言)与牛奶相当，这是当前商业产品未满足的。
实施例9
经超高温处理的杏仁乳饮料
类似于实施例8中的实验室规模的产品，在试验厂规模上制备用油菜籽蛋白分离物强化的经超高温处理的杏仁乳。用下表中列出的组成制备40L预混物。
表：用油菜籽蛋白分离物强化的杏仁饮料的最终组成
成分 ％(w/w)
自来水 90.76
杏仁；生去皮；De Zuid-molen,the Netherlands 4.38
油菜籽蛋白分离物 3.20
葵花油 1.00
羧甲基纤维素 0.40
向日葵卵磷脂 0.10
氯化钠 0.08
结冷胶；高酰基 0.04
三盐基磷酸三钙 0.04
将6.5kg生杏仁浸泡在27kg水中达一小时。将水排出，向经浸泡的杏仁中添加32.5kg淡水，将这些用真空烹饪切割器(K64AC8，Seydelmann)以5000rpm研磨45秒，随后经0.5mm振荡过滤器(Russell finex 22)过滤，得到杏仁基础物。为了制备蛋白质基础物(1)，用4.2kg水进一步稀释27.3kg的该基础物，并添加1.43kg油菜籽蛋白分离物、36g氯化钠和184g磷酸三钙。将该混合物使用Silverson高剪切间歇混合器(标准乳化器头和筛网)彻底剪切，并在混合罐中进一步搅拌至少30分钟。接下来，通过在室温下将178g CMC粉末和17.8g结冷胶组合到10.8kg水中，混合至少30分钟，然后在搅拌下在水浴中加热至87℃，并冷却回40℃来制备水胶体溶液(2)。通过在室温下将57g卵磷脂溶解到565g葵花油中来制备油相(3)。为了制备最终预混物，将29.6kg蛋白质基础物(1)、9.95kg水胶体溶液(2)和440g油相(3)混合并使用微型切割器剪切装置彻底剪切，并且用氢氧化钠溶液将pH设定至约7.9。使用多用途超高温加热系统(APV，SPP)以直接蒸气注入(144℃，3秒)对该预混物进行杀菌，快速冷却至80℃，用两级高压均化器(150/50巴)于60℃均质化，并装入塑料瓶中。这给予了顺滑和相当低粘性的饮料良好的味道。
使用通用(球形)米氏模型在Malvern Mastersizer 2000上测量粒径分布(PSD)。预混物的PSD显示出两个峰：第一峰在约6μm处，对应于单个蛋白质包被的油滴，并且第二峰在约200μm处，反映了絮凝的蛋白质包被的油滴。在生产后的最终产品显示出三个峰，其中顶部峰的大小分别为0.2μm、4.0μm和95μm。小的第一峰代表没有油滴的小聚集蛋白质簇，第二峰显示单个蛋白质包被的油滴，并且最后一个峰反映絮凝的蛋白质包被的油滴。
使用Mettler Toledo干燥天平测得最终产品的干物质含量为6.14％(w/w)。
实施例10
乳化剂的效应
卵磷脂的影响通过比较相同的基础组合物来说明(参见有和没有卵磷脂(10％在油相上)的实施例)。标准饮料与上述相似地生产，组成在下表中给出。
首先制备含有7％油菜籽蛋白分离物、0.16％NaCl、0.66％磷酸三钙(对应于120mgCa/100mL最终产品)的溶液：将140g油菜籽蛋白分离物+1844g自来水+3.2g氯化钠+13.2g磷酸三钙混合并搅拌最少30分钟。接下来，制备水胶体溶液(0.82％CMC和0.082％高酰基结冷胶)：将12.3gCMC+1.23g高酰基结冷胶、1496.5g自来水组合，搅拌30分钟，在水浴中加热至87℃，并冷却至室温。对于一个样品，将油和卵磷脂混合，直到所有卵磷脂溶解在油中。将这三种料流组合，并用Silverson高剪切混合器以最大速度混合1分钟。用NaOH溶液将pH调节至7.3。随后，在Thermomix混合器中将样品在温和搅拌下加热至90℃，在90℃保持20秒，然后装入玻璃瓶中，并在冷水中冷却，在冷却期间频繁振荡瓶子。最后，用高压均质器(Panda2K,GEA)在230巴的总压力下将样品均质化，冷却至10℃。
表：含和不含卵磷脂：以重量％计的样品组成
含卵磷脂 不含卵磷脂
油菜籽蛋白分离物 3.5 3.5
氯化钠 0.08 0.08
磷酸三钙 0.33 0.33
高酰基结冷胶 0.04 0.04
CMC 0.4 0.4
葵花油 1.8 2
向日葵卵磷脂 0.2
产品在储存1周后表现出相等的稳定性：没有观察到相分离。通过光散射，一周后产物具有几乎相同的平均粒径(40-50μm)，指示了聚集的蛋白质包被的油滴。通过光学显微镜发现样品具有相同的外观，没有观察到油滴粒径的视觉差异。得出的结论是，卵磷脂并不是这种特定类型的饮料所严格需要的。
实施例11
具有各种水胶体体系的基于乳液的饮料
按照如先前实施例中所述的方式，通过改变水胶体组合来制备基于蛋白质的饮料，如下表中所示。该列表包括不含水胶体的变体、与先前实施例中相同的标准参考、不含油的参考产品、以及含有不同水胶体的变体。制备如先前实施例中所述。
表：含有各种水胶体体系的基于乳液的饮料的组成(以重量％计)
Figure BDA0003414450910000231
如下表所示，所有产品均在加工过程中都很顺利，然而有一些产品显示出沉降。
表：先前表的饮料在给定时间后的沉降物百分比(视觉观察)
1小时 1天 1周
不含水胶体的乳液 28 68 75
标准CMC+结冷胶 0 0 0
标准CMC+结冷胶，不含油 13 19 50
海藻酸钠，不含结冷胶 0 0 0
海藻酸钠+结冷胶 0 0 0
海藻酸钠+刺槐豆胶 0 1 1
果胶+结冷胶 6 43 63
表中给出的沉降模式表明，含有CMC和结冷胶的标准乳液是稳定的。当水胶体被留下时，蛋白质和油滴以及磷酸钙迅速沉降。在不含油的情况下，蛋白质絮凝物在这些条件下缓慢沉降，表明油的存在使组合物更加稳定。此外，其表明通过海藻酸钠单独或与高酰基结冷胶或刺槐豆胶的组合也可获得稳定性。在通过额外离心(使用Thermo Scientific离心机(Sorvall RC 6Plus，F10S 6X500Y转子)于20℃以10,000rpm达15分钟)进行的应力测试中，其表明藻酸盐和结冷胶的组合更稳定，使几乎所有蛋白质都保持悬浮，而在没有藻酸盐和结冷胶的组合的情况下，上清液中的蛋白质的量与未经离心的产品相比减少了一半。用LM果胶代替CMC与高酰基结冷胶进行组合也导致比不含水胶体的产品更稳定，但是实际上可能需要更高的果胶浓度。产品的pH为7.3+/-0.2，除了含有果胶的产品降至6.9。得出的结论是，需要水胶体来保持基于蛋白质的乳液稳定，并且CMC可以被海藻酸钠或LM果胶替代，并且高酰基结冷胶保持蛋白质包被的油滴和钙的絮凝物悬浮的作用也可以被例如刺槐豆胶取代。其还表明乳液状态比不含油滴的蛋白质絮凝物更稳定(类似于实施例5)。
实施例12
具有各种水胶体体系的基于乳液的饮料
以与先前实施例中所述相同的方式制备总体上具有相同组成但具有不同水胶体(参见下表)的乳液，并且仅通过视觉观察进行分析。结果表明，低酰基结冷胶的添加导致了提高的稳定性。
表：水胶体的变化
编号 水胶体混合物 评述
A 0.04％高酰基结冷胶+0.4％CMC 标准组成：稳定
B 0.04％高酰基结冷胶 不稳定
C 0.04％高酰基结冷胶+0.04％低酰基结冷胶 中等不稳定性，需要更高的浓度

Claims (15)

1.一种组合物，所述组合物包含油菜籽蛋白、水胶体、植物油和水，其中所述油菜籽蛋白的量是0.5％-10％(w/w)，其中所述水胶体的量是0.02％-1％(w/w)，并且其中所述植物油的量是0.5％-15％(w/w)。
2.根据权利要求1所述的组合物，所述组合物还包含乳化剂。
3.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，所述组合物当于20±2℃测量时具有的pH在6.5与8.0之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，所述组合物还包含甜味剂和/或调味剂和/或着色剂和/或钙盐。
5.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述油菜籽蛋白是天然油菜籽蛋白分离物，所述天然油菜籽蛋白分离物包含40％(w/w)至65％(w/w)的十字花科植物素和35％(w/w)至60％(w/w)的芸苔籽蛋白，所述十字花科植物素和所述芸苔籽蛋白的总和不超过100％(w/w)，其中所述天然油菜籽蛋白分离物包含至少5％(以干物质计)的12S油菜籽蛋白，其中12S的存在通过蓝色天然PAGE验证。
6.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述水胶体是结冷胶和/或羧甲基纤维素和/或藻酸盐和/或刺槐豆胶和/或果胶和/或瓜尔胶和/或其中所述乳化剂是卵磷脂。
7.根据权利要求6所述的组合物，其中所述结冷胶是高酰基结冷胶、低酰基结冷胶、或它们的组合。
8.一种制备包含油菜籽蛋白、水胶体、植物油和水的组合物的方法，所述方法包括以下步骤：
a)制备包含油菜籽蛋白的水溶液，
b)制备包含水胶体的水溶液，
c1)将植物油和步骤a)中获得的所述溶液混合，然后添加步骤b)中获得的所述混合物，或者
c2)混合步骤a)和b)中获得的所述溶液，然后添加植物油，
d)乳化步骤c1)或c2)中获得的所述混合物。
9.根据权利要求8所述的方法，其中在步骤c1)或c2)之前、之后或期间添加乳化剂。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述水胶体是羧甲基纤维素和/或高酰基结冷胶，并且其中所述乳化剂是卵磷脂。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的组合物在制备食物产品例如饮料中的用途。
12.根据权利要求11所述的用途，其中所述饮料的制备包括在将所述组合物添加到所述饮料之后，于70℃至150℃的温度下处理2秒至5分钟。
13.根据权利要求11或12所述的用途，其中所述饮料是植物蛋白强化饮料。
14.一种饮料，所述饮料包含根据权利要求1至7中任一项所述的组合物。
15.根据权利要求14所述的饮料，所述饮料包装在容器中。
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