CN114208887B - 一种单层乳脂肪球膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单层乳脂肪球膜的制备方法，首先将新鲜生牛乳进行脱脂，得到脱脂乳，即新鲜脱脂生牛乳；在新鲜脱脂生牛乳中，加入大豆磷脂与胆固醇，在45℃条件下500rpm磁力搅拌1小时至全部溶解，过滤除去不溶物；将融化黄油加入混合后的脱脂乳中；最后高压均质，获得单层乳脂肪球膜。通过本发明，以脱脂生牛乳、大豆磷脂、胆固醇和黄油为主要原料，通过在脱脂乳中添加不同配比大豆磷脂、胆固醇和黄油，经乳化和均质处理后得到乳液具有完整单层脂肪球膜结构，更小的脂肪球粒，乳液体系更加稳定，达到制备单层乳脂肪球膜的目的。

Description

一种单层乳脂肪球膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种单层乳脂肪球膜的制备方法，属于乳品加工领域。
背景技术
乳脂肪球膜(milk fat globule membrane，MFGM)是包裹在甘油三酯内核外，主要由磷脂和蛋白质组成的三层膜结构，乳化性能优越，是天然的乳化剂。它同时具有亲水性和亲油性，能够有效防止脂肪球之间发生聚集。天然乳脂肪球的直径在0.2～15μm，平均直径约为4μm，MFGM的厚度约为10～50nm。MFGM主要由磷脂和蛋白质组成，占总质量的90％以上，其中蛋白质占MFGM总量的25％～60％；磷脂占MFGM总量的26％～40％。其中磷脂主要由鞘磷脂(SM，～35％)、磷脂酰胆碱(PC，～28％)、磷脂酰乙醇胺(PE，～28％)、磷脂酰丝氨酸(PS，～4％)和磷脂酰肌醇(PI，～3％)组成；蛋白质主要由黏蛋白MUC-1、黏蛋白MUC-15、黄嘌呤脱氢酶、黄嘌呤氧化酶、嗜乳脂蛋白和PAS 6/7等组成。在MFGM中，胆固醇出现在极性双分子层外部并与鞘磷脂(SM)组成一种动态结构，称之为“脂阀”，这种结构能够调节脂膜结构与流动性，具有抗磷脂氧化，提高膜自身稳定性的作用。近年来研究发现乳脂肪球膜(MFGM)对脂质的消化和吸收具有重要作用，还有助于婴儿神经系统发育、认知及免疫功能的提高。将MFGM作为营养强化剂添加至婴幼儿配方粉中成为新的研究热点。市售富含MFGM产品主要有牛乳蛋白浓缩物、β-乳清浓缩物和酪乳粉浓缩物等，这些产品生产原料不同，生产工艺各异，含有的活性成分组成和含量差异很大。工业上常用黄油乳清和干酪乳清为原料采用膜过滤等技术生产牛乳MFGM，但存在回收率低，生产成本高等问题，这限制了MFGM在婴幼儿配方粉中的广泛应用。因此，本方法利用脱脂牛乳、无水黄油、大豆磷脂和胆固醇制备性能和组成与天然MFGM接近的人工脂肪球膜，为配方乳粉等婴幼儿食品的研制提供更加优质的原料。
均质工艺是常规液态乳加工过程中必不可少的工序之一，均质能够破坏原有脂肪球膜，使脂肪球颗粒减小，乳脂肪球表面在均质压力的作用下会迅速吸附乳中蛋白和磷脂与破碎的乳脂肪球膜形成新膜，从而降低界面张力，阻止脂肪球聚集，维持体系稳定。且在二级均质中，二次均质压力小于一次均质压力会对一次均质后的乳液提供有效的反压力，使一次均质后聚集的小脂肪球分开，重新形成小的脂肪球，提高均质效果。
中国专利申请CN111328882A公开了一种仿人乳脂肪球结构乳液及其制备方法，通过将脂质、乳脂肪球膜磷脂(MFGM)和超纯水混合处理，得到脂肪球粒径约为3～5μm，从脂肪酸组成、脂肪球膜表面结构以及乳液粒径上最大程度模仿母乳的乳液体系。
然而，以上专利并没有脱离天然MFGM，并以此为基础进行仿母乳乳液体系的制备，成本较高。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，提供一种单层乳脂肪球膜的制备方法，以脱脂生牛乳、大豆磷脂、胆固醇和黄油为主要原料，通过在脱脂乳中添加不同配比大豆磷脂、胆固醇和黄油，经乳化和均质处理后得到乳液具有完整单层脂肪球膜结构与更小的脂肪球粒径，乳液体系更加稳定，达到制备单层乳脂肪球膜的目的。
本发明的目的是这样实现的：一种单层乳脂肪球膜的制备方法，其特征在于，首先将新鲜生牛乳进行脱脂，得到脱脂乳，即新鲜脱脂生牛乳；在新鲜脱脂生牛乳中，加入大豆磷脂与胆固醇，在45℃条件下500rpm磁力搅拌1小时至全部溶解，过滤除去不溶物；将融化黄油加入混合后的脱脂乳中；最后选用合适的均质压力与均质次数进行高压均质，获得单层乳脂肪球膜。
所述磷脂、胆固醇总添加量为脱脂乳质量的1％-7％。
所述磷脂为大豆卵磷脂，磷脂纯度≥95％，由河北万邦化工科技有限公司提供。
所述胆固醇纯度为99％，由河南华商食品添加剂有限公司提供。
所述新鲜脱脂生牛乳是当天从扬州市扬大康源乳业有限公司采购，经湘仪大容量高速冷冻离心机GL-10MD以3600rpm的速度在4℃条件下离心10分钟，分离乳脂得到。
所述磷脂和胆固醇的添加比例为9:1、12:1、15:1。
所述黄油在45℃条件下水浴融化，按照牛乳中脂肪含量3.5％的比例向脱脂乳中加入融化黄油。
所述黄油脂肪含量为82.8％，为新西兰牧恩公司生产的淡味黄油。
所述均质是50bar-150bar条件下一次均质或二次均质。
本发明方法先进科学，通过本发明，提供的一种人工制备单层乳脂肪球膜的方法，包括如下步骤：在新鲜脱脂生牛乳中，加入大豆磷脂、胆固醇，45℃，500rpm磁力搅拌1小时至全部溶解，过滤除去不溶物。
所述磷脂和胆固醇总添加量为脱脂乳质量的1％-7％。所述磷脂和胆固醇总添加量优选为脱脂乳质量的1％。
所述的磷脂为大豆卵磷脂，磷脂纯度≥95％，由河北万邦化工科技有限公司提供。
所述的胆固醇纯度为99％，由河南华商食品添加剂有限公司提供。
所述的新鲜脱脂生牛乳是当天从扬州市扬大康源乳业有限公司采购，经湘仪大容量高速冷冻离心机GL-10MD以3600rpm的速度在4℃条件下离心10分钟，分离乳脂得到。
所述磷脂和胆固醇的添加比例为9:1、12:1、15:1。
所述磷脂和胆固醇的添加比例优选为12:1。
所述黄油在45℃条件下水浴融化，按照牛乳中脂肪含量3.5％的比例向脱脂乳中加入融化黄油。
所述的黄油脂肪含量为82.8％，为新西兰牧恩公司生产的淡味黄油。
所述的均质是50bar-150bar条件下一次均质或二次均质。
所述的均质优选为在150bar、100bar条件下进行的二次均质。
综上，本发明的单层乳脂肪球膜的制备方法，包括如下步骤：a.脱脂过程；b.添加磷脂和胆固醇，无水黄油；c.磁力搅拌乳化；d.高压均质。所述磷脂与胆固醇总添加量为脱脂乳质量的1％、2％、3％、5％、7％。所述磷脂与胆固醇添加比例(w/w)为9:1、12:1、15:1。所述均质压力为200bar、150bar、100bar、50bar中的一种或选用其中两种进行二级均质。
本发明的有益效果：
本发明以脱脂生牛乳、大豆磷脂、胆固醇和黄油为主要原料，通过在脱脂乳中添加不同配比大豆磷脂、胆固醇和黄油，经乳化和均质处理后得到乳液具有完整单层脂肪球膜结构，更小的脂肪球粒，乳液体系更加稳定，达到制备单层乳脂肪球膜的目的。
附图说明
图1为不同均质压力处理后乳液ζ-电位图。
图2为不同均质压力处理后乳液平均粒径图。
图3为不同均质压力处理后乳液体积平均粒径分布图。
图4为不同均质压力处理后乳液乳析指数图。
图5为不同均质压力处理的乳液在36h后的乳脂析出情况图。
图6为不同均质压力处理后乳液流变特性图。
图7为150bar+100bar均质压力处理的乳液的CLSM图；其中，磷脂类使用18:1 LissRhod PE染色，颜色设定蓝色，所示图为(a)；蛋白质使用固绿FCF染色，颜色设定绿色,所示图为(b)；(c)图为(a)图与(b)图的叠加。
图8为不同大豆磷脂和胆固醇总添加量乳液ζ-电位图。
图9为不同大豆磷脂和胆固醇总添加量乳液平均粒径图。
图10为不同大豆磷脂和胆固醇总添加量乳液体积平均粒径分布图。
图11为不同大豆磷脂和胆固醇总添加量乳液乳析指数图。
图12为不同大豆磷脂和胆固醇总添加量制得的乳液在36h后的乳脂析出情况图。
图13为不同大豆磷脂和胆固醇总添加量乳液流变特性图。
图14为大豆磷脂和胆固醇总添加量为1％制得的乳液的CLSM图；
其中，磷脂类使用18:1 Liss Rhod PE染色，颜色设定蓝色，所示图为(a)；蛋白质使用固绿FCF染色，颜色设定绿色,所示图为(b)；(c)图为(a)图与(b)图的叠加。
图15为不同大豆磷脂与胆固醇比例(w/w)乳液ζ-电位图。
图16为不同大豆磷脂与胆固醇比例(w/w)乳液平均粒径图。
图17为不同大豆磷脂与胆固醇比例(w/w)乳液体积平均粒径分布图。
图18为不同大豆磷脂与胆固醇比例(w/w)乳液乳析指数图。
图19为不同大豆磷脂和胆固醇比例(w/w)制得的乳液在36h后的乳脂析出情况图。
图20为不同大豆磷脂与胆固醇比例(w/w)乳液流变特性图。
图21为大豆磷脂：胆固醇(w/w)＝15:1制得的乳液的CLSM图；
其中，磷脂类使用18:1 Liss Rhod PE染色，颜色设定蓝色，所示图为(a)；蛋白质使用固绿FCF染色，颜色设定绿色,所示图为(b)；(c)图为(a)图与(b)图的叠加。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。
测试方法：
1、粒径测定：
采用纳米粒度仪测定乳脂肪球粒径分布。在室温条件下，取1ml乳液用去离子水稀释100倍，在测定前加入1ml 35mmol/L EDTA/NaOH溶液沉降酪蛋白胶束，在比色皿中倒入四分之三体积的乳液，测定乳液中的粒径分布与平均粒径大小。
2、ζ-电位测定：
采用纳米粒度仪测定乳脂肪球粒径分布。在室温条件下，取1ml乳液用去离子水稀释100倍，在电位池中倒入适量稀释乳液，测定乳液ζ-电位。
3、激光共聚焦测定(CLSM)：
取100μL乳液加入1μL固绿FCF水溶液(1mg/mL)对蛋白质进行染色；加入4μL Rh-DOPE氯仿溶液(1mg/mL)对磷脂进行染色。标记染色分别为绿、蓝。
采用激光共聚焦显微镜观察脂肪球微观结构，固绿激发波长为633nm，Rh-DOPE激发波长为543nm。取5μ染色后的样品，每个样品制作两个染色玻片，用透明指甲油封边，100倍油镜倒置观察，二维图像的分辨率为1024×1024像素，并且使用缩放因子将像素刻度值转换为10μm。每次观察选择3个不同观测区域，同一区域内拍摄3张图像，分别为蛋白质、磷脂及以上两组的重叠图像。
4、流变特性测定：
取300ml乳液以3600rpm，4℃条件下离心10min，取乳脂进行流变特性测定，测试温度恒定在25℃，采用4°/40.00mm锥形平板夹具，剪切速率范围为0.1-100s-1，使表观粘度以对数变化规律进行振幅扫描。
5、稳定性测定：
取10mL新鲜乳液至螺口试管中，封口密闭，置于25℃培养箱中，避光贮存，分别在0,4,8,12,18,24h观察，上层为脂肪层，下层为清液层。乳析指数(creaming index，CI)计算如下：
CI＝(Hf/Ht)*100
注：Hf为上层脂肪层高度/cm；Ht为整个乳化液的高度/cm。
下面结合实施例，进一步阐述本发明。
实施例1：均质压力优化；
取600ml生牛乳在3600rpm，4℃条件下离心10min，取下层脱脂乳，滤纸过滤去除脂肪。分装为6个100ml。
按照1％的总添加量，以9:1(w/w)比例添加磷脂和胆固醇配制乳液。45℃，500rpm磁力搅拌1h，过滤去除不溶物。
准备25.36g黄油于45℃水浴融化，分别取4.23g融化黄油倒于分装后的脱脂乳液中。用一次均质：150bar、100bar、50bar；二次均质：100bar、50bar的压力进行均质，得到单层膜包被脂肪的乳液。
将制备得到的乳液进行性能测试：
图1显示了在不同均质压力处理下乳液的ζ-电位值变化情况，在50bar、100bar、150bar+50bar与150bar+100bar均质压力之间不存在显著性性差异，在100bar+50bar与150bar之间不存在显著性差异，而在两组之间存在显著性差异。
由图2可知，最小粒径出现在150bar、150bar+50bar与150bar+100bar均质压力之间，三者差异性不显著。
由图3可知，当均质压力为100bar时呈现出较高较窄的单峰分布，其次是50bar与100bar+50bar，但二者均出现较小的双峰分布，当均质压力为150bar、150bar+50bar与150bar+100bar时粒径分布呈现出较宽的单峰分布。
表1为不同均质压力处理的乳液在36h内不同时间点的乳析指数对比。
注：n.d.＝未检出，不同字母表示差异显著。
由图4、图5及表1可知在36小时之后，150bar+100bar的二次均质后的乳液乳析指数最小，乳液稳定性最好。
从图6可以看出，当均质压力为150bar、150bar+50bar、150bar+100bar时，三种乳脂的表观粘度随剪切速率的变化近似，但在150bar均质压力处理下的乳液表观粘度随剪切速率的变化程度最小。
从图7可以看出，在不同均质压力处理后的液态奶具有箭头所指空心球所表征的磷脂蛋白膜单层结构。
实施例2：大豆磷脂和胆固醇总添加量优化
用500ml生牛乳在3600rpm，4℃条件下离心10min，取下层脱脂乳，分离乳脂。分装为5个100ml。
以磷脂：胆固醇＝9:1的比例，按照1％、2％、3％、5％、7％的总添加量配制乳液。45℃，500rpm磁力搅拌1h，过滤去除不溶物。
准备21.14g黄油，水浴融化，分别取4.23g融化黄油融于各脱脂乳液中。用100bar压力进行均质，得到单层膜包被的液滴。
将制备得到的乳液进行性能测试：
由图8可知，添加量在1％与2％时，二者在ζ-电位上不存在显著性差异，其余各组之间存在极显著差异。
由图9可知，随着磷脂添加量不断增加，平均粒径呈递减趋势。
由图10可知，当添加量为2％时，显示单峰分布和窄的粒度分布，而添加量为7％时，显示出明显的双峰分布，添加量为1％时呈现出较宽的单峰粒度分布，表示乳液中液滴大小不均，乳液体系不稳定。添加量为3％与5％时，两组粒径差异性并不显著。
由图11与表2显示出在36h后，不同添加量组别在乳析程度上存在显著性差异。
表2为不同大豆磷脂和胆固醇总添加量制得的乳液在36h内不同时间点的乳析指数对比。
注：n.d.＝未检出，不同字母表示差异显著。
由图12可知，当添加量为1％时脂肪析出最少，乳液体系更稳定，颜色也与天然牛乳相近；随着大豆磷脂添加量增加，乳液颜色变重，且脂肪析出量也依次增多，添加量为7％时的乳液析出量最多，乳液体系最不稳定。
由图13可知，当总添加量不断增加时，表观粘度也呈上升趋势，且随剪切速率的增加而降低，大致趋势相同。
由图14可以看出，在不同大豆磷脂和胆固醇总添加量处理后的液态奶具有箭头所指空心球所表征的磷脂蛋白膜单层结构。
实施例3：大豆磷脂和胆固醇添加比例(w/w)优化；
用300ml生牛乳在3600rpm，4℃条件下离心10min，取下层脱脂乳。分装为3个100ml。
按照1％的总添加量，以磷脂：胆固醇＝9:1、12:1、15:1配制乳液。45℃磁力搅拌1h，过滤去除不溶物。
准备12.68g黄油，分别取4.23g融化黄油溶于各脱脂乳液中，在100bar压力下进行均质，得到单层膜包被脂肪的乳液。
将制备得到的乳液进行性能测试：
由图15可知，三组乳液的ζ-电位绝对值的平均值都在35mV左右，说明乳液稳定(高达30mV的电势表示稳定的乳液)。
从平均粒径来看，由图16可知，当比例在9:1时与12:1和15:1的粒径不存在显著性差异。
从图17粒径分布来看，比例在15:1时呈现出较宽的单峰分布，比例在9:1时呈现较窄的单峰分布，比例在12:1时呈现较窄的双峰分布。
由图18和表3可知，比例为12:1时与比例为9:1和15:1之间存在显著性差异。
表3为不同大豆磷脂与胆固醇比例(w/w)制得的乳液在36h内不同时间点的乳析指数对比。
注：n.d.＝未检出，不同字母表示差异显著。
由图19可知，脂肪层在比例为12:1时析出量较少，但整体来看三者析出量差别不大。
由图20可知，当大豆磷脂与胆固醇比例(w/w)为15:1时，表观粘度随剪切速率变化最大，当大豆磷脂与胆固醇比例(w/w)为12:1时，表观粘度随剪切速率变化最小。
由图21可以看出，在不同大豆磷脂和胆固醇的比例处理下的液态奶具有箭头所指空心球所表征的磷脂蛋白膜单层结构。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的技术和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (2)

1.一种单层乳脂肪球膜的制备方法，其特征在于，首先将新鲜生牛乳进行脱脂，以3600rpm的速度在4℃条件下离心10分钟，分离乳脂，得到脱脂乳，即新鲜脱脂生牛乳；
在新鲜脱脂生牛乳中，加入磷脂与胆固醇，在45℃条件下500rpm磁力搅拌1小时至全部溶解，过滤除去不溶物，所述磷脂与胆固醇总添加量为脱脂乳质量的1％-7％，所述磷脂为大豆卵磷脂，磷脂纯度≥95％，所述磷脂和胆固醇的添加比例为9:1、12:1或15:1；
将黄油在45℃条件下水浴融化，按照牛乳中脂肪含量3.5%的比例将融化黄油加入混合后的脱脂乳中，所述黄油脂肪含量为82.8%；
最后选用均质压力与均质次数进行高压均质，获得单层乳脂肪球膜，所述均质是50bar -150 bar 条件下一次均质或二次均质。
2.根据权利要求1所述的一种单层乳脂肪球膜的制备方法，其特征在于，所述胆固醇纯度为99％。
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