CN115942880A - 速溶饮料发泡组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种速溶可发泡饮料奶精,其包含植物完整蛋白(例如燕麦和/或大米蛋白)、植物油或脂肪、碳水化合物、以及具有限定的水解度的水解植物蛋白,该速溶可发泡饮料奶精在饮料上提供优异的泡沫层。
Description
技术领域
本发明涉及一种全植物喷雾干燥的速溶可发泡饮料奶精、一种制备此种奶精的方法、一种使用该可发泡奶精制备在顶部具有泡沫层的发泡饮料的方法、以及一种包含该奶精的密封胶囊。
背景技术
速溶饮料奶精被广泛地称为粉末,主要呈喷雾干燥形式,其为多种饮料诸如咖啡和茶以及有时还有巧克力饮料提供味道和乳白色外观。此类粉末状奶精早就作为传统上用于使饮料变白的乳、浓缩乳和奶油的替代品而开发。
这些速溶奶精通常含有大部分是完全饱和的植物脂肪,但不含乳脂,以避免在储存期间形成酸败。在本领域中,此类奶精也被称为“非乳制奶精”(NDC),即使它们可能含有乳蛋白。
这些奶精的进一步开发产生了饮料发泡剂的发明,其基本上是具有略有不同的脂肪和蛋白水平的奶精,但是其中气体被捕获,该气体在与液体接触后释放,形成泡沫头(foam head)。良好的速溶饮料发泡剂的生产在技术上比奶精更具挑战性。对于发泡剂,重要的是快速溶解在液体中,从而优选地产生在一定量的时间内稳定的细小气泡。此外,必须形成足够高的泡沫头以提供具有吸引人的外观且无异味的饮料。
用于速溶发泡剂的粉末(其也可以包括咖啡提取物)可以以罐、小袋或棒出售。消费者将这些包装物的内容物倒入杯中,然后添加热水或冷水,得到具有泡沫层的饮料。
粉末状速溶发泡剂目前主要使用乳蛋白诸如脱脂乳粉和/或酪蛋白酸盐、植物脂肪和碳水化合物诸如葡萄糖浆制备。特别地,乳蛋白是普遍使用的,因为它们在发泡剂的生产期间具有良好的乳化能力,有助于发泡剂的发泡能力,并且使饮料上的泡沫稳定化。
多年来,对完全不含乳制品的奶精和发泡剂的需求已经日益增加。例如,越来越多的人采用素食者或纯素食者的生活方式;其他人关注乳制品的碳足迹;又另一群体遭受由乳蛋白引起的过敏反应,或是乳糖不耐受的。提出了一些使用小麦代替乳蛋白的解决方案,但对患有乳糜泻疾病的个体而言,这将会是不可接受的。术语“非乳制奶精”或“非乳制发泡剂”将表明它们可以应用在以上所提及的领域中。然而,如前文所解释的,这些也可能含有乳蛋白和/或乳糖并且因此是不适合的。
WO 2019/122335涉及一种粉末状奶精组合物,其包含具有特定中值分子量的植物蛋白、碳酸氢钠和柠檬酸,并且具有良好感官特性。据说在需要另外的稳定剂的情况下,当添加至饮料诸如咖啡中时是稳定的。
从以上清楚的是,非常需要一种速溶的、可发泡的饮料奶精,其仅基于植物组分,并且仍然具有优异的发泡能力,形成良好的高且稳定的泡沫层,具有良好的味道,并且适合于具有如上文所述的限制或要求的个体。此种希望的速溶可发泡饮料奶精还应当适合于从单杯冲泡机中所使用的胶囊中快速溶解。
发明内容
现在已经发现,可以制备速溶植物可发泡奶精,当添加至饮料中时,其在泡沫形成和稳定性方面示出高功能性,其具有良好的味道,并且满足上文所述的若干消费者群体的具体要求。
因此,在第一方面,本发明涉及一种喷雾干燥的可发泡饮料奶精,其包含以下组分:
(a)1-15wt.%的蛋白,该蛋白选自天然燕麦蛋白、天然大米蛋白以及其混合物的组;
(b)15-60wt.%的植物油和/或植物脂肪;
(c)25-65wt.%的碳水化合物
(d)0.5-5%wt.%的水解植物蛋白,该水解植物蛋白选自水解豌豆蛋白、水解大米蛋白以及其混合物的组;
(e)0-9wt.%的其他成分,这些其他成分优选地选自由以下项组成的组:稳定剂;乳化剂;自由流动剂;缓冲剂;非淀粉多糖诸如木聚糖、葡聚糖、阿拉伯聚糖和半乳聚糖;矿物质;水以及其混合物;
并且其中组分(a)-(e)一起形成按重量计100%的所述喷雾干燥的可发泡饮料奶精。
在第二方面,本发明涉及一种用于制备根据本发明的喷雾干燥的可发泡饮料奶精的方法,该方法包括以下步骤:
a.提供包含水解燕麦和/或水解大米粉的水性分散体,
b.将植物油或植物脂肪、碳水化合物和选自水解豌豆蛋白、水解大米蛋白以及其混合物的组的水解植物蛋白与步骤(a)的该水性分散体混合,以获得水性发泡剂浓缩物,该水性发泡剂浓缩物具有基于所述水性发泡剂浓缩物的总重量30-70wt.%的总干固体含量;
c.使该水性发泡剂浓缩物乳化;
d.任选地将气体注入该乳化的水性发泡剂浓缩物中;以及
e.将该水性发泡剂浓缩物喷雾干燥。
在第三方面,本发明涉及一种用于制备在顶部具有泡沫层的发泡饮料的方法,该方法包括将根据权利要求1所述的饮料发泡剂与液体和任选地另外的粉末状饮料组合物组合。
在第四方面,本发明涉及一种密封胶囊,其包含根据权利要求1所述的可发泡奶精。
在第五方面,本发明涉及一种喷雾干燥的可发泡饮料奶精,其通过包括以下步骤的方法可获得
a.提供包含水解燕麦和/或水解大米粉的水性分散体;
b.将植物油或脂肪、碳水化合物和水解植物蛋白与步骤(a)的水性分散体混合以获得具有35-65wt.%的总干固体含量的水性发泡剂浓缩物;
c.使该水性发泡剂浓缩物乳化;
d.任选地将气体注入该乳化的水性发泡剂浓缩物中;以及
e.将该水性发泡剂浓缩物喷雾干燥。
具体实施方式
所有百分比都是按重量比定义的。
在整个说明书中,术语“可发泡奶精”具有与“速溶可发泡饮料奶精”相同的含义。
本发明涉及的发现是含有一种或多种水解植物粉类型的干粉末状可发泡奶精,该干粉末状可发泡奶精最初含有淀粉和蛋白,并且该淀粉已经被深度水解(extensivelyhydrolyzed);合适的植物油或脂肪;碳水化合物;以及一种或多种水解植物蛋白。特别地,发现作为发泡奶精的一部分的其中淀粉已经被深度水解的燕麦粉或大米粉以及水解植物蛋白的存在产生了优异的功能性发泡奶精。
因此,在第一方面,本发明涉及一种喷雾干燥的可发泡饮料奶精,其包含以下组分:
(a)1-15wt.%的蛋白,该蛋白选自天然燕麦蛋白、天然大米蛋白以及其混合物的组;
(b)15-60wt.%的植物油和/或植物脂肪;
(c)25-65wt.%的碳水化合物;
(d)0.5-5%wt.%的水解植物蛋白,该水解植物蛋白选自水解豌豆蛋白、水解大米蛋白以及其混合物的组;
(e)0-9wt.%的其他成分,这些其他成分优选地选自由以下项组成的组:稳定剂;乳化剂;自由流动剂;缓冲剂;非淀粉多糖诸如木聚糖、葡聚糖、阿拉伯聚糖和半乳聚糖;矿物质;以及水;
并且其中组分(a)-(e)一起形成按重量计100%的该喷雾干燥的可发泡饮料奶精。
可发泡饮料奶精优选地基本上不含乳制品。因此,可发泡饮料奶精优选地含有小于1000ppm、更优选地小于200ppm、并且最优选地小于100ppm的乳制品部分,诸如乳制品蛋白、乳制品脂肪和/或乳糖。
可发泡饮料奶精优选地包含大于2.5wt.%、更优选地大于2.9wt.%、最优选地大于3.5wt.%的天然燕麦蛋白、天然大米蛋白、或其混合物。
优选地,可发泡饮料奶精包含小于14wt.%、更优选地小于12wt.%、最优选地小于10wt.%的天然燕麦蛋白、天然大米蛋白或其混合物。
在优选实施例中,可发泡饮料奶精包含2.5-14wt.%的天然燕麦蛋白、天然大米蛋白、或其混合物。
发现可发泡饮料奶精中天然燕麦蛋白、天然大米蛋白或其混合物的存在有助于良好的泡沫稳定性,如实例中所证明的。
出于本发明的目的,天然蛋白是未曾经历任何蛋白水解作用的蛋白,即其氨基酸骨架未曾被酶或化学水解步骤裂解。因此,关于本发明,天然蛋白被认为是未水解的(在本领域中其也被称为“完整蛋白”)。
因此,优选地,天然蛋白的分子量具有通过SDS-PAGE所确定的大于20.000道尔顿、优选地大于21.000道尔顿的分子量(D.M.Londono等人,Journal of Cereal Science[谷物科学杂志],第58卷,第1期,2013年7月,第170-177页)。
选自天然燕麦蛋白和天然大米蛋白的组的蛋白可以来源于其存在的粉。该粉也是碳水化合物、优选地淀粉的来源。燕麦粉含有约65wt.%的淀粉和约12wt.%的天然燕麦蛋白。大米粉含有约78wt.%的淀粉和约7wt.%的天然蛋白。
优选地,植物油或植物脂肪以16-55wt.%、更优选地在17-50wt.%之间、甚至更优选地在19与40wt.%之间、最优选地在20与30wt.%之间的量存在于本发明的可发泡饮料奶精中。
所使用的脂肪或油优选地是未硬化的天然油或脂肪。油或脂肪也可以是完全硬化的,前提是反式脂肪酸的量低于1wt.%、优选地低于0.1wt.%。
优选的植物油或脂肪包含棕榈油、棕榈仁油、椰子油、葵花油、高油酸葵花油、菜籽油、大豆油、以及其混合物。最优选的油或脂肪是未硬化的椰子油,因为其具有最好的感官特性。
可发泡饮料奶精中碳水化合物的量优选地是30-63wt.%、更优选地45-60wt.%、最优选地48-58wt.%。
可发泡饮料奶精中的碳水化合物至少包含单糖、二糖和三糖,优选地葡萄糖、麦芽糖和麦芽三糖。
这些糖的一部分源自于所使用的粉中的淀粉。这些糖、优选地葡萄糖和麦芽糖的形成具有在可发泡奶精的制备方法期间原位产生甜味的优点。因此,可以减少在可发泡奶精的制备中通常添加的碳水化合物的量。
因此,在实施例中,根据本发明的可发泡饮料奶精中的碳水化合物包含10-30wt.%的选自葡萄糖、麦芽糖以及其混合物的组的单糖和二糖。
完整淀粉(特别是直链淀粉和支链淀粉)的存在不是必需的并且甚至是不希望的,因为其可能导致粘度问题。因此,优选的是可发泡奶精不合有显著量的完整淀粉。因此,可发泡奶精优选地含有小于5wt.%、更优选地小于1wt.%、最优选地小于0.1wt.%的完整淀粉。出于本发明的目的,完整淀粉是未曾经历聚合葡萄糖骨架的任何酶和/或化学水解或衍生化的淀粉。其还未曾经受显著高于其糊化温度的温度。
碳水化合物可以进一步包含葡萄糖浆、麦芽糖糊精以及其混合物,优选地其量为基于碳水化合物的40-70wt.%、更优选地45-65wt.%、最优选地50-62wt.%。优选地,葡萄糖浆具有在20-48之间的DE(葡萄糖当量);优选地,麦芽糖糊精具有在14-19之间的DE。最优选地使用葡萄糖浆。
本发明的可发泡饮料奶精中的选自水解豌豆蛋白、水解大米蛋白以及其混合物的组的水解植物蛋白可以来源于任何食品可接受的豌豆或大米来源。种子是优选的来源。水解植物蛋白涉及其中氨基酸链的一个或多个肽键已经被裂解的蛋白产物。这可以通过化学和/或酶水解来实现。在一个实施例中,水解植物蛋白已经被酶促水解。在另一实施例中,水解植物蛋白已经被化学水解、优选地碱水解。
优选地,可发泡奶精中的水解植物蛋白以0.75-4.5wt.%、更优选地1.0-4.0wt.%、最优选地1.2-3.7wt.%的量存在。
水解植物蛋白的量仅指蛋白部分,其中蛋白被定义为水解植物蛋白的氮含量乘以氮因子6.25。为了清楚起见,某种植物蛋白水解产物组合物可以含有80wt.%的水解植物蛋白和20%的其他非蛋白组分。如果该组合物以例如4wt.%的量存在于可发泡饮料奶精中,则可发泡饮料奶精中水解植物蛋白的量是3.2wt.%。
蛋白水解(DH)度是技术人员已知的标准方法。如本文所使用的与本发明有关的DH以以下方式确定:
蛋白样品的DH表示为[非蛋白氮/总氮]*100%。
非蛋白氮(NPN)通过将一定量的蛋白溶解在水中并且添加三氯乙酸以使溶解的完整蛋白沉淀来制备。通过过滤去除沉淀物,并且在剩余液体中,根据基耶达尔法(Kjeldahlmethod),使用6.25的氮因子测量氮含量。
通过相同的基耶达尔法使用6.25的氮因子确定样品的总氮(TN)。
用NPN和TN的这些值,可以计算DH。
优选地,在另一实施例中,水解植物蛋白具有至少10%的蛋白水解(DH)度,更优选地至少20%、至少30%、至少40%或至少45%的蛋白水解度、最优选地至少55%的蛋白水解度。
优选地,水解植物蛋白的DH小于95%、更优选地小于90%、最优选地小于85%。
在更优选的实施例中,水解植物蛋白的DH在40%与75%之间。
优选地,水解植物蛋白是水解豌豆蛋白。
用具有特定水解度范围的豌豆蛋白水解产物获得了非常好的结果,因此,在最优选的实施例中,水解植物蛋白是具有在40%-75%之间的DH的豌豆蛋白水解产物。
合适的植物蛋白水解产物是例如来自爱尔兰凯爱瑞公司(Kerry,Ireland)的以名称Hyfoama PRO出售的豌豆蛋白水解产物。其具有作为氮含量(N)×6.25测量的61wt.%的蛋白含量、1wt.%脂肪、2.5wt.%总碳水化合物、22wt.%灰分和4wt.%水分。分析HyfoamaPRO的水解度为62%。
在另一优选实施例中,水解植物蛋白是具有在40%-75%之间的水解度的大米蛋白水解产物。合适的水解产物是来自爱尔兰凯爱瑞公司的Hyfoama RS,其具有45%的水解度。其具有作为氮含量(N)×6.25测量的53wt.%的蛋白含量;5.5wt.%脂肪、12wt.%总碳水化合物、13wt.%有机酸和5wt.%水分。
可发泡奶精进一步包含其他成分,其存在以进一步完成可发泡奶精的功能;这些其他成分选自由以下项组成的组:稳定剂,乳化剂,自由流动剂和缓冲剂,非淀粉多糖诸如木聚糖、葡聚糖、阿拉伯聚糖和半乳聚糖,矿物质和水。合适的稳定剂包含钙和镁粘结剂,诸如优选地六偏磷酸钠、多磷酸盐和/或柠檬酸和/或其钠盐或钾盐;合适的乳化剂可以选自由以下项组成的组:甘油单酯和/或甘油二酯、DATEM(甘油单酯和甘油二酯的二乙酰基酒石酸酯)、SSL(硬脂酰-2-乳酸钠)和疏水性淀粉诸如nOSA淀粉(正辛烯基琥珀酸酐改性淀粉),优选地其量为基于可发泡奶精0.05-5wt.%;自由流动剂可以包含磷酸三钙和/或二氧化硅,优选地其量为基于可发泡奶精0.1-1.0wt.%;合适的缓冲剂包含单磷酸盐和/或二磷酸盐,优选地其量为基于可发泡奶精0.5-3.0wt.%;最优选的是磷酸二钾。
优选地,根据本发明的可发泡饮料奶精含有3.0-10.0wt.%、更优选地4.0-9.0wt.%、最优选地4.5-8.5wt.%的总蛋白,如通过基耶达尔法使用6.25的氮因子所确定的。
根据本发明的可发泡奶精可以适当地用作发泡剂。因此,在优选实施例中,可发泡奶精优选地是发泡剂并且具有优选地在130-200g/L之间、更优选地135-190g/L、最优选地140-180g/L的倾注堆积密度。此种发泡剂通过在可发泡奶精喷雾干燥生产过程中掺入或注入气体而获得。
本文所使用的与可发泡奶精有关的倾注堆积密度通过测量当通过漏斗倾注到具有10cm的直径的500ml的固定式量筒中时给定重量的粉末占据的体积来确定。
根据本发明的可发泡饮料奶精优选地具有小于5wt.%、更优选地小于4wt.%、最优选地小于3wt.%的游离脂肪含量。实例中给出了游离脂肪含量的确定。
此种低游离脂肪含量指示良好的乳化过程。此外,当将可发泡奶精应用在饮料中时,在饮料的表面上看不到脂肪滴;此类漂浮的脂肪滴被认为是饮料的不吸引人的特征。
在与水性液体接触后,气体被释放,在液体上形成泡沫,诸如咖啡饮料、茶饮料或巧克力饮料。
可替代地,可发泡奶精可以用作饮料的奶精、或增白剂。因此,在另一实施例中,根据本发明的可发泡奶精优选地是奶精并且具有优选地在350-600g/l之间、优选地在370-570g/L之间、更优选地在390-550g/L之间的倾注堆积密度。
在第二方面,本发明涉及一种制备喷雾干燥的可发泡饮料奶精的方法,该方法包括
a.提供包含水解燕麦和/或水解大米粉的水性分散体;
b.将植物油或脂肪、碳水化合物和选自水解豌豆蛋白、水解大米蛋白以及其混合物的组的水解植物蛋白与步骤(a)的水性分散体混合,以获得水性发泡剂浓缩物,该水性发泡剂浓缩物具有基于所述水性发泡剂浓缩物的总重量30-70wt.%的总干固体含量;
c.使该水性发泡剂浓缩物乳化;
d.任选地将气体注入该乳化的水性发泡剂浓缩物中;以及
e.将该水性发泡剂浓缩物喷雾干燥。
优选的是,在步骤b中,按总干固体含量计算,水性发泡剂浓缩物包含:
a)1-15wt.%的蛋白,该蛋白选自天然燕麦蛋白、天然大米蛋白、以及其混合物的组;
b)15-60wt.%的植物油和/或植物脂肪;
c)25-65wt.%的碳水化合物
d)0.5-5%wt.%的水解植物蛋白,该水解植物蛋白选自水解豌豆蛋白、水解大米蛋白以及其混合物的组;
e)0-9wt.%的其他成分,这些其他成分优选地选自由以下项组成的组:稳定剂,乳化剂,自由流动剂和缓冲剂,非淀粉多糖诸如木聚糖、葡聚糖、阿拉伯聚糖和半乳聚糖,
关于可发泡饮料奶精的组分的实施例和量也适用于方法中所涉及的组分。
本文中,术语“水解燕麦和/或水解大米粉”被定义为其中碳水化合物、优选地淀粉已经被水解并且粉中的蛋白保持未水解(有时也被称为“完整”)的粉。因此,优选地,水解燕麦和/或大米粉包含天然蛋白。优选地,水解燕麦和/或水解大米粉包含水解淀粉。
尽管术语“水解粉(hydrolyzed flour)”含有术语“粉(flour)”,但技术人员将理解,粉水解步骤的最终结果将产生至少水解淀粉和天然蛋白的混合物。因此,该混合物将不含有字面上的“粉”,而是其降解产物。
已经发现,步骤a和b中相对高的固体水平能够实现有效且成本有效的后续喷雾干燥方法,因此优选的是步骤a中水性分散体的干固体含量是基于水性分散体的总重量在35-65wt.%之间、更优选地在45-63wt.%之间、最优选地在50-60wt.%之间。
优选地,步骤a.中的水性分散体具有在60℃与90℃之间、更优选地在65℃与85℃之间、最优选地在67℃与80℃之间的温度,因为这使得步骤b中的脂肪和其他组分能够最佳混合和溶解。
来自步骤b的水性发泡剂浓缩物的pH优选地具有在5.0-7.0之间、更优选地在6.0-6.8之间、最优选地在6.2-6.5之间的pH。
乳化步骤c.优选地是高压均化、更优选地两步高压均化。对于第一均化步骤,均化压力优选地包括120-200巴、更优选地140-180巴的范围。第二均化步骤优选地包括10-40巴、更优选地15-35巴的范围。
均化步骤的温度优选地在55℃-68℃之间。
如果可发泡奶精需要具有在130-200g/L的范围内的低倾注堆积密度,为了起到发泡剂本身的作用,则进行任选的步骤d.。因此,在步骤d.中,将气体注入水性发泡剂浓缩物中,其中气体优选地包含氮气、空气、或其混合物。最优选的是氮气。技术人员知晓如何进行此类气化步骤。
如果可发泡奶精应当起到奶精或增白剂的作用,则可以省略步骤d.。
在步骤e.中,将乳化的发泡剂浓缩物最终喷雾干燥,优选地使用喷嘴喷雾干燥器进行喷雾干燥,其优选地装备有高压喷嘴。优选地,喷雾干燥步骤以140℃-210℃的入口温度和60℃-95℃的出口温度进行。
在导致本发明的研究进程中,研究了包含脂肪、碳水化合物和水解植物蛋白的粉分散体是否可以被喷雾干燥。然而,发现出于粘度原因,高于10wt.%的粉分散体的喷雾干燥是不可能的。因此,当另外的成分例如像脂肪或油和碳水化合物诸如葡萄糖浆将会被添加至制备可发泡饮料奶精所需的粉分散体中时,技术人员将理解预期会有关于粘度的甚至更多问题。然而,当首先水解粉中的淀粉时,发现可以获得比10wt.%高得多的固体含量,使得该方法更有效。同时,通过从淀粉诸如葡萄糖、麦芽糖和麦芽三糖中释放单糖、二糖和三糖,产生即时甜味。
因此,上述步骤a.的包含水解燕麦和/或大米粉的水性分散体可以通过在市场上获得容易获得的水解粉(其中淀粉已经被水解至希望程度)来方便地制备。
可替代地,优选地获得步骤a.中包含水解燕麦粉和/或大米粉的水性分散体,其包括以下步骤
i.提供包含淀粉降解酶的酶水溶液,该溶液具有在45℃-70℃之间、优选地45℃-65℃的温度;
ii.将选自燕麦粉、大米粉以及其混合物的组的含淀粉的粉添加至步骤i.的酶溶液中,直至达到20-40wt.%的粉干固体含量,以获得反应混合物;
iii.将该反应混合物在大于45℃的温度下保持至少5分钟,直至已经形成基于粉的干重至少5wt.%的单糖和二糖;以及
iv.使淀粉降解酶失活。
步骤ii.中所选择的粉还包含天然蛋白。
步骤i.中所使用的α-淀粉酶的量优选地是基于粉的干重0.02-0.5wt.%、更优选地0.04-0.3wt.%、最优选地0.06-0.2wt.%。
优选地,α-淀粉酶在步骤i.中以0.1-2.5wt.%、更优选地0.2-1.5wt.%、最优选地0.3-1.2wt.%的20wt./wt.%的淀粉酶水溶液的量使用,该淀粉酶溶液具有基于粉的干重至少26000RAU/单位/克的酶活性。RAU被定义为参考淀粉酶单位,标准化的淀粉酶活性定义。确定RAU的方法在https://www.enzymedevelopment.com/wp-content/uploads/2011/10/Amylase-RAU-UNCO.pdf中给出。
还发现,粉的研磨等级影响淀粉的转化速度,因此,优选地,含淀粉的粉具有特征为150μ或更小的D90和/或60μ或更小的D50的粒度。D90被定义为其中分布的百分之九十具有更小粒度且百分之十具有更大粒度的直径。D50被定义为其中分布的百分之五十具有更小粒度且百分之五十具有更大粒度的直径。如技术人员将会知晓的,此种分析可以通过激光衍射机(例如)进行。
优选地,步骤ii.中的反应混合物的温度不超过所使用的淀粉的糊化温度多于10℃。因此,保持反应混合物的温度优选地低于65℃、更优选地低于60℃。
有利地,本发明的方法中所使用的粉优选地包含足够的蛋白以在本发明的可发泡奶精中提供所需量的蛋白。因此,含淀粉的粉优选地包含4-18wt.%、更优选地6-15wt.%、最优选地7-13wt.%的蛋白含量。
优选地,所使用的粉包含燕麦粉、更优选地燕麦胚乳粉。燕麦胚乳通过常规燕麦粉的风力筛获得,并且具有如以上所提及的有利的D50和D90。此外,任何剩余的纤维颗粒还具有小于20μ的小尺寸分布。所有这些粒度特征看起来对本发明的粉水解方法具有积极影响。合适的燕麦胚乳粉是例如来自芬兰Raisio公司(Raisio,Finland)的不含谷蛋白的燕麦胚乳粉(Gluten Free Oat Endosperm Flour)。
优选的是在步骤ii中,以分批进料方式将粉添加至酶溶液中。分批进料方式是其中将1种或更多种试剂一点一点添加至反应混合物中而不是一次添加的方法。将粉添加至淀粉降解酶中的根据本发明的方法也不同于将酶添加至粉分散体中的常规水解。本发明的方法具有这样的优点,即粉中的淀粉被快速转化,避免非常高粘度的积累。
使包含淀粉降解酶和粉的步骤iii.中的反应混合物在搅拌下经受时间/温度条件,以完成粉中淀粉的深度水解。在本发明的上下文中深度(extensive)将意味着在水解之后基本上没有完整淀粉剩余;水解将产生单糖、二糖和寡糖的混合物。技术人员可以通过从反应混合物中取样并且在显微镜下对其进行研究来跟踪淀粉降解的程度。如果完整淀粉颗粒基本上不再可见,则淀粉被深度水解。
因此,将反应混合物优选地在大于45℃的温度下保持至少10分钟、更优选地至少12分钟。优选地,步骤iii.中的反应温度是至少50℃。优选的是保持反应混合物的温度低于70℃,以避免淀粉的深度糊化和对酶的损害。
将反应混合物保持在如上文所描述的温度/时间条件下,直至已形成基于粉的干重优选地至少10wt.%、更优选地12wt.%、最优选地大于15wt.%的单糖和二糖。
在实施例中,优选的是将反应混合物保持在如上文所描述的温度/时间条件下,直至含淀粉的粉中优选地小于10wt.%、更优选地小于5wt.%、最优选地小于1wt.%的淀粉存在于反应混合物中。确定淀粉的量的方法在如以上所提及的用于淀粉酶活性的RAU方法中给出。
步骤iv.中酶的失活可以根据酶制造商的说明书进行。优选地,淀粉降解酶的失活包括在80℃-90℃的温度下10-20分钟之间的热处理、优选地在85℃-90℃下10-15分钟的热处理。
出人意料地发现,即使酶失活条件对于燕麦和大米粉中的天然蛋白不是特别温和,但看起来它不损害它们在可发泡奶精中的功能。
在第三方面,本发明涉及一种用于制备在顶部具有泡沫层的发泡饮料的方法,该方法包括将根据本发明的可发泡饮料奶精与液体和任选地另外的粉末状饮料组合物组合。
所使用的液体可以是热的,例如在50℃与90℃之间,或冷的,例如在5℃与25℃之间。所使用的液体可以是咖啡制剂、茶制剂或巧克力制剂。
在实施例中,泡沫层可以通过将2-12克的可发泡饮料奶精与75-200mL克的液体组合来获得。
在第四方面,本发明涉及一种密封胶囊,其包含根据本发明的可发泡饮料奶精。胶囊优选地用薄膜密封,例如铝或塑料。胶囊被设计成允许在压力下将液体注入胶囊中。作为结果,胶囊的内容物将溶解,并且由于增加的压力,膜将破裂并且溶解的可发泡饮料发泡剂从胶囊排出。在EP 1808382中披露了一种合适的胶囊。
在第五方面,本发明涉及一种喷雾干燥的可发泡饮料奶精,其通过包括以下步骤的方法可获得
a.提供包含水解燕麦粉和/或大米粉的水性分散体;
b.将植物油或脂肪、碳水化合物和水解植物蛋白与步骤(a)的水性分散体混合以获得具有35-65wt.%的总干固体含量的水性发泡剂浓缩物;
c.使该水性发泡剂浓缩物乳化;
d.任选地将气体注入该乳化的水性发泡剂浓缩物中;以及
e.将该水性发泡剂浓缩物喷雾干燥。
以上所提供的用于制备可发泡饮料奶精的方法的所有细节和实施例都适用于根据本发明的第五方面的产品。
实验部分
材料和方法
本文所使用的与可发泡奶精有关的倾注堆积密度通过测量当通过漏斗倾注到固定式量筒(例如具有10cm的直径的500ml筒)中时给定重量的粉末占据的体积来确定。
蛋白水解(DH)度是技术人员已知的标准方法,并且可以以以下方式确定:
蛋白样品的DH表示为[非蛋白氮/总氮]*100%。
非蛋白氮(NPN)通过将一定量的蛋白溶解在水中并且添加三氯乙酸以使溶解的完整蛋白沉淀来制备。通过过滤去除沉淀物,并且在剩余液体中,根据基耶达尔法,使用6.25的氮因子测量氮含量。
通过相同的基耶达尔法使用6.25的氮因子确定样品的总氮(TN)。
用NPN和TN的这些值,可以计算DH。
实例.
根据本发明的实例1-燕麦粉(基于最终可发泡奶精的50wt.%)、20%脂肪和豌豆蛋白水解产物3wt.%。
将55Kg燕麦粉(获得自芬兰Raisio公司(Raisio,Finland)的不含谷蛋白的燕麦胚乳部分(OEF)粉)添加至已经含有0.35kg的量的来自杜邦公司(Dupont IndustrialServices)的α淀粉酶Food Pro(20%wt./wt.溶液)的95kg水(65℃)中,以得到大约30%-35%干物质的燕麦粉分散体。在充分搅拌下逐渐添加燕麦粉并且水合2-3分钟。然后在2-3分钟内用蒸汽注入将保持良好可搅拌且不变得太粘的燕麦粉分散体加热至65℃。在最佳地65℃-70℃之间的温度下用水解淀粉的淀粉酶转化燕麦粉15分钟,在此情况下使用65℃。
淀粉颗粒的糊化将在接近65℃的温度下以缓慢的速度在转化开始时发生。同时,可以用常规螺旋桨搅拌装置搅拌分散体而没有任何问题。转化时间任选地不长于15分钟,其中酶剂量是以所使用的总的燕麦粉表示的约0.4-0.8wt.%。水解度使得通过酶水解从燕麦淀粉形成约高达15-20%的葡萄糖和麦芽糖(合并并且表示为所使用的燕麦粉的wt.%),因此典型地在该情况下,喷雾干燥之后通过HPAED-PAD对最终产物进行的用于确定单糖和二糖(即葡萄糖和麦芽糖)的分析示出糖的7.2克/100克干粉末的总含量(葡萄糖和麦芽糖的wt.%之和)。然后在15分钟的总水解时间完成之后,在3-5分钟内通过蒸汽注入将水解燕麦粉浆料再次加热至至少90℃。再搅拌10-15分钟之后,完成酶的失活,同时在该时间段内将温度至少保持在88℃-90℃之间。
然后,在适度搅拌下按照以下顺序添加其他原材料:26kg的葡萄糖浆粉末(Roquette DE 28-30)、2kg的缓冲剂磷酸二钾、3kg的来自供应商凯爱瑞公司的HyfoamaPro(豌豆蛋白水解产物)和最后20kg液体非氢化椰子脂肪,将其加热至50℃,然后以便使脂肪完全熔融。添加额外的水以校正并且达到约50wt.%的干物质。
用高压均化器在约65℃-70℃的温度下在约50%干物质下在160巴的第一阶段和30巴的第二阶段的压力下均化乳液。经由泵将液体乳液进料至刮面式换热器中用于短时间巴氏灭菌。在80℃-84℃下进行加热巴氏灭菌25-30秒,并且然后将乳液进料至高压泵,并且在Filtermat喷雾干燥器中在高压下雾化。使用约150℃的干燥入口温度和75℃-85℃范围内的出口温度,以得到具有在2.0%-4.0%之间的水分含量的粉末。获得的粉末密度典型地范围是从450至550克/L,以倾注堆积密度确定。测试所获得的粉末的发泡性、咖啡稳定性和感观,以及游离脂肪%。对于本实例所获得的所有功能参数非常好的值和评分,参见表2。
根据本发明的实例2a、2b。
实例2a(基于最终可发泡奶精的35wt.%的燕麦粉)和实例2b(基于最终可发泡奶精的25wt.%的燕麦粉)
如实例1中所描述的,另外2种变体以与实例1非常类似的方式制备,但具有不同的燕麦粉百分比,其为对于所获得的喷雾干燥粉末的以wt.%表示的35%和25%,参见表1。
如基于所使用的燕麦粉的量描述的调节酶的量,其中酶剂量为以燕麦粉表示的约0.7wt.%。水解步骤的干物质%再次在30%-35%的范围内。用葡萄糖浆粉补偿不同量的燕麦粉,并且通过使用4kg代替3kg用更高量的Hyfoama Pro豌豆蛋白水解产物补偿变体2b的蛋白缺乏(参见表1)。添加另外的水以校正最终乳液干物质%,从而达到大约相同的50%干物质。
测试所获得的粉末的发泡性、咖啡稳定性和感观,以及游离脂肪%。对于所有功能参数,获得了良好的值(高泡沫体积和低游离脂肪%)和评分,参见表2。
对于喷雾干燥之后所获得的粉末,在这2个实例中获得的单糖和二糖(葡萄糖和麦芽糖)的量通过HPAED-PAD进行分析。对于实例粉末2a和2b,分别确定了糖的8.7克/100克干粉末和10.0克/100克干粉末的总含量(合并的单糖和二糖的总量)。
根据本发明的实例2c,使用60%的脂肪。
根据实例1,制备另一种变体2c,其具有增加的脂肪%,椰子脂肪的量从20%增加至60%,不使用葡萄糖浆,因为水解燕麦粉完全代替葡萄糖浆作为成分,参见表1。分别以33.5wt.%和4.5wt.%的量添加燕麦粉和豌豆蛋白水解产物。提高蛋白水解产物水平以保持脂肪与蛋白比率至少更接近于早前所描述的实例1、2a和2b的脂肪与蛋白比率。测试所获得的粉末的发泡性、咖啡稳定性和感观,以及游离脂肪%,参见表2。确定游离脂肪%并且与其他实例比较,其示出增加至相当大程度,典型地从<2%增加至42%。然而,假定所获得的产品作为除了咖啡应用之外的高脂肪奶精是可接受的,因为它不必经受苛刻的速溶热咖啡应用条件。
根据本发明的实例3a,使用DATEM乳化剂。
根据实例1,制备另一种变体3a,其中除了燕麦蛋白(源自水解燕麦粉)和豌豆蛋白水解产物之外,还施用了另一种表面活性成分。以减少2wt.%的葡萄糖浆固体为代价,在实例3a的配制品中使用2wt.%的DATEM。测试所获得的粉末的发泡性、咖啡稳定性和感观,以及游离脂肪%。DATEM作为另外的表面活性成分在一定程度上将发泡特性从100-120mL的值提高至产生的泡沫的150-175mL的量级。再次,对于所有功能参数,获得了良好的值(高泡沫体积和低游离脂肪%)和评分,参见表2。
根据本发明的实例3b,不使用豌豆蛋白水解产物(PPH),而是使用大米蛋白水解产物(RPH),用DATEM作为另外的乳化剂。根据实例1,制备另一种变体3b,其中除了燕麦蛋白(源自水解燕麦粉)、作为表面活性成分的DATEM之外,还施用了类似量的RPH代替PPH。类似于对于实例3a所描述的,以减少2wt.%的葡萄糖浆固体为代价,在实例3b的配制品中使用2wt.%的DATEM。测试所获得的粉末的发泡性、咖啡稳定性和感观,以及游离脂肪%。再次,对于所有功能参数,获得了相对良好的值(高泡沫体积和低游离脂肪%)和评分,参见表2。
根据本发明的实例4:使用大米粉和DATEM。
重复实例3,其中使用由Kroener Staerke所供应的R90型预糊化大米粉代替燕麦粉。由于与燕麦粉的蛋白含量(12%蛋白)相比,大米粉的典型的更低的蛋白含量(8%蛋白),因此使用另外的乳化剂(DATEM)来补偿由大米粉的更低蛋白含量引起的充足的表面活性成分的缺乏。在本实例中,DATEM另外以按干物质计2wt.%的量使用,再次用少2wt.%的葡萄糖浆粉末补偿。所获得的产品和粉末总体上表现非常好,并且显然使用除了燕麦之外的其他粉可以为广泛范围的速溶饮料应用提供功能性可发泡奶精。测试所获得的粉末的发泡性、咖啡稳定性和感观,以及游离脂肪%。对于所有功能参数,获得了良好的值(高泡沫体积和低游离脂肪%)和评分,参见表2。
实例5a对比-使用非水解燕麦粉。
根据实例1,尝试配制另一种变体5a,其中不进行酶促粉水解步骤。反而,燕麦粉以其非水解形式施用。由于不受控制的糊化,本实例在施用50℃-70℃的范围内的加工温度的方法的早期阶段已经导致非常高的粘度。本变体未被进一步阐述,因为此种高粘度的限制将施加在均化和雾化处理步骤两者上,以获得良好乳化的喷雾干燥粉末。
实例5b对比-使用豌豆蛋白分离物代替豌豆蛋白水解产物。
根据实例3制备另一种变体5b,其中施用豌豆蛋白分离物(Pisane C9,获得自比利时科索克拉公司(Cosucra,Belgium);蛋白含量82wt.%)代替豌豆蛋白水解产物。低(结果未示出)和高PPI%(6wt.%)两者都未得到在咖啡测试中稳定的令人满意的产品。获得的咖啡测试值非常低(评分为1而不是5),参见表1。甚至用来帮助改进发泡性和咖啡稳定性两者的DATEM的添加也未产生此种令人满意的功能,如表1中所示出的。
实例5c对比-无植物蛋白水解产物。
根据实例1,制备另一种变体5c,其中不施用豌豆蛋白水解产物。测试所获得的粉末的发泡性、咖啡稳定性和感观,以及游离脂肪%,参见表2。显然,与实例1(评分为5)相比,咖啡稳定性的缺乏(评分为2)是明显的。然而,味道和发泡性仍然是可接受的。
实例5d对比-使用大豆粉。
根据实例3,制备另一种变体5d,其中用全脂肪烘烤大豆粉(由BIC Protein公司以Sofarine的商标供应)代替进行燕麦粉的水解。所使用的大豆粉(其中38%由蛋白构成)的量被适配于以与在使用燕麦粉(其中12%由蛋白构成)的情况下或多或少相同的最终奶精的总蛋白百分比(为7.8%蛋白)获得最终发泡奶精,参见表3。大豆粉还以21%的典型百分比含有脂肪,其未用更低的椰子脂肪%补偿。测试所获得的粉末的发泡性、咖啡稳定性和感观,以及游离脂肪%。味道和咖啡稳定性两者显然与根据本发明的实例不处于同等水平,参见表2。
实例5e对比-无水解燕麦粉。
根据实例1,制备另一种变体5e,其中不施用另外的水解燕麦粉。测试所获得的粉末的发泡性、咖啡稳定性和感观,以及游离脂肪%,参见表2。显然,与实例1(泡沫110mL)相比,缺乏发泡性(泡沫<10mL))是明显的。咖啡稳定性和味道仍然是可接受的。
实例5f对比-不使用水解燕麦粉和水解豌豆蛋白两者。
根据实例1,制备另一种变体5f,其中不施用豌豆蛋白水解产物,但施用大米蛋白水解产物,这是在不存在水解燕麦粉的情况下。代替早前所使用的稳定剂DKP和乳化剂DATEM,此处使用作为稳定剂的碳酸氢钠和柠檬酸以及作为乳化剂的卵磷脂的组合。根据WO2019/122336的实例4中所描述的现有技术制备该奶精。测试所获得的粉末的发泡性、咖啡稳定性和感观,以及游离脂肪%,参见表2。显然,与实例1相比,缺乏发泡性(泡沫<10mL)是明显的。味道和咖啡稳定性仍然是可接受的。
表1
所有实例的组合物,以基于干燥产物的wt./wt.%计。
DKP=磷酸二钾
PPH=豌豆蛋白水解产物:Hyfoama PRO,凯爱瑞公司,水解度62%。
RPH=大米蛋白水解产物:Hyphoama RS,凯爱瑞公司,水解度是45%。
PPI=豌豆蛋白分离物
分析.
泡沫测试:
在温和搅拌下用匙将10克的粉末溶解在具有35℃-45℃之间的温度的90克的水中,以得到10%干物质溶液。在粉末完全溶解之后,将该溶液转移至所谓的乳发泡器中,其在商业上以名称Aeroccino 1已知。按下同时开始加热和发泡的按钮。典型地,发泡元件花费约70-80秒的搅拌,同时液体被加热以达到60℃-65℃的发泡液体的固定的最终最高温度。通过将发泡液体倒入高型烧杯中并且以产生的泡沫的mL的量测量泡沫高度来确定泡沫的量。
咖啡应用2合1中的稳定性和感官测试:
咖啡感官评分:
将5克的粉末状奶精与2克的速溶咖啡(DE Moccona Roodmerk)混合,伴随用标准咖啡匙手动搅拌20秒,向该干混合粉末中添加150mL的热水(90℃-95℃)。
在被小型品尝小组品尝之后给出感官评分。评分的等级范围从评分为5的非常好到评分为1的差。评分被描述和定义为:5,无异味且非常中性(奶油状且均衡);4,接近中性(奶油状且均衡);3,轻微异味但仍可接受的(奶油状);2,异味(既非奶油状也不均衡);1,极度异味(既非奶油状也不均衡)。
咖啡稳定性评分:
在停止搅拌2合咖啡应用5分钟之后,评价咖啡顶表面的颜色和白斑或任何小的蛋白聚集体。其次还有在所寻找的表面上的小脂肪滴或脂肪眼,并且在评价期间在表面上计数的白斑或聚集体和脂肪滴越多,对于咖啡稳定性测试的评分越低。另外,还对咖啡的颜色进行了检查和评级,并且考虑了评分高度。咖啡应用的褐色越多且白色奶油色越少,稳定性的等级越低。高稳定性被评级为5分,并且极低稳定性被评级为1分。评分为1或2,指示脂肪滴的分离,同时形成分离的奶油状脂肪上层和一些在顶部可见的合理高量的蛋白聚集体或在容纳咖啡的烧杯的底部示出为沉淀物的聚集体。
游离脂肪%:
粉末颗粒的表面上游离脂肪的确定基于颗粒的表面上脂肪的提取,并且以各种类型的修改形式使用。所应用的方法是由GEA Niro研究实验室(https://www.gea.com/en/binaries/A%2010%20a_Surface%20Free%20Fat%20of%20Powder_tcm11-30918.pdf)所描述的方法的修改形式的版本该方法典型地用于全脂乳粉和所有其他含有脂肪的干燥乳制品。奶精或脂肪粉末颗粒的表面上游离脂肪的含量被定义为样品与石油醚温和地混合、过滤并干燥之后剩余的蒸发残余物。
方法HPAED-PAD:确定最终生产的粉末的葡萄糖和麦芽糖含量。
使用HPAED-PAD方法来确定所获得的产物中的糖(葡萄糖、果糖、半乳糖、麦芽糖、蔗糖)。HPAED-PAD是用脉冲安培检测的高效阴离子交换色谱方法。通过HPAED-PAD使用离子交换柱、在UHQ水中的氢氧化钠和乙酸钠作为流动相和脉冲安培检测来确定碳水化合物。物质基于保留时间进行检测并且通过外部标准品使用峰高来确定。该HPAED-PAD方法是已知的,并且被引为用于动物饲料的CEN/TS 15754改进的标准糖确定方法。
表2
功能测试:发泡性、味道、咖啡应力测试、游离脂肪%分析、以及糖%(葡萄糖和麦芽糖)
nd:未确定的
这些测试的结果表明,根据本发明的可发泡奶精具有良好的味道,是咖啡稳定的,示出低游离脂肪并且提供非常好且高的泡沫层。然而,现有技术测试5f从表2中清楚地表明,该产品奶精根本不发泡,并且此外示出7.2%的不可接受的游离脂肪水平。
表3
组成数据(计算):蛋白(来源)、总碳水化合物、以及总蛋白(以g/100g计)。
*豌豆蛋白水解产物(凯爱瑞公司)具有61wt.%的蛋白含量,这意指3wt.%的水解产物的剂量等于3*0.61=1.8wt.%蛋白。所使用的植物粉和豌豆蛋白分离物的蛋白含量在实例和说明书中给出。
**大米蛋白水解产物(凯爱瑞公司)具有53wt.%的蛋白含量,这意指3wt.%的水解产物的剂量等于3*0.53=1.6wt.%蛋白。
Claims (15)
1.一种喷雾干燥的可发泡饮料奶精,其包含以下组分:
a)1-15wt.%的蛋白,该蛋白选自天然燕麦蛋白、天然大米蛋白、以及其混合物的组;
b)15-60wt.%的植物油和/或植物脂肪;
c)25-65wt.%的碳水化合物
d)0.5-5%wt.%的水解植物蛋白,该水解植物蛋白选自水解豌豆蛋白、水解大米蛋白以及其混合物的组;
e)0-9wt.%的其他成分,这些其他成分优选地选自由以下项组成的组:稳定剂,乳化剂,自由流动剂和缓冲剂,非淀粉多糖诸如木聚糖、葡聚糖、阿拉伯聚糖和半乳聚糖,矿物质和水;
并且其中组分(a)-(e)一起形成按重量计100%的该喷雾干燥的可发泡饮料奶精。
2.根据权利要求1所述的可发泡饮料奶精,其中,该植物脂肪或油包含棕榈油、棕榈仁油、椰子油、葵花油、高油酸葵花油、菜籽油、大豆油、以及其混合物。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的可发泡饮料奶精,其中,这些碳水化合物包含10-30wt.%的选自葡萄糖、麦芽糖以及其混合物的组的单糖和二糖。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的可发泡饮料奶精,其中,该水解植物蛋白具有至少10%的DH。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的可发泡饮料奶精,其中,该奶精具有在130-200g/L之间的倾注堆积密度。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的可发泡饮料奶精,其中,该奶精具有在350-600g/L之间的倾注堆积密度。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的可发泡饮料奶精,其中,该天然燕麦和/或天然大米蛋白以2.5-14wt.%的量存在。
8.一种制备根据权利要求1-7中任一项所述的喷雾干燥的可发泡饮料奶精的方法,该方法包括以下步骤:
(a)提供包含水解燕麦和/或水解大米粉的水性分散体;
(b)将植物油或脂肪、碳水化合物和选自水解豌豆蛋白、水解大米蛋白以及其混合物的组的水解植物蛋白与步骤(a)的该水性分散体混合,以获得水性发泡剂浓缩物,该水性发泡剂浓缩物具有基于所述水性发泡剂浓缩物的总重量30-70wt.%的总干固体含量;
(c)使该水性发泡剂浓缩物乳化;
(d)任选地将气体注入该乳化的水性发泡剂浓缩物中;以及
(e)将该乳化的水性发泡剂浓缩物喷雾干燥。
9.根据权利要求8所述的方法,其中,在步骤a)中包含水解燕麦和/或水解大米粉的该分散体通过以下步骤制备
i.提供包含淀粉降解酶的酶水溶液,该溶液具有在45℃-70℃之间的温度;
ii.将选自燕麦粉、大米粉以及其混合物的组的含淀粉的粉添加至步骤i.的该酶溶液中,直至达到20-40wt.%的粉干固体含量,以获得反应混合物;
iii.将该反应混合物在大于45℃的温度下保持至少5分钟,直至已经形成基于该粉的干重至少5wt.%的单糖和二糖;以及
iv.使该淀粉降解酶失活。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,该含淀粉的粉具有由150μ或更小的D90和/或60μ或更小的D50所限定的粒度。
11.根据权利要求9或10所述的方法,其中,该粉包含6-20wt.%的蛋白含量。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的方法,其中,在步骤ii.中,以分批进料的方式将该粉添加至该酶溶液中。
13.根据权利要求8所述的方法,其中,在步骤b.中,该水解植物蛋白包含具有在40%-75%之间的水解度的水解豌豆蛋白。
14.一种用于制备在顶部具有泡沫层的发泡饮料的方法,该方法包括将根据权利要求1所述的可发泡饮料奶精与液体和任选地另外的粉末状饮料组合物组合。
15.一种密封胶囊,其包含根据权利要求1所述的可发泡饮料奶精。
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