CN116098292A - 提高含β-羟基-β-甲基丁酸钙乳液贮藏稳定性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高含β‑羟基‑β‑甲基丁酸钙乳液贮藏稳定性的方法。所述方法包括：(1)配制乳清蛋白溶液和麦芽糊精溶液；(2)配制酪蛋白磷酸肽与HMB‑Ca的复合溶液；(3)乳清蛋白溶液、麦芽糊精溶液、酪蛋白磷酸肽与HMB‑Ca的复合溶液混合形成水相；(4)将水相和油相混合，高速分散后高压灭菌，制得钙强化乳液。本发明方法简单，制备的钙强化乳液粒径小、热稳定性和贮藏稳定性高，在生产热稳定性更高、贮藏时间更长的功能性乳饮料方面具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于营养强化乳液领域，涉及一种提高含β-羟基-β-甲基丁酸钙乳液贮藏稳定性的方法。
背景技术
随着人口老龄化趋势的日益加重，市场对钙强化食品的需求日益增加，工业生产对钙强化食品的稳定性要求将提高。钙强化乳液不但能够补充机体基本营养素，还具有改善钙摄入量的功效，是乳饮料工业的研究热点。β-羟基-β-甲基丁酸酯(HMB)是亮氨酸的代谢产物，通常以钙盐β-羟基-β-甲基丁酸钙(HMB-Ca)的形式存在。HMB-Ca能够有效促进肌肉生长，增强免疫力，降低胆固醇和低密度脂蛋白水平以减少冠心病和心血管疾病的发生。美国食品药品监督管理局的GRAS认定，HMB-Ca的使用范围属于医用营养食品和特殊膳食。因此，在乳液中添加HMB-Ca不仅能够有效提高钙离子含量，而且可以起到膳食免疫调节剂的作用。
目前，为了保证乳饮料的安全性和感官品质，热处理已成为商业乳饮料生产加工过程中的必要步骤。然而，热处理会破坏乳清蛋白的三级结构，使蛋白质之间疏水相互作用和亲水性丧失，导致乳清蛋白的聚集和沉淀(Ramasubramanian,L.,et al.,Therheological properties of calcium-induced milk gels.Journal of FoodEngineering,2014.130:p.45-51.)。同时，钙离子通过静电相互作用与蛋白质上的羧基结合，在蛋白质之间充当钙桥，形成复杂的空间结构(Westerik,N.,E.Scholten,andM.Corredig,The effect of calcium on the composition and physical propertiesof whey protein particles prepared using emulsification.Food chemistry,2015.177:p.72-80.)，导致乳液贮藏稳定性下降。酪蛋白磷酸肽是牛乳酪蛋白经过酶水解、分离和纯化，获得的一种生物活性多肽，其一级结构是由三个磷酸丝氨酸和两个谷氨酸组成的带负电荷区域，能够有效促进人体对钙、铁、锌等二价矿物营养素的吸收和利用。酪蛋白磷酸肽促进对钙的吸收作用是通过在肠道中性至弱碱性环境下，防止钙与食物中的阴离子相互作用，抑制不溶性沉淀的生成，避免钙的流失(Liu,G.,et al.,A comprehensivereview on preparation,structure-activities relationship,and calciumbioavailability of casein phosphopeptides.Critical Reviews in Food Scienceand Nutrition,2022:p.1-19.)。然而，目前的研究主要集中在如何利用酪蛋白磷酸肽来提高钙的口服生物利用度，而其对钙强化乳液热稳定性和贮藏稳定性的影响的研究还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高含β-羟基-β-甲基丁酸钙乳液贮藏稳定性的方法。该方法通过添加酪蛋白磷酸肽来提高钙强化乳液的热稳定性和贮藏稳定性。
实现本发明目的的技术方案如下：
提高含β-羟基-β-甲基丁酸钙乳液贮藏稳定性的方法，包括以下步骤：
(1)按乳清蛋白与水的重量比为2：100～6：100，配制乳清蛋白溶液；
(2)按麦芽糊精与水的重量比为10：100～20：100，配制麦芽糊精溶液；
(3)按酪蛋白磷酸肽与β-羟基-β-甲基丁酸钙的重量比为1：5～1：45，配制酪蛋白磷酸肽与β-羟基-β-甲基丁酸钙的复合溶液，复合溶液中β-羟基-β-甲基丁酸钙的浓度为1mol/L；
(4)将乳清蛋白溶液、麦芽糊精溶液、酪蛋白磷酸肽与β-羟基-β-甲基丁酸钙的复合溶液按照体积比为10：10：1混合后作为水相，加入油相，高速分散后，进行高压灭菌，得到钙强化乳液。
优选的，步骤(1)中，乳清蛋白溶液的pH为7。
优选的，步骤(2)中，麦芽糊精溶液的pH为7。
优选的，步骤(3)中，酪蛋白磷酸肽与β-羟基-β-甲基丁酸钙的重量比为1：25。
优选的，步骤(4)中，所述的油相为植物油，例如玉米油、花生油、菜籽油等。
优选的，步骤(4)中，水相与油相的体积比为7：3。
优选的，步骤(4)中，高速分散的转速为20000r/min，分散时间为5min。
优选的，步骤(4)中，高压灭菌的温度为121℃，时间15min。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明以乳清蛋白、麦芽糊精、酪蛋白磷酸肽、HMB-Ca为原料制备钙强化乳液，原料安全环保、生物可降解；
(2)本发明通过在钙强化乳液中添加酪蛋白磷酸肽，并调控酪蛋白磷酸肽和HMB-Ca的重量比，提高钙强化乳液的贮藏稳定性；
(3)本发明通过对钙强化乳液进行高压灭菌处理，进一步提高了钙强化乳液的贮藏稳定性，4℃下可稳定贮藏3个月以上。
附图说明
图1为对比例及实施例新鲜制备的钙强化乳液的外观图。
图2为对比例及实施例制备的钙强化乳液贮藏21天后的外观图。
图3为对比例及实施例制备的钙强化乳液贮藏0、7、14、21天后的平均粒径图。
图4为对比例及实施例新鲜制备的钙强化乳液的粒径分布图。
图5为对比例及实施例制备的钙强化乳液贮藏0、7、14、21天后的电位图。
图6为对比例及实施例新鲜制备的钙强化乳液的光学显微镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步详述。
实施例1
取乳清蛋白6g，加入100mL蒸馏水，配制成6％(m/v)乳清蛋白溶液，用0.1MHCl或0.1M NaOH将pH调至7.0。取麦芽糊精20g，加入100mL蒸馏水，配制成20％(m/v)麦芽糊精溶液，用0.1M HCl或0.1M NaOH将pH调至7.0。取2.74g HMB-Ca，加入10mL蒸馏水，配制成1MHMB-Ca溶液，按照酪蛋白磷酸肽与HMB-Ca的重量比为1:5(w/w)，加入相应质量的酪蛋白磷酸肽，充分混合后，得到酪蛋白磷酸肽-HMB-Ca溶液。将50mL乳清蛋白溶液、50mL麦芽糊精溶液和5mL酪蛋白磷酸肽与HMB-Ca的复合溶液混合，得到水相。按照水相与油相的体积比为7:3(v/v)，加入45mL玉米油，经20000r/min高速分散5min，随后经过高压灭菌(121℃、15min)，得到钙强化乳液，4℃条件下保存。观察21天内，钙强化乳液的贮藏稳定性。
通过马尔文帕纳科激光粒度仪(Mastersizer 3000)测定钙强化乳液的平均粒径和粒径分布，如图2和4所示，新鲜制备出的钙强化乳液粒径约为24.133μm，粒径分布集中，主要呈单峰分布。通过奥林巴斯BX-41显微镜(奥林巴斯光学有限公司，日本东京)进行光学显微镜观察，如图6所示，乳液中有少量的絮凝，液滴分布较均匀。从图3可以看出，在21天的贮藏期内，乳液未出现油层，粒径增大到36.709μm。通过马尔文粒子分析仪(ES90 Nano)测定钙强化乳液的ζ-电位，如图5所示，由原来的-30.167mV升高到-20.8mV。上述结果表明，此条件下制备出的钙强化乳液贮藏稳定性较高。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，不同的是酪蛋白磷酸肽与HMB-Ca的重量比为1:25。具体如下：
取乳清蛋白6g，加入100mL蒸馏水，配制成6％(m/v)乳清蛋白溶液，用0.1MHCl或0.1M NaOH将pH调至7.0。取麦芽糊精20g，加入100mL蒸馏水，配制成20％(m/v)麦芽糊精溶液，用0.1M HCl或0.1M NaOH将pH调至7.0。取2.74g HMB-Ca，加入10mL蒸馏水，配制成1MHMB-Ca溶液，按照酪蛋白磷酸肽与HMB-Ca的重量比为1:25(w/w)，加入相应质量的酪蛋白磷酸肽，充分混合后，得到酪蛋白磷酸肽-HMB-Ca溶液。将50mL乳清蛋白溶液、50mL麦芽糊精溶液和5mL酪蛋白磷酸肽与HMB-Ca的复合溶液混合，得到水相。按照水相与油相的体积比为7:3(v/v)，加入45mL玉米油，经20000r/min高速分散5min，随后经过高压灭菌(121℃、15min)，得到钙强化乳液，4℃条件下保存。观察21天内，钙强化乳液的贮藏稳定性。
通过马尔文帕纳科激光粒度仪(Mastersizer 3000)测定钙强化乳液的平均粒径和粒径分布，如图2和4所示，新鲜制备出的钙强化乳液粒径约为20.547μm，粒径分布集中，主要呈单峰分布。通过奥林巴斯BX-41显微镜(奥林巴斯光学有限公司，日本东京)进行光学显微镜观察，如图6所示，乳液中有少量的絮凝，液滴分布较均匀。从图3可以看出，在21天的贮藏期内，乳液未出现油层，粒径增大到28.026μm。通过马尔文粒子分析仪(ES90 Nano)测定钙强化乳液的ζ-电位，如图5所示，由原来的-26.9mV升高到-20.233mV。上述结果表明，与实施例1相比，此条件下制备出的钙强化乳液贮藏稳定性进一步提高，说明在一定浓度范围内酪蛋白磷酸肽对钙强化乳液的贮藏稳定性有积极作用。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，不同的是酪蛋白磷酸肽与HMB-Ca的重量比为1:45。具体如下：
取乳清蛋白6g，加入100mL蒸馏水，配制成6％(m/v)乳清蛋白溶液，用0.1MHCl或0.1M NaOH将pH调至7.0。取麦芽糊精20g，加入100mL蒸馏水，配制成20％(m/v)麦芽糊精溶液，用0.1M HCl或0.1M NaOH将pH调至7.0。取2.74g HMB-Ca，加入10mL蒸馏水，配制成1MHMB-Ca溶液，按照酪蛋白磷酸肽与HMB-Ca的重量比为1:45(w/w)，加入相应质量的酪蛋白磷酸肽，充分混合后，得到酪蛋白磷酸肽-HMB-Ca溶液。将50mL乳清蛋白溶液、50mL麦芽糊精溶液和5mL酪蛋白磷酸肽与HMB-Ca的复合溶液混合，得到水相。按照水相与油相的体积比为7:3(v/v)，加入45mL玉米油，经20000r/min高速分散5min，随后经过高压灭菌(121℃、15min)，得到钙强化乳液，4℃条件下保存。观察21天内，钙强化乳液的贮藏稳定性。
通过马尔文帕纳科激光粒度仪(Mastersizer 3000)测定钙强化乳液的平均粒径和粒径分布，如图2和4所示，新鲜制备出的钙强化乳液粒径约为19.543μm，粒径分布集中，主要呈单峰分布。通过奥林巴斯BX-41显微镜(奥林巴斯光学有限公司，日本东京)进行光学显微镜观察，如图6所示，乳液絮凝较多，液滴分布较均匀。从图3可以看出，在21天的贮藏期内，乳液未出现油层，粒径增大到47.646μm。通过马尔文粒子分析仪(ES90 Nano)测定钙强化乳液的ζ-电位，如图5所示，由原来的-28.2mV升高到-20.633mV。上述结果表明，与实施例2相比，此条件下制备出的钙强化乳液贮藏稳定性略有下降，进一步说明酪蛋白磷酸肽浓度影响钙强化乳液的贮藏稳定性。
对比例1
本对比例与实施例1基本相同，不同的是不添加酪蛋白磷酸肽且不进行高压灭菌处理。具体如下：
取乳清蛋白6g，加入100mL蒸馏水，配制成6％(m/v)乳清蛋白溶液，用0.1MHCl或0.1M NaOH将pH调至7.0。取麦芽糊精20g，加入100mL蒸馏水，配制成20％(m/v)麦芽糊精溶液，用0.1M HCl或0.1M NaOH将pH调至7.0。取2.74g HMB-Ca，加入10mL蒸馏水，配制成1MHMB-Ca溶液。将50mL乳清蛋白溶液、50mL麦芽糊精溶液和5mL HMB-Ca溶液混合，得到水相。按照水相与油相的体积比为7:3(v/v)，加入45mL玉米油，经20000r/min高速分散5min，得到钙强化乳液，4℃条件下保存。观察21天内，钙强化乳液的贮藏稳定性。
通过马尔文帕纳科激光粒度仪(Mastersizer 3000)测定钙强化乳液的平均粒径和粒径分布，如图2和4所示，新鲜制备出的钙强化乳液粒径约为4.258μm，粒径呈双峰分布。通过奥林巴斯BX-41显微镜(奥林巴斯光学有限公司，日本东京)进行光学显微镜观察，如图6所示，液滴分布均匀，无絮凝物产生。从图3可以看出，在21天的贮藏期内，乳液出现较厚油层，粒径增大到59.480μm；通过马尔文粒子分析仪(ES90 Nano)测定钙强化乳液的ζ-电位，由原来的-30.067mV升高到-21.933mV。上述结果表明，不添加酪蛋白磷酸肽且不进行高压灭菌处理条件下制备出的钙强化乳液贮藏稳定性差。
对比例2
本对比例与实施例1基本相同，不同的是不进行高压灭菌处理。具体如下：
取乳清蛋白6g，加入100mL蒸馏水，配制成6％(m/v)乳清蛋白溶液，用0.1MHCl或0.1M NaOH将pH调至7.0。取麦芽糊精20g，加入100mL蒸馏水，配制成20％(m/v)麦芽糊精溶液，用0.1M HCl或0.1M NaOH将pH调至7.0。取2.74g HMB-Ca，加入10mL蒸馏水，配制成1MHMB-Ca溶液，按照酪蛋白磷酸肽与HMB-Ca的重量比为1:5(w/w)，加入相应质量的酪蛋白磷酸肽，充分混合后，得到酪蛋白磷酸肽-HMB-Ca溶液。将50mL乳清蛋白溶液、50mL麦芽糊精溶液和5mL酪蛋白磷酸肽与HMB-Ca的复合溶液混合，得到水相。按照水相与油相的体积比为7:3(v/v)，加入45mL玉米油，经20000r/min高速分散5min，得到钙强化乳液，4℃条件下保存。观察21天内，钙强化乳液的贮藏稳定性。
通过马尔文帕纳科激光粒度仪(Mastersizer 3000)测定钙强化乳液的平均粒径和粒径分布，如图2和4所示，新鲜制备出的钙强化乳液粒径约为4.460μm，粒径呈双峰分布。通过奥林巴斯BX-41显微镜(奥林巴斯光学有限公司，日本东京)进行光学显微镜观察，如图6所示，液滴分布均匀，无絮凝物产生。从图3可以看出，在21天的贮藏期内，乳液出现较薄油层，粒径增大到33.407μm。通过马尔文粒子分析仪(ES90 Nano)测定钙强化乳液的ζ-电位，如图5所示，由原来的-35mV升高到-24.633mV。上述结果表明，不进行高压灭菌处理条件下制备出的钙强化乳液相对于对比例1贮藏稳定性有所提高，其粒径变化幅度更小，说明酪蛋白磷酸肽在一定程度上能够提高乳液贮藏稳定性；但相对于实施例1的贮藏稳定性更差，说明高压灭菌处理能够进一步提高钙强化乳液贮藏稳定性。
对比例3
本对比例与实施例1基本相同，不同的是不添加酪蛋白磷酸肽。具体如下：
取乳清蛋白6g，加入100mL蒸馏水，配制成6％(m/v)乳清蛋白溶液，用0.1MHCl或0.1M NaOH将pH调至7.0。取麦芽糊精20g，加入100mL蒸馏水，配制成20％(m/v)麦芽糊精溶液，用0.1M HCl或0.1M NaOH将pH调至7.0。取2.74g HMB-Ca，加入10mL蒸馏水，配制成1MHMB-Ca溶液。将50mL乳清蛋白溶液、50mL麦芽糊精溶液和5mL HMB-Ca的复合溶液混合，得到水相。按照水相与油相的体积比为7:3(v/v)，加入45mL玉米油，经20000r/min高速分散5min，随后经过高压灭菌(121℃、15min)，得到钙强化乳液，4℃条件下保存。观察21天内，钙强化乳液的贮藏稳定性。
通过马尔文帕纳科激光粒度仪(Mastersizer 3000)测定钙强化乳液的平均粒径和粒径分布，如图2和4所示，新鲜制备出的钙强化乳液粒径约为18.493μm，粒径主要呈单峰分布。通过奥林巴斯BX-41显微镜(奥林巴斯光学有限公司，日本东京)进行光学显微镜观察，如图6所示，乳液中出现大量絮凝。从图3可以看出，在21天的贮藏期内，乳液未出现油层，粒径增大到78.660μm。通过马尔文粒子分析仪(ES90 Nano)测定钙强化乳液的ζ-电位，如图5所示，由原来的-27.933mV升高到-11.033mV。上述结果表明，不添加酪蛋白磷酸肽条件下制备出的钙强化乳液贮藏稳定性差，絮凝物的产生可能是由于钙离子在蛋白质之间充当钙桥，导致蛋白质聚集产生的。
对比例4
本实施例与实施例1基本相同，不同的是酪蛋白磷酸肽与HMB-Ca的重量比为1:85。具体如下：
取乳清蛋白6g，加入100mL蒸馏水，配制成6％(m/v)乳清蛋白溶液，用0.1MHCl或0.1M NaOH将pH调至7.0。取麦芽糊精20g，加入100mL蒸馏水，配制成20％(m/v)麦芽糊精溶液，用0.1M HCl或0.1M NaOH将pH调至7.0。取2.74g HMB-Ca，加入10mL蒸馏水，配制成1MHMB-Ca溶液，按照酪蛋白磷酸肽与HMB-Ca的重量比为1:85(w/w)，加入相应质量的酪蛋白磷酸肽，充分混合后，得到酪蛋白磷酸肽-HMB-Ca溶液。将50mL乳清蛋白溶液、50mL麦芽糊精溶液和5mL酪蛋白磷酸肽与HMB-Ca的复合溶液混合，得到水相。按照水相与油相的体积比为7:3(v/v)，加入45mL玉米油，经20000r/min高速分散5min，随后经过高压灭菌(121℃、15min)，得到钙强化乳液，4℃条件下保存。观察21天内，钙强化乳液的贮藏稳定性。
通过马尔文帕纳科激光粒度仪(Mastersizer 3000)测定钙强化乳液的平均粒径和粒径分布，如图2和4所示，新鲜制备出的钙强化乳液粒径约为19.823μm，粒径主要呈单峰分布。通过奥林巴斯BX-41显微镜(奥林巴斯光学有限公司，日本东京)进行光学显微镜观察，如图6所示，乳液中出现大量絮凝。从图3可以看出，在21天的贮藏期内，乳液未出现油层，粒径增大到63.973μm。通过马尔文粒子分析仪(ES90 Nano)测定钙强化乳液的ζ-电位，如图5所示，由原来的-31mV升高到-21.733mV。上述结果表明，此条件下制备出的钙强化乳液贮藏稳定性较差，但相对于对比例3，乳液的贮藏稳定性有一定的提升。
Claims (9)
1.提高含β-羟基-β-甲基丁酸钙乳液贮藏稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按乳清蛋白与水的重量比为2：100～6：100，配制乳清蛋白溶液；
(2)按麦芽糊精与水的重量比为10：100～20：100，配制麦芽糊精溶液；
(3)按酪蛋白磷酸肽与β-羟基-β-甲基丁酸钙的重量比为1：5～1：45，配制酪蛋白磷酸肽与β-羟基-β-甲基丁酸钙的复合溶液，复合溶液中β-羟基-β-甲基丁酸钙的浓度为1mol/L；
(4)将乳清蛋白溶液、麦芽糊精溶液、酪蛋白磷酸肽与β-羟基-β-甲基丁酸钙的复合溶液按照体积比为10：10：1混合后作为水相，加入油相，高速分散后，进行高压灭菌，得到钙强化乳液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，乳清蛋白溶液的pH为7。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，麦芽糊精溶液的pH为7。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，酪蛋白磷酸肽与β-羟基-β-甲基丁酸钙的重量比为1：25。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的油相为植物油。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，植物油为玉米油、花生油或菜籽油。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，水相与油相的体积比为7：3。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，高速分散的转速为20000r/min，分散时间为5min。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，高压灭菌的温度为121℃，时间15min。
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