CN116507210A - 油凝胶 - Google Patents

油凝胶 Download PDF

Info

Publication number
CN116507210A
CN116507210A CN202180057427.3A CN202180057427A CN116507210A CN 116507210 A CN116507210 A CN 116507210A CN 202180057427 A CN202180057427 A CN 202180057427A CN 116507210 A CN116507210 A CN 116507210A
Authority
CN
China
Prior art keywords
protein
oleogel
stage
starting mixture
hydrocolloid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180057427.3A
Other languages
English (en)
Inventor
M·卡米列里
O·J·霍格兰
W·M·弗兰肯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bifleck Ltd
Original Assignee
Bifleck Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bifleck Ltd filed Critical Bifleck Ltd
Publication of CN116507210A publication Critical patent/CN116507210A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23DEDIBLE OILS OR FATS, e.g. MARGARINES, SHORTENINGS, COOKING OILS
    • A23D7/00Edible oil or fat compositions containing an aqueous phase, e.g. margarines
    • A23D7/02Edible oil or fat compositions containing an aqueous phase, e.g. margarines characterised by the production or working-up
    • A23D7/04Working-up
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23DEDIBLE OILS OR FATS, e.g. MARGARINES, SHORTENINGS, COOKING OILS
    • A23D7/00Edible oil or fat compositions containing an aqueous phase, e.g. margarines
    • A23D7/005Edible oil or fat compositions containing an aqueous phase, e.g. margarines characterised by ingredients other than fatty acid triglycerides
    • A23D7/0053Compositions other than spreads
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23DEDIBLE OILS OR FATS, e.g. MARGARINES, SHORTENINGS, COOKING OILS
    • A23D9/00Other edible oils or fats, e.g. shortenings, cooking oils
    • A23D9/007Other edible oils or fats, e.g. shortenings, cooking oils characterised by ingredients other than fatty acid triglycerides
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23DEDIBLE OILS OR FATS, e.g. MARGARINES, SHORTENINGS, COOKING OILS
    • A23D9/00Other edible oils or fats, e.g. shortenings, cooking oils
    • A23D9/02Other edible oils or fats, e.g. shortenings, cooking oils characterised by the production or working-up
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23JPROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J3/00Working-up of proteins for foodstuffs
    • A23J3/14Vegetable proteins
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23JPROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J3/00Working-up of proteins for foodstuffs
    • A23J3/14Vegetable proteins
    • A23J3/16Vegetable proteins from soybean
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23JPROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J3/00Working-up of proteins for foodstuffs
    • A23J3/22Working-up of proteins for foodstuffs by texturising
    • A23J3/225Texturised simulated foods with high protein content
    • A23J3/227Meat-like textured foods
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23LFOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L13/00Meat products; Meat meal; Preparation or treatment thereof
    • A23L13/40Meat products; Meat meal; Preparation or treatment thereof containing additives
    • A23L13/42Additives other than enzymes or microorganisms in meat products or meat meals
    • A23L13/426Addition of proteins, carbohydrates or fibrous material from vegetable origin other than sugars or sugar alcohols
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23LFOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L29/00Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof
    • A23L29/20Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23LFOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L29/00Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof
    • A23L29/20Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents
    • A23L29/269Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents of microbial origin, e.g. xanthan or dextran
    • A23L29/272Gellan

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Edible Oils And Fats (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Grain Derivatives (AREA)
  • Freezing, Cooling And Drying Of Foods (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Abstract

本发明提供一种用于制备油凝胶的方法,该方法包括混合阶段、交联阶段和任选的干燥阶段;其中混合阶段包括混合起始材料以提供起始混合物,其中起始材料包括(i)水胶体、(ii)蛋白质、(iii)脂肪和油中的一种或多种、以及(iv)水,其中蛋白质是植物类蛋白质,并且其中脂肪和油中的一种或多种是植物类的;其中交联阶段包括将起始混合物中的水胶体和蛋白质交联,以提供交联结构;并且其中任选的干燥阶段包括干燥该交联结构以提供进一步处理的交联结构;其中油凝胶包括交联结构,或其中油凝胶包括进一步处理的交联结构,其中油凝胶包括相对于油凝胶的总量而言总量在20‑90wt.%范围内的脂肪和油。

Description

油凝胶
技术领域
本发明涉及油凝胶,特别是模拟动物脂肪的油凝胶,制造油凝胶的方法,和包括油凝胶的食物产品。
背景技术
制备模拟动物脂肪或脂肪组织的结构的方法是已知的。例如,US5213829(A)描述了在制备前后具有品质相当的肉类产品的气味、外观和味道的肉制品,但相比于常规的肉类产品,所述肉类产品含有少得多的胆固醇和/或饱和脂肪,并且通常在烹饪后放置较长时间时保留其多汁性和味道。胆固醇/饱和脂肪含量的降低通过基于以下(a)和(b)的乳化部分地将天然脂肪置换为人造脂肪来实现:(a)血浆,优选地来自与由其制造产品的肉类相同的动物物种;和(b)不含胆固醇的或低胆固醇的脂肪和油,其还可以是无饱和的或具有低饱和度。可以采用多种试剂将血浆/脂类乳液转化成凝胶状形式,以该形式其与天然脂肪密切相似;并且脂肪可以配制成像天然脂肪那样在通过烹饪制备产品时其将会变得无色。
发明内容
想要与肉类相关的味道、质地和营养的日益增长的人群的需要,应当优选地与为子孙后代管理地球的需求平衡。因此,食品技术公司已致力于开发肉类的植物类(plant-based)替代品,相比于工业畜牧生产,其已经显示出环境影响较低。近几年来,将植物类蛋白质操纵成纤维状的肌原纤维样结构已使得精瘦肌肉组织类似物的开发实现巨大飞跃。这使得加工肉类产品例如肉块(nuggets)、汉堡肉饼(burgers)和香肠得以成功制造并商业化。然而,整块肌肉(whole-muscle)类似物的开发为时尚远。其中一个限制是肉类类似物的多汁性与动物组织并不相似,这个问题目前通过添加非结构化脂肪、更多的水或甜菜根汁来缓解。
然而,重要的是要认识到肉类并不仅是一捆精瘦的肌纤维蛋白质。它是一种生物组织复合材料,每一种都在提高感官知觉方面发挥作用。例如,当肌肉内发现脂肪组织时,脂肪组织在决定肉的多汁性和嫩度方面起着重要作用。脂肪通过脂质氧化化合物的形成以及通过这些脂质氧化化合物与美拉德反应副产物的相互作用对风味做出贡献。动物脂肪没有一个特定的熔点,而是不同的甘油三酯从固态转变成液态的一段范围。
因此,看起来需要有可以模仿动物脂肪的结构,特别是基于植物来源的成分,甚至更特别地基本上不包括动物来源的成分的结构。
因此,本发明的一个方面是提供一种模拟动物脂肪(结构)的替代结构,其优选地还至少部分地避免了一个或多个上述的缺点。本发明的另一个方面是提供用于制造这类结构的方法,其优选地还至少部分地避免了一个或多个上述的缺点。本发明的再另一个方面是提供包括上述结构的(素食)食物产品,其优选地还至少部分地避免了一个或多个上述缺点。
本发明的目的可以是克服或改善现有技术的至少一个缺点,或提供有用的替代方式。
所述结构可以特别地包括结构化油用以模拟(动物)脂肪。所述结构可以包括油凝胶。
因此,在第一个方面,本发明提供一种用于制造模拟动物脂肪的结构的方法。此外,特别是在实施方式中,本发明提供一种制造油凝胶的方法。油凝胶尤其是可食用油凝胶。在进一步的实施方式中,所述方法特别地包括混合阶段和交联阶段。在进一步的实施方式中,所述方法还可以包括(尤其是任选的)干燥阶段。在具体实施方式中,混合阶段可以包括将起始材料混合,以提供起始混合物。起始材料可以特别地包括水胶体。在进一步的实施方式中,起始材料可以包括蛋白质。起始材料还可以包括水。在具体实施方式中,起始材料可以(进一步)包括一种或多种脂肪和油。在实施方式中,混合阶段中的混合可以包括乳化。在实施方式中,混合阶段包括将起始材料混合,以提供包括乳液的起始混合物。在实施方式中,交联阶段可以包括使起始混合物中、特别是在乳液中的水胶体和蛋白质中的一种或多种交联,以提供交联结构。在进一步的实施方式中,交联阶段包括使水胶体交联和使蛋白质交联。所述方法还可以任选地包括干燥阶段(其包括干燥交联结构),以提供进一步处理的交联结构。在进一步的具体实施方式中,脂肪和/或油是植物类(vegetable based)的。此外,在实施方式中,蛋白质特别地是植物类的。此外,特别地,油凝胶包括交联结构,或者油凝胶包括进一步处理的交联结构。特别地,油凝胶包括的脂肪和油的总量相对于油凝胶的总量在20-90wt.%范围内,特别是在30-70wt.%范围内。
因此,在实施方式中,本发明提供一种制造油凝胶的方法,其中所述方法包括混合阶段和交联阶段,其中混合阶段包括将起始材料混合,以提供包括乳液的起始混合物,其中起始材料包括(i)水胶体、(ii)蛋白质、(iii)一种或多种脂肪和油和(iv)水,其中蛋白质是植物类蛋白质,并且其中一种或多种脂肪和油是植物类的(脂肪是植物类脂肪,油是植物类油-如果存在);其中交联阶段包括使起始混合物中的水胶体和蛋白质中的一种或多种、特别是水胶体和蛋白质(二者)交联,以提供交联结构;其中所述方法还任选地包括干燥阶段,其包括干燥交联结构,以提供进一步处理的交联结构;其中油凝胶包括交联结构,或者油凝胶包括进一步处理的交联结构;其中油凝胶包括的脂肪和油的总量相对于油凝胶的总量在20-90wt.%范围内。
基于该方法,可以制造出模仿动物脂肪、同时特别地不包括动物成分的结构。所述结构可以具有与动物脂肪相当的特性。所述结构尤其是在被加热时可以保持其形状。所述结构在被加热/烹饪时可以变成棕色。所述结构可以为肉类类似物提供所期望的多汁性。
在本文中,在实施方式中,描述了包括结构化油用于模拟(动物)脂肪的结构。特别地,描述了通过植物或微生物衍生的聚合物构造脂质的实施方式。所述结构可以包括油凝胶或双重乳液凝胶。
油凝胶尤其可以是连续液相为油的凝胶。术语“油凝胶”特别地涉及“有机凝胶”或“双重乳液凝胶”。油凝胶是将油形成凝胶样结构的新型结构。油可以特别地包括在三维的交联网络中。
所述方法可以特别地包括混合阶段和交联阶段。所述方法还可以任选地包括干燥阶段。
在实施方式中,混合阶段特别地包括将起始材料混合,以提供起始混合物,其中起始材料包括(i)水胶体、(ii)蛋白质、(iii)一种或多种脂肪和油和(iv)水。
在进一步的实施方式中,起始材料可以依次添加和混合。在实施方式中,例如,首先将水胶体、蛋白质和(至少部分的)水混合(任选地与其他成分混合,见下文),特别是在初始混合阶段。在进一步的实施方式中,可以将脂肪和/或油添加并混合在起始混合物中。在进一步的实施方式中,混合阶段可以包括乳化,特别是将一种或多种脂肪和油乳化在起始混合物中(以提供乳液)。因此,在进一步的具体实施方式中,所述方法还可以包括乳化阶段。此外,特别地,乳化阶段可以包括将一种或多种(所述)脂肪和(所述)油乳化在起始混合物中(以提供乳液)。乳化阶段可以被混合阶段包括。在实施方式中,混合阶段包括初始混合阶段和(继初始混合阶段之后的)乳化阶段。
初始混合阶段可以包括将水胶体、蛋白质和(所述)水混合,以提供初始起始混合物。
在实施方式中,(在初始混合阶段)将水胶体、蛋白质和(至少部分的)水混合,特别地,提供初始起始混合物。在实施方式中,混合可以在室温下进行。然而,在进一步的实施方式中,这些起始材料可以在任何任意温度下混合。在实施方式中,乳化阶段可以包括加热(初始)起始混合物(特别地,以防止脂肪和/或油的固化)。在实施方式中,加热混合物可以在将脂肪和/或油乳化到混合物之前和/或期间和/或之后进行。在实施方式中,混合物可以加热到至多95℃、特别是最高90℃、或最高80℃、特别是至少50℃的温度。脂肪和油中的一种或多种(在本文中也表示为“一种或多种脂肪和油”,或简单地表示为“脂肪和/或油”或“脂肪/油”)还可以在将其乳化在起始混合物中之前特别地被液化。脂肪和/或油可以在将其添加到(初始)起始混合物之前被加热。在实施方式中,将脂肪和油中的一种或多种乳化在起始混合物中的温度可以为最高95℃,特别是最高90℃,例如最高80℃。温度可以为至少20℃,特别是至少40℃,再更特别是至少50℃。例如,温度可以在例如20-95℃范围内,例如在60-95℃范围内,特别是在80-95℃范围内。短语“将脂肪/油乳化在起始混合物中”和类似的短语可以特别地表示脂肪/油与其他成分混合(在初始起始混合物中),以提供起始混合物,特别地,其中起始混合物包括乳液(在乳化期间,特别是在乳化结束时)。此外,术语“乳液”特别地表示至少两个液相的混合物,其中一相为连续相,另一相分散在连续相中。
在进一步的实施方式中,所述方法可以包括凝固(setting)阶段。凝固阶段可以特别地包括使起始混合物、特别是乳液特别地凝固成(第一阶段)凝胶。凝固阶段可以包括将起始混合物、特别是乳液冷却,以特别地提供凝固的起始混合物。起始混合物、特别是乳液可以冷却至凝固冷却温度。在实施方式中,凝固冷却温度可以低于50℃,例如最高40℃,特别是最高30℃,或者例如室温。在实施方式中,起始混合物或乳液可以在模具(mold)中冷却。因此,凝固阶段在本文中也可称为“成型阶段”。此外,凝固阶段可以包括使起始混合物成型和凝固。术语“成型”特别地是指将(起始混合物)提供至模具中。此外,在凝固阶段凝固后的起始混合物在本文中也可以称为“凝固的起始混合物”或“第一阶段凝胶”。
因此,在进一步的实施方式中,凝固阶段包括将起始混合物冷却至凝固冷却温度,以提供凝固的起始混合物。
在实施方式中,凝固阶段设置在混合阶段和交联阶段之间。
任选地,所述方法还可以包括切割阶段,用于减小凝固阶段中提供的第一阶段凝胶的尺寸。在切割阶段,凝固的起始混合物(或第一阶段凝胶)的尺寸可以减少至基本上任何所需的尺寸。尺寸可以特别地根据要模拟的动物脂肪的类型来选择。例如,在实施方式中,尺寸(例如高度、宽度、长度或直径中的一个或多个)可以减小至等于或小于10mm,特别是等于或小于5mm,例如,减小至约1mm。在进一步的实施方式中,尺寸可以减小至等于或小于10cm,例如等于或小于5cm,例如,减小至0.5-5cm,特别是1-5cm,或者特别地,减小至0.5-2cm。
在进一步的实施方式中,切割阶段可以包括减小凝固的起始混合物的尺寸,其中尺寸减小至等于或小于10mm,特别是减小至等于或小于5mm,例如,减小至约1mm。在进一步的(切割阶段)实施方式中,尺寸可以减小至等于或小于10cm,例如等于或小于5cm,例如,减小至0.5-5cm,特别是1-5cm,或者特别地,减小至0.5-2cm。尺寸可以减小至等于或小于10mm,例如,等于或小于5mm,例如,减小至1-5mm,特别地,减小至约1mm,再更特别地,减小至等于或小于1mm,例如,减小至约0.5mm,或约0.1mm。在再进一步的实施方式中,尺寸可以减小至等于或小于30cm,例如,等于或小于20cm,特别地,减小至等于或小于10cm。
术语“尺寸”可以特别地指高度、宽度、长度或例如直径中的一个或多个。
特别地,在凝固和任选地切割之后,起始混合物、特别是第一阶段凝胶,可以在交联阶段中通过交联得以进一步凝胶化。
交联阶段特别地包括使起始混合物中、特别是第一阶段凝胶中的水胶体和蛋白质中的一种或多种交联,以提供交联结构。此外,任选的干燥阶段特别地包括干燥交联结构(特别地,以减少交联混合物中水的总量),以提供进一步处理的交联结构。油凝胶特别地包括交联结构或进一步处理的交联结构。此外,特别地,油凝胶包括的脂肪和油的总量相对于油凝胶的总量在20-90wt.%范围内,特别是在30-70wt.%范围内。在实施方式中,干燥阶段在交联结构上进行。在该阶段中,可以从交联结构中去除过量的水,以获得进一步处理的结构。因此,与产生的油凝胶相比,起始材料可以包括较大相对量的水。在实施方式中,起始混合物包括乳液和/或乳液外观。混合阶段中的混合可以包括乳化,特别是在高剪切下的乳化。在进一步的实施方式中,所述方法、特别是混合阶段还包括乳化阶段。
因此,在实施方式中,交联阶段包括(i)使水胶体交联和(ii)使蛋白质交联中的一个或多个。在进一步的具体实施方式中,交联阶段包括(i)使水胶体(用水胶体交联剂)交联和(ii)使蛋白质交联。在实施方式中,使水胶体交联和使蛋白质交联是同时进行的。在进一步的实施方式中,这两个交联反应至少部分地依序进行。在实施方式中,交联阶段可以包括:开始使水胶体交联和相继地使蛋白质交联。在进一步的实施方式中,交联阶段包括:添加一种或多种交联组分,用于使(i)水胶体和(ii)蛋白质中的一种或多种交联。在实施方式中,交联阶段包括:向起始混合物中添加盐,特别地,其中盐包括选自(i)钙、(ii)钾、(iii)钠和(iv)镁的一种或多种阳离子,再更特别地,其中盐包括CaCl2。特别地,使用水胶体交联剂进行水胶体交联。特别地,使水胶体交联包括将水胶体用水胶体交联剂交联。在进一步的实施方式中,交联阶段可以包括向起始混合物提供水胶体交联剂,特别地用于使(起始混合物中的)水胶体交联。
因此,水胶体交联剂可以包括盐,例如上文所述的盐。在进一步的实施方式中,水胶体交联剂可以包括糖。
在进一步的实施方式中,交联阶段包括:向起始混合物中添加交联酶,特别地,其中交联酶包括转谷氨酰胺酶。在实施方式中,使蛋白质交联使用交联酶进行。特别地,交联酶可以包括转谷氨酰胺酶。特别地,转谷氨酰胺酶可以是微生物转谷氨酰胺酶,其还可以表示为mTGase、mTgase或例如mTG。
特别地,使蛋白质交联包括将蛋白质用(蛋白质)交联酶交联。在进一步的实施方式中,交联阶段可以包括向起始混合物提供(蛋白质)交联酶,特别地用于使(起始混合物中的)蛋白质交联。在进一步的具体实施方式中,交联阶段可以包括向起始混合物提供水胶体交联剂和(蛋白质)交联酶,特别地用于使(起始混合物中的)水胶体和蛋白质交联。
在进一步的实施方式中,交联剂通过扩散添加到起始混合物中,特别是添加到第一阶段凝胶中。在实施方式中,交联剂与含水溶剂、特别是水混合,以提供交联剂溶液。特别地,将第一阶段凝胶用交联剂溶液覆盖。第一阶段凝胶可以浸泡在交联剂溶液中。在进一步的实施方式中,交联阶段可以包括使起始混合物、特别是第一阶段凝胶与交联剂溶液接触,其中交联剂溶液包括交联剂。特别地,交联剂包括交联酶,特别是还包括水胶体交联剂。在进一步的实施方式中,交联阶段可以包括将交联剂(特别地,交联酶,特别是还有水胶体交联剂)扩散在起始混合物中、特别是第一阶段凝胶中,以特别地使蛋白质交联,特别是还使水胶体交联,以提供交联结构,特别是包括第二阶段凝胶的交联结构。在实施方式中,使起始混合物、特别是第一阶段凝胶与交联剂溶液接触可以是指将第一阶段凝胶浸泡在交联剂溶液中。特别地,将起始混合物与交联剂溶液接触可以包括将起始混合物浸泡在交联剂溶液中。
在本文中,术语“交联剂”可以指交联酶。该术语还可以指水胶体交联剂。该术语可以指多种不同的交联剂,例如,水胶体交联剂和交联酶(的组合)。术语“交联酶”特别地涉及蛋白质交联酶。在实施方式中,蛋白质交联酶可以提供蛋白质之间和蛋白质内的交联。在进一步的实施方式中,蛋白质交联酶(还)可以提供蛋白质和例如水胶体等的其他成分之间的交联。类似地,水胶体交联剂特别地提供水胶体分子之间和与水胶体(分子)的交联。在进一步的实施方式中,水胶体交联剂可以提供水胶体与例如蛋白质等的其他成分之间的交联。
特别地,交联剂可以从交联剂溶液扩散到起始混合物中,特别是扩散到第一阶段凝胶中。基于扩散,交联可以特别地从第一阶段凝胶的外表面开始,并(缓慢地)进行到第一阶段凝胶的中心。因此,在实施方式中,在本文中,在短语如“向起始混合物添加交联剂”中,与交联剂相关的术语如“添加”可以指使起始混合物、特别是第一阶段凝胶与交联剂溶液接触,和或使交联剂扩散在起始混合物(第一阶段凝胶)中。
在进一步的实施方式中,交联阶段可以包括在交联孵育期(incubation period)期间使起始混合物、特别是第一阶段凝胶与交联剂溶液接触。
在实施方式中,交联阶段包括:在交联孵育期期间,将起始混合物、特别是第一阶段凝胶的温度保持在孵育温度,特别地,其中孵育温度等于或低于60℃,特别地,孵育温度选自范围5-45℃,例如20-40℃。在进一步的实施方式中,孵育温度选自范围30-65℃,例如在40-60℃范围内,再更特别地,在50-60℃范围内。
在实施方式中,交联孵育期为10分钟至6小时,特别是30分钟至4小时,例如1-3小时。
在进一步的实施方式中,交联阶段包括:第一孵育温度下的第一孵育阶段和第二孵育温度下的第二孵育阶段,其中第一孵育温度选自范围3-25℃,并且其中第二孵育温度选自范围20-45℃,特别地,其中(i)第一孵育阶段设置在第二孵育阶段之前或(ii)第一孵育阶段设置在第二孵化阶段之后。
在进一步的实施方式中,混合阶段,特别是乳化阶段包括:在60-95℃范围内的温度下将起始材料混合。
在进一步的实施方式中,蛋白质是植物类蛋白质。例如,蛋白质可以包括豌豆蛋白。蛋白质可以包括大豆蛋白。在实施方式中,蛋白质可以包括羽扇豆蛋白。在进一步的实施方式中,蛋白质可以包括鹰嘴豆蛋白。蛋白质还可以包括小麦蛋白。蛋白质可以包括燕麦蛋白。额外地或另外可选地,蛋白质可以包括马铃薯蛋白和/或亚麻蛋白。蛋白质可以包括玉米蛋白。蛋白质还可以包括大麦蛋白和/或黑麦蛋白。在再进一步的实施方式中,蛋白质可以包括豆类蛋白和/或海军豆蛋白和/或蚕豆蛋白。蛋白质的其他例子可以包括,例如,螺旋藻蛋白和/或油菜籽蛋白和/或绿豆蛋白。蛋白质可以包括海藻蛋白(或藻类蛋白)。
额外地或另外可选地,蛋白质可以包括水稻蛋白。在进一步的实施方式中,蛋白质可以包括真菌蛋白,例如菌蛋白质(特别是通过发酵产生)。在进一步的实施方式中,蛋白质可以包括酵母蛋白(特别是微生物酵母蛋白质)。在再进一步的实施方式中,蛋白质包括浮萍蛋白。
在本文中术语“植物类(vegetable based)”和“植物类(plant based)”可互换使用。与一成分有关的术语特别地表示植物类成分是从植物或植物类原料收获、提取或例如生产的,特别地,不是来自于动物原料。在进一步的实施方式中,该术语可以指来源于酵母、真菌或例如植物的蛋白质。
术语“蛋白质”可以指多种不同的蛋白质,特别是本文所述的一种或多种蛋白质。该术语可以特别地指蛋白质的分离物。蛋白质特别地包括(植物类)蛋白质分离物。
因此,在进一步的实施方式中、蛋白质包括以下的一种或多种蛋白质:(i)豌豆蛋白、(ii)大豆蛋白、(iii)羽扇豆蛋白、(iv)鹰嘴豆蛋白、(v)小麦蛋白、(vi)燕麦蛋白、(vii)马铃薯蛋白、(viii)亚麻蛋白、(ix)玉米蛋白、(x)大麦蛋白、(xi)黑麦蛋白、(xii)豆类蛋白、(xiii)螺旋藻蛋白、(xiv)油菜籽蛋白、(xv)蚕豆蛋白和(xvi)绿豆蛋白、(xvii)菜豆蛋白、(xviii)水稻蛋白、(xiv)真菌蛋白和(xv)藻类蛋白,特别是(i)豌豆蛋白、(ii)大豆蛋白、(iii)羽扇豆蛋白或(iv)鹰嘴豆蛋白中的一种或多种,特别是豌豆蛋白。蛋白质特别地可以蛋白质分离物的形式提供。
起始材料可以特别地包括本文所述蛋白质的蛋白质分离物。
在进一步的实施方式中,油和/或脂肪来自于植物来源。可能的脂肪和油的不限量的一览表包括,例如,棕榈脂、椰子脂、可可脂、葵花籽油、橄榄油、菜籽油、大豆油、花生油和米糠油。脂肪和/或油可包括以下的一种或多种:(i)棕榈脂、(ii)椰子脂、(iii)可可脂、(iv)葵花籽油、(v)橄榄油、(vi)菜籽油、(vii)大豆油、(viii)花生油和(ix)米糠油。脂肪可以包括氢化油。油特别地包括葵花籽油或菜籽油。脂肪特别地包括棕榈脂或椰子脂。术语“脂肪”和“油”可以分别指多种不同的脂肪和油。
在进一步的实施方式中,水胶体来源于植物来源。水胶体可以包括,例如,结冷胶。水胶体可以包括琼脂。在进一步的实施方式中,水胶体可以包括黄原胶(胶)。在再进一步的实施方式中,水胶体还可以包括果胶和/或明胶。在进一步的实施方式中,水胶体可以包括海藻酸钠和/或羧甲基纤维素(“CMC”)。额外地或另外可选地,水胶体可以包括甲基纤维素。可能的水胶体的其他例子为,例如,刺槐豆胶(locust bean gum)、亚麻籽胶(flaxseedgum)、瓜尔胶和阿拉伯胶。在进一步的实施方式中,水胶体(还)可以包括这些胶中的一种或多种。术语“水胶体”特别地可以指多种不同的水胶体。
在进一步的实施方式中,水胶体包括以下的一种或多种:(i)结冷胶、(ii)琼脂、(iii)黄原胶、(iv)果胶、(v)海藻酸钠、(vi)明胶、(vii)刺槐豆胶、(viii)亚麻籽胶、(ix)瓜尔胶、(x)羧甲基纤维素、(xi)阿拉伯胶、(xii)卡拉胶(carrageenan)和(xiii)甲基纤维素。水胶体可以特别地包括一种或多种(低甲氧基)果胶、结冷胶、海藻酸盐、kappa卡拉胶或iota卡拉胶。
在进一步的实施方式中,相对于起始混合物的总重量,起始混合物中水胶体的总重量在0.01-15wt.%范围内选择,特别是0.01-10wt.%,或者特别是0.1-15wt.%,例如0.01-5wt.%,特别是在0.1-3wt.%范围内,更特别为0.2-2wt.%。在实施方式中,相对于起始混合物的总重量,起始混合物中水胶体的总重量在0.3-0.6wt.%范围内选择。在进一步的实施方式中,相对于第一阶段凝胶的总重量,第一阶段凝胶中水胶体的总重量在0.01-15wt.%范围内选择,特别是0.01-5wt.%,或者特别是0.1-15wt.%,例如,在0.1-3wt.%范围内,更特别是0.2-2wt.%。在实施方式中,相对于第一阶段凝胶的总重量,第一阶段凝胶中水胶体的总重量在0.3-0.6wt.%范围内选择。
此外,相对于起始混合物的总重量,起始混合物中蛋白质(特别是蛋白质分离物)的总重量可以在0.5-25wt.%范围内选择,特别是0.5-10wt.%,例如,1-10wt.%,特别是1-5wt.%。
在进一步的实施方式中,起始混合物包括(i)结冷胶、(ii)豌豆蛋白质分离物和(iii)一种或多种脂肪和油;特别地其中在交联阶段中,添加CaCl2和转谷氨酰胺酶。特别地,水胶体包括、特别是基本上为结冷胶。特别地,至少50wt%、例如基本上所有的蛋白质包括豌豆蛋白质(分离物)。此外,特别地,结冷胶包括:低酰基结冷胶和高酰基结冷胶,其中低酰基结冷胶与高酰基结冷胶的重量比选自范围1:10至10:1,特别是1:5至5:1,例如1:2至2:1,特别是1:1.5至1.5:1,例如1:1.2至1.2:1。在进一步的具体实施方式中,低酰基结冷胶与高酰基结冷胶的重量比在10:1至5:1范围内。
术语“低酰基结冷胶(胶)”和“高酰基结冷胶(胶)”是技术人员已知的。特别地,结冷胶是特别地通过伊乐假单胞菌(Pseudonzonas elodea)菌株由碳水化合物的发酵产生的高分子量细胞外多糖。在天然或高酰基(“HA”)形式中,存在两个酰基取代基,乙酸基(acetate)和甘油酸基(glycerate)。两个取代基都位于同一葡萄糖残基上,平均来说,每个重复单元有一个甘油酸基,每两个重复单元有一个乙酸基。在低酰基(“LA.”)形式中,大部分酰基已被去除,以产生基本上缺乏这些基团的线性重复单元。高酰基结冷胶也称为HA结冷胶,特别地包括超过50%的酰基化程度;(并且总酰基含量超过7.35wt%)。此外,低酰基结冷胶(胶)也称作LA结冷胶,特别地包括等于或小于50%的酰基化程度(并且总酰基含量等于或小于7.35wt%)。不同类型结冷胶的纯化工艺不同:HA结冷胶通过酒精沉淀法从发酵液中直接回收,而对于LA结冷胶,可以在酒精沉淀法之前先用碱处理发酵液,或者可以将结冷胶进一步脱酰基,以提供低酰基结冷胶。基于这些步骤,分子量和凝胶化温度也可以不同,对于HA结冷胶,为约1-2*106和70-80℃,对于LA结冷胶,则为2-3*105和10-60℃。
在进一步的实施方式中,起始混合物包括(i)结冷胶、(ii)豌豆蛋白质分离物和(iii)葵花籽油;其中在交联阶段添加CaCl2和转谷氨酰胺酶;其中结冷胶包括:低酰基结冷胶和高酰基结冷胶。
在进一步的实施方式中,起始材料还可以包括(金属)螯合剂。螯合剂可以支持水胶体的可加工性。术语“螯合剂”特别地是指任何复合、络合或螯合二价离子例如钙或镁的试剂。在实施方式中,螯合剂可以包括一种或多种柠檬酸盐和氯酸盐,特别是柠檬酸钠和氯化钠。在进一步的实施方式中,螯合剂包括柠檬酸钙和/或氯酸钙。螯合剂特别是金属盐。在实施方式中,螯合剂还可以选自柠檬酸三钠、磷酸三钠、焦磷酸四钠、六偏磷酸钠及其混合物。
因此,起始材料还可以包括螯合剂。在实施方式中,螯合剂可以在混合阶段中与其他成分混合。特别地,螯合剂在初始混合阶段(与其他成分)混合。在实施方式中,初始起始混合物可以包括螯合剂。此外,特别地,初始混合阶段可以包括将水胶体、蛋白质、螯合剂和水混合,以提供初始起始混合物。
在实施方式中,一种或多种脂肪和油包括葵花籽油,特别是(还有)椰子脂。
在进一步的实施方式中,在交联阶段添加CaCl2和转谷氨酰胺酶。
在进一步的具体实施方式中,所述方法可以包括以下阶段:
-将水胶体与水混合,以提供含水的水胶体;
-将蛋白质与水混合,以提供含水蛋白质;
-提供液体脂肪和/或油;任选地通过使脂肪和/或油液化,特别是通过选择使脂肪液化的温度;
-将水胶体交联剂与水混合,以提供含水的水胶体交联剂;
-将(蛋白质)交联酶与水混合,以提供含水蛋白质交联酶;
-将液体脂肪和/或油用含水蛋白质乳化,以提供第一乳液;
-将含水的水胶体交联剂和(相继地)含水蛋白质交联酶添加到第一混合物中,以提供第二混合物;
-在0-40℃、特别是0-20℃、例如0-5℃范围内的温度下,特别地在模具中,使第二混合物凝固和/或交联,以提供第一结构。
-在进一步孵育期间将第一结构的温度保持在进一步孵育温度下(直到获得所需的交联程度),其中孵育温度等于或低于60℃,特别是等于或低于45℃,例如等于或低于40℃,以提供进一步的结构,特别地其中进一步孵育期间在10分钟至5小时范围内,特别是30分钟至4小时,例如1-3小时,或特别是不超过2小时;和
-任选地,干燥进一步的结构,以提供油凝胶。
在实施方式中,(i)将水胶体与水混合,(ii)将蛋白质与水混合,(iii)将水胶体交联剂与水混合,(iv)将(蛋白质)交联酶与水混合,(v)将液体脂肪和/或油用含水蛋白质乳化和(vi)添加含水的水胶体交联剂和(相继地)含水蛋白质交联酶中的一个或多个阶段,特别是全部阶段,包括高剪切混合。
此外,特别是在将水胶体与水混合期间,混合物的温度可以保持在60-95℃范围内,特别是在85-95℃范围内(特别是对于包括结冷胶的水胶体)。在实施方式中,(i)将蛋白质与水混合、(ii)将蛋白质交联酶与水混合和(iii)将水胶体交联剂与水混合中的一个或多个包括将所述混合物的温度保持在室温。此外,特别是将水凝胶交联剂添加到第一混合物中可以包括将所述混合物保持在60-95℃的温度。在实施方式中,将含水蛋白质交联酶添加到第一混合物中包括将所述混合物保持在等于或低于60℃的温度,特别是在55-60℃范围内。
在进一步的实施方式中,混合阶段包括:
-将(混合)水、螯合剂、蛋白质和水胶体混合,特别是在初始混合温度下,特别是在初始混合期间,以提供初始起始混合物,
-将初始起始混合物加热至初始起始混合物温度,
-将一种或多种脂肪和油乳化到初始起始混合物中,特别是在乳化温度下,特别是在乳化期间,以提供起始混合物,特别地,其中起始混合物包括乳液;
因此,在实施方式中,混合阶段可以在乳化阶段之前包括初始混合阶段。特别地,初始混合阶段可以包括:将(混合)水、螯合剂、蛋白质和水胶体混合,特别是在初始混合温度下,特别是在初始混合期间,以提供初始起始混合物,以提供初始起始混合物。在进一步的实施方式中,初始混合阶段还可以包括将初始起始混合物加热至初始起始混合物温度。
在实施方式中,乳化阶段可以包括将一种或多种脂肪和油乳化到初始起始混合物中,特别是在乳化温度下,特别是在乳化期间,以提供起始混合物,特别地,其中起始混合物包括乳液。
在实施方式中,初始混合温度可以是室温(特别是约20℃)。在进一步的实施方式中,特别地,初始温度可以高于0℃,特别是低于95℃,例如在2-90℃范围内,特别是5-60℃,例如5-40℃,例如10-30℃。初始混合期间可以为至少数秒,例如至少10秒,特别是至少30秒,例如至少1分钟。基本上初始混合期间可以为数小时。然而,实际上,最大初始混合期间等于或小于60分钟,例如等于或小于30分钟,特别是等于或小于10分钟。
在进一步的具体实施方式中,螯合剂可以与部分的水混合,提供第一含水混合物,水胶体和蛋白质可以分别地与其余的水混合,提供第二含水混合物,相继地将第一和第二含水混合物混合或掺和。第一和第二含水混合物的混合或掺和可以在对于初始混合温度所描述的温度下进行。在实施方式中,第一和第二含水混合物的混合或掺和可以在对于初始混合期间所描述的期间进行。
在进一步的实施方式中,所述方法包括初始混合阶段、乳化阶段、凝固阶段、(任选地切割阶段)和孵育阶段。
在具体实施方式中,所述方法可以包括:
-将(混合)水、螯合剂、蛋白质和水胶体混合,特别是在初始混合温度下,特别是在初始混合期间,以提供初始起始混合物,
-将初始起始混合物加热至初始起始混合物温度,
-将一种或多种脂肪和油乳化到初始起始混合物中,特别是在乳化温度下,特别是在乳化期间,以提供起始混合物,特别地,其中起始混合物包括乳液;
-将起始混合物、特别是乳液凝固成第一阶段凝胶,特别地,其中起始混合物在模具中提供,特别地,其中将起始混合物冷却至凝固冷却温度;
-提供包括交联剂、特别是交联酶和水胶体交联剂(例如转谷氨酰胺酶和氯化钙)的含水溶剂,特别是水,
-使起始混合物、特别是第一阶段凝胶与交联剂溶液接触,其中交联剂溶液包括交联剂,特别是将交联剂扩散到起始混合物中,以提供交联结构,其特别地包括第二阶段凝胶。
此外,在孵育期间,特别是在孵育温度下,特别地使初始混合物、特别是第一阶段凝胶与交联剂溶液接触。
在进一步的实施方式中,交联结构与交联剂溶液是分离的。提供的交联剂结构还可以存储在冷库中。
在进一步的实施方式中,在使起始混合物凝固之后,并且在交联之前,在切割阶段中对凝固的起始混合物进行切割。在实施方式中,切割阶段可以设置在凝固阶段和交联阶段之间。
本发明进一步提供包括含量在20-90wt.%范围内、特别是在30-70wt.%范围内的油凝胶。特别地,油凝胶可以用本发明的方法提供。特别地,油凝胶是热稳定的。术语“热稳定”可以表示油凝胶在加热时,例如用平底锅煎制时不会融化,或者仅部分地融化。特别地,油凝胶在加热时,例如加热至200℃时,不会完全崩解。特别地,油凝胶在被烹制(或煎制)时,基本上不会发生形状的变化。在实施方式中,该术语可以意味着在油凝胶中,油凝胶在例如30分钟或更短的时间内被加热到温度100℃时基本上保持其形状。在进一步的实施方式中,在将油凝胶加热直至油凝胶褐变(由于美拉德反应)期间,形状基本上得以保持。特别地,在加热到100℃期间或加热到开始美拉德反应的温度期间,油凝胶大小或尺寸的变化可以小于20%。在实施方式中,油凝胶的褐变可以包括,例如,在例如至少140℃、例如至少160℃的温度下用平底锅煎制至少5分钟。特别地,在实施方式中,“热稳定”可以表示油凝胶可以在140℃下加热5分钟,其中大小或尺寸的变化可以小于20%。
在实施方式中,油凝胶包括脂肪和/或油和交联的蛋白质和水胶体,特别是交联的水胶体。
在进一步的实施方式中,油凝胶包括0.5-25wt.%的蛋白质和0.1-15wt.%的水胶体(相对于油凝胶的总重量),特别是1-10wt.%的蛋白质和0.25-5wt.%的水胶体,再更特别是0.5-3wt.%的水胶体。
在进一步的实施方式中,脂肪和/或油(“脂肪/油”)是植物类的,特别地,蛋白质是植物类的。
在进一步的具体实施方式中,油凝胶包括交联蛋白质和交联水胶体,以及一种或多种脂肪和油,其中蛋白质是植物类的,并且其中一种或多种脂肪和油是植物类的,其中油凝胶包括含量在20-90wt.%范围内的油和脂肪,特别地,其中油凝胶是热稳定的。
在进一步的实施方式中,油凝胶包括结冷胶(“结冷胶”),特别是豌豆蛋白质分离物。特别地,结冷胶包括低酰基结冷胶和高酰基结冷胶。
特别地,油凝胶可以应用于食物产品中。油凝胶可以模拟动物脂肪,特别是在食物产品中。
因此,本发明还提供包括油凝胶的食物产品。在实施方式中,食物产品是(素食)肉类类似物。在进一步的具体实施方式中,食物产品是肉类的素食类似物(或肉类类似物)。
术语“多个”是指两个或更多个。此外,术语“多个”和“数个”可互换使用。
在本文中术语“基本上”或“大体上”以及类似的术语,将会被本领域技术人员理解。术语“基本上”或“大体上”还可以包括“整个”、“完全”、“全部”等的实施方式。因此,在实施方式中,形容词基本上或大体上也可以被删除。当适用时,术语“基本上”或术语“大体上”还可以涉及90%或更高,例如95%或更高,特别是99%或更高,甚至更特别是99.5%或更高,包括100%。对于数值,应当理解到,术语“基本上”、“大体”、“大约”和“近似”也可以涉及其所指数值的90%-110%的范围,例如95%-105%,特别是99%-101%。
术语“包括”还包括其中术语“包括”是指“由……组成”的实施方式。
术语“和/或”特别地涉及“和/或”之前和之后提到的项目中的一个或多个。例如,短语“第1项和/或第2项”以及类似短语可以涉及第1项和第2项中的一个或多个。术语“包括”在一实施方式中可以指“由……组成”,但在另一实施方式中也可以指“含有至少所限定的种类和任选的一个或多个其他种类”。
此外,在说明书和权利要求书中,术语第一、第二、第三等用于区分相似的要素,而不一定用于描述顺序或时间顺序。应当理解到,这样使用的术语在适当的情况下是可互换的,并且本文所述发明的实施方式能够以本文所描述或说明者以外的其他顺序操作。
装置、设备或系统在本文中可以在操作过程中进行描述。本领域技术人员将清楚的是,本发明不限于操作方法,或操作中的装置、设备或系统。
应该注意的是,上述实施方式是对本发明进行说明,而不是限制,并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计许多替代的实施方式。
在权利要求书中,括号之间的任何引用符号不得解释为对权利要求进行限制。
使用动词“包括”及其词形变换并不排除存在有权利要求中所述者以外的要素或步骤。除非上下文明确另有要求,在整个说明书和权利要求中,“包括”、“包括有”等词应按包含的意义理解,而不是按排他性的或穷尽的意义理解;也就是说,按“包括但不限于”的意义理解。
要素前的冠词“a”或“an”并不排除存在有多个这样的要素。
本发明可以通过包括若干不同元件的硬件并且通过适当编程的计算机来实现。在列举若干方式的设备权利要求或装置权利要求或系统权利要求中,这些方式中的若干种可以通过一个相同的硬件项目实施。在相互不同的从属权利要求中列举某些措施这一简单的事实,并不表明这些措施的组合不能有利地使用。
本发明还提供一种控制系统,该控制系统可以控制设备、装置或系统,或者可以执行本文所述的方法或过程。在实施方式中,系统包括控制系统。此外,本发明还提供一种计算机程序产品,当在功能性偶联在设备、装置或系统上或包括在其中的计算机上运行时,控制该设备、装置或系统的一个或多个可控元件。
本发明还适用于包括说明书所述和/或所附附图中所示的一个或多个特征的设备、装置或系统。本发明还涉及包括说明书所述和/或所附附图中所示的一个或多个特征的方法或工艺。
本专利中讨论的各个方面可以结合起来以提供额外的优势。此外,本领域技术人员将会理解,实施方式可以加以组合,并且还可以组合两个以上的实施方式。此外,一些特性可以构成一个或多个分案程序的基础。
在进一步的具体实施方式中,本发明提供一种制造油凝胶的方法,该方法包括混合阶段、交联阶段和任选的干燥阶段;其中混合阶段包括将起始材料混合,以提供起始混合物,其中起始材料包括(i)水胶体、(ii)蛋白质、(iii)一种或多种脂肪和油和(iv)水,交联阶段包括使起始混合物中的水胶体和蛋白质中的一种或多种交联,以提供交联结构,任选的干燥阶段包括干燥交联结构,以提供进一步处理的交联结构,其中油凝胶包括交联结构,或者其中油凝胶包括进一步处理的交联结构,其中油凝胶包括的脂肪和油的总量相对于油凝胶的总量在20-90wt.%范围内,特别是在30-70wt.%范围内。
在更具体的实施方式中,本发明可以提供一种制造油凝胶的方法,该方法包括混合阶段、乳化阶段、凝固阶段、交联阶段和任选的干燥阶段;其中混合阶段包括将起始材料混合,以提供起始混合物,其中起始材料包括(i)水胶体、(ii)蛋白质和(iii)水,乳化阶段包括将一种或多种脂肪和油乳化到起始混合物中(以提供乳液),凝固阶段包括使起始混合物、特别是乳液凝固成(第一阶段)凝胶,交联阶段包括使(第一阶段)凝胶交联,以提供交联结构,并且任选的干燥阶段包括干燥交联结构,以提供进一步处理的交联结构;其中油凝胶包括交联结构,或者其中油凝胶包括进一步处理的交联结构,其中油凝胶包括的脂肪和油的总量相对于油凝胶的总量在20-90wt.%范围内,特别是在30-70wt.%范围内。
具体实施方式
实验
初步实验
1.牛肉脂肪组织力学特性的基准测试
牛肉脂肪组织由位于胶原细胞外基质中的脂肪细胞(脂细胞)组成。细胞外基质易受热降解的影响,其改变组织的微观结构。反过来,组织微观结构的变化影响脂肪组织的视觉、质地和脂肪释放机制。那么明显的是,脂肪组织的烹饪模拟将需研究其力学(mechanical)特性。因此,本实验的目的是研究牛肉脂肪组织在不同处理阶段的力学、烹饪和视觉特性。
材料和方法
牛肋脂肪购自当地供应商。将脂肪切成2cm3片并真空密封。然后将脂肪在70℃水浴中烹饪16小时。在烹饪程序之后,然后取出样品并在20℃水浴中冷却1小时。对不同热处理状态的样品进行质构分析(Texture profile analysis,TPA)。一个样品在没有任何热处理的情况下进行测试(生的,20℃),一个样品在室温下进行烹饪和提供而测试(烹饪,20℃),另一个在提供温度(serving temperature)下进行烹饪和分析(烹饪,55℃)。在测试之前,将“烹饪,55℃”的样品放入袋中,真空密封并在设置为55℃的水浴中加热,将其加热至55℃。
结果
通过TPA分析牛肋脂肪的力学特性,并讨论样品力学特性中最相关的变化。烹饪导致刚度(模量)从15.26Pa(±0.65)降低到10.92Pa(n.d.),硬度从69.53N(±11.13)降低到22.36N(n.d.)。刚度和硬度受施加TPA压缩时的温度影响。在55℃时,烹饪样品的刚度从10.92Pa(n.d.)降低到0.154Pa(±0.04),硬度从22.36N(n.d.)降低到4.29N(±0.22)℃。
牛肋脂肪在20℃和55℃下的第一次压缩结果显示,与几乎未显示弹性行为的55℃样品相比,20℃样品的弹性期更长。在断裂时,20℃样品在塑性流动期间显示出大的峰和谷。相比之下,在55℃时,样品在其塑性行为期间有许多较小的扰动。在20℃时,牛肉脂肪组织硬度并不因额外应变而增加超过22N。在55℃样品中可以看到相反的行为,其中应变增加导致阻力(resistance)量的增加。
生牛肋脂肪具有蜡状、薄片和不透明的外观。虽然牛肋脂肪看起来是同质的,但进一步检查表明它是由脂肪组织结构复合而成。在烹饪并冷却至20℃后,脂肪组织的视觉外观看不到变化。加热至55℃时,脂肪组织的不透明度增加。20℃脂肪组织的平底锅干烧(pansearing)导致其视觉外观发生许多变化。一薄脆膜出现在组织与平底锅表面接触的地方。牛肋脂肪的不透明度随着热量的增加而增加。部分牛肉脂肪在平底锅干烧过程中从样品中泄出。但样品的整体结构保持不变。
讨论
牛肉脂肪组织样品的力学特性结果为模拟产品时应采取的方向提供了一些见解。首先很明显的是烹饪脂肪组织对力学特性有很大影响。烹饪导致的这些力学特性变化可能与脂肪细胞周围胶原基质的变性和溶解有关。胶原蛋白的部分溶解可导致基质强度降低,留下不溶性胶原。由此看来不溶性胶原会足以维持组织结构,即使脂肪处于液态时也是如此。
直接模仿胶原的溶解行为对其模拟提出了一个有趣的挑战。对未烹饪的脂肪组织进行设计意味着产生一种材料,该材料要求来自烹饪的热能形式的大能量输入,以使其变得可口。而且,在短时间和温度周期内使材料从难吃的状态转变为可口的状态将是有益的。以这种方式改造材料将允许它在低温下保持其机械强度,但随着温度升高而降低。这将允许传统的烹调过程(例如切割、研磨)得以进行,就像牛肉脂肪的情况那样。
适口性(palatability)和温度之间的关系可以通过脂肪组织对单轴压缩的反应看出。从第一次压缩测量中可以看出,当牛肉脂肪组织在20℃或55℃下测量时,塑性流动期间存在显著差异。在20℃时,牛肉脂肪是固体,而在55℃时,脂质可能会失去其晶体结构并变成液体。这种变化可能是导致力学响应差异的原因。在20℃时,固体材料断裂,使得其抵抗机械压力的能力降低。在55℃时,液态脂肪从基质中释放出来,并在冷却时固化。这允许它在样品周围固化,导致应变增加时变形的阻力增加。从烹调的角度来看,提供温度在这个意义上很重要,因为液态牛肉脂肪会影响材料的口覆感(mouth-coating)和多汁感。此外,脂肪组织的外观随温度而变化。比起55℃时,20℃样品看起来较少地半透明。这又与脂肪组织内脂质的相位行为有关。与液体脂质相比,固体脂质的透光能力较差,使脂肪组织的视觉特性改变。
结论和建议
基准测试的结果揭示了对牛肉脂肪组织结构的深入见解,并为材料的开发提供了实用的目标。首先,脂肪组织的力学特性可以取决于细胞外基质和内部存在的脂肪类型。其次,力学特性似乎取决于其所测量时的温度。最后,脂肪组织的视觉特性似乎也取决于温度。从实用角度而言,开发材料的基准测试将以烹饪的牛肉脂肪组织为基础。
2.用于构建油凝胶的聚合物
材料和方法
通过将各水胶体溶解在95℃的去离子水中来制备1.2wt%的琼脂(agar-agar)溶液、2.4wt%低酰基结冷胶和2.4wt%高酰基结冷胶。通过使用分散机(ultraturrax)将聚合物剪切到室温去离子水中,产生0.3wt%的黄原胶溶液。然后将所有上述聚合物溶液保持在95℃,直至为油凝胶方案准备好。
通过使用分散机剪切到冷(5℃)水中,制备2.4wt%HPMC(羟丙基甲基纤维素)溶液。通过使用分散机将葵花籽油剪切到HPMC溶液中,制备乳液。然后通过使用手持搅拌器将所需的热(95℃)聚合物溶液分散到HPMC-葵花籽油乳液中,制备油凝胶。对于低酰基结冷胶和高酰基结冷胶的油凝胶,在溶液达到60℃之前添加10g的1wt%CaCl2溶液。然后将所有四种油凝胶在80℃下干燥32小时。分析脱水样品的烹饪性能。简言之,将不粘锅放在设置为中火(设置5)的感应燃烧器上。将样品烹饪3分钟,然后从锅中取出。
表1–基于黄原胶的油凝胶配方(recipe)。
成分 量(g)
葵花籽油 150 50
0.3wt%黄原胶溶液 75 25
2.4wt%HPMC溶液 75 25
表2–基于琼脂的油凝胶配方。
成分 量(g)
葵花籽油 150 50
1.2wt%琼脂胶溶液 75 25
2.4wt%HPMC溶液 75 25
表3–基于低酰基结冷胶的油凝胶配方。
表4–基于高酰基结冷胶的油凝胶配方。
成分 量(g)
葵花籽油 150 48.4
2.4wt%高酰基结冷胶溶液 75 24.2
2.4wt%HPMC溶液 75 24.2
1wt%CaCl2溶液 10 3.2
结果
产生四种油凝胶的结果如表5所示。琼脂没有形成凝胶,在脂质相和水相之间可以看到明显的分离。黄原胶、低酰基结冷胶和高酰基结冷胶都能够形成油凝胶。然而,低酰基结冷胶和高酰基结冷胶似乎形成了凝胶化后立即自支撑的油凝胶。另一方面,黄原胶油凝胶不是自支撑的,只有在脱水完成后才形成结构。大量的油似乎从黄原胶油凝胶中释放出来。低酰基结冷胶和高酰基结冷胶的保留油部分的倾向更高,并且显示出极少的油排出。
表5–平底锅干烧之前和之后油凝胶的视觉特征。
讨论
不同水相聚合物的存在似乎对油凝胶的材料特性有很大影响。这通过黄原胶、低酰基结冷胶和高酰基结冷胶的油凝胶之间在形成的质地方面有巨大差异而显现。有趣的是,低酰基结冷胶和高酰基结冷胶显示出截然不同的材料特性。低酰基结冷胶似乎形成了脆性结构,而高酰基结冷胶可导致材料具有更多类弹性的特性。有趣的是,能够将这两种水胶体混合,以形成融合了这两种材料特性的凝胶。另一方面,黄原胶不形成网络。相反,它通过使水相增粘使油凝胶稳定化,从而减少聚结和水排出。黄原胶的这一特性看起来并不明显优于结冷胶。这可以通过凝胶干燥后发现大量排油看出。
结论和建议
使用处于高酰基状态和低酰基状态的结冷胶形成具有不同性质的油凝胶将会非常有吸引力。黄原胶显示出在形成稳定的油凝胶方面相当有效,但其在形成自支撑结构之前需要数小时的干燥。
3.脂质相(lipid phase)对结冷胶构建的油凝胶的力学特性的影响
动物脂肪由甘油三酯(TAG)的混合物组成,其相对比例决定了它们的理化特性。在室温下呈固态的脂肪由高熔点TAG组成,其晶体形成包含低熔点晶体的网络。
由于油凝胶特别是具有结构性网络的乳液,系统中脂肪的理化特性和行为可以改变油凝胶的结构。
材料和方法
使用下文给出的TPA方案对制备的油凝胶的力学特性进行分析。凝胶在5℃下储存12小时后拍摄样品照片。使用质构分析(TPA)来确定油凝胶的力学特性。从每个凝胶中取样品一式两份。使用环模切割器将凝胶样品切割成高度20mm和直径15mm的圆柱体。以1mms-1的速度进行单轴压缩,达到0.5的目标应变和0.05N的触发载荷。除非另外说明,当提到TPA时,均指本方案。
市售脂肪
使用6种市售脂肪制备油凝胶。这些是CLSP、椰子油、可可脂、Pristine、RevelST50和葵花籽油。为了制备油凝胶,使用冷(5℃)去离子水制备2.4wt%HPMC溶液。通过将每种聚合物分散在热(95℃)水中,然后在实验期间保持在水浴(95℃)中,制备2.4wt%低酰基结冷胶和高酰基结冷胶的凝胶。为了产生乳液,将脂肪加热至95℃,然后用HPMC溶液均质化,以形成乳液。乳液形成之后,加入低酰基结冷胶和高酰基结冷胶的凝胶。在聚合物分散体的温度>60℃时加入2ml的1wt%CaCl2溶液。然后将分散体倒入模具中,并在分析前在5℃下储存12小时。
表6–用于用市售脂肪形成油凝胶的配方。脂肪的变化可见于表7中。
成分(g) 质量(g)
脂肪的变化 50 49%
2.4wt%HPMC 25 25%
2.4wt%LAGG 12.5 12%
2.4wt%HAGG 12.5 12%
1wt%CaCl2 2 2%
表7–市售脂肪。SFC基于生产商数据表或同行评审出版物。
脂肪 SFC%,20℃ 供应商
CLSP 77 Bunge Loders Kroklaan
椰子油 36 当地超市
可可脂 67 当地超市
Prestine 71.5 Bunge Loders Kroklaan
Revel ST50 73 Bunge Loders Kroklaan
葵花籽油 0 当地超市
固体脂肪含量(SFC)
用不同比例的固体脂肪制备油凝胶。固体脂肪以Revel ST50的形式添加到葵花籽油中。将两种脂肪加热至95℃,然后使用分散机将所需部分(表9)一起均质化。然后将脂肪均质化到HPMC溶液中,油凝胶过程如实验1中所述。SFC%基于Revel ST 50制造商说明中给出的固体脂肪量计算。
表8–SFC测定所用的油凝胶的水相。所用脂肪的比例可见于表4中。
成分(g) 质量(g)
2.4wt%HPMC 25 25%
2.4wt%LAGG 12.5 12%
2.4wt%HAGG 12.5 12%
1wt%CaCl2 2 2%
表9–SFC测定所用脂肪的比例对于油凝胶力学特性。SFC%基于Bunge LodersCroklaan为Revel ST 50提供的生产商数据表而计算。
1:4 2:3 3:2 4:1
葵花籽油(g) 40 30 20 10
Revel ST 50(g) 10 20 30 40
SFC%,20℃ 7.3 14.6 21.9 29.2
结果
市售脂肪
表10–TPA期间首次压缩得到的油凝胶的杨氏模量(±标准偏差,n=2)。
0hr 24hr
CLSP 0.079(0.045) 7.21(1.34)
Revel ST 50 0.2(0.12) 3.55(2.82)
Prestine 0.25(0.3) 2.431(0)
可可脂 19.22(0.04) 39.69(0.65)
椰子油 3.14(0.02) 5.88(1.52)
葵花籽油 5.01(0) 4.64(0.67)
TPA测试结果表明,刚脱水后凝胶的硬度在0.21N和4.64N之间变化,并随着脱水24小时急剧增加。油凝胶的模量(对应于其刚度)除葵花籽油显示出降低外都显示出增加(表10)。内聚性(cohesiveness)似乎受干燥影响较小,随着时间推移样品几乎没有差异。
使用的所有类型的市售脂肪都能够形成油凝胶。制备了具有Biscutine F的样品,但所得油凝胶在脱模过程中受损,因此无法通过TPA进行评估。总体而言,所有油凝胶的颜色都是白色且外观无光泽。可可脂的油凝胶呈淡黄色调,模仿牛肉脂肪的颜色。与其他油凝胶相比,葵花籽油的油凝胶具有光泽的外观和油性质地。
固体脂肪含量(SFC)
SFC%对油凝胶力学特性的影响结果表明,随着油凝胶中SFC%量的增加,硬度线性地增加。在油凝胶系统中存在14.6%SFC后,凝胶的模量也看起来线性地增加,而内聚性则看起来不受SFC%影响。
讨论
SFC%实验表明,在油凝胶系统中向液体脂肪中受控添加固体脂肪可以改变该凝胶的硬度和模量。有趣的是,如果要绘制100%Revel ST50(SFC%=36.5)的硬度,它将不符合线性行为,这表明硬脂肪对硬度的影响在大约5N硬度处形成渐近线。与刚度相对应的模量似乎遵循类似的趋势,100%revel ST50(36.5%SFC)表现出0.20Pa的模量,而29SFC%的模量则为0.22Pa。总的来说,这表明油凝胶结构的硬度和刚度可取决于其中乳化的脂肪类型。此外,SFC%似乎在确定凝胶硬度方面发挥作用。比较表7中给出的SFC%的极端情况,可以看出,比起SFC%较高的脂肪(可可脂和revel ST 50),那些SFC%较低的脂肪(葵花籽油和椰子油)表现出较低的硬度。然而,当包括其他脂肪时,这些与SFC%的相关性不高。这可能是由于温度对脂肪熔点的影响。虽然实验试图将凝胶的温度保持在20℃,但无法测量样品的内部温度,因为这会导致材料出现裂缝,造成非典型断裂,致使结果无法表明整体结构。干燥似乎增加了凝胶的硬度和模量。由于水滴并不参与脂肪晶体网络,它们会充当非活性填料,使网络强度降低。油凝胶的干燥可以减少这些水滴的数量和大小,从而增加脂肪晶体网络的强度。
结论和建议
这些实验的结果表明,脂肪的硬度也可以通过向系统中添加固体脂肪来调节。这可能是油凝胶系统内形成颗粒状脂肪晶体网络的结果,这与脂肪混合物的SFC相关。
4.低酰基结冷胶和高酰基结冷胶对油凝胶力学特性的影响
结冷胶由2β-d-葡萄糖、1β-d-葡萄糖酸和1α-L-鼠李糖的四糖重复单元形成。由细菌伊乐鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas Elodea)合成的天然多糖在第一个葡萄糖单元上具有酰基取代基。这些可以通过加工除去,以形成低酰基结冷胶。通过将聚合物从无规卷曲转化成稳定的双螺旋,结冷胶产生凝胶网络,上述双螺旋在盐存在或pH值降低的情况下聚集。酰基取代基在空间上阻碍聚集体的形成,致使所产生的网络改变。
多糖分子聚集的变化取决于聚合物的酰基化程度,其导致所产生的凝胶的宏观形变发生改变。例如,纯的低酰基结冷胶的凝胶形成无弹性的脆性凝胶,而纯的高酰基结冷胶的凝胶往往性质上柔软且具有延展性。将低酰基结冷胶和高酰基结冷胶聚合物混合,得到融合了其力学特性的凝胶。实验0显示,高酰基结冷胶和低酰基结冷胶能够在多相系统中形成凝胶网络,其通过感官分析看起来与它们在单相系统中的行为相似。由此能够根据系统内存在的高酰基结冷胶与低酰基结冷胶的比例来调整油凝胶的力学特性。因此,本实验的目的是改变低酰基结冷胶:高酰基结冷胶的比例(LAGG:HAGG),并通过所得油凝胶的力学特性研究其影响。该实验的结果将决定后续实验将使用怎样的LAGG:HAGG比例。
材料和方法
通过使用分散机将聚合物溶解到冷(5℃)去离子水中,制备2.4wt%HPMC溶液。将去离子水加热至95℃并与2.4wt%LAGG和2.4wt%HAGG混合。L/HAGG溶液在整个实验过程中保持在设置为95℃的水浴中。为了产生各凝胶,将50g葵花籽油乳化到25g的2.4wt%HPMC溶液中。然后将其加热至60℃,然后用所需量的LAGG或HAGG均质化(表11)。然后将2g的1wt%CaCl2添加到混合物中,再倒入圆柱形模具中。凝胶在70℃下脱水共24小时。在0小时时取样用于TPA。在0小时和24小时时进行影像和热稳定性的评价。
表11–用于形成油凝胶的LAGG和HAGG的比例。
凝胶的热稳定性通过将凝胶圆柱体放入锅中并在中高温下烹饪3分钟来测试。
结果
LAGG与HAGG比例变化使其各个油凝胶的力学特性改变。尽管从LAGG比HAGG的所有变化都可以形成凝胶,但1:3显示出一些相分离,因此没有形成均质凝胶,故其结果未包括在分析中。
LAGG:HAGG的比例看起来与硬度(R=0.959)和内聚性(R=0.981)呈线性相关。弹性似乎线性地增加,超出1:1的比例,而模量仅在油凝胶系统中不存在HAGG时才增加。样品的干燥增加了凝胶的感官硬度,但看起来也增加了它们的整体感知粘度。总体而言,干燥24小时后,样品的褐变发生并加重。在设置为中高温的平底锅中放置数分钟后,所有样品都是热稳定的,没有结构的丧失。
表12–油凝胶在脱水和烹饪后的视觉和感官特性。
讨论
该实验的结果表明,油凝胶的力学特性受LAGG:HAGG比例的影响。较大比例的HAGG将会改善凝胶网络的稳定性,因为甘油酸基团的量较大。这将指向选择不太高的LAGG:HAGG比例,从而受益于甘油酸基团的稳定化作用。然而,在将它们的力学特性与牛肉脂肪组织基准进行比较时,也可以考虑由于较高的LAGG:HAGG而增加的硬度。
在整个干烧过程中,所有凝胶都保持高水平的结构(表12)。这可能是结冷胶凝胶的热滞后高的结果,锅表面未达到足以打乱和融化凝胶网络的温度。所有凝胶也军出现表面褐变。由于系统中不存在蛋白质,这种表面褐变的原因可能是HPMC、LAGG和HAGG的热解。这从感官角度而言看起来没有价值,因为牛肉脂肪组织的细胞外基质主要由蛋白质组成。这些将会主要由于美拉德反应而变成褐色,赋予不同颜色的化合物和各种风味。在进一步的测试中,这是一个可以考虑的点。
在测量的凝胶硬度中观察到较大的标准偏差。这可能与形变有关,例如凝胶系统内使凝胶薄弱的气泡,其提供发生机械损坏的点。在准备后续实验中用于TPA的油凝胶时,可考虑这一点。LAGG:HAGG比例为1:3的凝胶在第一次压缩后破裂。这可能已影响到TPA的弹性测量,因为凝胶倾向于流动而不提供抗变形性,妨碍了准确测量的进行。这可在下一组实验中通过将凝胶上的应变从0.5降到0.25来加以改变。
结论和建议
这一系列实验表明,LAGG:HAGG比例可以影响油凝胶系统的力学特性。1:1的比例似乎在硬度和内聚性之间取得了良好的平衡,同时模量看起来保持在相对较低,使其具有良好的弹性。这也可以防止凝胶在显著变形后破裂。需注意的一点是,20℃下的凝胶硬度与脂肪组织基准并不接近。这可能与牛肉脂肪组织中发现的TAG混合物的物理特性有关,上述混合物在室温下往往是固体。考虑到脂肪相约占凝胶总量的50%,这可能会对油凝胶的物理特性产生显著影响。
5.用转谷氨酰胺酶交联的大豆蛋白分离物替代HPMC
向结构中添加蛋白质还可以通过为美拉德反应的发生提供反应物来帮助改善褐变过程中的风味和颜色形成。也可以使用植物蛋白作为乳化剂。
微生物衍生的转谷氨酰胺酶(mTgase)催化谷氨酰残基之间的酰基转移,引入分子间共价交联。目前,由于结冷胶网络形成的凝胶的脆性性质,油凝胶缺乏弹性。由于转谷氨酰胺酶引发的网络形成,形成了能够承受变形并弹性储存能量的强共价键,这对于将该网络包括在油凝胶内的配方(formulation)可以是有益的。
材料和方法
通过在室温下在磁力搅拌板上搅拌过夜,将SPI溶解在去离子水中,从而制备8wt%SPI溶液。通过使用均质器溶解在冷(5℃)水中,制备1.2wt%的HPMC溶液。通过溶解在热水(95℃)中并使用分散机进行剪切,制备2.4wt%的低酰基结冷胶和高酰基结冷胶溶液。对样品进行摄影、热稳定性测试和TPA。
用SPI替代HPMC
为了形成凝胶,将SPI和HPMC溶液按表13中所示的比例混合。然后将所得聚合物混合物加热至60℃,并将Revel ST 50乳化到聚合物混合物中。在此之后,将低酰基结冷胶和高酰基结冷胶加入到聚合物混合物中。然后加入CaCl2并将凝胶冷却至5℃。
表13–用于构造油凝胶界面的HPMC和SPI的比例。
在乳液填充的结冷胶基质中形成mTgase诱导的蛋白质凝胶网络
表14–用于测试mTgase是否可以改变大豆蛋白分离物稳定化的油凝胶的力学和烹饪特性的配方。
成分(g) (+)mTgase (-)mTgase
8wt%大豆蛋白分离物 25 25
2.4wt%低酰基结冷胶 12.5 12.5
2.4wt%高酰基结冷胶 12.5 12.5
1wt%CaCl2溶液 2 2
Activa RM 0.8 -
Revel ST 50 50 50
将Revel ST 50乳化到8wt%大豆蛋白分离物溶液中。在这之后,将低酰基结冷胶和高酰基结冷胶溶液添加到聚合物分散体中。然后添加CaCl2溶液,分散体的温度降至55-60℃。这时候,用抹刀将Activa RM搅拌到混合物中。然后使用分散机将分散体均质化,并将其倒入模具中。然后将成型的油凝胶在5℃下储存1小时,以建立结冷胶网络,之后将它们转移到脱水机中,并在37℃下孵育3小时。然后将样品在37℃下再干燥4小时。
结果
用SPI替代HPMC
无法形成含有HPMC和SPI混合物的凝胶。而且,两种聚合物在混合时立即发生相分离。因此,使用这些不相容的聚合物进行乳液形成不能实现。仅能形成100%SPI或100%HPMC的乳液。
干燥之前和之后的(+)和(-)mTgase试验的TPA测试结果显示,加入mTgase后硬度和内聚性有所增加。加入mTgase之后观察到极少的样品标准偏差的变化。比较干燥前后的样品,所有样品均显示出硬度和杨氏(young)模量的增加。干燥方案完成之后,发现样品的内聚性降低。可以看到干燥之后(+)和(-)mTgase样品的内聚性存在很大差异。
表15–煎制(pan frying)后脱水油凝胶的感官和视觉特性。
对干燥的样品进行热稳定性评价。在(+)mTgase和(-)mTgase样品之间可以看到结构保留的显著差异。不添加mTgase导致形成薄而脆的蛋白质薄片,而添加mTgase使油凝胶完全保留其结构。
讨论
添加mTgase看起来改变了油凝胶的热稳定性。与在整个干烧过程中保持其构成的使用mTgase的样品相比,没有mTgase的样品显示结构完全坍塌。在硬度和内聚性的变化方面也可以看到这样。mTgase在蛋白质之间形成共价ε-(γ-Glu)Lys键,其与较弱的相互作用相比已表现出有相当的耐热性。有趣的是,注意到结冷胶在凝胶凝固后表现出熔点滞后。然而,这种热滞后在没有mTgase的样品中看起来没有影响。这可能表明,蛋白质网络看起来改变了结冷胶凝胶可以形成的热稳定性较差的结构。然而,比起猪肉背部脂肪(pork back-fat),所形成凝胶的硬度要低一个数量级。然后则可以通过调整其组成以获得更强的结冷胶网络相互作用,从而增加油凝胶的硬度。
当HPMC和大豆蛋白分离物混合时,观察到相分离。在pH 7下,SPI和结冷胶都带高度负电荷。考虑到它们的高浓度和相似电荷,相分离可能是两种聚合物之间排空相互作用的结果。也有可能的是,由于两种聚合物都是表面活性的,会发生界面竞争。
结论与建议
于是可以得出结论,mTgase引起的SPI共价交联可以导致在结冷胶网络中形成了耐热的蛋白质网络。这表明可以形成兼具mTgase诱导的SPI凝胶的弹性特性以及与结冷胶凝胶相关的硬度的油凝胶。在没有mTgase的样品中观察到热稳定性的缺乏,表明结冷胶的热滞后可能不会显著影响整个凝胶的稳定性。值得研究的是,改变系统中结冷胶的量如何影响油凝胶的热稳定性。
6.结冷胶基质对油凝胶的力学和热特性的影响
之前的实验表明,微生物转谷氨酰胺酶可以在离子连接的结冷胶网络中使大豆蛋白交联。结果还表明,凝胶的热稳定性并不依赖于结冷胶网络(实验0),因为不含转谷氨酰胺酶的样品没有保持其结构。该实验的目的是考察结冷胶网络是否是形成热稳定凝胶所必需的。
材料和方法
通过使用分散机与热(95℃)去离子水混合,制备多组0.24wt%、1.2wt%和2.4wt%的低酰基结冷胶和高酰基结冷胶(分别为LAGG和HAGG)。通过用分散机混合到室温去离子水中,制备8wt%大豆蛋白分离物(SPI)溶液。通过将热(95℃)Revel ST乳化到在水浴中升温至60℃的SPI溶液中,形成凝胶。然后将所需的(表16)LAGG/HAGG溶液混合到乳液中,并与1wt%CaCl2混合。然后测量温度直到在55-60℃之间,随后使用分散机将mTgase粉末混合到聚合物分散体中。
然后将凝胶冷却至5℃持续1小时,在37℃孵育3小时,接着在37℃脱水3小时。脱水前收集样品进行单轴压缩试验。
表16–用于构造油凝胶的不同比例的LAGG/HAGG溶液。
结果
油凝胶的力学特性随系统中存在的LAGG/HAGG的量而变化。0%LAGG/HAGG由于其结构柔软而无法通过质构分析测量。油凝胶的硬度随着结冷胶量的增加而增加,最小值为1.5(±0.1)N(对于0.24wt%LAGG/HAGG)至9.6(±0.08)N(对于2.4wt%LAGG/HAGG)。对于0.24至2.4wt%的LAGG/HAGG,模量看起来也分别从0.08(±0.01)增加到0.43(±0.16)。内聚性看起来不受LAGG/HAGG量变化的影响。
油凝胶的热稳定性结果呈现于表17中并拍摄了图像。图像表明LAGG/HAGG可以影响着油凝胶对于高温有多稳定。虽然在图片中不明显,1.2wt%LAGG/HAGG样品确实表现出一些结构得到保持。尽管与2.4wt%样品相比量较小。
表17–所制造的不同油凝胶在煎制过程中的视觉观察。
讨论
结果显示,油凝胶内的结冷胶基质对于其热稳定性可以是必需的。这表明油凝胶抗熔化性可能是结冷胶和交联大豆蛋白分离物网络的组合特性带来的结果。考虑到SPI和结冷胶分别高于其pI和pKa,它们都会带负电荷。因此,它们的相互作用将会是排斥的,防止两种聚合物之间形成任何复合物。mTgase的存在会使乳液液滴之间的蛋白质交联。结果,乳液液滴会变成SPI凝胶网络中的活性填料。然而,移除网络中的一个使得油凝胶的热稳定性被移除。这表明各个凝胶网络均依赖于另一个凝胶网络的交联以使油凝胶具有热稳定性。
结论和建议
该实验的结果显示,油凝胶制剂受益于存在有0.3-0.6wt%范围内的结冷胶用于凝胶的热稳定性。结果还显示,凝胶的硬度和模量可以取决于系统中结冷胶的量。这支持了最初的假设,即高内相乳液系统可以通过在制剂中加入结冷胶来硬化。结果还指向如下的凝胶系统,其成分在不包括各自的交联剂时会使彼此不稳定。
7.共价和离子交联对结冷胶和大豆蛋白分离物凝胶的力学特性的影响
先前的实验显示,利用离子-共价顺序胶凝原理的油凝胶的力学特性存在差异。然而,结果并未显示凝胶力学特性有任何重大变化。据推测,这是由于存在有在室温下为固体的脂肪,其量占油凝胶制剂的很大一部分。因此,该实验的目的是说明当系统中不存在固态脂肪时,油凝胶水性基质具有像怎样的力学特性。
材料和方法
将8wt%大豆蛋白分离物分散到室温去离子水中,并使用分散机进行混合。通过将聚合物混合到热(95℃)去离子水中,制备1.5wt%低酰基结冷胶和高酰基结冷胶溶液。然后将SPI、LAGG和HAGG溶液置于设为95℃的热水浴中。然后将聚合物溶液如表18中所述合并在一起。然后根据表18添加0.25M CaCl2。测量凝胶的温度,当温度在55-60℃之间时,根据表18添加mTgase。接着使用分散机将样品均质化,倒入模具中,并在5℃下保持1小时。在这之后,将样品在40℃下孵育1小时。然后将凝胶冷却至5℃以供次日分析。
将样品切成高度15mm和直径20mm的圆柱体。进行各自的单轴压缩试验,以确定凝胶的断裂应力、断裂应变和杨氏模量。质地分析仪使用圆柱形探针,以v=1mms-1压缩至目标应变0.5。推定断裂应力和断裂应变为压缩后达到的最大力和位移。杨氏模量计算为0.15-0.2应变期间应力-应变曲线的斜率。
表18–用于表明各交联剂效果的各配方的相对比例。
[M-][C-] [M+][C-] [M-][C+] [M+][C+]
1.5wt%LAGG(g) 12.5 12.5 12.5 12.5
1.5wt%HAGG(g) 12.5 12.5 12.5 12.5
8wt%SPI(g) 25 25 25 25
[M]mTgase(g) 0(-) 0.4(+) 0(-) 0.4(+)
[C]0.25M CaCl2溶液(g) 0(-) 0(-) 1(+) 1(+)
DI水 1 1 0 0
结果
表19–单轴压缩测试结果。数值显示为带括号中标准偏差(n=2)的平均值。
[M-][C-] [M+][C-] [M-][C+] [M+][C+]
断裂应力(Pa) 1.74(0.12) 5.03(0.51) 5.40(0.40)* 2.97(0.08)*
断裂应变 0.49(0.00) 0.50(0.00) 0.38(0.01)* 0.30(0.01)*
模量(Pa) 1.67(0.01) 2.13(0.03) 6.63(0.81) 5.56(1.10)
各单轴压缩试验的结果呈现于表19中。根据是否将离子或共价交联剂添加到制剂中,记录多种机械响应。离子交联的凝胶发生断裂,而没有表现出弹性行为的凝胶直至50%压缩而没有断裂。离子交联剂的添加还大大增加了凝胶的模量(表19)。断裂应力在添加共价交联剂或离子交联剂时增加,但添加两种则降低了断裂应力。没有降低到不添加交联剂时所观察到的值。
讨论
该实验似乎证明了mTgase对凝胶力学特性的影响。比较[M+][C-]和[M-][C-]我们可以看到,虽然两者都具有弹性行为,但添加mTgase导致相当高的抗变形性。这可能与大豆蛋白共价键比疏水相互作用形成的键更有效地储存能量的能力有关,疏水相互作用形成的键是弱键且容易被破坏。这也说明了先前实验中显示的耐热行为,但如果不进一步分析这种关系就无法验证。
结论
该实验的目的是观察油凝胶基质如何受共价和离子交联剂的存在的影响。结果显示,离子和共价交联剂产生了具有一系列力学特性的凝胶。从该实验可以证实的是,共价交联剂可以增加凝胶的弹性,而离子交联剂可以增加凝胶破裂。
8.CaCl2浓度对交联乳化油凝胶的力学特性和热稳定性的影响
本实验的目的是通过油凝胶的力学特性的变化来检查CaCl2浓度对其力学特性和结构特征的影响。
材料和方法
将8wt%大豆蛋白分离物溶液用葵花籽油乳化。将所得乳液在水浴中加热至t>40℃。将保持在95℃的2.4wt%低酰基结冷胶和高酰基结冷胶溶液称重,并添加至乳液中。将乳液和结冷胶的混合物均质化1分钟。使用移液管添加所需量的CaCl2(表21),然后再进行1分钟的均质化步骤。测量凝胶的温度,当温度低于60℃时,加入1ml 10wt%的转谷氨酰胺酶。然后将混合物均质化1分钟,之后放入模具中并冷藏2小时。之后,将样品置于培养箱(t=40℃)中2小时。此时,将样品从凝胶中取出。在40℃下将其余凝胶再脱水2小时,以进行烹饪性能测试。
将未脱水和脱水的样品进行TPA以确定凝胶的力学特性。对脱水和未脱水的样品拍摄图像并进一步进行视觉质地的描述。分析脱水样品的烹饪性能。简言之,将不粘锅放在设置为中火(设置5)的感应燃烧器上。将样品烹饪3分钟,然后从锅中取出。
然后将样品进行TPA并在高火下烹饪3分钟。
表20–凝胶形成所用配方。X mM表示CaCl2的变化量,其量记载于表21中。
成分
葵花籽油 50g 49.01
8wt%大豆蛋白分离物溶液 25g 24.50
2.4wt%低酰基结冷胶溶液. 12.5g 12.25
2.4wt%高酰基结冷胶溶液 12.5g 12.25
10wt%转谷氨酰胺酶溶液 1ml 0.98
X mM CaCl2 1ml 0.98
表21–溶液中的XmM CaCl2及其相对于整个凝胶配方的计算浓度。
溶液浓度(XmM) 最终凝胶浓度(mM)
250 4.90
500 9.80
750 14.71
1000 19.60
结果
尽管添加不同量的CaCl2在每种测试浓度下都导致凝胶形成,但每种浓度产生不同的质地。观察到样品之间的视觉差异,并总结在表24中。CaCl2浓度>9.8mM制作的油凝胶在平底锅干烧过程中保持其结构。所有样品都在与平底锅接触的凝胶表面上形成脆的浅棕色蛋白质膜。硬度和模量显示类似的趋势,在CaCl2浓度为9.8mM时形成最大值,随后随着CaCl2添加的增加,这些力学特性急剧下降(A和B)。在CaCl2浓度为9.8mM时,内聚性似乎降低,并随着浓度在该值附近降低或增加而增加。
表22–平底锅干烧3分钟前后油凝胶的视觉特征描述。
讨论
油凝胶的离子环境变化未导致凝胶的力学特性产生可预测的差异。相反,随着CaCl2的量增加,凝胶的硬度、模量和内聚性出现最大值和最小值。
结果表明,结冷胶网络是油凝胶力学特性的主要驱动因素。凝胶的热稳定性似乎也与系统中存在的CaCl2的量有关,随着离子浓度的增加,导致烹饪后结构的增加。这可能与达到临界CaCl2之前形成的结冷胶网络的强度有关。然而,在该临界点之后,结冷胶网络不再决定油凝胶的热稳定性。这表明热稳定性可能与大豆蛋白网络或在界面处结合的大豆蛋白的变化有关。在系统中增加带正电离子的浓度减少带负电大豆蛋白之间的静电排斥。这将允许蛋白质更紧密地包裹,从而在受到热处理时产生更厚的界面,提供更高的稳定性。
在杨氏模量的测量中可以发现本实验中需要注意的系统误差。在应力-应变曲线开始时,凝胶在测量工具的误差界限内(±0.05N)。这与凝胶的不平整表面一起,导致结果的大量变化,这可能不能代表凝胶的真实模量。
结论和建议
凝胶的硬度、模量和内聚性都可能受到存在于油凝胶系统中的阳离子量的影响。这似乎遵循了单相结冷胶系统的趋势。油凝胶的热稳定性也可能取决于系统中存在的离子量。因此,可以控制油凝胶的离子浓度,以便产生机械无损同时热稳定的纹理。建议检查更窄的5–15mM之间的CaCl2浓度,以便更清楚地确定在何处油凝胶的力学特性平稳。此外,检查食品中其他常见离子如KCl和NaCl的影响,将会是有益的。
9.分散相液滴尺寸对油凝胶的乳液粘度和随后的力学特性的影响
目前的油凝胶制剂中的油滴通过转谷氨酰胺酶化学交联的豌豆蛋白得以稳定化,使其与凝胶系统中的颗粒(或活性填料)结合。了解这些液滴如何影响油凝胶的宏观变形则将会对调整其力学特性非常重要。因此,本实验的主要目的是观察乳化液滴尺寸对油凝胶力学特性的影响。
材料和方法
使用分散机将8wt%的豌豆蛋白分离物分散至去离子水(demi water)中。通过使用分散机将聚合物溶解至热(95℃)水中,制备2.4wt%的低和高酰基结冷胶溶液。
为了制备乳液,使用分散机将葵花籽油分散至PPI分散液中。通过使用对应于分散机上20%、30%和40%功率的速度产生大、中、小液滴。所有乳液在给定速度下均质化3分钟。乳液形成后,在水浴中将乳液加热至60℃。然后加入所需量的LAGG和HAGG,并使用设置为形成乳液所用速度的分散机进行均质化。然后加入1mL 0.5M CaCal2,然后在温度低于60℃时加入1mL 10%mTgase。然后将油凝胶冷却至5℃保持1小时,然后在40℃下孵育2小时。然后将油凝胶切割成15x20 mm的圆柱体,用于通过TPA进行质构分析。
显微镜检查
在进行成像之前,用半水稀释样品乳液。稀释后,将1滴乳液置于载玻片上,用盖玻片固定并置于显微镜(Olympus CHB)上。图像在500倍下拍摄。在相同倍率下成像的尺用于校准尺寸。然后使用ImageJ(NIH,2020)分析图像。简言之,图像被裁成1000x1000像素的正方形。应用黑白阈值(70-255),并根据该数据测量每个图像中的液滴的面积和数量。
结果
实验表明,较高分散机速度(v40)的中值液滴面积为17.18μm2,而较低分散机速度下为31.77μm2。低和高分散机速度都导致多分散分布,但颗粒的主峰中存在差异。较高的速度导致液滴在0-2.5μm2处出现主峰,而较低的速度导致液滴在5-10μm2处出现主峰。
油凝胶的力学特性结果列于表23中。油凝胶的硬度显示出随着分散机速度的增加、因此随液滴尺寸的减小而增加。油凝胶的模量也显示出增加,但与硬度相比关系较弱。油凝胶的内聚性可能不受系统内存在的液滴的尺寸的影响。
表23–分散机速度对油凝胶模量和内聚性的影响。
v20 v30 v40
模量 0.52(0.1) 0.54(0.2) 0.68(0.1)
内聚性 0.26(0.0) 0.34(0.1) 0.2(0.0)
讨论
已显示改变分散机的速度影响油凝胶内液滴的分布。分散机剪切速度增加引起的液滴分布的这种变化转化成油凝胶力学特性的变化,考虑到油凝胶的硬度时尤其如此。这被认为是由于较小者的表面积与体积比更高,导致液滴堆积更紧密,液滴表面蛋白质之间的整体相互作用更多所致。因此,较高的表面积可能有助于通过转谷氨酰胺酶使豌豆蛋白表面交联的机会更大,这可能导致凝胶结构更硬,杨氏模量增加。
取决于本实验中产生的油凝胶的应用而考虑选择液滴尺寸可能是相关的。对于高油释放,可能需要增加乳液液滴尺寸,而较小的液滴尺寸可用于更受控的释放。
由于在之前的实验中没有报道分散机速度或均质化时间,因此本实验突出了所报告方案中的系统误差。尽管在之前的实验中,小心地在分散机(v30)上使用相同的速度,但液滴尺寸分布的影响并不像本实验中所呈现的那样重要。因此,对于进一步的实验和方案,将报告分散机的速度和均质化时间。还需要重点注意的是,使用了一种相当不精确的方法来确定液滴的尺寸。但由于载玻片的放大率没有改变,该方法允许辨别液滴之间的质量差异。因此,不应逐字记录所报告的液滴尺寸面积,但应理解存在一定程度的不准确。有趣的是,注意到液滴尺寸的主要差异出现在较小的尺寸分布中,而较大的液滴分布相似。这可能是乳液内以相同速度发生的不稳定现象(例如聚结)的结果,也可能是图像分析软件方法的结果。
结论和建议
均质化速度改变乳液液滴尺寸分布的观察结果可能是工艺规模化需要考虑的重要参数。因此,生产这种硬度增加的油凝胶将得益于高的均质化速度。当从使用分散机生产100mL油凝胶转变为使用一件标准厨房设备(例如手动混合器)生产1000mL油凝胶时,这可能是一个挑战。
10.添加椰子油对重新配制的油凝胶的力学特性的影响
先前的实验结果表明,在油凝胶制剂中添加固体脂肪导致硬度增加。之前的实验是在HPMC-结冷胶基质中进行的,而不是在PPI-结冷胶基质中。椰子油之所以被选为固体脂肪源,是因为其消费者接受度、低持续性问题。本实验的目的是测定椰子油的量的变化将如何改变油凝胶的机械和烹调特性。
材料和方法
使用分散机将8wt%豌豆蛋白分离物分散至去离子水中。通过使用分散机将胶溶于热(95℃)水中,产生2.4wt%的低和高酰基结冷胶溶液。将椰子油以不同的量添加至葵花籽油中(表24),加热至95℃并轻轻摇动以使油均匀。
然后通过使用设置为30%的分散机乳化3分钟,将每种脂肪混合物乳化至豌豆蛋白分离物分散体中。然后将乳液加热至60℃,接着加入热的低和高酰基结冷胶溶液。然后将1mL 0.5M CaCl2添加至聚合物分散体中,之后在分散体温度介于55–60℃时添加1mL10wt%mTgase溶液。然后将油凝胶放入模具中,并在5℃下冷却12小时。随后,在40℃下将油凝胶孵育2小时,然后在40℃干燥2小时。在干燥之前和之后从油凝胶中提取样品用于TPA分析。
表24–添加至每种油凝胶中的椰子油比例。
椰子油(%) 0 5 10 20
葵花籽油(g) 50 44.9 39.8 29.6
椰子油(g) 0 5.1 10.2 20.4
结果
干燥之前的结果显示,在干燥之前,添加椰子油的量不显著改变油凝胶的硬度、模量和内聚性。干燥之后,在20%椰子油样品的纸上可见油环。这在10%的样品上也有些明显,但在5%或0%的椰子油样品上不存在。
干燥导致样品的硬度大幅增加,硬度增加与样品中椰子油的含量相关。油凝胶的模量也可见同样的趋势。油凝胶中存在的椰子脂的量似乎不改变内聚性。
讨论
在干燥前将一部分固体脂肪添加至油凝胶制剂中似乎影响很小,但在干燥后在椰子脂大于10%时发生显著的影响。干燥对油凝胶硬度的影响在之前的实验中可见,并认为这是由于连续相作为非活性填料,阻碍了脂肪晶体网络的形成。少量椰子油(<10%)的存在似乎不增加硬度。这可能是因为椰子油中没有足够的固体脂肪,无法在油凝胶中形成另一跨空间的网络。
在干燥过程中,在20%和10%的样品周围可见一圈脂肪,但5%和0%的样品周围没有脂肪。由于干燥发生在超过椰子脂熔点的温度下,因此认为这种脂肪是从油凝胶中分离的椰子脂相。这首先表明,10%和20%的样品中存在的脂肪量实际上低于此处报告的脂肪量。
结论和建议
该实验表明,通过在油凝胶配方中加入10%至20%的椰子脂,油凝胶的总硬度可提高约一倍。这种硬化高度依赖于温度,在干燥过程中椰子脂很可能与油凝胶相分离。记住之前关于固体脂肪含量的实验,考虑使用固体脂肪含量高于椰子脂的脂肪可能是明智的。
11.孵育和干燥时间对油凝胶力学特性的影响
油凝胶的生产可包括孵育步骤,以便使微生物转谷氨酰胺酶交联蛋白质。随后,使用干燥步骤以通过蒸发油凝胶中的水来浓缩脂肪。到目前为止,已经显示,在油凝胶中添加和孵育mTgase可影响热稳定性(实验5)。类似地,干燥过程似乎改善油凝胶的力学特性和热稳定性。然而,到目前为止,还没有研究这些过程对油凝胶系统的影响程度。因此,本实验的目的是记录孵育和干燥时间的变化如何影响油凝胶的力学特性。
材料和方法
使用表25中所示的成分和比例制备油凝胶。首先,使用设置为速度40的分散机在8wt%PPI和葵花籽油之间形成乳液。在这之后,通过水浴将乳液加热至70℃。然后将热的(95℃)LAGG和HAGG添加至热的(70℃)乳液中,并使用手动混合器混合在一起。随后,加入0.5M CaCl2溶液。将混合物冷却至60℃以下,并加入10wt%的mTgase。然后将分散体倒入模具中并冷却至5℃。随后,从模具上切下圆柱形样品(直径=20mm,高度=20mm)。
将样品放入密封容器中,并在40℃的孵育箱中孵育1、2、4和24小时。为了测试干燥对油凝胶力学特性的影响,首先将所有样品在40℃下孵育2小时。此后,将样品容器开封,并将油凝胶干燥0、2、4和24小时。在质构分析之前,将样品放在冰箱中至少2小时,以确保它们都处于相同的温度。
表25–用于制造用于测试干燥和孵育时间影响的油凝胶的成分和比例。
结果
在24小时的孵育过程中,硬度、模量和断裂应变都显示出轻微的增加。内聚性并未显示出随孵育时间有任何大的变化。力学特性的最大变化发生在样品的断裂应变上,在24小时的孵育过程中,断裂应变从0.36增加至0.41。
在40℃下干燥样品,导致油凝胶的总固体量从49.4%增加至82.3%。由于水分损失,油凝胶的力学特性显示出大量变化。干燥24小时后,凝胶的硬度从10.4增加至38.2N,模量从0.51增加至1.67Pa。油凝胶的断裂应变和内聚性也受到干燥的影响,在干燥过程期间,两者的值都有所增加。TPA测试结果列于表26中。
表26–干燥过程中油凝胶力学特性的TPA结果。
结果以平均值表示(标准偏差;n=2)。
时间(小时) 0 2 4 24
硬度(N) 10.4(0.69) 13.24(0.88) 17.26(2.16) 38.20(2.50)
模量(Pa) 0.51(0.05) 0.59(0.06) 0.57(0.16) 1.67(0.12)
断裂应变 0.34(0.01) 0.35(0.02) 0.37(0.04) 0.40(0.01)
内聚性 0.16(0.01) 0.21(0.02) 0.18(0.04) 0.29(0.01)
讨论
总的来说,孵育可能对油凝胶的力学特性影响很小。尽管一些力学参数显示随时间而增加(如硬度和断裂应变)。从加工的角度来看,这意味着短的孵育期足以获得转谷氨酰胺酶连接网络的热稳定效果。所需的短时间可能与添加至油凝胶中的mTgase过量有关,因为迄今为止没有测试集中于优化油凝胶所需的量。
油凝胶的脱水可能对其力学特性产生更大的影响。这可以从表26中可见,在40℃下增加脱水时间导致所有测量的力学参数增加。水含量的降低导致溶解聚合物的浓度增加,这可能导致油凝胶的硬度和模量增加,如前所示。此外,交联和稳定的蛋白质-油水界面阻止了乳液液滴聚结并保持了其结构。然后可以使用脱水作为可以相对容易地调整到油凝胶应用所需的特性的一种参数。
结论和建议
本实验旨在探讨孵育和脱水时间的变化如何影响油凝胶的力学特性。孵育时间可能影响不大,而改变干燥时间可能导致力学特性的大量变化。另一方面,干燥可能对力学特性有很大影响。因此,可以根据试图模拟的内容来调整干燥行为。
总体结论和建议
已显示通过聚合物的顺序凝胶化来使用植物基蛋白质与成键的多糖组合构造液体油是可能的。除杨氏模量外,所形成的材料的性质与牛肉脂肪组织相似。改变杨氏模量的方法建议是以油凝胶中存在的固体脂肪量为基础(表27)。
目前,仅显示了类似物作为独立材料发挥作用。但它确实展示出一些实际应用。首先,该类似材料可以用作意在模拟整个肌肉组织的新型肉类类似物中的成分。这可以是肌肉组织的肥瘦相间花纹(marbling),也可以是肌肉间脂肪,比如肋眼牛排上的脂肪盖(fat-cap)。对于这种应用,在煎制过程中可见的良好热稳定性将是有用的。其次,这种材料可以用作猪肉背部脂肪,用于香肠类似物的内部。因此,弹性和高断裂点将使其能够承受绞肉机的机械工作。此外,基于其物理化学组成调整其脂肪稳定性的可能性可能有助于使香肠类似物更多汁。最后,该材料的组成为食品中的一种新型质地提供了许多新的机会。表27–实验结果总结及其在影响所研究油凝胶力学特性方面的作用。具体地从实验数据可见,这些可以是油凝胶中的参数,它们可以进行调整以提供不同结果。
上标表示在其中研究效果的基质:(1)2.4wt%HPMC,1:1LAGG
[2.4wt%]:HAGG[2.4wt%];(2)8wt%P/SPI,1:1LAGG[2.4wt%]:HAGG[2.4wt%]。
进一步的实验
在初步实验中,特别是通过定向添加交联剂、氯化钙和微生物转谷氨酰胺酶来进行蛋白质和多糖的凝胶化。它们可能都需要在几乎没有重叠的特定温度下添加。由于结冷胶凝胶的水活性高,组分也可以任选地扩散至凝胶中或从凝胶中扩散出来。这个实验旨在以2种浓度(0.5M和0.05M)的氯化钙下验证这一假设。
材料和方法
连续相 %Rel. g
Unisol GP 5.00% 19.14
Kelcogel Gellan F 0.70% 2.68
Kelcogel Gellan LT 100 0.10% 0.38
柠檬酸钠 0.20% 0.76
氯化钠 0.29% 1.11
31.99% 358.76
浴1;0.05M,MT+ g
氯化钙 0.56% 5.60
微生物转谷氨酰胺酶 0.002 2.00
99.24% 992.40
浴2;0.5M,MT+ g
氯化钙 5.56% 55.60
微生物转谷氨酰胺酶 0.002 2.00
94.24% 942.40
浴3;0.5M,MT+ g
氯化钙 5.56% 55.60
94.24% 944.40
浴4;0.5M,MT- g
氯化钙 5.56% 5.60
94.24% 994.40
浴:
1.将氯化钙和转谷氨酰胺酶与水混合。
2.混合溶解。
3.在水浴中加热至55℃。
TVF(纹理化植物脂肪)配方:
1.混合柠檬酸钠、氯化钠和水。混合直至溶解。
2.干混unisol GP、Gellan F和Gellan LT 100。
3.分散至水中。
4.在室温下混合5分钟。
5.90℃加热15分钟。
6.在90℃下缓慢加入油。对于1kg产品,此步骤需要约5分钟。
7.将油凝胶倒入模具中,在室温下凝固。
8.切成方块,并放入55℃水浴中1小时。
9.在冰箱中冷却。
10.然后对样品进行油炸,并对凝胶方块进行单次渗透TA。
结果
-初始水合蛋白质和多糖混合物(步骤3和4)的粘度似乎(大大)低于初始实验中的粘度。这可能与氯化钠的加入有关,氯化钠降低了水合结冷胶分散体的粘度。
-降低的粘度使大豆蛋白分离物的分散更容易。
-在蛋白质水合和变性步骤(步骤4-5)期间,分散体没有起泡。
-与初始实验相比,乳液形成正常进行。
-在不添加交联剂的情况下,凝胶在模具中的凝固(步骤7)更不容易在不期望的时间凝固。
-凝胶仍浸没在浴中,但可以翻转或搅拌以确保钙和酶充分扩散至产品中。
-孵育1小时后,所有凝胶样品在物理上似乎更硬。
-油炸样品显示,无论水浴中酶存在与否或者氯化钙量如何,所有样品都是热稳定的。
-浴中CaCl2浓度似乎对样品的断裂应力和应变具有很大影响,而微生物转谷氨酰胺酶的添加没有如此大的影响。
-使用5M CaCl2产生约10N的断裂应力和约32%的断裂应变,而0.5M CaCl2导致较低的断裂应力(约6N)和较高的断裂应变(40%)。
结论
-使用间接交联法似乎为TVF的生产提供了一种更稳健的方法。
-凝胶的性质可以通过改变浴中氯化钙的量来改变。
-50℃下1小时的孵育时间是任意选择的;应进行实验以观察孵育时间是否影响凝胶结构。
-在较低温度下用0.5M CaCl2浴进行长时间孵育也是有效的。然而,冷藏8小时后,样品具有苦味。可能是CaCl2过多。
-目前还不知道如果使用间接添加钙的方法,是否需要转谷氨酰胺酶。

Claims (22)

1.一种用于制造油凝胶的方法,所述方法包括混合阶段、交联阶段和任选的干燥阶段;其中
-所述混合阶段包括将起始材料混合,以提供起始混合物,其中所述起始材料包括(i)水胶体、(ii)蛋白质、(iii)一种或多种脂肪和油和(iv)水,其中所述蛋白质是植物类蛋白质,并且其中所述一种或多种脂肪和油是植物类的;
-所述交联阶段包括使所述起始混合物中的所述水胶体和所述蛋白质交联,以提供交联结构;并且
-所述任选的干燥阶段包括干燥所述交联结构,以提供进一步处理的交联结构;
其中所述油凝胶包括所述交联结构,或其中所述油凝胶包括所述进一步处理的交联结构,其中所述油凝胶包括相对于所述油凝胶的总量而言总量在20-90wt.%范围内的脂肪和油。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述混合阶段包括初始混合阶段和乳化阶段;其中
-所述初始混合阶段包括将所述水胶体、所述蛋白质和所述水混合,以提供初始起始混合物,并且
-所述乳化阶段包括将所述一种或多种脂肪和油乳化至所述初始起始混合物中,其中所述起始混合物包括乳液。
3.根据权利要求2所述的方法,其中所述起始材料还包括螯合剂,其中所述初始混合阶段包括将所述水胶体、所述蛋白质、所述螯合剂和所述水混合,以提供所述初始起始混合物。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,还包括设置在所述混合阶段和所述交联阶段之间的凝固阶段,其中所述凝固阶段包括将所述起始混合物冷却至凝固冷却温度,以提供凝固的起始混合物,其中所述凝固冷却温度为最大40℃。
5.根据权利要求4所述的方法,其包括将所述起始混合物在模具中冷却。
6.根据权利要求4-5中任一项所述的方法,其中所述方法还包括设置在所述凝固阶段和所述交联阶段之间的切割阶段,其中所述切割阶段包括减小所述凝固的起始混合物的尺寸,其中所述尺寸减小至0.5-5cm。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述交联阶段包括向所述起始混合物提供水胶体交联剂和交联酶,用于使所述起始混合物中的所述水胶体和所述蛋白质交联。
8.根据权利要求7所述的方法,其中所述交联阶段包括:
-使所述起始混合物与交联剂溶液接触,其中所述交联剂溶液包括所述交联酶和所述水胶体交联剂,和
-将所述交联酶和所述水胶体交联剂扩散在所述起始混合物中,以使所述蛋白质和所述水胶体交联。
9.根据权利要求8所述的方法,其中使所述起始混合物与所述交联剂溶液接触包括将所述起始混合物浸入所述交联剂溶液中;并且其中所述交联阶段包括在交联孵育期间将所述起始混合物的温度保持在孵育温度,其中所述孵育温度选自40-60℃的范围;并且其中所述交联孵育期间为30分钟至4小时。
10.根据前述权利要求7-9中任一项所述的方法,其中所述水胶体交联剂包括盐,所述盐包括选自(i)钙、(ii)钾、(iii)钠和(iv)镁的一种或多种阳离子。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述盐包括CaCl2
12.根据权利要求7-11中任一项所述的方法,其中所述交联酶包括转谷氨酰胺酶。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述蛋白质包括蛋白质分离物。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述蛋白质包括(i)豌豆蛋白、(ii)大豆蛋白、(iii)羽扇豆蛋白、(iv)鹰嘴豆蛋白、(v)小麦蛋白、(vi)燕麦蛋白、(vii)马铃薯蛋白、(viii)亚麻蛋白、(ix)玉米蛋白、(x)大麦蛋白、(xi)黑麦蛋白、(xii)豆类蛋白、(xiii)螺旋藻蛋白、(xiv)油菜籽蛋白、(xv)蚕豆蛋白和(xvi)绿豆蛋白、(xvii)菜豆蛋白、(xviii)水稻蛋白、(xiv)真菌蛋白和(xv)藻类蛋白中的一种或多种蛋白质。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述一种或多种脂肪和油包括(i)棕榈脂、(ii)椰子脂、(iii)可可脂、(iv)葵花籽油、(v)橄榄油、(vi)菜籽油、(vii)大豆油、(viii)花生油和(ix)米糠油中的一种或多种。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述水胶体包括(i)结冷胶、(ii)琼脂、(iii)黄原胶、(iv)果胶、(v)海藻酸钠、(vi)明胶、(vii)刺槐豆胶、(viii)亚麻籽胶、(ix)瓜尔胶、(x)羧甲基纤维素、(xi)阿拉伯胶、(xii)卡拉胶和(xiii)甲基纤维素中的一种或多种。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述水胶体包括结冷胶,所述结冷胶包括低酰基结冷胶和高酰基结冷胶,其中所述高酰基结冷胶包括超过50%的酰基化程度,并且所述低酰基结冷胶包括等于或低于50%的酰基化程度;其中所述低酰基结冷胶与所述高酰基结冷胶的重量比选自1:10–10:1的范围。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中相对于所述起始混合物的总重量,所述起始混合物中的水胶体的总重量在0.01-5wt.%的范围内选择,并且其中相对于所述起始混合物的总重量,所述起始混合物中的蛋白质的总重量在0.5-10wt.%的范围内选择。
19.一种油凝胶,其包括交联的蛋白质和交联的水胶体和一种或多种脂肪和油,其中所述蛋白质是植物类的,并且其中所述一种或多种脂肪和油是植物类的,其中所述油凝胶包括20-90wt.%范围内的油和脂肪含量,其中所述油凝胶在被加热至100℃的温度时基本上保持其形状。
20.根据权利要求19所述的油凝胶,其中所述油凝胶包括0.5-25wt.%的蛋白质和0.1-15wt.%的水胶体。
21.一种食物产品,其包括(i)根据权利要求19-20中任一项所述的油凝胶,或(ii)能通过根据权利要求1-18中任一项所述的方法获得的油凝胶。
22.根据权利要求21所述的食物产品,其中所述食物产品是肉类的素食类似物。
CN202180057427.3A 2020-08-07 2021-08-06 油凝胶 Pending CN116507210A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2026242 2020-08-07
NL2026242A NL2026242B9 (en) 2020-08-07 2020-08-07 Oleogel
PCT/NL2021/050497 WO2022031172A1 (en) 2020-08-07 2021-08-06 Oleogel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116507210A true CN116507210A (zh) 2023-07-28

Family

ID=73402018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180057427.3A Pending CN116507210A (zh) 2020-08-07 2021-08-06 油凝胶

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20230270128A1 (zh)
EP (1) EP4192254A1 (zh)
CN (1) CN116507210A (zh)
AU (1) AU2021321272A1 (zh)
BR (1) BR112023001917A2 (zh)
CA (1) CA3187755A1 (zh)
MX (1) MX2023001346A (zh)
NL (1) NL2026242B9 (zh)
WO (1) WO2022031172A1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2022264978A1 (zh) * 2021-06-18 2022-12-22
CN114847396B (zh) * 2022-04-24 2023-06-02 华南农业大学 一种可打印蛋白网络的双凝胶及其制备方法和应用
CN114747653A (zh) * 2022-05-10 2022-07-15 江南大学 一种以植物蛋白和柑橘纤维为基质的脂肪模拟物及其在植物蛋白肉中的应用
CN115226852B (zh) * 2022-05-13 2023-06-02 华南农业大学 一种低饱和脂肪酸肉丸及其制备方法
WO2024018028A1 (en) * 2022-07-21 2024-01-25 Kerry Group Services International Limited An animal fat replacement product
CN115226784B (zh) * 2022-07-28 2023-09-29 江南大学 一种基于微藻蛋白制备植物肉专用脂肪的方法及应用
CN115399461A (zh) * 2022-08-30 2022-11-29 常熟理工学院 一种益生菌缓释果冻及其制备方法和应用
WO2024079267A1 (en) 2022-10-14 2024-04-18 Société des Produits Nestlé S.A. Non-fractionated legume based animal fat substitute
CN116420868A (zh) * 2023-04-13 2023-07-14 东北农业大学 一种富含膳食纤维的植物基脂肪代替物的制备方法
US11896687B1 (en) 2023-05-22 2024-02-13 Shiru, Inc. Oleogel having a protein microstructure with optimized oil release properties for replacing structured fats and saturated oils in food and cosmetic products

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5213829A (en) * 1990-02-23 1993-05-25 Lipidyne Corporation Meat products containing artificial edible adipose and methods of making
MXPA04000428A (es) * 2001-07-16 2004-03-18 Danisco Alimento que contiene proteina que comprende una enzima de entrelazamiento y un hidrocoloide.
WO2007054197A1 (en) * 2005-11-14 2007-05-18 Unilever N.V. Food products, ingredients therefor and use of those food products and ingredients
JP6194574B2 (ja) * 2012-10-31 2017-09-13 不二製油株式会社 未加熱動物組織様の食品
KR20180128002A (ko) * 2016-03-30 2018-11-30 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 올레오겔의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
BR112023001917A2 (pt) 2023-03-07
WO2022031172A1 (en) 2022-02-10
AU2021321272A1 (en) 2023-03-16
MX2023001346A (es) 2023-04-27
NL2026242B9 (en) 2022-08-09
NL2026242B1 (en) 2022-04-13
EP4192254A1 (en) 2023-06-14
CA3187755A1 (en) 2022-02-10
US20230270128A1 (en) 2023-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN116507210A (zh) 油凝胶
Tavernier et al. The potential of waxes to alter the microstructural properties of emulsion‐templated oleogels
Zhuang et al. The effects of three polysaccharides on the gelation properties of myofibrillar protein: Phase behaviour and moisture stability
CN114173573A (zh) 仿碎肉产品
CN109169955B (zh) 含蛋白质-多糖的低脂肪类涂抹物及其制备方法与应用
JP2010505412A (ja) 繊維状食物材料
US20230413855A1 (en) Binder system for a meat analogue product
JP2023538330A (ja) ビーガン用サーモン類似物の製造方法
CN114190443A (zh) 一种蛋白凝胶剂制备油凝胶的方法
WO2022197249A1 (en) Fat tissue substitutes and methods of making the same
Asyrul-Izhar et al. Incorporation of different physical forms of fat replacers in the production of low-fat/reduced-fat meat products: Which is more practical?
Ghafouri-Oskuei et al. Mechanical attributes, colloidal interactions, and microstructure of meat batter influenced by flaxseed flour and tomato powder
CN113974137B (zh) 一种基于微胶囊技术制备多糖基肥肉组织的工艺
CN116115534A (zh) 一种温敏性植物纤维基乳液凝胶、油凝胶及其制备方法和应用
JP7355967B1 (ja) 加工肉様食品の製造方法、加工肉様食品のジューシー感の向上方法、乳化ゲルの破断抑制方法、および凍結乳化ゲル
US20240138433A1 (en) Plant-based intramuscular fat substitutes
US20220369666A1 (en) Process for producing cookable, fibrous meat analogs via directional freezing
WO2023199757A1 (ja) 乳化ゲル、乳化ゲルの製造方法、加工肉様食品および加工肉様食品の製造方法
Yang Process development for the manufacture of soybean mozzarella cheese analogs
CN117156975A (zh) 植物基肌内脂肪替代品
CN115836726A (zh) 一种纳米乳液、植物肉及其制备方法
TW202316974A (zh) 具高熱穩定性凝膠組成物及其製造方法
WO2023199758A1 (ja) 加工肉様食品の製造方法、加工肉様食品のジューシー感の向上方法、乳化ゲルの破断抑制方法、および凍結乳化ゲル
CA3177088A1 (en) Process for producing cookable, fibrous meat analogs with directional freezing
WO2024079267A1 (en) Non-fractionated legume based animal fat substitute

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination