CN1278146A - 用于食品营养强化的钙复合物 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于强化饮料和食品,特别是牛奶的新型钙复合物。强化复合物包含钙源和带负电荷的乳化剂,含有或不含有有机酸或无机酸或其盐。已经发现在强化牛奶和含牛奶蛋白质饮料方面特别有效,且没有蛋白质凝结,或产品结构没有明显改变。

Description

用于食品营养强化的钙复合物
发明所属技术领域
本发明涉食品和饮料，特别是含牛乳蛋白质的食品和饮料的钙强化。
发明背景
牛奶是重要的膳食钙源。作为人体内最丰富的矿物质的钙，是骨骼和牙齿的主要成分。这种矿物质在几种生理系统中也扮演着重要的角色。钙对于年轻人的健康骨骼和牙齿的生长是重要的，因此充分的摄入是必需的。钙状态也可以是老年人骨质疏松发展的一个因素。
由于人体中不能产生矿物质，因此需要完全依赖于外部提供的营养性或补充性的钙。摄入充足的钙的重要性在人的一生当中都是被确认的。1994年，NIH Consensus Development Panel修订的针对各年龄组的建议每日钙摄入量从800-1200mg每日至1500mg每日。
已有建议将钙与酪蛋白相联系可以改善在胃肠道中的吸收。还发现一般钙的有机酸盐比它的无机酸盐更具有生物可利用性。柠檬酸钙由于其高的生物可利用性，在用于强化食品方面具有超过其它钙盐的优点。例如，柠檬酸钙与一般的钙相反，反而具有妨碍其它矿物质，特别是铁吸收的边缘效应。而且，长期用柠檬酸钙进行钙补充可以减少肾和尿结石形成的危险，因为柠檬酸离子是形成结石钙盐的结晶作用的抑制剂。
将钙添加进饮料，特别是牛奶是非常困难的。如果使用的是难溶的或完全不溶的钙源，如果没有使用稳定剂，特别会发生上述盐的沉淀。如果使用高可溶的钙源(氯化钙等)，钙和钙敏成分例如，牛乳蛋白质会发生交互作用。这些交互作用会导致上述成分在温度处理期间，即使在巴氏灭菌法温度下的温度处理期间凝结。另外，一些钙盐系统的PH值可能与其它成分不相容或影响风味。
美国专利4701329和4851243公开了三碱基磷酸钙、角叉菜胶和瓜尔豆胶在富钙和亚磷的牛奶中的使用。在该系统中使用起稳定作用的树胶是必须的，用以防止不溶钙盐的沉淀，也可以增加牛奶的稠度。
美国专利4840814公开了一种用于制备富钙牛奶的方法，其中所述牛奶在添加可溶钙盐之前被加热处理。这需要附加的处理，且也会影响牛奶的质量。另外，该方法仅限于增加钙量至30mg％。
一系列的专利，例如美国专利4722847和4919963(和许多后续专利)公开了使用柠檬酸-苹果酸钙复合物用于饮料、饮料浓缩液的强化，和作为添加剂。当PH值保持低于PH5的情况下，该系统是稳定的。对于许多饮料该PH值会产生酸味和蛋白质，特别是牛乳蛋白质的不稳定。这个问题在美国专利4871554和5500232中也会遇到。
EP0709033公开了补充钙的牛奶饮料的制备方法，它是通过使用从乳清中提取的矿物质而实现的。虽然这种创造的产品具有良好的风味和稳定性，但补充量限于40mg％。
发明概述
我们研制出一种复合物，它包括钙源和带负电荷的乳化剂，含有或不含有有机酸或无机酸或其盐，该复合物可以用于强化饮料和食品，并改善口味，且不影响产品质量。
根据本发明，提供了一种复合物，它是通过合适的钙源、带负电荷的乳化剂，在含有或不含有有机酸或无机酸或其盐的情况下的交互作用而形成的。
在含有钙敏成分，例如蛋白质的系统中上述复合物反应得特别好。
发明详述
主要用于产生该复合物的钙源可以包括氢氧化钙、碳酸钙、氯化钙、磷酸钙、硫酸钙、硝酸钙、乳酸钙、延胡索酸钙、柠檬酸钙、醋酸钙、甘油磷酸钙或氧化钙，但优选氢氧化钙。使用碱源，例如氢氧化钙优选中和复合物的PH值。如果使用非碱性钙源，接着必须加入碱性剂以中和该复合物的PH值，其中可以使用任何食品级的碱性剂。
可以用于形成上述复合物的带负电荷的乳化剂包括但不仅限于甘油单酯的柠檬酸酯CITREM(Danisco Ingredients，Inc.，New century，KS，)、硬脂酰乳酰酸盐(钠、钙或酸)、酶变性卵磷脂、硬脂酰柠檬酸盐、脂肪酸和其盐或甘油单酯的二乙酰酒石酸酯。CITREM是最优选的。使用的乳化剂不仅限于有单个酰基或脂肪酸成分的那些，例如基于特殊的碳链长度或不饱和度的物质。
使用的乳化剂优选是水合的，这样使得乳化剂更易分散，且更易于与阳离子交换。这可以通过根据使用的乳化剂的类型而采用不同的方式来完成，且对于熟悉本领域的技术人员来说是公知的。例如，水合的常规方法是通过加热乳化剂和水的浆液至70℃以上，并保持一段时间(一般超过10分钟)来完成的。一旦水合，乳化剂分散体被冷却至接近室温。
可以使用许多酸中的任意一种，例如柠檬酸、乳酸、苹果酸、延胡索酸、葡萄糖酸、琥珀酸、酒石酸或抗坏血酸、或无机酸例如磷酸。可以使用这些酸的盐包括前述酸的钾、钠或钙盐。对于本发明，最优选的酸是柠檬酸。
可选地，该复合物在进一步用于食品的强化之前，可以被干燥，且如果需要可供贮藏。在各组分存在的量是充足的情况下，需要形成该复合物的量不是严格提供的。上述组分的简单的混合足以形成该复合物。当在该复合物中没有使用酸的情况下，钙(来自钙源)与表面活性剂的重量比是从1∶10至10∶1，且优选2∶1至1∶2。当在该复合物中使用酸的情况下，酸与钙的重量比从5∶1至1∶5，且优选2∶1至1∶2，而钙与表面活性剂的重量比从100∶1至1∶5。上述组分优选溶解于水中以便于混合和复合物的形成。溶液的浓度优选1-5％wt.或更多。对于任何具体的应用，本领域普通技术人员可以容易的确定合适的用量。
通过合适的钙源、带负电荷乳化剂在有或没有有机酸或无机酸或其盐的情况下的交互作用该复合物可以方便地形成。例如，通过向乳化剂中添加酸或酸的盐并混合，且接着添加钙源制备上述复合物。
当添加碱性钙源例如氢氧化钙时，系统的PH值被中和。或者，添加非碱性钙源，接着用碱性剂中和。任何食品级碱性剂可以用于中和包括但不仅限于氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾和碳酸氢钾。
本发明也提供一种强化食品，具有一种包含钙和带负电荷乳化剂并含有或不含有有机酸或无机酸或其盐的强化量的复合物。
食品可以是乳制品例如牛奶饮料、液体营养产品或其它饮料例如果汁、或甜食例如冰淇淋。
包含一种强化量的复合物的强化食品可以通过形成复合物并向食品中添加复合物的方法制备。上述食品可以接着通过常规方法被加热处理，没有任何质量损失例如沉淀、凝结、或加工设备的污染。得到的强化食品在感官质量上类似于其未强化的对应品。它具有类似的颜色和味道，没有食品的结构、粘度或口感上的较大的改变。
添加进食品的复合物的量不是严格的，且根据复合物的钙含量和所需的强化量而定。一般，用以强化食品的以足够的量添加的复合物是强化5％至200％的建议的每日摄入量的钙，虽然更多的量是可以的，如果需要的话。
可以向食品中添加稳定剂，优选在复合物添加进食品之前。稳定剂可以以水溶液或悬浮液或作为干粉的形式添加进食品中。可以使用的稳定剂包括但不限于角叉菜胶、黄原胶、吉兰糖胶、果胶、藻酸盐、阿拉伯树胶、羧甲基纤维素、变性和非变性淀粉、藻酸丙二醇酯、槐树豆胶、瓜尔豆胶、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素或其两种或更多种的混合物。优选用于膳食产品，角叉菜胶用作稳定剂。
下列实施例进一步说明本发明。
实施例
实施例1
下列实施例想要证明各种各样的乳化剂和/或钙源在制备这些复合物方面可以是有效的。
按下列配方制备出用于强化牛奶的复合物。
    样品     乳化剂   用量   酸     用量   钙源   用量
    1     SSL   2.52g   柠檬酸     1.19g   氢氧化钙   0.84g
    2     CSL   5.25g   柠檬酸     1.58g   未用
    3     SSL   2.52g   柠檬酸     1.19g   乳酸钙   3.47g
    4     SSL   3.02g   柠檬酸     1.41g   氢氧化钙   0.84g
    5     CITREM   2.97g   柠檬酸     1.19g   氢氧化钙   0.84g
    6     CITREM   2.97g   柠檬酸     1.19g   氢氧化钙   0.90g
    SSL＝硬脂酰-2-乳酰酸钠、CSL＝硬脂酰-2-乳酰酸钙
乳化剂与50ml水混合，该分散体被加热至150°F接着被冷却到100°F。对于样品1-3，溶于10ml水中的酸溶液接着在猛力搅拌的情况下，被加入到水合乳化剂中。对于样品4和5，将酸在猛力搅拌的情况下直接加入进水合乳化剂中。当在合适的情况下，在10ml水中的钙源分散体接着在猛力搅拌的情况下，被加入到乳化剂-酸悬浮液中。6.6g的脱脂奶粉在搅拌的情况下，被加入到700ml的脱脂奶中。得到的复合物在猛力搅拌的情况下被加入到足够的脱脂奶(在120°F)中，以使最终的钙强化牛奶的容积达到750ml。使用所需的30％氢氧化钠溶液将牛奶的PH值调节到7.0。接着使用两级APV Rannie均质机在总压2500/500psi的条件下，将牛奶均质。上述强化牛奶被装进125ml的婴儿食用瓶中在163°F的条件下，施行巴氏消毒15秒，在冰水浴中快速冷却，接着在冷藏库中贮藏。
在1周之后对样品进行沉淀和口感评价，且2周之后进行沉淀评价。
结果：
样         0周              1周                     2周
1        无沉淀    轻微的沉淀，轻微的Emul风味     一些沉淀
2        无沉淀    轻微的沉淀，好的风味           轻微的沉淀，
3        无沉淀    轻微的沉淀，轻微的Emul*风味    一些沉淀
4        无沉淀    无沉淀，好的风味               一些沉淀，好的风味
5        无沉淀    无沉淀，好的风味               无沉淀，好的风味
6        无沉淀    无沉淀，好的风味               无沉淀，好的风味
实施例2
i)将450g的CITREM的浆液在室温下与15kg的水混合60分钟。该悬浮液被加热至165°F，且在搅拌下保持该温度10分钟，接着冷却至90°F(悬浮液#1)。544.5g的柠檬酸溶于6.1kg的水的溶液通过在室温下的混合制得(溶液#2)。通过将333.0g的氢氧化钙在室温下5000g的水中混合制得氢氧化钙悬浮液(悬浮液#3)。将溶液#2加入悬浮液#1且成分混合60分钟。悬浮液#3被接着加入，且产生的悬浮液混合60分钟。
ii)在40-60°F的温度下，45.0g的角叉菜胶(SeaKem CM611，FMCCorporation，Philadelphia，PA)被加入到10kg的脱脂奶中并混合5分钟。将所述牛奶接着加热到165°F，并在搅拌下保持165°F温度5分钟。
iii)在40-60°F的温度下，2505.0g的脱脂奶粉(NFDM)被加入到260 kg的脱脂奶中，且该牛奶被混合10分钟。将所述牛奶接着加热到120°F，且将角叉菜胶/牛奶混合物(ii)缓慢地加入，且得到的牛奶被混合5分钟。将所述牛奶加热到149°F，并保持5分钟。该牛奶被冷却至90°F，且钙复合物被缓慢地加入。得到的钙强化牛奶被混合10分钟，并加入22.5g的奶油/牛奶风味剂。使用10％氢氧化钾溶液将牛奶的PH值调节到6.9-7.0。检查固形物含量。
iv)在下述条件下，样品被接着进行加热处理。
巴氏灭菌：
上述钙强化牛奶在120°F和25000/500psi压强条件下被均质。该牛奶接着在163°F下进行巴氏灭菌15秒，并接着注入330ml的玻璃瓶中。上述奶瓶接着在冷水中被冷却，且在40°F温度下冷藏。
UHT-巴氏灭菌，板式热交换器(PHE)
钙强化牛奶被预热至160°F，接着被加热至285°F，并保持在285°F温度下5秒，接着被冷却至160°F。上述牛奶接着在2500/500psi压强条件下被均质，冷却至60°F，并注入250ml Tetra Brik Aseptic包装(Tetra Pak Inc.，芝加哥)中。
UHT-蒸汽喷射巴氏灭菌(SI)
钙强化牛奶被预热至175°F，接着通过蒸汽喷射被加热至285°F，并保持在285°F温度下5秒，接着被冷却至175°F。上述牛奶在2500/500psi压强条件下被均质，冷却至60°F，并注入250ml Tetra Brik Aseptic包装(Tetra Pak Inc.，芝加哥)中。
UHT-灭菌(PHE)
钙强化牛奶被预热至160°F，接着通过板式热交换器被加热至298°F，并保持在298°F温度下5秒，接着被冷却至160°F。上述牛奶在2500/500psi压强条件下被均质，冷却至60°F，并注入250ml TetraBrik Aseptic包装(Tetra Pak Inc.，芝加哥)中。
UHT-灭菌(SI)
钙强化牛奶被预热至175°F，接着通过蒸汽喷射被加热至298°F，并保持在298°F温度下5秒，接着被冷却至175°F。上述牛奶在2500/500psi压强条件下被均质，冷却至60°F，并注入250ml Tetra Brik Aseptic包装(Tetra Pak Inc.，芝加哥)中。
结果列于下表：
实施例2的结果
  说明  时间，周     贮藏温度(°F)     离心沉淀(％)    钙量**(ppm) 煮沸试验***   观察   感官评定
  氢氧化钙柠檬酸CITREM巴氏灭菌     02     4040     N/AN/A    18681854 无絮凝无絮凝   无沉淀无沉淀   风味良好风味良好
  氢氧化钙柠檬酸CITREM超高温巴氏灭菌(SI)     02468     4040404040     0.030.03N/AN/AN/A    18901860186018601840 无絮凝无絮凝无絮凝无絮凝无絮凝   无沉淀无沉淀无沉淀无沉淀无沉淀   风味良好风味良好风味良好风味良好风味良好
  氢氧化钙柠檬酸CITREM超高温巴氏灭菌(PHE)     02468     4040404040     N/AN/AN/AN/AN/A    1894N/AN/AN/A1928 无絮凝无絮凝无絮凝无絮凝无絮凝   无沉淀无沉淀无沉淀无沉淀无沉淀   风味良好风味良好风味良好风味良好风味良好
  氢氧化钙柠檬酸CITREM超高温巴氏灭菌(SI)     02468111316     8080808080808080     0.12N/AN/AN/AN/A0.080.020.04    19101860186018401850N/AN/A1906 无絮凝无絮凝无絮凝无絮凝无絮凝无絮凝无絮凝无絮凝   无沉淀无沉淀无沉淀无沉淀无沉淀无沉淀无沉淀无沉淀轻微地胶凝   风味良好风味良好风味良好风味良好风味良好风味良好风味良好可接受的风味
  氢氧化钙柠檬酸CITREM     024     808080     N/AN/AN/A    191018601860 无絮凝无絮凝无絮凝   无沉淀无沉淀无沉淀   风味良好风味良好风味良好
超高温巴氏灭菌(PHE)     68111316     8080808080     N/AN/AN/AN/AN/A     18401850N/AN/A1906 无絮凝无絮凝无絮凝无絮凝无絮凝   无沉淀无沉淀无沉淀无沉淀无沉淀轻微地胶凝   风味良好风味良好风味良好风味良好可接受的风味
*％沉淀是由离心机将1800g离心5分钟，并将得到的颗粒状物在室温下干燥过夜之后得到的沉淀物重量测定的
**总钙含量是在干灰化并溶于硝酸和水(1∶1)后，使用LeemanLabs，PS 1 AES-ICP型分光计测定的
***絮凝是通过目测测定的。牛奶被煮沸15秒接着马上置于表面玻璃的凸表面用以检验。
实施例3
向处于185°F的25kg水中加入720g的CITREM，并混合5分钟，接着冷却至110°F。然后在搅拌下，加入871g的柠檬酸，且将该悬浮液混合5分钟。在搅拌下，添加533g氢氧化钙，且将该复合物混合60分钟。接着进行实施例2的步骤ii、iii和iv。
结果列于下表：
说明    时间周   贮藏温度(°F)     离心沉淀   钙量**(ppm) 煮沸试验 观察 感官评定
  氢氧化钙柠檬酸CITREM超高温巴氏灭菌(SI)     0   40     0.07   2041 无絮凝 无沉淀 风味良好
    2   40     0.04   N/A 无絮凝 无沉淀 风味良好
    4   40     0.04   N/A 无絮凝 无沉淀 风味良好
    6   40     0.04   N/A 无絮凝 无沉淀 风味良好
    8   40     0.02   2048 无絮凝 无沉淀 风味良好
    10   40     0.04   N/A 无絮凝 无沉淀 风味良好
gd flav.：风味良好
*％沉淀是由离心机将1800g离心5分钟并将得到的颗粒状物在室温下干燥过夜之后得到的沉淀物重量测定的
**总钙含量是在干灰化并溶于硝酸和水(1∶1)后，使用LeemanLabs，PS 1 AES-ICP型分光计测定的
***絮凝是通过目测测定的。牛奶被煮沸15秒接着马上置于表面玻璃的凸表面用以检验。
实施例3的其它样品的实施方式与实施例2对应的热处理的样品类似。
实施例4
本实施例显示如何在牛奶中直接形成上述复合物。
按实施例2的步骤1制备一种钙复合物。在搅拌下，向40-60°F的275kg牛奶中加入45.0g的SeaKem CM 611角叉菜胶。向牛奶中加入2505.0g的NFDM，22.5g的奶油/牛奶风味剂，该钙复合物和得到的强化牛奶被混合5分钟。用10％的氢氧化钾溶液调节PH值至6.9-7.0。检测固形物含量。接着进行实施例2的步骤iv。
实施例4的样品的实施方式与实施例2对应的热处理的样品非常类似。
实施例5
向处于185°F的800g水中加入24.0g的CITREM，并混合5分钟，接着冷却至＜110°F。然后在搅拌下，加入29.0g的柠檬酸，并混合5分钟。在搅拌下，添加17.77g的氢氧化钙，且将得到的复合物混合60分钟。
向40-60°F的300g脱脂牛奶中加入1.5g的SeaKem CM 611角叉菜胶，并将牛奶混合5分钟。该牛奶接着加热至165°F，且在搅拌下保持在165°F下5分钟。
向40-60°F的8.9kg脱脂牛奶中加入83.5g的NFDM，并将牛奶混合10分钟。牛奶被加热至120°F，且缓慢地加入角叉菜胶/牛奶并混合5分钟。牛奶被加热至149°F，且保持该温度5分钟，接着冷却至90°F。缓慢地加入钙复合物，该牛奶被混合10分钟，且加入0.75g的奶油/牛奶风味剂。用10％的氢氧化钾溶液调节PH值至6.9-7.0。检测固形物含量。
钙强化牛奶被置于330ml的玻璃瓶中，250°F下进行高压灭菌5分钟，接着被冷却至室温。
用钙-CITREM-柠檬酸复合物强化的具有2166ppm的总钙量的高压灭菌牛奶，进行类似于UHT灭菌样品的灭菌-参加实施例2 UHT-灭菌(SI)。

Claims (18)

1.一种复合物，它是通过钙源、和带负电荷的乳化剂，在含有或不含有有机酸或无机酸或其盐的情况下的交互作用而形成的。
2.根据权利要求1的复合物，其中钙源是氢氧化钙、碳酸钙、氯化钙、磷酸钙、硫酸钙、硝酸钙、乳酸钙、延胡索酸钙、柠檬酸钙、醋酸钙、甘油磷酸钙或氧化钙。
3.根据权利要求1的复合物，其中带负电荷的乳化剂是甘油单酯的柠檬酸酯、硬脂酰乳酰酸盐(钠、钙或酸)、酶变性卵磷脂、硬脂酰柠檬酸盐、脂肪酸和其盐或甘油单酯的二乙酰酒石酸酯。
4.根据权利要求1的复合物，其中乳化剂是水合的。
5.根据权利要求1的复合物，其中酸是柠檬酸、乳酸、苹果酸、延胡索酸、葡萄糖酸、琥珀酸、酒石酸、抗坏血酸或磷酸，或其盐。
6.根据权利要求1的复合物，其是干燥的。
7.一种制备权利要求1所要求保护的复合物的方法，其中包括将合适的钙源、带负电荷的乳化剂在含有或不含有有机酸或无机酸或其盐的情况下进行交互作用。
8.根据权利要求7的复合物的制备方法，其中包括向乳化剂中添加酸或酸的盐并混合，然后添加钙源。
9.根据权利要求7的方法，其中添加碱性钙源时，系统的pH值被中和。
10.根据权利要求7的方法，其中添加非碱性钙源时，接着用碱性剂中和。
11.一种含有一种强化量的复合物的强化食品，所述复合物包含钙和带负电荷乳化剂，并含有或不含有有机酸或无机酸或其盐。
12.根据权利要求11的强化食品，其中所述食品是乳制品、液体营养产品、饮料或甜食。
13.根据权利要求11的强化食品，其中所述食品是牛奶饮料、果汁或冰淇淋。
14.一种制备权利要求11所要求保护的强化食品的方法，其中包括形成复合物并向食品中添加该复合物。
15.根据权利要求14的制备强化食品的方法，其中向食品中添加了稳定剂。
16.根据权利要求15的方法，其中稳定剂是角叉菜胶、黄原胶、吉兰糖胶、果胶、藻酸盐、阿拉伯树胶、羧甲基纤维素、变性和非变性淀粉、藻酸丙二醇酯、槐树豆胶、瓜尔豆胶、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素或其两种或多种的混合物。
17.根据权利要求11的强化食品，其中食品中以足够量的复合物存在，以给食品提供5％至200％的建议的每日摄入量的钙。
18.根据权利要求14的制备强化食品的方法，其中食品中以足够量的复合物添加，以给食品提供5％至200％的建议的每日摄入量的钙。
CN98810824A 1997-11-06 1998-10-07 含强化量复合物的强化乳制品及其制备方法 Expired - Fee Related CN1102352C (zh)

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