CN107136295B - 一种部分水解乳清蛋白粉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种部分水解乳清蛋白粉及其制备方法。该蛋白粉的水解度在8％‑10％，蛋白粉中含有至少65％的分子量分布在2000Da以下的组分，游离氨基酸组分所占的比例低于5％，该蛋白粉中β‑乳球蛋白的水解率达到60％以上，与市售同类产品相比该水解产物苦味更低，冲调性和外观状态较好。

Description

一种部分水解乳清蛋白粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及食品原料加工技术领域。更具体地，涉及一种部分水解乳清蛋白粉及其制备方法。

背景技术

牛乳是母乳特别重要的替代品，也是新生儿最早接触到的过敏原之一，因而牛乳过敏在婴幼儿中最常见。牛奶蛋白过敏(CMPA)的婴儿通常会出现呕吐、慢性腹泻、吸收不良和生长发育迟缓等症状。据调查表明，2％-3％的婴幼儿对牛乳过敏，他们当中大约85％的过敏患者随着年龄的增长到青年时期会产生免疫耐受，而另外15％的患者为终身过敏。牛乳中包含20多种蛋白，这些牛乳蛋白都具有潜在的致敏性，但目前普遍认为β-乳球蛋白(Beta—lactoglobulin，β-Lg)是主要的过敏原。因此降低婴幼儿配方粉中β-乳球蛋白含量是改善并促进CMPA患儿的营养和生长发育的关键措施。

现今，为了满足配方奶粉喂养婴儿的营养需求，母乳化的婴幼儿配方粉已经成为一种趋势，生产婴幼儿配方粉时应该尽量选择β-乳球蛋白含量低的原料为宜，降低β-乳球蛋白含量的方法有热处理、糖基化作用等物理法以及生物酶解技术等。中国发明专利申请CN 102940126 A公开了一种生物复合蛋白酶解降低浓缩乳清蛋白粉中β乳球蛋白的方法，是采用胰蛋白酶、木瓜蛋白酶和中性蛋白酶组成的复合蛋白酶对乳清浓缩蛋白进行酶解，然后对水解液进行蒸发浓缩、喷雾干燥即得该发明乳清蛋白水解物。该方法使用胰蛋白酶会引起剧烈水解反应，从而使产物风味受到影响。此外，该方法采用蒸发浓缩的方式来提高料液固含量，温度一般控制在60-70℃，浓缩时间大约在1-2小时左右，受蒸发器性能影响浓缩时间甚至更长。以上工艺只适合用来制备蛋白含量较低的乳清水解蛋白，例如以脱盐乳清粉、WPC34为原料制备水解蛋白的工艺中，但是，对于蛋白质含量为80％以上的原料，采用上述工艺则无法满足实际需求，主要原因是蒸发浓缩是采用加热汽化并移除蒸汽的过程来达到提高溶液中溶质浓度的目的，而蛋白质含量较高的原料经过酶解工艺以后，在蒸发浓缩过程中会使水解产物的粘度大幅度增加，其粘度增加幅度较酶解前相同浓度的料液大很多，高粘度的料液在蒸发器内流动性明显降低，这样会导致料液在蒸发器内受热变性成膜、阻碍溶液汽化、降低蒸发效率，其直接后果有两种：一是为了缩短浓缩时间而降低最终的料液固含量，降低料液浓缩固含量会直接影响喷雾干燥的效果，最终影响产品的感官状态；二是为了达到预定的料液固含量也舍弃大量的变性蛋白料液，这将直接导致最终产品得率的降低。另外，通过大量事实证明采用蒸发浓缩制备的产物感官和功能特性会受到较大的影响，且产品指标较难控制。

此外，中国发明专利申请CN 101297674 A公开了一种低敏性的乳清蛋白水解物及其制备方法，该方法是首先采用高温使蛋白质变性，然后采用碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶组成的复合蛋白酶对浓缩乳清蛋白进行酶解，再将水解液进行脱盐、干燥即得该发明乳清蛋白水解物。该方法中采用的碱性蛋白酶会引起剧烈水解反应，一方面使终产品中引入了大量的盐，所以在工艺中要增加脱盐处理环节，使生产周期延长，能耗增加；另一方面剧烈的水解反应也会使产物风味受到影响。此外，该申请中仅提到β-乳球蛋白和α-乳白蛋白的抑制率，并没有说明该方法获得的水解乳清蛋白粉的关键理化及感官指标，无法全面的评价这种方法是否适合用于乳清蛋白水解物的制备。

针对上述方法的不足，研发出一种致敏成分较低，小肽和游离氨基酸比例合理，风味、冲调性以及外观性状好的部分水解乳清蛋白，将具有重要的社会价值。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种部分水解乳清蛋白粉，该部分水解乳清蛋白粉β-乳球蛋白的含量有效降低，同时苦味和游离氨基酸含量明显低于市售同类产品。

本发明的另一个目的是提供一种部分水解乳清蛋白粉的制备方法。

本发明还要求保护上述部分水解乳清蛋白粉在制备食品尤其是制备婴幼儿奶粉中的应用。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供一种部分水解乳清蛋白粉，该蛋白粉中含有至少65％的分子量分布在2000Da以下的组分，游离氨基酸组分所占的比例低于5％，β-乳球蛋白水解率达到60％以上，水解度采用OPA法测定结果为8％-10％，与市售同类产品相比该水解产物苦味更低，冲调性和外观状态较好，其通过以下方法制备：

(1)将浓缩乳清蛋白配制成乳清蛋白水溶液，并进行热处理使蛋白变性，然后将该水溶液冷却至适合于酶水解的温度；

(2)向冷却后的乳清蛋白水溶液中加入复合蛋白酶，在50℃-55℃条件下水解2-4小时，然后调节溶液pH值至6.7-6.9，热灭活蛋白酶终止水解反应，其中，所述复合蛋白酶是由中性蛋白酶F和中性蛋白酶G，或由中性蛋白酶F和中性蛋白酶P，按照质量比为3-8:1的比例混合而成，复合蛋白酶与所述水溶液中乳清蛋白的质量比为0.4-0.9:100；

该方法首次采用复合中性蛋白酶对浓缩乳清蛋白水解，在适度水解条件下最大限度的降低了浓缩乳清蛋白中β-乳球蛋白的含量。而在以往的发明专利中，为了获取β-乳球蛋白含量较低的产品，会通过增加蛋白酶的投入量或延长水解时间来提高β-乳球蛋白的水解率，这样就会使最终产品的苦味增大、工艺时间延长、能耗增加。

本发明中所指的部分水解是指将底物水解度控制在8％-10％(OPA法测定)，大量研究证明，婴儿的肠道中有一定的蛋白酶，如，胃中有胃蛋白酶，小肠中有胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等，虽然比成人的水平要低，但是已经具备一定的蛋白质消化能力，所以深度或完全水解乳清蛋白粉对于普通婴儿是没有必要的。部分水解乳清蛋白粉是在乳清蛋白粉的基础上通过生物酶解技术将部分大分子的蛋白水解成小分子量的肽段和游离氨基酸，这样就避免了因食入完整蛋白对婴幼儿胃肠道产生的负担，同时由于小分子量肽段的增加而提高了蛋白质的消化吸收率。另外，部分水解乳清蛋白粉由于水解程度并不剧烈，也使产物的口感和风味得到很大改善。

(3)对终止水解反应的溶液进行纳滤浓缩，进料流量1-3t/h，进料压力6-12bar，膜通量50-400L/h，浓缩后固形物含量在20％-35％；

该方法解决了高蛋白水解产物的浓缩问题，大大降低了水解蛋白在加工过程中的受热程度，避免了因长时间高温对水解蛋白功能成分及感官性状的影响。另外，由于采用纳滤浓缩技术，也使水解产物中游离氨基酸含量得到了一定程度的控制，研究表明：肠道中过多的游离氨基酸，会导致渗透压失去平衡，影响水分的变化，而导致肠道的不舒适感。

需要特别强调的是本发明中限制游离氨基酸释放的手段不仅限于采用了纳滤浓缩技术，而是步骤(2)的生物酶解技术与步骤(3)的纳滤技术相结合的作用效果。

(4)对浓缩料液进行干燥，即得。

进一步地，在本发明的优选具体实施方案中，步骤(1)中，将浓缩乳清蛋白配制成质量浓度为5％-10％的乳清蛋白水溶液。热处理使蛋白变性的方法是将乳清蛋白水溶液在55℃-85℃条件下保温5-10min。

进一步地，在本发明的优选具体实施方案中，步骤(2)中，热灭活蛋白酶的温度为80℃-95℃，时间5-10min。

进一步地，在本发明的优选具体实施方案中，步骤(3)中，所述纳滤浓缩是在室温条件下进行。

进一步地，在本发明的优选具体实施方案中，步骤(4)中的干燥方法优选为喷雾干燥。具体地，料液进料时的温度为20℃-25℃，热风进风温度为135℃-175℃，出风温度为70℃-85℃，雾化压力3-5bar。

此外，在本发明的优选具体实施方案中，中性蛋白酶F的酶活力为390000-430000HU/g，中性蛋白酶G的酶活力为276000PC/g，中性蛋白酶P的酶活力为95000PC/g。

本发明的有益效果如下：

①采用复合中性蛋白酶进行酶解，而且是内肽酶与外肽酶相结合，使水解条件更加温和，在适度水解条件下可使乳清蛋白中60％以上的β-乳球蛋白被水解，降低了婴幼儿因食用水解蛋白产生过敏反应的几率；同时降低了水解产物的苦味；②采用纳滤技术进行浓缩处理，降低了水解产物中一价钠离子浓度和游离氨基酸的含量；③避免了蒸发浓缩处理对水解产物功能成分的破坏，避免了因蒸发浓缩而导致蛋白质变性。通过该工艺制得的部分水解乳清蛋白苦味较低；④通过该工艺制备的部分水解乳清蛋白分子量分布在2000Da以下的组分至少达到65％以上，更有利于婴幼儿消化吸收。

附图说明

图1标准蛋白质与水解样品的电泳图谱。

图2实施例1制备的部分水解乳清蛋白粉的高效液相色谱图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1

部分水解乳清蛋白粉，通过下述制备方法获得：

将浓缩乳清蛋白配制成质量浓度为5％的乳清蛋白水溶液，并将该溶液在60℃条件下保温10min，使蛋白变性，然后冷却至55℃；向冷却后的乳清蛋白水溶液中加入复合蛋白酶，该复合蛋白酶(中性蛋白酶F(Validase FP Concentrate)和中性蛋白酶G(

Protease GBW)的比例为5:1)与底物乳清蛋白的质量比为0.4:100，在55℃条件下边搅拌边水解4小时，然后用1mol/L的NaOH溶液调节溶液pH值至6.75-6.85，将上述溶液在80℃条件下加热10min使蛋白酶失活，然后迅速降温至室温；在室温条件下进行纳滤浓缩，进料流量1-3t/h，进料压力6-12bar，膜通量50-400L/h，浓缩后固形物含量在25％-35％；最后对浓缩料液进行喷雾干燥，料液进料时的温度为20℃-25℃，热风进风温度为135℃-185℃，出风温度为70℃-85℃。

检测方法：采用高效液相色谱法对上述实验产物进行分子量分布的测定(GB/T22729-2008)，具体测定结果见表1和表2如下：

表1

	名称	保留时间	Mn	Mw	MP	面积	％面积
								1	峰11	11.539	14047	14622	12962	2910411	13.65
2	峰6	12.053	6948	7259	9983	1270558	5.96
								3	峰7	14.400	3726	3803	3035	1274563	5.98
4	峰8	15.206	2417	2450	2016	1364175	6.40
								5	峰9	16.568	1356	1414	1010	2964092	13.91
6	峰2	17.807	696	726	539	4023327	18.88
								7	宽分布	19.178	272	290	269	7007180	32.88
8	峰10	19.980	147	151	179	500085	2.35

表2

本发明方法制备的部分水解乳清蛋白粉含有至少65％的分子量分布在2000Da以下的组分，游离氨基酸组分的比例低于5％。

本发明方法制备的部分水解乳清蛋白粉的水解度为8％-10％(OPA法测定)。

实施例2

部分水解乳清蛋白粉，通过下述制备方法获得：

与实施例1不同之处在于：将浓缩乳清蛋白配制成质量浓度为10％的乳清蛋白水溶液，并将该溶液在85℃条件下保温处理5min，使蛋白变性，然后冷却至50℃；复合蛋白酶(中性蛋白酶F和中性蛋白酶G的比例为5:1)与底物乳清蛋白的质量比为0.6:100，在50℃条件下水解2小时；在85℃条件下加热8min使蛋白酶失活。

此外，在本实施例中，对制备的部分水解乳清蛋白粉的β-乳球蛋白水解率进行了检测。检测方法：采用SDS-葡聚糖凝胶电泳法检测水解产物中β-乳球蛋白的水解情况，具体检测结果参见图1中⑤、⑥条带。β-乳球蛋白水解率为73％。

实施例3

部分水解乳清蛋白粉，通过下述制备方法获得：

与实施例1不同之处在于：将浓缩乳清蛋白配制成质量浓度为8％的乳清蛋白水溶液，并将该溶液在80℃条件下保温处理8min，使蛋白变性，然后冷却至55℃；复合蛋白酶(中性蛋白酶F(Validase FP Concentrate)和中性蛋白酶P(

PPU 95000)的比例为6:1)与底物乳清蛋白的质量比为0.7:100，在55℃条件下水解3小时；在90℃条件下加热5min使蛋白酶失活。

此外，在本实施例中，对制备的部分水解乳清蛋白粉的苦味和感官性状进行了检测。检测方法：苦味评价，将咖啡因配制成浓度分别为0、0.025％、0.05％、0.1％、0.2％、0.3％，其对应的评分值和苦味程度分别为1-无苦味、2-略有苦味、3-苦味较弱、4-苦味一般、5-苦味较重、6-苦味极重，根据此评分标准，品评者品尝蛋白质水解液的苦味并与标准比较进行评分，用最后得出平均值来表示苦味程度。

本发明方法制备的部分水解乳清蛋白粉具有较低的苦味和较好的感官性状。

对比试验例1

采用SDS-葡聚糖凝胶电泳法检测水解产物中β-乳球蛋白的水解情况(见图1)，β-乳球蛋白的分子量在18KDa左右,通过检测水解前后乳清蛋白中18KDa组分的比例可以大致估算出β-乳球蛋白的水解率，①②为采用碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶组成的复合蛋白酶水解前后样品的电泳条带，③④为胰蛋白酶、木瓜蛋白酶和中性蛋白酶组成的复合蛋白酶水解前后样品的电泳条带，⑤⑥为采用复合中性蛋白酶制备水解产物的电泳条带，其中②④⑥为水解前样品电泳条带，①③⑤为水解后样品的电泳条带，通过计算得出①的β-乳球蛋白水解率为65％，③的β-乳球蛋白水解率为60％，⑤的β-乳球蛋白水解率为73％，由以上结果可以看出采用复合中性蛋白酶进行水解时β-乳球蛋白的水解率最高。

对比试验例2

本发明实施例2所制备的水解蛋白粉与常规市售的水解蛋白粉在关键理化指标方面的差异，具体见下表3：

表3

对比试验例3

采用动物消化实验对上述水解产物的消化吸收性进行了评价，具体试验方法如下：

实验动物：昆明种小白鼠，体重18-22g，雌雄各半。

实验设计：选择平均体重(20±0.05)g的昆明种小鼠72只，分成3组，每组24只，其中雌雄各半。3组小鼠分别为：I组饲喂WPC80粉，II组饲喂水解乳清蛋白粉(市售)，III组饲喂实施例1的水解乳清蛋白粉。

样品采集：实验小鼠禁食不禁水12h，期间自由饮水。随后定量灌入质量分数为40％的乳粉，每只0.5mL，此后在时间点0.5，1，2，4h时分别屠宰每组中的6只，迅速剖开腹腔，取出胃、十二指肠，置于冰盒中保存。

测定指标：(1)质量分数为5％的TCA可溶性氨基氮的测定

用生理盐水冲洗消化道，收集肠液，进行真空冷冻干燥(-50℃，48h)。称取0.02g的冻干样品溶解于蒸馏水中，低温高速离心(12000r/min，10min)。取上清液，按体积比1：1加入TCA(浓度为0.6mol/L)，再次低温离心(5000r/min，15min)除去杂蛋白，收集二次上清液，在280nm下测定其吸光值。

测定指标：(2)小鼠消化液中游离氨基酸的测定

小鼠肠液1.0mL.加入0.2g/mL的5-磺基水杨酸1.0mL，摇匀，再加8.0mL蒸馏水，4000r/min离心15min，取上清液，用0.22m微孔滤膜过滤，滤液用于氨基酸含量的测定。将处理好的样品直接上样于氨基酸自动分析仪进行测定。

实验结果见表4和表5：

表4小鼠肠液吸光度值检测结果

表5消化1小时小鼠肠道氨基酸总量检测结果

样品	氨基酸总量g/100g
		WPC80粉	0.23
市售部分水解乳清蛋白粉	0.36
		本发明实施例1水解乳清蛋白粉	0.38

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种部分水解乳清蛋白粉，其特征在于，该蛋白粉的水解度在8%-10%，蛋白粉中含有至少65%的分子量分布在2000Da以下的组分，游离氨基酸组分所占的比例低于5%，该蛋白粉中β-乳球蛋白的水解率达到60%以上，其通过以下方法制备：

（1）将浓缩乳清蛋白配制成质量浓度为5%-10%的乳清蛋白水溶液，并进行热处理使蛋白变性，然后将该水溶液冷却至适合于蛋白酶水解的温度；

（2）向冷却后的乳清蛋白水溶液中加入复合蛋白酶，在50℃-55℃条件下水解2-4小时，然后调节溶液pH值至6.7-6.9，热灭活蛋白酶终止水解反应，其中，所述复合蛋白酶是由中性蛋白酶F和中性蛋白酶G，或由中性蛋白酶F和中性蛋白酶P，按照质量比为3-8:1的比例混合而成，复合蛋白酶与所述水溶液中乳清蛋白的质量比为0.4-0.9:100；所述中性蛋白酶F为Validase FP Concentrate，所述中性蛋白酶G 为Bakezyme® Protease GBW，所述中性蛋白酶P为BakeZyme® PPU 95000；

（3）对终止水解反应的溶液进行纳滤浓缩，进料流量1-3t/h，进料压力6-12bar，膜通量50-400 L/h，浓缩后固形物含量在20%-35%；

（4）对浓缩料液进行干燥，即得。

2.根据权利要求1所述的部分水解乳清蛋白粉，其特征在于，步骤（1）中，所述热处理使蛋白变性的方法是将乳清蛋白水溶液在55℃-85℃条件下保温5-10min。

3.根据权利要求1所述的部分水解乳清蛋白粉，其特征在于，步骤（2）中，热灭活蛋白酶的温度为80℃-95℃，时间5-10min。

4.根据权利要求1所述的部分水解乳清蛋白粉，其特征在于，步骤（3）中，所述纳滤浓缩是在室温条件下进行。

5.根据权利要求1所述的部分水解乳清蛋白粉，其特征在于，步骤（4）中的干燥方法为喷雾干燥。

6.根据权利要求5所述的部分水解乳清蛋白粉，其特征在于，喷雾干燥的条件：料液进料时的温度为20℃-25℃，热风进风温度为135℃-175℃，出风温度为70℃-85℃，雾化压力3-5bar。

7.一种权利要求1-6任一所述的部分水解乳清蛋白粉的制备方法，其特征在于，该方法包括：

（1）将浓缩乳清蛋白配制成乳清蛋白水溶液，并进行热处理使蛋白变性，然后将该水溶液冷却至适合于酶水解的温度；

（2）向冷却后的乳清蛋白水溶液中加入复合蛋白酶，在50℃-55℃条件下水解2-4小时，然后调节溶液pH值至6.7-6.9，热灭活蛋白酶终止水解反应，其中，所述复合蛋白酶是由中性蛋白酶F和中性蛋白酶G，或由中性蛋白酶F和中性蛋白酶P，按照质量比为3-8:1的比例混合而成，复合蛋白酶与所述水溶液中乳清蛋白的质量比为0.4-0.9:100；所述中性蛋白酶F为Validase FP Concentrate，所述中性蛋白酶G 为Bakezyme® Protease GBW，所述中性蛋白酶P为BakeZyme® PPU 95000；

（3）对终止水解反应的溶液进行纳滤浓缩，进料流量1-3t/h，进料压力6-12bar，膜通量50-400 L/h，浓缩后固形物含量在20%-35%；

（4）对浓缩料液进行干燥，即得。

8.权利要求1-6任一所述的部分水解乳清蛋白粉在制备食品中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述食品为婴幼儿配方奶粉。

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