CN114601014B - 一种高热稳定性和低粘度酪蛋白胶束浓缩液的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高热稳定性和低粘度酪蛋白胶束浓缩液的制备方法，属于乳制品加工技术领域。本发明采用MCC或MPC配置胶束复溶液，对复溶液进行Tg酶交联处理，之后加入柠檬酸根离子、或进行脱钙处理、或加入钠离子；所述Tg酶处理达到的κ‑酪蛋白交联度为30％‑90％；所述加入柠檬酸根离子达到的浓度为8‑22mM/100g酪蛋白；所述脱钙处理达到的脱钙率为9％‑25％；所述柠檬酸根离子由柠檬酸三钠和柠檬酸带入，两者摩尔比为7.5:2.5‑8.5:1.5。本发明中Tg酶处理和加入柠檬酸根离子之间、Tg酶处理和脱钙处理之间、Tg酶处理和加入钠离子之间具有协同作用，可较好地保持胶束的天然聚合结构，并能在浓缩液的高温杀菌及随后贮藏中抑制胶束间的聚集，使浓缩液具有较高的热稳定性、较低的粘度。
Description
技术领域
本发明涉及一种高热稳定性和低粘度酪蛋白胶束浓缩液的制备方法，属于乳制品加工技术领域。
背景技术
老年、体弱、病患、运动健生等特殊群体需要摄入较多的优质蛋白，以满足机体的营养需求，促进肌肉蛋白的合成，进而改善生命质量。在众多的蛋白补充剂中，蛋白浓缩液产品具有较高的市场潜力，其蛋白含量通常在4.2％及以上，摄入小剂量即能满足机体对高蛋白的需求，可降低消费者的饮食负担。
乳蛋白属于优质蛋白，必需氨基酸和支链氨基酸含量较高，且易于消化吸收。常用的乳蛋白配料有乳清蛋白和酪蛋白酸钠，其蛋白分子以单聚体和寡聚体的结构形式存在，使其浓缩液口感粘稠，饮用性不佳。浓缩胶束态酪蛋白(MCC)和浓缩乳蛋白(MPC)是通过膜过滤分离制备的乳蛋白配料，富含有酪蛋白胶束，后者的天然结构保持较好。酪蛋白胶束是由酪蛋白和胶体磷酸钙缔合而成的球状聚合物，粒径分布范围为50-800nm。酪蛋白胶束天然的结构，即酪蛋白与钙的共聚合状态，使其浓缩液粘度较低，易于消费者饮用。酪蛋白胶束中钙离子的生物利用度也较高，有助于改善骨骼健康。此外，MCC和MPC具有高蛋白、低脂肪、低乳糖含量的特点，在蛋白浓缩液的研发和生产中具有较好的应用前景。
在MCC和MPC的膜过滤工艺中，乳糖、螯合剂、自由离子等游离组分随透过液被逐渐去除，使酪蛋白胶束的胶体稳定性降低。采用MCC和MPC生产的蛋白浓缩液，在高温杀菌处理及随后贮藏中，酪蛋白胶束之间易发生聚集，产生沉淀、凝胶等失稳现象，导致杀菌设备传热效率的降低，并对产品的感官品质造成不利影响。
发明内容
[技术问题]
采用乳清蛋白或酪蛋白酸钠等传统乳蛋白配料生产的蛋白浓缩液，口感粘稠，饮用性不佳；采用富含酪蛋白胶束的MCC或MPC生产的蛋白浓缩液，在高温杀菌处理及随后贮藏中，易产生沉淀、凝胶等失稳现象。
本发明要解决的技术问题是：提供一种高热稳定性和低粘度酪蛋白胶束浓缩液的制备方法，能够在浓缩液的高温杀菌及随后贮藏中有效地抑制沉淀或凝胶的产生，且所得浓缩液粘度较低，易于饮用。
[技术方案]
为了解决上述问题，本发明采用MCC或MPC配置酪蛋白胶束复溶液；对复溶液进行Tg酶(谷氨酰胺转氨酶)处理，交联位于胶束表面的κ-酪蛋白，抑制热处理过程中κ-酪蛋白从胶束表面的解离、以及钙离子诱导的胶束之间的聚集；或加入柠檬酸根离子，适度螯合游离钙离子，减弱钙离子诱导的胶束之间的聚集；或对复溶液进行适度脱钙处理，减弱钙离子诱导的胶束之间的聚集；或加入钠离子，适度屏蔽蛋白分子所带负电荷，减弱钙离子诱导的胶束之间的聚集；本发明所述的Tg酶交联处理和加入柠檬酸根离子之间、Tg酶交联处理和脱钙处理之间、Tg酶交联处理和加入钠离子之间，都具有协同作用，可较好地保持胶束的天然聚合结构，并能在浓缩液的高温杀菌及随后贮藏中有效地抑制胶束之间的聚集，使浓缩液具有较高的热稳定性、较低的粘度。
本发明的第一个目的是提供一种高热稳定性和低粘度酪蛋白胶束浓缩液的制备方法，所述方法是下列(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)方案中的任意一种：
(a)先配置MCC或MPC复溶液，然后进行Tg酶交联处理，制得酪蛋白胶束浓缩液；
(b)先配置MCC或MPC复溶液，然后加入柠檬酸根离子，制得酪蛋白胶束浓缩液；
(c)先配置MCC或MPC复溶液，然后进行脱钙处理，制得酪蛋白胶束浓缩液；
(d)先配置MCC或MPC复溶液，然后加入钠离子，制得酪蛋白胶束浓缩液；
(e)将方案(a)和(b)结合，制得酪蛋白胶束浓缩液；先配置MCC或MPC复溶液，然后进行Tg酶交联处理和加入柠檬酸根离子，制得酪蛋白胶束浓缩液；
(f)将方案(a)和(c)结合，制得酪蛋白胶束浓缩液；先配置MCC或MPC复溶液，然后进行Tg酶交联处理和脱钙处理，制得酪蛋白胶束浓缩液；
(g)将方案(a)和(d)结合，制得酪蛋白胶束浓缩液；先配置MCC或MPC复溶液，然后进行Tg酶交联处理和加入钠离子，制得酪蛋白胶束浓缩液。
在本发明的一种实施方式中，所述MCC的制备方法，包括如下步骤：取巴氏杀菌脱脂动物乳，采用孔径为50-200nm的陶瓷膜进行微滤，至体积浓缩倍数为3-5，之后补加水至脱脂乳初始体积，继续进行洗滤，至体积浓缩倍数为3-5，再重复洗滤步骤2-4次，微滤和洗滤温度控制为45-50℃，得MCC截留液；对截留液进行喷雾干燥，进风和出风温度分别为130-140℃和70-80℃，得MCC粉体，蛋白干基含量为85-90％。
在本发明的一种实施方式中，所述MPC的制备方法，包括如下步骤：取巴氏杀菌脱脂动物乳，采用截留分子量为5-20kDa的有机膜进行超滤，至体积浓缩倍数为3-5，之后补加水至脱脂乳初始体积，继续进行洗滤，至体积浓缩倍数为3-5，再重复洗滤步骤2-4次，超滤和洗滤温度控制为45-50℃，得MPC截留液；对截留液进行喷雾干燥，进风和出风温度分别为130-140℃和70-80℃，得MPC粉体，蛋白干基含量为85-90％。
在本发明的一种实施方式中，所述动物乳包括牛乳、山羊乳、绵羊乳、水牛乳、牦牛乳、单峰驼乳、双峰驼乳、马乳、驴乳等。
在本发明的一种实施方式中，所述复溶液的配置方法，包括如下步骤：将MCC或MPC复溶于水中，定容至酪蛋白含量为5-15％(w/v)，于200-400rpm转速下溶解20-40min，之后于20-30mPa下循环均质2-4次。
在本发明的一种实施方式中，所述Tg酶交联处理的方法，包括如下步骤：在200-400rpm转速下，加入Tg酶至酶活与酪蛋白的比例为2-4U/g酪蛋白，于35-45℃下保持1-10h，之后于65-75℃下保持1-3min以灭酶；其中Tg酶酶活为50-1000U/g。
在本发明的一种实施方式中，所述Tg酶交联处理使得酪蛋白胶束浓缩液的κ-酪蛋白交联度为30％-90％。
在本发明的一种实施方式中，所述Tg酶交联处理使得酪蛋白胶束浓缩液的κ-酪蛋白交联度为30％-50％。
在本发明的一种实施方式中，所述Tg酶交联处理使得酪蛋白胶束浓缩液的κ-酪蛋白交联度为30％-40％。
在本发明的一种实施方式中，所述Tg酶交联处理使得酪蛋白胶束浓缩液的κ-酪蛋白交联度为40％-50％。
在本发明的一种实施方式中，所述Tg酶交联处理使得酪蛋白胶束浓缩液的κ-酪蛋白交联度为50％-90％。
在本发明的一种实施方式中，所述Tg酶交联处理使得酪蛋白胶束浓缩液的κ-酪蛋白交联度为50％-70％。
在本发明的一种实施方式中，所述Tg酶交联处理使得酪蛋白胶束浓缩液的κ-酪蛋白交联度为70％-90％。
在本发明的一种实施方式中，所述加入柠檬酸根离子达到的浓度为8-22mM柠檬酸根离子/100g酪蛋白。
在本发明的一种实施方式中，所述加入柠檬酸根离子达到的浓度为8-16mM柠檬酸根离子/100g酪蛋白。
在本发明的一种实施方式中，所述加入柠檬酸根离子达到的浓度为8-12mM柠檬酸根离子/100g酪蛋白。
在本发明的一种实施方式中，所述脱钙处理达到的脱钙率为9％-25％。
在本发明的一种实施方式中，所述脱钙处理达到的脱钙率为9％-20％。
在本发明的一种实施方式中，所述脱钙处理达到的脱钙率为9％-15％。
在本发明的一种实施方式中，所述脱钙处理达到的脱钙率为9.5％。
在本发明的一种实施方式中，所述加入钠离子达到的浓度为160-500mM钠离子/100g酪蛋白。
在本发明的一种实施方式中，所述加入钠离子达到的浓度为160-350mM钠离子/100g酪蛋白。
在本发明的一种实施方式中，所述柠檬酸根离子由柠檬酸三钠和柠檬酸的混合物带入；其中，混合物中柠檬酸三钠和柠檬酸的摩尔比为7.5:2.5-8.5:1.5，优选的柠檬酸三钠和柠檬酸的摩尔比为8.0:2.0。
在本发明的一种实施方式中，所述脱钙处理的方法，包括如下步骤：加入离子交换树脂Amberlite SR1L Na，于200-400rpm转速下保持2-4h，之后采用150-250目的滤袋进行过滤以去除树脂；其中，离子交换树脂的加入量为9-25g树脂/100g酪蛋白。
在本发明的一种实施方式中，所述钠离子由氯化钠带入。
在本发明的一种实施方式中，优选的(e)、(f)、(g)方案先进行Tg酶交联处理。
本发明利用上述方法还提供了高热稳定性和低粘度的酪蛋白胶束浓缩液。
本发明的第二个目的是将上述高热稳定性和低粘度酪蛋白胶束浓缩液应用到乳制品加工领域。
本发明的第三个目的是将上述高热稳定性和低粘度酪蛋白胶束浓缩液应用到蛋白浓缩液产品加工领域。
[有益效果]
本发明提供的高热稳定性和低粘度酪蛋白胶束浓缩液的制备方法，能较好地保持酪蛋白胶束的天然聚合结构，并能在浓缩液的高温杀菌及随后贮藏中有效地抑制酪蛋白胶束之间的聚集、以及沉淀或胶凝的产生，使酪蛋白胶束浓缩液具有较高的热稳定性，且相对粘度低，易于饮用。本发明采用Tg酶交联处理和加入柠檬酸根离子相结合、Tg酶交联处理和脱钙处理相结合、Tg酶交联处理和加入钠离子相结合，在提高酪蛋白胶束浓缩液热稳定性和保持酪蛋白胶束浓缩液低粘度感方面具有协同作用。
附图说明
图1为本发明中酪蛋白胶束浓缩液的制备工艺流程图。
图2为实施例2中酪蛋白胶束浓缩液经杀菌、贮藏和离心后的外观形态。
图3为实施例4中酪蛋白胶束浓缩液经杀菌、贮藏和离心后的外观形态。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。
测试方法：
1、蛋白含量的测定
蛋白含量的测定采用凯式定氮法，换算系数为6.38。
2、乳糖含量的测定
乳糖含量的测定参照国标GB5413.5-2010《食品安全国家标准婴幼儿食品和乳品中乳糖、蔗糖的测定》，采用e2695高效液相色谱仪(Waters Corp.，Milford，MA，USA)，采用的色谱柱为XBridge Amide(250mm×4.6mm)，采用示差折光检测器。
3、钙含量的测定
钙含量的测定参照国标GB5009.268-2016《食品安全国家标准食品中多元素的测定》，采用电感耦合等离子体质谱。
4、热稳定性的分析
采用热凝固时间(HCT)评估浓缩液的热稳定性，取2mL浓缩液装入安瓿瓶中，热封后置于120℃油浴锅中，记录从安瓿瓶被放入油浴锅到出现絮凝所用的时间，即为HCT。
5、粘度的测定
浓缩液粘度的测定采用Ubbelohde粘度计，各浓缩液与对照浓缩液的粘度比即为相对粘度。
6、κ-酪蛋白交联度的测定
取浓缩液，与含二硫苏糖醇的Bis-tris缓冲液混合，κ-酪蛋白含量的测定采用e2695高效液相色谱仪，采用的色谱柱为XBridge BEH C18(250mm×4.6mm)，检测波长为220nm。
7、酪蛋白胶束粒径的测定
采用马尔文纳米粒度电位仪(Malvern Instruments Ltd.，Malvern，Worcestershire，UK)测定酪蛋白胶束的粒径分布，蛋白颗粒折光指数设置为1.57。
8、游离酪蛋白占比的测定
取浓缩液，于150000g、25℃下离心1h，取上清液。浓缩液和上清中酪蛋白含量的测定采用e2695高效液相色谱仪，采用的色谱柱为XBridge BEH C18(250mm×4.6mm)，检测波长为220nm。
9、酪蛋白胶束水合率的测定
取浓缩液，于150000g、25℃下离心1h，取沉淀，即酪蛋白胶束，于103℃干燥7h，由此测得沉淀的干基水分含量即为酪蛋白胶束水合率。
实施例1MCC、MPC的制备
MCC的制备步骤为：取新鲜羊乳，采用碟片式离心机于9000rpm转速下进行脱脂，对脱脂乳进行杀菌(72℃、15s)；采用孔径为100nm的陶瓷膜对脱脂乳进行微滤，至体积浓缩倍数为4，之后补加去离子水至脱脂乳初始体积，继续进行洗滤，至体积浓缩倍数为4，再重复洗滤步骤3次，微滤和洗滤温度控制为45-50℃，得MCC截留液；对截留液进行喷雾干燥，进风和出风温度分别为135℃和75℃，即得MCC粉体。
MPC的制备步骤为：调整MCC制备步骤中的微滤为超滤，采用截留分子量为10kDa的有机膜，其它步骤与MCC制备步骤保持一致，得到MPC截留液和粉体。
上述制备的MCC和MPC的干基组成见表1。
表1实施例1中MPC、MCC的基本组成
实施例2通过MCC制备酪蛋白胶束浓缩液：Tg酶交联处理的影响
酪蛋白胶束浓缩液的制备包括如下步骤：
取实施例1中制备的MCC粉，复溶于去离子水中，定容至总蛋白含量为6.1％(w/v)，即酪蛋白含量为6.0％(w/v)，于300rpm转速下溶解30min，之后于25mPa下循环均质3次，得到MCC复溶液；
在300rpm转速下，向MCC复溶液中加入转谷氨酰胺酶(Tg酶)至酶活浓度为180U/L，对应酶活与酪蛋白的比例为3U/g酪蛋白，于40℃下保持0、1、2、4、8、12h，之后于70℃下保持2min以灭酶；其中Tg酶酶活为100U/g。
上述制备的酪蛋白胶束浓缩液的理化性质见表2。从表中可以看出，当Tg酶处理时间从0h增加到8h时，κ-酪蛋白的交联度逐渐增加，浓缩液的HCT也逐渐增加，表明其热稳定性逐渐增加，而酪蛋白胶束的粒径则缓慢增加，使得浓缩液的相对粘度也缓慢增加；当Tg酶处理时间进一步增加至12h，κ-酪蛋白的交联度略有增加，酪蛋白胶束的粒径则大幅增加，使得浓缩液的HCT略有降低，浓缩液的相对粘度则大幅增加。为分析浓缩液的贮藏稳定性，将其进行杀菌处理(120℃、20s)，之后于4℃下放置14天，之后于1000g下离心5min。从图2可以看出，当κ-酪蛋白的交联度在30.2％及以上时，浓缩液经杀菌、贮藏和离心后无明显沉淀生成。Tg酶处理能交联位于酪蛋白胶束表面的κ-酪蛋白，抑制热处理过程中κ-酪蛋白从胶束表面的解离、以及胶束内部钙敏感酪蛋白(αs/β)的暴露，进而抑制钙离子诱导的酪蛋白胶束之间的聚集，因而能提高酪蛋白胶束浓缩液的热稳定性；当Tg酶处理时间过长，将导致酪蛋白胶束之间产生交联，进而导致酪蛋白胶束浓缩液热稳定性的降低、以及粘度的增加。因此，在通过MCC制备酪蛋白胶束浓缩液时，可优选κ-酪蛋白的交联度为30.2-89.3％，使浓缩液具有较高的热稳定性、较低的粘度。
表2实施例2中酪蛋白胶束浓缩液的理化性质
注：同一列中小写字母不同表示对应数据之间差异性显著(P<0.05)
实施例3通过MCC制备酪蛋白胶束浓缩液：柠檬酸三钠和柠檬酸摩尔比的影响
酪蛋白胶束浓缩液的制备包括如下步骤：
取实施例1中制备的MCC粉，复溶于去离子水中，定容至酪蛋白含量为6.0％(w/v)，于300rpm转速下溶解30min，之后于25mPa下循环均质3次，得到MCC复溶液；
在500rpm转速下，向MCC复溶液中加入柠檬酸三钠和柠檬酸的混合物至柠檬酸根离子浓度为10mM/L，对应柠檬酸根离子与酪蛋白的比例为16.7mM柠檬酸根离子/100g酪蛋白；混合物中柠檬酸三钠和柠檬酸的摩尔比为6.5:3.5、7.0:3.0、7.5:2.5、8.0:2.0、8.5:1.5、9.0:1.0、或9.5:0.5。
上述制备的酪蛋白胶束浓缩液的理化性质见表3。从表中可以看出，随着柠檬酸三钠和柠檬酸摩尔比的增加，浓缩液的pH、HCT和游离酪蛋白占比都呈现出增加的趋势，浓缩液的相对粘度呈现出先降低后增加的趋势。当柠檬酸三钠和柠檬酸的摩尔比在7.5:2.5-8.5:1.5之间时，浓缩液的pH与未加入柠檬酸根离子的浓缩液相接近，且随柠檬酸三钠和柠檬酸摩尔比的增加，浓缩液pH、HCT、游离酪蛋白占比、相对粘度的变化都较小；当柠檬酸三钠的占比过高时，浓缩液的pH增加至偏碱性，酪蛋白所带负电荷增加，促进酪蛋白胶束的解离，导致浓缩液粘度的增加；当柠檬酸的占比过高时，浓缩液的pH降低至偏酸性，酪蛋白所带负电荷减少，促进酪蛋白之间的结合，导致浓缩液粘度的增加。因此，在通过MCC制备酪蛋白胶束浓缩液时，可优选柠檬酸三钠和柠檬酸的摩尔比为7.5:2.5-8.5:1.5，使浓缩液的pH维持在中性，并使浓缩液具有较高的热稳定性、较低的粘度。
表3实施例3中酪蛋白胶束浓缩液的理化性质
注：同一列中小写字母不同表示对应数据之间差异性显著(P<0.05)。
实施例4通过MCC制备酪蛋白胶束浓缩液：柠檬酸根离子浓度的影响
酪蛋白胶束浓缩液的制备包括如下步骤：
取实施例1中制备的MCC粉，复溶于去离子水中，定容至酪蛋白含量为6.0％(w/v)，于300rpm转速下溶解30min，之后于25mPa下循环均质3次，得到MCC复溶液；
在500rpm转速下，向MCC复溶液中加入柠檬酸三钠和柠檬酸的混合物至柠檬酸根离子浓度为0、2.5、5.0、7.5、10.0、12.5或15.0mM/L，对应柠檬酸根离子与酪蛋白的比例为0、4.2、8.3、12.5、16.7、20.8或25.0mM柠檬酸根离子/100g酪蛋白；混合物中柠檬酸三钠和柠檬酸的摩尔比为8.0:2.0。
上述制备的酪蛋白胶束浓缩液的理化性质见表4。从表中可以看出，随着柠檬酸根离子浓度的增加，浓缩液的HCT逐渐增加，表明其热稳定性逐渐增加。当柠檬酸根离子的浓度从0mM/L增加至12.5mM/L，游离酪蛋白的占比缓慢增加，使得浓缩液的相对粘度也缓慢增加；当柠檬酸根离子的浓度进一步增加至15.0mM/L时，游离酪蛋白的占比大幅增加，导致浓缩液的相对粘度也大幅增加。为分析浓缩液的贮藏稳定性，将其进行杀菌处理(120℃、20s)，之后于4℃下放置14天，之后于1000g下离心5min。从图3可以看出，当柠檬酸根离子的浓度在5mM及以上时，浓缩液经杀菌、贮藏和离心后无明显沉淀生成。柠檬酸根离子能螯合乳清中游离的钙离子，抑制钙离子诱导的酪蛋白胶束之间的聚集，因而能提高酪蛋白胶束浓缩液的热稳定性；柠檬酸根离子还能促进酪蛋白胶束中结合的钙离子解离到乳清中，使酪蛋白胶束部分解离，解离出的酪蛋白分子导致浓缩液粘度的增加。因此，在通过MCC制备酪蛋白胶束浓缩液时，可优选柠檬酸根离子浓度为5-12.5mM/L，即8.3-20.8mM柠檬酸根离子/100g酪蛋白，使浓缩液具有较高的热稳定性、较低的粘度。
表4实施例4中酪蛋白胶束浓缩液的理化性质
注：同一列中小写字母不同表示对应数据之间差异性显著(P<0.05)。
实施例5通过MCC制备酪蛋白胶束浓缩液：脱钙处理的影响
酪蛋白胶束浓缩液的制备包括如下步骤：
取实施例1中制备的MCC粉，复溶于去离子水中，定容至酪蛋白含量为6.0％(w/v)，于300rpm转速下溶解30min，之后于25mPa下循环均质3次，得到MCC复溶液；
向MCC复溶液中加入离子交换树脂Amberlite SR1L Na，于300rpm转速下保持3h，之后采用200目的滤袋进行过滤以去除树脂；其中离子交换树脂的加入量为0、0.28、0.56、0.84、1.12、1.39或1.67g/100g复溶液，对应离子交换树脂与酪蛋白的比例为0、4.7、9.3、14.0、18.7、23.2或27.8g树脂/100g酪蛋白。
上述制备的酪蛋白胶束浓缩液的理化性质见表5。从表中可以看出，随着脱钙率的增加，浓缩液的HCT逐渐增加，表明其热稳定性逐渐增加。当脱钙率从0％增加至23.8％，游离酪蛋白的占比缓慢增加，使得浓缩液的相对粘度也缓慢增加；当脱钙率进一步增加至28.6％时，游离酪蛋白的占比大幅增加，导致浓缩液的相对粘度也大幅增加。将浓缩液进行杀菌处理(120℃、20s)，之后于4℃下放置14天，之后于1000g下离心5min，发现当脱钙率在9.5％及以上时，浓缩液中无明显沉淀生成。浓缩液中钙离子的脱除，能抑制钙离子诱导的酪蛋白胶束之间的聚集，因而能提高酪蛋白胶束浓缩液的热稳定性；钙离子的脱除还能使酪蛋白胶束部分解离，解离出的酪蛋白分子导致浓缩液粘度的增加。因此，在通过MCC制备酪蛋白胶束浓缩液时，可优选脱钙率为9.5-23.8％，使浓缩液具有较高的热稳定性、较低的粘度。
表5实施例5中酪蛋白胶束浓缩液的理化性质
注：同一列中小写字母不同表示对应数据之间差异性显著(P<0.05)。
实施例6通过MCC制备酪蛋白胶束浓缩液：钠离子浓度的影响
酪蛋白胶束浓缩液的制备包括如下步骤：
取实施例1中制备的MCC粉，复溶于去离子水中，定容至酪蛋白含量为6.0％(w/v)，于300rpm转速下溶解30min，之后于25mPa下循环均质3次，得到MCC复溶液；
在500rpm转速下，向MCC复溶液中加入氯化钠至钠离子浓度为0、50、100、200、300或400mM/L，对应钠离子与酪蛋白的比例为0、83、167、333、500或667mM钠离子/100g酪蛋白。
上述制备的酪蛋白胶束浓缩液的理化性质见表6。从表中可以看出，当钠离子的浓度从0mM/L增加至300mM/L，浓缩液的HCT逐渐增加，表明其热稳定性逐渐增加；当钠离子的浓度进一步增加至400mM/L时，浓缩液的HCT大幅降低，表明其热稳定性大幅降低。随着钠离子浓度的增加，酪蛋白胶束的水合率缓慢增加，使得浓缩液的相对粘度也缓慢增加。将浓缩液进行杀菌处理(120℃、20s)，之后于4℃下放置14天，之后于1000g下离心5min，发现当钠离子的浓度在100-400mM之间时，浓缩液中无明显沉淀生成。钠离子能使浓缩液的离子强度增加，进而使酪蛋白分子中负电荷基团所受的静电屏蔽作用增加，抑制钙离子诱导的酪蛋白胶束之间的聚集，提高浓缩液的热稳定性；当酪蛋白分子中负电荷基团所受的静电屏蔽作用过大时，将使蛋白分子之间的静电排斥力过低，促进酪蛋白胶束之间的聚集，导致浓缩液热稳定性的降低；钠离子还能增加酪蛋白胶束的水合率，从而使浓缩液的粘度增加。因此，在通过MCC制备酪蛋白胶束浓缩液时，可优选钠离子浓度为100-300mM/L，即167-500mM钠离子/100g酪蛋白，使浓缩液具有较高的热稳定性、较低的粘度。
表6实施例6中酪蛋白胶束浓缩液的理化性质
注：同一列中小写字母不同表示对应数据之间差异性显著(P<0.05)。
实施例7通过MCC制备酪蛋白胶束浓缩液：Tg酶交联处理和加入柠檬酸根离子相结合
酪蛋白胶束浓缩液的制备包括如下步骤：
取实施例1中制备的MCC粉，复溶于去离子水中，定容至酪蛋白含量为6.0％(w/v)，于300rpm转速下溶解30min，之后于25mPa下循环均质3次，得到MCC复溶液；
在300rpm转速下，向MCC复溶液中加入Tg酶至酶活浓度为180U/L，对应酶活与酪蛋白的比例为3U/g酪蛋白，于40℃下保持2h，之后于70℃下保持2min以灭酶；
在500rpm转速下，向MCC复溶液中加入柠檬酸三钠和柠檬酸的混合物至柠檬酸根离子浓度为5.0mM/L，对应柠檬酸根离子与酪蛋白的比例为8.3mM柠檬酸根离子/100g酪蛋白；混合物中柠檬酸三钠和柠檬酸的摩尔比为8.0:2.0。
实施例7、2和4中制备的酪蛋白胶束浓缩液的理化性质见表7。从表中可以看出，相比未经Tg酶交联处理和未加入柠檬酸根离子的浓缩液，单独Tg酶交联处理，使浓缩液的HCT增加了15.4s；单独加入柠檬酸根离子，使浓缩液的HCT增加了18.3s；Tg酶交联处理和加入柠檬酸根离子相结合，使浓缩液的HCT增加了45.4s，远大于单独Tg酶交联处理和单独加入柠檬酸根离子的效果之后，即33.7s，这说明Tg酶交联处理和加入柠檬酸根离子，在提高酪蛋白胶束浓缩液热稳定性方面具有协同作用。相比单独加入柠檬酸根离子，Tg酶交联处理和加入柠檬酸根离子相结合，使游离酪蛋白的占比降低，进而使得浓缩液的相对粘度降低。因此，在通过MCC制备酪蛋白胶束浓缩液时，可采用Tg酶交联处理和加入柠檬酸根离子相结合，两者协同作用，使酪蛋白胶束浓缩液具有更高的热稳定性、较低的粘度。
表7实施例7、2和4中酪蛋白胶束浓缩液的理化性质
注：同一列中小写字母不同表示对应数据之间差异性显著(P<0.05)
实施例8通过MCC制备酪蛋白胶束浓缩液：加入柠檬酸根离子和Tg酶交联处理相结合
酪蛋白胶束浓缩液的制备包括如下步骤：
取实施例1中制备的MCC粉，复溶于去离子水中，定容至酪蛋白含量为6.0％(w/v)，于300rpm转速下溶解30min，之后于25mPa下循环均质3次，得到MCC复溶液；
在500rpm转速下，向MCC复溶液中加入柠檬酸三钠和柠檬酸的混合物至柠檬酸根离子浓度为5.0mM/L，对应柠檬酸根离子与酪蛋白的比例为8.3mM柠檬酸根离子/100g酪蛋白；混合物中柠檬酸三钠和柠檬酸的摩尔比为8.0:2.0；
在300rpm转速下，向MCC复溶液中加入Tg酶至酶活浓度为180U/L，对应酶活与酪蛋白的比例为3U/g酪蛋白，于40℃下保持2h，之后于70℃下保持2min以灭酶。
实施例7和8中制备的酪蛋白胶束浓缩液的理化性质见表8。从表中可以看出，相比先加入柠檬酸根离子、后Tg酶交联处理，先Tg酶交联处理、后加入柠檬酸根离子，使浓缩液的HCT更长，且使游离酪蛋白的占比更低，进而使得浓缩液的相对粘度更低。因此，在通过MCC制备酪蛋白胶束浓缩液时，可采用Tg酶交联处理和加入柠檬酸根离子相结合，且优选先Tg酶交联处理、后加入柠檬酸根离子，使酪蛋白胶束浓缩液具有更高的热稳定性、较低的粘度。
表8实施例7和8中酪蛋白胶束浓缩液的理化性质
注：同一列中小写字母不同表示对应数据之间差异性显著(P<0.05)
实施例9通过MCC制备酪蛋白胶束浓缩液：Tg酶交联处理和脱钙处理相结合
酪蛋白胶束浓缩液的制备包括如下步骤：
取实施例1中制备的MCC粉，复溶于去离子水中，定容至酪蛋白含量为6.0％(w/v)，于300rpm转速下溶解30min，之后于25mPa下循环均质3次，得到MCC复溶液；
在300rpm转速下，向MCC复溶液中加入Tg酶至酶活浓度为180U/L，对应酶活与酪蛋白的比例为3U/g酪蛋白，于40℃下保持2h，之后于70℃下保持2min以灭酶；
加入离子交换树脂Amberlite SR1L Na，于300rpm转速下保持3h，之后采用200目的滤袋进行过滤以去除树脂；其中离子交换树脂的加入量为0.56g/100g复溶液，对应离子交换树脂与酪蛋白的比例为9.3g树脂/100g酪蛋白。
实施例9、2和5中制备的酪蛋白胶束浓缩液的理化性质见表9。从表中可以看出，相比未经Tg酶交联处理和未经脱钙处理的浓缩液，单独Tg酶交联处理，使浓缩液的HCT增加了15.4s；单独脱钙处理，使浓缩液的HCT增加了19.3s；Tg酶交联处理和脱钙处理相结合，使浓缩液的HCT增加了44.8s，远大于单独Tg酶交联处理和单独脱钙处理的效果之后，即34.7s，这说明Tg酶交联处理和脱钙处理，在提高酪蛋白胶束浓缩液热稳定性方面具有协同作用。相比单独脱钙处理，Tg酶交联处理和脱钙处理相结合，使游离酪蛋白的占比降低，进而使得浓缩液的相对粘度降低。因此，在通过MCC制备酪蛋白胶束浓缩液时，可采用Tg酶交联处理和脱钙处理相结合，两者协同作用，使酪蛋白胶束浓缩液具有更高的热稳定性、较低的粘度。
表9实施例9、2和5中酪蛋白胶束浓缩液的理化性质
注：同一列中小写字母不同表示对应数据之间差异性显著(P<0.05)
实施例10通过MCC制备酪蛋白胶束浓缩液：脱钙处理和Tg酶交联处理相结合
酪蛋白胶束浓缩液的制备包括如下步骤：
取实施例1中制备的MCC粉，复溶于去离子水中，定容至酪蛋白含量为6.0％(w/v)，于300rpm转速下溶解30min，之后于25mPa下循环均质3次，得到MCC复溶液；
加入离子交换树脂Amberlite SR1L Na，于300rpm转速下保持3h，之后采用200目的滤袋进行过滤以去除树脂；其中离子交换树脂的加入量为0.56g/100g复溶液，对应离子交换树脂与酪蛋白的比例为9.3g树脂/100g酪蛋白；
在300rpm转速下，向MCC复溶液中加入Tg酶至酶活浓度为180U/L，对应酶活与酪蛋白的比例为3U/g酪蛋白，于40℃下保持2h，之后于70℃下保持2min以灭酶。
实施例9和10中制备的酪蛋白胶束浓缩液的理化性质见表10。从表中可以看出，相比先脱钙处理、后Tg酶交联处理，先Tg酶交联处理、后脱钙处理，使浓缩液的HCT更长，且使游离酪蛋白的占比更低，进而使得浓缩液的相对粘度更低。因此，在通过MCC制备酪蛋白胶束浓缩液时，可采用Tg酶交联处理和脱钙处理相结合，且优选先Tg酶交联处理、后脱钙处理，使酪蛋白胶束浓缩液具有更高的热稳定性、较低的粘度。
表10实施例9和10中酪蛋白胶束浓缩液的理化性质
注：同一列中小写字母不同表示对应数据之间差异性显著(P<0.05)
实施例11通过MCC制备酪蛋白胶束浓缩液：Tg酶交联处理和加入钠离子相结合
酪蛋白胶束浓缩液的制备包括如下步骤：
取实施例1中制备的MCC粉，复溶于去离子水中，定容至酪蛋白含量为6.0％(w/v)，于300rpm转速下溶解30min，之后于25mPa下循环均质3次，得到MCC复溶液；
在300rpm转速下，向MCC复溶液中加入Tg酶至酶活浓度为180U/L，对应酶活与酪蛋白的比例为3U/g酪蛋白，于40℃下保持2h，之后于70℃下保持2min以灭酶；
在500rpm转速下，向MCC复溶液中加入氯化钠至钠离子浓度为100mM/L，对应钠离子与酪蛋白的比例为167mM钠离子/100g酪蛋白。
实施例11、2和6中制备的酪蛋白胶束浓缩液的理化性质见表11。从表中可以看出，相比未经Tg酶交联处理和未加入钠离子的浓缩液，单独Tg酶交联处理，使浓缩液的HCT增加了15.4s；单独加入钠离子，使浓缩液的HCT增加了15.2s；Tg酶交联处理和加入钠离子相结合，使浓缩液的HCT增加了36.9s，大于单独Tg酶交联处理和单独加入钠离子的效果之后，即30.6s，这说明Tg酶交联处理和加入钠离子，在提高酪蛋白胶束浓缩液热稳定性方面具有协同作用。相比单独加入钠离子，Tg酶交联处理和加入钠离子相结合，使酪蛋白胶束的水合率降低，进而使得浓缩液的相对粘度降低。因此，在通过MCC制备酪蛋白胶束浓缩液时，可采用Tg酶交联处理和加入钠离子相结合，两者协同作用，使酪蛋白胶束浓缩液具有更高的热稳定性、较低的粘度。
表11实施例11、2和6中酪蛋白胶束浓缩液的理化性质
注：同一列中小写字母不同表示对应数据之间差异性显著(P<0.05)
实施例12通过MPC制备酪蛋白胶束浓缩液：柠檬酸根离子浓度的影响
酪蛋白胶束浓缩液的制备包括如下步骤：
取实施例1中制备的MPC粉，复溶于去离子水中，定容至总蛋白含量为7.7％(w/v)，即酪蛋白含量为6.0％(w/v)，于300rpm转速下溶解30min，之后于25mPa下循环均质3次，得到MPC复溶液；
在500rpm转速下，向MPC复溶液中加入柠檬酸三钠和柠檬酸的混合物至柠檬酸根离子浓度为0、2.5、5.0、7.5、10.0、12.5或15.0mM/L，对应柠檬酸根离子与酪蛋白的比例为0、4.2、8.3、12.5、16.7、20.8或25.0mM柠檬酸根离子/100g酪蛋白；混合物中柠檬酸三钠和柠檬酸的摩尔比为8.0:2.0。
上述制备的酪蛋白胶束浓缩液的理化性质见表12。从表中可以看出，随着柠檬酸根离子浓度的增加，浓缩液的HCT逐渐增加，表明其热稳定性逐渐增加。当柠檬酸根离子的浓度从0mM/L增加至12.5mM/L，游离酪蛋白的占比缓慢增加，使得浓缩液的相对粘度也缓慢增加；当柠檬酸根离子的浓度进一步增加至15.0mM/L时，游离酪蛋白的占比大幅增加，导致浓缩液的相对粘度也大幅增加。为分析浓缩液的贮藏稳定性，将其进行杀菌处理(120℃、20s)，之后于4℃下放置14天，之后于1000g下离心5min，发现当柠檬酸根离子的浓度在5mM及以上时，浓缩液中无明显沉淀生成。因此，在通过MPC制备酪蛋白胶束浓缩液时，可优选柠檬酸根离子浓度为5-12.5mM/L，即8.3-20.8mM柠檬酸根离子/100g酪蛋白，使浓缩液具有较高的热稳定性、较低的粘度。
表12实施例12中酪蛋白胶束浓缩液的理化性质
注：同一列中小写字母不同表示对应数据之间差异性显著(P<0.05)。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (4)
1.一种高热稳定性和低粘度酪蛋白胶束浓缩液的制备方法，其特征在于，
先配置浓缩胶束态酪蛋白或浓缩乳蛋白复溶液，然后进行Tg酶交联处理和加入柠檬酸根离子，制得酪蛋白胶束浓缩液；
所述复溶液的配置方法，包括如下步骤：将浓缩胶束态酪蛋白或浓缩乳蛋白复溶于水中，定容至酪蛋白质量体积比含量为5-15%，于200-400 rpm转速下溶解20-40 min，之后于20-30 mPa下循环均质2-4次；所述浓缩胶束态酪蛋白或浓缩乳蛋白的蛋白干基含量为85-90%且来源于羊乳；
所述Tg酶交联处理使得酪蛋白胶束浓缩液的κ-酪蛋白交联度为30%-90%；Tg酶酶活与酪蛋白的比例为2-4 U/g酪蛋白；
所述加入柠檬酸根离子达到的浓度为8-22 mM柠檬酸根离子/100 g酪蛋白；
所述柠檬酸根离子由柠檬酸三钠和柠檬酸的混合物带入；其中，混合物中柠檬酸三钠和柠檬酸的摩尔比为7.5:2.5-8.5:1.5；
所述酪蛋白胶束浓缩液的pH为中性。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，先进行Tg酶交联处理。
3.根据权利要求1或2所述方法制备得到的酪蛋白胶束浓缩液。
4.权利要求3所述酪蛋白胶束浓缩液在乳制品加工领域的应用。
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