一种乳清蛋白为基质的脂肪替代品的制备方法

摘要

一种乳清蛋白为基质的脂肪替代品的制备方法，属于乳制品技术领域。本发明以乳清浓缩蛋白WPC－80为主要原料，按一定比例添加CaCl2和黄原胶，配制乳清蛋白混合溶液，再经热处理和微粒化处理，控制热处理温度和时间，控制微粒化处理剪切速率和时间，使微粒化处理后产品中50％的颗粒粒径小于10μm，用作脂肪替代品。脂肪替代品用于食品中不仅能使食品产生与高脂食品相似的感官性状，而且以脂肪替代品替代部分或全部脂肪可以降低食品的热量，从而减少人体因摄入过多高油高脂食品而引起的冠心病、高血压等多种疾病的发病率。

说明书

技术领域

一种乳清蛋白为基质的脂肪替代品的制备方法，属于乳制品技术领域。

背景技术

以蛋白质为基质的脂肪替代品模拟脂肪的原理解释为：当蛋白质和胶类物质混合时它们能够形成凝胶，能够提供类似脂肪的质构和功能特性；微粒化(Microparticulation)后的微细粒子，处于舌头感官阈值之下，食用时产生类似脂肪的稠度和滑腻感。

乳清是生产干酪时从牛乳中分离出来的液体部分。一般每生产1kg干酪可得到10kg乳清。全世界每年生产干酪所产生的乳清约为9000万吨，可见其数量是相当大的。在90年代，由于膜分离技术和离子交换技术的进步以及对乳清蛋白认识的提高，人们逐渐认识到乳清蛋白不仅具有很高的营养价值，而且具有许多独特的功能特性。

乳清蛋白中含有约48％的β-乳球蛋白、19％的α-乳白蛋白、8％的免疫球蛋白、5％的血清白蛋白和20％的蛋白胨等，还有少量的乳铁蛋白和乳过氧化物酶等。乳清蛋白的营养价值很高，它含有组成蛋白质的全部20种氨基酸，与鸡蛋蛋白质相似，属于全价蛋白质，生物价为88。

乳清蛋白具有许多功能特性，其功能特性主要包括：

溶解性和分散性。乳清蛋白在没有热变性的条件下，在pH 2.0-7.0范围内表现出良好的溶解性和分散性。

乳化性。乳清蛋白能在脂肪球和水滴之间形成一层界面膜，从而防止乳状液分层及凝聚沉淀。

凝胶作用和持水性。在适当的热处理条件下，乳清浓缩蛋白(WPC)溶液能形成热变性不可逆凝胶。β-乳球蛋白和牛血清白蛋白是乳清中两种主要凝胶蛋白。乳清蛋白开始形成凝胶的温度和凝胶的特性取决于蛋白质浓度、pH值，溶液中其他组分及其工艺条件。

乳清浓缩蛋白(WPC)在干燥状态下含有25％～95％的可溶性乳清蛋白。乳清浓缩蛋白在生产过程中去除了大部分的乳糖和盐分，脂肪的含量也较低，因此具有较好的乳化和凝胶特性，适合用来制作脂肪替代品。

脂肪替代品是一种具有脂肪某些令人期望的物理和感官性质，能被人体消化和吸收，但提供人体较低能量或对人体不提供能量的物质。脂肪替代品用于食品中不仅能使食品产生与高脂食品相似的感官性状，而且以脂肪替代品替代部分或全部脂肪可以降低食品的热量，从而减少人体因摄入过多高油高脂食品而引起的冠心病、高血压等多种疾病的发病率。

发明内容

本发明的目的是提供一种乳清蛋白为基质的脂肪替代品的制备方法，使用流变仪和质构仪确定脂肪替代品的原料配方，采用热处理和微粒化处理热凝胶，用粒径分布仪测定凝胶颗粒的粒径大小，扫描电镜观察脂肪替代品的超微结构，微粒化处理后的蛋白质表面变得光滑、柔软，可以用作脂肪替代品。

本发明的技术方案：本发明所制备的脂肪替代品其50％的颗粒粒径小于10μm，达到了模拟脂肪的要求。

制备方法为：原料采用100g蛋白质含量为80％的乳清浓缩蛋白，3g CaCl₂，5g黄原胶，加水定容至1L，55-60℃恒温水浴并不断搅拌配制混合溶液，调节溶液pH至7.0，热处理，冷却至室温，微粒化处理，制得脂肪替代品，所述热处理工艺条件为80℃，20min，微粒化处理时使用高速组织捣碎机，处理条件为10000rpm，处理15min，微粒化处理后产品中50％的颗粒粒径小于10μm。

分析方法

1.线性粘弹区的测定

在常温下配制100g/L的WPC-80溶液。固定频率为1Hz，采用AR 1000型流变仪进行应力扫描，确定其线性粘弹区。

2.凝胶性能的测定方法

采用AR1000型流变仪的平行板测定体系的粘弹性和胶凝温度。在线性粘弹区，对其施加一个小振幅正弦振荡的应力，固定频率为1HZ，测定样品的贮能模量、损耗模量和胶凝温度。

流变测定时采用的夹具及参数设定如下：

夹具：40mm平行板(使用油封)；

平板间隙：1mm；加样量：0.6ml；

振荡扫描程序：升温扫描，20℃-100℃，4℃/min；

振荡扫描参数：角频率：1.0r/s；应力：1.0Pa

3.WPC-80溶液形成凝胶的浓度确定

在常温下配制浓度分别为50g/L、70g/L、80g/L、100g/L的WPC-80溶液，搅拌使蛋白质充分溶解，溶液的pH为7.0，测定其流变性质。

4.蛋白质含量对乳清蛋白溶液流变性质的影响

在常温下配制200g/L的WPI-90、WPC-80、WPC-34三种不同的乳清蛋白溶液，搅拌使蛋白质充分溶解，溶液的pH为7.0，测定其流变性质。

5.Ca²⁺浓度对WPC-80溶液流变性质的影响

在常温下配制100g/L的WPC-80溶液并搅拌，使蛋白质充分溶解，溶液的pH为7.0。添加CaCl₂，使其浓度分别为0、3g/L、6g/L、10g/L、15g/L，测定其流变性质。

6.黄原胶含量对乳清蛋白溶液流变性质的影响

配制3份100g/L的WPC-80溶液，分别加入不同量的黄原胶使其浓度分别为5g/L，10g/L，15g/L。磁力搅拌器搅拌1h，使蛋白质充分溶解，调整溶液的pH至7.0。然后将准确称量的CaCl₂分别放入溶液中使得CaCl₂的浓度为3g/L，快速搅拌，使用AR1000流变仪，在线性粘弹区内测定贮能模量、损耗模量和胶凝温度。

7.粒径分布

加入样品，采用粒径分布仪Mastersizer 2000进行测定。

8.扫描电镜观察脂肪替代品的超微结构

凝胶在4℃下放置5天后用5％戊二醛固定，然后再依次进行磷酸缓冲液漂洗，1％锇酸固定，乙醇梯度脱水，二氧化碳临界点干燥后用扫描电镜观察，加速电压：20KV。

工艺条件的确定

1.脂肪替代品的配方

选择制备脂肪替代品的原料为WPC-80，WPC-80形成凝胶的临界浓度为80g/L，实验中发现当WPC-80的浓度超过100g/L时，形成的凝胶较致密，不易破碎。因此，在制备脂肪替代品时选择WPC-80的浓度为100g/L，当pH值大于7.0时，蛋白质溶液出现涩味，为了避免出现不良口感选择pH值为7.0，为了得到乳清蛋白形成的凝胶，又不会产生不良的口味，选择CaCl₂的添加量为3g/L，黄原胶的添加量为5g/L。

2.热处理工艺

pH值为7.0时，乳清蛋白质的变性温度为77℃，为了得到理想的蛋白质凝胶选择热处理温度为80℃，处理时间为20min。

3.微粒化处理工艺

乳清蛋白溶液中50％的颗粒粒径小于133.2μm。热处理后蛋白质形成凝胶，其颗粒明显变大，50％的颗粒粒径小于334.9μm，此时无法模拟脂肪的感官特性，必须进行微粒化处理。

采用高速组织捣碎机10000rpm下，当微粒化处理时间分别为5min、10min、15min时，50％的颗粒粒径分布分别为20.62μm、16.56μm、7.8μm(见表1)。随着微粒化处理时间的延长，粒径分布的参数呈下降趋势。当微粒化处理时间为10min时，颗粒较大，不能很好地模拟脂肪的特性。而当微粒化处理时间达到15min时，50％的颗粒粒径小于10μm，可以作为脂肪替代品。因此，选择微粒化处理条件为剪切速率为10000转/分钟，处理时间为15min(见图1)。

                         表1  微粒化处理对粒径分布的影响表

  处理时间(min)  粒径分布范围  峰范围  d(0.1)  d(0.5)  d(0.9)  5  10  15  1～700  1～70  1.6～200  10～30  10～30  5～10  7.32  6.23  3.3  20.62  16.56  7.8  45.82  33.82  27.3

4.扫描电镜观察超微结构

扫描电镜观察乳清蛋白溶液的超微结构，可以看到体系中乳清蛋白颗粒均匀分散，颗粒较小(图2-a)。当热处理后，蛋白质颗粒受热膨胀，颗粒变大，并且蛋白质颗粒之间发生交联，表明热处理后蛋白质形成凝胶，但是颗粒表面较粗糙，无法模拟脂肪的滑腻感，此时蛋白质凝胶并不能作为脂肪替代品(图2-b)。为了模拟脂肪的滑腻感必须进行微粒化处理，微粒化处理后的蛋白质凝胶表面变得光滑、柔软，此时可以作为脂肪替代品(图2-c)。

本发明的有益效果：本发明使用流变仪和质构仪确定脂肪替代品的原料配方，采用热处理和微粒化处理热凝胶，粒径分布仪测定凝胶颗粒的粒径大小，扫描电镜观察脂肪替代品的超微结构，微粒化处理后的蛋白质表面变得光滑、柔软，50％的颗粒粒径小于10μm，可以用作脂肪替代品。

附图说明

图1微粒化处理对粒径分布的影响(剪切速率为10000转/分钟，处理时间为15min)。

图2脂肪替代品制备过程中超微结构的变化。样品：a)乳清蛋白溶液；b)热处理后；c)微粒化处理后。

具体实施方式

实施例1

按照说明书上述工艺路线，其原料配方为WPC-80，浓度为100g/L，pH 7.0，CaCl₂的浓度为3g/L，黄原胶的浓度为5g/L。在80℃下热处理20min后自然冷却，然后微粒化处理10000转/分钟，15min。控制热处理温度、时间和微粒化处理的剪切速率、时间。得到的脂肪替代品其50％的颗粒分布为7.8μm。