專利名稱：用于穩(wěn)定蛋白質(zhì)的果膠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于穩(wěn)定蛋白質(zhì)的果膠，特別是用于穩(wěn)定存在于含水酸性飲料中的蛋白質(zhì)。本發(fā)明還提供了穩(wěn)定的酸性飲料以及一種制備該果膠的方法。
酸化乳飲料日益受到消費(fèi)者的喜愛。在日本和東南亞部分地區(qū)這些飲料在商業(yè)上獲得成功已有很長(zhǎng)時(shí)間了，并且現(xiàn)在正進(jìn)入西部市場(chǎng)。這些飲料可以是酸奶基飲料(這種情況下通常將它們稱作飲用酸奶)、乳酸桿菌飲料或乳基軟飲料。這些飲料彼此例如在其各自的非脂乳固體(MSNF)含量方面不同。MSNF主要為酪蛋白。酸奶飲料典型地含有最少8重量％的MSNF，乳酸桿菌飲料含有最少3重量％的MSNF，而軟飲料含有低于3重量％的MSNF。
為了其中的活乳酸桿菌量，飲用酸奶或者以鮮乳分配和銷售，或者在分配之前經(jīng)熱處理以獲得延長(zhǎng)的保存期。由于酪蛋白顆粒沉淀導(dǎo)致這些飲料呈現(xiàn)出令人不快的沙樣口感，因此為了防止這些沉淀，必需將熱處理過的酸奶飲料穩(wěn)定。甚至為了防止酪蛋白顆粒沉淀，必需對(duì)低粘度MSNF鮮酸化乳飲料加以穩(wěn)定。
果膠是酸化乳飲料中最常用的穩(wěn)定劑。果膠是經(jīng)常在植物細(xì)胞中以原果膠的形式被發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)多糖。果膠的主鏈含有α-1-4鏈接的半乳糖醛酸殘基，它們被少量1，2鏈接的α-L-鼠李糖單元打斷。此外，果膠含有幾乎為交替的鼠李糖-聚半乳糖醛酸鏈的高度支化區(qū)。這些高度支化區(qū)還含有通過糖苷鍵與鼠李糖或半乳糖醛酸單元連接的其它糖單元。這些α-1-4鏈接的半乳糖醛酸殘基長(zhǎng)鏈通常稱之為“光滑”區(qū)，而高度支化區(qū)通常稱之為“毛”區(qū)。
半乳糖醛酸殘基上的一些羧基典型地被甲基酯化。剩余的以自由羧基存在。羧基的酯化是在半乳糖醛酸殘基聚合之后發(fā)生的。然而，極少見所有羧基被酯化。通常，酯化度從可獲得的羧基的0至90％變化。如果果膠中50％或更多的羧基被酯化，那么該果膠通常稱之為高酯果膠或高甲氧基果膠。如果低于50％的羧基被酯化，那么該果膠通常稱之為低酯果膠或低甲氧基果膠。如果果膠不含任意，或者僅含少量的，酯化基團(tuán)，那么通常將其稱之為果膠酸。
果膠的結(jié)構(gòu)，特別是酯化度，決定了其許多物理和/或化學(xué)性質(zhì)。例如，因鈣離子的存在引起的果膠凝膠化尤其取決于酯化度。據(jù)信凝膠化導(dǎo)致鈣離子與許多果膠鏈中的自由羧基形成交聯(lián)復(fù)合物，從而形成連續(xù)的三維膠凝基質(zhì)。
已知自由羧基沿聚合物鏈的分布對(duì)決定果膠是否適合用作酸化乳飲料的穩(wěn)定劑是很重要的。已提出，通過在果膠分子的特定點(diǎn)將果膠吸附在酪蛋白顆粒的表面上，果膠可以穩(wěn)定酪蛋白顆粒懸液。果膠分子的剩余部分形成懸空鏈并突入液相中的環(huán)。所得復(fù)合顆粒之間的排斥力可以歸因于與兩個(gè)酪蛋白顆粒復(fù)合的果膠鏈彼此相互作用時(shí)產(chǎn)生的滲透壓增加。
就用作酸化乳飲料的穩(wěn)定劑的果膠而言，其中至少一些自由羧基必需成嵌段(即連續(xù))排列，而不是隨機(jī)地沿聚合物鏈離散地分布。果膠分子與酪蛋白顆粒之間的結(jié)合力歸因于帶負(fù)電的羧基與存在于顆粒表面上的正電荷相互作用的嵌段。自由羧基嵌段的長(zhǎng)度也很重要。羧基嵌段或者太長(zhǎng)或者太短都不能使該體系穩(wěn)定。在前者情況下，沒有懸空鏈。在后者情況下，果膠自身不能可靠地與酪蛋白顆粒相連，由此不能使顆粒穩(wěn)定。
低酯或鈣敏感的果膠的公知特性是其能增稠或形成凝膠，特別是當(dāng)存在堿土金屬陽(yáng)離子如Ca++時(shí)。不幸的是，酸化乳飲料天然地含有大量鈣陽(yáng)離子。如果存在過量果膠的話，這些陽(yáng)離子具有引起粘度顯著增加的不利影響，在極端情況下，甚至可以導(dǎo)致酸化乳飲料膠凝。
生產(chǎn)熱處理過的乳清飲料時(shí)也存在問題。70℃以上的熱處理，根據(jù)到達(dá)的精確溫度，形成不同量的乳清顆粒。穩(wěn)定熱處理過的乳清飲料所必需的果膠量隨熱處理而變化。由于形成的乳清顆粒相對(duì)較小，因這些顆粒的總表面積大，因此獲得穩(wěn)定飲料所需的果膠量可能非常高。然而，由于過量果膠與天然存在的鈣陽(yáng)離子交聯(lián)，因此加入過量的果膠將再次引起增稠或形成凝膠。
因此應(yīng)理解為，果膠的加入對(duì)酸化乳飲料的性能既有有利影響也有不利影響。盡管它可以起抗酪蛋白顆粒沉淀或乳清分離的穩(wěn)定劑的作用，但是由于其與天然共存的鈣陽(yáng)離子交聯(lián)使飲料味道變差，因此它可能具有增加飲料粘度的缺點(diǎn)。這兩種效果在本說明書的

圖1和2中有描述。它們分別描述了不同果膠濃度對(duì)未經(jīng)過殺菌的均勻酸奶飲料和經(jīng)過殺菌的均勻酸奶飲料的沉淀和粘度的影響。可以看出，在沒有果膠的情況下，因酪蛋白顆粒的不穩(wěn)定性，在兩種飲料中存在明顯的沉淀，同時(shí)也使粘度相當(dāng)高。在添加一定濃度的果膠之后酪蛋白顆粒變穩(wěn)定，而且不沉淀，之后增加果膠濃度對(duì)沉淀沒有影響。轉(zhuǎn)向飲料粘度由于加入的過量果膠被共存的鈣陽(yáng)離子交聯(lián)，因此之后飲料粘度幾乎即刻開始上升，因此這也明顯降低酪蛋白顆粒的穩(wěn)定性，。由于這種增加的粘度導(dǎo)致飲料的感官性能變差，因此它也不是所需的。在每種情況下，在圖1和2中，將果膠濃度的窄的工作范圍分別標(biāo)記為“X”和“Y”，在該范圍內(nèi)飲料的沉淀和粘度落入可經(jīng)受的低水平。該范圍可以窄至以飲料重量作為一個(gè)整體計(jì)果膠重量?jī)H為0.06％。在該工作范圍之下，沉淀成為顯著問題，而在其上，飲料粘度不希望地高。
由于沉淀將毀壞酸化乳飲料，因此商業(yè)上該飲料的生產(chǎn)者主要避免沉淀。因此生產(chǎn)者典型地加入過量果膠，以確保不發(fā)生沉淀，但是加入過量果膠將導(dǎo)致飲料具有不希望的高粘度。盡管生產(chǎn)者當(dāng)然愿意對(duì)準(zhǔn)上述的窄工作范圍，但是由于可能加入的果膠不足夠?qū)?dǎo)致因沉淀使整批飲料失敗的危險(xiǎn)，因此這在商業(yè)上是很困難的。
眾所周知，在自然界中通過植物組織中存在的植物果膠酯酶可以改變果膠中的甲基含量。這些酯酶，通常稱作果膠甲酯酶(PME)，使幾乎為至少兩個(gè)相鄰自由羧酸基團(tuán)的酯化羧基脫甲基。在這種方式形成的嵌段中進(jìn)行脫甲基。正如前面提到的，這些嵌段的排列對(duì)果膠在酸化乳飲料中的穩(wěn)定作用是重要的。這些蛋白酶木瓜蛋白酶和菠蘿蛋白酶還已知使果膠脫甲基化。
在商業(yè)中，典型地酯化度為約70-74％，自由羧基嵌段的長(zhǎng)度隨分子不同而變化，每個(gè)果膠分子典型地含有幾個(gè)不同的長(zhǎng)度嵌段。果膠分子與酪蛋白顆粒表面的結(jié)合力取決于通過鈣鹽橋與酪蛋白表面上的正電荷和/或酪蛋白表面上的負(fù)電荷相互作用的嵌段的長(zhǎng)度。為了獲得完全穩(wěn)定性，酪蛋白顆粒的大部分表面應(yīng)被果膠覆蓋。
如EP-A-0664300中所述，從如柑橘皮的典型源提取的果膠可以分離或分級(jí)成兩個(gè)不同的果膠部分。一部分為鈣敏感的果膠(CSP)，另一部分是非鈣敏感的果膠(NCSP)。這兩部分果膠具有差異很大的鈣靈敏度(ΔCS)。CSP為酯化度為至少65％的高酯果膠，其中羧基主要排列在嵌段中。這些羧基的嵌段構(gòu)型引起CSP對(duì)鈣敏感。另一方面，NCSP也為酯化度為至少70％的高酯果膠，其中自由羧基沿聚合物鏈隨機(jī)排列，其連接程度不明顯。
商業(yè)上典型地以用于穩(wěn)定酸化乳飲料銷售的果膠含有約60％的CSP和40％的NCSP。該果膠整體上可以具有200-600cP的ΔCS值(下面有定義)，而該CSP部分經(jīng)常具有500-1500cP的ΔCS值。由于CSP部分使得酸化乳飲料中酪蛋白穩(wěn)定，因此當(dāng)該果膠，也就是其CSP部分存在量過多時(shí)，該部分非常高的鈣靈敏度對(duì)飲料的粘度是不利的。此外，由于NCSP部分對(duì)穩(wěn)定果膠粉末整體沒有明顯的貢獻(xiàn)，因此其存在是一個(gè)浪費(fèi)。當(dāng)然，最理想的是添加到酸化乳飲料中的果膠都有利于穩(wěn)定酪蛋白，為此果膠應(yīng)具有控制的鈣靈敏度，以便當(dāng)其大量存在時(shí)飲料的粘度增加不明顯。
在以下的說明書和附加的權(quán)利要求書中，果膠通過以下表征酯化度(DE)、鈣靈敏度(ΔCS)和CSP與CSP和NCSP總和的重量比，該重量比稱之為鈣敏感的果膠比(CSPR)。果膠的這三個(gè)特征可以按照以下測(cè)定(i)測(cè)定果膠樣品的酯化度(DE)稱重5g±0.1mg果膠樣品，并將其轉(zhuǎn)移到適宜燒杯中。與5mg發(fā)煙鹽酸37％和100ml的60％IPA的混合物一起攪拌10分鐘。將其轉(zhuǎn)移到擬合玻璃濾器管(30-60ml容積)中并用六份15ml發(fā)煙鹽酸-60％IPA混合物洗滌，接著用60％IPA，直到濾液不含氯離子。最后用20ml的100％IPA洗滌，在105℃的烘箱中干燥2.5小時(shí)，在干燥器中冷卻并稱重。準(zhǔn)確地將干燥樣品總凈重的1/10(具有0.5g最初未洗滌的樣品)轉(zhuǎn)移到一250ml的錐形瓶中，并用2ml的IPA濕潤(rùn)樣品。加入100ml剛開過且冷卻的蒸餾水，用塞子塞住，偶爾旋轉(zhuǎn)，直到形成一完全溶液。加入5滴酚酞，用0.1N氫氧化鈉滴定并記下結(jié)果作為最初的滴定度(V1)。
準(zhǔn)確加入20ml的0.5N氫氧化鈉，用塞子塞住，劇烈搖動(dòng)，靜置15分鐘。準(zhǔn)確加入20ml的0.5N鹽酸并搖動(dòng)，直到粉紅色消失。加入3滴酚酞之后，用0.1N氫氧化鈉滴定至劇烈搖動(dòng)之后仍保持淡粉紅色；記下該值作為皂化滴定度(V2)。
將錐形瓶的內(nèi)容物定量轉(zhuǎn)移到一配備有Kjeldahl捕獲器和水冷冷凝器的500-ml蒸餾燒瓶中，接收管延伸至接收燒瓶中的150ml無水二氧化碳和20ml的0.1N鹽酸混合物的表面的下面。向該蒸餾燒瓶中加入20ml的1∶10氫氧化鈉溶液，將這些連接密封，然后開始小心加熱，避免過量起泡。連續(xù)加熱直到收集到80-120ml餾出物。向該接收燒瓶中加入幾滴甲基紅，并用0.1N氫氧化鈉滴定過量酸，記錄所需的體積，以ml計(jì)，作為“S”。對(duì)20.0ml的0.1N鹽酸記下空白測(cè)定，并記錄所需的體積，以ml計(jì)，作為“B”。記錄該酰胺滴定度(B-S)作為V3。
通過下式計(jì)算酯化度(總羧基的％)100×V2/(V1＋V2＋V3)(ii)測(cè)定果膠樣品的鈣靈敏度(ΔCS)在蒸餾水中制備果膠水溶液，用1M HCl將其pH調(diào)整至1.5。所用濃度應(yīng)為約0.60％。將145g部分的該果膠溶液測(cè)定到粘度玻璃杯中。
將5ml含有250mM氯化鈣的溶液加入145g果膠溶液中，使鈣的最終濃度為8.3mM。
在用磁攪拌器有效攪拌下將25ml含有1M乙酸根離子且pH為4.75的乙酸鹽緩沖液加入該果膠溶液中，使其pH為4.2。
取出磁體，在室溫(25℃)下將該玻璃杯靜置到第二天，此時(shí)用Brookfield粘度計(jì)測(cè)定其粘度。
盡管該方法最適宜粘度不高于100的果膠樣品，但是也可以再現(xiàn)性很好地測(cè)定粘度高達(dá)200 Brookfield單位。果膠樣品的粘度較高時(shí)易于膠凝，使得可再現(xiàn)的結(jié)果降低。無論如何，該方法公正地顯示了樣品的相對(duì)鈣靈敏度。
不加氯化鈣，取而代之用蒸餾水稀釋，測(cè)定此時(shí)相同果膠樣品的粘度，通過將含鈣溶液的測(cè)定粘度值減去無鈣溶液的測(cè)定粘度值計(jì)算果膠的ΔCS值。
(iii)測(cè)定果膠樣品的CSPR將約0.2g果膠樣品稱重至接近mg(在預(yù)稱重至接近mg的50ml離心管中)，通過將管加熱至70℃將其溶于10g軟化水中。將溶液冷卻至約20℃。重復(fù)這一步。將每一溶液的pH調(diào)整至4.0。
通過將20ml的80％異丙醇(IPA)加入這些離心管之一中，將果膠沉淀，這樣測(cè)定果膠在溶液中的總量。該沉淀通過在30000G下離心30分鐘收集，用60％IPA洗滌2次，接著將每次的洗滌液離心，在60℃下真空干燥一夜，稱重至接近mg。沉淀的果膠量除以加到特定管中的果膠的最初量，得到果膠的比例“A”。
將10mg以下溶液(含有60mM鈣和16％的IPA)添加到在稱重的離心管中的剩余10mg果膠溶液樣品中387g軟化水99g 80％ IPA4.4g CaCl2，2H2O將這兩種溶液混合之后，使得鈣含量為30mM，IPA為8％。在偶爾攪拌下將形成的凝膠顆粒懸液靜置24小時(shí)。在30000G下離心30分鐘將凝膠顆粒分離成液相。將該液相小心傾析或虹吸掉，使凝膠顆粒留在管中。
在含有30mM Ca和8％IPA的等量溶液中通過渦流并使洗液平衡，將凝膠顆粒洗滌兩次。每次洗滌的平衡時(shí)間為24小時(shí)。每次洗滌之后，通過在30000G下離心30分鐘將凝膠顆粒分離?？梢杂玫润w積的水稀釋16％IPA-60mM鈣溶液的等分試樣制備該步驟的洗液。
傾析掉液相之后，稱重結(jié)果洗滌的凝膠相的總量。果膠在凝膠相中的量通過以下測(cè)定將稱重至小數(shù)點(diǎn)后兩位的凝膠相于兩倍量的80％IPA混合，然后在60％IPA中洗滌兩次。在每次洗滌之后在30000G下離心30分鐘收集沉淀。然后在60℃下將樣品真空干燥一夜，稱重至接近mg。CSP果膠的正常量是通過該果膠量除以稱入離心管中的果膠的最初量來確定的。
按照CSPR＝B/A計(jì)算CSPR。
(iv)測(cè)定沉淀和粘度在以下說明中，還進(jìn)行參照以測(cè)定酸化乳飲料中的沉淀量和這種飲料的粘度。為了測(cè)定沉淀量，將準(zhǔn)確稱取的離心管用酸化乳飲料填充至其1cm邊緣以內(nèi)。再將該管稱重，得到管中的飲料樣品的重量。然后在4500rpm下將該管離心20分鐘。然后將上層清液傾析，并將這些管上下顛倒30分鐘，排出任意剩余液體。最后，用綿紙擦拭該管邊緣并最后對(duì)管稱重。沉淀(以百分比計(jì))是通過沉淀物的重量除以最初獲取的樣品的重量計(jì)算的，并且結(jié)果以百分?jǐn)?shù)表示。
酸化乳飲料的粘度的測(cè)定如下將該飲料裝入粘度玻璃杯，將其在5℃下靜置18-24小時(shí)。旋轉(zhuǎn)1分鐘之后，然后用LVT型Brookfield粘度計(jì)測(cè)定其粘度。
本發(fā)明的目的是提供一種能夠穩(wěn)定蛋白質(zhì)顆粒懸液而抗沉淀的改性果膠，并且與穩(wěn)定飲料抗沉淀所需的量相比，當(dāng)該果膠過量存在時(shí)不明顯增加溶液的粘度。
本發(fā)明的另一目的是提供含有蛋白質(zhì)顆粒懸液的含水酸性飲料，通過加入這種果膠使其穩(wěn)定而抗沉淀。
最后，本發(fā)明的另一目的是提供制備這種果膠的各種方法。
根據(jù)第一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種果膠，它具有(i)60-95％的酯化度(DE)，(ii)低于25cP的鈣靈敏度(ΔCS)，和(iii)鈣敏感的果膠(CSP)與CSP和非鈣敏感的果膠(NCSP)之和的重量比(本文后面稱之為鈣敏感的果膠比(CSPR))為0.7或更高。
優(yōu)選果膠的DE為70-95％，更優(yōu)選為80-95％。
優(yōu)選果膠的ΔCS低于20，更優(yōu)選為0.5-15，最優(yōu)選為2-12。
優(yōu)選果膠的CSPR為0.85或更高，更優(yōu)選0.9或更高。
最優(yōu)選該果膠具有
(i)70-95％的DE，(ii)低于20的ΔCS，和(iii)0.85或更高的CSPR。
更優(yōu)選該果膠具有(i)80-95％的DE，(ii)0.5-15的ΔCS，和(iii)0.9或更高的CSPR。
具有上面特征的果膠的自由羧基排列在足夠長(zhǎng)度和數(shù)量的嵌段中，使得果膠能夠穩(wěn)定例如酸化乳飲料的酸性環(huán)境中的例如酪蛋白的蛋白質(zhì)。然而，這些嵌段具有不足夠引起果膠極度鈣敏感的長(zhǎng)度并以不足夠引起果膠極度鈣敏感的量存在，這使得與穩(wěn)定飲料抗長(zhǎng)度所需的量相比，甚至當(dāng)這些果膠過量加入時(shí)這些果膠也不具有增加酸化乳飲料的粘度的性質(zhì)。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了一種含有蛋白質(zhì)顆粒懸液的含水酸性飲料，它通過前面所述類型的果膠穩(wěn)定而抗沉淀。
該含水酸性飲料可以為飲用酸奶或乳基飲料如冰凍牛奶。待穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒可以由酪蛋白和/或乳清形成。
只要果膠以足夠穩(wěn)定蛋白質(zhì)抗沉淀的量存在，然后所得飲料就具有優(yōu)良的穩(wěn)定性和粘度特征并具有非常好的口感性質(zhì)。它們具有用以前可以獲得的果膠配制的飲料的優(yōu)點(diǎn)，為了確保蛋白質(zhì)顆?？钩恋淼姆€(wěn)定性，并且飲料的粘度沒有明顯增加，該果膠基本上可以超過所需量加入。
穩(wěn)定飲料抗有害沉淀所需的果膠的最小濃度下文稱之為Pcrit。飲料/果膠體系的Pcrit的值是由飲料的沉淀度相對(duì)不同果膠濃度作圖的圖解曲線測(cè)定的。圖3顯示了這種典型地的圖形，它是相對(duì)以0.05重量％果膠增量從0-1重量％的連續(xù)果膠濃度測(cè)定的沉淀值。Pcrit為形成穩(wěn)定飲料所需的最小果膠濃度。Pcrit值在本文中定義為第一個(gè)果膠濃度試驗(yàn)點(diǎn)，它為滿足下式的過量沉淀值(S1)S1＝(Smax－Smin)0.15＋Smin其中Smax為在0-1重量％果膠測(cè)定范圍內(nèi)測(cè)定的最大沉淀值，并且Smin為在相同測(cè)定范圍內(nèi)測(cè)定的最小沉淀值。
拿圖3的圖為例，Smax為40，Smin為2。因此S1為7.7。S1之后的第一個(gè)作圖點(diǎn)的果膠濃度為0.4重量％，因此就該體系而言Pcrit定義為0.4重量％。按照本發(fā)明，大于Pcrit的果膠量被認(rèn)為是組成過量果膠。
沉淀與果膠濃度的曲線，如圖3所述，對(duì)果膠和酸化乳飲料而言可以如下容易地建立。
首先，制備將要測(cè)定Pcrit的化學(xué)酸化的乳飲料。例如，可以將1.125kg脫脂奶粉在62℃下20分鐘內(nèi)溶于13.875kg的水中制備該飲料。然后在攪拌下將所得溶液冷卻到約22℃，同時(shí)加入0.285kg葡萄糖酸δ內(nèi)酯粉。然后在沒有攪拌下在22℃將所得溶液靜置，直到其pH達(dá)到4.0。然后將溶液冷卻到約5℃，之后可以將其貯藏。在測(cè)定沉淀之前，為了確保沒有結(jié)塊，無論如何必需將該酸化乳飲料再次攪拌。
然后通過測(cè)定連續(xù)添加不同果膠濃度時(shí)的沉淀值產(chǎn)生沉淀曲線。具體地說，在一燒杯中稱重出1000g該酸化乳，然后使用高速Silverson混合器充分混合60g糖和適量果膠。果膠的加入量為0-10g，間隔0.5g，這樣總共測(cè)定21個(gè)不同果膠濃度下的沉淀。然后將該溶液靜置30分鐘，之后使用Ranni型LAB-類12-50均質(zhì)機(jī)在180-200kg/cm2下將其均質(zhì)。然后在攪拌下在水浴中將所得溶液的溫度調(diào)整到70-75℃，這樣持續(xù)10分鐘。然后將溶液冷卻到室溫(例如20℃)，通過如上所述的離心測(cè)定沉淀量。一旦測(cè)定了所有21個(gè)不同果膠濃度下的沉淀值，然后可以如圖3所述作沉淀-果膠濃度的曲線。
應(yīng)說明的是，脫脂奶粉酸化時(shí)的溫度是很重要的。如果溫度降低幾度，那么為了獲得穩(wěn)定性就需要更多的果膠。
優(yōu)選本發(fā)明提供的含水酸性飲料應(yīng)包括濃度比穩(wěn)定飲料抗有害沉淀所需的最小果膠濃度(Pcrit)大至少10重量％的果膠。更優(yōu)選該含水酸性飲料包括比Pcrit大至少20重量％，更優(yōu)選40重量％或更大，甚至60重量％或更大的果膠。
所得含水酸性飲料的粘度不超過果膠濃度為Pcrit的其它相同飲料的50％，優(yōu)選40％，更優(yōu)選30％，更優(yōu)選20％，最優(yōu)選10％。
所得含水飲料的非脂乳固體含量可以為0.5-10重量％，最優(yōu)選或者0.5-3.0重量％或者3.0-6.0重量％。
優(yōu)選含水酸性飲料的pH為2.5-小于7，更優(yōu)選3-6.5，最優(yōu)選3.5-5.5。
盡管實(shí)際上任意類型的果膠可以經(jīng)過導(dǎo)致本發(fā)明果膠的加工步驟，但是本發(fā)明的果膠可以由例如從柑橘皮提取的典型果膠混合物的原料通過許多方式制備。
天然存在的果膠混合物可以由下式表示 在這些式子中，直線代表果膠主鏈，每個(gè)“X”代表自由羧基。應(yīng)理解為對(duì)主鏈部分而言沒有所示的自由羧基，它們相應(yīng)于酯化羧基。第一個(gè)式子描述了鈣敏感的果膠，它包含連續(xù)的羧基嵌段，這些羧基能夠與鈣陽(yáng)離子緊密結(jié)合。另一方面，在相應(yīng)于NCSP的第二個(gè)式子中羧基隨機(jī)并離散地分布。
用該物料為原料，第一步應(yīng)制備僅為非鈣敏感的果膠。一種方法是按照EP-A-0664300中所述的果膠分級(jí)技術(shù)。這種分級(jí)能夠分離NCSP部分。所得分離的果膠可以為如下所示
制備NCSP的第二種方法是通過本領(lǐng)域已知的方法使原料果膠混合物經(jīng)過化學(xué)和/或酶性果膠酯化，它是用例如甲醇、乙醇、丙醇或丁醇的低級(jí)醇酯化自由羧基，從而有效地消除自由羧基，或者將酰胺或乙酰基放到羧基上從而有效地降低果膠與鈣交聯(lián)的能力的其它技術(shù)。所得果膠混合物可以為如下所示 作為第三種選擇，果膠原料混合物可以用聚半乳糖醛酸酶或果膠酸裂合酶處理，或者在自由羧基嵌段選擇性地水解果膠分子主鏈同時(shí)使甲酯基團(tuán)的連續(xù)區(qū)保持完整的其它化學(xué)或酶技術(shù)處理。這種處理所得的產(chǎn)物可以為如下所示 從上面三種方法可以看出，它們都消除自由羧基嵌段，從而制備基本上為非鈣敏感的果膠。這些例如具有0.1或更低，優(yōu)選0.01或更低的典型CSPR，并且ΔCS為0-3，優(yōu)選0-1。
技術(shù)人員可能知道制備中間NCSP的其它方法，例如通過提取特定選擇的原料源、適度提取技術(shù)、第一次提取或“洗滌水”果膠或者高酯、快速凝固果膠的工業(yè)源的分離。
然后使用例如果膠甲酯酶、木瓜蛋白酶、無花果蛋白酶或菠蘿蛋白酶的果膠脫酯酶將上面制備的NCSP經(jīng)過適度控制的脫酯處理。這些酶使果膠脫酯形成自由羧基嵌段。更詳細(xì)地說，使用確保果膠完全溶解的加熱和攪拌制備1％的NCSP水溶液。然后向該制品中加入足量的氯化鈉，以制備果膠溶液所用水的最初體積計(jì)使氯化鈉的濃度達(dá)到1％w/v。已知氯化鈉提高果膠脫酯酶的活性。然后根據(jù)所用脫酯酶的最佳溫度將該溶液的溫度調(diào)整至30-50℃。然后使用0.5MNaOH將溶液的pH調(diào)整至約7。然后向該果膠溶液中加入適量果膠脫酯酶，例如由上述方法產(chǎn)生的那些，以便達(dá)到控制脫酯。
特別有用的脫酯酶為從柑橘果(例如橙)或西紅柿獲得的果膠甲酯酶、木瓜蛋白酶、無花果蛋白酶或菠蘿蛋白酶。已知它們以嵌段狀方式使果膠脫酯，在該觀念下?lián)潘鼈兓蛘咴诜沁€原端或者在自由羧基旁攻擊果膠，然后通過單鏈機(jī)理沿果膠分子繼續(xù)進(jìn)行，由此產(chǎn)生脫酯羧基嵌段。還可以用重組技術(shù)生產(chǎn)的果膠甲酯酶實(shí)施本發(fā)明。通過連續(xù)添加0.5M NaOH使反應(yīng)液的pH保持在約7。使用溶液攝取的NaOH監(jiān)控該脫酯反應(yīng)的進(jìn)程。一旦脫酯進(jìn)行到產(chǎn)生本發(fā)明果膠的所需程度，通過加入酸使溶液的pH降低至4或更低，使反應(yīng)終止。然后將反應(yīng)混合物加熱到約75℃，使酶失活，接著將混合物冷卻。然后可以加入等體積的60-80％的IPA從溶液中回收酶處理過的果膠。將不溶性果膠收集、壓榨并用另外體積的IPA洗滌，最后壓榨至30-50重量％的干物質(zhì)。
所得脫酯果膠可以為如下圖示 可以看出，所得果膠一般具有很短的羧基嵌段，并且這些嵌段的重要性相對(duì)小。自由羧基的這種排列使果膠能夠穩(wěn)定蛋白質(zhì)抗沉淀，但是使果膠基本上鈣不敏感，這樣向酸化乳飲料中加入過量的這種果膠也不會(huì)導(dǎo)致天然存在與果膠交聯(lián)的鈣陽(yáng)離子引起增稠或形成凝膠。
由此根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制備上述果膠的方法，包括步驟用果膠脫酯酶處理CSPR為0.1或更低且ΔCS為0-3的基本上非鈣敏感的果膠。
優(yōu)選基本上非鈣敏感的果膠具有0.01或更低的CSPR。
果膠脫酯酶優(yōu)選為果膠甲酯酶、木瓜蛋白酶、無花果蛋白酶和菠蘿蛋白酶。
以下是對(duì)說明書附圖的簡(jiǎn)要說明。
圖1和圖2描述了通過商購(gòu)獲得的果膠穩(wěn)定的未殺菌和殺菌酸奶飲料的沉淀和粘度曲線。
圖3描述了如何由酸化乳飲料的沉淀曲線計(jì)算Pcrit值。
圖4、6和8描述了用本發(fā)明的果膠穩(wěn)定的酸化乳飲料的沉淀和粘度曲線。
圖5、7和9描述了用商購(gòu)獲得的果膠穩(wěn)定的酸化乳飲料的沉淀和粘度曲線。
現(xiàn)在通過以下實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。這些應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，而不是對(duì)其進(jìn)行限制。
然后使用所分離的NCSP部分通過加熱到75％并攪拌制備1％水溶液。然后加入足量氯化鈉使其濃度達(dá)到1％w/v。然后將溶液的溫度調(diào)整至40℃，使用NaOH將其pH調(diào)整至7.0。然后將1g木瓜蛋白酶(購(gòu)自？)添加到果膠溶液中，使果膠輕度脫酯。通過連續(xù)添加0.5MNaOH使反應(yīng)液的pH保持在7.0，使用該添加監(jiān)控脫酯反應(yīng)進(jìn)程。1小時(shí)之后，加入鹽酸使pH降低至約4.0使反應(yīng)終止。然后將反應(yīng)混合物加熱到80℃使木瓜蛋白酶失活，之后將反應(yīng)混合物冷卻到40℃。最后，加入等體積的70重量％IPA從溶液中回收所得果膠。將所得不溶性果膠收集、壓榨并用另外體積的IPA洗滌。所得果膠經(jīng)分析具有72％的DE，ΔCS為5，且CSPR為0.95。實(shí)施例2制備8.5重量％的MSNF酸化乳飲料分別使用實(shí)施例1中制備的果膠和典型現(xiàn)有技術(shù)的汁乳果膠JM型Hercules GENU果膠制備8.5重量％非脂乳固體(MSNF)均質(zhì)并熱處理的酸奶飲料。然后如上所述制備這些飲料在不同果膠濃度下的沉淀和粘度曲線，它們描述在圖4(本發(fā)明)和圖5(對(duì)照)。盡管該汁乳果膠和實(shí)施例1的果膠當(dāng)以大于約0.25重量％的量存在時(shí)都具有良好的抗沉淀的穩(wěn)定效果，但是該汁乳果膠當(dāng)以0.3重量％或更大的量存在時(shí)不受歡迎地引起飲用酸奶的粘度上升。與之相反，實(shí)施例1中生產(chǎn)的果膠當(dāng)過量存在時(shí)既未引起飲用酸奶的粘度增加，也未引起飲用酸奶的粘度最小增加。這使得在本發(fā)明果膠的工作濃度范圍內(nèi)明顯改善，因此可以在明顯超過Pcrit(0.25重量％)的水平下使用該果膠，從而確保足夠低的沉淀水平，并且沒有飲用酸奶的粘度增加的不利影響。實(shí)施例3制備1.1重量％的MSNF酸化乳飲料以實(shí)施例2的相同方式，分別使用實(shí)施例2中所用的商購(gòu)獲得的汁乳果膠和實(shí)施例1中生產(chǎn)的果膠制備1.1重量％MSNF的經(jīng)過均質(zhì)和熱處理的酸化乳飲料。這些飲料的沉淀和粘度曲線描述在圖6(本發(fā)明)和圖7(對(duì)照)。再次可以看到，商購(gòu)獲得的果膠當(dāng)以Pcrit(0.2重量％)或更大的濃度使用時(shí)使得酸化乳飲料的粘度明顯增加。與之相反，實(shí)施例1的果膠甚至當(dāng)以Pcrit的兩倍的濃度使用時(shí)也未引起酸化乳飲料粘度的任意增加。實(shí)施例4制備3.0重量％的MSNF酸化乳飲料以實(shí)施例2的相同方式，分別使用實(shí)施例2中所用的商購(gòu)獲得的汁乳果膠和實(shí)施例1中生產(chǎn)的果膠制備3.0重量％MSNF的經(jīng)過均質(zhì)和熱處理的酸化乳飲料。這些飲料的沉淀和粘度曲線描述在圖8(本發(fā)明)和圖9(對(duì)照)。再次可以看到，商購(gòu)獲得的果膠當(dāng)以Pcrit(0.15重量％)或更大的濃度使用時(shí)使得酸化乳飲料的粘度明顯增加。與之相反，實(shí)施例1的果膠甚至當(dāng)以Pcrit的兩倍的濃度使用時(shí)也未引起酸化乳飲料粘度的任意增加。
權(quán)利要求
1.一種果膠，具有(i)60-95％的酯化度(DE)，(ii)低于25cP的鈣靈敏度(ΔCS)，和(iii)0.7或更高的鈣敏感的果膠(CSP)與CSP和非鈣敏感的果膠(NCSP)之和的重量比(本文后面稱之為鈣敏感的果膠比(CSPR))。
2.如權(quán)利要求1的果膠，具有(i)70-95％的DE，(ii)低于20的ΔCS，和(iii)0.85或更高的CSPR。
3.如權(quán)利要求2的果膠，具有(i)80-95％的DE，(ii)0.5-15的ΔCS，和(iii)0.9或更高的CSPR。
4.如權(quán)利要求3的果膠，具有2-12的ΔCS。
5.一種含蛋白質(zhì)顆粒懸液的含水酸性飲料，所述顆粒通過前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的果膠穩(wěn)定而抗沉淀。
6.如權(quán)利要求5的含水酸性飲料，其中蛋白質(zhì)顆粒含有酪蛋白。
7.如權(quán)利要求5或6的含水酸性飲料，其中果膠濃度比穩(wěn)定飲料抗有害沉淀所需的最小果膠濃度(Pcrit)大至少10重量％。
8.如權(quán)利要求7的含水酸性飲料，其粘度超過果膠濃度為Pcrit的其它相同飲料粘度的不大于50％
9.如權(quán)利要求5-8任一項(xiàng)的含水酸性飲料，其中飲料的非脂乳固體含量為0.5-10重量％。
10.如權(quán)利要求5-9任一項(xiàng)的含水酸性飲料，其pH為2.5-小于7。
11.如權(quán)利要求5-10任一項(xiàng)的含水酸性飲料，其中飲料為飲用酸奶。
12.一種如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)的果膠的制備方法，包括步驟用果膠脫酯酶處理CSPR為0.1或更低且ΔCS為0-3的基本上非鈣敏感的果膠。
13.如權(quán)利要求12的方法，其中基本上非鈣敏感的果膠具有0.01或更低的CSPR。
14.如權(quán)利要求12或13的方法，其中果膠脫酯酶為果膠甲酯酶、木瓜蛋白酶、無花果蛋白酶和菠蘿蛋白酶。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種果膠,具有:(ⅰ)60－95%的酯化度(DE);(ⅱ)低于25cP的鈣靈敏度(ΔCS);和(ⅲ)0.7或更高的鈣敏感的果膠(CSP)與CSP和非鈣敏感的果膠(NCSP)之和的重量比(本文后面稱之為鈣敏感的果膠比(CSPR))。這種果膠可用作如飲用酸奶的含水酸性飲料的穩(wěn)定組分,該飲料含有由例如酪蛋白形成的蛋白質(zhì)顆粒懸液。該果膠的制備為:用果膠脫酯酶處理CSPR為0.1或更低且ΔCS為0－3的基本上非鈣敏感的果膠。
文檔編號(hào)A23C9/13GK1332751SQ99815310
公開日2002年1月23日 申請(qǐng)日期1999年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月5日
發(fā)明者蒂莫西·C·格里什 申請(qǐng)人:Cp凱爾科藥物學(xué)科學(xué)院