一種利用離子交換脫鈣提高濃縮乳蛋白粉溶解性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用離子交換脫鈣提高濃縮乳蛋白粉溶解性的方法，屬于乳粉加 工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 牛乳蛋白因具有良好的營(yíng)養(yǎng)和功能特性，而在食品加工業(yè)中被廣泛的用作一種重 要的蛋白配料。隨著食品加工技術(shù)的發(fā)展，牛乳蛋白制品的種類不斷增加，其中濃縮乳蛋 白（milkproteinconcentrate,MPC)，一類相對(duì)新型的蛋白配料，是脫脂牛奶經(jīng)超濾和洗 濾后再通過(guò)蒸發(fā)濃縮和噴霧干燥所得到的一類高蛋白粉。膜分離是一種綠色的非熱加工技 術(shù)，可最大程度地保持牛乳蛋白原有的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。MPC的干基蛋白質(zhì)含量介于50-85%之 間，而且其蛋白組成與牛乳幾乎完全相同，尤其適用于乳酪的生產(chǎn)。此外，MPC還可代替脫 脂粉、干酪素或濃縮乳清蛋白等而被應(yīng)用到營(yíng)養(yǎng)食品中。
[0003] 但是由于MPC的蛋白含量較高，因此其儲(chǔ)藏穩(wěn)定較性差，在應(yīng)用過(guò)程中存在的主 要問(wèn)題是：
[0004] (1)新生產(chǎn)的MPC溶解性較低，而且其在貯藏過(guò)程中溶解性降低較快；
[0005] (2)較低的溶解性也會(huì)影響MPC的其它功能性質(zhì)，進(jìn)而阻礙了其在食品工業(yè)中的 應(yīng)用。比如，MPC作為蛋白強(qiáng)化劑應(yīng)用到高蛋白乳制品（如酸奶和乳酪）的生產(chǎn)時(shí)，如果其 復(fù)溶程度較低，最終的產(chǎn)品中會(huì)形成結(jié)塊，從而影響產(chǎn)品的品質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)MPC在應(yīng)用中的缺陷，本發(fā)明提供一種利用離子交換脫鈣提高M(jìn)PC溶解性的 方法。該方法通過(guò)添加陽(yáng)離子交換樹脂的方法脫除MPC中的鈣，在保證其溶解性的同時(shí)最 大程度保留其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，即在最大程度提高溶解性的基礎(chǔ)上，又使鈣的流失最小化。本專利 工藝合理，制備效率高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。具體的工藝方案如下：
[0007] (一）乳蛋白濃縮液的制備：原料乳，通過(guò)截留分子量為5000-50, 000MWC0的聚醚 砜中空纖維超濾膜，25-50°C下進(jìn)行超濾。根據(jù)濃縮倍數(shù)不同得到的固形物含量在5-25%， 蛋白質(zhì)干基含量介于50-85%的濃縮乳蛋白截留液；或者直接將市售MPC復(fù)溶于水至溶液 固形物含量為5-25%。
[0008] (二）離子交換脫鈣：濃縮液中加入不同量的陽(yáng)離子交換樹脂在室溫下l_3h脫鈣 5-40%，優(yōu)選 10-30%。
[0009] (三）調(diào)節(jié)pH :用稀酸溶液將離子交換后濃縮液的pH調(diào)節(jié)至6. 5-7. 0。
[0010] (四）蒸發(fā)濃縮：采用降膜蒸發(fā)裝置在低于70°C下將脫鈣截留液濃縮汁固形物含 量為 15-35%。
[0011] (五）噴霧干燥：噴霧干燥的進(jìn)口溫度在160-200°C，出口溫度控制為70-90°C，得 到脫鈣MPC。
[0012] 所述的原料乳包括全脂乳、巴氏殺菌脫脂乳、或脫脂乳粉復(fù)溶物，其中全脂乳還需 要經(jīng)脫脂處理。
[0013] 所述的濃縮液包括原料乳超濾截留液或MPC復(fù)溶物。
[0014] 所述的陽(yáng)離子交換劑可以是強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹脂（如AmberliteSR1LNa，交換 容量2. 1eq/L，功能基團(tuán)為磺酸基團(tuán)），或者是弱酸型陽(yáng)離子交換樹脂（如DuoliteResin C433,交換容量4. 2eq/L，功能基團(tuán)為交聯(lián)聚丙烯酸基團(tuán)）。
[0015] 所述的稀酸溶液可以是稀鹽酸、檸檬酸或乳酸溶液。
[0016] 采用上述工藝方案的有益效果在于：利用超濾可以最大程度地保持牛乳蛋白原有 的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，提高蛋白含量，降低乳糖殘存，同時(shí)可根據(jù)濃縮倍數(shù)不同來(lái)制備不同蛋白干 基含量的MPC。脫鈣采用添加陽(yáng)離子交換樹脂的方法，方法簡(jiǎn)單安全，條件溫和，且不會(huì)影響 蛋白質(zhì)的品質(zhì)，脫鈣率的可控性較強(qiáng)，適合大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。研究發(fā)現(xiàn)少許脫鈣即脫鈣率 為10-30%時(shí)MPC的溶解性大大提高，因此離子交換法脫鈣可在少量脫鈣的情況下使得MPC 的溶解性大大提高，既能最大程度保持MPC的功能性，如凝膠性、乳化性、起泡性，又能保證 MPC的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本發(fā)明中實(shí)施案例1的不同脫鈣率MPC在45°C下儲(chǔ)藏9天的溶解度變化。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明。
[0019] 實(shí)施案例1
[0020] -種以脫脂乳為原料，利用強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹脂脫鈣提高M(jìn)PC溶解性的方法， 其具體工藝步驟如下：
[0021] 取40L市售巴氏殺菌脫脂乳，采用截留分子量為10, 000 MWC0的聚醚砜超濾膜處 理，超濾溫度為35°C，經(jīng)過(guò)一次超濾、三次洗濾，前三次濃縮倍數(shù)為3倍，最后一次濃縮4倍， 其基本指標(biāo)可參考表1。截留液固形物含量為9%，pH值為7.0。加入50-550g強(qiáng)酸型陽(yáng)離 子交換樹脂AmberliteSR1LNa，室溫離子交換處理2h后，pH值為7. 0-7. 5,將pH值調(diào)節(jié) 至7.0，在低于70°(：下進(jìn)行降膜蒸發(fā)使固形物含量為21%。最后在175°(：進(jìn)口溫度、75°(：出 口溫度下噴霧干燥得脫鈣MPC，最終脫鈣率可達(dá)5-50 %。
[0022] 表1.脫脂乳經(jīng)一次超濾和三次洗濾所得濃縮乳蛋白截留液的基本指標(biāo)
[0023]
[0024] 經(jīng)離丁乂伏們胭見牲;口，Mru取半見衣z。
[0025]表2.不同脫鈣率MPC所需加入的強(qiáng)、弱酸型陽(yáng)離子交換樹脂量
[0026]
[0027] 將不同脫鈣率MPC在45°C下做加速儲(chǔ)藏實(shí)驗(yàn)，其溶解度的變化見圖1。儲(chǔ)藏第0 天時(shí)，未脫鈣的MPC溶解度為88 %，而脫鈣15、23、35、46 %的MPC溶解度均在90-98 %之間， 表明脫鈣MPC未儲(chǔ)藏時(shí)的溶解性就優(yōu)于未脫鈣的MPC;儲(chǔ)藏9天后，未脫鈣的MPC溶解度降 到40 %，15 %脫鈣的MPC溶解度為82 %，23、35、46 %脫鈣的MPC溶解度仍保持在95 %左右， 表明其貯藏穩(wěn)定性非常好，同時(shí)可以看出脫鈣20%左右的MPC儲(chǔ)藏穩(wěn)定性已經(jīng)很好，且能 最大程度保留營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。
[0028] 實(shí)施案例2
[0029] -種以MPC復(fù)溶物為原料，利用弱酸型陽(yáng)離子交換樹脂脫鈣提高M(jìn)PC溶解性的方 法，其具體工藝步驟如下：
[0030] 取市售2kgMPC干粉復(fù)溶于20L去離子水中配制固形物含量為10% (w/v)的濃縮 乳蛋白溶液，50°C下恒溫水浴攪拌lh，均質(zhì)壓力28Mpa下均質(zhì)2次，pH值為6. 9。加入150g 弱酸型陽(yáng)離子交換樹脂DuoliteResinC433,室溫下離子交換處理1. 5h后，pH值為7. 1。 將pH調(diào)節(jié)至6. 9。在低于70°C下進(jìn)行降膜蒸發(fā)使固形物含量為22%，然后在180/75°C下 噴霧干燥，脫鈣率達(dá)15%。
[0031] 實(shí)施案例3
[0032] -種以全脂乳為原料，利用強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹脂脫鈣提高M(jìn)PC溶解性的方法， 其具體工藝步驟如下：
[0033] 取80L新鮮全脂乳脫除脂肪后，采用截留分子量為10, 000MWC0的聚醚砜超濾膜處 理，超濾溫度為35°C，經(jīng)過(guò)一次超濾、三次洗濾，前三次濃縮倍數(shù)為3倍，最后一次濃縮4倍， 即滲透液體積為60L，濃縮乳蛋白截留液為20L時(shí)停止超濾。截留液固形物含量為12%，pH 值為6.8。加入500g強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹脂AmberliteSR1LNa做離子交換處理3h后， pH值為7. 2,將pH調(diào)節(jié)至6. 8。在低于70°C下進(jìn)行降膜蒸發(fā)使固形物含量為19%，然后在 175/80°C下噴霧干燥得MPC干粉，脫鈣率可達(dá)23 %。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種通過(guò)離子交換脫鈣提高濃縮乳蛋白粉溶解性的方法，其特征在于，經(jīng)過(guò)如下具 體的工藝步驟： (1) 乳蛋白濃縮液的制備：原料乳，通過(guò)截留分子量為5000-50, OOOMffCO的聚醚砜中空 纖維超濾膜，25-50°C下進(jìn)行超濾。根據(jù)濃縮倍數(shù)不同得到的固形物含量在5-25%，蛋白質(zhì) 干基含量介于50-85%的濃縮乳蛋白截留液；或者直接將市售濃縮乳蛋白粉復(fù)溶于水至溶 液固形物含量為5-25%。 (2) 離子交換脫鈣：濃縮液中加入不同量的陽(yáng)離子交換樹脂處理l_3h，脫鈣5-40%，優(yōu) 選 10-30 %〇 (3) 調(diào)節(jié)pH :用稀酸溶液將離子交換后濃縮液的pH調(diào)節(jié)至6. 5-7. 0。 (4) 蒸發(fā)濃縮：采用降膜蒸發(fā)裝置在低于70°C下將脫鈣乳蛋白濃縮液濃縮至固形物含 量為 15-35%。 (5) 噴霧干燥：噴霧干燥的進(jìn)口溫度在160-200°C，出口溫度為70-90°C，制得脫鈣濃縮 乳蛋白粉。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的原料乳包括全脂乳、巴氏殺菌脫脂乳、或脫脂乳粉復(fù)溶物，其 中全脂乳還需要經(jīng)過(guò)脫脂處理。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的濃縮液包括原料乳超濾截留液或市售濃縮乳蛋白粉復(fù)溶物。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽(yáng)離子交換劑可以是強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹脂（如Amberlite SRlL Na，交換容量2. leq/L，功能基團(tuán)為磺酸基團(tuán)），或者是弱酸型陽(yáng)離子交換樹脂（如 Duolite Resin C433,交換容量4. 2eq/L，功能基團(tuán)為交聯(lián)聚丙烯酸基團(tuán)）。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀酸溶液可以是稀鹽酸、檸檬酸或乳酸溶液。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫鈣濃縮乳蛋白粉可用于生產(chǎn)高品質(zhì)乳酪、高蛋白酸奶、蛋 白營(yíng)養(yǎng)品等。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種通過(guò)離子交換脫鈣提高濃縮乳蛋白粉溶解性的方法。原料乳通過(guò)超濾得到濃縮乳蛋白截留液，或者用市售濃縮乳蛋白粉直接復(fù)溶得到乳蛋白濃縮液，加入陽(yáng)離子交換樹脂進(jìn)行離子交換脫鈣。得到的脫鈣乳蛋白濃縮液經(jīng)過(guò)噴霧干燥得到脫鈣濃縮乳蛋白粉。這種脫鈣濃縮乳蛋白粉的優(yōu)點(diǎn)在于，其溶解性較好、貯藏穩(wěn)定性較高；并且部分脫鈣(10-30％)，在大大提高濃縮乳蛋白粉溶解性的同時(shí)，又能保證其一定的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與功能性質(zhì)(如凝膠性、乳化性、起泡性等)。這種部分脫鈣的濃縮乳蛋白粉可用于生產(chǎn)高品質(zhì)乳酪、高蛋白酸奶以及蛋白營(yíng)養(yǎng)品等。
【IPC分類】A23C19/00, A23C9/13, A23J1/20
【公開號(hào)】CN105104704
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510572236
【發(fā)明人】周鵬, 劉大松, 徐雨婷, 李娟 , 魏冠棉
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年9月9日