一种浓缩型乳清蛋白wpc80及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种浓缩型乳清蛋白WPC80及其制备方法。该制备方法包括如下步骤：①乳清经孔径为0.2μm的膜材料微滤得渗透液A和截留液A；②渗透液A调节pH值3.5～5.2，经孔径为50kDa的膜材料超滤浓缩后收集渗透液B和截留液B；③渗透液B采用孔径为5kDa的膜材料浓缩至固形物含量为15～25％后得截留液C与渗透液C，将截留液C真空浓缩至固形物含量为25～45％后进行喷雾干燥，即得WPC80。本发明制得的浓缩型乳清蛋白WPC80中，蛋白总量达到80％以上，并且α-La占总蛋白含量60％以上纯度较高，溶解性好，流动性好，较好保持蛋白特性，且WPC80加工特性较好，制备方法简单，易于工业化生产。
【专利说明】一种浓缩型乳清蛋白WPC80及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种浓缩型乳清蛋白WPC80及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 乳清蛋白是指pH值4. 6沉淀酪蛋白后乳清中剩余蛋白质的统称，约占牛乳蛋白的 20%，主要有乳球蛋白（0-Lg)、a-乳白蛋白（a-La)、牛血清蛋白（BSA)、免疫球蛋白 (Ig)和一些微量蛋白质及其水解物组成。
[0003] 乳清蛋白浓缩物（WPC)是采用超滤/二次超滤或离子交换色谱法生产的，根据工 艺条件的不同可以生产出蛋白含量在35?80%的WPC，且随着蛋白含量的增加，乳糖和矿 物质的含量降低。WPC在食品中有广泛的引用，如婴幼儿配方食品、烘焙制品、糖果制品和营 养健康制品等。
[0004]a-La约占牛乳总蛋白的3. 5%，占乳清蛋白的20%左右。a-La富含色氨酸，在 食品和药品加工中有着广泛的应用。食品加工中，a-La主要用于婴幼儿食品中，与牛乳相 t匕，母乳中a-La的含量是其2倍，且不含P-Lg。P-Lg对婴幼儿具有致敏作用，因此在婴 幼儿乳制品加工中通常去除P_Lg。
[0005] 近年来，随着功能性食品的发展，乳清蛋白中具有功能性的蛋白需求量增加，因 此生产高a-La含量的WPC不仅可以改善食品的凝胶性，乳化性等，还可以强化产品中的 a-La含量。现有技术关于高a-La含量的乳清蛋白制品，采用热处理、沉淀、膜分离法、离 心分离和离子色谱等技术。热处理和沉淀法等方法很难实现连续生产，且会对蛋白的加工 性质造成一定的影响；色谱技术广泛用来分离乳清蛋白。色谱技术有较高的分离能力和分 离纯度，但是产量较低，且耗时长，价格昂贵，树脂再生过程中用到大量的洗脱试剂。在乳 品加工中，膜过滤技术广泛用于乳蛋白的浓缩和分离，易于工业化生产，且生产周期较短， 经济效益更高。采用膜分离方法生产高a-La含量的WPC80中主要的问题是乳清蛋白中 a-La和0 -Lg的分子量和等电点接近，很难利用分子量和电荷的差异性将两者分开，从而 会影响WPC80中a-La的纯度。另外超滤过程中蛋白和脂肪会对膜造成膜污染，从而降低 了膜的分离能力。
[0006] 目前商业化的膜分离法生产的富含a-La的WPC80中，a-La的含量为20?45%， 纯度较低，且所得的WPC80的溶解性较差。因此选用合适的膜材料和分离条件，提高WPC80 中a-La的含量，并很好的保留蛋白原有的结构，改善其加工特性在食品加工中具有广泛 的意义。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术膜分离法生产富含a-La的浓缩 型乳清蛋白WPC80时，a-La含量、纯度较低，a-La和0 -Lg较难分离，蛋白和脂肪会造成 膜污染，从而降低了膜的分离能力，WPC80的加工特性如溶解性等较差的问题，提供了一种 浓缩型a-乳白蛋白含量的WPC80及其制备方法。本发明制得的浓缩型乳清蛋白WPC80中， a-La含量、纯度较高，溶解性好，流动性好，较好保持了蛋白的特性，且WPC80的加工特性 较好，制备方法简单，易于工业化生产。
[0008] 本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。
[0009] 本发明提供了一种浓缩型乳清蛋白WPC80的制备方法，其包括如下步骤：
[0010] ①乳清经孔径为〇. 2ym的膜材料微滤得渗透液A和截留液A，其中，所述的微滤的 终点为所述的截留液A的质量占所述的乳清的质量的1/5?1/10,即浓缩了 5?10倍；
[0011] ②渗透液A调节pH值3. 5?5. 2,经孔径为50kDa的膜材料超滤浓缩后收集渗透 液B和截留液B，其中，所述的超滤的终点为所述的截留液B的质量为所述的渗透液A的质 量的1/8?1/10,即浓缩了 8?10倍；
[0012] ③渗透液B采用孔径为5kDa的膜材料浓缩至固形物含量为15?25%后得截留 液C与渗透液C，将截留液C真空浓缩至固形物含量为25?45%后进行喷雾干燥，即得 WPC80 ；
[0013] 其中，步骤①、②和③中，所述的膜材料均为纤维素酯膜、再生纤维素膜、陶瓷膜、 聚醚砜膜或聚偏氟乙烯膜。
[0014] 本发明中，步骤①中，所述的乳清为本领域常规所说制备乳清蛋白的乳清原料乳 清，较佳地为新鲜干酪生产的甜乳清，是在酶凝干酪如切达，高达的生产过程中获得的，其 中，所述的甜乳清中总固形物含量较佳地为6. 0?6. 8%、更佳地为6. 4?6. 8%，脂肪含量 较佳地为彡0. 04%，总蛋白质含量较佳地为0. 5?0. 7%、更佳地为0. 55?0. 65%，乳糖 的含量较佳地为4. 60?4. 90%、更佳地为4. 70?4. 80%，pH值较佳地为6. 0?6. 5、更 佳地为6. 1?6. 3，a-La占所述的总蛋白质的质量百分比较佳地为18?22%、更佳地为 19. 89?21. 68% ;上述百分比皆为质量百分比。
[0015] 步骤①和②中，所述的膜材料较佳地为聚偏氟乙烯膜。
[0016] 步骤①、②和③中，所述的膜材料的面积较佳地为0.01?0.03m2,更佳地为 0. 02m2。
[0017] 步骤①中，所述的微滤的过膜压力较佳地为45?60kPa，更佳地为50?55kPa。
[0018] 步骤①中，所述的乳清的温度较佳地为30?60°C，更佳地为50?55°C。
[0019] 步骤①中，所述的微滤的渗透端流量较佳地为110?130LMH(L/m2/hr)。
[0020] 步骤①中，所述的微滤的终点较佳地为所述的截留液A的质量占所述的乳清的质 量的1/7?1/9,即浓缩了 7?9倍。
[0021] 步骤②中，所述的调节pH值的操作为本领域内常规，较佳地为采用标准盐酸和硫 酸溶液。所述的pH值较佳地为4. 3。
[0022] 步骤②中，所述的超滤的过膜压力较佳地为100?120kPa，更佳地为105? 115kPa。
[0023] 步骤②中，所述的渗透液A的过滤时温度较佳地为50?60°C，更佳地为50? 55。。。
[0024] 步骤②中，所述的超滤的渗透端流量较佳地为60?70LMH(L/m2/hr)。
[0025] 步骤③中，所述的膜材料较佳地为聚醚砜膜。
[0026] 步骤③中，所述的膜材料浓缩的步骤之前，所述的渗透液B较佳地在50?60°C下， 转速100?200rpm搅拌15?30分钟。
[0027] 步骤③中，所述的膜材料浓缩的过膜压力较佳地为110?210kPa，更佳的为110? 160kPa〇
[0028] 步骤③中，所述的膜材料浓缩的温度较佳地为50?60°C，更佳地为50?55°C。
[0029] 步骤③中，所述的膜材料浓缩的渗透端流量较佳地为15?25LMH(L/m2/hr)。
[0030] 步骤③中，所述的膜材料浓缩至固形物含量的较佳地为20?25%。
[0031] 步骤③中，所述的真空浓缩的压力较佳地为0. 07?0. 085MPa。所述的真空浓缩的 温度较佳地为50?70°C。
[0032] 步骤③中，所述的喷雾干燥的进口温度较佳地为110?140°C，更佳地为115? 135°C。所述的喷雾干燥的出口温度较佳地为50?70°C，更佳地为65?70°C。所述的喷 雾干燥的进料压力较佳地为1. 45?2. 5bar，更佳地为1. 6?2. 35bar。所述的喷雾干燥的 进料流速较佳地为2. 5?5. 5kg/h，更佳地为3?4kg/h。所述的喷雾干燥的料液温度较佳 地为40?60°C，更佳地为50?55°C。
[0033] 本发明还提供了一种由上述制备方法制备而得到的WPC80。
[0034]其中，所述的WPC80中，溶解度较佳地为80. 70?89. 30%，水分含量较佳地为3? 5%，总蛋白质含量较佳地为80. 50?82. 0%，脂肪含量较佳地为3. 5?5. 5%，菌落总数较 佳的为彡2X104cfu/g，a-La占总蛋白质的质量百分比较佳地为60. 10?65. 5%，上述百 分比为质量百分比。
[0035] 在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实 例。
[0036] 本发明所用试剂和原料均市售可得。
[0037] 本发明的积极进步效果在于：
[0038] 1、本发明制得的浓缩型乳清蛋白WPC80不仅蛋白总量达到80%以上，并且a-La 占总蛋白含量60%以上；本发明方法制得的富含a-La的WPC80中蛋白含量、a-La纯度及 a-La与0 -Lg的比例显著高于市售产品，且粉体色泽呈白色，风味较淡，颗粒均一，溶解性 较好，产品的性质稳定性较好，可广泛的用于婴幼儿食品中以提高其中的a-La的含量。
[0039] 2、本发明的生产工艺除获得上述优质的浓缩型乳清蛋白WPC80以外，工艺简单， 易于工业化生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0040] 图1为实施例1的聚丙烯酰胺凝胶电泳图。其中，编号1、2、3和4的电泳条带分 别为代表乳清原样，〇. 2ym的PVDF膜分离后的渗透液，50kDaPVDF膜分离后的截留液和渗 透液。
[0041] 图2为实施例2的不同膜分离后的截留液与渗透液的状态照片，其中，编号A、B、 C、D与E分别为0. 2ym的PVDF膜分离后的渗透液，采用50kDaPVDF膜分离后所得到的截 留液和渗透液，以及5kDaPES膜浓缩后截留液和渗透液。
【具体实施方式】
[0042] 下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实 施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商 品说明书选择。
[0043] 下面实施例中所用的材料如下：生牛乳：光明乳业股份有限公司乳品二厂；凝乳 酶：Marzyme150MG，丹尼斯克（中国）有限公司；菌种：CH00ZITRM32LY0,丹尼斯克（中 国）有限公司；a-La标准品，Sigma化学试剂
[0044]膜设备：0?2iimPVDF，50kDaPVDF和 5kDaPES膜均为Synderfiltration有限公 司；薄膜蒸发浓缩器：上海德大天壹化工设备有限公司；喷雾干燥设备购自GEA工程技术中 国有限公司。
[0045] 下面实施例中所用的过膜压力（TMP)的得率采用下述公式计算：
[0046]
【权利要求】
1. 一种浓缩型乳清蛋白WPC80的制备方法，其包括如下步骤： ① 乳清经孔径为0. 2 y m的膜材料微滤得渗透液A和截留液A，其中，所述的微滤的终点 为所述的截留液A的质量占所述的乳清的质量的1/5?1/10 ; ② 渗透液A调节pH值3. 5?5. 2,经孔径为50kDa的膜材料超滤浓缩后收集渗透液B 和截留液B，其中，所述的超滤的终点为所述的截留液B的质量为所述的渗透液A的质量的 1/8 ?1/10 ; ③ 渗透液B采用孔径为5kDa的膜材料浓缩至固形物含量为15?25%后得截留液C与 渗透液C，将截留液C真空浓缩至固形物含量为25?45%后进行喷雾干燥，即得WPC80 ; 其中，步骤①、②和③中，所述的膜材料均为纤维素酯膜、再生纤维素膜、陶瓷膜、聚醚 砜膜或聚偏氟乙烯膜。
2. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤①中，所述的乳清为新鲜干酪生产 的甜乳清，所述的甜乳清中总固形物含量为6. 0?6. 8%、较佳地为6. 4?6. 8%，脂肪含量 为彡0. 04%，总蛋白质含量为0. 5?0. 7%、较佳地为0. 55?0. 65%，乳糖的含量为4. 60? 4. 90%、较佳地为4. 70?4. 80%，pH值为6. 0?6. 5、较佳地为6. 1?6. 3，a -La占所述 的总蛋白质的质量百分比为18?22%、较佳地为19. 89?21. 68% ;上述百分比皆为质量 百分比。
3. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤①和②中，所述的膜材料为聚偏氟 乙烯； 和/或，步骤①、②和③中，所述的膜材料的面积为〇. 01?〇. 〇3m2,较佳地为0. 02m2。
4. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤①中，所述的微滤的过膜压力为 45?60kPa，较佳地为50?55kPa ; 和/或，步骤①中，所述的乳清的温度为30?60°C，较佳地为50?55°C ; 和/或，步骤①中，所述的微滤的渗透端流量为110?130LMH(L/m2/hr); 和/或，步骤①中，所述的微滤的终点较佳地为所述的截留液A的质量占所述的乳清的 质量的1/7?1/9。
5. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤②中，所述的pH值为4. 3。
6. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤②中，所述的超滤的过膜压力为 100 ?120kPa，较佳地为 105 ?115kPa ; 和/或，步骤②中，所述的渗透液A的过滤时温度为50?60°C，较佳地为50?55°C ; 和/或，步骤②中，所述的超滤的渗透端流量为60?70LMH(L/m2/hr)。
7. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤③中，所述的膜材料为聚醚砜膜； 和/或，步骤③中，所述的膜材料浓缩的步骤之前，所述的渗透液B在50?60°C下，转 速100?200rpm搅拌15?30分钟； 和/或，步骤③中，所述的膜材料浓缩的过膜压力为110?210kPa，较佳地为110? 160kPa ； 和/或，步骤③中，所述的膜材料浓缩的温度为50?60°C，较佳地为50?55°C ; 和/或，步骤③中，所述的膜材料浓缩的渗透端流量为15?25LMH(L/m2/hr); 和/或，步骤③中，所述的膜材料浓缩至固形物含量的为20?25%。
8. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤③中，所述的真空浓缩的压力为 0. 07 ?0. 085MPa ; 和/或，步骤③中，所述的真空浓缩的温度为50?70°C ; 和/或，步骤③中，所述的喷雾干燥的进口温度为110?140°C，较佳地为115?135°C; 和/或，步骤③中，所述的喷雾干燥的出口温度为50?70°C，较佳地为65?70°C ; 和/或，步骤③中，所述的喷雾干燥的进料压力为1. 45?2. 5bar，较佳地为1. 6? 2. 35bar ； 和/或，步骤③中，所述的喷雾干燥的进料流速为2. 5?5. 5kg/h，较佳地为3?4kg/ h ； 和/或，步骤③中，所述的喷雾干燥的料液温度为40?60°C，较佳地为50?55°C。
9. 一种如权利要求1-8中任意一项所述的制备方法制备而得到的浓缩型乳清蛋白 WPC80。
10. 如权利要求9所述的浓缩型乳清蛋白WPC80,其特征在于，溶解度为80. 70? 89. 30 %，水分含量为3?5 %，总蛋白质含量为80. 50?82. 0 %，脂肪含量为3. 5?5. 5 %， 菌落总数为彡2 X 104cfu/g，a -La占总蛋白质的质量百分比为60. 10?65. 5%，上述百分 比为质量百分比。
【文档编号】A23J3/08GK104304642SQ201410528421
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】孙颜君, 郭本恒, 莫蓓红, 刘振民, 郑远荣, 石春权, 朱培, 焦晶凯, 凌勇飚 申请人:光明乳业股份有限公司