本发明属于乳制品加工领域，具体涉及一种改善乳蛋白浓缩物凝胶性的方法及其应用。
背景技术：
乳蛋白浓缩物(Milk Protein Concentrates，简称MPC)是脱脂乳经预热处理、超滤、蒸发浓缩、喷雾干燥等工艺制得，乳中的部分矿物质和乳糖被去除，保留了几乎全部乳蛋白，蛋白含量为42％～92％，具有高蛋白、低乳糖的特点，保持了牛奶中酪蛋白和乳清蛋白的天然比例，这是其他乳基配料所不具有的优势。
MPC作为一个复杂的蛋白体系，具有一些优良的功能性质，如溶解性、凝胶性、乳化性、保水性等。MPC因脱去了水分，其贮藏空间小、运输成本低、成分均一、在贮藏过程中不易被微生物污染、在工业配方中数量能精确控制，因而MPC被广泛应用于食品生产中。且随着国内外浓缩牛奶蛋白生产工艺和技术的完备与成熟，其生产的规模化程度愈来愈高，成本亦趋于合理。
目前，关于MPC功能特性改善的研究较少，微生物转谷氨酰胺酶(MTG)改性增加乳蛋白凝胶性的研究主要集中于对生牛乳、单类蛋白或多类蛋白的改性，而MTG酶对MPC中蛋白质凝胶性的改善还未见报道。
凝胶性是MPC最有价值，应用范围最广的一种功能特性。应用于酸奶生产中可对酸奶的粘度和质地产生较好的影响。在工业生产中，主要通过添加全脂乳粉(WMP)、脱脂乳粉(SMP)及高蛋白乳粉对原料乳进行标准化处理，但由于乳糖含量的增加使酸奶在生产和贮藏过程中产生过量的酸，从而影响酸奶品质，添加量过多还会导致酸奶出现“乳粉味”。若以蛋白含量为基准，则MPC的用量很低，可以节约生产成本；且MPC的乳糖含量较低，可以在提高原料乳蛋白含量的基础上而不增加乳糖的含量，从而可生产出低乳糖酸奶。另外，传统的酸奶质地较差且易乳清分离，在加工中一般还需添加增稠剂和稳定剂，若通过微生物转谷氨酰胺酶进一步改善MPC的功能特性，生产出高凝胶性MPC，则有望替代增稠剂和稳定剂，达到改善酸奶品质的目的。
技术实现要素：
本发明的目的是提出一种改善乳蛋白浓缩物凝胶性的方法及其应用，具体技术方案如下：
一种改善乳蛋白浓缩物凝胶性的方法，包括如下步骤：
1)乳蛋白浓缩物溶于纯净水，使蛋白水合，制得乳蛋白浓缩物分散液；
2)步骤1)中乳蛋白浓缩物分散液中添加微生物转谷氨酰胺酶进行交联反应，酶的添加量为2.0～2.5U/g蛋白，交联反应pH值为7.0～7.5，反应温度为33～35℃，反应时间为1～2h；反应结束后70～75℃灭酶处理4～5min，分散液快速冷却至室温；
3)步骤2)中灭酶处理后的乳蛋白浓缩物分散液蒸发浓缩后进行喷雾干燥，即得到改性乳蛋白浓缩物。
步骤1)中乳蛋白浓缩物分散液中蛋白质的质量体积百分比浓度为3.0-4.0％。
步骤1)中乳蛋白浓缩物溶于纯净水，50～55℃恒温搅拌1.5～2.5h，降温至室温，并于4℃保存10～15h后备用。
步骤2)中pH值用0.1M HCL或0.1M NaOH溶液调节。
步骤3)中，分散液蒸发浓缩至1/3后进行喷雾干燥，喷雾干燥的入口温度为175～185℃，出口温度为60～70℃。
所得改性乳蛋白浓缩物在搅拌型酸奶制备中的应用，其特征在于，具体包括如下步骤：
1)在全脂牛奶中添加改性乳蛋白浓缩物，得到混合物，并于40～50℃保温30～35min；
2)将步骤1)中的混合物高速剪切均质，之后90～95℃灭菌处理，冷却至40～45℃，保温；
3)在步骤2)所得混合物中添加白砂糖，搅拌均匀，接种乳酸菌，40～42℃发酵；
4)滴定酸度达70～75°T时停止发酵，搅拌，4℃存放12～20h，即得到改性搅拌型酸奶。
步骤1)中改性乳蛋白浓缩物的质量百分比为3-4％。
步骤2)中高速剪切均质的条件为：转速7200～7500r/min，时间2～3min；灭菌时间为5～10min。
步骤3)中添加的白砂糖质量百分比为4-6％。
本发明的有益效果为：本发明在乳蛋白浓缩物分散液中添加微生物转谷氨酰胺酶，对乳蛋白进行交联，通过控制反应时间、反应温度、pH及酶添加量得到较好凝胶强度和持水力的改性乳蛋白浓缩物。改性乳蛋白浓缩物应用于搅拌型酸奶的制备中，可在不明显改变酸奶发酵时间的前提下，显著提高搅拌型酸奶的凝胶强度和持水力。
具体实施方式
本发明提出了一种改善乳蛋白浓缩物凝胶性的方法及其应用，下面结合实施例作进一步说明。
本发明的关键之一在于反应温度，温度增加，乳蛋白浓缩物(MPC)的凝胶强度增大，在33～35℃时达到最大，随后迅速降低，而温度对持水力的影响并不显著。因此选择温度为33～35℃进行交联反应，获得最好的凝胶强度。
本发明的关键之一也在于反应时间，随着反应时间的逐渐增加，MPC凝胶的持水力呈现先上升后下降趋势，反应时间2h时达到最大，而凝胶强度先增加后趋于稳定，交联1h与2h凝胶强度无显著性差异，因此选定最佳反应时间为1～2h。
本发明的关键之一也在于pH，当pH在6.5～8范围内时，凝胶强度和持水力随着pH的增加呈现先上升后下降的趋势，当pH为7.0～7.5时，凝胶强度和持水力达到最大值，因此选定最佳反应pH为7.0～7.5。
本发明的关键之一也在于选用了微生物转谷氨酰胺酶(MTG)，在添加量0.5～4U/g蛋白的范围内，随着酶的添加量逐渐增加，凝胶强度和持水力均呈现先上升后下降的趋势。酶的添加量为2.0～2.5U/g蛋白时，凝胶强度和持水力达到最大，选定最佳反应MTG添加量为2.0～2.5U/g蛋白。
本发明所使用的乳蛋白浓缩物(MPC)原料可以是不同规格的MPC，蛋白含量为60％以上。
实施例1：改性乳蛋白浓缩物的制备
(1)蛋白含量70％的乳蛋白浓缩物(MPC)以蛋白含量3.5％(w/v)比例溶于纯净水中，使用玻璃棒缓慢搅拌2min，使粉末没入水中，55℃恒温水浴搅拌2h，得到MPC分散液，为防止微生物生长，在分散液中添加0.02g/100mL叠氮化钠；之后从水浴中取出，搅拌至室温(25℃)，为确保蛋白充分水合，分散液置于4℃冰箱贮藏过夜；
(2)步骤(1)分散液中添加微生物转谷氨酰胺酶(MTG)于恒温水浴锅中进行交联反应，MTG的添加量为2.0U/g蛋白，反应pH值为7.0，反应温度33℃，反应时间1h，其中pH值用0.1M HCL或0.1M NaOH溶液；反应结束后70℃水浴灭酶处理5min，分散液于冰水浴中快速冷却至室温；
(3)取步骤(2)中灭酶处理后的MPC分散液蒸发浓缩至1/3后进行喷雾干燥，喷雾干燥的入口温度为180℃，出口温度为65℃，即得到改性MPC，记为MPC70。
步骤(3)所得改性MPC于4℃冰箱保存，使用前室温放置1h。
蛋白的凝胶性以酸凝胶强度和持水力为评价指标，采用葡萄糖酸-δ-内酯(GDL)为酸化剂，因其溶于水后可缓慢释放葡萄糖酸，降低pH，以模拟微生物产酸过程来表征MPC的酸凝胶特性。检测采用如下方法：
将10.00g改性MPC样品加入到200mL水中复溶，使用0.1M HCL或0.1M NaOH溶液调节pH至6.9，加入1.35％(w/v)葡萄糖酸-δ-内酯(GDL)固体于MPC分散液，磁力搅拌5min后，分装，放入30℃恒温箱，每隔30min进行凝胶样品的pH监测，至pH达到4.6，采用CT3物性分析仪测量凝胶强度，测定速度为1.0mm/s，测前速度为1.0mm/s，返回速率为l0mm/s，前进距离20mm，力量源5g，凝胶强度为第一次挤压断裂时物体所产生应力的最大值。另外用离心管取凝胶样品约20g，测定样品重量W0后，放入离心机，2000g离心15min后，取出离心管，静止10min，除去上清液，测残余物的重量W，按下式计算凝胶持水力(WHC)，
WHC＝W/W0×100％，
WHC：凝胶持水力(％)，
W：残余物的重量(g)，
W0：测定样品原始重量(g)。
采用上述方法测得实施例1的改性MPC的酸凝胶强度为255g，凝胶持水力为50.5％。
实施例2
MTG添加量为2.5U/g蛋白，交联反应温度为35℃，其余步骤同实施例1，测得改性MPC70的酸凝胶强度为272g，持水力WHC为54％。
实施例3
MTG添加量为2.5U/g蛋白，交联反应温度为35℃，pH为7.25，其余步骤同实施例1，测得改性MPC70的酸凝胶强度为310g，持水力WHC为64.5％。
实施例4
蛋白含量70％的MPC以蛋白含量4.0％(w/v)比例溶于纯净水，MTG添加量为2.5U/g蛋白，交联反应温度为35℃，pH为7.5，反应时间为2h，其余步骤同实施例1，测得改性MPC70的酸凝胶强度为295g，持水力为60.5％。
实施例5
蛋白质含量85％的MPC以蛋白含量3.0％(w/v)比例溶于纯净水，其余步骤同实施例3，测得改性MPC80粉的酸凝胶强度为302g，持水力为61％。
蛋白质含量70％的普通MPC相同处理条件凝胶强度为101.3克，持水力为34％。
实施例1-4中改性MPC的凝胶强度和持水力与普通MPC相比分别提高150-206％、50-90％。
实施例6：改性MPC在搅拌型酸奶制备中的应用
1)三元全脂牛奶中添加3％改性MPC70为改性组，得到混合物，并于40～50℃保温30min；
2)将步骤1)中的混合物在7200r/min条件下高速剪切均质2min，之后于90-95℃灭菌处理5-10min，冷却至45℃，保温；
3)在步骤2)所得混合物中添加4％白砂糖，搅拌均匀，接种乳酸菌，42℃发酵；
4)滴定酸度达70～75°T时停止发酵，搅拌，4℃存放12～20h，即得到改性搅拌型酸奶。
在三元全脂牛奶中添加3％普通MPC70为普通组，无添加为对照组，其他步骤同改性组。
搅拌型酸奶于当天采用实施例1中测定方法进行凝胶性的测定。
对照组的持水力为25％左右，普通组的持水力为35％左右，改性组的持水力高达46％；对照组的凝胶强度为39g，普通组的凝胶强度为81g，改性组的凝胶强度为97g。在酸奶生产中添加改性MPC，可明显提高搅拌型酸奶的凝胶性。
实施例7：改性MPC在搅拌型酸奶制备中的应用
换用蒙牛全脂牛奶，改性MPC和普通MPC按照4％添加，其余步骤同实施例6。普通组的持水力为34％左右，改性组的持水力为43％；普通组的凝胶强度为62g，改性组的凝胶强度为80g。在酸奶生产中添加改性MPC，可明显提高搅拌型酸奶的凝胶性。
改性MPC能够在相同蛋白浓度下进一步提高酸奶的凝胶强度，说明其内部蛋白形成的交联键在空间结构上提高了蛋白质凝胶网络结构的机械性能，有助于凝胶网络结构的稳定。在酸奶生产过程中添加改性MPC后，使得酸奶在酪蛋白和乳清蛋白本身形成凝胶的基础上增加了共价键的数目和强度，使得酸奶凝胶强度增大。