制备具有游离二价阳离子蛋白质聚集的乳制品浓缩物的方法与流程

本发明涉及制备乳制品浓缩物的方法，特别是涉及用于在成分组合物中形成聚集蛋白质的方法。本发明还涉及乳制品浓缩物，该乳制品浓缩物包含聚集蛋白质，该聚集蛋白质包含胶束酪蛋白和乳清蛋白聚集体。

背景技术：

已知通过蛋白质聚集向食物和饮料产品提供质地和口感，并且持续需要表现出常量营养素的营养平衡同时递送极好的味道和质地的食物和饮料产品。

口感和乳脂感(creaminess)以及脂肪的减少是基于乳的产品诸如霜剂和衍生自霜剂的产品的喜好的关键驱动力。当今，增加现有霜剂的口感/乳脂感存在挑战，特别是使用所有天然制剂或理想地通过作用于产品基质本身而不是向产品添加成分来实现此类口感/乳脂感的增加存在挑战。这在低脂肪和无脂肪产品中特别如此。

cn104489097a描述获得乳酸菌或益生菌的热对流干燥保护剂制剂的方法，该方法由在60℃下热处理富含钙的乳制剂以便引起蛋白质聚集，并且随后使该制剂受到机械均质化处理组成。本专利申请不涉及乳制品浓缩物。

wo07040113a描述表现出高含量乳源性复合脂质的成分的制备。通过在钙的存在下，在ph4.0至5.0下沉淀黄油乳清的蛋白质级分并过滤上清液以便浓缩复合脂质来获得。

wo06065135a2公开富含游离二价阳离子的液体食物产品的制备，其中由这些蛋白质进行的20％赖氨酸残基已被糖基化，以便增加它们在钙的存在下对聚集的抗性。因此，wo06065135a2涉及在二价阳离子、钙等的存在下防止蛋白质聚集。

us20130011515a1描述用乳清蛋白富集的乳蛋白质浓缩物的制备方法。将脱脂乳在6.5至7.0的范围内的ph下加热，以便促进乳清蛋白与酪蛋白一起聚集。随后使加热的产品受到过滤以便浓缩蛋白质聚集体并去除乳糖。

d.l.vanhekken等人[rheologyandmicrostructureofchemicallysuperphosphorylatedwholecasein，1997，j.dairysci.802740-2750.(化学超磷酸化全酪蛋白的流变和微观结构，1997年，《乳制品科学杂志》，第80卷，第2740-2750页)]描述了游离钙的添加对超磷酸化酪蛋白的粘度的影响。结果表明，通过在ph8.4下添加30mm钙来增加4重量％超磷酸化酪蛋白(190％磷酸化)的粘度。本研究不涉及乳制品浓缩物。此外，就乳制品浓缩物而言，超磷酸化酪蛋白作为与化学改性且昂贵相关的成分是不期望的。

c.holt在他的论文[anequilibriumthermodynamicmodelofthesequestrationofcalciumphosphatebycaseinmicellesanditsapplicationtothecalculationofthepartitionofsaltsinmilk，2004，eur.j.phys.，33，421-434(酪蛋白胶束螯合磷酸钙的平衡热力学模型及其在乳中的盐分配计算中的应用，2004年，《欧洲物理学杂志》，第33期，第421-434页)]中进行了描述，报道在ph6.70时牛乳中游离钙离子的量为10.2mm，并且当牛乳ph降低至6.0时，该值降低至8mm。

i.r.mckinnon等人[diffusing-wavespectroscopyinvestigationofheatedreconstitutedskimmilkscontainingcalciumchloride，2009，foodhydrocolloids，1127-1133(含有氯化钙的加热重构脱脂乳的扩散波光谱研究，2009年，《食物亲水胶体》，第1127-1133页)]研究了在6.0至7.2的范围内的ph下以10重量％重构的脱脂乳中添加氯化钙的影响，以及随后在60℃、75℃和90℃下加热乳10分钟时对粘度的影响。他们报道，在90℃下加热含量最高至10mm的氯化钙时，乳的临界不稳定ph为5.9。

l.ramasubramanian等人[therheologicalpropertiesofcalcium-inducedmilkgels，2014，j.foodengineering，45-51(钙诱导的乳凝胶的流变学特性，2014年，《食品工程杂志》，第45-51页)]确定在70℃下加热时向全脂肪乳(3.5％脂肪)中添加氯化钙的影响。据报道，低于12.5mm的氯化钙添加导致粘性分散，而较高的氯化钙浓度会诱导形成更强的凝胶。有趣的是，在添加氯化钙并随后在70℃下加热之前，在90℃下预处理乳10分钟，导致最强的凝胶。在许多半固体食物和饮料产品中不希望形成凝胶。

t.phan-xuan等人[tuningthestructureofproteinparticlesandgelswithcalciumorsodiumions.2013，biomacromolecules，14，6，1980-1989.(用钙或钠离子调整蛋白质颗粒和凝胶的结构，2013年，《生物大分子》，第14卷，第6期，第1980-1989页)]报道，当对于蛋白质浓度4重量％的钙含量为5mm至6mm时，在ph7.0下添加氯化钙处理100％乳清蛋白(β-乳球蛋白)时，在68℃或85℃下加热会导致微凝胶或凝胶形成。同样，在许多半固体食物和饮料产品中不希望形成凝胶。

现有技术的教导表明，尽管可以利用钙添加来获得粘度，但凝胶化是众所周知的效果，这在食物制备中可能是不期望的。此外，产品的ph可能变化并影响工艺，并且可能导致产品的不稳定性。现有技术未示出如何提供递送期望的味道和质地的食物和饮料产品。

因此，需要表现出常量营养素的营养平衡同时递送极好的味道、质地和货架稳定性的食物和饮料产品。

发明目的

因此，本发明的目的是提供具有改善的质地和口感的乳制品浓缩物及其制备方法。

技术实现要素：

本发明提供在特定浓度的所添加的二价阳离子的存在下，通过特定热处理使用基于乳蛋白质的聚集体的改善。令人惊讶地发现，存在临界范围的二价阳离子添加导致最佳蛋白质聚集，而所形成的聚集体在加热时不会沉淀或凝胶化。

在第一方面，本发明涉及制备乳制品浓缩物的方法，该方法包括以下步骤：

提供包含胶束酪蛋白和乳清蛋白的成分组合物，并且ph为6.1至7.1且蛋白质浓度为3重量％至25重量％，并且其中该成分组合物的酪蛋白与乳清蛋白比例为90/10至60/40，

添加3mm至25mm二价阳离子以在成分组合物中提供浓度为3mm至8mm的游离二价阳离子，

使成分组合物均质化；并且随后

将该成分组合物在80℃至105℃的温度下巴氏灭菌并搅拌0.5分钟至3分钟的时间，以形成包含来自乳清蛋白的酪蛋白和β-乳球蛋白的聚集蛋白质，如通过d(4，3)平均直径所测量，该聚集体的尺寸为3微米至50微米。

本发明使用在所添加的游离二价阳离子的存在下在热处理时生成的基于乳蛋白质的聚集体，以便递送最佳的感官特性，同时允许产品中的总脂肪含量减少。此外，本发明能够在不使用另外的稳定剂或亲水胶体的情况下配制基于乳制品的浓缩质构化产品。

在第二方面，本发明涉及乳制品浓缩物，该乳制品浓缩物包含聚集蛋白质，该聚集蛋白质包含胶束酪蛋白和乳清蛋白聚集体，其中

该产品的ph为6.0至7.1，乳固体浓度为6重量％至55重量％，酪蛋白与乳清蛋白比例为90/10至60/40且游离二价阳离子浓度为3mm至8mm，并且其中如通过激光衍射所测量，聚集体具有3微米至50微米平均直径d(4，3)的尺寸。

在另一方面，本发明涉及制备乳制品浓缩物的方法，该方法包括以下步骤：

提供包含胶束酪蛋白和乳清蛋白的成分组合物，并且ph为6.1至7.1且蛋白质浓度为3重量％至25重量％，并且其中该成分组合物的酪蛋白与乳清蛋白比例为90/10至60/40，

添加3mm至25mm二价阳离子以在成分组合物中提供浓度为3mm至8mm的游离二价阳离子，

使成分组合物均质化；并且随后

将该成分组合物在120℃至150℃的温度下巴氏灭菌并搅拌3秒至30秒的时间，以形成包含来自乳清蛋白的酪蛋白和β-乳球蛋白的聚集蛋白质，如通过d(4，3)平均直径所测量，该聚集体的尺寸为3微米至50微米。

该方法提供成分混合物的超高温处理(uht)。该方法适用于例如炼乳或烹饪奶精。以下对本发明方法的讨论也适用于该方法。

在又一方面，本发明涉及如本申请中所述的乳制品浓缩物用于制备粉末状成长乳、烹饪酱汁、咖啡混合物、茶奶精、冰淇淋或可可麦芽饮料的用途。

附图说明

图1示出了添加氯化钙之后，在90℃下热处理3.5重量％乳15分钟之后的玻璃管。管上的标签表示样品中添加的游离钙的量(以mm计)。诱导蛋白质聚集体形成导致粘度增加的临界游离钙浓度为3.7mm，对应于4mm的cacl2添加。

图2示出了在ph7.0下或在添加5mmcacl2并在95℃下加热15分钟之后，通过3重量％胶束酪蛋白分离物稳定的乳剂的粒度分布，如实施例2中所述。(a)2.5重量％油乳剂，(b)5重量％乳剂，(c)10重量％乳剂。

图3示出了热处理并在ph7.0下于95℃下剪切15分钟之后3重量％乳蛋白质浓缩物稳定的高油酸葵花乳剂的共焦扫描激光显微图。(a)2.5重量％油，(b)5重量％油，(c)10重量％油。比例尺为10微米。

图4示出了热处理并在5mmcacl2的存在下于95℃下剪切15分钟之后3重量％乳蛋白质浓缩物稳定的高油酸葵花乳剂的共焦扫描激光显微图。(a)2.5重量％油，(b)5重量％油，(c)10重量％油。以箭头显示油滴和蛋白质相。比例尺为10微米。

图5示出了在热处理并在ph7.0下或在5mmcacl2的存在下于95℃下剪切15分钟之后3重量％乳蛋白质浓缩物稳定的高油酸葵花5重量％乳剂在20℃下的流动曲线。

图6示出了在热处理并在ph7.0下或在5mmcacl2的存在下于95℃下剪切15分钟之后3重量％乳蛋白质浓缩物稳定的高油酸葵花乳剂在10s-1的剪切速率下的粘度。

图7示出了在将粉末重构至13％总固体之后，在5mm氯化钙的存在下加热的双倍浓缩乳的粒度分布。

图8示出了在将粉末重构至13％总固体之后，在5mm氯化钙的存在下加热的双倍浓缩乳的共焦扫描激光显微图。(a)和(b)上的比例尺分别为20和10微米。

图9示出了来自本发明的添加了5mm氯化钙的50％ts重构乳粉末在25℃下的流动曲线。开口圆：随着剪切速率的增加(向上)的流动曲线。闭口圆：随着剪切速率的增加(向下)的流动曲线。

图10示出了在50％ts(a)下干燥的对照乳和在以13％ts重构之后在6.5mmcacl2的存在下于37％ts下干燥的来自本发明的样品(b)的粒度分布。

图11示出了在50％ts下干燥的对照乳和在以50％ts重构之后在6.5mmcacl2的存在下于37％ts下干燥的来自本发明的样品在20℃下的流动曲线。

具体实施方式

当进行关于二价阳离子，特别是钙添加到全脂肪乳对蛋白质聚集和粘度增加的影响的实验时，令人惊讶地发现，存在临界范围的二价阳离子添加，导致最佳蛋白质聚集，而所形成的聚集体在加热时不会沉淀或凝胶化。当该最佳浓度的钙通过时，该系统表现出过度聚集以及沉淀或聚集体尺寸降低。

不受理论的约束，向蛋白质中添加氯化钙可能导致吸附在蛋白质表面的质子与具有较高亲和力的钙离子之间的交换。这种现象导致分散体的ph降低，并且因此降低在蛋白质之间的静电排斥。在这些条件下，随后对乳或基于乳的分散体和乳剂的热处理导致蛋白质的受控聚集，这显示出对成品的质地和感官特性产生积极影响。

本发明的一个主要优点是它允许使基于还原脂肪乳蛋白质的浓缩物质构化，并且能够减少或消除另外的亲水胶体和/或乳剂的使用。

在本发明的上下文中，如通过d(4，3)平均直径所测量，用根据本发明的方法产生并且存在于本发明产品中的聚集体的尺寸为3微米至50微米，优选5微米至50微米，更优选5微米至10微米。使用激光粒度计诸如mastersizer2000(马尔文仪器公司，英国(malverninstruments，uk))测量聚集体粒度分布(psd)。对于测量，样品可例如被分散在hydrosm测量池中，直至获得9％至10％的遮蔽率，并且然后在mastersizer中进行分析。

此外，在本发明的上下文中，游离二价阳离子可使用选择性电极测量。例如，由梅特勒托利多公司(mettlertoledo)钙选择性电极perfection^tmdx系列半电池确定游离(离子)钙浓度，其中bnc连接器p/n51344703连接到692ph/离子计(瑞士万通公司(metrohmswitzerland))。

另外，在本发明的上下文中，除非另外指明，否则组分的％意指基于组合物的重量的重量％，即重量/重量％。

此外，“乳制品浓缩物”可为乳制品烹饪产品、汤或汤基料、甜点心、搅打奶油、茶或咖啡奶精或增强剂、咖啡混合物中的乳制品组分和用于饮料系统诸如饮料售货系统中的乳制品组分。

此外，在本发明的上下文中，“搅拌”是指移动成分组合物。搅拌可导致成分组合物的剪切。如果是这样，优选的是在不破坏聚集体的情况下这样做。

在本发明的一个优选的实施方案中，聚集体为5微米至30微米，优选5微米至10微米。这为产品提供了理想的口感，聚集体不会提供砂砾感。

根据本发明，优选的是二价阳离子选自ca和mg阳离子或其组合。这些二价阳离子是食品级的，并且不会促成增加脂肪氧化。

在本发明的一个优选的实施方案中，二价阳离子为钙阳离子。

有利地，添加二价阳离子直至游离二价阳离子浓度为3.5mm至6.5mm二价阳离子。已经发现，需要在乳制品浓缩物中添加的量为3mm至25mm。

此外，优选的是以无机盐的形式添加二价阳离子。优选，无机盐为选自氯化钙、乳酸钙、葡萄糖酸钙或磷酸钙的钙盐。在本发明的一个具体优选的实施方案中，钙盐为氯化钙。

在本发明的一个纯天然实施方案中，钙获得自通过例如膜分馏分离蛋白质、脂肪和乳糖之后的乳质的浓缩矿物质。

根据本发明，在添加钙阳离子之前，成分组合物的ph优选为6.2至7.1。

相对于总蛋白质含量，成分组合物中可溶性蛋白质的含量优选低于或等于30％，表明大多数蛋白质呈聚集体形式。

在本发明的一个实施方案中，成分组合物包含0重量％至50重量％脂肪，优选1.0重量％至20重量％、更优选3.0重量％至15重量％、最优选5重量％至10重量％的脂肪。已经发现，即使用少量脂肪，由于产品内产生的聚集，产品的质地仍然被认为是乳脂状的。

成分组合物中的酪蛋白和乳清蛋白优选以选自以下的形式提供：原料乳、巴氏灭菌乳、低热浓缩乳、低热乳粉末、乳蛋白质浓缩物、呈液体或粉末形式的乳蛋白质分离物或其组合，而另外的乳清蛋白以选自以下的形式提供：甜乳制品乳清，乳清蛋白浓缩物，呈液体、浓缩物或粉末形式的乳清蛋白分离物或其组合。

已经发现，根据本发明的方法特别可用于制备乳制品浓缩物。在本发明的该实施方案中，成分组合物是包含6重量％至55重量％、优选25重量％至50重量％乳固体的浓缩物。

本发明还涉及通过上述方法获得的乳制品浓缩物。

在本发明的一个具体优选的实施方案中，使用冷冻干燥、喷雾干燥或辊式干燥将浓缩物干燥成粉末。

令人惊奇地发现，二价阳离子的添加和本发明的工艺条件形成酪蛋白胶束聚集体，导致增加胶体粒度、水结合和总体粘度。令人惊奇的是，干燥该组合物之后结构和功能得以保持。观察到当前用于标准乳粉末制造的高压喷雾干燥条件导致高剪切效应，因而在喷雾干燥过程期间破坏了蛋白质的受控聚集，并且从而破坏功能性。

已知喷雾干燥有几种类型的雾化，诸如离心轮、液压(高)压力喷嘴，气动(双相喷嘴)和声波雾化。术语“低压干燥系统”是指保护酪蛋白-乳清蛋白聚集体结构的离心轮或气动雾化系统。已经观察到，诸如液压(高)压力喷嘴雾化的高压雾化器导致剪切效应，因此破坏酪蛋白-乳清蛋白聚集体，并且因此破坏其独特的功能性。这种高压雾化器可用于制造常规的乳粉末；然而，这种高压系统不适合于制备本发明的样品。然而，已经发现，使用低压干燥系统喷雾干燥可保持产品的功能性。低压喷嘴可在低于100巴、更优选低于50巴、优选低于20巴下操作。

在上述本发明的另一方面，本发明涉及乳制品浓缩物，该乳制品浓缩物包含聚集蛋白质，该聚集蛋白质包含胶束酪蛋白和乳清蛋白聚集体，其中该产品的ph为6.01至7.1，乳固体浓度为6重量％至55重量％，酪蛋白与乳清蛋白比例为90/10至60/40且游离二价阳离子浓度为3mm至8mm，并且其中如通过激光衍射所测量，聚集体具有53微米至50微米平均直径d(4，3)的尺寸。

该产品的成分混合物的优选浓度为25重量％至50重量％。如通过激光衍射所测量，优选聚集体具有5微米至10微米平均直径d(4，3)的尺寸。

就该产品而言，优选的是该产品在产品中的游离二价阳离子为3.5mm至6.5mm。二价阳离子优选选自二价阳离子ca和mg或其组合。

在根据本发明的产品中，有利的是该产品中可溶性蛋白质的含量低于或等于与总蛋白质含量相关的30％。

此外，优选的是该产品包含0重量％至20重量％脂肪，优选2.0重量％至15重量％、最优选2.5重量％至10重量％的脂肪。已经发现，即使在0或低脂肪含量下，也可获得具有期望口感的产品。根据本发明的产品可具有初始脂肪(在热处理之前存在)，尺寸为0.5微米至2.0微米的液滴在5微米至50微米的蛋白质聚集体中絮凝。

根据本发明的产品可具有至少部分地聚集的蛋白质系统，该系统通过使组合物在80℃至105℃下经受0.5分钟至3分钟的时间的热处理而获得。

胶束酪蛋白可从由乳、乳蛋白质浓缩物和呈液体或粉末形式的分离物或其组合组成的组中获得。

根据本发明的产品可为基于乳制品的产品，诸如冰淇淋或冷冻糖食、乳制品浓缩物或甜点心、酱汁等。产品形式包括冷冻、室温、液体和粉末。

实施例

以下实施例以举例而非限制的方式说明本发明的各个实施方案。

实施例1：

通过在加热的全脂肪乳中添加氯化钙获得的基于乳蛋白质的聚集体。

材料和方法

冷藏巴氏灭菌和微过滤的全脂肪乳(3.5重量％脂肪)由cremo股份公司(沃德州，瑞士)(cremos.a.(lemont-sur-lausanne，switzerland))提供。如在25℃下所测量，它的初始ph为6.77。对于钙添加，在milliq水中在200mm下制备cacl2，2(h20)(默克，达姆施塔特，德国(merck，darmstadt，germany))溶液。将50ml容积的乳引入50ml的pyrex玻璃瓶(schottduran型，德国)中，每次添加氯化钙溶液，以涵盖1mm至16mm的范围内的游离钙添加。磁力搅拌在300rpm和室温20℃至23℃下进行。

添加氯化钙之后，将20ml的乳引入含有磁力料筒的22ml密封玻璃管中。将封闭的管在调节为92.5℃的水浴中部分地(2/3)浸没15分钟，以便在3分钟内使产品达到90℃的温度。在磁力搅拌(500rpm)下进行温育以确保样品的剪切。温育之后，将管转移到冰水中进行冷却。

使用rheotestlk2.2(medingen有限责任公司，德累斯顿，德国(medingengmbh，dresden，germany))测定毛细管粘度，并且使用mastersizer2000(马尔文仪器公司，英国(malverninstruments，uk))确定粒度分布(psd)。

对管进行直接视觉外观以检测形成蛋白质聚集体的第一游离氯化钙浓度。由梅特勒托利多公司(mettlertoledo)钙选择性电极perfection^tmdx系列半电池确定加热之后的离子(游离)钙浓度，其中bnc连接器p/n51344703连接到692ph/离子计(瑞士万通公司(metrohmswitzerland))。

结果

表1：在90℃下加热15分钟之前和之后全脂肪乳的初始ph、颗粒平均直径和粘度。

nd：未确定

从表1中可以看出，原始乳已经含有2mm呈可溶性胶体钙形式的游离离子钙。在乳中添加cacl2导致游离离子钙增加，但也导致加热之后ph降低。直到所添加的氯化钙浓度最高至4mm(对应于3.8mm测量的游离钙)，热乳中的粒度对于d43保持在约600nm，并且对于d32保持在300nm，这对应于蛋白质包被的乳脂肪液滴的尺寸并且对应于酪蛋白胶束。在该临界cacl2值以上，形成较大的颗粒，d43和d32达到数百微米。这些聚集体在图1中的玻璃管表面上是可见的。令人惊讶的是，基于蛋白质的聚集体的尺寸在约6mmcacl2处达到最大值，并且然后稳定地降低，同时系统中存在更多的钙。随着氯化钙含量的增加，系统的粘度增加。系统不凝胶，证明可通过在加热的同时在管中施加剪切来控制在蛋白质聚集体之间的相互作用。

实施例2：

在乳蛋白质浓缩物稳定的乳剂中添加钙

材料和方法

以10重量％的蛋白质浓度制备胶束酪蛋白分散体的储备溶液。胶束酪蛋白浓缩物promilk852b(批号13610656)购自ingredia公司(阿拉斯，法国)(ingredia(arras，france))。粉末组合物为(g/100g湿粉末)：蛋白质(nx6.38)82.3、ca2.6、mg0.1、na0.07、k0.29、cl0.05、p1.56。根据粉末中的蛋白质含量计算制备分散体所需的粉末质量。

在室温搅拌下，将胶束酪蛋白粉末在milliq水中水合3小时。3小时之后，用emulsiflexc-5高压单级均质机(加拿大)将蛋白质分散体均质化。该处理降低胶束酪蛋白的平均粒度，并且非可沉淀的酪蛋白的量(κ，αs1；和αs2)增加，它允许稳定溶液并避免mci的沉淀。

在使用nanosizerzs(malvern英国)均质化之后确定平均粒径，并且其为单分散的且为约250nm。

乳剂制备

通过向蛋白质分散体中添加高油酸葵花油(奥莱佛西欧博公司，曼诺，瑞士(oleificiosabo，manno，switzerland))制备o/w乳剂，使得导致总样品油含量为2.5重量％、5重量％和10重量％并且蛋白质含量恒定为3重量％。随后使用ultra-turraxt25basic(瑞士)以11,000rpm/分钟在1分钟前进将混合物预均质化，容积为500ml。将预均质化的乳剂在高压下均质化之后，用pandaplushomogenius2000(德国)在50巴下调节第一阀门并且在250巴下调节第二阀门，获得300巴的总压力。

通过该方法将乳剂均质化两次。均质化之后，将cacl2的ph和浓度调节至限定的目标值。将刚制备好之后的具有不同ph的样品在热水浴中在15分钟期间于95℃下加热升温，并且对于不同浓度的cacl2，则为1小时。将乳剂在冰水中在20分钟期间冷却之后，并且在1小时期间储存在4℃下。

然后使用ultra-turraxt25basic(瑞士)在烧杯中在2分钟期间于16,000rpm下剪切样品，容积为60ml，施加三十圈以便对所有容积进行相同的剪切。之后在4℃下储存乳剂，直至进行分析。

粒度分布

为了评估粒度分布，在剪切之后使用mastersizer3000(malverninstruments英国)通过动态光散射分析分散体和乳剂。将乳剂样品分散在hydrosm测量池中，直至获得9％至10％的遮蔽率。分析未加热和加热的样品。进行三次测量，并报道三次重复的平均值。

蛋白质聚集体的微观结构

样品的冷冻切片

进行低温切割以便通过clsm分析样品。为此目的，在样品中添加蔗糖和甲醛以便进行保存(price和jerome，2011)。蔗糖的百分比为总容积的30重量％并且甲醛的百分比为3.7重量％。使用涡旋将样品均质化，并在开始分析之前在4℃下储存过夜。

之后，将样品固定。该步骤由在1g的用于低温恒温切片的最佳切割温度(oct)化合物中添加0.5g的样品组成。将组合物均质化并在低温恒温样品架中添加0.1g该组合物，其本身含有用于低温恒温切片的oct化合物。

将低温恒温样品架浸入含有80ml的2-甲基丁烷(99％，得自sigma美国)的塑料小瓶中，将其自身浸入sagex氮气液体盒中。2-甲基丁烷的溶液确保样品的良好冷冻并防止其干燥。

然后将样品置于cryostatcm3050(瑞士)中。然后在-21℃下以7μm的厚度进行切片切割。将显微镜载玻片在-20℃的冰箱中保存，直至进行分析。

预先用histogrip(50×浓缩物，得自thermofisher美国)处理显微镜载玻片，以将组织粘附到载玻片上，并避免在苛刻工艺期间去除组织。

共焦扫描激光显微镜法

为了区分蛋白质和脂肪球，用染料标记各个样品100/0(mci/spi)和0/100(mci/spi)。

使用固绿染色蛋白质并且用尼罗红染色脂肪小球。根据fowler等人，1985年，尼罗红是一种用于通过荧光显微镜法检测细胞内脂滴的优异染料，它为高度疏水的和荧光的。将25mg的尼罗红增溶于100ml的乙醇中。激发波长使用来自二极管激光器的488nm发射来实现，并且在488nm和630nm之间收集发射光。

固绿是有机染料，被蛋白质上的带电基团静电吸引(merril和washart，1998)。它可以通过静电相互作用非共价地结合到感兴趣的生物聚合物上(auty，2013)。激发波长使用来自二极管激光器的633nm发射来设置，并且在633nm和740nm之间收集发射光。以在水中为1重量％使用固绿。

用尼罗红(100μl)和固绿(3ml)的混合物对样品染色。将混合物放在显微镜载玻片上10分钟并冲洗。使用固定装置vectashieldhard固定装置培养基(vector美国)固定载玻片。

之后使用lsm710共焦扫描显微镜(德国)分析显微镜载玻片。clsm配备激光器，允许同时激发几种荧光探针，这种能力允许通过选择正确的激发波长对样品进行多次成像，并且过滤以收集来自特定染料的发射光。所有图像均使用10×/0.45∞/0.17/plapo和63×/1.4油/dic420782-9900/plapo。

流动特性

剪切之后一天，使用受控应力流变仪physicamcr501(anton奥地利)进行流动实验，该流变仪具有同心圆柱几何形状cc27-ss/s(直径＝27mm，间隙＝1.14mm，得自anton奥地利)。

在25℃的恒定温度下进行稳态流动测量，在5分钟期间对样品施加1001/s的剪切应力，之后施加四种剪切速率，一种为0.1l/s-500l/s并且另一种为500l/s-0.1l/s，这些速率进行两次；每30秒进行15次测量。根据剪切速率记录表观粘度。

对于每次测量，将等分试样(19ml)的乳剂样品倒入杯中。进行三次测量，并报道三次重复的平均值。

可溶性蛋白质含量

为了表征本发明产品中可溶性蛋白质的含量，在制备一天之后，使用离心机5418(vaudaux-eppendorf瑞士)在室温下将乳剂以16,000g离心20分钟。将上清液小心取出并在4℃下储存，以便通过反相超性能液相色谱(rp-uplc)进行分析。

uplc系统(沃特世公司，马萨诸塞州米尔福德，美国(waterscorpmilfordma，usa))由二元泵、温控自动进样器(样品管理器-upsmpm6r)和光电二极管阵列检测器(uppda-e)组成。该设备由3软件pro版本控制。

在反相分析柱acquitybeh300c41.7μm2.1×150mm(沃特世公司，马萨诸塞州米尔福德，美国(waterscorpmilfordma，usa))和vanguardtm预柱beh300c41.7μm2.1×5mm(沃特世公司，马萨诸塞州米尔福德，美国(waterscorpmilfordma，usa))上进行分离。将uplc小瓶保持在8℃±2℃的恒定温度下，并通过样品管理器系统注射。使用500μl注射器和250μl注射环。

通过在10重量％参考溶液的milliq水中稀释，制备浓度为0.1重量％、0.3重量％、1重量％、3重量％和5重量％的酪蛋白标准品。在1.5ml微管中，添加200μl的样品和800μl的缓冲液{胍-hcl7.5m；柠檬酸三钠6.25mm；dtt23mm}。样品和缓冲液的质量是准确加权的。然后使用涡旋将组合物均质化，并在精巧型恒温混匀仪(vaudaux-eppendorf瑞士)中在60℃下以650rpm温育10分钟。

温育之后，将样品均质化并在室温下使用离心机5418(vaudaux-eppendorf瑞士)以16，000g离心10分钟。然后小心地取出上清液并将其引入uplc小瓶中，注意脂肪层并且如果存在则不悬浮球粒。注射容积可在30μl至150μl之间变化，适于样品的蛋白质含量(通过凯氏定氮法确定，nx6.38)以具有足够的信号。也注射具有经调整容积的标准品，以便考虑可变性。

在洗脱期间混合两种溶剂进行梯度洗脱。溶剂a由在水中的0.1％tfa组成，并且溶剂b为在乙腈/水(90/10)(v：v)中的0.1％tfa。以线性梯度进行分离：15％b至35％b，4分钟(5％b.分钟-1)，35％b至47％b，24分钟(0.5％b.分钟-1)和47％b至80％b，4分钟(8.25％b.分钟-1)。之后在80％b下在1分钟期间进行等度洗脱。然后在2分钟内线性返回到起始条件，之后重新平衡该柱5分钟。

流率为0.6ml.分钟-1，柱温保持恒定在40±1℃。采集在λ＝214nm(分辨率2.4nm-20点/秒-自动曝光时间)下实现。

手动整合每个色谱图。对于校准曲线，根据注射的蛋白质量绘制总面积。根据离心之后上清液中存在的蛋白质量与未经离心的乳剂中存在的蛋白质总量的比例计算可溶性蛋白质含量，并以百分比表示。

结果

粒度分布

图2示出，在热处理和剪切后，对于测试的3种葵花油含量，在ph7.0下乳剂的尺寸分布显示出约400nm至600nm的峰。相反，当在5mm所添加的游离钙存在下实现热处理时，形成较大的颗粒。因此，尺寸分布明显偏移至约15微米至25微米，表明初始油滴聚集成较大的基于蛋白质的颗粒。

微观结构

基于蛋白质的聚集体的微观结构在图3中清楚地示出。当乳剂中的油含量增加时，获得更多的聚集体(图3a至3c)。有趣的是，颗粒的放大倍数越大，表明这些颗粒由紧密包含在环绕蛋白质基质中的油滴组成(图4)。乳剂中葵花油含量越高，颗粒的形状越紧凑并且越圆整(图4c)。相反，对于最低含油量获得了更多支化和细长颗粒(图a)。据发现，5重量％油的乳剂中的可溶性蛋白质含量在ph7.0时为76％，而在5mm氯化钙存在下进行热处理时，发现通过uplc分析显示其为约3％。

流动特性

比较在热处理并且在ph7.0下剪切之后以及在添加5mmcacl2之后，用5重量％的油制备的乳剂的流动特性。流动特性在图5中示出。

在ph7.0下制备的乳剂表现出具有与根据剪切速率的粘度无关的牛顿流动特性。这由以下事实解释：粘度主要由油容积分数驱动并且油滴不相互作用。在含有5mm钙的本发明样品中，流动特性是剪切致稀，这表明已制备剪切敏感颗粒，影响整体流动特性。比较在10s-1的剪切速率下测试的3种葵花油含量的样品粘度，这与口腔条件相关(参见图6)。可以看出，在ph7.0下，粘度随油含量的增加而略微增加。对于在钙存在下制备的本发明的样品，粘度比在ph7.0下的相应样品大约10至100倍。这清楚地表明，本发明的颗粒能够在低得多的油含量下建立粘度，使得食物产品中的脂肪降低，参见图5。

实施例3：

在双倍浓缩乳中添加钙，热处理和喷雾干燥

材料和方法

根据以下程序制备一组2个样品，涉及：将市售全乳浓缩至35％总固体(ts)含量，在乳浓缩物中添加可变量的cacl2(5mm和10mm)，标准化热处理，包括直接蒸汽喷射步骤，以及喷雾干燥以获得功能化的乳粉末。

用ct1-09薄膜旋转锥形蒸发器(flavourtech公司，澳大利亚(flavourtechinc.，au))将可商购获得的经巴氏灭菌和微滤的均质化全乳(3.5％脂肪含量，可尔美公司，洛桑上勒蒙，瑞士(cremo，lemont-sur-lausanne，ch))浓缩至总固体含量如表2所示。

浓缩过程在再循环分批模式下进行，从4℃下的乳开始。用螺杆泵将乳从缓冲罐泵送通过设置为40℃出口温度的板式热交换器和ct1-09蒸发器，再回到缓冲罐。缓冲罐中乳的固体浓度和温度因此逐渐增加。当达到临界浓度阈值时，通过最后一次经过蒸发器使乳达到所需的总固体含量而不再混合，并收集在单独的保持罐中。

使用以下工艺参数：流率100l/h，蒸发器入口温度40℃，蒸发器真空压力40毫巴至100毫巴，蒸发器蒸汽温度90℃。这导致浓缩物出口温度为约35℃，并且蒸发流率随着乳浓度的增加从约50l/h至30l/h逐渐降低。大约100l/h的高产品流率和稳定的40℃产品入口温度对于避免在设备的热交换表面上污染乳浓缩物非常重要。

将乳浓缩物冷却至10℃，并且在搅拌下向乳添加所需量的cacl2、2h20粉末(默克，达姆施塔特，德国(merck，darmstadt，germany)。40kg批次的钙粉末添加的典型时间段为约15分钟。

将冷却的、载钙的乳浓缩物在可商购获得的omveht320-20dsisshe中试工厂线(omve私人有限公司，荷兰(omvenetherlandsb.v.，nl))上以半连续模式进行热处理。加工步骤是：在omve管式热交换器中预热至60℃，直接蒸汽喷射至95℃出口温度，在omve线的两个刮面式热交换器中于95℃下保持热300秒的时间，串联连接并以最大rpm运行，并且随后通过用冰水冷却的omve管式热交换器冷却至约23℃产品出口温度。流率设置为14l/h，以在刮面式热交换器单元中获得总共约300秒的停留时间。在omve冷却器中的停留时间为约2分钟。停留时间是由容积流率和管线元件(管式热交换器，刮面式热交换器)的死容积得到的平均值。

dsi注射器堵塞是很严重的现象，并且在这方面必须小心控制管线。没有应用闪蒸，并且冷凝蒸汽完全留在产品中。

添加有5mm钙的热加工乳浓缩物在配备有fs1旋转喷雾器的nirosd6.3中试工厂喷雾塔(基伊埃工程技术有限公司，丹麦(geaniroprocessengineering，dk))上喷雾干燥。操作参数为：产品进料速率为10kg/h至20kg/h，旋转喷雾器的产品入口温度为25℃至30℃，旋转喷雾器速度为25000rpm，气流为350kg/h至400kg/h(质量流量控制)，进气温度为160℃，排气温度为80℃，并且排气相对湿度为15％。最终粉末产品立即装入气密袋中，并且残留湿度低于4％。

使用与实施例2中所用的那些相同的方法来表征样品尺寸分布、微观结构和流动特性。对于针对含有5mmcacl2的喷雾干燥粉末进行的实验，在测量之前样品被重构成13％或50％ts。将蒸馏水倒入烧杯中，并且用水浴加热最高至42℃至44℃。测量在42℃至44℃下的150ml蒸馏水的容积，并使用量筒转移到玻璃烧杯中。在42℃下，向150ml蒸馏水中添加量为22.5g的乳粉末，并用勺子混合30秒。

结果

液体样品

表2：在cacl2的存在下，在95℃下热处理300s之前和之后，在25℃下以13s^-1的剪切速率对双倍浓缩乳(25％ts)测量的平均直径d43和d32以及粘度。

从表2中可以看出，本发明的样品在热处理之后表现出粒度显着增加，导致粘度增加。可以看出，在10mm氯化钙添加的存在下，d(4，3)增加至66.8微米，这导致样品轻微的沙质。对于该乳浓缩，通过添加5mmcacl2获得最佳条件和聚集特征，这也可通过与10mmcacl2添加(150mpa.s)相比所达到的较高粘度(349mpa.s)来推断。喷雾干燥之后，样品已在milliq水中重构时进行了表征。

粒度分布

在重构时颗粒的分布在约20微米处表现出峰(参见图7)，这非常接近喷雾干燥之前获得的粒度(d(4，3)＝28.4微米，表2)。粒度的轻微减小可能是由于在产品的喷雾干燥期间发生的剪切效应。令人惊讶的是，在13％ts下重构粉末之后获得的可溶性蛋白质含量为总蛋白质的7％，表明大部分乳蛋白质涉及聚集体结构。

微观结构

颗粒的微观结构可以在图8a和8b中看到。聚集体相当紧凑并且由蛋白质和脂肪液滴组成，没有非反应蛋白质的迹象，这证实了低量的可溶性蛋白质。图8b中颗粒的较高放大率示出了嵌入致密蛋白质基质中的嵌入平均尺寸为1微米至2微米的良好的脂肪液滴。几乎没有脂肪液滴聚结的迹象，表明聚集体的形成是由絮凝机制引起的。

在50％ts下重构时的流动特性

将根据本发明的乳喷雾干燥粉末重构成50％ts，其通常为喷雾干燥全脂肪乳的ts。从图9可以看出，流动特性为强剪切致稀，表现出陡峭的负斜率和高的低剪切粘度。这标志着在重组时产品已经构建了一些结构，并且蛋白质聚集体能够在彼此之间相互作用。令人惊讶的是，当上曲线和下曲线几乎叠加时，可以在释放样品上的应力时恢复结构。

实施例4：

在三倍浓缩乳中添加钙，热处理和喷雾干燥

材料和方法

参考乳

通过scheffers3效应降膜蒸发器(得自scheffers私人有限公司(scheffersb.v.))将可商购获得的巴氏灭菌、均质化全乳(3.5％脂肪含量，emmi公司，卢塞恩，瑞士(emmi，lucerne，ch))浓缩至50％总固体。将乳浓缩物通过板式热交换器冷却至4℃，并测量均质化液体乳浓缩物的ph为6.5。通过板式热交换器将组合物再次预热至60℃，并且随后通过直接蒸汽喷射系统(雀巢(nestlé)自主构建)以15秒的保持时间加热至85℃。在热处理之后，通过3vt460crepaco刮板式热交换器(得自apv英维思沃尔布(apvinvensysworb))将乳浓缩物快速冷却至40℃。然后将乳浓缩物通过两相喷嘴系统(1.8mm喷嘴)在雀巢3.5megron(自建)上喷雾干燥至3％的最大水分含量，并装入气密袋中。喷雾干燥条件为：37℃产品温度下产品流量为413kg/h，热空气入口温度为270℃，并且空气流量为4664kg/h，出口空气温度为88℃。

本发明的样品

通过scheffers3效应降膜蒸发器(得自scheffers私人有限公司(scheffersb.v.))将可商购获得的巴氏灭菌、均质化全乳(3.5％脂肪含量，emmi公司，卢塞恩，瑞士(emmi，lucerne，ch))浓缩至37％总固体。将乳浓缩物通过板式热交换器冷却至4℃，并添加6.5mm氯化钙。通过板式热交换器将经钙调节的乳浓缩物再次预热至60℃，并且随后通过直接蒸汽喷射系统(雀巢(nestlé)自主构建)以约300秒的保持时间加热至95℃。在热处理之后，通过3vt460crepaco刮板式热交换器(得自apv英维思沃尔布(apvinvensysworb))将乳浓缩物快速冷却至40℃。然后将乳浓缩物通过旋转盘喷嘴系统以17,000rpm在nirosd63n喷雾干燥器上喷雾干燥至3％的最大水分含量，并装入气密袋中。喷雾干燥条件为：40℃产品温度下的产品流量为20l/h，热空气入口温度为160℃，并且空气流量为360m³/h，出口空气温度为80℃。

尺寸分布测量

将本发明的乳粉末与上述参照物进行比较，并通过激光衍射表征，以便确定粒度分布(psd＝粒度分布)

测量之前重构粉末状样品。将蒸馏水倒入烧杯中，并且用水浴加热最高至42℃至44℃。测量在42℃至44℃下的150ml蒸馏水的容积，并使用量筒转移到玻璃烧杯中。在42℃下，向150ml蒸馏水中添加量为22.5g的乳粉末，并用勺子混合30秒。

将液体或重构粉末样品分散在蒸馏水或去离子水中，并通过激光衍射测量粒度分布。

使用的测量设置为：在0.01的吸收度下，脂肪滴的折射率为1.46，水的折射率为1.33。所有样品在2.0％至2.5％的遮蔽率下进行测量。

流动特性

使用上述方法将样品重构至50％ts。使用受控应力流变仪physicamcr501(anton奥地利)进行流动实验，该流变仪具有同心圆柱几何形状cc27-ss/s(直径＝27mm，间隙＝1.14mm，得自anton奥地利)。

在25℃的恒定温度下进行稳态流动测量，在5分钟期间对样品施加1001/s的剪切应力，之后施加四种剪切速率，一种为01/s至1001/s并且另一种为1001/s至01/s，这些速率操作两次；每30秒进行15次测量。根据剪切速率记录表观粘度。

对于每次测量，将等分试样(19ml)的乳剂样品倒入杯中。进行三次测量。

结果

粒度分布

在重构至13％ts之后，确定在50％ts下喷雾干燥的全脂肪乳的尺寸分布(图10)。在图10a中可以看出，发现主峰为0.5微米，之后拖尾最高至6微米。这表明同时测量来自乳的乳脂肪液滴和胶束酪蛋白，使得系统中没有发生显著聚集。对于在6.4mm所添加的氯化钙的存在下处理的本发明的样品，尺寸分布被转移到更大的粒径。d(4.3)达到11微米，说明蛋白质聚集体的存在，而约0.5微米的小残留峰可能说明未反应的胶束酪蛋白(图10b)。对照乳样品中可溶性蛋白质的水平为33.5％，而在所添加的钙的存在下制备的样品中的可溶性蛋白质的水平为15.5％。这同样表明，本发明有利于蛋白质聚集和蛋白质聚集体中油滴的截留。

流动特性

将两种乳粉末重构至50％ts并比较它们的流动特性。在50％ts下喷雾干燥的对照全脂肪乳表现出剪切致稀特性和约100pa.s的低剪切粘度平台(参见图11)。当在50％ts下重构时，来自本发明的乳也表现出剪切致稀特征，但是低剪切粘度大100倍并且剪切致稀区域具有更强的斜率。这是高度结构化样品的标志，也是在蛋白质聚集体之间相互作用的证据。它还表明，本发明显然能够在等同脂肪含量下产生更高的粘度，并且因此具有减小食物产品中脂肪的潜力。

应当理解，对本文所述的目前优选的实施方案作出的各种变化和修改对于本领域的技术人员将是显而易见的。可在不脱离本发明主题的实质和范围且不减弱其预期优点的前提下作出这些变化和修改。因此，这些变化和修改旨在由所附权利要求书涵盖。