本发明属于食品加工技术领域，尤其涉及超高压变性乳清蛋白作为增稠剂的应用及制备酸奶的方法。
背景技术：
酸奶营养丰富，具有改善肠道健康的作用，深受广大消费者的喜爱。酸奶具有营养与功能成分多、促进肠道微生态平衡、免疫激活和抗肿瘤作用以及降低胆固醇等优点。然而，酸奶制品常常出现粘稠度低、组织状态粗糙、口感差、乳清析出等不良现象，影响产品质量。因此酸奶制品制造过程中通常加入稳定剂或者增稠剂以增加酸奶的粘稠度、质地与口感。常见的增稠剂有海藻酸丙二醇酯、双乙酰酒石酸单双甘油酯、决明胶、果胶、变性淀粉和乳清蛋白等，其中乳清蛋白与上述其它增稠剂相比具有更多的优势，不仅能达到增加粘稠度的效果还能提高酸奶蛋白含量，而且乳清蛋白的生物相容性、消化特性和生物利用率也优于上述其它增稠剂，同时，乳清蛋白能够促进益生菌生长和繁殖，降低胃酸对益生菌的破坏，促进肠道菌群的增长。
然而，直接以乳清蛋白为增稠剂添加到牛奶中进行发酵制备酸奶会导致酸奶的风味变差，产生异味。同时乳清蛋白对酸奶的组织状态改善程度有限，添加量过多会导致组织变得粗糙，口感差。现有技术多通过热变性、酸变性及化学方法变性乳清蛋白以解决上述问题，例如，李丹的硕士毕业论文《以聚合乳清蛋白为主要增稠剂研制大米酸奶》(吉林大学，2016年)中记载：使用热变性的乳清蛋白替换果胶、卡拉胶和黄原胶等为主要增稠剂研制出大米酸奶，其口感细腻、质地稠厚。中国专利cn201510989737.5公开了郭明若等人以热变性的乳清蛋白添加到酸豆奶中，当添加量为7％时，得到的酸豆奶产品质量稳定、粘度和硬度适中。解思雨等人通过磷酸盐热改性乳清蛋白代替果胶添加到酸奶中从而起到增稠剂稳定剂的作用(解思雨,侯俊财,冯宪民等高黏度热聚合乳清分离蛋白-三聚磷酸钠的研制及其性质[j].农业工程学报，2016，32(2):287-293.)。但是上述热变性方法对温度、时间等参数条件要求苛刻；而化学方法变性会导致产品的安全性下降。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供超高压变性乳清蛋白作为增稠剂的应用及制备酸奶的方法，以超高压变性乳清蛋白作为增稠剂制备获得的酸奶粘度上升、营养价值高，风味好。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：超高压变性乳清蛋白作为增稠剂的应用。
优选的，所述超高压变性乳清蛋白的制备方法，包括：超高压处理乳清蛋白水溶液后，获得变性乳清蛋白，所述的超高压处理的压强为200～600mpa；所述超高压处理的时间为10～30min。
优选的，所述超高压处理的压强为300～500mpa。
优选的，所述超高压处理的时间为12～20min。
优选的，步骤1)中所述乳清蛋白水溶液的质量浓度为10～40％。
优选的，所述超高压处理乳清蛋白水溶液后还包括干燥超高压处理后的变性乳清蛋白水溶液。
本发明还提供了一种以超高压变性乳清蛋白为增稠剂制备酸奶的方法，包括：将超高压变性乳清蛋白与牛乳混合均匀，接入发酵菌种发酵获得酸奶。
优选的，步骤2)中所述超高压变性乳清蛋白与牛乳的质量体积比为(10～40)g：100ml。
优选的，步骤2)中发酵菌种与牛乳的质量比为1：(800～1200)；所述发酵菌种的活菌数为106～108cfu/g。
优选的，所述发酵菌种为乳酸杆菌，所述发酵温度为35～38℃，发酵时间为10～14h。
本发明的有益效果：本发明提供的超高压变性乳清蛋白为增稠剂的应用，超高压处理变性乳清蛋白，处理操作简单、用时短，变性效果好，能够适于大规模的产业化处理，获得的变性乳清蛋白生物相容性好、毒性低、安全性高，非常适合应用于食品中；本发明提供的以所述超高压变性乳清蛋白为增稠剂制备的酸奶，粘稠性、口感和风味良好，蛋白含量更高，酸奶的营养价值更加丰富。
附图说明
图1为不同浓度的超高压变性乳清蛋白为增稠剂获得的酸奶样品粘度的流变曲线图；
图2为不同浓度的超高压变性乳清蛋白为增稠剂获得的酸奶的样品粘度的频率扫描曲线；
图3为不同压强处理的超高压变性乳清蛋白为增稠剂获得的酸奶样品粘度的流变曲线图；
图4为不同压强处理的超高压变性乳清蛋白为增稠剂获得的酸奶样品粘度的频率扫描曲线图；
图5为不同浓度的超高压变性乳清蛋白为增稠剂获得的酸奶样品的电子鼻测定图；
图6为不同压强处理的超高压变性乳清蛋白为增稠剂获得的酸奶样品的电子鼻测定图。
具体实施方式
本发明提供了一种超高压变性乳清蛋白作为增稠剂的应用。所述超高压变性乳清蛋白的制备方法，包括：超高压处理乳清蛋白水溶液后，获得变性乳清蛋白，所述的超高压处理的压强为200～600mpa；所述超高压处理的时间为10～30min。
在本发明中，所述乳清蛋白水溶液通过将乳清蛋白溶于水中获得；所述乳清蛋白溶于水的过程中伴随搅拌，所述搅拌采用本领域常规的搅拌方法即可，所述搅拌的作用是使乳清蛋白完全溶解于水中获得乳清蛋白水溶液。在本发明具体的实施过程中，所述搅拌优选的采用磁力搅拌器进行，所述搅拌的时间优选的为1.5～2.5h，更优选的为2h。在本发明中所述乳清蛋白水溶液的质量浓度优选的为10～40％，更优选的为15～35％。所述乳清蛋白优选的为市售乳清蛋白，所述乳清蛋白为奶酪生产的副产物，成本低。在本发明中所述水优选的为蒸馏水或纯净水。本发明在制备获得乳清蛋白水溶液后，优选的将所述乳清蛋白水溶液真空封装，本发明中所述真空封装采用本领域常规的真空封装的设备和方法，本发明中，所述真空封装的目的是在超高压处理过程中保证样品的流动性，同时防止装样品的封装袋破碎导致样品损失。
本发明在获得乳清蛋白水溶液后，超高压处理所述乳清蛋白水溶液，获得超高压变性乳清蛋白。在本发明中所述所述超高压处理的压强为200～600mpa，优选的为300～500mpa；所述超高压处理的时间为10～30min，优选的为12～20min，更优选的为15min。在本发明中所述超高压处理采用本领域常规的超高压处理仪器即可，具体的采用超高压食品实验设备。本发明中所述超高压处理所述乳清蛋白水溶液获得超高压变性乳清蛋白的原理为高压迫使水分子进入蛋白质分子疏水核心，从而导致蛋白变性；所述超高压变性乳清蛋白粘度增大，具有更好的咀嚼感和颗粒感，分子柔性增加，是一种既有营养价值又有增稠效果的增稠剂。
本发明在所述超高压处理乳清蛋白水溶液后优选的还包括干燥超高压处理后的变性乳清蛋白水溶液。在本发明中，所述干燥优选的为真空冷冻干燥，所述真空冷冻干燥的温度优选的为-40～-50℃，真空度优选的为7pa。本发明在所述干燥后，优选的将干燥后的乳清蛋白研磨获得乳清蛋白粉末，分装备用。
本发明还提供了一种以超高压变性乳清蛋白为增稠剂制备酸奶的方法，包括：将超高压变性乳清蛋白与牛乳混合均匀，接入发酵菌种发酵获得酸奶。
在本发明中，所述牛乳优选的为新鲜牛乳；所述超高压变性乳清蛋白与牛乳混合均匀过程中伴随搅拌，所述搅拌采用本领域常规的搅拌方法即可，所述搅拌的作用是使超高压变性乳清蛋白与牛乳混合均匀。在本发明具体的实施过程中，所述搅拌优选的采用磁力搅拌器进行，所述搅拌的时间优选的为0.5～1.5h，更优选的为1h。所述超高压变性乳清蛋白与牛乳的质量体积比优选的为(10～40)g：100ml，更优选的为(15～35)g：100ml。
本发明在所述超高压变性乳清蛋白与牛乳混合均匀后，接入发酵菌种发酵获得酸奶。在本发明中所述发酵菌种与牛乳的质量比优选的为1：(800～1200)，更优选的为1:1000；所述发酵菌种的活菌数优选的为106～108cfu/g，更优选的为107cfu/g。本发明对所述发酵菌种没有特殊限定，采用酸奶制备领域的常用菌种即可，在本发明具体实施过程中，所述发酵菌种为乳酸杆菌。在本发明中，所述发酵温度优选的为35～38℃，更优选的为37℃。所述发酵的时间优选的为10～14h，更优选的为12h。本发明在所述发酵结束后获得酸奶。
本发明中以超高压变性乳清蛋白为增稠剂制备获得的酸奶，与以未处理的乳清蛋白为增稠剂制备获得的酸奶相比，粘度表现更好；并且在风味上没有明显的差异，依旧具有良好的风味特性；与普通酸奶(未添加增稠剂)相比在风味上并未有明显的变化，仍保持着较好风味。另外，本发明中以超高压变性乳清蛋白为增稠剂制备获得的酸奶粒度较小，与添加常规的增稠剂(海藻酸钠丙二醇脂，羟甲基纤维素和卡拉胶)相比，在包括色泽、酸甜比、发酵奶香味、回味、颗粒感、粘附性、糊口感和适口感的感官品评中评分最高，深受品评者喜欢。
下面结合实施例对本发明提供的一种以超高压变性乳清蛋白为增稠剂制备酸奶的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
不同浓度的超高压变性乳清蛋白的加入对酸奶粘度的影响
1.分别称取15g、30g乳清蛋白于4个250ml的烧杯中。
2.向烧杯中加入100ml蒸馏水，蛋白的终浓度分别为15％、30％。
3.将上述溶液在磁力搅拌器上搅拌2h完全溶解，真空封装。
4.其中两个样品不经过任何处理；剩余的使用超高压食品实验设备对上述样品进行处理，压强条件为500mpa下处理15min。
5.样品真空冷冻干燥并研磨分装。
6.分别取上述冻干的样品15g加入到100ml牛奶中溶解，并搅拌1h。
7.向上述混合溶液中接种0.1g的乳酸杆菌，37℃发酵12h。
8.获得酸奶。
采用ar2000流变仪来测量酸奶的粘度，取制备完成的酸奶在25摄氏度下用平板(直径为40毫米)进行如下扫描，平板之间的间隔为1毫米。①应变扫描：开展应变扫描用来测定牛顿线性区间。将样品溶液滴在平板上在频率为1hz时进行应变扫描。牛顿线性区间是指储存模量(g')降低最大值的5％之内。做两次重复。②频率扫描：从0.1-100rads-1范围内进行频率扫描。应变幅度由以上应变扫描所决定。结果以弹性模量(g')、损耗模量(g")和损耗角正切值(tan)表示。③流变曲线：在稳态流动爬升(0.01～1000s-1)范围内进行剪切扫描，并记录表观粘性，得出流变曲线。结果如图1和图2所示：图1为不同浓度的超高压变性乳清蛋白为增稠剂获得的酸奶样品粘度的流变曲线图；其中，包括加入未经处理的15％乳清蛋白为增稠剂的酸奶粘度曲线；加入未经处理的30％乳清蛋白为增稠剂的酸奶粘度曲线；加入在500mpa下处理的15％乳清蛋白为增稠剂的酸奶粘度曲线，加入在500mpa下处理的30％乳清蛋白为增稠剂的酸奶粘度曲线。
图2为不同浓度的超高压变性乳清蛋白为增稠剂获得的酸奶的样品粘度的频率扫描曲线；其中，
由上述结果显示，添加了经过超高压处理的乳清蛋白相比于未处理的乳清蛋白所制得的酸奶，明显有着更好的粘度表现。
实施例2
不同压强条件下处理的乳清蛋白的加入对酸奶粘度的影响
1.分别称取15g乳清蛋白于6个250ml的烧杯中。
2.向烧杯中加入100ml蒸馏水，蛋白的终浓度分别为15％。
3.将上述溶液在磁力搅拌器上搅拌2h完全溶解，真空封装。
4.其中3个样品不经过任何处理；剩余的使用超高压食品实验设备对上述样品进行处理，压强条件为300mpa、400mpa、500mpa下处理15min。
5.样品真空冷冻干燥并研磨分装。
6.分别取上述冻干的样品15g加入到100ml牛奶中溶解，并搅拌1h。
7.向上述混合溶液中接种0.1g的乳酸杆菌，37℃发酵12h。
8.获得酸奶。
采用ar2000流变仪来测量酸奶的粘度，取制备完成的酸奶在25摄氏度下用平板(直径为40毫米)进行如下扫描，平板之间的间隔为1毫米。①应变扫描：开展应变扫描用来测定牛顿线性区间。将样品溶液滴在平板上在频率为1hz时进行应变扫描。牛顿线性区间是指储存模量(g’)降低最大值的5％之内。做两次重复。②频率扫描：从0.1～100rads-1范围内进行频率扫描。应变幅度由以上应变扫描所决定。结果以弹性模量(g’)、损耗模量(g”)和损耗角正切值(tan)表示。③流变曲线：在稳态流动爬升(0.01～1000s-1)范围内进行剪切扫描，并记录表观粘性，得出流变曲线。结果如图3和4所示，图3为不同压强处理的超高压变性乳清蛋白为增稠剂获得的酸奶样品粘度的流变曲线图；包括加入未经过处理的15％乳清蛋白、300mpa下处理15min的15％乳清蛋白、400mpa下处理15min的15％乳清蛋白、500mpa下处理15min的15％乳清蛋白为增稠剂的酸奶的粘度曲线。其中：
图4为不同压强处理的超高压变性乳清蛋白为增稠剂获得的酸奶样品粘度的频率扫描曲线图；其中：
由上述结果显示，添加了经过超高压处理的乳清蛋白相比于未处理的乳清蛋白所制得的酸奶，明显有着更好的粘度表现。
实施例3
不同浓度的超高压变性乳清蛋白的加入对酸奶风味的影响
1.分别称取15g、30g乳清蛋白于4个250ml的烧杯中。
2.向烧杯中加入100ml蒸馏水，蛋白的终浓度分别为15％、30％。
3.将上述溶液在磁力搅拌器上搅拌2h完全溶解，真空封装。
4.其中两个样品不经过任何处理；剩余的使用超高压食品实验设备对上述样品进行处理，压强条件为500mpa下处理15min。
5.样品真空冷冻干燥并研磨分装。
6.分别取上述冻干的15g样品加入到100ml牛奶中溶解，并搅拌1h。
7.向上述混合溶液中接种0.1g的乳酸杆菌，37℃发酵12h。
8.获得酸奶。
9.将每个酸奶样品取1ml于进样瓶中，每组4个，进行电子鼻测定酸奶的感官评价，测定条件为：温度为40℃，清洗时间为80s，测样时间为50s，进气量为400ml/min。
结果如图5所示，图5为不同浓度的超高压变性乳清蛋白为增稠剂获得的酸奶样品的电子鼻测定图；包括加入未经处理的15％乳清蛋白为增稠剂的酸奶的电子鼻测定结果，加入未经处理的30％乳清蛋白为增稠剂的酸奶的电子鼻测定结果，加入500mpa下处理的15％乳清蛋白为增稠剂的酸奶的电子鼻测定结果；加入500mpa下处理的15％乳清蛋白为增稠剂的酸奶的电子鼻测定结果。其中：
通过对电子鼻结果的分析显示，添加了经过超高压处理的乳清蛋白与未处理的乳清蛋白所制得的酸奶在风味上并没有明显的差异，酸奶依旧具有良好的风味特性。
实施例4
不同压强条件下处理的乳清蛋白的加入对酸奶风味的影响
1.分别称取15g乳清蛋白于6个250ml的烧杯中。
2.向烧杯中加入100ml蒸馏水，蛋白的终浓度分别为15％。
3.将上述溶液在磁力搅拌器上搅拌2h完全溶解，真空封装。
4.其中3个样品不经过任何处理；剩余的使用超高压食品实验设备对上述样品进行处理，压强条件为300mpa、400mpa、500mpa下处理15min。
5.样品真空冷冻干燥并研磨分装。
6.分别取上述冻干的样品15g加入到100ml牛奶中溶解，并搅拌1h。
7.向上述混合溶液中接种0.1g的乳酸杆菌，37℃发酵12h。
8.获得酸奶。
结果如图6所示，图6为不同压强处理的超高压变性乳清蛋白为增稠剂获得的酸奶样品的电子鼻测定图，包括加入未经过处理的15％乳清蛋白为增稠剂的酸奶电子鼻测定结果；300mpa下处理15min的15％乳清蛋白为增稠剂的酸奶电子鼻测定结果；400mpa下处理15min的15％乳清蛋白为增稠剂的酸奶电子鼻测定结果；500mpa下处理15min的15％乳清蛋白为增稠剂的酸奶电子鼻测定结果。由6图所示，其中
可见，经过不同压强条件下超高压处理的乳清蛋白所制成的酸奶在风味上与普通酸奶相比并未有明显的变化，仍保持着较好风味。
实施例5
不同增稠剂的加入对酸奶的感官鉴评的影响
1.取15g乳清蛋白于250ml的烧杯中。
2.向烧杯中加入100ml蒸馏水。
3.将上述溶液在磁力搅拌器上搅拌2h完全溶解，真空封装。
4.使用超高压食品实验设备，压强条件为500mpa下处理15min。
5.样品真空冷冻干燥获得500mpa下处理15min的15％的乳清蛋白样品。
6.分别取上述样品、海藻酸钠丙二醇酯、羟甲基纤维素、卡拉胶15g加入到100ml牛奶中溶解，并搅拌1h。
7.向上述混合溶液中接种0.1g的乳酸杆菌，37℃发酵12h。
8.获得酸奶。
9.选取20名志愿者进行感观评价培训，对上述样品进行感观评价。对不同增稠剂制备的酸奶的色泽、酸甜比、发酵奶香味、回味、颗粒感、粘附性、糊口感和适口感等指标进行打分，后经过工作人员汇总。酸奶感官评价结果如表1所示。
表1酸奶感官评定实验表
实施例6
不同增稠剂的加入对酸奶粒径的大小比较
1.取15g乳清蛋白于250ml的烧杯中。
2.向烧杯中加入100ml蒸馏水。
3.将上述溶液在磁力搅拌器上搅拌2h完全溶解，真空封装。
4.使用超高压食品实验设备，压强条件为500mpa下处理15min。
5.样品真空冷冻干燥获得500mpa下处理5min的30％的乳清蛋白样品。
6.分别取上述样品、海藻酸钠丙二醇酯、羟甲基纤维素15g加入到100ml牛奶中溶解，并搅拌1h。
7.向上述混合溶液中接种0.1g的乳酸杆菌，37℃发酵12h。
8.获得酸奶。
9.采用mastersizer2000激光粒度分布仪来测量粒度的大小，由体积-平均直径(d43)表示。测量参数如下：折射指数：1.450，吸收参数，0.010，转速：2000r/min。粒度是3次读数的平均值。粒度测定结果如表2所示。
表2加入不同增稠剂的酸奶的粒径测定结果
超高压处理乳清蛋白为增稠剂制备的酸奶的粒径为64.2μm，酸奶粒径较小，口感更细腻。
由上述实施例可知，本发明提供的以超高压变性乳清蛋白为增稠剂制备酸奶的方法，使用超高压变性的乳清蛋白为增稠剂，超高压处理变性乳清蛋白，处理条件温和、用时短、效果好，能够适于大规模的产业化处理；以所述超高压变性乳清蛋白为增稠剂制备的酸奶，粘稠性、口感和风味良好，蛋白含量更高，酸奶的营养价值更加丰富。与以未处理的乳清蛋白为增稠剂制备获得的酸奶相比，粘度表现更好；并且在风味上没有明显的差异，依旧具有良好的风味特性；与普通酸奶(未添加增稠剂)相比在风味上并未有明显的变化，仍保持着较好风味。另外，本发明中以超高压变性乳清蛋白为增稠剂制备获得的酸奶粒度较小，与添加常规的增稠剂(海藻酸钠丙二醇脂，羟甲基纤维素和卡拉胶)相比，在包括色泽、酸甜比、发酵奶香味、回味、颗粒感、粘附性、糊口感和适口感的感官品评中评分最高，深受品评者喜欢。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。