专利名称：：乳化剂和乳剂的制作方法乳化剂和乳剂本发明涉及乳化剂和乳剂，特别是乳清蛋白质乳化剂，和含有所述乳化剂的食品和/或饮料乳剂。乳化剂在许多应用领域中用于产生稳定的乳剂。乳化剂特别有用的一个领域是食品和饮料工业，其中它们尤其用于分散食品和饮料中影响感官的成分。由于许多感官成分(调味剂和香料)是油，必须形成乳剂，通常是水包油乳剂，以确保油很好地分散于整个食品或饮料中。尽管有许多乳化剂能够产生稳定的水包油乳剂，显然只有较少量的所述乳化剂可允许用于食品和饮料工业。对所述乳化剂的要求是它们是生物上可接受的并且对人消耗是安全的；它们能形成分散相以微滴形式存在的乳剂；并且它们维持乳剂的稳定性，即在合理的时间内微滴粒径不会显著增加，微滴也不会聚集到一起。通常，乳化剂还必须在其他添加剂如着色剂、防腐剂、酸化剂、增稠剂、蔗糖等的存在下有效发挥作用。在许多食品和饮料应用中，还必须考虑到例如外观、质地、味道和口感等因素。许多用于食品和饮料工业的乳化剂在来源上是生物分子，一般是蛋白质和多糖。典型的乳化剂包括阿拉伯胶，乳清蛋白质，酪蛋白，乳球蛋白，白蛋白，卵清蛋白，果胶，大豆蛋白和豌豆蛋白和多糖以及蛋白质和多糖的混合物。所述乳化剂的实例描述于Garti等的"DesignandSelectionofPerformanceSurfactants"，AnnualSurfactantsReview,第2巻，EdDRKarsa(1999)，ISBNl-85075-993-6中的第三章题目为"NaturalColloidsasfoode咖lsifiers"和"Whatcannatureofferfromanemulsifierpointofview:trendsandprogress,Garti，ColloidsandSurfaces,A:PhysiochemicalandEngineeringAspects152(1999)1225-146"。阿拉伯胶是一种糖蛋白和多糖的混合物，已尤其广泛用于食品和饮料工业。然而，常常必须使用较高的量例如高达20-30wt。/。的阿拉伯胶以获得需要的乳化剂效果。许多蛋白质在其等电点或等电点附近也不是特别有效的乳化剂，其等电点通常在低于7的pH下，一般大约4.5。已知许多食品和饮料应用领域，特别是例如果味饮料，是酸性的，即其一般具有大约3.5的pH值，这将作为乳化剂用于所述领域的蛋白质置于不利地位。使用蛋白质作为乳化剂的其他缺点包括蛋白质与带电的多糖如黄原胶和与合成的偶氮型着色剂的不相容性。已有建议使用通过干热蛋白质和多糖的混合物获得的蛋白质/多糖共轭物。这种处理使得蛋白质中的胺基与多糖的还原端羰基连接。这种基团的连接被称为Amadori重排步骤，发生于Mai1lard反应中，即褐变，当食品被干加热时出现。所述蛋白质/多糖共轭物的实例描述于"Emulsionstabilizationbyionicandcovalentcomplexesofp-lactoglobulinwithpolysaccharides"，Dickinson等人，FoodHydrocolloids5(1991)No3281-296和"Dairyglycolconjugateemulsifiers:casein-maltodextrins，，，Shepherd等人，FoodHydrocolloids14(2000)281-286。然而，尽管所述合成的蛋白质/多糖共轭物目前已知了一段时间，但据申请人所知，均尚未得到普遍使用。尽管是这种情况，但申请人已发现某些蛋白质/多糖共轭物特别适用作乳化剂并且在至少一些应用中能代替阿拉伯胶本身，并且在相当低的用量下是有效的。根据本发明，一种乳化剂含有由乳清蛋白和非离子多糖得到的蛋白质/多糖共轭物。在本发明特别优选的实施方案中，一种乳化剂含有由乳清蛋白和多糖成分得到的蛋白质/多糖共轭物，多糖选自葡聚糖或麦芽糖糊精或天然存在的胶优选阿拉伯胶中所含的多糖部分，或其混合物。优选，共轭物中蛋白质与多糖的重量比范围是1:0.9-1:10。更优选蛋白质与多糖的重量比是至少1:l，特别是至少1:2并且不超过1:8，更特别是不超过1:6。优选，乳清蛋白是无乳糖的乳清蛋白；更特别是乳清蛋白是无乳糖的乳清蛋白离析物。优选，非离子多糖是葡聚糖或麦芽糖糊精或天然存在的胶优选阿拉伯胶中所含的多糖单元。更优选，非离子多糖是麦芽糖糊精。优选，麦芽糖糊精选择葡萄糖当量(DE)为5-50的。更优选，麦芽糖糊精选择DE为至少10的，更特别是至少12的。更优选，麦芽糖糊精选择DE为低于40的，更特别是低于30的。优选用于本发明的麦芽糖糊精是DE为15-25,特别是大约20的。关于胶，特别是阿拉伯胶，往往是复合的大分子，含有例如酸基或酸残基。因此，可认为所述树胶显示弱阴离子特性。然而，树胶，特别是阿拉伯树胶，包含多糖单元，所述多糖单元是非离子性的并且具有还原端羰基，能用于按照本发明与乳清蛋白形成共轭物。本发明还包括一种制备乳化剂的方法，所述乳化剂含有由乳清蛋白和非离子多糖得到的蛋白质/多糖共轭物，所述方法包括紧密混合乳清蛋白和多糖，在控制湿度条件下将所述混合物暴露于干热下足够长的时间，以使蛋白质胺基的至少大部分与多糖形成共价连接。本发明的蛋白质/多糖共轭物可通过任何常规方法制备。例如，乳清蛋白和非离子多糖的初始混合可通过简单的混合各成分实现；喷雾干燥乳清蛋白和非离子多糖的溶液；或将乳清蛋白和非离子多糖的混合物通过装备了静态管混合器的挤出机挤出。条件是控制相关温度和相对湿度，干加热步骤可使用任何适宜的加热方式进行。例如，可使用烘箱；或使用带式传送机/加热器组合的连续法；或流化床设备。本发明包括本发明的乳化剂在乳剂中的应用。本发明还包括一种水包油乳剂，其中含有水，感官油和本发明的乳化剂。优选，所述乳剂含有70-95w"水相和5-30wty。分散相。优选，所述乳剂含有o.l-iowt。/。乳化剂。更优选，乳剂含有至少lwty。乳化剂。更优选，乳剂含有不超过7wty。乳化剂，特别是不超过5wt。/。乳化剂。重量百分比是相对于乳剂的总重量的。优选，乳剂具有不大于7的pH值。更优选，乳剂是酸性的，即其pH值在2-6范围内，更优选在3-5范围内。本发明的乳剂还可含有其他乳化剂如醋酸异丁酸钠(SAIB),酯胶，挞玛树胶；调味油如橙油或其他柑橘类水果油；香料成分等。本发明还包括一种饮料，含有稀释的本发明的乳剂。优选，该饮料含有至少大约l份乳剂/100份饮料，更优选含有至少l份乳剂/250份饮料，更特别是含有至少大约1份乳剂/400份饮料。优选，该饮料含有不超过大约1份乳剂/1000份饮料，更优选含有不超过大约1份乳剂/750份饮料，更优选含有不超过大约l份乳剂/600份饮料。该饮料优选含有大约1份乳剂/500份饮料。稀释剂优选是水，水任选还可以是被充碳酸气的，和任选可含有其他成分，例如柠檬酸或其他酸，蔗糖，人工甜味剂，着色剂，调味料等。本发明将参照下列实施例进行说明。实施例中使用了下列物质1.乳清蛋白离析物("WP，，)，可从DaviscoFoodInternational买到，商品名为BiPro(WP)。该产品是均匀的半吸湿粉末，是无乳糖的并且具有4.7的等电位pH。2.豌豆蛋白离析物("PP")，可从WestwoodInternational(Cheshire,UK)买到，商品名为PisaneHD。该豌豆蛋白是从yellowpea^">迈)中提取出来的天然成分，具有4.5的等电位pH。3.酪蛋白酸钠("SC，，)(5.2wt。/。水分，0.05wt。/。钙，等电位pH6)购自deMelkindustrieG,兰)。4.Proform781大豆蛋白(等电位pH~5)购自ADM。5.中链甘油三酉旨(MCT油)，来自QuestInternational6.橙油，来自QuestInternational7.正-十四烷，来自SigmaChemicals(UK)。8.珪油(DowCorning200/20cSfluid,Lot061601)。9.乳酸钠溶液(大约50%，LotK24888657)购自BDHLaboratorySupplies。10.多糖葡聚糖("DX")(平均分子量70，245，500kDa)和来自牛奶的p-乳球蛋白(大约90°/。)购自SigmaChemicals。含有DX的样品也通过分子量识别，例如DX70，DX245和DX500。11.多糖麦芽糖糊精("MD")(DE=2，Mw=280kDa;DE=19，Mw-8.7kDa;DE-47，Mw=2kDa),来自Roquette(UK)Limited。12.阿拉伯胶("GA")(是糖蛋白和非离子多糖的混合物)，来自ColloidesNatureisInternational(France)。在实施例中，蛋白质/多糖共轭物是通过将蛋白质和多糖以所选的重量比溶解于蒸馏水中制备的。然后将样本冻干以除去水，并研磨成粉末。将干燥器置于80'C烘箱中10-15分钟以达到平衡温度。样本置于80X:干燥器内2小时，在此期间发生Amadori重排。干燥器底部有饱和的KBr溶液以保持相对湿度79%。所得到的共轭物由于非酶催化的褐变，外观呈现淡褐色。实施例中涉及的热处理过的蛋白质指的是对蛋白质进行如前面段落所述的热处理。在实施例中，乳剂微滴粒径分布使用吸收参数值为0.001的MalvernMastersizerMS20G0静态激光光散射分析仪测量。平均液滴大小通过两个平均直径表征，即下式定义的^和f/":f/"-工/7W/其中仏是直径《的液滴数目。液滴絮凝状态通过光学显微术检查乳剂使用Normarski微分干涉示差技术进行定性评价。乳状液稳定性通过确定静止储存于22n的乳剂中乳层和清液层(serumlayers)的随时间变化的厚度而在视觉上评价。在实施例中，乳层分,离(%)表示乳层的高度占清液层+乳层的总高度的百分比.使用重蒸水、柠檬酸(50wtW、苯曱酸钠(25wtW和作为抗菌剂的叠氮化钠(O.OlwtW制备含水緩沖液。蛋白质和蛋白质/多糖共轭物在緩冲溶液中的样本通过在大约摄氏22t:和温和搅拌下将蛋白质或共轭物緩慢添加到大量緩冲溶液中制备。蛋白质或共轭物的添加量应足以使随后的乳剂中的蛋白质或共轭物达到lw"/。水平。所得样本溶液的pH通过滴加几滴1MNaOH调节。随后报告的pH值指的是样本溶液乳化前的pH。表1中所示正十四烷水包油样本是通过将80vo"緩冲的蛋白质或蛋白质/多糖共轭物与20voP/。油在室温下混合并使用试验用喷射匀浆器在300巴压力下将其匀化而制备。得到的乳剂在室温下储藏。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>'比较样本。0.5小时和30天后测量样本1-12的^液滴粒径。结果示于下表2。在第16、70和103天测量乳分离。结果示于表3。如表2和表3所示，本发明的WP/DX共轭物形成了一种非常好的、细小液滴的稳定乳剂。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>比较样本实施例2使用表4所示蛋白质和蛋白质/多糖共轭物重复实施例1并使用MCT油形成乳剂。12小时和25天后测量样本13-28的cT"液滴粒径。结果示于下表如表5所示，本发明的WP/DX共轭物在pH7和pH3.7均形成非常好的细小液滴的稳定乳剂。相反，PP/DX共辄物显示出明显较差的乳化作用。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>*比较样本<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>'比较样本实施例3使用重蒸水、柠檬酸(50wtW、苯甲酸钠(25wtW和焦亚硫酸钾(15wt。/。)制备含水緩冲液。蛋白质和蛋白质/多糖共轭物在緩沖溶液中的样本通过在大约摄氏22。C、温和搅拌下将蛋白质或共轭物緩慢添加到大量緩沖溶液中制备。所得样本溶液的pH通过添加几滴1MNaOH调节至3.2。乳剂的离子强度为0.2M。使用MCT油，使用不同量的WP稳定的多种乳剂是通过将80vol%緩冲的蛋白质或蛋白质/多糖共轭物与20vol。/。油在室温下混合并使用试验用喷射匀浆器在350巴压力下将其匀化制备的。^液滴粒径从0.2wt%WP时的大约4.5ium到1.5wt%WP时的大约ljim不等。在0.8wt°/。WP时，cr液滴粒径是大约3fim。因此，随后制备的乳剂的蛋白质含量为0.8wt%。例如，3.2wt%l:3的蛋白质/多糖共轭物名义上具有的蛋白质含量是0.8wt%。GA(3.2wt%)、WP(O.8wt。/。)和WP/葡聚糖共轭物(3.2wt%)与MCT油(20volW的乳剂样本如上所述配制并如下表6进行区分。样本具有3.2pH值，和0.2M的离子强度。12小时和31天后测量样本29-39的《;液滴粒径。结果示于表6。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>比较样本.如表6所示，本发明的WP/DX共轭物形成非常好的细小液滴的稳定乳剂，特别是当蛋白质与多糖的重量比是<1:1且>1:8时。因此，优选的蛋白质与多糖的重量比是1:3至1:5。还应注意到共轭物，特别是优选的共轭物，作为乳化剂的性能显著优于GA或WP。实施例4如实施例4所述配制如表7中所区分的乳剂。WP/DX70共轭物的蛋白质与多糖重量比是1:3。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>'比较样本。如表7所示，使用多种油，本发明的WP/DX共轭物形成非常好的细小液滴的稳定乳剂。相反，GA和WP乳化剂的性能显著差于本发明的共辄物。实施例5在pH3.2和MCT油的条件下，对如表8所区分的WP(lwtW,WP/麦芽糖糊精共轭物(lwtW,SP(lwt。/。)和SP/麦芽糖糊精共轭物(lwt。/。)重复实施例3。麦芽糖糊精的DE为2。共轭物的蛋白质与多糖重量比为1:3。表8<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>'比较样本。如表8所示，本发明的WP/MD共辄物形成了良好的细小微滴的稳定乳剂。实施例6将WP/MD共辄物(DE=2,重均分子量Mw=280kDa;DE-19,重均分子量Mw=8.7kDa;DE47,重均分子量Mw=2kDa)(2.5wt%)添加到pH3的含水柠檬酸緩冲液中并迅速溶解。将未处理和热处理过的WP(2wt%)添加到pH3的含水柠檬酸緩沖液中并搅拌，耗时大约2小时溶解。所有得到的溶液是澄清的。将溶液的pH调节至3-5.5。WP溶液在pH4.7时变得混浊，因此在酸性乳剂中的价值有限。相反，WP/MD共轭物在整个pH区间内保持清澈，因此可明确用于酸性环境下。实施例7使用WP、热处理过的WP(HWP)和WP/MD共轭物如前所述制备乳剂。蛋白质和共轭物的添加量为2wt%。使用橙油(20volW制备乳剂。样本如表9中所区分，该表中还有获得的初始^液滴粒径。如表9所示，本发明的WP/MD共轭物形成了良好的细小微滴的稳定乳剂。具有较高DEMD的共轭物产生的乳剂的初始c^液滴粒径小于具有低DEMD的共辊物，特别是优选的中间范围DE的MD。实施例8将蛋白质与多糖重量比为2:1(实施例73-76)和1:1(实施例77-80)的WP/MD19乳剂(含有2.5wt。/。共轭物)与着色剂溶液以70:30的体积比混合，形成不同pH的着色溶液。使用20vol°/。l:l的橙油/酯胶油混合物制备乳剂。着色剂溶液含有表10所示成分。经过192小时储藏期后，确定所得着色溶液的^液滴粒径，列于表11。<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表11<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>应注意到，在较低的pH下，l:1的蛋白质与多糖共轭物(样本77-80)表现得显著优于2:1共轭物(实施例73-77)。实际上，在pH3.5时，由于与偶氮基的着色成分反应的游离蛋白质的存在，在着色溶液制备仅仅24小时后，后者明显絮凝并产生沉淀。实施例9以不同的蛋白质与多糖重量比使用WP、GA和WP/MD19共轭物重复实施例8。此实施例中使用的WD/MD19共轭物的制备方法通过升温至85。C并在2小时共轭期内每隔30分钟搅拌混合物而变化。将乳剂与着色溶液以7.2g:2.8g的比例混合。乳化前加入的蛋白质或共轭物的量是2.5wt%，除了在GA的情况下，还制备了30wt。/。的第二个样本(实施例82)。经过13天储藏期后，确定乳剂和所得着色乳剂的^液滴粒径，列于表12。将仅含有所述WP相的着色溶液分离并沉淀。表12<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>*比较样本如表12所示，本发明的WP/MD共辄物形成了良好的细小微滴的稳定乳剂。应注意到，为了由已知的乳化剂GA荻得等效的性能必须添加高达10+倍量的GA(见样本82)。实施例7的表9中样本63-67与以上表12中样本84-88的比较证明将培养温度从SO。C升至85°C,并且在干加热步骤中搅拌蛋白质/麦芽糖糊精混合物，能显著提高最终共轭物的性能。实施例10如实施例9所述制备由各种比率的WP/MD19(2.5wt。/。)共轭物、WP(2.5wt。/。)和GA(30wt。/。)制备的着色乳剂,然后将其配制成糖浆。糖浆是基于下列配方50ml水lml苯甲酸钠(25%溶液)10ml种檬酸(5()%溶液)350ml糖浆(67%溶液)3g20%水包油着色乳剂。所得糖浆用水补足500ml。然后一份糖浆用5份碳酸水稀释，形成软饮料制剂。所有通过WP/MD19(比率1:2和1:3)共轭物稳定的着色乳剂在pH3.2稀释时稳定，并且在10天储藏期间未观察到絮凝/沉淀。WP-稳定的着色乳剂在稀释时清楚地显示相分离，即上层透明相和着色沉淀下层相。对比时，稀释的共轭物稳定的乳剂在整体外观(通过眼睛)上与GA稳定的乳剂(其中GA水平高于共轭物水平10+倍以上)相似。这说明由乳清蛋白和麦芽糖糊精通过控制干加热制得的糖蛋白共轭物能够在比传统已知的乳化剂/稳定剂体系如阿拉伯胶低得多的使用水平上产生稳定的乳剂及其相应的着色稀释液以及最终的饮料。该共轭物的益处在于其性能与阿拉伯胶相比更可控制和可预测，阿拉伯胶源于阿拉伯橡胶树，橡胶树会经历不同的气候条件和气候变化，这反过来影响阿拉伯胶的组成，因此影响其乳化性能。权利要求1.一种乳化剂，含有由乳清蛋白和非离子多糖得到的蛋白质/多糖共轭物。2.—种乳化剂，含有由乳清蛋白和多糖组分得到的蛋白质/多糖共轭物，多糖组分选自葡聚糖或麦芽糖糊精或天然存在的胶优选阿拉伯胶中含有的多糖类，或其混合物。3.如权利要求1或2所述的乳化剂，其中共轭物中蛋白质与多糖的重量比在0.9:至1:10范围内。4.如权利要求3所述的乳化剂，其中蛋白质与多糖的重量比是至少1:1，更特别是至少1:2。5.如权利要求3或4所述的乳化剂，其中蛋白质与多糖的重量比是不超过1:8，更特别是不超过1:6。6.如前述任一权利要求所述的乳化剂，其中的乳清蛋白是无乳糖的乳清蛋白；更特别是所述乳清蛋白是无乳糖的乳清蛋白离析物。7.如前述任一项从属于权利要求1的权利要求所述的乳化剂，其中的非离子多糖是葡聚糖或麦芽糖糊精或天然存在的胶优选阿拉伯胶中含有的多糖。8.如前述任一权利要求所述的乳化剂，其中的多糖是麦芽糖糊精。9.如权利要求7或8所述的乳化剂，其中选择麦芽糖糊精以使共葡萄糖当量为5-50。10.如权利要求9所述的乳化剂，其中选择麦芽糖糊精以使其葡萄糖当量为至少IO，更特别是至少12。11.如权利要求8-10中任一项所述的乳化剂，其中选择麦芽糖糊精以使其葡萄糖当量低于40，特别是低于30。12.前述任一权利要求所述的乳化剂在乳剂中的应用。13.—种水包油乳剂，含有水，感官油和权利要求1-11中任一项所述的乳化剂。14.权利要求13所述的乳剂，含有70-95w"/。水相和5-30wty。分散相。15.权利要求13或14所述乳剂，含有0.l-10wt。/。乳化剂。16.权利要求13-15中任一项所述的乳剂，含有至少lwty。乳化剂。17.权利要求13-16中任一项所述的乳剂，含有不超过7wt。/。乳化剂,特别是不超过5wt。/。乳化剂。18.权利要求13-17中任一项所述的乳剂，其pH不大于7。19.权利要求13-18中任一项所述的乳剂，所述乳剂是酸性的。20.权利要求13-19中任一项所述的乳剂，其pH是2-6，更优选3-6。21.一种饮料，含有稀释的权利要求13-20中任一项所述的乳剂。22.如权利要求21所述的饮料，该饮料含有至少大约1份乳剂/100份饮料，更优选含有至少大约1份乳剂/250份饮料和更特别含有至少大约l份乳剂/400份饮料。23.权利要求21或22所述饮料，其中饮料含有不超过大约1份乳剂/100Q份饮料，更优选含有不超过大约1份乳剂/750份饮料和更特别含有不超过大约1份乳剂/600份饮料。24.如权利要求21-23中任一项所述的饮料，其中该饮料含有大约l份乳剂/500份饮料。25.如权利要求21-24中任一项所述的饮料，其中的稀释剂包括水。26.—种制备乳化剂的方法，该乳化剂含有由乳清蛋白和非离子多糖得到的蛋白质/多糖共轭物，该方法包括将乳清蛋白和多糖紧密混合，将混合物暴露于控制湿度的干热下足够长的时间，令蛋白质的胺基的至少大部分与多糖形成共价连接。全文摘要描述了一种乳化剂及其在乳剂和饮料中的应用，所述乳化剂是由乳清蛋白质和非离子多糖得到的蛋白质/多糖共轭物，所述非离子多糖特别是葡聚糖、麦芽糖糊精或阿拉伯胶。文档编号B01F17/00GK101146601SQ200680009734公开日2008年3月19日申请日期2006年2月9日优先权日2005年2月23日发明者J·J·伯格申请人:帝国化学工业公司