高质量大豆培养产品的制备方法

专利名称：高质量大豆培养产品的制备方法
背景技术：
一般而言，本发明涉及到用于各种食品的源自大豆物质的加工，尤其是大豆培养产品的加工。更特别地，本发明涉及一种使源自大豆物质除味的方法，使其在广泛的食品领域，包括大豆培养产品，被接受。
最近几年，大豆蛋白已广泛应用于食品中，这类应用有益健康。在一些应用中，大豆物质的口味让人难以接受。然而，在一些应用中，如在乳类制品、饮料等等，大豆物质本身的味道会妨碍消费者对它的接受。因而，为了扩展大豆物质的用途，本发明人试图找到一种减少大豆物质中风味成分的方法。然而以前那些从其它有机物质中除去风味成分的方法并不能直接地成功地用于大豆物质。由于有机物质成分复杂，因此必须经过检测才能断定所采用的处理方法是否能满足需要。
美国专利4,477,480记载了一种以前纯化有机物质所使用的方法，在该文献中，专利权人指出淀粉经碱处理可除去令人讨厌的风味成分。在一般的转让专利美国专利4,761,186中，采用超滤方法纯化淀粉。在这两篇文献中，淀粉中风味成分被除去，在’480专利中，通过溶解风味成分从而使其从相对不溶的淀粉中洗脱出来。在’186专利中，采用超滤方法，将作为渗透物的风味成分除去，同时将不溶的淀粉留在水浆中。与之相比，本发明是从可溶的高分子量大豆蛋白中除去风味成分。
许多文章和专利涉及到为了回收蛋白物质同时减少风味化合物而对大豆物质进行加工的方法，从而使蛋白作为食品更容易被接受。但是，这些现有技术没有具体涉及到除去风味化合物以及尽可能多地回收蛋白物质。一个例子是美国专利4,420,425，其中公开了大豆的蛋白成分在pH值7-11的条件下溶解，优选pH值约为8，经截留分子量大于70,000的膜超滤，通过喷雾干燥回收截留的大豆蛋白。当情况变化，在pH值较低时只有部分蛋白被溶解，经优选截留分子量大于100,000的膜超滤，获得改善了色泽和味道的产品。可预见到，较高的截留值会导致有价值的蛋白的损失。在另一篇专利中，美国专利5,658,714，将豆粉浆pH值调至7-10之间以溶解蛋白质，然后经过超滤膜超滤截留肌醇六磷酸盐(Phytate)和铝，大概为固体形式。当膜的截留分子量没有给定时，可以假定，为了通过可溶性蛋白质，则孔径要大。这两篇专利还对大豆物质加工中其它方面的影响进行了展开的讨论，但都没有给出任何在超滤过程中控制pH值的教导或建议。
在一组相关专利中，Mead Johnson Company公开了一种制备方法，通过提高大豆物质水溶液的pH值来溶解大豆蛋白，并回收得到其所说的口味较淡的蛋白。该制备方法主要涉及到浓缩蛋白而不是去除风味化合物。在美国专利3,995,071中，pH值调高至10.1-14(优选11-12)以溶解大豆蛋白，之后调低pH值至约6-10，并经截留分子量10,000-50,000道尔顿的膜超滤，从而截留蛋白质，同时弃去碳水化合物和矿物质。在美国专利4,072,670中，重点放在去除肌醇六磷酸盐和肌醇六磷酸上，方法是在pH10.6-14、温度10-50℃条件下使蛋白质溶解，而肌醇六磷酸盐和肌醇六磷酸不溶，然后进行分离，最后酸化溶液至pH约4-5，使大豆蛋白沉淀。在美国专利4,091,120中，大豆蛋白在pH小于10，优选7-9的条件下溶解，经超滤分离出作为滞留物的蛋白，同时作为渗透物的碳水化合物滤过。这些专利没有给出任何在超滤过程中控制pH值的教导或建议。
本发明的发明人试图除去源自大豆物质中的具有颜色和气味的化合物，它们会妨碍大豆用于某些食品，如饮料、乳类制品等中。现已发现源自大豆物质经过下述工艺成功处理，基本上回收了所有的蛋白，并除去了导致不良色泽和味道的化合物。
此外，通过将超滤过程中的pH值控制在约9-12之间，可以获得已经改善了功能特性的脱味大豆物质。因而，该产品适用于很多食品。

发明内容
本发明提供了以脱味大豆蛋白制成的含大豆的发酵或培养产品，尤其是酸乳。泛言之，通过下述工艺制备脱味大豆蛋白，其中制备出大豆浓度为约1％-约20％的含水大豆组合物，然后调节此组合物的pH值以溶解蛋白物质，并且释放出风味化合物。之后组合物被超滤，同时保持控制pH值，所用的超滤膜既能基本保留所有的大豆蛋白物质，又能去除作为渗透物的风味成分。
按本发明的方法制备的脱味大豆物质非常适合用于乳品和非乳品饮料、鲜果冻饮(smoothies)、保健饮品、甜点、营养棒、奶酪、奶酪类制品、乳品和非乳品的酸乳、肉和肉类制品、谷类、烘焙制品、快餐等等。尤其优选用脱味豆奶或用脱味豆奶制成的风味豆奶(如巧克力豆奶、香草豆奶等等)制备而成的酸乳。这些优选的酸乳一般用本发明方法所制备的发酵脱味豆奶制成。使用本发明的方法可制备大豆脱味酸乳，其中基本含有所有的大豆蛋白或大豆蛋白和奶蛋白的混合物。
在一个实施方式中，本发明提供了一种含大豆发酵产品，它包括通过脱味豆奶发酵制成的发酵豆奶，其中脱味豆奶的制备方法包括(a)获得含有可溶性大豆蛋白、风味化合物和不溶物的豆奶组合物；(b)通过将(a)中豆奶组合物的pH值调至约9-约12，使大豆蛋白溶解并释放出风味化合物；(c)接着在适当的超滤条件下，将(b)中调节了pH值的豆奶组合物通过截留分子量最多约为50,000道尔顿的超滤膜进行超滤，同时将pH值保持在约9-约12，其中的风味化合物透过滤膜，从而使豆奶组合物脱味，并保留基本所有溶解的大豆蛋白；和(d)回收超滤膜截留的溶解的大豆蛋白，其中所回收的溶解的大豆蛋白即为脱味豆奶。优选的含大豆发酵产品是含大豆酸乳。
在另一个实施方式中，本发明提供了一种制备含大豆发酵产品的方法，该方法包括(1)制备脱味豆奶物质和有效量的乳类培养物的混合物；和(2)将混合物发酵形成含大豆发酵产品；其中脱味豆奶物质按下述方法制备，包括(a)获得含有可溶性大豆蛋白、风味化合物和不溶物的豆奶组合物；(b)通过将(a)中豆奶组合物的pH值调至约9-12，使大豆蛋白溶解并释放出风味化合物；(c)接着在适当的超滤条件下，将(b)中调节了pH值的豆奶组合物通过截留分子量最多约为50,000道尔顿的超滤膜进行超滤，同时将pH值保持在约9-约12，其中的风味化合物透过滤膜，从而使豆奶组合物脱味，并保留基本所有溶解的大豆蛋白；和(d)回收超滤膜截留的溶解的大豆蛋白，其中回收的溶解的大豆蛋白即为脱味豆奶。优选的含大豆发酵产品是含大豆酸乳。
一方面，本发明提供了一种大豆物质，如豆奶、豆粉、大豆浓缩物和大豆蛋白分离物的脱味方法，该方法包括制备含有风味化合物的源自大豆物质的含水组合物，将pH值调至约9-12以溶解大豆物质的蛋白物质，并释放出风味成分，然后将调节pH值后的组合物通过截留分子量为50,000道尔顿的有孔超滤膜，同时将pH值保持在约9-约12，从而基本截留所有的蛋白物质，并使产生风味的化合物透过膜上的孔。
另一方面，本发明还包括用碱如氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙将pH值调至约9-12以溶解蛋白物质并释放出风味化合物，这使得通过超滤来分离这些化合物成为可能。重要的是，在超滤过程中，pH值的范围也控制在约9-约12之间。
在一个实施方式中，本发明提供了一种大豆物质在一个连续过程中进行脱味的方法，其中调节了pH值的大豆物质的含水混合物通过超滤膜来分离风味成分。在超滤过程中，通过加入适量适当的pH值调节剂(一般是碱)，使pH值保持在约9-约12之间。含有风味成分和水的渗透物紧接着通过反向渗透膜以脱水，分离出的水被循环加到再循环的滞留物和新的调节过pH值的大豆物质中。部分滞留物继续脱味处理，并回收得到脱味大豆物质。
在一个优选的实施方式中，本发明提供了一种大豆物质分批或半连续地进行脱味的方法，其中调节了pH值的大豆物质的含水混合物通过超滤膜进行超滤，渗透物被分离以回收风味成分，滞留物再循环加入到新的调节了pH值的大豆物质中。分批或连续地加入水以补充渗透物损失的水分，并将混合流中大豆物质的浓度调节至预定水平。如果必要，可以将一种pH值调节剂(如一种碱)加入到再循环的滞留物中，或加入水，以便在超滤过程中将pH值控制在预期范围内。以上过程持续进行直至除去所有的风味化合物。
在另一个优选的实施方式中，本发明提供了一种制备脱味大豆蛋白物质的方法，所述方法包括(a)制备含有可溶性大豆蛋白、风味化合物和不溶物的含水大豆物质组合物；(b)通过将(a)中含水组合物的pH值调至约9-约12，使大豆蛋白溶解并释放出风味化合物；
(c)从(b)中调节了pH值的含水组合物去除不溶物，从而得到处理过的含水组合物；(d)在适当的超滤条件下，将(c)中处理过的含水组合物通过截留分子量最高为约50,000道尔顿的超滤膜，同时将pH值保持在约9-约12，其中的风味化合物透过滤膜，从而使大豆物质脱味，并截留基本所有溶解的大豆蛋白；和(e)回收超滤膜超滤截留的溶解的大豆蛋白，得到脱味大豆蛋白物质。
本发明的方法中所用到的超滤膜的截留分子量最多为50,000道尔顿，优选1,000-50,000道尔顿，更优选约10,000道尔顿，并优选聚醚砜膜或陶瓷膜。


图1表示大豆各种风味属性强度图。
图2表示与对照品相比脱味豆奶的强度图。
图3表示另一组大豆各风味属性强度图。
图4表示与图3中的样品相比脱味大豆浓缩物和一种对照品的强度图。
图5表示脱味大豆浓缩物和一种对照品的强度图。
图6表示脱味大豆样品和对照品之间风味化合物浓度的变化图。
图7表示脱味大豆样品和对照品之间风味化合物浓度的变化图。
图8表示一种实施本发明的工艺示意流程图。
图9表示大豆分离物的各风味属性的强度图。
图10表示与对照品相比较脱味大豆分解物的强度图。
图11表示一种制备大豆蛋白物质优选实施方式的示意流程图。
具体实施例方式
源自大豆物质大豆是油和本发明所述蛋白质的重要来源。大豆含有大约40％的蛋白质，其中经超离心分类为2S、7S、11S和15S(参见U.S.专利4,420,425)。这些部分中还含有其它物质，且它们的分子量范围较宽，从3,000到600,000。众所周知，大豆产品带有不受欢迎的气味和味道，应除去它们以使得大豆物质能更广泛地应用于食品领域。据信，脂肪氧合酶促进某些不饱和脂肪酸的氧化，所产生的氢过氧化物随之降解为挥发性的羰基化合物，因而在源自大豆物质中产生令人反感的气味和味道。一些与大豆风味相关联的化合物在下面实施例10的表C中有描述。
尽管源自大豆物质中的蛋白物质被认为是一种可用于食品的有价值部分，而可溶的碳水化合物被认为是不受欢迎的。从大豆蛋白部分除去碳水化合物是许多工艺的目标，而在这些过程中，蛋白质被回收。
肌醇六磷酸盐是那些被认为是大豆蛋白中不受欢迎的化合物。这些化合物是肌醇六磷酸的钙、镁、钾盐。这些化合物被认为螯合了金属离子，不易被人体吸收。并且认为它们与大豆蛋白结合，从而影响了消化。如上面所提到的，肌醇六磷酸盐的去除已经成为源自大豆物质加工领域工作者的目标。
超滤膜许多物质通过过滤分离。在本发明中，采用超滤方法从源自大豆物质中除去风味物质。重要的是，在超滤过程中，源自大豆物质的pH值应保持在约9-约12之间。超滤的目的是要除去大小在10-1,000埃(0.001-0.1μm)之间的颗粒，其相应于分子量一般在10,000-1,000,000之间的颗粒，同时它也可能受到这些高分子量颗粒的形状的影响。大豆蛋白分子量的范围在约3,000-600,000之间。可以选择能透过所有的大豆蛋白或仅能透过选择部分的膜。在本发明中，大豆蛋白在选定的操作条件下，被超滤膜截留，同时分子量较低的风味化合物透过膜被分离，因而改善了截留的大豆蛋白及相关固体的色泽和味道。
聚合物超滤膜被规定为一种各向异性(不均匀)层。一面为有孔表皮，这些孔决定着透过膜的分子的大小。支撑表皮的是延伸到反面的弹性骨架。这些膜一般通过聚合物在水浴中聚沉制得。用到的典型的聚合物包括聚砜、纤维素酯、聚(偏二氟乙烯)、聚(二甲基亚苯基氧化物)，聚(丙烯腈)，它们都可以浇铸成膜。通常，膜形成组合成束的空管，要过滤的溶液从中透过。或者，所用的膜可为平片状和螺旋状的。在工业生产中，加压用于促进低分子量的化合物通过膜的移动。膜必须能经受住所使用的压力，因而使得弹性支撑结构务必均匀，以避免表皮挤破或从膜的旁边流过。
除了刚才描述的聚合膜，其它材料也已用于制备超滤膜，如陶瓷、烧结金属和其它无机材料。本发明不限于任何一种具体的膜。一般而言，膜必须能透过风味化合物，其分子量据信低于1,000道尔顿。更为重要的是，膜必须能保留基本所有溶解的大豆蛋白。因此，本发明的膜应有的截留分子量最多为约50,000道尔顿，优选在约1,000-50,000之间，更优选在10,000-30,000之间。
方法本发明的方法包括下述步骤
(1)制备源自大豆物质的含水混合物；(2)加入碱提高含水混合物的pH值至约9-约12以溶解大豆蛋白，并释放出风味物质；(3)紧接着将pH值保持在约9-约12，同时将调节了pH值的混合物通过截留分子量最多约50,000道尔顿的超滤膜进行超滤，除去作为渗透物的风味化合物，移走截留的作为滞留物的大豆蛋白和其它大豆物质；和(4)中和滞留物，并回收大豆蛋白。
各种类型的大豆物质都被视为用于潜在的食品的大豆源。因而，将含有蛋白质的大豆物质合并成一种含水混合物，一般为大豆固体的浆液。食品中需要蛋白物质，但如上所述，人们认为含有的风味化合物必须被释放出来以便进行分离。风味化合物的分离在其中溶解了蛋白质和风味化合物的含水混合物中进行。大豆物质在含水混合物中的浓度范围约1％-约20％。总的来说，在随后的超滤步骤中，由于水分随渗透物除去，从而使大豆物质的浓度在调节pH值后会发生改变。因此，要分批或连续补充水。例如，在恒容过滤(diafiltration)时分批地或半连续地逐渐加入水稀释截留的蛋白质。
如果要除去风味化合物，那么在实施例中所述的第二步就非常重要。在含水混合物中加入碱使pH值为约9-12，从而使大豆蛋白溶解。一般而言，已发现需要pH值为9以溶解所有的蛋白质，而高于12的pH值可能会导致不希望产生的蛋白质降解。而在理论上，任何碱都可以使用，优选氢氧化钠或氢氧化钾，尤其优选氢氧化钾。其它可用的碱包括氢氧化钙、氢氧化镁和氨水。人们认为大豆蛋白经溶解改变了形状，并且以一定的方式使得风味化合物释放出来，而在中性或酸性溶液中，这些风味化合物会被大豆蛋白束缚或密封起来。风味化合物较之大豆蛋白具有相对低的分子量，能够透过超滤膜的孔，而基本上所有溶解的大豆蛋白都因太大而被留下来。重要的是，在超滤/恒容过滤过程中pH值必须保持在刚才所述的范围(例如约9-约12)，以尽可能多的除去风味化合物。
第三步可通过分批方式进行，类似于下面的实施例1-5所报道的实验室试验，其中风味化合物和水透过膜，通过流动水除去。然而，在本发明的方法进行工业应用时，调节pH后的含水混合物将持续地循环通过超滤膜。由于作为渗透物的水、苛性和风味化合物透过膜弃去，需另外加水保持所需要的大豆物质浓度，而这将会降低含水混合物的pH值。这些水可以通过使渗透物脱水，并将回收水循环加入进料流来增加。当需要将pH值控制在预期的范围(即约9-约12)时，可以向超滤溶液或任何再循环的水溶性物质或补充水中直接加入pH值调节剂(如碱)。
除去风味化合物后(即超滤过程完成后)，通过回收产物，并加入所需酸，进一步中和滤液至所需pH值。调节pH值后，大豆蛋白含水混合物和其它物质可直接在食品中使用，或为了某种用途按需要浓缩或干燥。
通过超滤给大豆物质脱味的方法可以以不同方式进行操作。在超滤/恒容过滤过程中，pH范围保持在约9-约12，优选的范围是约9.5-约10.5。在此将描述两种方法，连续制备方法和分批制备方法(包括半连续操作方法)。可以预期工业方法将采用分批或半连续操作方法，它更适合于食品级大豆产品的生产。连续的制备方法见图8。而不论是在连续还是在分批的制备方法中，大豆物质的含水混合物经调节pH值以溶解大豆蛋白并释放出风味化合物，紧接着通过超滤膜进行超滤，小分子量的风味物质和水(渗透物)透过超滤膜的孔，同时截留高分子量的大豆蛋白(滞留物)进行再循环处理。部分滞留物作为脱味产物收回，从中按最终需要的用途来回收大豆物质。加入水以补充随渗透物所损失的水分，并使进料流中供超滤的大豆蛋白有一个恒定的浓度。尽管对制备方法而言并不重要，图8的方法中还包括了附加的步骤，即用反向渗透膜回收渗透物中的部分水，再循环加入滞留物和新鲜大豆物质中。该步骤的好处在于减少了制备中必须加入的以及在浓缩渗透物时除去的新水的量。当然，通过往制备过程中加入的回收水或新水中适当地加入碱，或直接加入所需的碱，能使源自大豆物质的pH值保持在预期范围。
在分批方法中，正如以下实施例6-8所述，一批大豆物质置于一个容器内，调节pH值，加入超滤膜进行超滤。分离出渗透物，滞留物重回容器中。进行制备时，大豆蛋白释放尽了低分子量的风味化合物和水，变成更浓缩的预期大豆蛋白。定期向滞留物中加水来稀释它，并给风味化合物提供了能透过渗透膜的载体。在半连续的制备方法中，按与渗透物除去水相同的速度持续地加入水。该制备方法不断地进行直到所有的风味化合物都被除去，滞留物充分脱味变成产品，该产品可按最终用途需要进一步加工制备。分批或半连续的制备方法也可包括渗透物的浓缩，同时按照图8所示的方式进行分离水的再循环。在超滤/恒容过滤过程中将pH值范围保持在约9-约12，优选约9.5-约10.5。
在超滤膜上形成一定的压力差，有助于风味化合物、水和其它能通过膜孔的物质通过超滤膜，而压力差不得超过膜的物理强度。该类膜典型的平均压力在约50psi(345kPa)。穿过膜的压力(进和出)大约为15psi(103kPa)。当然，这些压力大小可根据膜的具体情况和其它与操作相关的东西而改变。进料流的流速将提供充分长的停留时间用于有效移走渗透物，同时流速也应足够高以产生晃动，从而使进料流至膜孔的入口不会被膜壁上的固体沉积物堵上。本领域普通技术人员会理解可按经验根据所分离的物质来选择合适的操作参数。
在一个优选的实施方式中，本发明提供了一种制备脱味大豆蛋白物质的方法，所述方法包括(a)制备含有可溶性大豆蛋白、风味化合物和不溶物的大豆物质含水组合物；(b)将(a)中含水组合物的pH值调至约9-约12，使大豆蛋白溶解并释放出风味化合物；(c)从(b)中调节了pH值的含水组合物里除去不溶物，从而得到处理后的含水组合物；(d)接着将(c)中处理后的含水组合物通过截留分子量最多为约50,000道尔顿的超滤膜进行超滤，同时将pH值保持在约9-约12，在适当的超滤条件下，其中的风味化合物透过膜，从而使大豆物质脱味，并截留基本所有溶解的大豆蛋白；和(e)回收超滤膜超滤截留的溶解的大豆蛋白，从而得到脱味的大豆蛋白物质。该优选实施方式在申请日为2003年9月4日、发明名称为“源自大豆物质的脱味方法”的美国专利申请顺序号为10/655,259的专利中有更多描述，这里引用作为参考。
图11图示说明了优选实施方式，其中大豆蛋白水溶液的pH值调节至约9-约12。调节pH后的水溶液经处理去除不溶物。可使用任何常规的技术(例如，过滤、倾析、离心等等)。优选采用离心方式去除不溶物。市售的连续离心装置均适合进行半分批或连续方式的分离。在更为优选的实施方式中，调节pH值后的水溶液经去除技术(如离心)至少处理两次，以促进或更完全地除去不溶物。然后将处理后的上清液超滤，优选联用恒容过滤，以除去通常与大豆混合在一起的风味化合物。在超滤过程中，源自大豆物质的pH值范围应保持在约9-约12之间。在超滤后，用食用酸(如柠檬酸)将pH值调至中性。脱味大豆蛋白溶液可直接使用或转化为所需的固体形式。可以采用任何常规的脱水技术。一般而言，优选喷雾或冷冻干燥技术。
脱味大豆产品本发明提供了由脱味大豆蛋白制备的大豆发酵乳类制品。本发明所述的发酵的乳类制品包括酸乳、乳类点心、酸奶油、山羊乳酪和类似的含有脱味大豆蛋白的发酵组合物。本发明优选的发酵乳类制品是酸乳。一般而言，酸乳是以嗜热生物培养物来发酵脱味豆奶制成的，其中的嗜热生物(thermophilic organism)，例如可以产生乳酸和其它酸性发酵产物的Streptococcus salivarius subsp.thermophilus(ST)和Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus(LB)。还可包括其它培养物如Lactobacillus acidophilus和bifidobecteria。
按本发明的方法制备的脱味大豆物质非常适于乳类和非乳类饮料、鲜果冻饮(smoothies)、保健饮品、奶酪、奶酪类制品、发酵的乳类制品如乳类和非乳类的酸乳、肉和肉类制品、谷类、烘焙制品、点心等等。尤其优选的食品包括乳类和非乳类的酸乳，该酸乳用一种含酸乳基的脱味豆奶和任选的奶，按常规酸乳制备工艺制成的酸乳。此类优选的酸乳是通过结合利用本申请的方法制备的脱味豆奶和一种合适的乳类培养物(以及其它所需要的成分，这些成分如奶(如全脂奶、低脂奶、脱脂奶等)、甜味剂、香料(如可可、香草、巧克力等)、营养剂(如维生素、矿物质等)、水果、色素、缓冲盐、加工助剂(如胶、乳化剂等)、其它大豆蛋白的来源(优选经本方法脱味的)等等)制备的，然后将所得混合物发酵得到预期的脱味含大豆酸乳。当然，这些任选的成分不应对发酵步骤产生不利影响；在某些情况下，这些任选成分只能在发酵步骤之后加入。换言之，许多这类任选成分，即使不会对发酵步骤产生不利影响，如果需要也可以在发酵步骤完成后加入。当然，如果组合物中含奶的话，奶应与脱味豆奶一起经过发酵。一般来说，这类任选成分在0到大约10％之间。
酸乳基质部分按照与高质量酸乳相同的任何制备方法制备，优选用活的或活性培养物。实际上，制备过程中需要加热脱味豆奶，或含有其它允许成分的脱味豆奶混合物，条件是可以有效失活豆奶或豆奶混合物中的任何有机成分。然后在豆奶或豆奶混合物中引入一种合适的培养物(如Streptococcus salvarius(如subsp.thermophilus)和Lactobacillus delbruechii(如subsp.bulgaricus)共生的混合物)，并保持充分长的时间以形成典型的酸乳质地和口味。典型条件为保持在约20-约55°左右，大约3-约6小时。典型的最终pH值范围应在约4.2-约4.6之间。在培养步骤后，酸乳被冷冻从而停止培养，但并不会使培养物失活或将其杀死。
各种其它材料都可在发酵前加入到脱味豆奶中，只要它们不会对酸乳最终的质量产生不良影响。酸乳基质部分可以增加甜味或混合以大量或其它本领域人员公知的合适的风味剂。例如，可在发酵前加入糖或其它甜味剂，只要用量不会太大以至不适当地抑制了发酵。大量风味剂，如不同形式(典型地不仅增甜，而且控制了pH值以保持其口味和色泽)的糖浆、果酱、水果等等，可以在发酵前加入或在酸乳包装前与酸乳混合。
当大量的风味剂或甜味剂在发酵后加入含大豆酸乳时，含大豆酸乳的天然浓度被改变，因而需要加入一定类型的稳定剂，其量足以保存天然酸乳的质地。稳定剂可在酸乳自然凝固前加入以保持柔滑，并降低在长期储存中产生的脱水收缩。典型的稳定剂是蛋白质物质，如凝胶，和乳清蛋白浓缩物，天然和合成的亲水胶体，如羧甲基纤维素，蔬菜/水果胶，如槐树豆胶、角豆胶、瓜尔豆胶、果胶、角叉菜胶和藻朊酸盐，和各种淀粉及改性淀粉。稳定剂可在发酵之前或之后加入；一般优选在发酵前加入，确保彻底混合从而对天然质地的影响达到最小化。
通常用于制备本发明含大豆酸乳的基质组合物包括按这里所述的方法制备的脱味豆奶、甜味剂、有效量的乳类培养物。一般来说，基质组合物是水基组合物，其中含有约1-10％的脱味豆奶蛋白(优选约2-约8％)，约5-15％的甜味剂和约0.5-约2％的乳类培养物(优选约0.75-约1.5％)。如果需要可以使用约0-10％的稳定剂。上述一般用于制备乳类基酸乳的乳类培养物可在本发明中使用。也正如上面所提及的，可用于制备本发明饮料的甜味剂包括天然和人造甜味剂。这些甜味剂的例子包括天然糖如蔗糖、果糖、葡糖、麦芽糖、高果糖的玉米糖浆和乳糖，人造甜味剂如糖精、天冬甜素、乙磺氨钾和三氯蔗糖(sucralose)。当然，如果需要，也可以使用在食品加工中常用的其它甜味剂。如果需要，水果和/或水果风味剂也可加入本发明的含大豆酸乳中；一般而言，这些水果和/或水果风味剂在发酵后加入。
制备本发明的含大豆酸乳的物质可以是按本发明的方法制备的脱味豆奶以及脱味豆奶和奶(如全脂奶、低脂奶、脱脂奶和类似奶)的混合物；通常总蛋白中大约不到约50％来源于奶。总之优选由脱味豆奶组合物和基本不加奶蛋白或只加入有限奶蛋白(也就是奶蛋白相对于总蛋白不到约5％)制备酸乳。
在优选的制备本发明含大豆酸乳的工艺中，脱味大豆和干成分混合在一起，加入所需的水，搅拌，然后在约105-约140°F预热。然后将加热的混合物均匀化(优选在两步均匀器中，在压力约500-约5000psi条件下进行)，并按巴氏法灭菌(一般在约160-200°F条件下达约2秒-约30分钟)。巴氏灭菌后，加热均匀的混合物，优选用蒸气喷射法，加热至约200-约250°F并在该温度保持约20-60秒从而水合任何加入的稳定剂(尤其是任何加入的淀粉)。将所得混合物迅速抽真空(一般减压至约25-31英寸Hg)，以去除任何捕获的空气和/或在制备过程中形成的气泡；该步骤有助于确保最终产物具有酸乳样的乳状质地。之后，将混合物冷却至约90-约100°F，加入起始培养物。培养一般在约100-约115°F下进行足够长的时间，使pH达到约3.8-约5.5，优选约4-5；通常，时间约2-约6个小时就足够了。在培养完成后，将混合物冷却至约35-约45°F，然后用常规技术包装。如果需要，水果(优选果酱的形式)在包装前加入。
此外，如果需要，可使用美国专利6,136,351(October 24，2000)所述的工艺和技术结合本发明的教导，用含乳链菌肽的乳清作物质制备本发明的含大豆酸乳。此外，如果需要，可以使用美国专利6,068,865(May 30，2000)所述的工艺和技术结合本发明的教导制备本发明的巧克力风味的含大豆酸乳。上述提及的专利属于本发明的受让人所有，这里引用以作参考。一般来说，这里所述的混合脱味大豆蛋白的方法可经适当修改用于常规酸乳制备工艺。
除非其它地方提到，所有的百分比均为重量百分比。所有引用的参考文献引入以作参考。
实施例1。大豆蛋白分离物(Protein Technology International(PTI)；St.Louis，MO)在自来水中形成水合物，浓度达10％。含水组合物经磁力搅拌器混合直到所有的大豆蛋白分离物完全分散。混合物的pH值用氢氧化钠调节至11.0。然后，调节pH值后的组合物被置于孔径分子量3500的透析管中(Spectrum，Inc.)，使自来水持续流经管的外周约4小时；在透析过程中保持pH值大于约9。将留在透析管中的组合物倒入玻璃烧杯，中和，评价香气和口味。将透析后的组合物和以相似方式处理过但pH值为6.7的一份样品以及既不进行透析也不调pH值的第二样品进行对比。通过不同个体的盲评价显示，只有经过透析和调节pH值的样品具有显著改善的香气和口感。
实施例2。进行与实施例1相似的测试，将豆奶(Devansoy Farms，Carrol，Lowa)制成的10％含水组合物，然后调节pH值，渗析过夜。处理后，样品的pH值为8.8，香气和口味显著改善。
实施例3。将谷类浸泡、漂白、磨碎并从中分离出豆奶，将此新制的豆奶重复实施例2的测试，如前面所述在调节pH值和渗析后，发现豆奶的口味和香气显著改善。
实施例4。使用孔径分子量6000的渗析管重复进行实施例3，得到类似结果。
实施例5。使用干豆粉(Cargill，Inc)重复实施例2。豆粉水合成10％的组合物，并如前所述调节pH值。经渗析过夜，渗析管中保留的组合物pH值为8.7，具有显著改善的香气和口味。
实施例6。在一个大混合槽中，将33磅(15kg)的含15％固体的Sun Rich豆奶用66磅(30kg)水稀释，制成100磅(45kg)的含5％大豆固体的浆液。缓慢加入1NNaOH溶液，溶解大豆蛋白直到pH值达到11。
通过将溶液从混合槽中泵过两平行中空纤维膜(A/G TechnologyCorporation)对碱化的大豆溶液进行恒容过滤，该膜的截留分子量为10,000道尔顿，表面积3.3m2。穿过膜的压力为20-50psi(138-345kPa)。收集透过膜的物质(渗透物)。被保留的物质(滞留物)继续再循环入混合槽。当收集了50磅(22.7kg)的渗透物时，混合槽中含有50磅(22.7kg)的大豆溶液。另外向混合槽中加入50磅(22.7kg)的水。在超滤/恒容过滤过程中将pH值保持在约9-约12之间。向混合槽中加水重复该洗涤5次，之后由于水随渗透物除去而使混合槽中的溶液浓缩为约10％的固形物，截留的大豆溶液用2％的柠檬酸中和至pH值7.0。
让一个感官经过训练的专家小组来评价中和后的溶液，并且取用水稀释至10％且不进行其它处理的Sun Rich豆奶作为对照品。大豆溶液表现随机盲顺序。结果见图1和2。
图1显示10种属性的平均强度。专家小组判断出某种属性较其它更为显著。与上述方法处理后的大豆溶液进行比较时，这些突出的属性已经降低，置信度95％。除甜味增加外，那些在对照组中较不突出的属性降低，但专家小组的平均置信度不到95％。
从结果中可清楚地看出，大豆溶液通过去除风味化合物，在口味上变得更为中性。
实施例7。将10磅(4.55kg)的大豆蛋白浓缩物(Central Soya)与190磅(86.4kg)的水在槽中混合，高速搅拌15-30分钟水合大豆蛋白。然后加入1NNaOH溶解大豆蛋白，使pH至11。按照与实施例6类似的方式将豆浆泵过螺旋膜(Gea Niro Inc.)，该膜的截留分子量为10,000道尔顿。穿过膜的压力保持在50psi(344.7kPa)以下。穿过膜的压力降维持在15psi(103.4kPa)以下，pH保持在约9-约12。如实施例6一样，当经膜回收的渗透物达到混合槽原始体积的一半时，加水五次。五次加水后，经洗涤的大豆溶液pH值用0.5N的HCl调至7.5，冷冻干燥待进行感官评价。
脱味大豆蛋白浓缩物由感观经过训练的专家小组进行六种属性的评价，对照品(未处理过)每种属性的均值在图3中给出。在本例中，脱味大豆浓缩物和对照组有一些差异，但都没有达到95％的置信度，尽管所有的值都降低了。这一情况见图4。所用盲对照的结果也包括在内，该结果在脱味样品之后进行评价得到。该情况下，盲对照被发现较之图3的原对照具有更强的风味属性。可以确信，这种情况的发生是因为本例的盲对照是在脱味样品之后进行测试的，较之随后对对照组的评价，该组对测试小组表现出相对更强烈的风味。然而，与盲对照品相比，脱味样品在三种风味属性上表现出显著不同，置信度90-95％，结果见图5。
实施例8。大豆蛋白脱味所用的膜的截留分子量应为10,000道尔顿，在实施例6和7证明是有效的。如果需要也可以使用更高截留分子量的膜，但当截留分子量达到50,000道尔顿时，一些有用的蛋白质会随渗透物损失，结果见本例。
如实施例7一样，将五磅(2.27kg)的干大豆分离物(Supro-670 PTI)与95磅(43.2kg)的水混合，得到含有5％大豆固形物的浆液。加入1N NaOH可以将pH值升高至11，溶解大豆蛋白。加入五次水进行超滤，其方式与实施例6和7相近，用的是实施例6的中空纤维膜。在超滤/恒容过滤过程中pH值维持在大约9-约12之间。每五分钟取一次渗透物样品，中和并冷冻进行蛋白分析。
电泳法分析渗透物样品的总蛋白物质，结果见下表
表A

可见，较之截留分子量50,000道尔顿的膜，截流分子量10,000道尔顿的膜截留了更多的蛋白质。35分钟时10,000道尔顿的膜的数值认为是错误的。
实施例9。用蛋白质凝胶电泳法分析按实施例6-8的方法制备的脱味大豆物质样品。结果表明截留的大豆物质中分子量的分布基本和原始大豆物质相同。结果见下表
表B

实施例10。分析与上述实施例中感官专家小组所确定的风味属性相关的化学成分。测试两种大豆蛋白分离物的样品。一种样品按实施例7的方法脱味；第二个样品不进行脱味处理。
在第一个测试中，1克对照品用15克的水稀释，加入2μl 300ppm的4-庚酮作内标，混合物用10ml/min的氦在60℃下净化30min。除了用NaOH溶液将pH值调至10以溶解大豆蛋白之外，脱味样品与对照品的制备方法相似。通过GC/MS(HP GC 5890/MSD5972)分析挥发性化合物。不同化合物的结果见图6和图7。脱味大豆样品含有少量的风味化合物。
在第二个测试中，3克样品用30克水稀释，加入2μl 300ppm的4-庚酮作内标，所得混合物用100ml/min的氦在60℃下净化20min以除去挥发性化合物。用气相色谱测试挥发性成分，化合物的气味通过人的标准进行判断。气味以及与其相关联的具体化合物见下表
表C脱味处理后减少的化合物的气味特征。

实施例11。在装有悬挂混合器的配料槽中，将Sun Rich公司的市售豆奶(155lbs)用水稀释(150lbs)。加入NaOH(1N)升高pH至10；一旦达到平衡，浆液用串联的网式过滤器(100-120微孔)预过滤以除去大的不溶性颗粒。碱化的浆液经与实施例7类似的螺旋膜恒容过滤。除去渗透物的同时，在滞留物中加水进行再循环。恒容过滤持续进行直至移去的渗透物的量相当于大约5倍的最初批料值。在超滤/恒容过滤过程中，pH值维持在约10。在超滤/恒容过滤完成后，所得滞留物用1％的柠檬酸中和至pH值为6.5。所收集的脱味豆奶用巴氏法灭菌(约185°F下约5分钟)并冷藏保存直到使用。与对照组相比(即，未脱味豆奶)，脱味豆奶更为清淡，大大降低了豆腥味和/或青草味，具有更彻底的清新风味。
实施例12。按实施例11的方法制备的脱味豆奶，用于制备各种含大豆酸乳。在某些情况下，也可使用脱味大豆分离物(一般按实施例11的方法制得)。用下述基本配方

上述组合物(批量约为70lbs)通过将各成分混合制成，除了乳类培养物用高速混合器。混合物加热至约125°F，然后在约1000psi条件下均匀化直到没有可见结块为止。均匀后的混合物经巴氏法灭菌(185°F下持续19秒，然后蒸气喷雾至温度升高到约215°F，持续38秒)。对灭菌后混合物迅速抽真空(30英寸Hg)以除去空气和/或制备过程中产生的泡沫，然后冷却至约100°F。
加入乳类培养物，混合物在热箱内(约100-约115°F)发酵约3.5小时。一旦达到预期目标的pH值(即约4.6)，将发酵后的组合物冷却至约40°F。
所有本发明的样品(包括用大豆和乳类蛋白制备的样品以及仅用大豆蛋白制备的样品)在口味和感观性质上都可与对照品(也包括一般市售酸乳)相比。
实施例13。按实施例11的方法制备的脱味豆奶用于制备一种特别优选的含大豆酸乳，其基本不含奶蛋白。配方中含有89.1％脱味豆奶；0.15％的果胶(Type LM-104 AS/YA；CP Kelco，Wilmington，DE)；3％淀粉(Pur-Flo；NationalStarch，Bridgewater，NJ)；7.8％的糖(Florida Crystals，West Palm Beach，FL)；和1％的块状乳类培养物(ABY-2C；Rhodia Foods，Cranbury，NJ)。
上述组合物(批量约为70lbs)通过将各成分混合制成，除了乳类培养物用高速混合器。混合物加热至约125°F，然后在约1000psi条件下均匀直到没有看得见的结块为止。均匀后的混合物经巴氏法灭菌(185°F下持续19秒，然后蒸气喷雾至温度升高到约215°F，持续38秒)。对灭菌后混合物迅速抽真空(30英寸Hg)以除去空气和制备过程中产生的泡沫，然后冷却至约100°F。
然后加入乳类培养物，混合物在热箱内(约110-约115°F)发酵约3.5小时。一旦达到预期目标的pH值(即约4.6)，将发酵后的组合物冷却至约40°F。所得含大豆酸乳含有约2.5％脂肪、约81.5％的水分，和约4.1％的大豆蛋白。经观察，在冷藏条件下保存期限至少约为50天。
在含大豆酸乳的样品中混合约20％的有机果酱，并且经训练过的专家小组评价。所得含水果的含大豆酸乳具有极佳的风味、质地和口感，而没有通常大豆所带有的不良风味，被认为近似于市售的乳类基质的酸乳。
权利要求
1.一种含大豆发酵产品，其含有发酵豆奶，该发酵豆奶通过发酵脱味豆奶制得，其中该脱味豆奶的制备方法包括(a)获得含有可溶性大豆蛋白、风味化合物和不溶物的豆奶组合物；(b)通过将(a)中豆奶组合物的pH值调至约9-约12，使大豆蛋白溶解并释放出风味化合物；(c)在适当的超滤条件下，将(b)中调节了pH值的豆奶组合物通过截留分子量最多为约50,000道尔顿的超滤膜进行超滤，同时将pH值保持在约9-约12，其中风味化合物透过膜，从而使豆奶组合物脱味，并截留基本所有溶解的大豆蛋白；和(d)回收超滤膜截留的溶解的大豆蛋白，其中所回收的溶解的大豆蛋白即为脱味豆奶。
2.如权利要求1所述的含大豆发酵产品，其中含大豆发酵产品是一种含大豆酸乳。
3.如权利要求1所述的含大豆发酵产品，其中(a)中含水组合物所含大豆物质的浓度为约1％-约20％。
4.如权利要求2所述的含大豆发酵产品，其中(a)中含水组合物所含大豆物质的浓度为约1％-约20％。
5.如权利要求1所述的含大豆发酵产品，其中该超滤膜截留分子量的范围在约1,000-约50,000道尔顿之间。
6.如权利要求5所述的含大豆发酵产品，其中该超滤膜截留分子量的范围在约10,000-约30,000道尔顿之间。
7.如权利要求2所述的含大豆发酵产品，其中该超滤膜截留分子量的范围在约1,000-约50,000道尔顿之间。
8.如权利要求7所述的含大豆发酵产品，其中该超滤膜截留分子量的范围在约10,000-约30,000道尔顿之间。
9.如权利要求5所述的含大豆发酵产品，其中超滤在约10-约60℃的温度和适当压力下进行。
10.如权利要求9所述的含大豆发酵产品，其中该超滤膜是聚合物、陶瓷或无机膜。
11.一种制备含大豆发酵产品的方法，所述方法包括(1)制备一种脱味豆奶物质和一种有效量的起始培养物的混合物；和(2)将该混合物发酵形成含大豆发酵产品；其中所述脱味豆奶按下述方法制备，其包括(a)获得含有可溶性大豆蛋白、风味化合物和不溶物的豆奶组合物；(b)通过将(a)中豆奶组合物的pH值调至约9-约12，使大豆蛋白溶解并释放出风味化合物；(c)在适当的超滤条件下，将(b)中调节了pH值的豆奶组合物通过截留分子量最多为约50,000道尔顿的超滤膜进行超滤，同时将pH值保持在约9-约12，其中风味化合物透过膜，从而使豆奶组合物脱味，并截留基本所有溶解的大豆蛋白；和(d)回收由超滤膜截留的溶解的大豆蛋白，其中所回收的溶解的大豆蛋白即为脱味豆奶。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述含大豆发酵产品是含大豆酸乳。
13.如权利要求11所述的方法，其中脱味豆奶物质和起始培养物的混合物含有至少一种添加剂，该添加剂选自调味剂、营养添加物、水果、色素和加工助剂。
14.如权利要求12所述的方法，其中脱味豆奶物质和起始培养物的混合物含有至少一种添加剂，该添加剂选自调味剂、营养添加物、水果、色素和加工助剂。
15.如权利要求11所述的方法，其中发酵前将脱味豆奶的pH值调至约3-约7。
16.如权利要求12所述的方法，其中发酵前将脱味豆奶的pH值调至约3-约7。
17.如权利要求11所述的方法，其中该超滤膜的截留分子量为约1,000-约50,000道尔顿。
18.如权利要求12所述的方法，其中该超滤膜的截留分子量为约1,000-约50,000道尔顿。
19.如权利要求17所述的方法，其中超滤在约10-约60℃和适当压力下进行，其中该超滤膜是聚合物、陶瓷或无机膜。
20.如权利要求18所述的方法，其中超滤在约10-约60℃和适当压力下进行，其中该超滤膜是聚合物、陶瓷或无机膜。
全文摘要
本发明提供一种含大豆发酵产品，尤其是含大豆酸乳、饮料以及制备这些产品的方法。采用脱味大豆蛋白物质，优选脱味豆奶来制备含大豆发酵产品。
文档编号A23L1/277GK1640278SQ200410100560
公开日2005年7月20日 申请日期2004年10月28日 优先权日2003年10月29日
发明者A·阿卡舍, K·达斯, M·莱恩 申请人:卡夫食品集团公司