一种通过优化生产工艺提高高钙奶稳定性的方法与流程

本发明涉及一种通过优化生产工艺提高高钙奶稳定性的方法，属于乳粉加工领域。

背景技术：

钙是人体中重要的矿物元素，如果钙长期摄入不足会影响人体健康。由于人体自身及膳食结构的差异，很多情况下仅从食物中获取钙并不能很好地满足机体对钙的需求。添加了钙营养强化剂的高钙食品是解决钙摄入量不足的有效途径之一。目前，钙增强型乳与乳制品因其良好的营养功能性受到了市场的欢迎，但是仍然存在着一些货架期稳定性的问题。

常用的钙营养强化剂有乳酸钙、葡萄糖酸钙等有机钙盐和碳酸钙、磷酸三钙等无机钙盐。有机钙盐溶解性较好，但是会影响乳制品的热稳定性，产生乳析等问题。这是因为牛奶中富含磷酸丝氨酸基团的αs-和β-酪蛋白对钙离子非常敏感，容易与钙离子结合，从而引起酪蛋白胶束的表面电荷减少、空间稳定效应减弱、稳定胶体粒子双电层之间的静电排斥被部分屏蔽，钙离子还会与磷酸丝氨酸残基结合而造成酪蛋白胶粒之间的桥连絮凝，这些作用都影响到了乳制品的稳定性。无机钙盐由于在水中溶解度小，不像可溶性钙盐那样会解离出较多的钙离子而使酪蛋白絮凝，所以不会对乳制品的热稳定性产生不良影响[8]，所以被广泛应用在热处理的钙强化乳制品配方中。但是，添加了无机钙盐的乳制品存在一大问题，即无机钙盐在贮藏过程中容易从乳制品中析出，从而产生沉淀现象。

在实际生产中，难溶的无机钙盐是以微粉化钙粉颗粒的形态直接与乳制品混合的，钙盐颗粒一直以自由沉降状态分散在乳蛋白溶液中。从本质上讲，这个分散体系是热力学不稳定体系，钙盐颗粒在体系中受到重力和扩散力的作用。一方面，当钙盐颗粒密度大于乳蛋白溶液时，钙盐颗粒因重力作用而沉降；静止情况下，微米级以下的颗粒会遵循Stokes定律，其沉降速度与颗粒的密度、直径以及介质黏度相关。另一方面，分散体系中不同粒度的颗粒都在经历无规则的布朗运动，扩散力能使颗粒在介质中离散分布，但同时分子热运动的无序碰撞又引起了颗粒间的碰撞，使得颗粒容易团聚，且颗粒粒度越小，表面积越大，表面能越高，颗粒就越容易产生自发凝聚。因此，无机钙盐在液态乳制品中的分散稳定性相对比较差。

技术实现要素：

针对难溶的无机钙盐在液态乳制品中的分散稳定性相对比较差的问题，本发明通过简单的工艺生产优化，主要是调整钙增强剂和增稠稳定剂的加料顺序，即通过静电相互作用驱动层层自组装形成“多糖/蛋白双壳层”来提高无机钙盐的稳定性。本专利工艺简便，可操作性很高，非常适合工业化生产。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是在液态奶中先加入钙增强剂预混合反应一定时间后，再加入增稠稳定剂，便可达到改善高钙液态奶的稳定性的良好效果。

具体工艺如下：

(1)原料乳中首先加入钙增强剂，充分混合搅拌均匀。

(2)在原料乳与钙增强剂的混合物中加入增稠稳定剂。

(3)按照正常工艺进行原料乳的加工。

(4)液态奶直接包装成品或者通过喷雾干燥得到高钙乳粉。

(5)经喷雾干燥得到的高钙乳粉还可加入到其他产品中，提高产品的相关性。

所述的原料乳包括牛奶、水牛奶、牦牛奶、山羊奶、绵羊奶、马奶、驴奶和骆驼奶等各种奶源的鲜奶，液态成品奶，乳蛋白浓缩液，奶粉或者乳蛋白浓缩粉等各类蛋白干粉复溶物。

所述的钙增强剂包括各种无机钙盐，如碳酸钙、磷酸钙和羟基磷灰石等。

所述的增稠稳定剂包括各种多糖，如羧甲基纤维素钠、壳聚糖和卡拉胶等。

所述的高钙乳粉可用于各类高钙蛋白制品的生产。

采用上述工艺方案的有益效果在于：钙增强剂和增稠稳定剂的预混合会降低无机钙盐在水溶液中的分散稳定性。在液态奶中先加入钙增强剂预反应一定时间后，再加入增稠稳定剂可以改善高钙液态奶的稳定性。通过工艺顺序的改善增强高钙液态奶的稳定性的原理是在加工过程中，无机钙盐的表面先后吸附了蛋白层和多糖层，经由静电相互作用驱动的层层自组装形成了“多糖/蛋白双壳层”，从而改善了无机钙盐在溶液体系中的分散稳定性。本发明从调整加工工艺的角度对改善高钙乳制品的稳定性提出了操作简便、实用性高的解决方案。

附图说明

图1复合物(HA-SC-CMC I)再分散悬浮液的吸光值随时间变化曲线。

图2不同添加顺序在30分钟后对高钙液态乳稳定性的影响(A)I.HA+II.SC+III.CMC I；(B)I.HA+II.CMC I+III.SC。

图3 HA-SC中加入FITC共价标记后的CMC后分离得到的复合物颗粒的激光共聚焦成像。

图4通过优化生产工艺提高高钙奶稳定性的机理。

图5复合物(HA-SC-CMC II)再分散悬浮液的吸光值随时间变化曲线。

图6复合物(HA-SC-CMC III)再分散悬浮液的吸光值随时间变化曲线。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明，但不限于下述实施例。

实施案例1

一种以酪蛋白酸钠、羟基磷灰石和羧甲基纤维素钠为原料制备得到多糖-蛋白-钙盐复合物提高羟基磷灰石分散稳定性的方法，其具体工艺步骤如下：

称取HA-SC复合物20mg，加少量超纯水使之分散均匀，再添加CMC溶液，使得最终10mL的反应体系中CMC I(分子量为250,000，取代度为0.9)0.2mg–15.0mg，混合均匀，用盐酸调节pH至4.0，旋转培养4h，离心4000rpm，10min，将沉淀再分散于10mL超纯水中，振荡，再次离心4000rpm，10min，得到沉淀即为洗涤后的HA-SC-CMC I复合物。随着CMC添加量的增加，HA-SC表面吸附更多的CMC，表面带有更多的负电荷，粒子间的静电相互斥力作用和CMC多糖链的空间位阻作用增强，从而使HA-SC-CMC I复合物再分散悬浮液的稳定性有所提高(图1～图4)。

实施案例2

称取HA-SC复合物20mg，加少量超纯水使之分散均匀，再添加CMC溶液，使得最终10mL的反应体系中CMC II(分子量为700,000，取代度为0.9)为0.2mg–15.0mg，具体操作步骤同实施案例1，最后得到HA-SC-CMC II复合物。随着CMC添加量的增加，HA-SC表面吸附更多的CMC II，表面带有更多的负电荷，粒子间的静电相互斥力作用和多糖链的空间位阻作用增强，从而使HA-SC-CMC II复合物再分散悬浮液的稳定性有所提高(图5)。

实施案例3

称取HA-SC复合物20mg，加少量超纯水使之分散均匀，再添加CMC溶液，使得最终10mL的反应体系中CMC II(分子量为250,000，取代度为0.7)为0.2mg–15.0mg，具体操作步骤同实施案例1，最后得到HA-SC-CMC III复合物。随着CMC添加量的增加，HA-SC表面吸附更多的CMC，表面带有更多的负电荷，HA-SC-CMC III复合物再分散悬浮液的稳定性有所提高(图6)。