背景
已经用添加的成分或组分例如用作蛋白增量剂的淀粉和水解胶体制造奶酪产品，但是这些奶酪产品并不总是具有不包括这些添加的成分或组分的奶酪的期望风味和功能。例如，在一些含有高含量淀粉的奶酪产品中，熔融和拉伸特征可能比用于比萨上所需要的要低，因此这些奶酪产品只能用于这些奶酪产品未被烹调的应用中。具有淀粉增量剂的莫扎里拉奶酪产品已经在商业上使用多年，因为淀粉是蛋白的经济替代物，但是由于这些莫扎里拉奶酪产品的所需熔融、拉伸或硬度特性损失，淀粉的添加量受到限制。使用以1-3％的淀粉水平代替一些奶酪蛋白的常规食物淀粉制造的减少的蛋白莫扎里拉奶酪产品可能太软，因为淀粉在该过程中未被烹制出并且奶酪产品不能被切碎。在其它实例中，可以添加预胶化淀粉以得到更坚硬的奶酪产品，但是这些奶酪产品不像没有蛋白增量剂制成的奶酪那样熔融。需要部分奶酪蛋白替代或取代提供经济的替代品，并且将提供具有风味和质构特征的奶酪产品以及与不进行部分奶酪蛋白替代或取代的奶酪产品相当的特性。
发明概述
本公开描述了改性的焦糊精在奶酪产品中的用途，其可以以比常规食品淀粉更高的水平使用，同时以显著更低的成本赋予与不含改性焦糊精的奶酪产品相当的特征和特性。包含本公开内容的改性焦糊精的奶酪产品(在本文中称为“改性焦糊精奶酪产品”)可具有与未添加改性焦糊精的各种奶酪产品相当的特征和特性，所述奶酪产品诸如例如切达(cheddar)、莫扎里拉(mozzarella)、艾斯阿格(asiago)、罗马诺(romano)、波萝伏洛(provolone)、帕尔马(parmesan)、科尔比氏(colby)或蒙特里杰克(montereyjack)奶酪产品，以及相关的加工的奶酪和奶酪类似物。
在本公开的一个实施方案中，使用本说明书中公开的改性焦糊精，更高水平的蛋白替代是可能的。在一些实施方案中，改性焦糊精奶酪产品包含少于20重量％、少于15重量％和少于10重量％的改性焦糊精，并且改性焦糊精奶酪产品与未添加改性焦糊精的奶酪或奶酪产品相比具有类似的熔融、硬度和拉伸特征。
在一些实施方案中，改性焦糊精是糊精化的nosa取代的马齿型玉米淀粉。在其它实施方案中，改性焦糊精衍生自高直链淀粉、蜡质淀粉、马齿型淀粉或其组合。
本公开的改性焦糊精奶酪产品可进一步以拉伸、熔融和硬度特征来表征。例如，比萨上使用的奶酪和奶酪产品的合适特征由usda在2012年12月3日更新的“比萨奶酪共混物的商业物品描述”(a-a-20096a)中描述。使用ta.xt2i质构分析仪(texturetechnologiescorp.，hamilton，ma)测量合适的硬度特征。在一些实施方案中，使用上述程序确定的拉伸特性是未添加改性焦糊精的奶酪或奶酪产品的拉伸特征的至少约75％、80％、85％、90％、95％、100％或大于100％。在其它实施方案中，使用本说明书中阐述的程序确定的熔融特征是未添加改性焦糊精的奶酪或奶酪产品的熔融特征的至少约75％、80％、85％、90％、95％、100％或大于100％。在其它实施方案中，使用本说明书中阐述的程序确定的硬度特征是未添加改性焦糊精的奶酪或奶酪产品的硬度特征的至少约75％、80％、85％、90％、95％、100％或大于100％。
在另一个实施方案中，本公开提供了制造奶酪产品的方法，包括用改性焦糊精取代奶酪产品的至少一些蛋白以提供改性焦糊精奶酪产品的步骤，其中小于20重量％、小于15重量％和小于10重量％的所述改性焦糊精奶酪产品是改性焦糊精，并且其中所述改性焦糊精奶酪产品与未添加焦糊精的奶酪产品相比具有类似的熔融、硬度和拉伸特征。
又一个实施方案是制造改性焦糊精奶酪产品的方法，包括以下步骤：(a)在合适的条件下使淀粉与酸酐接触以形成改性淀粉，(b)干燥所述改性淀粉，(c)在合适的温度和ph下使所述改性淀粉与酸接触足够的时间以形成改性焦糊精，(d)将改性焦糊精添加到奶酪凝乳、切丁奶酪、切碎奶酪、奶粉、脂肪或其组合中以形成混合物，和(e)将混合物在混合下烹调以形成改性焦糊精奶酪产品。在一个示例性实施方案中，奶粉是合适的蛋白来源，诸如例如凝乳酶酪蛋白(rennetcasein)、乳蛋白浓缩物、乳清成分、脱脂乳或其组合，并且脂肪是合适的脂质，诸如例如大豆油、棕榈油、黄油或其组合。
在该方法的一个实施方案中，步骤(a)中的酸酐是辛烯基琥珀酸酐，合适的温度是约85-95℉，使用9％氢氧化钠将ph保持在约8.0-8.5，并且在步骤(c)中，当酸为盐酸时，合适的温度约为200-300℉，ph约为2-4。在其它实施方案中，酸酐可以是琥珀酸酐或乙酸酐。在其它实施方案中，改性淀粉可以通过使淀粉与氧化丙烯或其它化学改性剂反应来制造。
在本说明书中描述的方法中，淀粉可以包含高直链淀粉、蜡质淀粉、马齿型淀粉或其组合。此外，淀粉可以选自由玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、豌豆淀粉和西米淀粉组成的组。此外，奶酪凝乳、切丁奶酪或切碎奶酪可以选自例如由莫扎里拉、低水分莫扎里拉、科尔比氏、蒙特里杰克和切达奶酪组成的组。
又一个实施方案是包含本公开的改性焦糊精奶酪产品的食品。在一些实施方案中，食品是比萨。
详述
本文所用的短语“改性焦糊精奶酪产品”是指包含改性焦糊精的奶酪产品。
本文所用的短语“奶酪产品”是指包括一种或多种不包括在奶酪中的添加的成分或组分(诸如例如蛋白增量剂)的奶酪，如本文所用，术语“奶酪”是指包含已从乳清中分离出的乳凝乳的食物组合物。本领域已知许多种类的奶酪，诸如例如莫扎里拉奶酪、艾斯阿格奶酪、罗马诺奶酪、波萝伏洛奶酪、帕尔马奶酪、切达奶酪、科尔比氏奶酪和蒙特里杰克奶酪。)奶酪产品中添加的成分或组分可以包括例如牛奶、奶油或其它熟知的乳品成分，例如酪蛋白和其它蛋白，以及已知的盐、脂质、乳化盐、酸化剂、着色剂、调味剂、香料或防腐剂。
奶酪产品可以包括加工的奶酪和奶酪类似物。加工的奶酪(也被称为制造的奶酪、塑性奶酪或奶酪单打)是由奶酪或奶酪混合物(有时是其它的未发酵的乳制品副产品成分)；加乳化剂、饱和植物油、额外盐、食物着色剂、乳清或糖组成的食物组合物。加工的奶酪以各种口味、颜色和质构存在。奶酪类似物通常被描述为具有与奶酪类似的特性的食物组合物，但其中包括乳脂和/或蛋白的成分已被其它成分部分或完全替代。例如codexalimetariouscommission，1995年将奶酪类似物描述为看起来像奶酪的产品，其中乳脂已被其它脂肪替代。奶酪类似物的其它实例在例如美国公布号20140154388以及文章“processstandardizationforrennetcaseinbasedmozzarellacheeseanalogue”，jfoodscitechnol.2010年10月；47(5):574–578中报道。奶酪类似物根据风味、营养价值、功能和应用而彼此有所不同。市场上有许多奶酪类似物风味，包括美国、切达和蒙特里杰克风味。
此外，奶酪类似物可根据其脂肪和蛋白来源分类为“部分乳制品”或“非乳制品”。如果一些脂肪和/或蛋白来自乳品来源，而另一些脂肪和/或蛋白已经被非乳制的脂肪和/或蛋白替代，则这些被称为部分乳制品，而如果所有的脂肪和蛋白来自非乳品来源，则这些被称为“非乳制品”。与奶酪相比，奶酪类似物在营养上可能是优选的(例如，基于脂肪酸谱)，在营养上可能是相同的，或者在某些情况下在营养上可能不是优选的。奶酪类似物可以用来替代食品中的奶酪。奶酪类似物的一个变化形式可以设计成在比萨上熔融良好，同时也保持耐嚼。奶酪类似物可以配制成用莫扎里拉奶酪所需的基本奶酪制造设备和加工技术进行加工，诸如例如混合和成型的过程。奶酪类似物也可以使用不包括混合成型机的奶酪制造设备来制造。
如本文所用，术语“淀粉”是指合适的淀粉，其可以源自通过标准育种技术可获得的植物、所述标准育种技术包括杂交、易位、倒位、转化或任何其它基因或染色体工程化方法以包括其变体。另外，来源于从人工突变生长的植物的淀粉和可以通过已知的标准突变育种方法产生的上述一般组合物的变体也适用于本文。淀粉的典型来源是谷物、块茎、根、豆类和水果。天然来源可以是玉米、豌豆、马铃薯、甘薯、香蕉、大麦、小麦、大米、西米、苋菜、木薯、竹芋、美人蕉、高粱及其蜡质或高直链淀粉品种。如本文所使用的，术语“蜡质”旨在包括含有至少约95重量％的支链淀粉的淀粉或面粉，术语“高直链淀粉”旨在包括含有至少约40重量％的直链淀粉的淀粉或面粉。
改性淀粉可用于生产改性焦糊精。此类改性意欲包括但不限于交联淀粉，乙酰化和有机酯化淀粉，羟乙基化和羟丙基化淀粉，磷酸化和无机酯化淀粉，阳离子、阴离子、非离子和两性离子淀粉，以及淀粉的琥珀酸酯和取代的琥珀酸酯衍生物。此类修饰在本领域中是已知的，并且例如描述于"modifiedstarches:propertiesanduses",wurzburg编,crcpress,inc.,florida(1986)。例如，合适的淀粉可以包括预胶化速溶淀粉、退火或热处理淀粉或粒状淀粉。衍生自任何淀粉(包括通过氧化、酶转化、酸水解、加热和或酸糊精化制造的流质或稀糊淀粉)的转化产物和或剪切产物也可用于本文。
在本公开中，改性焦糊精被用于奶酪产品中，包括但不限于加工的奶酪和奶酪类似物，以通过结合水和/或脂肪部分替代蛋白的功能。通过改变改性焦糊精的特性来控制包括熔融、拉伸和硬度的奶酪产品特性。在一些实施方案中，改性焦糊精提供增加的奶酪产品硬度，同时在例如比萨奶酪产品中对熔融和拉伸的影响最小。其它改性淀粉产品可能会增加硬度，但会导致熔融和拉伸降低，并且不适合例如比萨奶酪产品。
有熟知的用于确定奶酪产品特征的方法和工艺。例如，有usda对莫扎里拉测试(熔融和拉伸)标准。例如，拉伸测试的细节可以在“商业物品描述”，公布号a-a-20096a，第7.1.5章节，第6页(2012)中找到。
目前在奶酪产品中使用的已知淀粉可能受到限制，因为这些淀粉可能对奶酪产品的特征产生负面影响。例如，具有较高粘度的淀粉(例如，预胶化的hp淀粉)产生具有熔融限制和在比萨上较少拉伸的较坚硬的奶酪产品。帕斯特菲拉塔(pastafilata)机器中未溶解的烹调型(cookup)淀粉并不赋予任何直接的功能，而是给出具有颗粒感的较软的奶酪，由于奶酪不能被切碎因此限制了可添加的淀粉的量。稀释的速溶淀粉具有相似的降低的粘度和低的胶化温度，但是与本公开的淀粉不同，可能限制奶酪产品中的熔融和拉伸特征，并且在制作奶酪产品中通常不是优选的。
在一个实施方案中，淀粉首先用正辛烯基琥珀酸酐(n-osa)改性以形成改性淀粉。然后将改性淀粉干燥并用热和酸进行糊精化，以形成通常包含0.1至10重量％辛烯基琥珀酸酐和更优选0.25至4重量％辛烯基琥珀酸酐的改性焦糊精。用热和酸对改性淀粉进行糊精化使得掺入水平比目前在奶酪产品中使用的淀粉更高或与用于奶酪用乳拉伸中的淀粉相同，从而导致更大的节省，同时保持特定应用(比如比萨)的所需特性。改性的焦糊精可溶于冷水中，有利于用于传统和无水奶酪烹调器二者中。
本说明书中描述的改性焦糊精可以使用例如在“modifiedstarches:propertiesanduses”wurzburg编,crcpress,inc.,florida(1986)中所述的已知方法来制造。本领域技术人员将容易地知道如何生产适用于本公开的实施方案的改性焦糊精。
实施例
实施例1淀粉衍生物和糊精化过程
淀粉衍生物
使用水分含量为11.65％的cargillgel04230蜡质玉米淀粉(批号hm2177)制备35％淀粉浆(约50磅淀粉与约76.2磅水混合)。将淀粉浆温度调节至约88-90℉，添加9％氢氧化钠将ph调节至约8.1，然后添加正辛烯基琥珀酸酐(“-osa”，约150.5克)。根据需要添加额外的氢氧化钠以保持ph在8.1-8.25之间。
大约五十分钟后，移除热量，并用50％(水性)盐酸将ph调节至约5.5。然后过滤浆液并收集淀粉饼。将淀粉饼在水中重新浆化至原始浆液体积的两倍，将浆液ph值重新调节至ph5.5，使用压滤机使浆液脱水，然后干燥。
糊精化
将干燥的淀粉(约50-100磅)添加到预热的蒸汽加热的混合器反应器中。当淀粉温度达到150℉时，以约4克/分钟的速度向反应器中添加无水盐酸气体达到设定点ph3。继续加热反应器以在60分钟内达到约250℉的淀粉温度。
反应持续90-95分钟，然后除去热量，使焦糊精冷却至室温。
实施例2-7
进行实验以生产用于本公开的改性焦糊精。直链淀粉5(高直链淀粉)、蜡质和普通(马齿型)淀粉来源用于各种糊精反应以评估植物来源在奶酪制造过程中的作用。包括温度和酸添加量的反应参数对于反应保持恒定。通常，这些改性焦糊精具有取决于所需产品的225℉至250℉的目标温度范围。实验的ph范围从2.8至3.2。
在表1中用以下参数生产实施例2-7。
表1
实施例8
使用实施例2-7的改性焦糊精和其它淀粉制造改性焦糊精奶酪产品。具体而言，使用将牛奶标准化至所需脂肪含量、牛奶巴氏消毒、用乳酸菌培养、添加凝乳酶、切割凝乳和排出乳清的典型制造程序来制造莫扎里拉奶酪。盐可以通过直接添加到切割的凝乳中或通过盐浸来添加。在这个实例中，莫扎里拉奶酪被制成每块大约8磅的块，并在制造的两天内切碎。然后冷冻切碎的奶酪，以防止与老化有关的变化。然后在40℉解冻奶酪。将切碎的奶酪、水和改性的焦糊精和淀粉添加模拟帕斯特菲拉塔工艺的蒸汽夹套的blentech双螺杆奶酪烹调器中。将混合物加热至150-170℉并在此温度下保持2-5分钟。将莫扎里拉奶酪产品倒入模具盘中，盖上盖子放入冰箱中5天。5天之后，对奶酪产品进行硬度评估，切碎，然后在比萨上烘烤。
使用上述方法的改性焦糊精奶酪产品与使用现有淀粉的奶酪产品相比显示出改进，因为改性焦糊精具有较高的掺入水平和相应较低的成品成本，并且对奶酪质量影响较小。
用各种不同水平的添加的碳水化合物和水如下所示制成各种奶酪产品：
低碳水化合物(lc)：90％奶酪、8％水和2％碳水化合物
高碳水化合物(hc)：88％奶酪、8％水和4％碳水化合物
下面的表2中列出了在加工这些奶酪产品期间制成的奶酪产品的选定特性和记录的观察结果。
表2.
在用于制造具有上述添加的碳水化合物的奶酪产品的帕斯特菲拉塔工艺过程中，在加工过程中液体通常从奶酪中排出。加工结束时，所有的水一般会被吸收到奶酪中。观察到的两个例外是奶酪产品8a-hc和8b-hc(4％蔗糖和4％cargill
将这些奶酪产品保存至少5天之后，使用ta.xt2i质构分析仪(texturetechnologiescorp.，hamilton，ma)评估奶酪产品的硬度、熔融性和拉伸性。通过将具有相同直径和重量的奶酪产品盘(6.5g奶酪产品形成为22.5mm直径的盘)置于烘箱中的盘上来确定熔融性，其中使用的温度为232℃持续6分钟。在熔融和冷却之后，测定熔融奶酪的表面积，并计算与未熔融奶酪相比的表面积增加百分比。通过在铝容器中将90g切碎的奶酪产品加热至240℃持续6分钟来评估奶酪产品的拉伸特性。将奶酪冷却至约80℃，用叉子拉起使奶酪拉伸，直至奶酪破裂，此时记录高度。表3中列出了奶酪产品的性质。
表3.
添加2％碳水化合物并添加8％水的奶酪产品通常比添加4％碳水化合物的对应物更接近对照。添加2％碳水化合物的所有奶酪的奶酪硬度由于添加水而降低，但例外的是用
实施例9
在该实施例中，使用可商购获得的改性马铃薯淀粉作为对照，制造具有下表4和5中列出的配方和改性淀粉的奶酪类似物，并用焦糊精或改性焦糊精制造改良产品。
表4.奶酪类似物配方
表5.用于奶酪类似物配方中的改性淀粉
这些奶酪类似物是使用双螺杆奶酪烹调器制作的，并且在评估之前至少5天老化。测试包括硬度、改良schreiber熔融和拉伸。实例8中描述了所使用的硬度和拉伸测试。在该实施例中，具有相同直径和重量的奶酪类似物盘(6.5g奶酪类似物形成为22.5mm直径的盘)上进行改良schreiber熔融，在温度为232℃的烘箱中的盘上熔融持续6分钟。在熔融和冷却之后，测定熔融的奶酪类似物的表面积，并且计算与未熔融奶酪类似物的表面积相比的增加。这些奶酪类似物的结果如表6所示。
表6.用对照改性马铃薯淀粉和改良替代淀粉制造的奶酪类似物的特征
在这个实施例中，焦糊精均具有比对照更好的熔融和拉伸。令人惊讶的结果是与对照和未取代的焦糊精相比，来自n-osa取代的焦糊精的硬度增加。与对照改性马铃薯淀粉相比，这些焦糊精具有显著更好的属性，并且其成本较低，突出了本发明的改进。
本领域技术人员将会理解，这些实施例表示有限的一组条件，并且本领域技术人员可以利用这些组分的不同共混物、不同的加工条件和不同的奶酪类型。