强化矿物质蛋白组分的生产方法

专利名称:强化矿物质蛋白组分的生产方法
本发明涉及一种生产补充矿物质的蛋白组分的生产方法。这种蛋白组分可用于食品生产，特别是液体食品，如一般饮料及营养饮料。
从植物蛋白，如大豆蛋白提取的分离蛋白提供了这些谷物的重要经济价值。实践证明大豆分离蛋白是各种食品和饮料的有效的营养添加剂。分离蛋白的一般特点是，它是一种从蛋白资源，如从植物蛋白中，经过浸出、浓缩、精制得到的产物。典型的分离蛋白，干基物中蛋白质含量在90%到98%(重量)的范围内。
在食品，如饮料的组成中，大豆分离蛋白的实用性大概表现在产生改性或酶水解的分离蛋白、或添加一些表面活性剂物质，提高在一些特殊类型的含水汁液食品中分离蛋白的分散性和悬浮性，这些性质可用于饮料的制作上。
在美国专利4378378中已叙述过这种类型蛋白制品的实例，用植物蛋白浆液和乳清一起混合，然后同蛋白酶反应，用这种方法可生产改善悬浮性的仿乳制品。虽然分离蛋白一般地可分散在含水的浆液食品中，但是所用的这些分离蛋白同所必需的维生素和矿物质结合就极为困难了。如在一些营养完全的饮料，象婴儿食品的生产中。例如，在液体产品中用钙来强化就遇到这样实际问题，因为在营养饮料中补充所用的钙的大多数形式，在含水的浆液食品中是相对不溶的。这些物质很容易从含水的悬浮液中沉淀或沉降出来，因此以这种饮料提供给使用者，就必须经常摇动，以确保在饮食中有足够量的矿物质的消费。
在美国专利4214996中叙述了矿物质强化的蛋白组分的分散性，其中为了改善含水浆液食品，如饮料中矿物质的分散性，以有机酸和糖来络合矿物质。专利指出产品可以干燥并可很好地复原。
美国专利2605229中陈述了两种解决特殊的强化矿物质，如磷酸钙的分散性的方法。它叙述了磷酸钙凝胶的生产，当混合时凝胶中磷酸钙仍保持在水中的分散，因此产生一种磷酸钙在乳中分散的类似乳状的悬浮液。
在改善悬浮性能方面，如果没有显著的矿物质的沉淀或蛋白浆液能有效地延长饮料或液体食品的贮藏，强化矿物质的蛋白组分的发展，是大有希望的。
因此，本专利的目的发展一种强化矿物质的蛋白组分的生产方法，它可用于生产强化矿物质的液体食品，即含有相当数量的蛋白物质，同时能在整个贮藏期间内保持悬浮性。
本专利的另外一个目的是生产一种在液体食品中具有改善悬浮特性的强化矿物质或强化钙质的蛋白组分。
本专利指导一种生产强化矿物质蛋白组分的方法，这种蛋白质可用于生产液体食品，如营养饮料，此外还适于作矿物质及蛋白质的常用食品添加剂。用下面的工艺生产强化矿物质蛋白组分形成一种碱土金属盐类，如钙盐的含水凝胶，对矿物质强化或食品的强化，这是典型的应用。然后把这种碱土金属盐的含水凝胶加入到分离的植物蛋白的含水浆液中，如大豆分离蛋白，形成一种强化矿物质的蛋白组分。然后，这种组分脱水，直至干燥，强化矿物质的蛋白组分可以用在液体食品的生产中，如为了营养目的，所需要的高水准的钙或矿物质的营养饮料。
本发明包括一种生产强化矿物质的蛋白组分的工艺，它使矿物质在液体食品中的悬浮性得到改进，并克服了在通常饮料或营养平衡的饮料生产中强化矿物质的悬浮性问题。
为了全面的理解本发明的全部工艺的简明概要可按照下面的工艺生产这种组分的植物蛋白。从一种起始物质，如脱脂大豆中，用典型的方法生产大豆分离蛋白，其中的油已从大豆粉或大豆粕中脱除掉。更准确地说，大豆被轧碎或粉碎，然后通过传统的螺旋榨油机。当然，最好是用脂肪族的碳氢化合物如正己烷或它们的混合物为溶剂，以溶剂浸出法除掉大豆中的油。这说明除油可用传统的方法。脱脂的植物蛋白物质或大豆粕放到一个水浴中，保证混合物的pH不小于6.5，最好是在7.0和10之间，以便浸出蛋白质。希望pH升到6.5以上，各种碱，如氢氧化钠，氢氧化钾，氢氧化钙及其他的食用级的碱，都可用来提高pH。一般说，pH最好大约在7以上，因为碱性浸出可增加蛋白的溶解性。蛋白的水浸出液的pH必须不小于6.5，最好是大约7.0到10。水浸出液对植物蛋白物质的重量比例，大约是20到1，最好是10到1。
使用本专利得到大豆蛋白或植物蛋白的分离物时在水溶液浸出阶段，希望使用较高的温度，以便增强蛋白的溶解性，虽然使用环境温度也是令人满意的。可以使用的浸出温度是，从室温到120°F，最佳温度为90°F。浸出周期一般没有限制，常用的时间是5到120分钟，最佳的时间为30分钟。当时第一次浸出时不溶的固体进行第二次浸出时，蛋白质的水浸出液可以贮藏在贮藏罐或适合的容器中。对从第一阶段剩下的固体进行蛋白彻底的浸出，将改善浸出工艺的效率和产率。
合并两阶段的蛋白水浸出液，使之pH至少为6.5，最好是7.0到10，然后调整浸出液的pH到接近蛋白质的等电点，以便用形成不溶性沉淀的方法进行沉淀。被调节的蛋白浸出液的实际pH，取决于所用的植物蛋白，但是就大豆蛋白说，一般在4.0到5.0之间。用添加普通的食用级酸试剂，如醋酸、硫酸、磷酸、盐酸或其它适用的酸试剂的方法来完成沉淀步骤，蛋白沉淀以后的步骤是增加沉淀过的浆液中固体物的含量，如为了把蛋白浓缩可采用离心或类似的方法，如有可能，除去乳清和上清液。在含水的悬浮液中沉淀出的蛋白可用于生产强化矿物质的蛋白组分，正如上面所叙述的那样。
为了强化矿物质，把植物分离蛋白作成含水浆液，如下面所述。虽然，分离蛋白可以用分离工艺直接获得，如上所述。但是沉淀的蛋白也可从悬浮水溶液中获得。就本专利而说，使用一种干燥的分离蛋白作为初始物质是完全可能的，这种分离蛋白能分散到水溶液中，形成一种水悬浮液。因而，本专利的一个重要的方面是强化矿物质蛋白组分的一种特殊方法。例如，发现对于分离蛋白强化矿物质添加强化矿物质的含水凝胶和添加干燥的矿物添加剂一样，一种改善悬浮性的产物即可完成。在强化的蛋白组分干燥之后，改善的悬浮性仍可保存。
为了给蛋白或分离蛋白强化矿物质需制备碱土金属盐类的含水凝胶，以便形成强化矿物质的蛋白组分，当用于液体食品，如营养饮料的生产时，这种蛋白可改善共悬浮性。用于强化矿物质的典型的碱土金属物质对于营养目的是极为重要的，包括钙和镁。对于液体食品蛋白质强化添加剂来说，钙具有特别重要的地位，因为含水的食品，如在婴儿食品或营养饮料中，钙的强化用量高于其它矿物质。在大多数情况下，用干燥的硝酸钙在干燥蛋白添加剂中分散的油的工艺来完成在含水食品中的分散，经常导致液体食品在贮藏期间形成矿物质组分的沉降。
尽管本专利特别直接适用于即强化钙又能改善悬浮性的蛋白组分的生产，但它也完全适用于其他的强化矿物质食品经常使用的两价的碱土金属盐，如镁。形成各种碱土金属盐的含水凝胶的精确方法并不是本专利的关键，这些凝胶可以用不同的化学反应制备。特别是对钙来说，氯化钙和磷酸钠之间，按照下面的反应，可以用于形成磷酸钙的含水凝胶。
换句话说，按照下面的反应，氢氧化钙和磷酸之间的反应，同样可以成功地用于生成磷酸钙的含水凝胶。
上面的反应是生产碱土金属含水凝胶，如钙的含水凝胶的典型反应，人们发现钙盐也能改进被强化的植物蛋白的悬浮性。
对于生产钙盐的含水凝胶来说，最好使用氢氧化钙和磷酸的反应，因为在这个反应中，不产生氯化钠。同磷酸反应使用的氢氧化钙的稀溶液，虽然钙的准确浓度没有限制，但是钙在溶液中的最佳浓度大约在0.1%到0.3%(重量)，0.1%更好。匀速地向这个溶液滴加浓磷酸(85%重量)，速度尽可能地慢，一般使反应混合物的pH维持在7。希望反应浆液的pH维持在7，为了产生正磷酸钙，最好pH大约9.5到11.5，这种正磷酸钙是蛋白组分强化钙的最好的物质。如果反应混合物的pH低于7，则主要生成硝酸氢钙或磷酸二氢钙，虽然这些也可能成功地强化蛋白物质，这也是在本专利范围之内，但是最好使用正磷酸钙，因为这种物质是强化钙的最适合的磷酸钙。
继续进行反应到开始形成半透明的正磷酸钙的含水凝胶。根据离心方法测定，含水凝胶的固体物含量不少于10%(重量)，最好是百分7到10。正磷酸钙的凝胶是一种半透明体，当用于为蛋白组分强化矿物质时，发现正磷酸钙凝胶能改善蛋白组分的悬浮性。含水凝胶不要予先干燥就可加入到蛋白浆液中，这是很重要的，因为发现这样就可得到具有所希望悬浮特性的强化矿物质的蛋白组分。
然后，把按上述生产的蛋白浆液的pH调整到6.5到7.5，最好调到6.8到7.0。如上所述，蛋白凝液的固体物应在百分之5到20，(重量)更好是12%到20%，最好是13%到16%，虽然，对于添加含水的矿物质凝胶来说，精确的固体物含量是不太重要的，但是一般说，具有这种固体物浓度的大豆蛋白浆液，应是可以用泵输送的，这样在连续工艺中就很容易转移。
把含水矿物质凝胶加入到蛋白浆液中，其用量要足够地保证强化矿物质的蛋白组分所需。添加的精确量取决于所希望的强化程度。例如对于成年人，添加蛋白固体物的1.5%的钙，就可以满足每天的需要量，反之，对婴儿或有人要用这种类乳制品来比较钙含量时，经常用2.7%到3.5%或者更高一些。因此，添加凝胶的精确量完全取决于所要求的强化的程度，个别的添加用量并不能视为本专利的限制范围。
虽然，如下面所陈述那样，使用加热步骤是较好的，但是加热步骤不是本专利所必需的，如果所用的蛋白组分类型需要的话，它就能加热。为了纯化任何的不需要的酶一抑制制剂，如消化抑制剂，加热步骤是需要的。对形成蛋白组分，用予热的方法纯化这些抑制剂也是需要的。是在含水凝胶加入到蛋白浆液之前或之后使用加热步骤，这是不重要的。为了纯化，把加入了含水凝胶的蛋白浆液加热到220°F到400°F，最好是在260°F到310°下加热几秒钟到几分钟，最好是7到100秒。加热最好在蒸汽加压锅或类似的设备中完成，在这中间，喷射的蒸气搅动起部分的浆液于是浆液在升高的温度和压力下被加热。在升温和加压的条件下加热浆液以后，带有蛋白和矿物质的浆液喷射到一个较低压力的容器中，造成浆液中部分水份蒸发使得浆液冷却到150°F或更低。
冷却的浆液可以用任何的干燥工艺脱水，但是最好用喷雾干燥浆液，因为可提供最均匀的强化矿物质盐和蛋白质的混合物，并能提供在含水食品中具有极好的分散特性的产品。干燥的产品在液体食品中具有极好的悬浮特性，并能克服在液体食品，如营养饮料中使用矿物质强化蛋白带来的分离析出问题。
下面的实例代表一些特殊的应用，但是不是本专利具体工艺的限制。
实例1用下面的方法制备大豆分离蛋白脱脂大豆薄片以150磅/小时送到一个浸出罐，向罐中以1500磅/小时加入加热到90°F的水。加入足够量的氢氧化钙，调整混合物的pH到9.7。大豆薄片浸出30分钟，然后，从浸出过的薄片中用离心机分离出水溶液。当浸出过的薄片在温度90°F再次悬浮在900磅/小时的水中时，保留第一次的水浸出液。混合物在这点的pH为9.0。
用离心方法得到的大豆薄片第二次水浸出液，并同第一次水浸出液合并。把37%的盐酸加入到合并的浸出液中，调整pH到4.5，沉淀蛋白质。然后把沉淀的蛋白质离心，除去过量的液体，使固体物浓度达24～28%(重量)。沉淀的蛋白质用水来稀释，形成固体物含量为7.5%的浆液。加入氢氧化钠调节浆液的pH到6.6。
缓慢地把氯化钙溶液(3.6%重量计)加入到正磷酸钠溶液中(3.6%重量计)，并反应30分钟来制备正磷酸钙的含水凝胶。反应混合物的pH大约为9.5。形成一种半透明的，含水的正磷酸钙沉淀，可用离心方法浓缩。浓缩的凝胶用等量的水洗两次，每次都用离心再次浓缩，到固体物浓度为6%。然后把正磷酸钙的凝胶加入到大豆分离物的浆液中。添加凝胶的浆液，固体物为7%(重量计)，pH为7.0±0.05。添加凝胶的量要足够，以保证干基蛋白中钙的浓度为2.7%(重量)。让已强化的浆液平衡1小时。然后把强化矿物质的浆液喷雾干燥，水份小于5%。
实例2把水洗过的正磷酸钙的残余物或凝胶分散到氢氧化钠溶液中，溶液中含有足够量的氢氧化钠，可把沉淀大豆分离物的酸性浆液中和到pH6.6，并提供了固体物为7%的凝胶和分离物的浆液，一般喷雾干燥。除上述内容之外，按照实例1所述，制备强化矿物质的浆液。
实例3把正磷酸钙凝胶添加到蛋白浆液之后，浆液在90℃维持10分钟，在喷雾干燥之前在2500磅/英寸下均质化。除上述内容以外，均按照实例1所述的方法来生产强化矿物质的蛋白浆液。
实例4除了在喷雾干燥前，强化的浆液的固体物的浓度为11%以外，按照实例1所述生产强化矿物质的蛋白浆液。
实例5
除了在喷雾干燥前浆液的固体物为11%以外，按照实例2所述制备强化矿物质的蛋白质浆液。
实例6除了加入足够量的正磷酸钙凝胶，以保证干基蛋白质固体的钙达到5%以外，按照实例1所述制备强化矿物质的浆液。
实例7除了干燥前浆液的固体物达5%以外，按照实例1所述，制备强化矿物质的蛋白浆液。强化的浆液冷冻干燥，水份达4%(重量计)。
实例8除了浆液中含有足够量的凝胶，以保证钙占干基蛋白质固体的20.0%和在喷雾干燥前强化过的浆液固体物达5%以外，均按照实例1所述，制备强化款物质的蛋白浆液。
实例9对比样品的制备大豆分离物的浆液按照实例1制备;pH为6.8，固体物为7%。向该浆液中加入足够量的干燥的正磷酸钙，以保证钙为干基蛋白的固体的2.7%，然后按实例1所述，喷雾干燥强化的浆液。
实例10将按照实例1～9生产的每一种强化钙的分离物，分别用于制备具有下列组分的婴儿食品。
成分 克/100毫升麦芽糖糊精(15 D.E) 69大豆油 34强化钙的大豆分离物(实例1～9) 24-26磷脂 1.0柠檬酸钾 2.2氯化钠 0.5氯化镁(MgCl 6 H2O) 0.53角叉胶 0.10水 867用下列的工艺制备婴儿食品1.把角叉胶分散在除离子的水中，然后溶解柠檬酸钾。
2.把强化矿物质的分离物(实例1～8)或对照的强化分离物(实例9)分散在水溶液中。
3.加入氯化钠和氯化镁，并混合。
4.检验混合物的pH，如果需要的话，调节到7.1±0.1。
5.混合物加热到150°F。
6.加麦芽糖糊精。
7.加大豆油/予热到150°F的磷脂。
8.混合物加热到180°F。
9.在二级均质器中，在2500磅/英寸和500磅/英寸下匀质混合物。
10.混合物装瓶，在高压锅中255°F灭菌11.5分钟。
表1列出用实例1～9的蛋白组分制备的每种婴儿食品的评价，对于在食品中矿物质的悬浮性来说，贮藏10天以后进行评价。
表Ⅰ用实例1～9的强化蛋白组分制备的婴儿食品的评价悬浮的钙实例 食品的pH 100g食品中钙的mg mg/100克 %总量1 6.8 85 85 1002 6.8 56 46 823 6.8 73 73 1004 6.8 54 51 945 6.8 60 43 726 6.9 64 64 1007 6.8 65 42 658 6.9 53 27 519 6.7 60 12 20(对照)表1的数据说明，当用本专利方法制备强化矿物质的蛋白组分时，这组分也可用于营养饮料，如婴儿食品，改善了悬浮特性。
实例11用下面的方法制备大豆分离蛋白脱脂大豆薄片以150磅/小时送到一个浸出罐，向罐中以1500磅/小时加入加热到90°F的热水，加入足够量的氢氧化钙，调整混合物的pH到9.7，大豆薄片浸出30分钟，然后从浸出过的薄片中，用离心方法分离出水溶液。当浸出过的薄片，在温度90°F，再次悬浮在900磅/小时的水中时，保留第一次水浸出液，混合物在这点的pH为9.0。
用离心方法得到大豆薄片第二次水浸出液，并同第一次水浸出液合并。把37%的盐酸加入到合并的浸出液中，调整pH到4.5，并沉淀蛋白质，然后把沉淀的蛋白质离心，除去过量的液体，使固体物浓度达24～28%(重量)，沉淀的蛋白质用水稀释，形成固体物为14.5%的浆液加入氢氧化钠调节浆液的pH到6.8。
缓慢地把磷酸溶液(85%重量)加入到氢氧化钙溶液(2.0%重量)中，并反应30分钟，来制备正磷酸钙含水凝胶。形成半透明、含水的正磷酸钙沉淀，并以离心方法浓缩。浓缩的正磷酸凝胶加入到大豆分离物的浆液中。添加凝胶以后的浆液固体物为14%(重量)，pH为7.0±0.05。要加入足够的凝胶，保证干基蛋白固体物中钙占2.6%(重量)，强化的浆液平衡1小时。
强化的浆液在85磅/英寸的压力下通过蒸气高压锅。在蒸气高压锅内，蒸气把浆液加热到310°F。8～10秒，以后，加热的浆液逐份地在较低的大气压下分散到接收罐中，然后强化矿物质的浆液喷雾干燥到水份低于5%(重量)。
实例12除了制备添加到分离物中的矿物质凝胶用的氢氧化钙和磷酸为1.0%以外，按照实例11所述制备强化矿物质的蛋白浆液。在这个实例中添加的凝胶要有足够的量，保证蛋白固体物中的钙为2.7%(重量)。
实例13从实例11～12得到的每一种分离物，按照实例10所述，用于制备婴儿食品。下面列出的表2，包括用实例11～12的蛋白组分制备的婴儿食品，对于食品中矿物质的悬浮性的评价。为了比较，使用对照样品，对照样品具用把干燥的正磷酸钙加入到未强化的蛋白分离物中来制备。
表2用实例11～13的强化蛋白组分制备的婴儿食品的评价悬浮的钙实例 食品的pH 100g食品中钙的毫克 毫克/100克 %总量11 6.8 67 67 10012 6.8 65 62 94对照 6.8 75 15 20很显然，对于在食品中钙的悬浮性来说，按照本专利组分制备的强化钙的分离蛋白显示出比较好的特性。
一切与本专利相当的，变化的或改性的都包括在本专利的范围之内。
权利要求
1.生产液体食品用的强化矿物质蛋白组分的方法包括(a)生成用于强化矿物质的碱土金属盐的含水凝胶；(b)将含水凝胶加入到分离植物蛋白的含水浆液中，形成强化矿物质的蛋白组分；(c)将蛋白组分脱水。
2.根据权项1的方法所述，其特征在于其中的碱土金属盐是一种钙盐。
3.根据权项1的方法所述，其特征在于所说的盐是磷酸钙。
4.根据权项1的方法所述，其特征在于所说的盐是正磷酸钙。
5.根据权项1的方法所述，其特征在于含水凝胶是在pH大于7时用碱土金属的氢氧化物和无机酸反应生成的。
6.根据权项5方法所述，其特征在于碱土金属氢氧化物是氢氧化钙。
7.根据权项5方法所述，其特征在于无机酸是磷酸。
8.根据权项5方法所述，其特征在于其pH大约是7.5～9.5。
9.根据权项1方法所述，其特征在于其浆液的固体物为5～20%(重量)，pH大约6.5～7.5。
10.根据权项1方法所述，其特征在于其含水凝胶固体物小于10%(重量)。
11.根据权项1方法所述，其特征在于其脱水是用喷雾干燥来完成的。
12.生产在液体食品中改善悬浮特性的强化钙质的蛋白组分的方法包括(a)形成钙盐的含水凝胶;(b)把上述的含水凝胶加入到分离植物蛋白的含水浆液中，形成强化钙质的蛋白组分;(c)把上述蛋白组分脱水。
13.根据权项12方法所述，其特征在于脱水后的蛋白组分中钙至少为蛋白固体物的1.5%。
14.根据权项13方法所述，其特征在于脱水后的蛋白组分中钙至少为蛋白固体物的2.7%。
15.根据权项12方法所述，其特征在于其盐是磷酸钙。
16.根据权项12方法所述，其特征在于其盐是正磷酸钙。
17.根据权项12方法所述，其特征在于其含水凝胶是在pH大于7时，用氢氧化钙和无机酸反应生成的。
18.根据权项17方法所述，其特征在于其无机酸是磷酸。
19.根据权项17方法所述，其特征在于其pH大约在7.5～9.5。
20.根据权项12方法所述，其特征在于浆液的固体物大约5到20%(重量)，pH大约6.5～7.5。
21.根据权项12方法所述，其特征在于其含水凝胶固体物不少于10%(重量)。
22.根据权项12方法所述，其特征在于其脱水是用喷雾干燥完成的。
23.根据权项12方法所述，其特征在于其植物蛋白物质是大豆。
24.根据权项12方法所述，其特征在于将植物蛋白物质的含水浆液加热到220°～400°F，保持充分的时间以使上述蛋白质中的酶抑制剂失活。
专利摘要
一种用于液体食品生产的，补充矿物质的蛋白组分的生产方法。先形成一种碱土金属盐类，如钙盐的含水凝胶，并把这种含水凝胶添加到分离大豆蛋白的浆液中，形成一种补充矿物质的大豆蛋白组分。然后将这种组分干燥，再悬浮在液体食品中，这样会改善矿物质在食品中的悬浮性。
文档编号A23J3/14GK87100413SQ87100413
公开日1987年9月16日 申请日期1987年2月2日
发明者桑塔·胡晨·林, 米昂格·扎·朝 申请人:拉尔斯顿·普里纳公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan