一种利用离子交换脱钙提高浓缩乳蛋白粉溶解性的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用离子交换脱钙提高浓缩乳蛋白粉溶解性的方法，属于乳粉加 工领域。
【背景技术】
[0002] 牛乳蛋白因具有良好的营养和功能特性，而在食品加工业中被广泛的用作一种重 要的蛋白配料。随着食品加工技术的发展，牛乳蛋白制品的种类不断增加，其中浓缩乳蛋 白（milkproteinconcentrate,MPC)，一类相对新型的蛋白配料，是脱脂牛奶经超滤和洗 滤后再通过蒸发浓缩和喷雾干燥所得到的一类高蛋白粉。膜分离是一种绿色的非热加工技 术，可最大程度地保持牛乳蛋白原有的结构和性质。MPC的干基蛋白质含量介于50-85%之 间，而且其蛋白组成与牛乳几乎完全相同，尤其适用于乳酪的生产。此外，MPC还可代替脱 脂粉、干酪素或浓缩乳清蛋白等而被应用到营养食品中。
[0003] 但是由于MPC的蛋白含量较高，因此其储藏稳定较性差，在应用过程中存在的主 要问题是：
[0004] (1)新生产的MPC溶解性较低，而且其在贮藏过程中溶解性降低较快；
[0005] (2)较低的溶解性也会影响MPC的其它功能性质，进而阻碍了其在食品工业中的 应用。比如，MPC作为蛋白强化剂应用到高蛋白乳制品（如酸奶和乳酪）的生产时，如果其 复溶程度较低，最终的产品中会形成结块，从而影响产品的品质。
【发明内容】
[0006] 针对MPC在应用中的缺陷，本发明提供一种利用离子交换脱钙提高MPC溶解性的 方法。该方法通过添加阳离子交换树脂的方法脱除MPC中的钙，在保证其溶解性的同时最 大程度保留其营养价值，即在最大程度提高溶解性的基础上，又使钙的流失最小化。本专利 工艺合理，制备效率高，适合工业化生产。具体的工艺方案如下：
[0007] (一）乳蛋白浓缩液的制备：原料乳，通过截留分子量为5000-50, 000MWC0的聚醚 砜中空纤维超滤膜，25-50°C下进行超滤。根据浓缩倍数不同得到的固形物含量在5-25%， 蛋白质干基含量介于50-85%的浓缩乳蛋白截留液；或者直接将市售MPC复溶于水至溶液 固形物含量为5-25%。
[0008] (二）离子交换脱钙：浓缩液中加入不同量的阳离子交换树脂在室温下l_3h脱钙 5-40%，优选 10-30%。
[0009] (三）调节pH :用稀酸溶液将离子交换后浓缩液的pH调节至6. 5-7. 0。
[0010] (四）蒸发浓缩：采用降膜蒸发装置在低于70°C下将脱钙截留液浓缩汁固形物含 量为 15-35%。
[0011] (五）喷雾干燥：喷雾干燥的进口温度在160-200°C，出口温度控制为70-90°C，得 到脱钙MPC。
[0012] 所述的原料乳包括全脂乳、巴氏杀菌脱脂乳、或脱脂乳粉复溶物，其中全脂乳还需 要经脱脂处理。
[0013] 所述的浓缩液包括原料乳超滤截留液或MPC复溶物。
[0014] 所述的阳离子交换剂可以是强酸型阳离子交换树脂（如AmberliteSR1LNa，交换 容量2. 1eq/L，功能基团为磺酸基团），或者是弱酸型阳离子交换树脂（如DuoliteResin C433,交换容量4. 2eq/L，功能基团为交联聚丙烯酸基团）。
[0015] 所述的稀酸溶液可以是稀盐酸、柠檬酸或乳酸溶液。
[0016] 采用上述工艺方案的有益效果在于：利用超滤可以最大程度地保持牛乳蛋白原有 的结构和性质，提高蛋白含量，降低乳糖残存，同时可根据浓缩倍数不同来制备不同蛋白干 基含量的MPC。脱钙采用添加阳离子交换树脂的方法，方法简单安全，条件温和，且不会影响 蛋白质的品质，脱钙率的可控性较强，适合大规模的工业生产。研究发现少许脱钙即脱钙率 为10-30%时MPC的溶解性大大提高，因此离子交换法脱钙可在少量脱钙的情况下使得MPC 的溶解性大大提高，既能最大程度保持MPC的功能性，如凝胶性、乳化性、起泡性，又能保证 MPC的营养价值。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明中实施案例1的不同脱钙率MPC在45°C下储藏9天的溶解度变化。
【具体实施方式】
[0018] 以下通过实施例对本发明进行具体说明。
[0019] 实施案例1
[0020] -种以脱脂乳为原料，利用强酸型阳离子交换树脂脱钙提高MPC溶解性的方法， 其具体工艺步骤如下：
[0021] 取40L市售巴氏杀菌脱脂乳，采用截留分子量为10, 000 MWC0的聚醚砜超滤膜处 理，超滤温度为35°C，经过一次超滤、三次洗滤，前三次浓缩倍数为3倍，最后一次浓缩4倍， 其基本指标可参考表1。截留液固形物含量为9%，pH值为7.0。加入50-550g强酸型阳离 子交换树脂AmberliteSR1LNa，室温离子交换处理2h后，pH值为7. 0-7. 5,将pH值调节 至7.0，在低于70°(：下进行降膜蒸发使固形物含量为21%。最后在175°(：进口温度、75°(：出 口温度下喷雾干燥得脱钙MPC，最终脱钙率可达5-50 %。
[0022] 表1.脱脂乳经一次超滤和三次洗滤所得浓缩乳蛋白截留液的基本指标
[0023]
[0024] 经离丁乂伏們胭见牲;口，Mru取半见衣z。
[0025]表2.不同脱钙率MPC所需加入的强、弱酸型阳离子交换树脂量
[0026]
[0027] 将不同脱钙率MPC在45°C下做加速储藏实验，其溶解度的变化见图1。储藏第0 天时，未脱钙的MPC溶解度为88 %，而脱钙15、23、35、46 %的MPC溶解度均在90-98 %之间， 表明脱钙MPC未储藏时的溶解性就优于未脱钙的MPC;储藏9天后，未脱钙的MPC溶解度降 到40 %，15 %脱钙的MPC溶解度为82 %，23、35、46 %脱钙的MPC溶解度仍保持在95 %左右， 表明其贮藏稳定性非常好，同时可以看出脱钙20%左右的MPC储藏稳定性已经很好，且能 最大程度保留营养价值。
[0028] 实施案例2
[0029] -种以MPC复溶物为原料，利用弱酸型阳离子交换树脂脱钙提高MPC溶解性的方 法，其具体工艺步骤如下：
[0030] 取市售2kgMPC干粉复溶于20L去离子水中配制固形物含量为10% (w/v)的浓缩 乳蛋白溶液，50°C下恒温水浴搅拌lh，均质压力28Mpa下均质2次，pH值为6. 9。加入150g 弱酸型阳离子交换树脂DuoliteResinC433,室温下离子交换处理1. 5h后，pH值为7. 1。 将pH调节至6. 9。在低于70°C下进行降膜蒸发使固形物含量为22%，然后在180/75°C下 喷雾干燥，脱钙率达15%。
[0031] 实施案例3
[0032] -种以全脂乳为原料，利用强酸型阳离子交换树脂脱钙提高MPC溶解性的方法， 其具体工艺步骤如下：
[0033] 取80L新鲜全脂乳脱除脂肪后，采用截留分子量为10, 000MWC0的聚醚砜超滤膜处 理，超滤温度为35°C，经过一次超滤、三次洗滤，前三次浓缩倍数为3倍，最后一次浓缩4倍， 即渗透液体积为60L，浓缩乳蛋白截留液为20L时停止超滤。截留液固形物含量为12%，pH 值为6.8。加入500g强酸型阳离子交换树脂AmberliteSR1LNa做离子交换处理3h后， pH值为7. 2,将pH调节至6. 8。在低于70°C下进行降膜蒸发使固形物含量为19%，然后在 175/80°C下喷雾干燥得MPC干粉，脱钙率可达23 %。
【主权项】
1. 一种通过离子交换脱钙提高浓缩乳蛋白粉溶解性的方法，其特征在于，经过如下具 体的工艺步骤： (1) 乳蛋白浓缩液的制备：原料乳，通过截留分子量为5000-50, OOOMffCO的聚醚砜中空 纤维超滤膜，25-50°C下进行超滤。根据浓缩倍数不同得到的固形物含量在5-25%，蛋白质 干基含量介于50-85%的浓缩乳蛋白截留液；或者直接将市售浓缩乳蛋白粉复溶于水至溶 液固形物含量为5-25%。 (2) 离子交换脱钙：浓缩液中加入不同量的阳离子交换树脂处理l_3h，脱钙5-40%，优 选 10-30 %〇 (3) 调节pH :用稀酸溶液将离子交换后浓缩液的pH调节至6. 5-7. 0。 (4) 蒸发浓缩：采用降膜蒸发装置在低于70°C下将脱钙乳蛋白浓缩液浓缩至固形物含 量为 15-35%。 (5) 喷雾干燥：喷雾干燥的进口温度在160-200°C，出口温度为70-90°C，制得脱钙浓缩 乳蛋白粉。2. 根据权利要求1所述的原料乳包括全脂乳、巴氏杀菌脱脂乳、或脱脂乳粉复溶物，其 中全脂乳还需要经过脱脂处理。3. 根据权利要求1所述的浓缩液包括原料乳超滤截留液或市售浓缩乳蛋白粉复溶物。4. 根据权利要求1所述的阳离子交换剂可以是强酸型阳离子交换树脂（如Amberlite SRlL Na，交换容量2. leq/L，功能基团为磺酸基团），或者是弱酸型阳离子交换树脂（如 Duolite Resin C433,交换容量4. 2eq/L，功能基团为交联聚丙烯酸基团）。5. 根据权利要求1所述的稀酸溶液可以是稀盐酸、柠檬酸或乳酸溶液。6. 根据权利要求1所述的脱钙浓缩乳蛋白粉可用于生产高品质乳酪、高蛋白酸奶、蛋 白营养品等。
【专利摘要】本发明涉及一种通过离子交换脱钙提高浓缩乳蛋白粉溶解性的方法。原料乳通过超滤得到浓缩乳蛋白截留液，或者用市售浓缩乳蛋白粉直接复溶得到乳蛋白浓缩液，加入阳离子交换树脂进行离子交换脱钙。得到的脱钙乳蛋白浓缩液经过喷雾干燥得到脱钙浓缩乳蛋白粉。这种脱钙浓缩乳蛋白粉的优点在于，其溶解性较好、贮藏稳定性较高；并且部分脱钙(10-30％)，在大大提高浓缩乳蛋白粉溶解性的同时，又能保证其一定的营养价值与功能性质(如凝胶性、乳化性、起泡性等)。这种部分脱钙的浓缩乳蛋白粉可用于生产高品质乳酪、高蛋白酸奶以及蛋白营养品等。
【IPC分类】A23C19/00, A23C9/13, A23J1/20
【公开号】CN105104704
【申请号】CN201510572236
【发明人】周鹏, 刘大松, 徐雨婷, 李娟 , 魏冠棉
【申请人】江南大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月9日