一种从发酵乳中分离蛋白凝胶微粒的方法与流程

本发明涉及乳制品检测，具体涉及一种从发酵乳中分离蛋白凝胶微粒的方法。

背景技术：

1、酸奶是一种以牛乳为主料，经巴氏杀菌冷却后加入乳酸菌发酵而制成的酸性乳制品。长期饮用酸奶可促进人体对磷、钙、铁的吸收，维持b族维生素平衡，缓解乳糖不耐症，降低胆固醇，预防心血管及肝脏疾病的发生，对便秘和细菌性腹泻起到预防作用。酸奶还能提高人体免疫力，抑制癌症，抗衰老，具有固齿和健发等美容作用。

2、口感、风味和质地是酸奶质量的重要感官评价指标，这与消费者对产品的接受程度直接相关。一些酸奶产品可能会给消费者带来诸如口腔粉感重(品尝时在口腔中感觉到有细小颗粒，像面粉或淀粉放在口中的感觉)，甚至会出现肉眼可见的“颗粒”等不良产品体验。值得注意的是，在搅拌型酸奶中其实并没有单独的颗粒，而是由蛋白质通过微弱连接形成的团簇，这些团簇构成了酸奶的弱凝胶系统。在粒径测试过程中，搅拌和稀释破坏了弱凝胶网络，形成了所谓的“颗粒”。搅拌型酸奶的弱凝胶结构主要取决于两个步骤：发酵过程中凝胶的形成和发酵后续机械加工对凝胶的破坏。酪蛋白胶束的直径在 50-300nm之间，是以胶体状态分散的细小结构元素，也可以被称作子结构。在发酵的过程中由于ph降低，导致酪蛋白胶束聚集，从而形成均一的凝胶网络。由于酸化，导致部分酪蛋白胶束发生游离，在凝胶网络中不再保持原有的状态。在加工过程中，机械应力破坏了凝胶网络的结构，便形成了直径在2-200μm的微凝胶颗粒，他们分散在乳清相中，形成了微凝胶悬浮液。其他观点认为，牛奶加热会导致乳清蛋白质肽链展开，使得蛋白质变性暴露出巯基与酪蛋白胶束上的κ -酪蛋白通过二硫键交联，同时乳清蛋白可能还会发生其他反应，最终形成二聚体和其他小的可溶性蛋白质聚集体。随着ph值的降低，变性乳清蛋白-酪蛋白复合体逐渐沉淀，而变性乳清蛋白倾向于聚集，形成大的不溶性复合物。

3、现有技术在分离纯化发酵乳中的成分(如乳酸菌多糖、乳清蛋白聚集体)时，通常采用体积排阻色谱法或膜过滤分离。例如：《牛乳加热及乳粉热相关工艺对蛋白聚合及凝固特性的影响》一文中对蛋白聚集体进行了分离，其采用双离心处理，以去除乳脂肪和大部分酪蛋白胶束，随后对获得的乳浆样品进行分子排阻色谱分析。但是该方法仅对热处理后的乳清蛋白聚集体进行了分离。由于发酵乳中的蛋白凝胶微粒尺寸和分子量远大于乳酸菌多糖和乳清蛋白聚集体，因此无法采用体积排阻色谱法或是膜过滤分离技术进行分离，而且目前并未有报道从发酵乳中提取较大颗粒物的有效方法。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提供了一种从发酵乳中分离蛋白凝胶微粒的方法，包括：采用ph值为3～6的乳酸溶液清洗发酵乳，而后通过过滤获得含有蛋白凝胶微粒的截留物。

2、本发明的分离方法操作简单，精确度高(粒径分布集中)，分离得到的蛋白凝胶微粒中所含杂质较少，且蛋白凝胶微粒结构变化较小，能比较真实地反应发酵乳体系内的蛋白凝胶微粒组成。其中，采用ph 值为3～6的乳酸溶液清洗发酵乳，能够维持发酵乳体系内部本身具有的化学键的组成和强度，有利于控制不同酪蛋白之间和/或不同乳清蛋白之间的分子间相互作用力(如氢键、二硫键、疏水相互作用等)，使得分离获得的蛋白凝胶微粒能够较大程度地维持原有形态。而且采用ph值为3～6的乳酸溶液清洗发酵乳后再进行过滤，能够显著提高过滤的分离精确度，获得的蛋白凝胶微粒杂质少。

3、在具体实施过程中，所述过滤中，依据分离目标颗粒尺寸范围，用80-2000目(截留尺寸6.5-180μm)的过滤器截留目标尺寸范围的蛋白凝胶微粒，该范围可以是一个或多个。

4、在具体实施过程中，包括但不限于采用定量硬化无灰滤纸和/或定量硬化低灰滤纸进行过滤。

5、作为本发明的一种优选的实施方案，所述乳酸溶液与发酵乳的 ph差值小于2。

6、作为本发明的一种优选的实施方案，采用与发酵乳的ph值相同的乳酸溶液清洗发酵乳。

7、采用的乳酸溶液的ph值与发酵乳的ph值越接近，蛋白凝胶微粒的分离效果越好。

8、作为本发明的一种优选的实施方案，所述清洗中，发酵乳与乳酸的质量比为1：0.056～0.28。

9、作为本发明的一种优选的实施方案，所述清洗进行2次以上；其中，至少一次清洗在40℃～60℃下进行。

10、本发明进一步发现，通过在上述温度范围的清洗与常温清洗相结合的模式，能够进一步去除发酵乳中的糖分、稳定剂和脂肪，减少最终获得的蛋白凝胶微粒中的杂质。

11、作为本发明的一种优选的实施方案，所述清洗在常温下和40℃～60℃下交替进行3次以上。

12、在具体实施过程中，每次清洗后静置，分离收集含有蛋白凝胶微粒的组分进行后续操作。

13、作为本发明的一种优选的实施方案，所述过滤包括：

14、对清洗后的发酵乳采用截留尺寸6.5～180微米的过滤器进行分级过滤，获得含有蛋白凝胶微粒的截留物；

15、优选地，在分级过滤之后，采用截留尺寸为2.5～2.7微米的滤纸过滤，获得含有蛋白凝胶微粒的截留物。

16、作为本发明的一种优选的实施方案，对清洗后的发酵乳，先采用截留尺寸为2.5～2.7微米的滤纸过滤，获得第一截留物；而后对所述第一截留物进行分级过滤。

17、作为本发明的一种优选的实施方案，采用乳酸溶液与所述第一截留物混合，而后进行分级过滤；所述乳酸溶液的ph值为3～6，或所述乳酸溶液的ph值与发酵乳的ph差值小于2，或所述乳酸溶液的ph值与发酵乳的ph值相同。

18、作为本发明的一种优选的实施方案，所述清洗在300～500rpm的转速下搅拌进行。

19、作为本发明的一种优选的实施方案，分离方法包括如下步骤：

20、(1)在常温下采用ph值为3～6的乳酸溶液清洗发酵乳；而后在40℃～60℃下采用所述乳酸溶液继续清洗发酵乳，冷却至5～10℃后弃去含有脂肪的析出物；

21、(2)重复步骤(1)2次以上；

22、(3)采用截留尺寸为2.5～2.7微米的滤纸过滤，获得第一截留物；

23、(4)采用所述乳酸溶液与所述第一截留物混合，而后采用截留尺寸6.5～180微米的过滤器进行分级过滤，获得含有蛋白凝胶微粒的截留物；

24、(5)采用截留尺寸为2.5～2.7微米的滤纸对分级过滤后的滤过液进行过滤，获得含有蛋白凝胶微粒的截留物。

25、作为本发明的一种较优选的实施方案，分离方法包括如下步骤：

26、(1)发酵乳低温清洗

27、用ph值为3～6的乳酸溶液对发酵乳进行清洗。

28、(2)静置，弃去上清液

29、清洗结束后静置，弃去上清液。

30、(3)中温清洗

31、用(1)配置的乳酸溶液于40～60℃下对(2)中的沉淀物进行清洗。

32、(4)冷却过夜

33、清洗结束后的悬浮液冷却至5～10℃，并保持该温度范围内静置过夜。

34、(5)弃去上层液体

35、过夜后的悬浮液上层液体会有富含脂肪物质析出，弃去上层液体。

36、(6)重复清洗

37、重复步骤(1)-(5)2次以上。

38、(7)过滤悬浮颗粒

39、选用定量硬化低灰滤纸(截留尺寸2.7μm)对清洗后的凝胶颗粒进行过滤，回收截留物，得到＞2.7μm的蛋白凝胶微粒。

40、(8)截留物重新分散

41、收集截留物用与原发酵乳ph值相同的乳酸溶液重新分散。

42、(9)分级过滤

43、依据分级分离目标颗粒尺寸范围，用150目(截留尺寸为106μm) 的过滤器截留＞106μm目标尺寸范围的蛋白凝胶微粒，收集截留物并冻干保存。

44、(10)终极过滤

45、选用定量硬化低灰滤纸(截留尺寸为2.7μm)对分级过滤后的透析液进行过滤，得到2.7μm-106μm范围内的蛋白凝胶微粒，回收截留物并冻干保存。

46、本领域技术人员可以进一步通过对上述优选方案进行组合，以得到本发明发酵乳中蛋白凝胶微粒分离方法的其它较优实施例。

47、本发明的有益效果在于：

48、本发明的分离方法分离得到的发酵乳蛋白凝胶微粒，其粒径分布集中在目标收集范围，精准度高，目标截留范围内频度＞90％；蛋白凝胶微粒中所含杂质较少，且凝胶微粒结构变化较小，能比较真实地反应发酵乳体系内的蛋白凝胶微粒组成。本发明的方法能够为企业和研究人员对造成发酵乳“粉感”或“颗粒感”的物质进行研究和调控提供技术支持。