一種利用離子交換脫鈣提高濃縮乳蛋白粉溶解性的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種利用離子交換脫鈣提高濃縮乳蛋白粉溶解性的方法，屬于乳粉加 工領域。
【背景技術】
[0002] 牛乳蛋白因具有良好的營養和功能特性，而在食品加工業中被廣泛的用作一種重 要的蛋白配料。隨著食品加工技術的發展，牛乳蛋白制品的種類不斷增加，其中濃縮乳蛋 白（milkproteinconcentrate,MPC)，一類相對新型的蛋白配料，是脫脂牛奶經超濾和洗 濾后再通過蒸發濃縮和噴霧干燥所得到的一類高蛋白粉。膜分離是一種綠色的非熱加工技 術，可最大程度地保持牛乳蛋白原有的結構和性質。MPC的干基蛋白質含量介于50-85%之 間，而且其蛋白組成與牛乳幾乎完全相同，尤其適用于乳酪的生產。此外，MPC還可代替脫 脂粉、干酪素或濃縮乳清蛋白等而被應用到營養食品中。
[0003] 但是由于MPC的蛋白含量較高，因此其儲藏穩定較性差，在應用過程中存在的主 要問題是：
[0004] (1)新生產的MPC溶解性較低，而且其在貯藏過程中溶解性降低較快；
[0005] (2)較低的溶解性也會影響MPC的其它功能性質，進而阻礙了其在食品工業中的 應用。比如，MPC作為蛋白強化劑應用到高蛋白乳制品（如酸奶和乳酪）的生產時，如果其 復溶程度較低，最終的產品中會形成結塊，從而影響產品的品質。
【發明內容】
[0006] 針對MPC在應用中的缺陷，本發明提供一種利用離子交換脫鈣提高MPC溶解性的 方法。該方法通過添加陽離子交換樹脂的方法脫除MPC中的鈣，在保證其溶解性的同時最 大程度保留其營養價值，即在最大程度提高溶解性的基礎上，又使鈣的流失最小化。本專利 工藝合理，制備效率高，適合工業化生產。具體的工藝方案如下：
[0007] (一）乳蛋白濃縮液的制備：原料乳，通過截留分子量為5000-50, 000MWC0的聚醚 砜中空纖維超濾膜，25-50°C下進行超濾。根據濃縮倍數不同得到的固形物含量在5-25%， 蛋白質干基含量介于50-85%的濃縮乳蛋白截留液；或者直接將市售MPC復溶于水至溶液 固形物含量為5-25%。
[0008] (二）離子交換脫鈣：濃縮液中加入不同量的陽離子交換樹脂在室溫下l_3h脫鈣 5-40%，優選 10-30%。
[0009] (三）調節pH :用稀酸溶液將離子交換后濃縮液的pH調節至6. 5-7. 0。
[0010] (四）蒸發濃縮：采用降膜蒸發裝置在低于70°C下將脫鈣截留液濃縮汁固形物含 量為 15-35%。
[0011] (五）噴霧干燥：噴霧干燥的進口溫度在160-200°C，出口溫度控制為70-90°C，得 到脫鈣MPC。
[0012] 所述的原料乳包括全脂乳、巴氏殺菌脫脂乳、或脫脂乳粉復溶物，其中全脂乳還需 要經脫脂處理。
[0013] 所述的濃縮液包括原料乳超濾截留液或MPC復溶物。
[0014] 所述的陽離子交換劑可以是強酸型陽離子交換樹脂（如AmberliteSR1LNa，交換 容量2. 1eq/L，功能基團為磺酸基團），或者是弱酸型陽離子交換樹脂（如DuoliteResin C433,交換容量4. 2eq/L，功能基團為交聯聚丙烯酸基團）。
[0015] 所述的稀酸溶液可以是稀鹽酸、檸檬酸或乳酸溶液。
[0016] 采用上述工藝方案的有益效果在于：利用超濾可以最大程度地保持牛乳蛋白原有 的結構和性質，提高蛋白含量，降低乳糖殘存，同時可根據濃縮倍數不同來制備不同蛋白干 基含量的MPC。脫鈣采用添加陽離子交換樹脂的方法，方法簡單安全，條件溫和，且不會影響 蛋白質的品質，脫鈣率的可控性較強，適合大規模的工業生產。研究發現少許脫鈣即脫鈣率 為10-30%時MPC的溶解性大大提高，因此離子交換法脫鈣可在少量脫鈣的情況下使得MPC 的溶解性大大提高，既能最大程度保持MPC的功能性，如凝膠性、乳化性、起泡性，又能保證 MPC的營養價值。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發明中實施案例1的不同脫鈣率MPC在45°C下儲藏9天的溶解度變化。
【具體實施方式】
[0018] 以下通過實施例對本發明進行具體說明。
[0019] 實施案例1
[0020] -種以脫脂乳為原料，利用強酸型陽離子交換樹脂脫鈣提高MPC溶解性的方法， 其具體工藝步驟如下：
[0021] 取40L市售巴氏殺菌脫脂乳，采用截留分子量為10, 000 MWC0的聚醚砜超濾膜處 理，超濾溫度為35°C，經過一次超濾、三次洗濾，前三次濃縮倍數為3倍，最后一次濃縮4倍， 其基本指標可參考表1。截留液固形物含量為9%，pH值為7.0。加入50-550g強酸型陽離 子交換樹脂AmberliteSR1LNa，室溫離子交換處理2h后，pH值為7. 0-7. 5,將pH值調節 至7.0，在低于70°(：下進行降膜蒸發使固形物含量為21%。最后在175°(：進口溫度、75°(：出 口溫度下噴霧干燥得脫鈣MPC，最終脫鈣率可達5-50 %。
[0022] 表1.脫脂乳經一次超濾和三次洗濾所得濃縮乳蛋白截留液的基本指標
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[0024] 經離丁乂伏們胭見牲;口，Mru取半見衣z。
[0025]表2.不同脫鈣率MPC所需加入的強、弱酸型陽離子交換樹脂量
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[0027] 將不同脫鈣率MPC在45°C下做加速儲藏實驗，其溶解度的變化見圖1。儲藏第0 天時，未脫鈣的MPC溶解度為88 %，而脫鈣15、23、35、46 %的MPC溶解度均在90-98 %之間， 表明脫鈣MPC未儲藏時的溶解性就優于未脫鈣的MPC;儲藏9天后，未脫鈣的MPC溶解度降 到40 %，15 %脫鈣的MPC溶解度為82 %，23、35、46 %脫鈣的MPC溶解度仍保持在95 %左右， 表明其貯藏穩定性非常好，同時可以看出脫鈣20%左右的MPC儲藏穩定性已經很好，且能 最大程度保留營養價值。
[0028] 實施案例2
[0029] -種以MPC復溶物為原料，利用弱酸型陽離子交換樹脂脫鈣提高MPC溶解性的方 法，其具體工藝步驟如下：
[0030] 取市售2kgMPC干粉復溶于20L去離子水中配制固形物含量為10% (w/v)的濃縮 乳蛋白溶液，50°C下恒溫水浴攪拌lh，均質壓力28Mpa下均質2次，pH值為6. 9。加入150g 弱酸型陽離子交換樹脂DuoliteResinC433,室溫下離子交換處理1. 5h后，pH值為7. 1。 將pH調節至6. 9。在低于70°C下進行降膜蒸發使固形物含量為22%，然后在180/75°C下 噴霧干燥，脫鈣率達15%。
[0031] 實施案例3
[0032] -種以全脂乳為原料，利用強酸型陽離子交換樹脂脫鈣提高MPC溶解性的方法， 其具體工藝步驟如下：
[0033] 取80L新鮮全脂乳脫除脂肪后，采用截留分子量為10, 000MWC0的聚醚砜超濾膜處 理，超濾溫度為35°C，經過一次超濾、三次洗濾，前三次濃縮倍數為3倍，最后一次濃縮4倍， 即滲透液體積為60L，濃縮乳蛋白截留液為20L時停止超濾。截留液固形物含量為12%，pH 值為6.8。加入500g強酸型陽離子交換樹脂AmberliteSR1LNa做離子交換處理3h后， pH值為7. 2,將pH調節至6. 8。在低于70°C下進行降膜蒸發使固形物含量為19%，然后在 175/80°C下噴霧干燥得MPC干粉，脫鈣率可達23 %。
【主權項】
1. 一種通過離子交換脫鈣提高濃縮乳蛋白粉溶解性的方法，其特征在于，經過如下具 體的工藝步驟： (1) 乳蛋白濃縮液的制備：原料乳，通過截留分子量為5000-50, OOOMffCO的聚醚砜中空 纖維超濾膜，25-50°C下進行超濾。根據濃縮倍數不同得到的固形物含量在5-25%，蛋白質 干基含量介于50-85%的濃縮乳蛋白截留液；或者直接將市售濃縮乳蛋白粉復溶于水至溶 液固形物含量為5-25%。 (2) 離子交換脫鈣：濃縮液中加入不同量的陽離子交換樹脂處理l_3h，脫鈣5-40%，優 選 10-30 %〇 (3) 調節pH :用稀酸溶液將離子交換后濃縮液的pH調節至6. 5-7. 0。 (4) 蒸發濃縮：采用降膜蒸發裝置在低于70°C下將脫鈣乳蛋白濃縮液濃縮至固形物含 量為 15-35%。 (5) 噴霧干燥：噴霧干燥的進口溫度在160-200°C，出口溫度為70-90°C，制得脫鈣濃縮 乳蛋白粉。2. 根據權利要求1所述的原料乳包括全脂乳、巴氏殺菌脫脂乳、或脫脂乳粉復溶物，其 中全脂乳還需要經過脫脂處理。3. 根據權利要求1所述的濃縮液包括原料乳超濾截留液或市售濃縮乳蛋白粉復溶物。4. 根據權利要求1所述的陽離子交換劑可以是強酸型陽離子交換樹脂（如Amberlite SRlL Na，交換容量2. leq/L，功能基團為磺酸基團），或者是弱酸型陽離子交換樹脂（如 Duolite Resin C433,交換容量4. 2eq/L，功能基團為交聯聚丙烯酸基團）。5. 根據權利要求1所述的稀酸溶液可以是稀鹽酸、檸檬酸或乳酸溶液。6. 根據權利要求1所述的脫鈣濃縮乳蛋白粉可用于生產高品質乳酪、高蛋白酸奶、蛋 白營養品等。
【專利摘要】本發明涉及一種通過離子交換脫鈣提高濃縮乳蛋白粉溶解性的方法。原料乳通過超濾得到濃縮乳蛋白截留液，或者用市售濃縮乳蛋白粉直接復溶得到乳蛋白濃縮液，加入陽離子交換樹脂進行離子交換脫鈣。得到的脫鈣乳蛋白濃縮液經過噴霧干燥得到脫鈣濃縮乳蛋白粉。這種脫鈣濃縮乳蛋白粉的優點在于，其溶解性較好、貯藏穩定性較高；并且部分脫鈣(10-30％)，在大大提高濃縮乳蛋白粉溶解性的同時，又能保證其一定的營養價值與功能性質(如凝膠性、乳化性、起泡性等)。這種部分脫鈣的濃縮乳蛋白粉可用于生產高品質乳酪、高蛋白酸奶以及蛋白營養品等。
【IPC分類】A23C19/00, A23C9/13, A23J1/20
【公開號】CN105104704
【申請號】CN201510572236
【發明人】周鵬, 劉大松, 徐雨婷, 李娟 , 魏冠棉
【申請人】江南大學
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月9日