高蛋白酸奶产品及生产方法与流程

fat set-type yoghurt:effect of altered whey protein to casein ratio,fat content and microbial transglutaminase on rheological and sensorial properties,j food sci technol.(2017)54(8):2351
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2360)。然而，天然(未变性)乳清蛋白提供的一些营养作用优于变性乳清蛋白。例如，在一次力量训练后，与20克mwp、wph、wpc-80和奶相比，20克天然乳清会导致明显增加更快，峰值更高的血液亮氨酸浓度(hamarsland,h.,native whey induces higher and faster leucinemia than other whey protein supplements and milk:a randomized controlled trial,bmc nutrition(2017)3:10)。基于对小鼠的研究，与变性乳清相比，天然乳清被提出能促进免疫反应的改善和更高的谷胱甘肽水平(bounous,g.et al.the biological activity of undenatured dietary whey proteins:role of glutathione,clin.invest.med.(1991)14:296-309)。
7.酸奶是许多国家的主食。它是蛋白质、钙、磷、b族维生素(核黄素和b12)、色氨酸、维生素c、叶酸和锌的来源。如果乳清蛋白能够处于天然状态以保持蛋白质的功能和生物活性，则将提供更多的益处。


技术实现要素：

8.本发明涉及至少一种高蛋白酸奶产品的生产方法，该方法包括以下步骤：通过向奶中添加至少一种含蛋白质组分来制备酸乳酪奶，含蛋白质组分选自由至少一种含酪蛋白组分、至少一种含乳清蛋白组分及它们的组合组成的组，使得酸乳酪奶中乳清：酪蛋白的比例为约20:80至约90:10；在保持至少约75％的乳清蛋白处于未变性状态的巴氏杀菌条件下对酸乳酪奶进行热处理；以及用至少一种细菌培养物培养酸乳酪奶以生产酸奶产品，其中，添加至少一种含蛋白质组分使得酸奶中的总蛋白质含量为至少约12％，并且调整添加到酸乳酪奶中的含蛋白质组分的量和比例，以在从稀到浓的范围内调节酸奶产品的粘度。在许多方面，该含蛋白质组分选自由奶、奶油、脱脂奶、wpc、wpi、mpc、mpi、脱脂奶粉(nfdm)、uf奶及它们的组合组成的组。
9.在许多方面，该方法包括将至少一种选自由至少一种含酪蛋白组分、至少一种含乳清蛋白组分及它们的组合组成的组中的含蛋白质组分组合，以生产酸乳酪奶中乳清/酪蛋白比例为约20:80至约90:10的酸乳酪奶的；在保持至少约75％的乳清蛋白处于未变性状态的巴氏杀菌条件下对酸乳酪奶进行热处理；以及使用至少一种细菌培养物培养酸乳酪奶以生产酸奶产品，其中，添加至少一种含蛋白质组分导致酸奶中的总蛋白质含量为至少约12％，并且调节添加到酸乳酪奶中的含蛋白质组分的量和比例，以在从稀到浓的范围内调节酸奶产品的粘度。
10.在该方法的各种实施方案中，通过该方法生产的产品的粘度可以包括约100cp到约200,000cp。在各种实施方案中，添加至少一种含蛋白质组分以使得酸奶中的总蛋白质含量为至少约12％。在本发明的各个方面，酸奶中的总蛋白质含量为约12％至约25％。
11.本发明还提供了一种包括约12％至约25％蛋白质的酸奶产品，该酸奶产品同时包括酪蛋白和乳清蛋白，其中至少约75％的乳清蛋白处于未变性状态。
附图说明
12.图1是通过本发明的方法，使用80％全脂奶和20％wpi(20％蛋白质)，在166℉下热
处理(巴氏杀菌)15s，在2500psi、1150cp下均质化制得的液态酸奶产品图。
13.图2是通过本发明的方法，使用80％全脂奶、10％mpi和10％wpi(20％蛋白质)，在166℉下热处理15s，在2500psi、30000cp下均质化制得的浓稠(浓郁)酸奶产品图。
具体实施方式
14.本发明公开了一种用于生产酸奶的方法，其中，将温和的巴氏杀菌条件和酪蛋白与乳清的比例调节相结合，以生产具有可在约50cp至约200,000cp范围内的目标粘度的酸奶产品。低粘度产品可包括液态酸奶产品(例如，饮料酸奶)、酸奶糖浆和其他可流动产品。较高粘度的产品可包括具有花生酱稠度的产品，例如，可以涂抹、粘在勺子或棒上等。乳清与酪蛋白的比例范围为约20:80至约90:10，其中，较高的酪蛋白/乳清比例将粘度转向更稠的产品，而较低的酪蛋白/乳清比例(较高的乳清/酪蛋白比例)将粘度转向更稀、更易流动的产品。酪蛋白/乳清比例对酸奶产品粘度影响的示例如下表1所示。表1酪蛋白/乳清比例对酸奶产品粘度的影响表1酪蛋白/乳清比例对酸奶产品粘度的影响通过该方法生产的酸奶产品应包括乳清蛋白，其中，至少约75％的乳清蛋白是未变性的(天然的)。在本发明的许多方面，天然未变性乳清可包括至少约90％的天然乳清蛋白。
15.本发明的方法包括使用可以来源于各种哺乳动物源的奶，但在工业中通常是牛来源的。本领域技术人员将理解的是，奶可以是全脂奶、脱脂奶、低脂奶等形式，可以通过添加水将其充分浓缩和重组以用于酸奶培养，并且可以通过将奶粉与水混合以充分重组粉末以生产用于酸奶培养的起始材料来生产它。因此，该方法还包括将至少一种选自由至少一种含酪蛋白组分、至少一种含乳清蛋白组分及它们的组合组成的组中的含蛋白质组分组合，以生产酸乳酪奶中乳清/酪蛋白比例为约20:80至约90:10的酸乳酪奶；在保持至少约75％的乳清蛋白处于未变性状态的巴氏杀菌条件下对酸乳酪奶进行热处理；以及使用至少一种细菌培养物培养酸乳酪奶以生产酸奶产品，其中，添加至少一种含蛋白质组分使得酸奶中的总蛋白质含量为至少约12％，并且调节添加到酸乳酪奶中的含蛋白质组分的量和比例，以在从稀到浓的范围内调节酸奶产品的粘度。
16.除非另有说明，否则应按原样(例如，每100g成品的克数)给出量(尤其是乳清和酪蛋白的量)。本文使用的术语“酸奶产品”是通过本发明的方法制备的发酵奶产品。通过本发明方法生产的酸奶产品的粘度范围可以为约50cp至约200,000cp。由于它们是酸奶，因此在本文中也可将其称为酸奶。例如，美国食品和药物管理局将“酸奶”定义为一种通过使用产乳酸菌培养乳制品成分而生产的产品。用于酸奶生产的乳制品成分包括奶油、奶、部分脱脂奶、脱脂奶及它们的组合。其他可选成分包括，例如，浓缩脱脂奶、脱脂奶粉、酪乳、乳清、乳糖、乳清蛋白和乳球蛋白。通过本发明方法生产的产品符合这一定义，同时提供了一系列产
品—从液态酸奶到可涂抹的粘稠产品—为消费者提供了极好的选择。“天然蛋白质”和“未变性蛋白质”在本文中可互换使用，两者均指具有完全功能的蛋白质，不会因巴氏杀菌/热处理中使用的热量导致的变性而改变。
17.本发明的方法生产高蛋白酸奶产品，该方法包括以下步骤：通过向奶中添加至少一种选自由至少一种含酪蛋白组分、至少一种含乳清蛋白组分及它们的组合组成的组中的含蛋白质组分以制备酸乳酪奶，，以在酸乳酪奶中提供约20:80至约90:10的乳清/酪蛋白比例；在使至少约75％的乳清蛋白保持未变性状态的巴氏杀菌温度下对酸乳酪奶进行热处理；以及用至少一种细菌培养物培养酸乳酪奶以生产酸奶产品，其中，添加至少一种含蛋白质组分使得酸奶中的总蛋白质含量为至少约12％(例如，约12％至约25％)，并且调整添加到酸奶中的含蛋白质组分的量和比例，以将酸奶产品的粘度从约50cp调节到约200,000cp。
18.举例来说，诸如玉米糖浆的糖浆通常具有50-100cp的粘度，而花生酱通常具有约150,000cp至约200,000cp范围内的粘度。商用希腊酸奶的粘度一般约为21,000cp。粘度在本文中用厘泊来表示，其在本文中缩写为cp或cps。因此，该方法为制造商提供了生产例如液态酸奶产品、具有标准粘度的酸奶产品、粘度类似于希腊酸奶的酸奶产品和粘度类似于浓花生酱的酸奶产品的选择。
19.生产酸奶的标准方法是本领域技术人员已知的，并且这些方法可用于生产根据本发明的方法的产品，使用足够温和的巴氏杀菌温度，以通常将乳清蛋白保持在其天然状态，以及为更粘稠的酸奶产品(例如可涂抹的酸奶产品)提供更高的酪蛋白与乳清比例或为液态酸奶产品提供更高的乳清与酪蛋白比例的成分。
20.用于酸奶生产的材料可以选自例如原奶或巴氏杀菌的奶、分离的原奶油或巴氏杀菌的奶油、原脱脂奶或巴氏杀菌的脱脂奶、脱脂奶粉(nfdm)、乳清蛋白浓缩物(wpc)、乳清蛋白分离物(wpi)、乳蛋白浓缩物(mpc)、液体uf奶渗余物(“uf奶”，经过滤以产生比标准奶更低乳糖、更高蛋白质的奶)，和奶分离蛋白(mpi)。在各个方面，含蛋白质组分选自由奶、奶油、脱脂乳、wpc、wpi、mpc、mpi、脱脂奶粉(nfdm)及它们的组合组成的组。这些成分的各种组合用于生产粘度在约50厘泊(cp)至约200000厘泊(cp)范围内的产品。例如，如下表2所示，改变添加到酸乳酪奶中的wpi和mpc的量可以生产出具有不同蛋白质水平以及不同粘度的产品，而酸奶产品在产品的乳清蛋白部分中保持高水平的未变性乳清蛋白。表2蛋白质来源和含量——酸奶产品
21.为了生产酸奶产品，选择用于提供酪蛋白、乳清蛋白或它们的各种组合的来源的成分可以与酸乳酪奶结合，并在促进乳清蛋白保持其天然状态的巴氏杀菌条件下进行处理。巴氏杀菌条件可以包括例如适当持续时间的最低巴氏杀菌温度、瞬时巴氏杀菌(高温、短时、166℉下持续15秒)、间歇巴氏杀菌(150℉下持续30分钟)或更高的加热更短的时间(hhst、194℉下持续0.5秒)。将酸乳酪奶和添加的成分均质化并冷却至95-112℉(约42℃)的发酵温度。添加细菌发酵剂培养物，将混合物发酵至最终ph值为4.3至4.75，然后搅拌、剪切并冷却至35-50℉。此时，可以添加香料，酸奶可以与果肉等混合，并且其可以被分配到适当的容器中进行储存、运输和销售。
22.乳清蛋白通常以乳清蛋白分离物(wpi)或乳清蛋白浓缩物(wpc)的形式提供。奶分离蛋白(mpi)含有乳清蛋白，但乳清蛋白成分仅占总蛋白质含量的一小部分—奶中主要的蛋白质成分是酪蛋白。乳清蛋白浓缩物和分离物可以通过多种方式生产，这些方式通常涉及分离技术，例如过滤方法。优选的乳清蛋白组合物包括提供主要乳清蛋白的乳清蛋白分离物，该乳清蛋白包括β-乳球蛋白、α-乳清蛋白、糖巨肽(gmp)、免疫球蛋白、牛血清白蛋白(bsa)和乳铁蛋白。将乳清蛋白保持在天然(未变性)状态可为所得酸奶产品提供蛋白质功能，从而提高其营养价值。例如，β-乳球蛋白富含半胱氨酸，这是合成谷胱甘肽的重要氨基酸。α-乳清蛋白是生物活性肽和必需氨基酸的重要来源，包括色氨酸、赖氨酸、支链氨基酸和含硫氨基酸。糖巨肽(gmp)是κ-酪蛋白的c末端部分(106
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169)，在奶酪制作过程中释放到乳清中。糖巨肽可能有助于控制和抑制牙菌斑和龋齿的形成，促进饱腹感，据报道糖巨肽具有抗菌、抗龋齿、抑制胃酸、释放胆囊收缩素、益生元和免疫调节益处。牛血清白蛋白具有结合脂肪酸、抗诱变和预防癌症的作用。乳铁蛋白可有益于治疗胃和肠道溃疡、腹泻和丙型肝炎感染。它具有抗氧化活性，可防止细菌和病毒感染。它是一种免疫调节剂，可防止与衰老相关的组织损伤，促进健康的肠道细菌，可以预防某些形式的癌症，并调节身体处理铁的方式。表3列出了发明人在本发明方法中使用的市售乳清蛋白分离物中的主要蛋白质部分及其相对百分比。表3市售乳清蛋白分离物的蛋白质组成*表3市售乳清蛋白分离物的蛋白质组成*
*-glanbia nutritionals,inc.,monroe,wisconsin
23.最低巴氏杀菌条件是乳制品生产领域的技术人员已知的。这些条件通常是杀死引起人类q热的贝氏柯克斯体有机体所需的最低处理条件。贝氏柯克斯体是目前公认的奶中最耐热的病原体。例如，在美国，巴氏杀菌奶条例(pmo)规定了必须满足的条件以达到最低巴氏杀菌条件。然而，有趣的是，巴氏杀菌可以在奶中发现的重要蛋白质——例如5％或更少的乳清蛋白的的最低程度变性的情况下实现，尽管普遍认为乳清蛋白(尤其是β-乳球蛋白)的变性对于酸奶加工和酸奶凝胶的形成是必要的，但尽管pmo不要求，业界习惯使用旨在使蛋白质变性的巴氏杀菌。发明人发现，可以在不使乳清蛋白变性的情况下生产出具有所需凝胶强度和粘度的酸奶产品，事实上，通过利用保持蛋白质的未变性状态的巴氏杀菌条件，通过调整可以添加到酸乳酪奶中的蛋白质的量，更重要的是，通过调整酪蛋白与乳清蛋白的比例，可以生产乳品加工商可以专门针对的不同粘度的产品。表4列出了被认为足以破坏贝氏柯克斯体并符合巴氏杀菌法定标准的温度和时间的组合。这些温度/时间的组合可用于本发明的方法中，以实现巴氏杀菌，同时保持至少约75％的乳清蛋白处于其未变性状态。通常情况下，这些组合可以产生所需的巴氏杀菌效果，同时产生最小的变性(例如，乳清蛋白的变性小于10％)。表4奶制品巴氏杀菌的温度和时间组合温度时间巴氏杀菌类型63℃(145
°
f)30min低温巴氏杀菌72℃(161
°
f)15s高温短时巴氏杀菌(htst)89℃(191
°
f)1.0s更高热量更短时间(hhst)90℃(194
°
f)0.5s更高热量更短时间(hhst)94℃(201
°
f)0.1s更高热量更短时间(hhst)96℃(204
°
f)0.05s更高热量更短时间(hhst)100℃(212
°
f)0.01s更高热量更短时间(hhst)138℃(280
°
f)2.0s超高温巴氏杀菌(up)如果奶制品是浓缩的(浓稠的)，温度会增加3℃(5
°
f)。资料来源：国际乳制品协会(idfa)，https://www.idfa.org/news-views/media-kits/milk/pasteurization.
24.其他研究者先前已描述了具有一定百分比的未变性乳清蛋白的酸奶产品(ep3042565a1，jorgensen等人)。然而，jorgensen等人使用分离技术将酸乳酪奶的成分分离出来，然后再重新混合它们。更重要的是，他们教导将酪蛋白和天然乳清蛋白的混合物在一定温度下加热足够长的时间以使混合物中30％至70％的天然乳清蛋白变性。本发明不需要对酸乳酪奶的成分进行这种分离，并且发明人发现可以容易地制备具有所需粘度的酸奶产品，而不会使30％至70％的乳清蛋白变性。事实上，发明人已经生产了几种产品—从液态酸奶到可涂抹型酸奶—它们不具有可检测到的变性蛋白质。因此，本发明的方法提供了至少约75％的乳清蛋白处于它们的天然状态—因此是功能性状态。
25.本领域技术人员可以容易地确定特定产品的巴氏杀菌条件。最低法律要求是众所周知的，且β-乳球蛋白的变性动力学先前已被报道(sava，n.et al.the kinetics of heat-induced structural changes ofβ-lactoglobulin，j.dairy sci.(2005)88:1646
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1653)。
26.本发明提供的液态酸奶产品是真正的液态发酵酸奶，而不是通过使用标准酸奶或希腊酸奶作为组分添加到液体中得到具有酸奶风味的饮料生产的标准市售酸奶风味饮料。在通常被称为“酸奶饮品”的市售酸奶风味饮料中，酸奶成分通常通过包括高温巴氏杀菌在内的常规方法生产，因此所得酸奶饮品(实际上可能是仅用酸奶调味)中的蛋白质处于变性状态。
27.通过本发明的方法生产的酸奶产品还可以包含着色剂、调味剂和酸奶产品制造商所需的其他成分。然而，它们也可以以奶、乳清蛋白和酪蛋白作为成分—全天然成分，成为“清洁标签”。
28.本发明的酸奶产品可包括酸奶饮料、酸奶糖浆、标准酸奶、希腊酸奶、酸奶糊、可涂抹的酸奶产品、可通过挤压管或通过类似于冰淇淋的包装来食用的筒或管中的酸奶，例如所谓的push-pop(以和等品牌销售)。通过本发明的方法生产的酸奶产品还可以包括酸奶粉(即，粉状酸奶)，其通过将通过本发明的方法生产的酸奶干燥来生产高蛋白酸奶粉。合适的干燥条件，例如喷雾干燥，是本领域技术人员已知的。例如可以使用约235℃至约245℃的入口温度和约90℃至约95℃的出口温度来进行喷雾干燥。
29.应当指出，本发明提供的另一个优点是该方法允许生产蛋白质水平高于常规市售酸奶产品的高蛋白酸奶产品。表5列出了各种市售酸奶产品的蛋白质含量。蛋白质含量较高的产品是希腊酸奶，这并不奇怪，因此下面的列表仅包括希腊酸奶产品。表5市售希腊酸奶-蛋白质含量蛋白质含量如上表所示，即使在蛋白质含量较高的希腊酸奶中，蛋白质水平一般也达不到11％。本发明的方法提供粘度可根据需要改变的酸奶产品，同时还提供总蛋白质含量(即，包括酪蛋白和乳清蛋白部分)可以为至少约12％的酸奶产品。例如，在各种实施方案中，总蛋白质含量可包括约12％至约25％。
30.在本文中使用术语“包括”的情况下，应理解术语“由
……
组成”和“基本上由
……
组成”也可用于以更窄的方式来描述和保护本发明。
31.现在将通过以下非限制性实施例描述本发明。实施例
耐贮藏常温酸奶的生产
32.将全脂奶、乳清蛋白分离物(wpi)和乳蛋白分离物(mpi)(88％全脂奶、11％wpi、1％mpi)混合，得到包括15％蛋白质的酸乳酪奶组合物。蛋白质在90华氏度下下水合20分钟-30分钟，之后在167℉下进行巴氏杀菌20秒。巴氏杀菌产品在2500psi下均质化，冷却至108℉(约42℃)，并接种商业酸奶培养物。将接种的混合物在108
°
f下培育(培养)直到ph值达到4.65(5小时)，以及通过搅拌破坏凝固的酸奶。酸奶产品在166℉下巴氏杀菌6秒，与香料无菌混合，并装入无菌容器中。生产可饮用、可勺性和超浓酸奶产品
33.下表6列出了具有“稀”、“可勺性”或“特浓”特征的产品的酸乳酪奶中的成分含量。混合成分，并使用apv htst加热，持续16秒。使用gia(2000-2500psi)进行均质化。用细菌培养物(chr hansen xc-11)接种均质化的产品。表6表6wpi
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optisol 1092(glanbia nutritionals,inc.,monroe,wi)mpi
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mpi 90(idaho milk products,jerome,id)来自奶/蛋白粉的高蛋白酸奶
34.还通过将粉末与水混合以提供起始材料来生产酸奶。生产了两种不同的产品。第一种将83％的水与8％的脱脂奶粉、8％的乳清蛋白分离物和1％的乳蛋白浓缩物混合。第二种将79％的水与9％的全脂奶粉、8％的乳蛋白浓缩物和4％的乳清蛋白浓缩物混合。这些酸奶产品通常与使用液态奶作为起始材料制成的酸奶产品没有区别。