專利名稱：營養(yǎng)礦物強(qiáng)化牛奶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造鈣或其它礦物強(qiáng)化的牛奶，調(diào)和牛奶，或者奶粉的方法。
背景技術(shù)：
鈣是人類營養(yǎng)必需的礦物，約占成人總體重的1.5～2％。除了給骨骼和牙齒提供骨骼結(jié)構(gòu)外，鈣還在其他許多機(jī)體日常功能中起重要作用。鈣對(duì)于正常的血液凝結(jié)，神經(jīng)脈沖傳導(dǎo)，肌肉收縮和放松，以及調(diào)節(jié)體液，激素分泌和細(xì)胞分化都很重要。
近來，鈣因?yàn)槠鋵?duì)疾病，例如骨質(zhì)疏松癥的預(yù)防可能有作用，而在飲食療法中逐漸受到更多的重視。鈣的每日推薦補(bǔ)充量(RDA)為婦女1200mg，成年男性800mg。奶制品被認(rèn)為是極好的鈣源，通過攝取奶制品基本上可以滿足RDA。
牛奶是一種奶制品，也是這樣一種鈣源。每升牛奶中一般含1200mg鈣。但是，隨著鈣需求量的增加，有必要生產(chǎn)加鈣的牛奶，以使一次服用的牛奶中含更大量鈣。
加鈣牛奶為那些沒有選擇消費(fèi)大量奶制品的人們提供了一種補(bǔ)充鈣礦物的替代方法。
一些加鈣牛奶制品采用鈣的相對(duì)不溶形式，例如磷酸三鈣或碳酸鈣，其缺點(diǎn)在于有含沙的口感以及鈣鹽的沉淀。這些形式的鈣需要使用懸浮劑以維持鈣的懸浮狀態(tài)。
已經(jīng)觀察到向牛奶中加入鈣鹽會(huì)導(dǎo)致pH的下降。據(jù)認(rèn)為pH下降是這種加鈣牛奶缺少熱穩(wěn)定性的一個(gè)原因，其中在巴氏滅菌之后出現(xiàn)沉淀。加入鈣后增加了牛奶的鈣活性，這也促進(jìn)了熱不穩(wěn)定性。這導(dǎo)致一些制造商在巴氏滅菌之后加鈣。
US專利5,449,523說明書中公開了一種制造加鈣酸乳酪的方法。該方法包括將可發(fā)酵的奶制品和堿性試劑，螯合劑[優(yōu)選堿金屬檸檬酸鹽]以及可溶性鈣源混合的步驟。向混合物中加入的堿性試劑和螯合劑的數(shù)量能有效地維持酸乳酪基混合物的pH大于約6.7。然后將酸乳酪基混合物巴氏滅菌，冷卻并接種酸乳酪引酵物。說明書聲明該發(fā)明是基于如下出乎意外的發(fā)現(xiàn)如果在巴氏滅菌之前使pH不低于約6.7，可以大大改善酸乳酪的熱穩(wěn)定性。而且，在可以向牛奶中加入補(bǔ)充鈣源的同時(shí)，通過幾乎與鈣源同時(shí)加入的其數(shù)量足以防止pH降低到6.7以下的螯合劑和/或堿性試劑，可維持pH大于6.7。經(jīng)驗(yàn)表明用檸檬酸鹽和其他螯合劑穩(wěn)定的牛奶的不足之處在于，由于鈣從蛋白膠束中移出以及釋放干酪素到清液中而顯得半透明。
越來越多的其他營養(yǎng)礦物，例如鎂，鐵，鋅也被加入到牛奶和奶制品中。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供不再有上述缺點(diǎn)的熱穩(wěn)定的鈣和其他營養(yǎng)礦物強(qiáng)化牛奶。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是制造鈣和其他營養(yǎng)礦物強(qiáng)化奶粉，該奶粉在還原后再加工時(shí)具有良好的熱穩(wěn)定性。
發(fā)明概述本發(fā)明的根據(jù)在于如下發(fā)現(xiàn)可以通過加入有效數(shù)量的磷酸鹽而穩(wěn)定鈣和/或營養(yǎng)礦物強(qiáng)化牛奶，磷酸鹽能夠使鈣和/或營養(yǎng)礦物移進(jìn)蛋白膠束中并維持pH處于6.5～7.5之間，優(yōu)選為pH6.8～7.0。這與螯合劑例如檸檬酸鹽和聚磷酸鹽效果相反，螯合物在高濃度時(shí)分解干酪素膠束，導(dǎo)致鈣從膠束中遷出并釋放干酪素到清液中。與之相反，本發(fā)明加入的磷酸鹽保持了干酪素膠束的完整性。
本說明書中，術(shù)語牛奶或強(qiáng)化牛奶是指牛奶基產(chǎn)品，包括鮮牛奶，復(fù)制牛奶，改性牛奶或濃縮牛奶，它們既可以作為飲料，也可以用作進(jìn)一步加工的成分。該成分可以是牛奶，濃縮牛奶或奶粉，而進(jìn)一步加工包括制造其他奶制品，例如干酪，酸乳酪，由牛奶制得的奶粉，濃縮奶或奶粉的加工。
鈣以外的其他營養(yǎng)礦物為鐵，鎂，鋅或錳。
因此，本發(fā)明提供了制造鈣或營養(yǎng)礦物強(qiáng)化牛奶的方法，該方法包括如下步驟-向牛奶中加入可溶的鈣和/或營養(yǎng)礦物化合物，-在鈣和/或營養(yǎng)礦物加入之前或者之后加入有效量的磷酸鹽，它能夠使鈣和/或營養(yǎng)礦物移進(jìn)蛋白膠束中并維持pH處于6.5～7.5之間。
優(yōu)選的磷酸鹽為焦磷酸鹽或正磷酸鹽，并優(yōu)選正磷酸二氫鈉，正磷酸氫二鈉，正磷酸三鈉，正磷酸二氫鉀，正磷酸氫二鉀和正磷酸三鉀中的一種或多種。
另一方面，本發(fā)明提供了鈣或營養(yǎng)礦物強(qiáng)化牛奶，該強(qiáng)化牛奶包括牛奶，可溶的鈣或營養(yǎng)化合物以及在加熱處理中有效地穩(wěn)定牛奶的量的磷酸鹽，該磷酸鹽使得鈣或營養(yǎng)礦物移進(jìn)蛋白膠束中并維持pH處于6.5～7.5之間。
本發(fā)明中加入的鈣或營養(yǎng)礦物不需要加入懸浮劑。優(yōu)選地，鈣和/或營養(yǎng)礦物是以可溶性鹽形式加入的。據(jù)認(rèn)為加入到牛奶中的礦物，在正磷酸鹽的存在下，移動(dòng)到牛奶的膠束相中，其中礦物在膠束中以膠體懸浮物形式存在。其他形式的可溶鈣或營養(yǎng)礦物在和諸如檸檬酸鹽的螯合劑一起加入時(shí)，有促進(jìn)鈣移出膠束的相反效果，導(dǎo)致牛奶呈半透明外觀。因?yàn)檎姿猁}促進(jìn)向膠束內(nèi)的遷移，熱穩(wěn)定的牛奶中加鈣的上限也增加了。
使用本發(fā)明的磷酸鹽時(shí)，保證強(qiáng)化牛奶熱穩(wěn)定的pH范圍比加入諸如檸檬酸鹽的螯合劑情況下要寬?？梢酝ㄟ^加入適當(dāng)?shù)牧姿猁}或者正磷酸鹽或者磷酸鹽或正磷酸鹽混合物來控制加鈣牛奶的pH。例如，正磷酸三鈉為強(qiáng)堿性，正磷酸二鈉鹽為弱堿性，而正磷酸一鈉鹽呈微酸性。使用適當(dāng)?shù)氖称芳?jí)堿或酸調(diào)節(jié)pH至6.5～7.5也屬于本發(fā)明范疇。加入加鈣牛奶的堿性試劑的量應(yīng)足以使pH落入特定的范圍。最好是接近pH7，但是當(dāng)pH處于6.5～7.5之間時(shí)即可以達(dá)到足夠的熱穩(wěn)定性。
加入加鈣牛奶的正磷酸鹽數(shù)量主要根據(jù)加入牛奶的補(bǔ)充鈣數(shù)量和即將進(jìn)行的加熱處理而定。通常，向牛奶中加入充足的正磷酸鹽，使所加鈣和所加正磷酸鹽的摩爾比為1∶1。根據(jù)牛奶固有的熱穩(wěn)定性和鈣強(qiáng)化程度，也可采用高一些或低一些的比例。但是，所加鈣和所加正磷酸鹽的比例，在需要進(jìn)行高溫處理(例如90℃加熱10分鐘)時(shí)，一般介于摩爾比2∶1～1∶2之間。低水平的磷酸鹽可適用于在巴氏滅菌條件(即72℃加熱30秒)下提供足夠的熱穩(wěn)定性。
本發(fā)明優(yōu)選形式中，每千克成品鈣強(qiáng)化脫脂牛奶固體加8g鈣。因此，所加鈣的實(shí)際量根據(jù)需強(qiáng)化牛奶中的牛奶固體量而定。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)文本P.Walstra和R.Jenness，“Dairy Chemistry and Physics”，John Wiley & Sons，Yew York(1984)，脫脂牛奶(含9～9.5％固體)的鈣含量為1200～1300mg/升。因此，如果例如一千克標(biāo)準(zhǔn)脫脂牛奶含92.5g固體和1250mg/升的鈣，那么需要加入的鈣量為每千克牛奶785mg鈣。其他營養(yǎng)礦物優(yōu)選的加入量是為了在每100g強(qiáng)化牛奶固體中提供日推薦補(bǔ)充量的最大值。對(duì)鐵，鋅和錳而言，其數(shù)量與鈣和鎂的日需要量相比是非常小的。
在某些情況下，當(dāng)使用恰當(dāng)形式的正磷酸鹽時(shí)，依據(jù)牛奶和季節(jié)條件，可能不需要堿性試劑。當(dāng)使用其他形式的正磷酸時(shí)，堿性試劑的需要量要大一些，但仍要根據(jù)牛奶的固有性質(zhì)而定。
向牛奶中加入鈣化合物、正磷酸鹽和pH調(diào)節(jié)劑的次序是不重要的。盡管如果需要的話，在鈣化合物和正磷酸鹽加入后適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)pH明顯更容易些。
本發(fā)明的鈣和/或營養(yǎng)礦物強(qiáng)化牛奶可以進(jìn)行巴氏滅菌(即72℃30秒)或在其他加熱條件范圍內(nèi)(即90℃加熱10分鐘)熱處理。在濃縮和干燥以生產(chǎn)奶粉前低熱或高熱處理牛奶給予奶粉特殊的品質(zhì)。例如，高熱處理改善了還原和用于特殊應(yīng)用時(shí)牛奶的水溶能力，粘度和膠凝特性。低熱處理和高熱處理將制造出符合基于乳清蛋白氮指數(shù)(WPNI)的低熱或高熱規(guī)格的奶粉，該規(guī)格用于脫脂奶粉國際貿(mào)易中。工業(yè)生產(chǎn)中采用多種其他加熱條件，這將達(dá)到相同的WPNI規(guī)格。
牛奶可在加入鈣源之前或之后進(jìn)行均質(zhì)化。
向牛奶或調(diào)和牛奶中加入適當(dāng)?shù)慕沽姿猁}或正磷酸鹽混合物維持類似于普通牛奶的pH范圍。所導(dǎo)致的在熱穩(wěn)定性上的改善使得可以制備加鈣牛奶，其中鈣源可以在加熱處理和/或巴氏滅菌之前加到牛奶中，而不會(huì)形成不合需要的牛奶蛋白沉淀。
牛奶或調(diào)和牛奶可以被均質(zhì)化。任何通常采用的勻質(zhì)化條件在本發(fā)明都可以被滿意地使用。
加熱步驟采用本領(lǐng)域熟知的技術(shù)，優(yōu)選在特定的時(shí)間和溫度下進(jìn)行。高鈣強(qiáng)化程度時(shí)，一般不采用超高溫進(jìn)行加熱。
這樣所得的牛奶或調(diào)和牛奶可以富積高出未處理牛奶60％的鈣。
本發(fā)明的第三方面提供了一種制造加鈣奶粉或調(diào)和奶粉的方法，該方法包括如下步驟-向牛奶中加入可溶的鈣和/或營養(yǎng)礦物化合物，-在鈣和/或營養(yǎng)礦物加入之前或之后，加入有效數(shù)量的磷酸鹽，該磷酸鹽使得鈣和/或營養(yǎng)礦物移進(jìn)蛋白膠束，并維持pH處于6.5～7.5之間，-巴氏滅菌或加熱加鈣牛奶，以及-將牛奶濃縮和脫水制成鈣和/或營養(yǎng)礦物強(qiáng)化的干奶或調(diào)和奶粉。
本發(fā)明采用的鈣化合物是任何食品級(jí)的鈣源，優(yōu)選水溶性的鈣鹽，例如葡萄糖酸鈣，氯化鈣和氫氧化鈣。營養(yǎng)礦物鹽也是食品級(jí)水溶性氯化物或食品中常用的鹽。本發(fā)明優(yōu)選采用的正磷酸鹽包括正磷酸二氫鈉，正磷酸氫二鈉，正磷酸三鈉，正磷酸二氫鉀，正磷酸氫二鉀和正磷酸三鉀。
優(yōu)選向牛奶中加入上述物質(zhì)的順序?yàn)檎姿猁}，隨后是鈣和/或營養(yǎng)礦物源以及堿性或酸化試劑(如果需要的話)。
本方法使用的堿性試劑優(yōu)選是對(duì)牛奶或調(diào)和牛奶的口味或氣味影響最小的任何食品級(jí)堿性試劑。優(yōu)選的堿性試劑包括堿金屬氫氧化物。優(yōu)選的堿金屬氫氧化物包括氫氧化鉀，氫氧化鈉或其混合物。
這樣所得的在熱穩(wěn)定性上的改善使得可以制備加鈣牛奶，其中鈣源可以在加熱處理和/或巴氏滅菌之前加到牛奶中，而不會(huì)形成不合需要的牛奶蛋白沉淀。
可以采用多種常規(guī)技術(shù)，包括噴霧干燥，旋轉(zhuǎn)干燥和冷凍干燥，進(jìn)行脫水步驟，而噴霧干燥是脫水的優(yōu)選方式。加鈣和濃縮牛奶或調(diào)和牛奶的噴霧干燥可以在常規(guī)條件下進(jìn)行。
這樣所得的牛奶或調(diào)和奶粉富積了高出未處理牛奶或調(diào)和牛奶約60％的鈣。
本發(fā)明的另一方面提供了一種測(cè)定牛奶熱敏感性以及穩(wěn)定強(qiáng)化牛奶所需的磷酸鹽種類和數(shù)量的測(cè)試方法。
第一種方法是簡單地加入預(yù)先確定數(shù)量的鈣鹽和正磷酸鹽并測(cè)量pH。如果pH處于6.5～7.5之間，則無需進(jìn)一步行動(dòng)。如果pH位于該范圍之外，可以調(diào)節(jié)pH或改變正磷酸鹽混合物以使pH落入所需的6.5～7.5范圍之內(nèi)。
發(fā)明詳述為了證明本發(fā)明，發(fā)明人進(jìn)行了許多試驗(yàn)。這些試驗(yàn)研究了制造加鈣牛奶或調(diào)和牛奶的方法，并且還研究了制造加鈣牛奶和調(diào)和牛奶干粉的方法。
實(shí)施例1檢驗(yàn)了用于穩(wěn)定加鈣牛奶的磷酸鹽(正磷酸鹽，焦磷酸鹽，三聚磷酸鹽，多磷酸鹽)的使用范圍。這些磷酸鹽每個(gè)都對(duì)牛奶有不同的影響，并可用于穩(wěn)定加Ca牛奶(見表1)。沒有添加劑時(shí)，加入20mM鈣的脫脂牛奶(10％牛奶固體)在90℃加熱10分鐘時(shí)形成沉淀。加入的通常用于穩(wěn)定加鈣牛奶的檸檬酸鹽和長鏈磷酸鹽(多磷酸鹽)的影響也包括在內(nèi)，以作比較。
據(jù)觀測(cè)，檸檬酸鹽和多磷酸鹽有導(dǎo)致牛奶失去白度(在加熱前)的傾向，且可能呈現(xiàn)不合需要的黃綠色調(diào)。表1使用不同的添加劑以穩(wěn)定在選定的條件下加入了～20mM鈣的復(fù)制脫脂牛奶(10％脫脂牛奶固體)。

*這些體系中，未使用NaOH。其他所有體系中，都使用NaOH調(diào)節(jié)牛奶pH至pH7。
nd-未測(cè)定懸浮Ca是低速離心(182g離心10分鐘)后保留在加熱牛奶上清液中的鈣，是不被加熱處理所沉淀的鈣的一個(gè)指標(biāo)；n＝未記錄數(shù)據(jù)，na-無法應(yīng)用
1用配有UL適配器的Brookfield LVDT-II粘度計(jì)在30rpm下(等價(jià)于36.7s-1)測(cè)定2測(cè)定為50mL樣品離心后(Beckman J6-HC離心機(jī)，JA4.2轉(zhuǎn)子，800rpm，10分鐘-等價(jià)于～182xg 10分鐘)所得的沉淀體積*這些樣品的pH通過加入NaOH調(diào)節(jié)nd-未測(cè)定
1用配有UL適配器的Brookfield LVDT-II粘度計(jì)在30rpm下(等價(jià)于36.7s-1)測(cè)定2測(cè)定為50mL樣品離心后(Beckman J6-HC離心機(jī)，JA4.2轉(zhuǎn)子，800rpm，10分鐘-等價(jià)于～182xg 10分鐘)所得的沉淀體積*這些樣品的pH通過加入NaOH調(diào)節(jié)nd-未測(cè)定制造選擇性加鈣奶粉的方法在下列實(shí)施例5-10中給出。表5給出了奶粉特性和從這些奶粉復(fù)制的牛奶的熱穩(wěn)定性。實(shí)施例5每kg產(chǎn)品奶粉含約8g加入的鈣(氯化鈣和正磷酸三鉀的摩爾比為1∶1)的低熱脫脂奶粉的生產(chǎn)將氯化鈣(9.515kg的0.2摩爾/kg的CaCl2溶液)和正磷酸三鉀(9.515kg的0.2摩爾/kg的K3PO4溶液)溶液與脫脂牛奶(100kg含8.9％非脂肪牛奶固體的牛奶)混合。向該混合物中加入0.644kg鹽酸溶液(1摩爾/kg)。最終混合物的pH為7.1。加鈣牛奶混合物在72℃巴氏滅菌30秒，用雙效降膜式蒸發(fā)器濃縮至約45％總固體，并在Niro Production Minor中干燥至約4％濕度。實(shí)施例6每kg產(chǎn)品奶粉含約8g加入的鈣(氯化鈣和正磷酸三鉀的摩爾比為1∶1)的高溫脫脂奶粉的生產(chǎn)將氯化鈣(9.515kg 0.2摩爾/kg的CaCl2溶液)和正磷酸三鉀(9.515kg 0.2摩爾/kg的K3PO4溶液)溶液與脫脂牛奶(100kg含8.9％非脂肪牛奶固體的牛奶)混合。向該混合物中加入0.644kg鹽酸溶液(1摩爾/kg)。最終混合物的pH為7.1。加鈣牛奶混合物在90℃加熱10分鐘，用雙效降膜式蒸發(fā)器濃縮至約45％總固體，并在NiroProduction Minor中干燥至約4％濕度。實(shí)施例7每kg產(chǎn)品奶粉含約8g加入的鈣(氯化鈣和正磷酸二氫鈉的摩爾比為1∶1)的低熱脫脂奶粉的生產(chǎn)將氯化鈣(9.510kg 0.2摩爾/kg的CaCl2溶液)和正磷酸三鉀(9.510kg溶液，其中每kg溶液含0.2摩爾NaH2PO4和0.32摩爾KOH)溶液與脫脂牛奶(100kg含8.9％非脂肪牛奶固體的牛奶)混合。向該混合物中加入0.6kg氫氧化鉀溶液(1.0摩爾/kg)。最終混合物的pH為7.0。加鈣牛奶混合物在72℃巴氏滅菌30秒，用雙效降膜式蒸發(fā)器濃縮至約45％總固體，并在Niro Production Minor中干燥至約4％濕度。實(shí)施例8每kg產(chǎn)品奶粉含約8g加入的鈣(氯化鈣和正磷酸二氫鈉的摩爾比為1∶1)的高溫脫脂奶粉的生產(chǎn)將氯化鈣(9.510kg 0.2摩爾/kg的CaCl2溶液)和正磷酸三鉀(9.510kg溶液，其中每kg溶液含0.2摩爾NaH2PO4和0.32摩爾KOH)溶液與脫脂牛奶(100kg含8.9％非脂肪牛奶固體的牛奶)混合。向該混合物中加入0.6kg氫氧化鉀溶液(1.0摩爾/kg)。最終混合物的pH為7.0。加鈣牛奶混合物在90℃加熱10分鐘，用雙效降膜式蒸發(fā)器濃縮至約45％總固體，并在Niro Production Minor中干燥至約4％濕度。實(shí)施例9每kg產(chǎn)品奶粉含約8g加入的鈣(氯化鈣和正磷酸二氫鈉的摩爾比為1∶1)的低熱全脂奶粉的生產(chǎn)將氯化鈣(13.89kg 0.2摩爾/kg的GaGl2溶液)和正磷酸二氫鈉(13.89kg溶液，其中每kg溶液含0.2摩爾NaH2PO4和0.32摩爾KOH)溶液與全脂牛奶(100kg含8.9％非脂肪牛奶固體和4％脂肪的牛奶)混合。最終混合物的pH為6.9。加鈣牛奶混合物在72℃巴氏滅菌30秒，用雙效降膜式蒸發(fā)器濃縮至約45％總固體，并在Niro ProductionMinor中干燥至約4％濕度。實(shí)施例10每kg產(chǎn)品奶粉含約8g加入的鈣(氯化鈣和正磷酸二氫鈉的摩爾比為1∶1)的高溫全脂奶粉的生產(chǎn)將氯化鈣(13.89kg 0.2摩爾/kg的CaCl2溶液)和正磷酸二氫鈉(13.89kg溶液，其中每kg溶液含0.2摩爾NaH2PO4和0.32摩爾KOH)溶液與全脂牛奶(100kg含8.9％非脂肪牛奶固體和4％脂肪的牛奶)混合。最終混合物的pH為6.9。加鈣牛奶混合物在90℃加熱10分鐘，用雙效降膜式蒸發(fā)器濃縮至約45％總固體，并在Niro ProductionMinor中干燥至約4％濕度。表5加鈣奶粉復(fù)制所得牛奶(脫脂牛奶10％，全脂牛奶12.5％總固體)的特性

所有通過復(fù)制實(shí)施例5-10中制造的奶粉制得的牛奶在90℃加熱10分鐘的熱處理中都穩(wěn)定。
1用配有UL適配器的Brookfield LVDT-II粘度計(jì)在30rpm下(等價(jià)于36.7s-1)測(cè)定2測(cè)定為50mL樣品離心后(Beckman J6-HC離心機(jī)，JA 4.2轉(zhuǎn)子，800rpm，10分鐘-等價(jià)于～182xg 10分鐘)所得的沉淀體積*這些樣品的pH通過加入NaOH調(diào)節(jié)表7

實(shí)施例13測(cè)定了正磷酸鹽和其他絡(luò)合劑影響鈣和蛋白在脫脂牛奶或礦物調(diào)節(jié)的脫脂牛奶的清液相中分布的相對(duì)性能。
制備了脫脂牛奶和礦物調(diào)節(jié)脫脂牛奶(加20mM鈣)，并通過離心(70,000xg 90分鐘)獲得牛奶清液部分。分析每一種牛奶和它們的清液部分的鈣和蛋白濃度。毛細(xì)管電泳法測(cè)定脫脂牛奶和礦物調(diào)節(jié)脫脂牛奶清液部分中存在的蛋白種類。試驗(yàn)結(jié)果列于表8。鈣的分布對(duì)照脫脂牛奶(未調(diào)節(jié)的)證明牛奶上層清液(清液)相中的鈣濃度約為未分層牛奶鈣濃度的四分之一。單獨(dú)向牛奶中加入鈣幾乎不引起清液相中鈣的比例的改變。正磷酸鹽(PO43-)和鈣一起加入導(dǎo)致清液相中鈣比例的顯著減少。當(dāng)磷酸鹽的長鏈形式焦磷酸鹽(P2O5)，三聚磷酸鹽(P3O10)或卡爾康T(PnO3n+1n＝10～12)和氯化鈣一起加入時(shí)，清液相中鈣比例同樣減少，但是比加入正磷酸鹽時(shí)的程度要小一些。檸檬酸鹽的加入導(dǎo)致清液部分鈣比例的大幅上升，其量超過未調(diào)節(jié)牛奶或加20mM鈣牛奶的2倍。蛋白的分布對(duì)照牛奶(未調(diào)節(jié)的)證明牛奶清液正常蛋白濃度約為未分層牛奶蛋白濃度的五分之一。清液蛋白主要是“乳清”蛋白，但少部分是清液干酪素，該干酪素是和膠束干酪素相平衡的。單獨(dú)向牛奶中加入鈣或鈣和正磷酸鹽導(dǎo)致牛奶清液中蛋白相對(duì)濃度的減少，這意味著鈣、正磷酸鹽和蛋白一起遷移進(jìn)膠束相。焦磷酸鹽的加入具有和加正磷酸鹽類似的效果，而三聚磷酸鹽和檸檬酸鹽則導(dǎo)致清液中發(fā)現(xiàn)的蛋白比例的增加?？柨礣的效果介于正磷酸鹽和檸檬酸鹽之間。蛋白種類的分布對(duì)照(未調(diào)節(jié))牛奶以及對(duì)照和調(diào)節(jié)牛奶清液相的分析表明，兩種主要乳清蛋白β-乳球蛋白和α-乳球蛋白的濃度在任一處理中都幾乎沒有變化。這表明這些形成清液蛋白主體的蛋白沒有參與礦物誘導(dǎo)的清液和膠束相的再分配。觀測(cè)到干酪素分布的顯著變化。一般顯示的模式隨著蛋白氮元素分析中觀測(cè)到的變化而改變。與未改性脫脂牛奶的上清液相比，加鈣引起上清液干酪素濃度的降低。當(dāng)正磷酸鹽或焦磷酸鹽和鈣一起加入時(shí)也觀察到這點(diǎn)。三聚磷酸鹽或檸檬酸鹽和鈣一起加入導(dǎo)致清液相中干酪素濃度不同程度的增加?？柨礣的效果介于正磷酸鹽和檸檬酸鹽之間。
此處所示的模式證明許多不同的鈣絡(luò)合劑對(duì)脫脂牛奶清液和膠束相之間蛋白和鈣分布的影響存在明顯的差別。我們方法中優(yōu)選的成分-正磷酸鹽通過評(píng)價(jià)上清液中的蛋白含量而可以很容易地與其他通常使用的試劑，例如檸檬酸鹽或聚磷酸鹽區(qū)別開來。檸檬酸鹽液引起鈣分布的明顯變化。所測(cè)試的其他兩種磷酸鹽形式，三聚磷酸鹽在蛋白分布上顯示了相當(dāng)?shù)牟町?，盡管焦磷酸鹽用這些方法不容易區(qū)別，但其他測(cè)試已經(jīng)表明其在提供穩(wěn)定性方面效果較差。表8 對(duì)照牛奶(未調(diào)節(jié))或礦物調(diào)節(jié)脫脂牛奶整體或清液部分中的鈣和蛋白濃度

相對(duì)濃度根據(jù)100x上清液濃度/總?cè)芤簼舛扔?jì)算。實(shí)施例14 強(qiáng)化奶粉和牛奶濃縮物在制造冰激淋的小規(guī)模試驗(yàn)中的應(yīng)用小規(guī)模制造冰激淋以研究按照實(shí)施例9所述方法制造出的每kg強(qiáng)化固體加8g鈣的加鈣奶粉或加鈣牛奶濃縮物作為冰激淋成分的適用性。同時(shí)用非強(qiáng)化奶粉或濃縮物制造對(duì)照冰激淋進(jìn)行對(duì)比。將牛奶固體或者以脫脂奶粉或者以脫脂牛奶濃縮物(形式)加入到配方中。配方所用的冰激淋預(yù)混物的組成為非脂肪牛奶固體11.00％，牛奶脂肪11.00％，蔗糖14.00％，瓜爾膠0.1％，羧甲基纖維素(CMC)0.1％，以及甘油單硬脂酸酯(GMS)0.2％，香草香料0.35％。配方的剩余部分由水組成。冰激凌的制作將牛奶濃縮物(直接從農(nóng)場(chǎng)或復(fù)制奶粉獲得)和糖、瓜爾膠和CMC混合物在水中混合，然后加入GMS在奶油中的乳化劑-奶油混合物，制備冰激凌混合物。將整個(gè)混合物勻質(zhì)(40℃，第一階段2500psi，第二階段500psi)，并用管狀熱交換器進(jìn)行巴氏滅菌(80℃，30秒)。再加入適當(dāng)數(shù)量的香草香料。該混合物在4℃“老化”24小時(shí)。老化的冰激凌混合物用GELMAK 160連續(xù)冰激凌冷凍機(jī)冷凍。機(jī)器運(yùn)行時(shí)的出口溫度為-5℃。接著，冷凍樣品在-30℃貯存硬化(24小時(shí))，然后轉(zhuǎn)移到-20℃儲(chǔ)存。分析在冰激凌冷凍7天后進(jìn)行分析。融化融化測(cè)試樣品為直接從冰激凌冷凍機(jī)裝入特制的兩片圓柱形塑料模具中的樣品。該樣品如上述硬化，然后在測(cè)試前在-20℃下平衡。將樣品從模具中移出，放到不銹鋼網(wǎng)篩(3mm網(wǎng)眼)上，每15分鐘記錄一次漏過篩眼的融化部分質(zhì)量，直至2小時(shí)。用強(qiáng)化或非強(qiáng)化奶粉制作的冰激凌以大致相同的速率融化，在105分鐘之內(nèi)徹底融化。當(dāng)使用濃縮物時(shí)，加鈣冰激凌和對(duì)照冰激凌的融化速率不同，加鈣冰激凌在75分鐘之內(nèi)融化，而后者2小時(shí)后仍在融化。硬度硬度用裝備有500N測(cè)力傳感器的Instron Universal TestingMachine(5564型)測(cè)量。記錄用5mm圓柱探頭以50mm/min的速度穿透樣品50mm深所需的力。當(dāng)使用強(qiáng)化或非強(qiáng)化奶粉時(shí)，對(duì)照和加鈣樣品沒有明顯的差別。使用濃縮物時(shí)，對(duì)照(非強(qiáng)化)冰激凌稍微硬一些。感覺測(cè)試通過將編號(hào)樣品分發(fā)給個(gè)人進(jìn)行非正式的感覺測(cè)試，并得出自發(fā)的印象。兩種產(chǎn)品之間在口味上幾乎沒有差別。
這些研究證明用權(quán)利要求1方法制造的增加了鈣的奶粉或濃縮物可以用于制造加鈣冰激凌，加鈣冰激凌具有和非強(qiáng)化冰激凌總體上類似的物理特性。強(qiáng)化冰激凌與非強(qiáng)化冰激凌相比只有極小的口味差別。實(shí)施例15 在UHT應(yīng)用中使用強(qiáng)化奶粉(每kg強(qiáng)化固體加8g鈣)。
使用如實(shí)施例9所述制造的每kg強(qiáng)化固體加8g鈣的加鈣奶粉，作為牛奶固體源制備奶基飲料。樣品的pH用NaOH進(jìn)一步調(diào)節(jié)。它們?cè)谀Ｐ蚒HT裝置中于140℃加熱處理3秒。測(cè)定加熱后的樣品粘度。該試驗(yàn)證明如果選擇了恰當(dāng)?shù)膒H，這些粉末可以用于甜奶基飲料中。表9 用加鈣牛奶固體制造的奶基飲料(8.5％非脂肪牛奶固體，3.5％牛奶脂肪和6％糖)在UHT處理之前和之后的性質(zhì)。

1用配有UL適配器的Brookfield LVDT-II粘度計(jì)在30rpm下(等價(jià)于36.7s-1)測(cè)定結(jié)論正磷酸鹽在牛奶中的作用機(jī)理是獨(dú)特的。這是因?yàn)樗绊懥薈a、磷酸鹽和干酪素膠束之間的動(dòng)態(tài)平衡。牛奶中，正磷酸鹽的加入降低了Ca活性，也影響了干酪素膠束的組成。盡管正磷酸鹽和其他試劑，如聚磷酸鹽和檸檬酸鹽，可用于改善對(duì)熱敏感的其他蛋白，如大豆蛋白的熱穩(wěn)定性，其在牛奶以外體系中的作用主要是由于降低了Ca活性。這減少了蛋白熱聚集的敏感度。加入至多25mM Ca的Ca強(qiáng)化牛奶在明智地加入正磷酸鹽和pH控制劑后成功地實(shí)現(xiàn)了熱穩(wěn)定性。一般使用1∶1的所加鈣所加正磷酸鹽摩爾比來實(shí)現(xiàn)加鈣牛奶的熱穩(wěn)定性。也可以使用低一些的比例，但是這減少了加鈣牛奶熱穩(wěn)定的pH范圍。通過選擇合適的加入的正磷酸鹽組合，加熱溶液的粘度應(yīng)當(dāng)較低，優(yōu)選小于約3厘泊，且加熱溶液離心所得的沉淀應(yīng)當(dāng)＜0.5ml/50ml牛奶。
權(quán)利要求
1.制造鈣和/或營養(yǎng)礦物強(qiáng)化牛奶的方法，該方法包括如下步驟a)向牛奶中加入可溶的鈣和/或營養(yǎng)礦物化合物，b)在鈣和/或營養(yǎng)礦物加入之前或者之后加入有效量的磷酸鹽，它能夠使鈣和/或營養(yǎng)礦物移進(jìn)蛋白膠束中并維持pH處于6.5～7.5之間。
2.權(quán)利要求1的方法，其中磷酸鹽是焦磷酸鹽和/或由正磷酸二氫鈉，正磷酸氫二鈉，正磷酸三鈉，正磷酸二氫鉀，正磷酸氫二鉀和正磷酸三鉀中的一種或多種組成的正磷酸鹽。
3.鈣和/或營養(yǎng)礦物強(qiáng)化的牛奶，該強(qiáng)化牛奶包含牛奶，鈣和/或營養(yǎng)礦物化合物以及在加熱處理中有效地穩(wěn)定牛奶的量的磷酸鹽，該磷酸鹽能使鈣和/或營養(yǎng)礦物移進(jìn)蛋白膠束中并維持pH處于6.5～7.5之間。
4.權(quán)利要求3的鈣和/或營養(yǎng)礦物強(qiáng)化的牛奶，其中磷酸鹽是由正磷酸二氫鈉，正磷酸氫二鈉，正磷酸三鈉，正磷酸二氫鉀，正磷酸氫二鉀和正磷酸三鉀中的一種或多種組成的正磷酸鹽。
5.制造鈣和/或營養(yǎng)礦物強(qiáng)化奶粉或調(diào)和奶粉的方法，該方法包括如下步驟a)向牛奶中加入可溶的鈣和/或營養(yǎng)礦物化合物，b)在鈣和/或營養(yǎng)礦物加入之前或之后，加入有效量的磷酸鹽，該磷酸鹽使得鈣和/或營養(yǎng)礦物移進(jìn)蛋白膠束，并維持pH處于6.5～7.5之間，c)巴氏滅菌或加熱鈣和/或營養(yǎng)礦物強(qiáng)化牛奶，以及d)將牛奶濃縮和脫水制成鈣和/或營養(yǎng)礦物強(qiáng)化的干奶或調(diào)和奶粉。
6.權(quán)利要求3要求的強(qiáng)化牛奶，其中營養(yǎng)礦物選自水溶性鎂，鐵，鋅和錳化合物中的一種或多種。
全文摘要
鈣和/或營養(yǎng)礦物強(qiáng)化牛奶或奶粉產(chǎn)品應(yīng)用焦磷酸鹽或正磷酸鹽組合維持pH在6.5～7.5之間，使得牛奶具有熱穩(wěn)定性。補(bǔ)充的鈣和/或營養(yǎng)礦物是以可溶形式在磷酸鹽加入之前或者之后加入的。優(yōu)選的磷酸鹽為正磷酸二氫鈉，正磷酸氫二鈉，正磷酸三鈉，正磷酸二氫鉀，正磷酸氫二鉀和正磷酸三鉀中的一種或多種。如果使用恰當(dāng)?shù)恼姿猁}混合物，則無需加堿性試劑來調(diào)節(jié)pH。奶產(chǎn)品或從奶粉復(fù)制而得的奶產(chǎn)品是熱穩(wěn)定的，沒有半透明、含沙的口感或沉淀這些其他穩(wěn)定的強(qiáng)化牛奶可能出現(xiàn)的問題。
文檔編號(hào)A23G9/40GK1422120SQ01807592
公開日2003年6月4日 申請(qǐng)日期2001年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月31日
發(fā)明者M·A·奧古斯丁, R·P·W·威廉姆斯 申請(qǐng)人:澳大利亞食品工業(yè)科學(xué)中心, 聯(lián)邦科學(xué)和工業(yè)研究組織, 奶制品研究與開發(fā)公司