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维戈塞尔塔客场球衣: 蛋白質水解物以及制備方法.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN200780006451.4

申請日:

20070104

公開號:

CN101389229B

公開日:

20140917

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A23L1/31,C12P21/06 主分類號: A23L1/31,C12P21/06
申請人: 利品樂食品公司
發明人: 麥迪遜·V·布蘭頓,理查德·K·梅里爾,尚恩安·E·古克
地址: 美國科羅拉多州
優先權: 60/756,456
專利代理機構: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 代理人: 楊黎峰
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法律狀態
申請(專利)號:

CN200780006451.4

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明描述了制備蛋白質水解物的方法。這些方法可以包括以下步驟:提供包含蛋白質的溶液,以及將溶液的pH調節至約10.4或更高以形成堿性蛋白質溶液。另外的步驟可以包括將蛋白酶加入堿性蛋白質溶液中,其將至少一部分蛋白質轉化成蛋白質水解物。本發明還描述了蛋白質水解物組合物和水溶性食品添加劑。這些添加劑可以包括通過蛋白質底物的蛋白質水解所形成的蛋白質水解物的混合物。該蛋白質水解物可具有約2000至約10,000道爾頓的平均分子量。

權利要求書

1.一種制備蛋白質水解物的方法,其中,所述方法包括:提供包含至少一種乳蛋白的溶液;將所述溶液的pH調節至10.4或更高以形成堿性蛋白質溶液;將所述堿性蛋白質溶液冷卻至50°F或更低;將蛋白酶加入所述堿性蛋白質溶液中,其中所述蛋白酶將至少一部分所述乳蛋白轉化為重均分子量為2000至10000道爾頓的蛋白質水解物;在90°F至140°F溫育所述溶液30分鐘至300分鐘。2.根據權利要求1所述的方法,其中,將所述溶液的pH調節至10.4-11以形成所述堿性蛋白質溶液。3.根據權利要求1所述的方法,其中,在將所述堿性蛋白質溶液冷卻至50°F或更低的步驟中,所述溶液被冷卻至45°F。4.根據權利要求1所述的方法,其中,所述溶液的pH調節包括向所述溶液中加入強堿。5.根據權利要求4所述的方法,其中,所述強堿包括氫氧化鈉。6.根據權利要求1所述的方法,其中,所述溶液的pH調節包括向所述溶液中加入螯合劑。7.根據權利要求6所述的方法,其中,所述螯合劑包括磷酸鹽、碳酸鹽,或檸檬酸鹽。8.根據權利要求7所述的方法,其中,所述螯合劑包括焦磷酸鹽、二磷酸鹽或三磷酸鹽。9.根據權利要求6所述的方法,其中,所述螯合劑包括多磷酸鹽。10.根據權利要求6所述的方法,其中,所述螯合劑包括二磷酸二鈉、二磷酸三鈉、二磷酸四鈉、二磷酸二鉀、二磷酸四鉀、二磷酸二鎂、三磷酸五鈉、多磷酸銨、三磷酸鉀、磷酸二鈉、磷酸二鉀、檸檬酸、乳糖酸、磷酸、偏磷酸鈉、磷酸三鉀、檸檬酸三鈉、磷酸三鈉、檸檬酸三鉀、焦磷酸二鈉、乙二胺四乙酸二鈉、葡糖酸鈉、或乳糖酸鈉。11.根據權利要求6所述的方法,其中,所述螯合劑包括多磷酸鈉、多磷酸鉀或六偏磷酸鈉。12.根據權利要求1所述的方法,其中,在加入所述蛋白酶以前,將所述堿性蛋白質溶液混合1小時或更長時間。13.根據權利要求12所述的方法,其中,在加入所述蛋白酶以前,將所述堿性蛋白質溶液混合5小時。14.根據權利要求1所述的方法,其中,所述蛋白酶包括非堿性蛋白酶。15.根據權利要求1所述的方法,其中,所述蛋白酶包括中性蛋白酶。16.根據權利要求1所述的方法,其中,所述蛋白酶包括源自桿菌屬的蛋白酶。17.根據權利要求1所述的方法,其中,所述蛋白酶的加入量是蛋白質重量的0.5%。18.根據權利要求1所述的方法,其中,在將蛋白酶加入所述堿性蛋白質溶液以后將所述堿性蛋白質溶液混合30分鐘至12小時。19.根據權利要求1所述的方法,其中,溫育包含所述蛋白酶的所述堿性蛋白質溶液直到所述pH被降低至9.5。20.根據權利要求1所述的方法,其中,所述方法包括在加入所述蛋白酶以后并且在90°F至140°F溫育所述溶液30分鐘至300分鐘之后將所述堿性蛋白質溶液加熱至180°F。21.根據權利要求20所述的方法,其中,將所述溶液加熱至180°F持續10分鐘。22.根據權利要求1所述的方法,其中,所述方法包括:從包含所述蛋白質水解物的溶液除去水以形成蛋白質水解物濃縮物;以及干燥所述蛋白質水解物濃縮物以形成包含所述蛋白質水解物的干粉。23.根據權利要求1所述的方法,其中所述至少一種乳蛋白包括乳清蛋白或酪蛋白。24.根據權利要求1所述的方法,其中,所述蛋白質水解物在蒸餾瓶中或在UHT條件下在溶液中高達18%的蛋白質水平下是熱穩定的。25.一種由權利要求1所述的方法制備的蛋白質水解物組合物,其中,所述組合物在190°F溫度下可以熱穩定5分鐘。26.根據權利要求25所述的組合物,其中,所述組合物具有0.03mg/ml或更少鹽酸奎寧的苦味當量。27.一種制備蛋白質水解物的方法,其中,所述方法包括:提供包含至少一種乳蛋白的溶液;將所述乳蛋白溶液冷卻至45-50°F;將所述乳蛋白溶液的pH調節至8-11;將蛋白酶加入冷卻的、堿性乳蛋白溶液中,其中,所述蛋白酶將至少一部分所述乳蛋白轉化為重均分子量為2000至10000道爾頓的蛋白質水解物;以及在90°F至140°F溫育所述溶液30分鐘至300分鐘。28.一種制備乳清蛋白質水解物的方法,所述方法包括:(a)提供包含以重量計1%的乳清蛋白濃縮物的溶液;(b)將所述溶液冷卻至45°F;(c)通過加入pH調節劑將所述溶液的pH調節至10.4,其中所述pH調節劑選自強堿、螯合劑、以及強堿和螯合劑的混合物;(d)在45°F的溫度下混合溶液;(e)將蛋白酶加入所述溶液中,其中,所述蛋白酶的加入量是所述乳清蛋白濃縮物重量的0.5%;(f)將溶液混合24小時或直至pH下降至9.5,并且其中所述蛋白酶將至少一部分所述乳清蛋白轉化為乳清蛋白質水解物;(g)在90°F至140°F下將所述溶液溫育30至300分鐘;(h)將所述溶液加熱至180°F持續10分鐘;(i)從所述溶液中除去水以形成濃縮物;以及(j)干燥所述濃縮物以形成包含所述乳清蛋白質水解物的固體組合物。

說明書

相關申請的交叉參考

本申請要求于2006年1月4日提交的題為“蛋白質水解物以及制備方法(PROTEIN?HYDROLYSATES?AND?METHOD?OFMAKING)”的美國臨時申請第60/756,456號的優先權,其全部內容引入本文以供參考。

技術領域

多年來,營養學家已推薦高蛋白和低飽和脂肪的食物。消費者經常對這些建議置之不理,他們認為相對于煮熟的蛋白、蕓豆,以及脫脂乳來說,高脂肪飲食、高糖的糕點、塊狀糖,以及軟飲料是不可抗拒的選擇。為了嘗試和調解健康食物和美味食物之間時常出現沖突的目的,制造商品化的較健康的成分代替大眾食品中某些較不健康的物質。例如,可以用蛋白質和食糖替代品代替傳統冰淇淋中的某些飽和脂肪和食糖,這使得冰淇淋熱量較少、脂肪含量以及經處理的糖分濃度較低。用蛋白質代替脂肪和碳水化合物已擴展到諸如面食和塊狀糖的食品中。

用于成分替代的蛋白質的重要來源來自乳品業,在乳品業中,大量的蛋白質如乳清和酪蛋白可以從奶(dairy?milk)中分離。例如,乳清蛋白是乳酪制作的天然副產品,其具有用作蛋白質替代品的附加價值。但這些蛋白質的天然形式具有的物理和感官特性經常使它們不易成為脂肪和碳水化合物的替代品。天然蛋白質還傾向于為吸濕性的并且吸收它們附近的水分。因此,固體食品可能吃起來較干,甚至液體飲料可能具有白堊余味。

加入蛋白質,主要是乳清蛋白,已面臨許多問題,從而阻礙了將它們作為主要的蛋白質來源而加入食品中。例如,由于在熱處理期間乳清蛋白的不穩定性,導致這種蛋白質的沉淀和/或膠凝,從而使將乳清蛋白加入貯存較長的飲料中受到限制。另外,在營養棒中加入乳清蛋白會導致營養棒具有更短的貯存期,這主要是由于與具有很少或沒有乳清蛋白的營養棒相比會出現過早硬化。

為了使乳品蛋白成為更具有吸引力的食品替代物,借助于蛋白酶將較大的天然蛋白質水解成較小蛋白質片段(稱作蛋白質水解物)。較小蛋白質片段通常更易溶于水,并且比開始的蛋白質較少吸濕。它們可以被溶解在飲料中以制成濃縮蛋白質飲料,以及加入固體食品以賦予醇和的口感、較少白堊味道。但將天然蛋白質切割成片段還具有顯著的缺點:蛋白質水解物通常具有非??嗟奈兜?,并且并不是所有蛋白質水解物都是熱穩定的。

增加的苦味歸因于蛋白質片段到達人味蕾上的苦味感受器的能力增加。當蛋白質片段中的疏水氨基酸側基可以到達這些感受器時,則感覺到苦味。較大天然蛋白質體積太大以致苦味激活側基難以移動到苦味感受器,所以天然蛋白質味道溫和而沒有苦味。

蛋白質水解物苦味增加的可預測性,足以使食品學家通過測定水解物的平均疏水性(稱作Q值)來量化苦味和蛋白質尺寸之間的關系。Q值是通過對構成蛋白質水解物的氨基酸基團的數目(n)進行計數,并計算蛋白質溶解在人口中時每種氨基酸基團的自由能變化(Δg)的和來計算的。用來計算蛋白質水解物的Q值的方程如下:

Q = ΣΔg n ]]>

Q值越高,蛋白質將越可能具有苦味。由于氨基酸基團的數目(n)是Q值方程的分母,所以更少數目的氨基酸基團(即,較小蛋白質)會給出更高Q值,這會增加蛋白質具有苦味的機會。研究表明,大多數Q值高于1400的蛋白質水解物具有顯著的苦味,而那些Q值低于1300的蛋白質水解物不具有苦味。

另一種評估蛋白質水解物的苦味的方法是用漸增濃度的標準苦味物質如咖啡因的鹽酸奎寧與水解物的水溶液進行比較。當水解物和標準樣品的特定濃度具有相同的苦味時,則稱它們具有與標準樣品的那個濃度水平相當的苦味。水解物苦味可以定量表示為相當于苦味標準溶液的特定濃度(或濃度范圍)。

食品和飲料制造商已嘗試若干方式來處理蛋白質水解物的苦味。這些方式包括嘗試用甜味糖、以及其他調味劑來遮蔽苦味。消除蛋白質的苦味同時保留所期望的食品香味的調味劑,可能比較昂貴并且難以開發,并且通常遮蔽苦味的效果并不好。另外還在水解蛋白質的水解或過濾過程中采用脫苦酶(debittering?enzyme)來降低苦味,然而也未取得成功。

在另一種方式中,食品制造商已嘗試將蛋白質水解物切割成較小的肽單位,有時甚至將蛋白質分解成單獨的氨基酸。已表明將蛋白質廣泛水解成這些尺寸可以降低較大的水解物的苦味。但代替苦味的通常是來自肽的肥皂般和肉湯般(brothy)的異味,其僅比苦味的水解物稍微適口些。此外,甚至是在水解以后,苦味和余味經常仍然是顯著的。

顯然,如果可以將較大的天然蛋白質如乳蛋白質轉化成美味的和處理穩定的蛋白質水解物,那么就可以了解較大的和大部分未打開的市場。這樣的轉化過程不僅將為乳蛋白副產品(如乳清)創造了有價值的市場,而且還將使消費者能夠自然過渡到仍然喜歡吃的更健康的食品。本發明描述了制備有益的、美味的蛋白質水解物的方法、以及由其制備的各種食品和飲料。

發明內容

本發明的實施方式涉及制備蛋白質水解物的方法。這些方法可以包括以下步驟:提供包含蛋白質的溶液,以及將溶液的pH調節到約10.4或更高,以形成堿性蛋白質溶液。這些方法還可以包括將蛋白酶加入堿性蛋白質溶液,其將溶液中的至少一部分蛋白質轉化為蛋白質水解物。

本發明的實施方式進一步包括由上述方法制成的蛋白質水解物組合物。這些組合物在約190°F或更高的溫度下約5分鐘或更長時間是熱穩定的。這些組合物還可以具有相當于約0.03mg/ml或更少的鹽酸奎寧的苦味。

本發明的實施方式還包括另外的制備蛋白質水解物的方法。這些方法可以包括以下步驟:提供包含蛋白質的溶液,以及將該蛋白質溶液冷卻至約50°F或更低。這些方法還可以包括將溶液的pH調節至約8或更高,以及將蛋白酶加入冷卻的、堿性蛋白質溶液,其將至少一部分蛋白質轉化成蛋白質水解物。

本發明的實施方式還包括其他的制備蛋白質水解物的方法。這些方法可以包括以下步驟:提供包含蛋白質的溶液,以及將溶液的pH調節至約8或更高,以形成堿性蛋白質溶液??梢越眉钚勻芤夯旌顯?0分鐘或更長時間,并將蛋白酶加入堿性蛋白質溶液。該蛋白酶將至少一部分蛋白質轉化成蛋白質水解物。

本發明的實施方式還包括其他的制備蛋白質水解物的方法。這些方法可以包括以下步驟:提供包含蛋白質的溶液,以及將溶液的pH調節至約8或更高。這些方法可以進一步包括將非堿性蛋白酶加入堿性蛋白質溶液,其將至少一部分蛋白質轉化成蛋白質水解物。

本發明的實施方式更進一步包括更多的制備乳清蛋白質水解物的方法。這些方法可以包括提供包含以重量計約為10%的乳清蛋白濃縮物的溶液,以及將溶液冷卻至約45°F的步驟。進一步的步驟可以包括通過將含水氫氧化鈉加入溶液來將溶液的pH調節至約10.4,在45°F溫度下混合溶液30分鐘,然后將源自桿菌屬的蛋白酶(例如,Protamex(Novozymes?A/S,Krogshoejvej?36,2880Badsvaerd丹麥))加入溶液,其中蛋白酶的加入量為乳清蛋白濃縮物重量的約0.5%??梢越芤夯旌?4小時或直到pH下降至約9.5或更低,其中蛋白酶將至少一部分乳清蛋白轉化成乳清蛋白水解物。另外的步驟可以包括在約90°F至約140°F下溫育溶液約30至約300分鐘,在從溶液中除去水分以前將溶液加熱至約180°F約10分鐘,然后干燥該溶液以形成包含乳清蛋白水解物的固體組合物。

本發明的實施方式更進一步包括更多的制備乳清蛋白水解物的方法。這些方法可以包括提供包含以重量計為約10%的乳清蛋白濃縮物的溶液,以及將溶液冷卻至約45°F的步驟。進一步的步驟可以包括:通過將含水氫氧化鈉和磷酸三鉀(tripotassium?phosphate)加入溶液中以將溶液的pH調節至約10.4,在45°F溫度下將溶液混合30分鐘,以及將源自桿菌屬的蛋白酶(例如,Protamex(Novozymes?A/S,Krogshoejvej?36,2880Badsvaerd丹麥))加入溶液,其中蛋白酶的加入量為乳清蛋白濃縮物重量的約0.5%??梢越芤夯旌?4小時或直到pH降低至約9.5或更低,其中蛋白酶將至少一部分乳清蛋白轉化成乳清蛋白水解物。另外的步驟可以包括在約90°F至約140°F下溫育溶液約30至約300分鐘,在從溶液中除去水分以前加熱溶液至約180°F約10分鐘,然后干燥溶液以形成包含乳清蛋白水解物的固體組合物。

本發明的實施方式還可以包括水溶性食品添加劑,其可以包括通過蛋白質底物的酶水解所形成的蛋白質水解物的混合物。在混合物中的蛋白質水解物具有約2000至約10,000道爾頓的平均分子量。

本發明的實施方式可以進一步包括水溶性食品添加劑,其由通過蛋白質底物的酶水解所形成的蛋白質水解物的混合物制成?;旌銜鎦械牡鞍字仕馕錁哂性?300或更小的平均Q值。

本發明的實施方式可以進一步包括水溶性食品添加劑,其由通過蛋白質底物的酶水解所形成的蛋白質水解物的混合物制成?;旌銜鎦械牡鞍字仕馕錁哂行∮?.003mg/ml鹽酸奎寧的奎寧當量。

本發明的實施方式可以進一步包括水溶性食品添加劑,其由通過蛋白質底物的酶水解所形成的蛋白質水解物的混合物制成。水溶液中的蛋白質水解物包含約7%的蛋白質并且具有小于0.03mg/ml鹽酸奎寧的奎寧當量。

本發明的實施方式可以進一步包括水溶性食品添加劑,其由通過蛋白質底物的酶水解所形成的蛋白質水解物的混合物制成。水溶液中的蛋白質水解物包含約7%的蛋白質并且在約180°F至約300°F下熱穩定約1秒至約50分鐘。

本發明的實施方式還可以包括制備添加蛋白質的糖果的方法。這些方法可以包括將甜味劑和固體脂肪混合成第一混合物,然后加熱該第一混合物直到固體脂肪開始熔化的步驟。這些方法還可以包括將包含蛋白質水解物的復合物加入熔化的混合物中,其中蛋白質水解物具有約2000至約10,000道爾頓的平均分子量?;箍梢越磽獾某煞秩繅禾迥討破芳尤肴芻幕旌銜鎦幸孕緯汕炕鞍字實奶鞘郴旌銜?。這些方法可以進一步包括將糖食混合物烹制到糖食中。

本發明的實施方式可以更進一步包括制備強化蛋白質的飲料的方法。這些方法可以包括將水和蛋白質水解物混合為第一混合物,其中蛋白質水解物具有約2000至約10,000道爾頓的平均分子量。這些方法還可以包括將一種或多種另外的成分加入水中,以形成原汁飲料,然后加熱該原汁飲料以形成強化蛋白質的飲料。

本發明的實施方式還可以進一步包括蛋白質水解物的組合物。這些組合物可以在約190°F或更高的溫度下熱穩定約5分鐘或更長時間。它們還具有相當于約0.03mg/ml或更少鹽酸奎寧的苦味。

另外的實施方式和特征部分地在以下的描述部分中進行陳述,并且部分地對于本領域的技術人員來說,通過仔細閱讀說明書即顯而易見,或通過實施本發明而明了??梢越柚詒舅得魘櫓忻枋齙氖侄?、組合、以及方法來實現本發明的特點和優點。

附圖說明

圖1是提供了根據本發明的實施方式的制備蛋白質水解物的工藝步驟的概要的流程圖;

圖2示出了用于制備根據本發明的實施方式的蛋白質水解物的裝置的一個實例;

圖3是包括用根據本發明的實施方式的蛋白質水解物制備添加蛋白質的糖食的方法中的步驟的流程圖;

圖4是示出了用根據本發明的實施方式的蛋白質水解物制備強化蛋白質的飲料的步驟的流程圖;以及

圖5A-F示出了實驗性生產的水解蛋白質的HPSEC色譜的曲線圖;

圖6A-F示出了蛋白質水解樣品的比較的毛細管電泳的曲線圖;

圖7是示出了蛋白質濃度對各種蛋白質水解物樣品的熱穩定性的影響的圖表;以及

圖8是示出了蛋白質濃度對各種蛋白質水解物樣品的苦味的影響的圖表。

具體實施方式

描述了這樣的蛋白質水解物的混合物,其具有的尺寸分布使其非常適合作為大眾食品和飲料中的蛋白質添加劑和成分替代物。水解物的平均尺寸在一定的范圍內,其中它們足夠小以具有良好的溶解性和吸濕特性,但又足夠大而嘗不出苦味。這些水解物可以是源自高度堿性水溶液(例如,pH大于10的溶液)中的天然全蛋白(wholenative?protein)。在堿性蛋白質溶液中的蛋白酶將蛋白質切割成蛋白質水解物。

控制水解過程的溫度、pH以及其他參數以避免蛋白酶過度水解天然蛋白質。這些過程可以被描述為天然蛋白質的部分蛋白水解(也稱作不完全蛋白質水解),因為在不同條件下水解產物通常能夠被切割成甚至更小的蛋白質片段。產生的通常的蛋白質水解物足夠大而難以到達人味蕾上的苦味感受器,但卻不至大得使它們在加入食品和飲料中時顯著地膠凝、凝集、沉淀、增稠、或變硬。

蛋白質水解物

可以通過酶法水解天然食品蛋白質,如大豆蛋白、乳蛋白(例如,乳清、酪蛋白)、小麥蛋白、雙低菜籽蛋白(卡諾拉蛋白,canolaprotein)、玉米蛋白、植物蛋白、谷物蛋白、以及動物蛋白(還包括其他多種蛋白質)來制備蛋白質水解物。數值上,蛋白質水解物可以具有約2000至約10,000道爾頓的平均重量。蛋白質水解物可以具有約67%或更少的重量低于6000道爾頓的蛋白質。實施方式還包括平均重量為約2000至約5000道爾頓的蛋白質水解物。通常,較小的蛋白質水解物傾向于具有較大的Q值,這表明具有苦味的較大可能性。具有較小分子量(例如,小于約2000道爾頓)的水解物的百分比越大,消費者將注意到苦味的機會就越大。如下分子量分布數據所示,具有約45%或更少的重量小于2000道爾頓的蛋白質水解物的水解產物,幾乎沒有苦味或沒有可察覺的苦味。

也可以控制具有高分子量的水解產物的百分比以避免在加熱后使含有蛋白質的產物超負荷(overloading)易于聚集。在蛋白質水解產物中的平均分子量水解產物在水中的溶解度顯著高于其所來源的天然蛋白質。此溶解度是指在加熱后仍然溶解在水中的水解物的量。任何溶質(包括水解物)的溶解度可以隨溶液條件而變化,如溫度、pH、離子強度、礦物的存在,以及溶劑類型,及其他條件)。對于蛋白質來說,溶解度對溫度的依賴性更加復雜,因為某些蛋白質甚至在中等溫度(如104-122°F)都可能經歷化學變性。

在蛋白質變性中,蛋白質的形狀、尺寸和物理性質發生變化但沒有破壞限定蛋白質的一級結構的氨基酸之間的共價鍵。煮雞蛋時,會發生蛋白質變性的常見例子:來自沸水的熱使透明和流動的生蛋白中的蛋白質變性成不透明的、橡膠狀的固體。水并不足以熱到破壞氨基酸的共價鍵從而形成更小的肽,但它的確提供了足夠的能量將雞蛋蛋白質再形成(reshape)并纏結為煮硬的雞蛋。

在大多數情況下,蛋白質變性會降低蛋白質在水中的溶解度。在變性期間發生的形狀變化經?;嶠嗟牡鞍字實姆羌?、疏水官能團暴露于外部環境。這會降低水(一種極性溶劑)包圍蛋白質分子并與其結合的能力。此外,變性經?;崾溝鞍字收箍?,而蛋白質暴露的支鏈和(主)鏈與其他蛋白質纏結。蛋白質的聚集會迅速增長,導致蛋白質凝固成凝膠和/或固化成懸浮物或沉淀物。

蛋白質變性及其對溶解度的影響向食品和飲料制造商們提出了不尋常的挑戰。隨著溫度的升高,食品成分如鹽和糖變得更可溶。在食品制備工藝中的加熱和巴氏滅菌步驟中,它們并不凝集在一起或沉淀。但蛋白質(包括來自大豆、奶、以及其他食品的較大天然蛋白質)具有相反的行為,并且當溫度升高時傾向于從食品中析出。添加蛋白質的產品會呈現膠狀或砂狀的質地,其對于大多數消費者來說即使并不難吃,也沒有吸引力。

由于蛋白質水解物小于它們切割自的原始蛋白質,所以通常它們變性或吸收水分的程度并不相同。它們通常具有更少的被暴露的疏水基團,并且它們也不具有那么多可以展開并與相鄰的水解物纏結的支鏈和(主)鏈。由天然食品蛋白質的變性引起的問題經?;嵩謁塹乃馕鎦械玫郊躒?,甚至當水解物仍然是相對較大的分子(重量為2000至10000道爾頓或更大)時。因此,即使是部分酶法水解(其水解的原始蛋白質僅為完全水解的3至8%)仍然可以使蛋白質水解物的溶解度與全蛋白相比增加50%至80%或更多。然而應當注意,當加熱時,部分水解的蛋白質仍然可以膠凝和/或沉淀。以下的分子量分布數據表明,在用來制造和熱處理添加蛋白質的食品的溫度下,具有約33%或更少的重量大于5000道爾頓的蛋白質水解物的水解產物幾乎不產生或不產生可察覺的砂狀物。

蛋白質變性還可以增加天然食品蛋白質的吸濕特性(即,變性蛋白質傾向于吸收更多水分)。這可能影響飲料和固體食品的適口性。在飲料和其他液體食品中,吸濕性蛋白質可以從飲者的舌部吸走水分以引起干燥的、白堊余味。在固體食品中,吸濕性蛋白質可以吸收水分并使食品具有干燥的、腐敗的外觀和口感。蛋白質水解物的吸濕性通常小于初始蛋白質,并且顯著小于變性蛋白質。

制備蛋白質水解物的示例性方法

可以通過初始蛋白質的酶促水解(即,蛋白水解)來制備蛋白質水解物。水解環境可以包括初始蛋白質和蛋白酶的含水混合物,其中控制溫度、pH以及其他混合參數以產生根據本發明的蛋白質水解產物。圖1是提供了在制備根據本發明的實施方式的蛋白質水解物的方法100中的步驟概要的流程圖。

蛋白質水解物生產工藝100包括提供初始蛋白質的含水混合物102,初始蛋白質可以包括一種或多種天然食品蛋白質如大豆蛋白、乳清蛋白、酪蛋白,和/或其他食品蛋白。該蛋白質可以是濃縮的,其中初始蛋白質占總混合物的5%或更多(以重量計)。然后可以將混合物冷卻至低于室溫(例如,約45°F)104。

可以加入堿和/或螯合劑而將混合物的pH值提高至約10或更高(例如,約10.4的pH)106。堿可以是強堿如氫氧化鈉(例如,以重量計40%的NaOH)的濃縮水溶液,其被注入天然蛋白質混合物中。螯合劑可以是螯合混合物中陽離子(例如,鈣離子)的化合物的濃縮水溶液。螯合劑的實例可以包括磷酸鹽、焦磷酸鹽、二磷酸鹽、三磷酸鹽、多磷酸鹽、碳酸鹽,以及檸檬酸鹽。例如,螯合劑可以包括下述的一種或多種:二磷酸二鈉、二磷酸三鈉、二磷酸四鈉、二磷酸二鉀、二磷酸四鉀、二磷酸二鎂、三磷酸五鈉、三磷酸五鉀、多磷酸鈉、多磷酸鉀、多磷酸銨、三磷酸鉀、磷酸二鈉、磷酸二鉀、檸檬酸、乳糖酸、磷酸、焦磷酸四鈉、偏磷酸鈉、六偏磷酸鈉、磷酸三鉀、檸檬酸三鈉、磷酸三鈉、檸檬酸三鉀、焦磷酸二鈉、乙(二)胺四乙酸二鈉、葡糖酸鈉、乳糖酸鈉,和/或三聚磷酸鈉鉀。螯合劑的另外的實例包括六偏磷酸鈉、三聚磷酸鉀,和/或焦磷酸四鈉(還包括其他螯合劑)。然后在加入蛋白酶108以開始水解蛋白質以前,可以使堿性蛋白混合物混合一段時間(例如,30分鐘至12小時)。蛋白酶可以是可在高pH(例如,在8和11之間的pH)下催化蛋白質水解的堿性蛋白酶、酸性蛋白酶,或中性蛋白酶。

當在蛋白酶催化的水解反應中裂解蛋白質時,水解產物中的一種留有羧酸官能團。這種酸性官能團的形成降低了混合物的pH。隨著蛋白質水解的進行,混合物的pH將持續降低,所以監測pH?110能夠了解水解程度。例如,pH從約10.4到約9.5的變化可以表明水解已進展到這樣的程度,即蛋白質水解物接近所期望的分子量分布(例如,中值分子量在約2000至約5000道爾頓的范圍內)。當混合物降低至目標pH時,可以終止低溫水解反應。

可替代地,反應的終點可以基于時間。當在反應過程中相關的反應條件(如溫度、起始材料、pH等)遵循可預測進程時,隨時間的水解產物組成可能也可以預測。當水解物的分子量分布接近所期望的分布時,可以終止反應。所以,例如,反應可以從蛋白酶加入初始蛋白質混合物108直到水解產物更接近根據本發明的實施方式的平均分子量和/或分子量分布曲線的預定時間(例如,10至24小時)計時。

接著可以是溫育階段112,其中水解混合物被加熱到溫育溫度(例如,約90°F至約140°F)并溫育一段時間(例如,約30至約300分鐘)。終止水解反應可以包括高溫階段114,其中混合物被加熱到更高溫度(例如,約180°F)并保持較短的一段時間(例如,約10分鐘)使酶失活??商媧?,混合物可以被加熱到更高的溫度(例如,約250°F)并保持更短的時間(例如,約5秒或更長)。

在催化水解完成以后,可以在干燥最終產物118以前,濃縮水解物混合物116??梢醞ü?,例如,從混合物中過濾和/或蒸發水來濃縮混合物。通過加熱、真空蒸發和/或過濾可以從混合物去除大部分水??梢醞ü9娓稍鋟椒?,如噴霧干燥、加熱干燥,和蒸發,以及其他方法來干燥剩余的水解物餾出物。

用于制備蛋白質水解物的示例性裝置

圖2示出了用于制備根據本發明的實施方式的蛋白質水解物的裝置200的簡化示意圖,。裝置200可以包括巴氏滅菌器202,其用來對來源于乳品加工(例如,乳酪制作加工)的天然乳清蛋白混合物進行巴氏滅菌??梢雜么雍敢?aqueous?permeate)中分離出WPC的過濾器204將巴氏滅菌乳清蛋白混合物濃縮成乳清蛋白濃縮物??商媧?或另外),可以在蒸發裝置(未示出)中蒸發乳清蛋白混合物中的水以濃縮乳清蛋白。

然后將WPC置于可控溫的收集槽206中。收集槽206可以連接于多個成分來源,其包括用來向收集槽加入水的水源208。成分源還可以包括堿性物質(例如,含水氫氧化鈉)的堿源210、可以加入槽中的螯合劑(例如,磷酸三鉀)的螯合劑源213,以及可以加入的酶的酶源212。

加入收集槽的WPC可以通過加入來自水源208的水加以稀釋并通過加入來自堿源210的堿性物質而變成堿性。例如,可以加入水將乳清蛋白從以重量計80%的乳清蛋白的起始濃度稀釋至以重量計約25%、或更小(例如,以重量計約20%、以重量計約15%、以重量計約5%等)。水稀釋可以伴隨(或隨后)加入來自堿源210的堿性物質,以提高乳清蛋白混合物的pH。該堿性物質可以是強堿的濃縮水溶液,如濃縮氫氧化鈉。該堿性物質還可以包括螯合劑,如磷酸三鉀??梢約尤爰钚暈鎦手鋇講獾玫娜榍宓鞍諄旌銜锏膒H達到特定的pH,如約10或更高(例如,約10.4)。

在加入來自堿源210的堿性物質以后,可將堿性乳清蛋白混合物在低溫(例如,45°F)下在收集槽206中保持一段時間(例如,約30分鐘至約5小時)。在保持期間可以混合堿性乳清蛋白混合物。然后可以從酶源212加入蛋白酶,以開始蛋白質水解的第一階段。在此階段,堿性乳清蛋白混合物和蛋白酶的混合物可以在降低的溫度(例如,低于約50°F、約45°F等)下在收集槽206中保持約24小時或更短的時間(例如,10小時)。在此″冷溫育″階段,蛋白酶的活性可以顯著低于它們催化天然蛋白質鏈的水解的峰值速率(peak?rate)。

不希望受限于反應過程的特定理論,認為緩慢地且在相對高的pH下進行水解可打開蛋白質結構,以使蛋白質的水解發生在更靠近天然蛋白質鏈的中點處而不是圍繞通常的球狀蛋白的外側進行水解,另外留下不溶的蛋白質核心。因此,相對于生產較長和較短的蛋白質片段,冷溫育更利于生產大致相等尺寸的(例如,約初始蛋白質的一半尺寸)蛋白質水解物。統計上,與較常規的雙峰群體分布(其具有較大群體的較大和較小水解物片段)相比,冷溫育活性似乎看上去更像鐘形曲線的水解物分布。

在收集槽206中冷溫育以后,可以將槽的溫度調節到較高溫度(例如,約120°F)較短的時間(例如,約2小時或更短、約40分鐘等),用于“熱溫育”水解階段。在此階段,蛋白酶的活性處于(或接近)峰值催化速率(peak?catalysis?rate)。熱溫育可增加被水解成所期望的片段范圍(例如,約2000至5000道爾頓)的天然蛋白質和較大蛋白質水解物的量。

在熱溫育階段結束時,可以將蛋白質水解物混合物從收集槽206轉移到加熱裝置214,在這里將該混合物升溫到使蛋白酶失活并終止蛋白質水解反應的溫度(例如,約180°F或更高,約190°F等)。加熱裝置214可以包括一個或多個與熱源(例如,熱水、蒸汽、加熱盤管等)熱接觸的彎曲的、扭曲的和/或卷曲的管道。蛋白質水解物混合物通過管道從而迅速平衡混合物與熱源的溫度。在一些實施例中,也可以用巴氏滅菌器202作為加熱裝置214來使蛋白酶失活。

還可以在冷溫育和熱溫育期間監測水解混合物的pH??梢越玴H計(未示出)放置在收集槽206中提供混合物pH的定期測量或持續測量。由于蛋白質水解在蛋白質水解物之一上形成羧酸基團,所以堿性乳清蛋白混合物的pH將從高于10降低至約9.5或更小。在熱溫育期間,當羧酸基團以更快速率形成時,pH下降會加速。在一些實施方式中,pH可以用來指示何時應終止冷溫育階段。例如,當水解混合物的pH降至低于9.5時,可以不考慮時間而結束冷溫育階段。在其他實施方式中,冷溫育階段可以持續預定的時間段。

在高溫滅活蛋白酶以后,可以將蛋白質水解物混合物濃縮。濃縮該水解物可以涉及通過過濾裝置216將滲余物(retentate)中的水解物與滲透液(permeate)中的含水成分分離來過濾混合物?;箍梢雜謎舴⑵?未示出)來濃縮水解物混合物,其中蒸發器蒸發掉混合物中的水。

然后可以在干燥裝置218中干燥濃縮的蛋白質水解物。干燥裝置218可以是噴霧干燥器,該噴霧干燥器霧化蛋白質水解物同時將它們暴露于熱的、干燥的空氣中,以快速蒸發殘余的水并留下蛋白質水解物粉末。干燥產品可以加以包裝并儲存直到隨時可以用作食品制備加工中的蛋白質添加劑。

在描述裝置200中所用的蛋白質源是乳清蛋白,但應當明了,用于制備蛋白質水解物的裝置和方法可以使用其他蛋白質。例如,裝置200可以和諸如酪蛋白的其他乳品蛋白,以及來源于大豆、堅果、植物,以及動物(還包括其他食品源)的蛋白質一起使用。

用蛋白水解物制備的食品的實例

圖3示出了包括有在用根據本發明的實施方式的蛋白質水解物制備添加蛋白質的糖食的方法中的步驟的流程圖。這些糖食可以包括焦糖、巧克力糖、軟糖、乳脂糖、牛軋糖、口香糖、冰淇淋、蛋白質/營養物或代餐棒、以及太妃糖(還包括其他)。例如,方法300包括用蛋白質水解物制備添加蛋白質的焦糖糖食的步驟。方法300可以包括將包含甜味劑(例如糖)、玉米糖漿等的成分和黃油或人造黃油混合在一起302??梢約尤炔⒔漣枵廡┏煞種鋇交樸禿?或人造黃油熔化304。

在將蛋白水解物加入到熔化成分中以前,可以將其分為兩部分。蛋白質水解物的第一部分可以直接加入到熔化成分306,而不需先與其他組分預混合。水解物的第二部分在加入到其余熔化成分中以前,可以與另外的成分混合308,其中另外的成分包括加糖的煉乳??梢耘脛撲諧煞值幕旌銜?10直到焦糖(carmel)產品達到指定的溫度(例如,223°F),同時攪拌該混合物。在烹制以后,可以將混合物冷卻312,以使焦糖產品固化??梢鄖懈罟燙褰固腔蛑瞥傷諭男巫?例如,立方體、小塊(nugget)、棒、桶狀、片、卷、球等)。表1提供了在蛋白質增加的焦糖的一種實施方式中所使用的組分清單,以及它們的相對重量。

表1示例性蛋白質強化的焦糖的成分

??成分 ??重量百分比 ??砂糖 ??6.17% ??玉米糖漿 ??31.7% ??人造黃油 ??10.7% ??乳清蛋白水解物 ??14.0% ??加糖的煉乳 ??37.1% ??香草 ??0.40%

應當明了,除了(或代替)表1所列成分,還可以使用多種其他成分。例如,可以用其他種類的甜味劑來補充或代替砂糖和玉米糖漿??梢雜沒樸筒鉤浠虼嬡嗽旎樸?。除了香草以外、或作為香草的替代物,可以使用其他調味劑。這些成分的相對量也可以變化。

可以包含本發明的蛋白質水解物的添加蛋白質的食品并不限于固體食品?;箍梢越馕錛尤胍禾逡現?,包括蘇打水、咖啡、混合飲料(shake)、瓶裝水、運動飲料、果汁、嬰兒飲品(infantformula)、以及乳飲料(還包括其他飲料)。圖4示出了用于制備蛋白質強化飲料的方法400的流程圖,其中蛋白質強化飲料包含根據本發明的實施方式的蛋白質水解物。方法400可以包括在高速摻合機中混合包括水、卵磷脂、油、以及調味劑(還包括其他成分)的成分402。該方法還可以包括蛋白質水解物、糖、麥芽糊精、可可粉、卡拉膠、以及維生素(還包括其他干燥成分)進行干混404??梢栽詬咚儼艉瞎討薪禾寤旌銜錛尤敫稍锘旌銜鎦?06?;箍梢約尤雀靡禾搴透稍锍煞值幕旌銜?08。加熱步驟的實例可以包括在約190°F的溫度下加熱混合物約10分鐘。實例還包括使混合物經受超高溫(UHT)熱處理,其中混合物被加熱至約220°F并持續較短時間(例如,2秒)。表2提供了在蛋白質強化飲料的一種實施方式中所用的成分、及其相對量的列表。

表2示例性蛋白質強化飲料的成分

??成分 ??重量百分比 ??水 ??66.0% ??乳清蛋白水解物 ??6.66% ??糖 ??9.20% ??麥芽糊精(10DE) ??9.20% ??菜籽油(canola?oil) ??6.00% ??荷式可可粉 ??0.80% ??大豆卵磷脂 ??1.00% ??調味劑 ??0.20% ??卡拉膠 ??0.05% ??維生素 ??0.91%

正如上述添加蛋白質的焦糖成分的情況一樣,應當明了,除了(或代替)表2所列的那些成分之外,還可以使用多種另外的成分。例如,可以用其他類型的甜味劑來補充或代替糖??梢雜悶淥嘈偷撓屠床鉤浠虼娌俗延??;箍梢約尤肓磽獾某煞忠栽鑾懇系南鬮?、口感,和/或粘度??商媧?,可以加入酸化劑以產生低pH的基于水果的飲料,例如,橘子、檸檬,或柑橘混合飲料。成分的相對量也可以變化。

還應當明了,在上述實例中制備的添加蛋白質的食品并不是全部可以用本發明的蛋白質水解物進行強化蛋白質的食品的清單??梢隕柘虢盟馕錛尤?,例如,乳酪、面包、面團、湯、糕點、谷類食品、米飯、以及其他各種食品中。

實驗

實施例1:來源于天然乳清蛋白的蛋白質水解物

由乳清蛋白濃縮物(WPC)制備蛋白質水解物,其中乳清蛋白濃縮物(WPC)是制作馬蘇里拉干酪(mozzarella?cheese)的副產物。該方法開始于以重量計80%的WPC,其中,WPC是利用超濾法由分離自干酪凝乳的原料乳清混合物濃縮獲得的。將80%WPC轉移到溫度受控的收集槽,在此處它與水混合以形成以重量即10.3%的稀釋的乳清蛋白溶液。收集槽可以容納1000磅的批料的蛋白質水解物混合物,其中128.75磅的80%WPC(即,12.875%固體)與水混合以形成稀釋的乳清蛋白溶液。

然后通過將氫氧化鈉加入收集槽以使稀釋的乳清蛋白溶液呈堿性。在將堿加入稀釋的乳清蛋白溶液中以前,NaOH的制備開始于將濃度為以重量計40%的NaOH水溶液稀釋至20%NaOH。對于1000磅的批料,用15磅的40%NaOH將乳清混合物的pH提高至10.45。這樣測量pH:首先留出充分的時間使堿充分混合、然后取樣并利用pH計讀出pH。在加入蛋白酶以前,將堿性乳清蛋白溶液在約45°F或更低溫度的收集槽中放置5小時。

蛋白酶的加入起動了蛋白質催化的冷溫育階段以形成蛋白質水解物。在此實驗中,蛋白酶是一種中性蛋白酶,其來源于枯草桿菌并由丹麥的Noxozymes以商品名Protamex出售。在以重量計約0.5%的底物的水平下將它加入堿性乳清蛋白混合物。對于1000磅批料,加入約0.515磅的Protamex。在加入稀釋的乳清蛋白混合物以前,將上述酶(其是以干粉的形式運送)在水中調成漿。它可溶于水,并且具有聲稱的1.5安森單位/克的活性,其中最佳活性條件包括約7.5的pH以及約50℃(122°F)的溫度。當pH為4時它可以在50℃(122°F)或更高溫度下在30分鐘內被滅活,以及當pH為8時它可以在85℃(185°F)或更高溫度下在約10分鐘內被滅活。

冷溫育階段在45°F下持續24小時。通過酶水解產生的蛋白質水解產物具有降低混合物pH的末端羧酸基團。在24小時結束時,測得的混合物pH為約9.5。

然后在持續70分鐘的熱溫育階段將混合物加熱至120-130°F。在此溫育階段,酶活性最高并且pH進一步降低。在70分鐘結束時,通過將混合物加熱至195°F并持續10分鐘來使上述酶失活?;箍梢栽赨HT步驟中通過將混合物加熱至250°F并持續2秒鐘來進行滅活。然后噴霧干燥蛋白質水解物以分離更多水分并產生粉狀產物。

通過高壓體積排阻色譜(HPSEC)確定樣品的分子量分布。首先在MilliQ超純水(2.5mL)中再水化蛋白質水解物樣品30分鐘,然后用流動相以1∶1比率稀釋并在13,500xg下離心3分鐘。在注射到柱(大約1%蛋白質)上以前將上清液通過0.22μm?PVDF膜加以過濾。將積分色譜圖的總面進行積分并分成表示為總面積的百分率的6個分子量范圍(即,>10kDa、5-10kDa、2-5kDa、1-2kDa、0.5-1kDa,以及<0.5kDa)。表3列出在HPSEC分析中所用的其他條件:

表3:用于蛋白水解物HPSEC分析的條件

??柱 ??TSK-GEL,G2000SWXL(7.8i.d.x?300mm),來自??Tosoh?Biosep?LLC ???;ぶ???TSK-GEL,Guard?SWXL(6.0i.d.x?40mm),來自??Tosoh?Biosep?LLC ??流動相 ??水∶ACN∶TFA??30∶70∶0.1%(v/v) ??流速 ??0.6ml/分鐘(無梯度) ??樣品的最終濃度 ??1%蛋白質 ??檢測 [email protected] ??注射體積 ??20μl ??溫度 ??28℃

6個樣品的HPSEC色譜圖分別在圖5A-F中示出,并且在6個尺寸范圍中的水解物分子量分布列在以下的表4中。

表4:不同蛋白質水解物樣品的分子量分布

??樣品 ??>10kDa ??5-10kDa ??2-5kDa ??1-2kDa ??0.5-1kDa ??<0.5kDa ??WPH-LFC??85分鐘 ??25.16 ??13.94 ??20.52 ??17.86 ??17.02 ??5.48 ??WPH-LFC??135分鐘 ??21.22 ??13.80 ??20.87 ??19.01 ??19.06 ??6.03 ??WPH-LFC??(combo) ??19.99 ??13.08 ??21.57 ??20.07 ??18.65 ??6.65 ??WPH-商品??化樣品1 ??6.26 ??6.13 ??19.81 ??24.06 ??26.65 ??17.08 ??WPH-商品??化樣品2 ??6.47 ??8.05 ??21.67 ??26.16 ??23.74 ??13.91 ??未水解的乳??清蛋白 ??78.07 ??20.03 ??1.51 ??0.02 ??0.10 ??0.28

前3個蛋白質水解物樣品(即,WPH-LFC?85分鐘、WPH-LFC135分鐘,以及WPH-LFC?combo)是按照本發明的方法制備的。這些樣品的分子量分布表明,在1至10kDa范圍內形成的大多數水解物具有2000和5000道爾頓之間的平均分子量。這些樣品具有極好的感官特性,并且沒有可察覺的苦味。在溶液中高達15%蛋白質的溶液還可以被加熱至高溫(例如,在15psi下加熱至約212°F,時間為15分鐘)而沒有凝集和變性,這使它們成為作為用于多種食品的蛋白質添加劑的極好的候選物。

接著的兩個蛋白質水解物樣品(即,WPH商品化樣品1和2)是按照常規方法制得的可商購的用作蛋白質添加劑的蛋白質水解物樣品。這些樣品的分子量分布表明,平均兩倍以上百分率的最小水解物具有小于0.5kDa的分子量。更高濃度的這些小水解物會損害樣品的感官特性,其均具有顯著的強苦味。這些商品化樣品還易受高熱處理的影響而發生膠凝或沉淀。

最后,最后一個樣品(即,未水解的乳清蛋白)是在本蛋白質水解方法中所用天然WPC的比較樣品。此大部分樣品的分布集中在大于10kDa的最高分子量類型。在天然WPC樣品中沒有檢測到苦味,但如預期的,當加熱時它經受相當大程度上的變性。

與僅測量蛋白質水解的百分率(即,%DH)相比,上述分子量分布是隨蛋白質水解物的苦味和其他感官特性的更準確的預測。水解程度的測量是通常測量蛋白質中由水解反應導致的目標肽鍵斷裂的程度。但50%的DH并不一定意味著一半的初始蛋白質被水解。而是意味著50%的可以被特定蛋白酶水解的肽鍵已被水解。此外,%DH值并未給出所得到的水解物片段的尺寸。如上所述,產生許多小的水解物片段的催化蛋白質水解方法具有苦味的可能性要高得多。

實施例2A:來源于天然乳清蛋白的LFC-WPH蛋白水解物

蛋白質水解物由乳清蛋白濃縮物(WPC)制備,其是制作馬蘇里拉干酪的副產物。該方法起始于甜乳清,其是利用超濾法濃縮以形成的80%乳清蛋白滲余物。將該80%乳清蛋白滲余物轉移至溫度受控的收集槽,在此處它與水混合以形成以重量計10.3%的稀釋的乳清蛋白溶液。該稀釋的乳清蛋白溶液包含約9532磅未水解的乳清固體。

然后通過向收集槽加入氫氧化鈉和磷酸三鉀使稀釋的乳清蛋白溶液呈堿性。向收集槽中加入159磅磷酸三鉀、接著加入氫氧化鈉,直至達到pH?10.5。在加入蛋白酶以前,將堿性乳清蛋白溶液在約45°F或更低溫度的收集槽中放置5小時。水解反應的其余步驟按照實施例1。測試了按照本實施例制備的蛋白質水解物(作為″LFC-WPH″樣品)的熱穩定性和苦味。

比較例2B:NZDB蛋白水解物

按照授予Schlothauer等并轉讓給New?Zealand?Dairy?Board的題為“生物活性乳清蛋白質水解物(Bioactive?whey?proteinhydrolysate)”的美國專利第6,919,314號中所描述的方法制備蛋白質水解物,其中上述專利的全部內容以引用方式結合于本文以供參考。制備這些蛋白質水解物(“NZDB水解物”)的方法開始于乳清蛋白濃縮物的10%(wt.)溶液,用氫氧化鈉(NaOH)將其pH調節至7.0。然后在加入蛋白酶Neutrase以前將中性溶液加熱至122°F的溫度,直至達到0.3%(wt.)的酶濃度。

在通過加入磷酸使pH降低至5.0以前,使乳清蛋白和蛋白酶溶液反應1小時。然后升高溶液的溫度至149°F?30分鐘并除去水以產生蛋白質水解產物(稱作“NZDB水解物”)。

實施例3:蛋白質水解物苦味測量

對通過在實施例2A&B中描述的方法制備的乳清蛋白質水解物、以及一些市售蛋白質水解物(即,由Hilmar?Ingredients,Hilmar,CA制造的Hilmar?8350和Hilmar?8390;以及由Davisco?FoodsInternational,Inc,Eden?Prairie,MN制造的Biozate?1)進行測量以量化苦味。樣品苦味水平是基于未水解蛋白質溶液中鹽酸奎寧的濃度當量得以量化的。增加奎寧濃度會增加未水解蛋白質溶液的苦味,所以發現在苦味方面相當于較高濃度的奎寧溶液的蛋白質水解物溶液在可定量地比相當于較低濃度的奎寧溶液的水解物更苦。

相對于7.5%(wt.)未水解蛋白質的水溶液(其還包含個別量的0至0.03mg/ml的鹽酸奎寧),測試了包含7.5%(wt.)蛋白質水解物的水溶液的感官評估。感官測試進行5天以上(每天一種水解物樣品)。要求評估小組成員品嘗乳清蛋白水解物樣品,然后確定哪種鹽酸奎寧樣品與水解物樣品的苦味水平最匹配。用來自每組(panel)的加權平均值來量化對應于每種乳清蛋白質水解物樣品的鹽酸奎寧濃度。表5示出了這種感官評估的結果。鹽酸奎寧當量越低,則蛋白質水解物的苦味越小。

表5:乳清蛋白水解物的苦味分布

??蛋白質水解物來源 ??蛋白質水解物在水溶液中??的濃度,以重量計 ??鹽酸奎寧當量的加權平??均值(mg/ml) ??LFC-WPH ??7.5% ??5.63×10-3 ??Hilmar?8350 ??7.5% ??33.33×10-3 ??Hilmar?8390 ??7.5% ??220.0×10-3 ??NZBD水解物 ??7.5% ??5.94×10-3 ??Biozate?1 ??7.5% ??107.5×10-3

在當量濃度為以重量計7.5%時,水解物的苦味水平顯著不同。在相同濃度下,按照實施例2A制備的LFC-WPH蛋白質水解物的苦味比Hilmar?8350、Hilmar?8390,以及Biozate?1蛋白質水解物的苦味低若干倍。只有NZDB水解物樣品具有可與LFC-WPH水解物相比的苦味水平。

在不同的乳清蛋白質水解物濃度下進行了另外的苦味測量。對用起始乳清蛋白水溶液(以重量計7%、10%、13%,以及16%的乳清蛋白)制備的蛋白質水解物溶液的苦味水平進行量化。將由這些溶液制備的蛋白質水解物樣品與0.005至0.73mg/ml的氫氯化物水溶液進行比較。要求評估小組成員品嘗乳清蛋白水解物樣品,然后確定在每種初始蛋白質濃度下哪種鹽酸奎寧樣品與蛋白質水解物樣品最匹配。感官分析的結果列在表7中。

表7:在不同蛋白質濃度下蛋白水解物的苦味

??樣品 ??蛋白質%(wt.) ??鹽酸奎寧當量苦味(mg/ml) ??WPH-LFC ??7 ??0.005 ??WPH-LFC ??10 ??0.007 ??WPH-LFC ??13 ??0.01025 ??WPH-LFC ??16 ??0.01575 ??NZDB水解物 ??7 ??0.0055 ??NZDB水解物 ??10 ??0.0065 ??NZDB水解物 ??13 ??0.009 ??NZDB水解物 ??16 ??0.014 ??Biozate?1 ??7 ??0.061 ??Biozate?1 ??10 ??0.0755 ??Biozate?1 ??13 ??0.1095 ??Biozate?1 ??16 ??0.151 ??Hilmar?8350 ??7 ??0.031 ??Hilmar?8350 ??10 ??0.0445 ??Hilmar?8350 ??13 ??0.055 ??Hilmar?8350 ??16 ??0.0685 ??Hilmar?8390 ??7 ??0.174 ??Hilmar?8390 ??10 ??0.197 ??Hilmar?8390 ??13 ??0.256 ??Hilmar?8390 ??16 ??0.2945

表7示出水解物的苦味隨初始溶液中蛋白質濃度的增加而增加。只有WPH-LFC和NZDB水解物這兩種樣品,在所有測試的蛋白質濃度下,具有足夠低從而食用可接受的苦味水平。其余的水解物樣品太苦以至于即使在蛋白質濃度為7%時,也不能作為可接受的添加劑用于飲料、營養棒或其他種類的食品或補充物中。品嘗評估小組成員還評定,除WPH-LFC和NZDB水解物樣品之外,蛋白質水解物具有肉湯和“濕狗(wet?dog)”味道以及同樣使它們不適合作為食品或飲料添加劑的氣味。此外,雖然NZDB水解物樣品具有與WPH-LFC樣品相當的味道,但它具有不希望的白堊質水平。

實施例4:蛋白質水解物熱穩定性測量

測量了各種乳清蛋白水解物的熱穩定性。將商品化蛋白質水解物樣品、按照實施例2制備的乳清蛋白水解物、Biozate?1(DaviscoFoods?International,Inc,Eden?Prairie,MN)、以及Hilmar組分(Hilmar,CA)在室溫蒸餾水中溶解成各種蛋白質濃度(參見表6)。將溶解蛋白質水解物的10ml樣品分配到管形瓶(Bellco?Glass?18×150mm)中,用20mm的隔片塞(septum?stopper)密封,然后利用20mm卷邊機并用鋁密封加以固定。將該管形瓶浸放在設置為255°F的油浴(Lauda?Proline系列PV15c)中。在特定時間(10、20、30,以及40分鐘)從油浴中移走管形瓶并立即置于冰浴中以冷卻樣品。在完成熱處理后30分鐘,檢查所有樣品的蛋白質沉淀、膠凝以及凝聚的跡象。熱穩定性結果提供在表6中。

表6:商品化水解物樣品的熱穩定性

表6表明許多市售蛋白質水解物樣品在商品化熱處理條件下不是熱穩定的。該數據進一步表明,按照上述實施例2A制備的蛋白質水解物(在表6中列為“WPH-LFC”樣品)在寬泛的蛋白質濃度和加熱時間范圍內是熱穩定的。只有Biozate?1樣品具有與根據本發明的實施方式的蛋白水解物相當的熱穩定性。這可以通過以下事實來說明:Biozate?1樣品來源于乳清蛋白分離物(>90%蛋白質),因而缺少可能會降低蛋白質水解物的熱穩定性的無機物。按照實施例2A制備的蛋白質水解物可以實現相同水平的熱穩定性而無需除去在天然乳清蛋白起始材料中存在的無機物。

實施例5:乳清蛋白水解物的色譜特征

使未水解的WPC(Leprino?Foods,Denver,CO)、LFC-WPH、Biozate?1(Davisco?Foods?International,Inc,Eden?Prairie,MN)、NZDB水解物,以及Hilmar?Ingredients(Hilmar,CA)樣品通過毛細管電泳(″CE″)儀以獲得樣品分布。除常規WPC之外全都被水解。利用P/ACETM?MDQ毛細管電泳系統獲得每種樣品的CE分布,其中P/ACETM?MDQ毛細管電泳系統是利用IBM?NetVista計算機(IBMCorp.,Armonk,NY,USA)通過System?Gold軟件(Beckman,Fullerton,CA,USA)并來控制的。將有效長度為72cm、50μm?ID的未涂布熔融石英毛細管柱(Beckman,Fullerton,CA,USA)組裝在P/ACE筒中。在去離子水中制備來自水解產物的樣品(3mg/mL)溶液,然后在1psi壓力下注射15秒鐘以前通過0.22μm?Acrodisc過濾器(Pall?Corp.,Ann?Arbor,MI,USA)進行過濾。流動磷酸鈉緩沖液(0.1M,pH?2.5)獲自Sigma-Aldrich(St.Louis,MO,USA)。在214nm處,在恒定電壓(27kV)和溫度(25℃)下利用的UV檢測來進行CE分析總共60分鐘。CE色譜圖示于圖6A-F中。

圖6A示出了未水解乳清蛋白濃縮物的色譜圖。圖6B示出了按照上述實施例2A制備的蛋白質水解物的CE色譜圖。圖6C-6F示出了NZDB和市售蛋白質水解物的CE色譜圖比較:圖6C示出了Biozate?1蛋白質水解物的色譜圖;圖6D是NZDB蛋白質水解物的色譜圖;以及圖6E和6F分別是Hilmar?8350和8390蛋白質水解物的色譜圖。這些色譜圖表明,蛋白質水解物樣品具有顯著不同的產物分布,其可能與它們不同的苦味和熱穩定性(還包括其他性能)相關。雖然不希望受限于特定的理論,但已暗示了特定乳清蛋白成分的水解是乳清蛋白水解產物中大多數苦味的原因。起始乳清蛋白是蛋白質混合物,其包含β-乳球蛋白、α-乳清蛋白,以及血清白蛋白(還包括其他蛋白)。人們認為α-乳清蛋白的水解產物有顯著苦味,并且有利于其他起始乳清蛋白(例如,β-乳球蛋白)水解的水解過程將產生較少苦味的蛋白質水解樣品。因此,所研究的蛋白質水解物樣品的苦味變化可能是由于(至少部分地)α-乳清蛋白和β-乳球蛋白初始蛋白質之間的相對水解程度。

來自上述實施例的數據表明,根據本發明的實施方式的蛋白質水解物(例如,WPH-LFC樣品)具有低苦味/所期望的風味分布以及對于各種熱處理應用的高熱穩定性。相反,NZDB水解物樣品具有較差的熱穩定性,而Biozate?1樣品在所有測量的蛋白質濃度內都是高度苦味的。Hilmar蛋白質水解物呈現較差的熱穩定性和較大的苦味(除了其他肉湯味之外)。

圖7和圖8將數據結合在一起表明本發明的水解產物具有高熱穩定性和低苦味的組合,其在其他蛋白質水解物樣品中則未發現。圖7示出蛋白質濃度對各種蛋白質水解物樣品的熱穩定性的影響,而圖8則示出蛋白質濃度對各種蛋白質水解物樣品的苦味的影響。圖7和圖8共同表明了LFC-WPH蛋白質水解物樣品在255°F下具有大于10分鐘的熱穩定性以及小于0.03mg/ml的苦味(如通過鹽酸奎寧當量所測得的)。

鑒于已描述了若干實施方式,本領域技術人員應當明了,在不偏離本發明的精神下,可以使用各種改進、替換構造、以及等同替換。另外,沒有描述若干眾所周知的方法和要素以避免不必要地模糊本發明。因此,以上描述不應看作是限制本發明的范圍。

在提供數值范圍的情況下,應當明了,還具體披露了所述范圍的上限和下限之間的每個中間值,除非上下文另有清楚說明,達到下限單位的十分之一?;拱謁齜段е械娜魏嗡齙鬧禱蛑屑渲島馱謁齜段е械娜魏紋淥齙幕蛑屑渲抵淶拿扛黿閑》段?。這些較小范圍的上限和下限可以獨立地包括或不包括在范圍內,并且本發明還包含每個范圍,其中任何一個、沒有一個或兩個限值都包括在較小范圍內,受到所述范圍內任何具體排除的限制。在所述范圍包括一個或兩個限值的情況下,還包括了排除那些包含的限值的任何一個或兩者的范圍。

如在本文中以及在所附權利要求中所使用的,除非上下文另有清楚說明,單數形式“一個”、“一種”、以及“該”包括復數對象。因此,例如,提及“一種方法”則包括多種這樣的方法,以及提及“該電極”則包括提及一種或多種電極以及本領域技術人員已知的其等效物,等等。

此外,當在本說明書以及在以下權利要求中使用時,術語“包括”、“包含”、以及“含有”是用來規定所述特點、整體、組分、或步驟的存在,但它們并不排除存在或添加一個或多個其他特點、整體、組分、步驟、作用、或組。

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