СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА ИЛИ НАПИТКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АГРЕГАЦИИ МОЛОЧНОГО ИЛИ РАСТИТЕЛЬНОГО БЕЛКА В ПРИСУТСТВИИ СВОБОДНЫХ ДВУХВАЛЕНТНЫХ КАТИОНОВ Российский патент 2023 года по МПК A23J1/20 A23J1/14 A23J3/08 A23J3/14 A23C9/14 

Область применения изобретения

Настоящее изобретение относится к способу получения пищевого продукта или напитка, в частности к способу образования агломерированных белков в композиции ингредиентов. Изобретение также относится к пищевому продукту или напитку, содержащему агрегированные белки, содержащие скопления мицеллярных казеинов и сывороточных белков, и растительного белка.

Предпосылки создания изобретения

Известно, что агрегация белка обеспечивает текстуру и вкусовые ощущения пищевого продукта и напитка, а потому по-прежнему существует потребность в пищевых продуктах и напитках со сбалансированным сочетанием питательных макроэлементов, одновременно обеспечивающих хороший вкус и текстуру.

В CN104489097A описан способ получения препаратов, защищающих молочнокислые бактерии или пробиотики при сушке тепловой конвекцией. Он состоит из термической обработки при 60°C препарата из молока, обогащенного кальцием, для индуцирования агрегации белка и последующей передачи препарата на механическую гомогенизирующую обработку.

В WO07040113A описано получение ингредиента с высоким содержанием сложных липидов из молока. Его получают осаждением белковых фракций из плазмы масла при pH 4,0–5,0 в присутствии кальция и фильтрованием надосадочной жидкости для концентрирования сложных липидов.

В WO 06065135 A2 описано получение жидкого пищевого продукта, обогащенного свободными двухвалентными катионами, в котором 20% содержащихся в белках остатков лизина гликозилировано для повышения их устойчивости к агрегации в присутствии кальция. Таким образом, WO 06065135 A2 относится к предотвращению агрегации белка в присутствии двухвалентных катионов, в том числе кальция.

В US20130011515 A1 описан способ получения концентрата молочного белка, обогащенного сывороточными белками. Обезжиренное молоко нагревают в диапазоне pH 6,5–7,0 для активации агрегации сывороточных белков вместе с казеинами. После этого нагретый продукт фильтруют для концентрирования скоплений белка и удаления лактозы.

В работе D. L. Van Hekken et al. [Rheology and Microstructure of Chemically Superphosphorylated Whole Casein, 1997, J. Dairy Sci. 80 2740–2750.] описано влияние добавления свободного кальция на вязкость суперфосфорилированных казеинов. Было показано, что вязкость 4 мас.% раствора суперфосфорилированных казеинов (190% фосфорилирования) увеличивается при добавлении 30 мМ кальция при рН 8,4. Настоящее исследование не относится к смесям растительного и молочного белков. Кроме того, суперфосфорилированные казеины нежелательны для использования в смесях растительного и молочного белков, поскольку представляют собой химически модифицированный и дорогостоящий ингредиент.

C. Holt [An equilibrium thermodynamic model of the sequestration of calcium phosphate by casein micelles and its application to the calculation of the partition of salts in milk, 2004, Eur. J. Phys., 33, 421–434] сообщал, что количество свободных ионов кальция в коровьем молоке при рН 6,70 составляло 10,2 мМ, и что эта величина уменьшалась до 8 мМ при снижении рН молока до 6,0. В настоящем документе не рассматривают растительные белки.

В работе I.R. McKinnon et al. [Diffusing-wave spectroscopy investigation of heated reconstituted skim milks containing calcium chloride, 2009, Food Hydrocolloids, 1127–1133] было исследовано влияние добавления хлорида кальция к обезжиренному молоку, восстановленному при 10 мас.% в диапазоне рН 6,0–7,2, и последующее влияние на вязкость при нагревании молока в течение 10 минут при 60, 75 и 90°C. В работе отмечена критическая нестабильность молока с рН 5,9 при нагревании при 90°C в случае содержания до 10 мМ хлорида кальция. В настоящем документе не рассматривают растительные белки.

В работе L. Ramasubramanian et al. [The rheological properties of calcium-induced milk gels, 2014, J. Food Engineering, 45–51] определено воздействие добавления хлорида кальция в цельное молоко (3,5% жира) при нагревании при 70°C. Сообщают, что добавление хлорида кальция менее 12,5 мМ приводило к образованию вязкой дисперсии, тогда как более высокие концентрации хлорида кальция вызывали образование более плотных гелей. Интересно, что предварительная обработка молока при 90°C в течение 10 минут перед добавлением хлорида кальция и последующее нагревание при 70°C приводили к образованию наиболее плотных гелей. Образование геля нежелательно для многих полужидких пищевых продуктов и напитков. В настоящем документе не рассматривают растительные белки.

В работе T. Phan-Xuan et al. [Tuning the structure of protein particles and gels with calcium or sodium ions. 2013, Biomacromolecules, 14, 6, 1980–1989.] сообщали, что при обработке 100% сывороточного белка (α-лактоглобулина) с добавлением хлорида кальция при рН 7,0 происходило образование микрогелей или геля при нагревании при 68 или 85°C, если содержание кальция составляло 5–6 мМ при концентрации белка 4 мас.%. Кроме того, образование геля нежелательно для многих полужидких пищевых продуктов и напитков.

N. Chen et al. [Thermal aggregation and gelation of soy globulin at neutral pH. 2016, Food Hydrocolloids, 61, 740–746] сообщали, что изолят соевого белка образовывал фрактальные скопления при нагревании при нейтральном рН при температурах в диапазоне от 50 до 90°C для концентраций белка в диапазоне от 5 до 9 мас.%. Влияние кальция на агрегацию белка не описано.

J.M. Franco et al. [Influence of pH and protein thermal treatment on the rheology of pea protein-stabilized oil-in-water emulsions. 2000, JAOCS, 77, 9, 975–984] сообщали, что концентрированная эмульсия подсолнечного масла 65 мас.%, стабилизированная 6 мас.% горохового белка, демонстрировала повышение вязкости при нагревании при температуре выше 70°C в течение до 60 мин, и что наибольшее повышение вязкости было достигнуто при pH около изоэлектрической точки гороховых белков, т.е. pH 5,3.

Взаимодействие между мицеллярным казеином и гороховыми белками описано J.-L. Mession et al. [Interactions on casein micelle-pea system (part 1): heat-induced denaturation and aggregation. 2017, Food Hydrocolloids, 67, 229–242]. При нагревании дисперсных систем мицеллярных казеинов и изолята горохового белка в диапазоне от 40 до 85°C при pH 7,1, весовом соотношении компонентов смеси 1 : 1 и содержании белка 1,8 мас.%. Был сделан вывод о том, что казеины не участвуют в агрегации горохового белка, тогда как они способствуют диссоциации субъединиц горохового белка. В настоящем документе не описано влияние свободного кальция.

C.M. Beliciu and C.I. Moraru [The effect of protein concentration and heat treatment temperature on micellar casein-soy protein mixtures. 2011, Food Hydrocolloids, 25, 1448–1460] изучали влияние нагревания мицеллярных казеинов и изолята соевого белка в соотношении 1 : 1 при температурах в диапазоне от 40 до 90°C в течение 15 минут с pH 7,0 при содержании белка в диапазоне от 2 до 15 мас.%. Они обнаружили, что реологические характеристики были ниже, чем у изолята соевого белка при той же концентрации белка. Авторы дополнительно утверждали, что кальций осаждался из раствора и не влиял ни на общий заряд скоплений, ни на текстуру/вязкость.

Изучение предшествующего уровня техники показывает, что, хотя добавление кальция в молочные продукты позволяет добиться повышения вязкости, возможность обеспечения повышения вязкости смесей молочного/растительного белков не описана. Кроме того, из предшествующего уровня техники хорошо известно, что желирующий эффект может быть нежелательным при производстве пищевых продуктов. Кроме того, pH продукта может изменяться и влиять на способ, при этом может приводить к нестабильности продукта. На предшествующем уровне техники не показано, каким образом можно получить пищевые продукты и напитки с желательным вкусом и текстурой.

Следовательно, существует потребность в пищевых продуктах и напитках со сбалансированным сочетанием питательных макроэлементов, которые одновременно обеспечивают хороший вкус и текстуру.

Цель изобретения

Цель настоящего изобретения заключается в обеспечении пищевого продукта или продукта с молочным/растительным белком с улучшенной текстурой и вкусовыми ощущениями.

Изложение сущности изобретения

В настоящем изобретении предложено такое усовершенствование за счет применения скоплений на основе молочного/растительного белка, получаемых специальной термической обработкой при наличии определенной концентрации добавленных двухвалентных катионов.

В первом аспекте изобретение относится к способу получения пищевого продукта или напитка, включающему стадии:

обеспечения композиции ингредиентов, содержащей мицеллярные казеины, сывороточный белок и растительный белок с pH 5,9–7,1, предпочтительно 6,2–6,8, и концентрацией от 1 до 15 мас.% общего содержания белков, и причем

соотношение мицеллярного казеина и сывороточного белка в композиции составляет от 90/10 до 60/40, а

отношение мицеллярных казеинов и сывороточного белка к растительному белку составляет от 80/20 до 20/80;

добавления двухвалентных катионов для обеспечения концентрации свободных двухвалентных катионов 2,0–10 мМ в композиции ингредиентов;

и впоследствии

термической обработки композиции ингредиентов с образованием агломерированных белков, содержащих мицеллярный казеин, сывороточный белок и растительные белки, причем агломераты имеют размер от 5 до 50 мкм при измерении по среднему диаметру D(4,3), измеренному с помощью лазерной дифракции.

В настоящем изобретении скопления на основе молочного/растительного белка, которые образуются при термической обработке в присутствии добавленных свободных двухвалентных катионов, применяют для получения оптимальных органолептических свойств, одновременно позволяя уменьшить общее содержание жиров в продукте. Кроме того, описанное изобретение позволяет составить рецептуру текстурированных молочных продуктов без применения дополнительных стабилизаторов или гидроколлоидов.

В предпочтительном способе изобретения термическую обработку композиции ингредиентов осуществляют при температуре 80–125°C в течение 30–900 с или при температуре 126°C или выше в течение 3–45 с. В более предпочтительном варианте осуществления изобретения композицию ингредиента подвергают воздействию температуры 80–100°C в течение 0,5–4 мин или УВТ (ультравысокотемпературной) обработке при температуре выше 135°C в течение 3–45 с.

Способ по п. 1, в котором композицию ингредиентов подвергают термической обработке при температуре 80–125°C в течение 30–900 с или при температуре 126°C или выше в течение 3–45 с.

Во втором аспекте изобретение относится к пищевому продукту или напитку, получаемому способом, описанным выше.

В дополнительном аспекте изобретение относится к пищевому продукту или напитку, содержащему агрегированные белки, содержащие мицеллярный казеин, скопления сывороточного белка и растительного белка, причем продукт имеет pH 5,9–7,1, предпочтительно 6,2–6,8 и имеет концентрацию от 1 до 15 мас.% общего содержания белков, и при этом соотношение мицеллярного казеина и сывороточного белка в композиции составляет от 90/10 до 60/40, а отношение мицеллярных казеинов и сывороточного белка к растительному белку составляет от 80/20 до 20/80, концентрацию 2,0–10 мМ свободных двухвалентных катионов в композиции ингредиентов, причем агломерированные белки содержат казеин, сывороточный белок и растительные белки, при этом агломераты имеют размер от 5 до 50 мкм при измерении по среднему диаметру D_(4,3), измеренному с помощью лазерной дифракции.

Краткое описание графических материалов

На фиг. 1 показано распределение по размерам частиц эмульсий на основе подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты, стабилизированных концентратом молочного белка (КМБ)/изолятом соевого белка (ИСБ), при общем содержании белка 3 мас.% и соотношении компонентов смеси 75/25 после нагревания (95°C, 15 мин) и сдвига при pH 7,0 при наличии или отсутствии 5 мМ CaCl₂. (A) 2,5 мас.% подсолнечного масла, (B) 5 мас.% подсолнечного масла, (С) 10 мас.% подсолнечного масла. Сплошная линия: pH 7,0 без добавленного CaCl₂; пунктирная линия: pH 7,0 с добавлением 5 мМ CaCl₂.

На фиг. 2 показано распределение по размерам частиц эмульсий на основе подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты, стабилизированных концентратом молочного белка/изолятом соевого белка, при общем содержании белка 3 мас.% и соотношении компонентов смеси 50/50 после нагревания (95°C, 15 мин) и сдвига при pH 7,0 при наличии или отсутствии 10 мМ CaCl₂. (A) 2,5 мас.% подсолнечного масла, (B) 5 мас.% подсолнечного масла, (С) 10 мас.% подсолнечного масла. Сплошная линия: pH 7,0 без добавленного CaCl₂; пунктирная линия: pH 7,0 с добавлением 10 мМ CaCl₂.

На фиг. 3 представлены полученные с помощью конфокального лазерного сканирующего микроскопа снимки эмульсии подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты 5 мас.%, стабилизированной концентратом молочного белка/изолятом соевого белка 3 мас.% с соотношением компонентов смеси 75/25, после термической обработки и сдвига при 95°C в течение 15 мин. (A) pH 7,0 без добавленного CaCl₂; (B) pH 7,0 с добавлением 5 мМ CaCl₂. Масштабная линейка — 10 мкм. Сокращения рядом со стрелками означают: «мк» — мицеллярные казеины, «сб» — соевые белки и «о» — капли масла.

На фиг. 4 представлены полученные с помощью конфокального лазерного сканирующего микроскопа снимки эмульсии подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты 5 мас.%, стабилизированной концентратом молочного белка/изолятом соевого белка 3 мас.% с соотношением компонентов смеси 50/50, после термической обработки и сдвига при 95°C в течение 15 мин. (A) pH 7,0 без добавленного CaCl₂; (B) pH 7,0 с добавлением 10 мМ CaCl₂. Масштабная линейка — 10 мкм. Сокращения рядом со стрелками означают: «мк» — мицеллярные казеины, «сб» — соевые белки и «о» — капли масла.

На фиг. 5 показаны реологические кривые при 20°C эмульсии подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты, стабилизированной смесью концентрата молочного белка/изолята соевого белка 3 мас.% с соотношением компонентов смеси 75/25, после термической обработки и сдвига при 95°C в течение 15 мин при pH 7,0 при наличии или отсутствии 5 мМ CaCl₂. (A) 2,5 мас.% подсолнечного масла, (B) 5 мас.% подсолнечного масла, (С) 10 мас.% подсолнечного масла. Круги: pH 7,0 без добавленного CaCl₂; крестики: pH 7,0 с добавлением 5 мМ CaCl₂.

На фиг. 6 показаны реологические кривые при 20°C эмульсии подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты, стабилизированной смесью концентрата молочного белка/изолята соевого белка 3 мас.% с соотношением компонентов смеси 75/25, после термической обработки и сдвига при 95°C в течение 15 мин при pH 7,0 при наличии или отсутствии 5 мМ CaCl₂. (A) 2,5 мас.% подсолнечного масла, (B) 5 мас.% подсолнечного масла, (С) 10 мас.% подсолнечного масла. Круги: pH 7,0 без добавленного CaCl₂; крестики: pH 7,0 с добавлением 10 мМ CaCl₂.

На фиг. 7 показана вязкость при скорости сдвига 10 1/с для эмульсий подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты, стабилизированных смесью концентрата молочного белка/изолята соевого белка 3 мас.%, после термической обработки и сдвига при 95°C в течение 15 мин при pH 7,0 при наличии или отсутствии CaCl₂. (A) Соотношение компонентов смеси КМБ/ИСБ 75/25 с добавлением 5 мМ CaCl₂; (B) соотношение компонентов смеси КМБ/ИСБ 50/50 с добавлением 10 мМ CaCl₂.

На фиг. 8 представлены полученные с помощью конфокального лазерного сканирующего микроскопа снимки эмульсии подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты 5 мас.%, стабилизированной концентратом молочного белка/изолятом соевого белка 3 мас.% с соотношением компонентов смеси 75/25, после термической обработки и сдвига при 95°C в течение 3 мин в опытной установке. (A) pH 7,0 без добавленного CaCl₂; (B) pH 7,0 с добавлением 10 мМ CaCl₂. Масштабная линейка — 10 мкм. Сокращения рядом со стрелками означают следующее: «б» — белки и «о» — капли масла.

На фиг. 9 представлены полученные с помощью конфокального лазерного сканирующего микроскопа снимки эмульсии подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты 5 мас.%, стабилизированной концентратом молочного белка/изолятом соевого белка 3 мас.% с соотношением компонентов смеси 50/50, после термической обработки и сдвига при 95°C в течение 3 мин в опытной установке. (A) pH 7,0 без добавленного CaCl₂; (B) pH 7,0 с добавлением 20 мМ CaCl₂. Масштабная линейка — 10 мкм. Сокращения рядом со стрелками означают следующее: «б» — белки и «о» — капли масла.

На фиг. 10 представлен способ, применяемый для получения молочно-гороховой или молочно-соевой систем.

Подробное описание изобретения

При проведении экспериментов по влиянию добавления к смесям молочного/растительного белков двухвалентных катионов, в частности кальция, на агрегацию белка и увеличение вязкости неожиданно было обнаружено, что существует критический диапазон добавления двухвалентных катионов, приводящий к оптимальной агрегации белка без осаждения или желатинизации скоплений, образующихся при нагревании. При превышении такой оптимальной концентрации кальция в системе наблюдали чрезмерную агрегацию с осаждением или уменьшение размеров скоплений.

Без привязки к теории полагают, что за счет добавления хлорида кальция к белкам, вероятно, происходит к обмену между протонами, адсорбированными на поверхности белков, и ионами кальция, которые обладают более высоким сродством. Данное явление приводило к снижению рН дисперсии и, таким образом, к уменьшению электростатического отталкивания между белками. В этих условиях последующая термическая обработка дисперсий и эмульсий на основе молочного/растительного белка приводит к контролируемой агрегации белков, которая, как было показано, положительно влияет на текстурные и органолептические свойства готовых продуктов.

Основное преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно позволяет текстурировать системы на основе молочного/растительного белка с пониженным содержанием жира и обеспечивает сокращение применения дополнительных гидроколлоидов.

В настоящем контексте агрегаты, создаваемые способом в соответствии с изобретением и присутствующие в продукте изобретения, имеют размер 5–50 мкм, измеренный по среднему диаметру D(4,3). Распределение частиц агломерата по размерам измеряли (РЧР) с помощью Mastersizer 2000 (Malvern Intruments, Великобритания) или эквивалентной системы измерения. Для измерений образец можно, например, диспергировать в измерительной кювете Hydro SM до получения степени затенения 9–10%, а затем проводить анализ образца с помощью Mastersizer.

В настоящем контексте концентрация свободных двухвалентных катионов может быть дополнительно определена количественно с помощью селективного электрода. Например, концентрацию свободного (ионного) кальция определяют с помощью кальций-селективного электрода Mettler Toledo perfection™ серии DX с миниатюрным байонетным соединителем, № по каталогу 51344703, подключенного к рН/ионометру 692 (Metrohm, Швейцария).

Дополнительно в настоящем контексте, если не указано иное, % компонента означает мас.% в расчете на массу композиции, т.е. мас./мас.%.

Концентрация белка в композиции ингредиентов предпочтительно составляет 1–10 мас.%, более предпочтительно — 2–9 мас.%.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения размер скоплений составляет 10–40 мкм, предпочтительно 10–30 мкм, измеренный по среднему диаметру D(4,3). Таким образом обеспечивают желательные вкусовые ощущения продукта без зернистости, обеспечиваемой скоплениями.

В настоящем контексте растительный белок выбран из группы, состоящей из сои, гороха, овса, картофеля, канолы, арахиса или риса.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения растительный белок выбран из группы, состоящей из горохового белка, соевого белка или их комбинации. Было обнаружено, что продукты изобретения приобретают хорошую текстуру благодаря данным растительным белкам.

Преимуществом способа в соответствии с изобретением является улучшение растворимости растительного белка при физической обработке (например, нагревание, гомогенизация).

В способе в соответствии с изобретением композицию ингредиентов предпочтительно подвергали гомогенизации. Однако было обнаружено, что агломераты, полученные способом в соответствии с изобретением, могут разрушаться под действием слишком высокой скорости сдвига. Гомогенизация преимущественно происходит до термической обработки композиции ингредиентов.

В соответствии с изобретением двухвалентные катионы предпочтительно выбраны из группы, состоящей из катионов Ca или Mg или их комбинации. Эти двухвалентные катионы являются пищевыми и не способствуют легкому окислению масел или жиров.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения двухвалентные катионы представляют собой катионы кальция.

Двухвалентные катионы, предпочтительно соль кальция, преимущественно добавляют до получения концентрации свободных двухвалентных катионов кальция 2,0–6,0 мМ, предпочтительно 2,0–4,0 мМ, более предпочтительно 2,0–3,0 мМ.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения растительный белок представляет собой гороховый белок, а соль кальция добавляют до получения концентрации свободных двухвалентных катионов кальция 2,0–3,0 мМ, предпочтительно 2,0–2,5 мМ. Преимущество варианта осуществления изобретения состоит в том, что его использование не приводит к возникновению органолептических недостатков (металлический привкус, мыльный привкус), вызываемых добавленной солью.

Растительный белок представляет собой гороховый белок, а соль кальция добавляют до получения концентрации свободных двухвалентных катионов кальция 2,0–3,0 мМ, предпочтительно 2,0–2,5 мМ.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения растительный белок представляет собой соевый белок, а соль кальция добавляют до получения концентрации свободных двухвалентных катионов кальция 2,0–3,0 мМ, предпочтительно 2,0–3,0 мМ. Преимущество варианта осуществления изобретения состоит в том, что его использование не приводит к возникновению органолептических недостатков (металлический привкус, мыльный привкус), вызываемых добавленной солью.

После добавления катионов pH композиции ингредиентов можно доводить до 5,9–6,8.

Более того, предпочтительно добавляют двухвалентные катионы в форме минеральной соли. Минеральная соль предпочтительно представляет собой соль кальция, выбранную из группы, состоящей из хлорида кальция, гидроксида кальция, карбоната кальция, цитрата кальция, фосфата кальция, стеарата, малата, глицерофосфата кальция, лактата кальция и глюконата кальция. В конкретном предпочтительном варианте осуществления изобретения солью кальция является хлорид или лактат кальция. В полностью натуральном варианте осуществления изобретения кальций получают из концентрата минеральных веществ молока после отделения белка, жира и лактозы путем, например, мембранного фракционирования.

pH композиции ингредиентов до добавления катионов кальция предпочтительно составляет 6,2–7,1.

Содержание растворимого белка в композиции ингредиентов после реакции агрегации предпочтительно ниже или равно 30%, предпочтительно ниже или равно 20% относительно общего содержания белка, что указывает на внедрение большей части белков в агрегатные структуры.

В одном варианте осуществления изобретения композиция ингредиентов содержит 0–36 мас.% жиров, предпочтительно 1,0–20 мас.%, более предпочтительно 3,0–15 мас.%, наиболее предпочтительно 5–10 мас.% жиров. Было обнаружено, что даже при низком содержании жиров текстура продукта является кремовой благодаря агломерации, создаваемой внутри продукта.

Казеины и сывороточный белок в композиции ингредиентов предпочтительно представлены в форме, выбранной из группы, состоящей из сырого молока, пастеризованного молока, молока низкотемпературного сгущения, сухого молока низкотемпературной сушки, концентрата молочного белка, изолята молока в форме жидкости или порошка или их комбинации, тогда как дополнительные сывороточные белки представлены в форме, выбранной из группы, состоящей из сладкой молочной сыворотки, концентратов белка молочной сыворотки, изолятов сывороточного белка в форме жидкости, концентрата или порошка или их комбинации.

Источник сывороточного белка предпочтительно не денатурирован.

Растительные белки предпочтительно выбраны из концентратов или изолятов растительного белка в форме порошка.

Мицеллярный казеин может быть получен из группы, состоящей из молока, концентрата и изолята молочного белка в форме жидкости или порошка или их комбинации.

Изобретение также относится к молочному концентрату, полученному описанным выше способом.

В конкретном предпочтительном варианте осуществления изобретения концентрат сушат до порошка с помощью сублимационной сушки, распылительной сушки или вальцовой сушки.

Продукты в соответствии с изобретением могут представлять собой продукты на основе молока, такие как мороженое или замороженное кондитерское изделие, молочные концентраты или десерты, соусы и т.п. Формат продуктов включает в себя замороженные продукты, используемые при комнатной температуре продукты, охлажденные продукты, жидкость и порошок.

Примеры

Для примера, но не для ограничения в представленных ниже примерах проиллюстрированы различные варианты осуществления настоящего изобретения.

Пример 1

Скопления молочного белка и горохового белка, полученные путем добавления лактата кальция к рекомбинированному цельному молоку и изолятам горохового белка, где 75% общего содержания белка — молочный белок, а 25% — гороховый белок

Материалы и способы

Сухое обезжиренное молоко (СОМ) низкотемпературной сушки предоставлено компанией Hochdorf (Швейцария), а изолят горохового белка Nutralys XF предоставлено компанией Roquette (Франция).

Поскольку концентрация белка в изоляте горохового белка выше, чем в сухом обезжиренном молоке, общее содержание твердых веществ (ОСТВ) регулировали путем добавления мальтодекстрина DE 38–41 (компания Roquette, Франция) для получения 13% ОСТВ, как в среднем в цельном молоке. Для замены молочного жира применяли подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты (Oleificio Sabo, Швейцария).

При 13% ОСТВ рецептура системы включала в себя 3,3% общего белка (2,5% молочного белка, 0,8% горохового белка) и 3,5% масла.

В таблице 1 показана композиция молочно-гороховой системы.

Таблица 1. Основные ингредиенты и иллюстративная рецептура смешанной системы СОМ и горохового белка 75 : 25, ОСТВ 13%

Ингредиент ОСТВ (%) Белок (%) Количество (%) 13% ОСТВ СОМ низкотемпературной сушки 96,4 34,3 7,5 Изолят горохового белка 93,0 85,9 1,0 Подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты 100,0 3,5 Мальтодекстрин, DE 38–41 95,7 1,5 Вода 86,5

Для добавления кальция лактат кальция (Purac Biochem, Нидерланды) смешивали в сухом виде и добавляли в течение всего процесса вместе с мальтодекстрином.

На фиг. 10 представлен способ, применяемый для получения молочно-гороховых систем.

Для повышения растворимости горохового белка гороховый белок добавляли в обратноосмотическую воду при 55°C и перемешивали в течение 30 минут. Дисперсию белка нагревали при 95°C с помощью змеевика (внутренний радиус 4 мм, 7 витков диаметром 94 мм, длина 2100 см), погруженного в масляную ванну при 110°C (HBR4 IKA, Германия). Скорость потока составляла 425 мл/мин для гарантированного достижения целевой температуры на выходе из змеевика. Нагретую дисперсию собирали в бутылку Schott, помещенную на водяную баню при 95°C (HBR4 IKA, Германия) и снабженную магнитной мешалкой. Дисперсию горохового белка перемешивали при 95°C в течение 10 мин, после чего охлаждали на бане с холодной водой до 50°C и затем гомогенизировали при 200 + 50 бар в лабораторном настольном гомогенизаторе Panda PLUS (GEA Niro Soavi, Италия).

Остальные ингредиенты (СОМ, масло при наличии, мальтодекстрин и соль кальция) добавляли к гомогенизированной дисперсии горохового белка при 50°C, затем смесь перемешивали в течение 40 мин при 50°C. Первичную эмульсию получали с помощью Ultra Turrax (T25 IKA, Германия) при 14 000 об/мин в течение 1 мин.

Впоследствии предварительно гомогенизированную смесь гомогенизировали при 200 + 50 бар при 50°C, а затем охлаждали на ледяной бане до 4°C. Смесь разделяли на различные аликвоты и поддерживали температуру ниже 10°C, в то время как рН каждой из них доводили до целевого значения с помощью 5%-го в весовом отношении раствора гидроксида калия (компания Merck, Германия) или 10%-го в весовом отношении раствора лимонной кислоты (компания Jungbunzlauer, Австрия).

После уравновешивания рН каждую эмульсию предварительно нагревали в бутылке Schott на пластинчатом нагревателе (rtc basic IKA, Германия) при непрерывном перемешивании. Предварительно нагретую эмульсию закачивали со скоростью 115 мл/мин через нагревательный змеевик (внутренний радиус 4 мм, 7 витков диаметром 94 мм, длина 210 см), который погружали в масляную ванну при 110°C (HBR4 IKA, Германия) для гарантированного достижения целевой температуры. Змеевик присоединяли к трубчатому выдерживателю (внутренний радиус 7 мм, длина 3400 мм), который погружали в водяную баню при 96°C (HBR4 IKA, Германия). Соединение между змеевиком и водяной баней вместе с трубчатым выдерживателем обеспечивало общее время нагревания 60 с при 96°C.

После нагревания образец закачивали через дополнительный змеевик (внутренний радиус 4 мм, 4 витка диаметром 94 мм, длина 120 см), погруженный в ледяную воду для охлаждения до < 50°C менее чем за 30 с.

Реологические характеристики

Реологические эксперименты с ненагретыми и нагретыми эмульсиями проводили с применением реометра с контролируемым возмущением Haake Rheostress 6000, соединенного с UMTC (Thermo Scientific, Германия), оснащенным геометрией «плита-плита» (диаметр 60 мм) и зазором 1 мм.

Кривые потока с постоянным сдвигом определяли при скорости сдвига в диапазоне от 0 до 300 1/с (линейное увеличение) при постоянной температуре 25°C +/- 0,1°C. Кажущуюся вязкость регистрировали в зависимости от скорости сдвига.

Распределение частиц по размерам

Для оценки распределения частиц по размерам ненагретые и нагретые эмульсии анализировали путем динамического светорассеяния с помощью гранулометра Malvern Mastersizer 2000 (Malvern Instruments, Ltd., Великобритания). Сверхчистую и не содержащую газа воду, применяемую для диспергирования жидкого образца, получали с помощью редуктора давления воды Honeywell (максимальное давление деионизированной воды: 1 бар) и дегазатора воды ERMA (для снижения содержания растворенного воздуха в деионизированной воде).

Примененные настройки измерения: показатель преломления 1, 46 для капель жира и 1,33 для воды при абсорбции 0,01. Все образцы были измерены при степени затенения 2,0–2,5%. Результаты измерения рассчитывали с помощью программного обеспечения Malvern на основе теории Ми. На основе объема показано среднее значение диаметра D(4,3).

Определение ионного (свободного) кальция

Концентрацию ионного кальция измеряли с помощью чувствительного к ионам кальция электрода Orion Ion Analyser EA940 и измерителя pH/мВ в режиме мВ (Thermo Orion, США). Концентрацию ионов кальция рассчитывали по показаниям в милливольтах на основе уравнения регрессии по стандартной кривой показаний мВ для 1, 5 и 10 мМ стандартных растворов кальция, содержащих 80 мМ KCl, для стандартизации ионной силы. Эти стандартные образцы получали из 0,1 M стандартного раствора хлорида кальция, поставляемого Thermo Fisher Scientific (США), и 4 М раствора хлорида калия (Ionic strength Adjustor Calcium, Thermo Orion, США).

Результаты

В таблице 2 показаны результаты анализа образцов, приготовленных с использованием молочного/горохового белков (75 : 25 — рецептура из таблицы 1), с добавлением 2,5 мМ лактата кальция (CaLac) и скорректированных с учетом различных уровней pH.

Добавленное минеральное вещество CaLac
(мМ) Целевой pH pH при 25°C перед нагреванием Свободный кальций
(мМ) D (4,3) (мкм)
до D (4,3)
(мкм)
после Вязкость (мПа⋅с при 100 1/с) до Вязкость (мПа⋅с при 100 1/с)
после Да 2,25 6,4 6,34 2,1 2,804 13,924 4 11 Да 2,25 6,3 6,30 2,3 1,252 13,887 5 11 Да 2,25 6,2 6,17 2,5 1,645 17,537 7 15 Да 2,25 6,1 6,06 2,8 2,629 45,966 9 26

В таблице 2 показано, что при снижении pH кальций в системе постепенно высвобождается до 2,8 мМ при pH 6,06. Можно заметить, что как размер частиц, так и вязкость увеличиваются после нагревания эмульсий в присутствии лактата кальция. Влияние на повышение вязкости было выше при более низком pH.

При дополнительном снижении рН до 5,84 свободный кальций повышался до 3,6, что приводило к образованию очень больших скоплений (239,541 мкм), теряющих любой эффект вязкости (3 мПа·с при 100 1/с). Однако желатинизации системы не происходило.

Пример 2

Скопления молочного белка и горохового белка, полученные путем добавления лактата кальция к рекомбинированному цельному молоку двойного сгущения, в котором 25% молочного белка заместили гороховыми белками

Сухое обезжиренное молоко (СОМ) низкотемпературной сушки предоставлено компанией Hochdorf (Швейцария), а изолят горохового белка Nutralys XF предоставлено компанией Roquette (Франция).

Поскольку концентрация белка в изоляте горохового белка выше, чем в сухом обезжиренном молоке, общее содержание твердых веществ (ОСТВ) регулировали путем добавления мальтодекстрина DE 38–41 (компания Roquette, Франция) для получения 13% ОСТВ, как в среднем в цельном молоке. Для замены молочного жира применяли подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты (Oleificio Sabo, Швейцария).

При 26% ОСТВ рецептура системы включала в себя 6,6% общего белка (4,95% молочного белка, 1,65% горохового белка) и 7% масла.

В таблице 1 показана композиция молочно-гороховой системы.

Таблица 3. Основные ингредиенты и иллюстративная рецептура смешанной системы СОМ и горохового белка 75 : 25, ОСТВ 26%

Ингредиент ОСТВ (%) Белок (%) Количество (%) 26% ОСТВ СОМ низкотемпературной сушки 96,4 34,3 15,0 Изолят горохового белка 93,0 85,9 2,1 Подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты 100,0 7,0 Мальтодекстрин, DE 38–41 95,7 3,0 Вода 72,9

Для добавления кальция лактат кальция (Purac Biochem, Нидерланды) смешивали в сухом виде и добавляли в течение всего процесса вместе с мальтодекстрином.

На фиг. 10 представлен способ, применяемый для получения молочно-гороховых систем.

Предварительно обрабатывали гороховый белок и готовили и обрабатывали молочно-гороховую систему, как указано в примере 1.

Реологические характеристики

Реологические эксперименты с ненагретыми и нагретыми эмульсиями проводили, как описано в примере 1.

Распределение частиц по размерам

Распределение частиц по размерам анализировали, как описано в примере 1.

Определение ионного (свободного) кальция

Концентрацию ионного кальция измеряли, как указано в примере 1.

Результаты

Таблица 4

Добавленное минеральное вещество CaLac
(мМ) Целевой pH pH при 25°C перед нагреванием Свободный кальций
(мМ) D(4,3) (мкм)
до D(4,3)
(мкм)
после Вязкость (мПа⋅с при 100 1/с)
до Вязкость (мПа⋅с при 100 1/с)
после Да 2,5 6,7 6,74 1,4 0,815 1,216 21 38 Да 2,5 6,4 6,38 2,0 0,781 8,822 23 105 Да 2,5 6,3 6,29 2,2 0,819 7,545 26 123 Да 2,5 6,2 6,16 2,5 0,794 8,949 28 121 Да 2,5 6,1 6,11 3,0 0,850 11,624 39 125

В таблице 4 показано, что эмульсия с добавлением 2,5 мМ лактата кальция характеризуется значением свободного кальция 1,4 мМ при pH 6,7, что не вызывает существенной агрегации белка во время термической обработки. С уменьшением рН кальций в системе постепенно высвобождается до 3,0 мМ при рН 6,11. Можно заметить, что как размер частиц, так и вязкость увеличиваются после нагревания эмульсий в присутствии лактата кальция и при концентрации свободного кальция 2,0 мМ или выше. Влияние на повышение вязкости выше при более низких значениях pH и, таким образом, более высокой концентрации свободного кальция.

Пример 3

Скопления молочного белка и горохового белка, полученные путем добавления лактата кальция к рекомбинированному молоку двойного сгущения с пониженным содержанием жира, в котором 25% молочного белка заместили гороховыми белками

Сухое обезжиренное молоко (СОМ) низкотемпературной сушки предоставлено компанией Hochdorf (Швейцария), а изолят горохового белка Nutralys XF предоставлено компанией Roquette (Франция).

Поскольку концентрация белка в изоляте горохового белка выше, чем в сухом обезжиренном молоке, общее содержание твердых веществ (ОСТВ) регулировали путем добавления мальтодекстрина DE 38–41 (компания Roquette, Франция) для получения 13% ОСТВ, как в среднем в цельном молоке. Для замены молочного жира применяли подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты (Oleificio Sabo, Швейцария). При 26% ОСТВ рецептура системы включала в себя 6,6% общего белка (4,95% молочного белка, 1,65% горохового белка) и 1% масла.

В таблице 5 показана композиция молочно-гороховой системы.

Таблица 5. Основные ингредиенты и иллюстративная рецептура смешанной системы СОМ и горохового белка 75 : 25, ОСТВ 26%

Ингредиент ОСТВ (%) Белок (%) Количество (%) 26% ОСТВ СОМ низкотемпературной сушки 96,4 34,3 15,0 Изолят горохового белка 93,0 85,9 2,1 Подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты 100,0 1,0 Мальтодекстрин, DE 38–41 95,7 9,3 Вода 72,7

Для добавления кальция лактат кальция (Purac Biochem, Нидерланды) смешивали в сухом виде и добавляли в течение всего процесса вместе с мальтодекстрином.

На фиг. 10 представлен способ, применяемый для получения молочно-гороховых систем.

Предварительно обрабатывали гороховый белок и готовили и обрабатывали молочно-гороховую систему, как указано в примере 1.

Реологические характеристики

Реологические эксперименты с ненагретыми и нагретыми эмульсиями проводили, как описано в примере 1.

Распределение частиц по размерам

Распределение частиц по размерам анализировали, как описано в примере 1.

Определение ионного (свободного) кальция

Концентрацию ионного кальция измеряли, как указано в примере 1.

Результаты

Таблица 6

Добавленное минеральное вещество CaLac
(мМ) Целевой pH pH при 25°C перед нагреванием Свободный кальций
(мМ) D(4,3) (мкм)
до D(4,3)
(мкм)
после Вязкость (мПа⋅с при 100 1/с)
до Вязкость (мПа⋅с при 100 1/с)
после Да 2,5 6,7 6,59 1,5 0,629 3,707 9 11 Да 2,5 6,4 6,35 2,2 0,753 27,851 10 23 Да 2,5 6,3 6,31 2,4 0,724 28,01 11 28 Да 2,5 6,2 6,20 2,4 0,785 22,877 13 30

В таблице 6 показано, что значение свободного ионного кальция в эмульсии с лактатом кальция составляет 1,5 мМ при pH 6,59, что сопоставимо со значением, наблюдаемым в цельной системе. При таких условиях (pH 6,59, концентрация свободного кальция 1,5 мМ) во время термической обработки не происходит индуцирования существенной агрегации белка. С уменьшением рН свободный кальций увеличивался до 2,4 мМ при рН 6,20, а размер частиц и вязкость увеличивались после нагревания эмульсий. Влияние на повышение вязкости было выше при более низком pH. Путем добавления лактата кальция и снижения рН в системе с пониженным содержанием жира можно достичь аналогичных или даже более высоких значений вязкости, чем при использовании цельной системы (16 мПа·с при 100 1/с) без добавления кальция.

Пример 4

Скопления молочного белка и горохового белка, полученные путем добавления лактата кальция к рекомбинированному обезжиренному молоку двойного сгущения, в котором 25% молочного белка заместили гороховыми белками

Сухое обезжиренное молоко (СОМ) низкотемпературной сушки предоставлено компанией Hochdorf (Швейцария), а изолят горохового белка Nutralys XF предоставлено компанией Roquette (Франция). Поскольку концентрация белка в изоляте горохового белка выше, чем в сухом обезжиренном молоке, общее содержание твердых веществ (ОСТВ) регулировали путем добавления мальтодекстрина DE 38–41 (компания Roquette, Франция) для получения 13% ОСТВ, как в среднем в цельном молоке. Для замены молочного жира применяли подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты (Oleificio Sabo, Швейцария). При 26% ОСТВ рецептура системы включала в себя 6,6% общего белка (4,95% молочного белка, 1,65% горохового белка) без добавления жира.

В таблице 5 показана композиция молочно-гороховой системы.

Таблица 7. Основные ингредиенты и иллюстративная рецептура смешанной системы СОМ и горохового белка 75 : 25, ОСТВ 26%

Ингредиент ОСТВ (%) Белок (%) Количество (%) 26% ОСТВ СОМ низкотемпературной сушки 96,4 34,3 15,0 Изолят горохового белка 93,0 85,9 2,1 Мальтодекстрин, DE 38–41 95,7 10,3 Вода 72,6

Для добавления кальция лактат кальция (Purac Biochem, Нидерланды) смешивали в сухом виде и добавляли в течение всего процесса вместе с мальтодекстрином.

На фиг. 10 представлен способ, применяемый для получения молочно-гороховых систем.

Предварительно обрабатывали гороховый белок и готовили и обрабатывали молочно-гороховую систему, как указано в примере 1.

Реологические характеристики

Реологические эксперименты с ненагретыми и нагретыми эмульсиями проводили, как описано в примере 1.

Распределение частиц по размерам

Распределение частиц по размерам анализировали, как описано в примере 1, но примененная настройка измерения имела показатель преломления 1,52 для белков.

Определение ионного (свободного) кальция

Концентрацию ионного кальция измеряли, как указано в примере 1.

Результаты

Таблица 8

Добавленное минеральное вещество CaLac
(мМ) Целевой pH pH при 25°C перед нагреванием Свободный кальций
(мМ) D(4,3) (мкм)
до D(4,3)
(мкм)
после Вязкость (мПа⋅с при 100 1/с)
до Вязкость (мПа⋅с при 100 1/с)
после Да 2,5 6,7 6,69 1,5 0,551 3,273 9 10 Да 2,5 6,3 6,26 2,2 0,612 33,587 9 30 Да 2,5 6,2 6,20 2,5 0,769 32,362 11 27 Да 2,5 6,1 6,03 2,8 1,145 24,719 15 29

В таблице 8 показано, что значение свободного ионного кальция в дисперсии белков с добавлением лактата кальция составляет 1,5 мМ при pH 6,69, что сопоставимо со значением, наблюдаемым в цельной системе и системе с пониженным содержанием жира. При таких условиях (pH 6,69, концентрация свободного кальция 1,5 мМ) во время термической обработки не происходит индуцирования существенной агрегации белка. С уменьшением рН в дисперсии белков свободный кальций увеличивался до 2,8 мМ при рН 6,03, а размер частиц и вязкость увеличивались после нагревания дисперсий белков. Влияние на повышение вязкости было выше при более низком pH. Путем добавления лактата кальция и снижения рН в системе без жира можно достичь аналогичных или даже более высоких значений вязкости, чем при использовании цельной системы (16 мПа·с при 100 1/с) без добавления кальция.

Пример 5

Добавление хлорида кальция к эмульсиям, стабилизированным концентратом молочного белка (КМБ)/изолятом соевого белка (ИСБ), в лабораторных масштабах

Материалы и способы

Приготовление дисперсии КМБ

Готовили исходный раствор дисперсии мицеллярных казеинов с концентрацией белка 10 мас.%. Концентрат молочного белка, обогащенный мицеллярными казеинами Promilk852B, был приобретен у Ingredia (г. Аррас, Франция). В композицию порошка входит (г/100 г влажного порошка): белок (N x 6,38) 82,3, Ca 2,6, Mg 0,1, Na 0,07, K 0,29, Cl 0,05, P 1,56. Массу порошка, необходимую для получения дисперсии, рассчитывали в зависимости от содержания белка в порошке.

Порошок КМБ гидратировали в воде MilliQ в течение 3 часов при перемешивании при комнатной температуре. Через 3 часа дисперсию белка гомогенизировали с помощью одноступенчатого гомогенизатора высокого давления EmulsiFlex C-5 (Avestin®, Канада). С помощью такой обработки уменьшали средний размер частиц мицеллярных казеинов, а также можно стабилизировать дисперсию и избежать осаждения КМБ.

Z-средний гидродинамический радиус мицелл казеина определяли после гомогенизации с помощью устройства Nanosizer ZS (Malvern Instruments®, Великобритания), и он составлял около 200–250 нм. Соответствующий коэффициент полидисперсности был ниже 0,2, что указывает на демонстрацию образцом распределения частиц по размерам, характерного для монодисперсии.

Приготовление дисперсии ИСБ

Для улучшения растворимости соевого белка соевые белки экстрагировали из соевой муки, не содержащей ГМО (соевая мука 7B IP производства компании ADM, г. Декейтер, штат Иллинойс, США; партия 413936), с помощью способа протекающего в мягких условиях изоэлектрического осаждения для ослабления денатурации белка до минимума. Для этого соевую муку диспергировали в воде MilliQ в течение 90 мин при перемешивании при комнатной температуре. Соотношение муки и воды составило 1 : 8 (100 г муки на 800 г воды при pH: 6,7). После диспергирования pH доводили до 7,5, применяя 1 М NaOH, и центрифугировали дисперсию в бутылке объемом 1 литр в течение 30 мин при 9000 об/мин при комнатной температуре. После этого супернатант собирали и доводили pH до 4,8, применяя 1 М HCL для осаждения белков. Затем дисперсию повторно центрифугировали в тех же условиях, что и ранее. После центрифугирования осадок экстрагировали и измельчали с помощью ступки для уменьшения размера частиц и улучшения гидратационной способности. После этого осадок растворяли в минимально необходимом количестве воды (массовое соотношение осадка/воды 1 : 4) при перемешивании по меньшей мере в течение 10 мин и доводили pH до 7,0 добавлением 1 М NaOH. После полного растворения дисперсию изолята соевого белка замораживали и подвергали сублимационной сушке с получением порошка. Композиция порошка была следующей (г/100 г влажного порошка): белок (N x 6,25) 91,3, Ca 0,057, Mg 0,073, Na 1,59, K 0,37, Cl 0,62, P 0,63. Следует отметить, что количество минеральных Na и Cl было достаточно высоким из-за корректировок рН, необходимых для экстракции белка. Различные фракции соевых белков были идентифицированы с помощью электрофореза SDS-PAGE, выявившего наличие обеих основных фракций соевых белков: 7S и 11S.

Готовили исходную дисперсию ИСБ с концентрацией белка 10 мас.%. ИСБ диспергировали в воде MilliQ в течение 4 часов при комнатной температуре при перемешивании. Затем дисперсии хранили в течение ночи при 4°C для обеспечения полной гидратации и уменьшения слоя пены, образующегося во время перемешивания.

Приготовление смесей КМБ/ИСБ

Дисперсии КМБ и ИСБ, приготовленные, как описано ниже, смешивали по массе с соотношением КМБ : ИСБ 75 : 25 и 50 : 50 с перемешиванием при комнатной температуре по меньшей мере в течение 10 мин с помощью магнитной мешалки.

Получение эмульсии

Эмульсии «масло в воде» готовили добавлением подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты (Oleificio Sabo, г. Манно, Швейцария) к дисперсиям белков так, чтобы общее содержание масла в образце составляло 2,5, 5 и 10 мас.% при постоянном содержании белка 3 мас.%., разбавлением исходных дисперсий, приготовленных при 10 мас.%. Впоследствии системы «масло в воде» предварительно гомогенизировали с помощью Ultra-Turrax T25 basic (IKA®, Швейцария) при 11 000 об/мин в течение 1 минуты для объема 500 мл. После предварительной гомогенизации проводили дальнейшую гомогенизацию эмульсий под высоким давлением с помощью гомогенизатора PandaPLUS HomoGenius 2000 (GEA®, Германия) с установкой давления 50 бар для первого клапана и 250 бар для второго клапана, чтобы достичь суммарного давления 300 бар.

Таким способом эмульсии гомогенизировали два раза. После гомогенизации рН доводили до 7,0 добавлением 1 М NaOH. Для образцов, содержащих кальций, необходимое количество CaCl_2,2(H₂O) добавляли к образцу с pH 7,0 и перемешивали эмульсию в течение 1 часа при комнатной температуре. Затем образцы нагревали при 95°C в течение 15 мин на бане с горячей водой, адаптированной при 97°C. После этого эмульсии охлаждали в ледяной воде в течение 20 минут и выдерживали при 4°C в течение 1 часа.

Позже после охлаждения термообработанные эмульсии подвергали сдвигу при 16 000 об/мин в течение 2 мин с помощью Ultra-Turrax T25 basic (IKA®, Швейцария) в химическом стакане объемом 60 мл. После этого эмульсии хранили при 4°C до проведения анализов.

Распределение частиц по размерам

Для оценки распределения частиц по размерам после воздействия сдвигающих усилий эмульсии анализировали методом динамического светорассеяния с применением MasterSizer 3000 (Malvern Instruments Ltd®, Великобритания). Образец эмульсии диспергировали в измерительной кювете Hydro SM до получения степени затенения 9–10%. Анализировали ненагретые и нагретые образцы. Измерения проводили трижды и приводили среднее значение трех повторных измерений.

Микроструктура скоплений белка

Замороженные срезы образцов

Для анализа образцов с использованием КЛСМ готовили замороженные срезы. Поэтому для консервации образцов к ним добавляли сахарозу и формальдегид. Процентное содержание от общего объема составляет 30 мас.% для сахарозы и 3,7 мас.% для формальдегида. Перед началом анализов образцы гомогенизировали на вихревой мешалке и выдерживали в течение ночи при 4°C.

После этого образцы закрепляли. На данной стадии добавляли 0,5 г образца к 1 г соединения при оптимальной температуре резания (OCT) Tissue-Tek® для приготовления замороженных срезов. Композицию гомогенизировали и добавляли 0,1 г в держатель образцов криостата, в котором уже находилось соединение OCT Tissue-Tek® для приготовления замороженных срезов.

Держатель образцов криостата погружали в полимерный флакон, содержащий 80 мл 2-метилбутана (99%, поставляемый компанией Sigma Aldrich®, США), который, в свою очередь, погружали в изотермический контейнер с жидким азотом. Раствор 2-метилбутана обеспечивает равномерное замораживание образца и предотвращает его высыхание.

Затем образцы помещали в камеру криостата CM 3050 (Leica®, Швейцария). После этого готовили микротомные срезы толщиной 7 мкм при -21°C. Предметные стекла выдерживали в морозильной камере при -20°C до проведения анализов.

Предметные стекла предварительно обрабатывали HistoGrip (50× концентрат, поставляемый ThermoFisher Scientific®, США) для адгезии ткани к предметным стеклам и для предотвращения отделения ткани при неосторожном обращении.

Конфокальная сканирующая лазерная микроскопия

Смешанные белковые эмульсии анализировали с помощью специфического иммуномечения белков для различения молочного и соевого белков. Согласно Auty (2013), иммуномечение чаще всего применяют для белков и для него требуются специфические антитела для выявления интересующих белков, т.е. КМБ и ИСБ. Результаты иммуномечения в большой степени зависят от специфичности первичного антитела к эпитопу-мишени. Термическая денатурация может оказывать влияние на иммунореактивность белка-мишени, особенно в связи с сильной термической обработкой белков в нашем эксперименте. Такая обработка могла повлиять на специфичность антител и снизить эффективность мечения.

Осуществляли две стадии иммуномечения с применением флуоресцентно-меченного вторичного антитела для связывания с первичным антителом, так как это способствует повышению соотношения «сигнал-шум».

Перед применением антител для обнаружения белков оставшуюся поверхность связывания необходимо заблокировать, чтобы предотвратить неспецифическое связывание антител. В качестве блокатора применяли нормальную сыворотку козла Invitrogen PCN 5000 (ThermoFisher Scientific®, США). 25 мкл нормальной сыворотки козла добавляли к 1 мл буферного раствора для разведения антисыворотки {трис 50 мМ — NaCl 150 мМ — ПЭГ 0,1% — БСА 2,5% pH 8,6}. Затем препарат центрифугировали при 4000 об/мин в течение 10 мин с помощью центрифуги Eppendorf® 5702 (Vaudaux-Eppendorf AG®, Швейцария). В течение этого времени предметные стекла микроскопа промывали водой milliQ для удаления Tissus Tek®. На предметные стекла микроскопа наносили нормальную сыворотку козла на 20 мин и промывали в трех сосудах для окрашивания микропрепаратов, при этом два из них были заполнены водой milliQ, а последний был заполнен буферным раствором для промывания {трис 50 мМ — NaCl 1,50 М — ПЭГ 1% pH 8,6}. Первичные антитела готовили в разведении 1 : 200 для антитела к сое и в разведении 1 : 50 для антитела к казеину κ. Предварительно выполняли различные разведения для выбора более эффективных. 20 мкл кроличьего антитела к казеину κ (Antibodies.Online, США) добавляли к 1 мл раствора для разведения антител и гомогенизировали с помощью вихревой мешалки. Аналогичную практическую работу выполняли для приготовления антитела к соевому белку с применением куриного антитела к соевому белку (Antibodies.Online, США) в соответствии с выбранным разведением. Оба антитела смешивали вместе, по 1 мл каждого из них помещали в пробирку Eppendorf®. Затем пробирку Eppendorf® центрифугировали при 4000 об/мин в течение 10 мин в центрифуге Eppendorf® 5702 (Vaudaux-Eppendorf AG®, Швейцария). Затем первичные антитела размещали на предметных стеклах микроскопа, оставляя на ночь при 4°C во влажной среде. После инкубации предметные стекла микроскопа промывали в трех сосудах для окрашивания микропрепаратов, заполненных буферным раствором для промывания, в последнем сосуде образцы оставляли на 10 мин. В течение этого времени готовили вторичные антитела, выполняя те же манипуляции, что и для первичных антител. В качестве вторичных антител применяли антитела козла против курицы Igy (H&L), Dylight 488 (Agrisera®, Швеция) и антитела козла против кролика IgY (H&L), Dylight 405 (Agrisera®, Швеция). Вторичные антитела помещали на предметные стекла микроскопа на 1 час и промывали в трех сосудах для окрашивания микропрепаратов, заполненных водой MilliQ.

Для визуализации капель масла микропрепараты также окрашивали нильским красным, растворенным в этаноле, в течение 10 мин и промывали в воде MilliQ. Микропрепараты затем закрепляли фиксирующей заливочной средой Vectashield Hard Set (Vector Laboratories®, США).

Затем микропрепараты анализировали с помощью конфокального сканирующего микроскопа Zeiss® LSM 710 (Zeiss®, Германия). Для всех изображений применяли A 10 ×/0,45 ∞/0,17/PL APO и 63 ×/1,4 масло/DIC 420782-9900/PL APO.

С помощью контроля насыщения можно проверить специфичность первичного антитела к белку и убедиться, что вторичное антитело специфично к первому. Для этого к препарату первичного антитела добавляли белки в количестве 2,5 мкл/мл. Если первичное антитело и вторичное антитело являются специфичными, на CLSM не должно быть сигнала и фона. Кроме того, проводили контроль спектра излучения нильского красного, чтобы проверить достаточное отделение каждого спектрального выброса для предотвращения наложения.

Реологические характеристики

Через день после воздействия сдвиговых усилий проводили эксперименты по определению реологических характеристик с применением реометра с контролируемым напряжением сдвига Physica MCR501 (Anton Paar®, Австрия) с кюветой с концентрическими цилиндрами CC27-SS/S (диаметр = 27 мм, зазор = 1,14 мм, Anton Paar®, Австрия).

Измерения реологических характеристик в стационарном режиме проводили при постоянной температуре 25°C; к образцам прилагали напряжение сдвига 100 1/с в течение 5 минут с последующим применением четырех скоростей сдвига, в одном случае 0,1–500 1/с, а во втором случае 500–0,1 1/с, и такую процедуру повторяли дважды; выполняли 15 измерений каждые 30 с. Кажущуюся вязкость регистрировали в зависимости от скорости сдвига.

Для каждого измерения в чашку реометра помещали аликвоту (19 мл) образца эмульсии. Измерения проводили трижды и приводили среднее значение трех повторных измерений.

Содержание растворимого белка

Для характеристики содержания растворимых белков в продуктах в соответствии с изобретением эмульсии через день после приготовления центрифугировали при 16 000 об/мин при комнатной температуре в течение 20 мин с применением центрифуги Eppendorf® 5418 (Vaudaux-Eppendorf AG®, Швейцария). Надосадочную жидкость осторожно отделяли и хранили при 4°C для анализа методом обращенно-фазовой сверхвысокоэффективной жидкостной хроматографии (ОФ СВЭЖХ).

Система СВЭЖХ (Waters Corp Milford Ma, США) состояла из бинарного насоса, термостатированного автоматического пробоотборника (система обработки образцов UPSMPM6R) и детектора с фотодиодной матрицей (UPPDA-E). Управление оборудованием осуществляли с помощью программного обеспечения Empower® 3, версия Pro.

Разделение проводили на обращенно-фазовой аналитической колонке Acquity UPLC® BEH300 C4, 1,7 мкм, 2,1 x 150 мм (Waters Corp, г. Милфорд, штат Массачусетс, США) и с применением предколонки VANGUARDTM BEH300 C4, 1,7 мкм, 2,1 x 5 мм (Waters Corp, г. Милфорд, штат Массачусетс, США). Хроматографические виалы для СВЭЖХ в автоматическом пробоотборнике находились при постоянной температуре 8°C ± 2°C, а образцы вводили с помощью системы обработки образцов. Применяли инжекционный шприц объемом 500 мкл и петлю инжектора объемом 250 мкл.

Стандартные растворы казеинов и соевых белков готовили в концентрациях 0,1, 0,3, 1, 3 и 5 мас.% путем разбавления водой milliQ раствора стандартного образца 10 мас.%. В микропробирку Eppendorf® емкостью 1,5 мл добавляли 200 мкл образца и 800 мкл буферного раствора {гуанидин-HCl 7,5 М; тринатрийцитрат 6,25 мМ; дитиотрейтол (ДТТ) 23 мМ}. Готовили точные навески образца и буферного раствора. Затем композицию гомогенизировали с помощью вихревой мешалки и инкубировали в малогабаритном термомиксере Eppendorf® Thermomixer Compact (Vaudaux-Eppendorf AG®, Швейцария) при 60°C и 650 об/мин в течение 10 мин.

После инкубации образцы гомогенизировали и центрифугировали при 16 000 об/мин в течение 10 мин при комнатной температуре с применением центрифуги Eppendorf® 5418 (Vaudaux-Eppendorf AG®, Швейцария). Затем осторожно отделяли надосадочную жидкость и переносили ее в хроматографическую виалу для СВЭЖХ, обращая внимание на слой жира, а также стараясь не взмучивать слой осадка при его наличии. Объем вводимой пробы менялся в пределах от 30 мкл до 150 мкл в зависимости от содержания белка в образце (определяемого методом Кьельдаля, N x 6,38) для обеспечения достаточной интенсивности сигнала. Для учета разброса измерений также вводили стандартные растворы со скорректированными объемами.

Градиентное элюирование проводили с двумя растворителями, которые смешивали в процессе элюирования. Растворитель A состоял из 0,1%-го раствора трифторуксусной кислоты (ТФУ) в воде, а растворитель B представлял собой 0,1%-й раствор ТФУ в смеси ацетонитрил/вода (90/10) (об. : об.). Разделение проводили с линейным градиентом от 15 до 35% B за 4 мин (5% B.мин-1), 35–47% B за 24 мин (0,5% B.мин-1) и от 47% В до 80% В за 4 мин (8,25% B.мин-1). Затем проводили изократическое элюирование при 80% B в течение 1 мин. Далее в течение 2 мин исходные условия возвращали линейным образом с последующим повторным уравновешиванием колонки в течение 5 мин.

Расход составлял 0,6 мл/мин-1, и температуру колонки поддерживали постоянной при 40 ± 1°C. Регистрацию проводили при λ = 214 нм (разрешение 2,4 нм - 20 точек/сек — автоматическое время экспозиции).

Интегрирование каждой хроматограммы выполняли вручную. Для калибровочных кривых строили зависимость суммарной площади пика от количества введенных белков. Содержание растворимого белка рассчитывали из соотношения количества белка, присутствующего в надосадочной жидкости после центрифугирования, и общего количества белка, присутствующего в эмульсии без центрифугирования, и выражали результат в процентах.

Результаты

Распределение частиц по размерам

На фиг. 1A, B и C показано, что после термической обработки и воздействия сдвиговых усилий при соотношении КМБ : ИСБ 75 : 25 пик распределения по размерам в эмульсиях при рН 7,0 для 3 исследованных концентраций подсолнечного масла (2,5, 5 и 10 мас.%) выявлен в области 400–600 нм. Напротив, при термической обработке, осуществляемой в присутствии 5 мМ добавленного свободного кальция, образуются более крупные частицы. Таким образом, наблюдали четкий сдвиг пика распределения по размеру до приблизительно 10–25 мкм, что указывает на агрегацию первоначальных капель масла с образованием более крупных частиц на основе белка.

На фиг. 2A, B и C показано, что после термической обработки и воздействия сдвиговых усилий при соотношении КМБ : ИСБ 50 : 50 пик распределения по размерам в эмульсиях при рН 7,0 для 3 исследованных концентраций подсолнечного масла (2,5, 5 и 10 мас.%) выявлен в области 400–600 нм. Напротив, при термической обработке, осуществляемой в присутствии 10 мМ добавленного свободного кальция, образуются более крупные частицы. Таким образом, наблюдали четкий сдвиг пика распределения по размеру до приблизительно 10–25 мкм, что указывает на агрегацию первоначальных капель масла с образованием более крупных частиц на основе белка.

Микроструктура и содержание растворимого белка

Микроструктура скоплений на основе белка настоящего изобретения наглядно показана на фиг. 3 (соотношение 75 : 25) и 4 (50 : 50) для эмульсий, содержащих 5 мас.% подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты. На фиг. 3A показано соотношение 75/25 КМБ/ИСБ, при котором мелкие связанные скопления получали вокруг четко выраженных капель масла. Мечение как КМБ, так и ИСБ показывает, что белки в скоплениях не были близко расположены, так как оба специфических мечения легко отличимы. Количество растворимых белков составило приблизительно 97%, что указывает на участие только небольших фракций обоих источников белка в образовании скоплений. Напротив, более крупные и более плотные частицы были получены в присутствии 5 мМ кальция (фиг. 3B). Капли масла были менее заметны и сильно внедрены в агрегатную структуру. Метки КМБ и ИСБ была расположены внутри частиц, что указывает на их близкое по отношению друг к другу расположение в пространстве. Количество растворимых белков в этом образце составляло менее 4%, что говорит о включении большей части КМБ и ИСБ в агрегатную структуру. На фиг. 4 представлены микроснимки смесей КМБ/ИСБ в весовом соотношении 50/50 в присутствии 10 мМ CaCl₂. В отсутствие добавленного свободного кальция (фиг. 4A) были видны небольшие скопления со множеством внедренных капель масла. При добавлении CaCl2 капли масла были сильнее внедрены в более крупные скопления белка, в которые включены как КМБ, так и ИСБ, что видно благодаря совместному мечению двух источников белка (фиг. 4B). Было обнаружено, что количество растворимого белка при pH 7,0 составляет приблизительно 85,9% по результатам измерения с помощью СВЭЖХ. Это указывает на то, что большая часть белков не участвовала в агрегатных структурах. При наличии хлорида кальция количество растворимых белков резко снижалось до 13,4%, что указывает на включение большей части белка в состав скоплений, способствуя, таким образом, образованию более крупных частиц.

Реологические свойства и сдвиговая вязкость

Реологические кривые смесей КМБ/ИСБ с различным содержанием подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты показаны на фиг. 5 и 6. На фиг. 5 показано, что при соотношении компонентов смеси 75/25 добавление хлорида кальция активировало сдвиговое разжижение и что этот эффект усиливался при наличии масла в исходной смеси (фиг. 5A, B и C). Интересно, что система при pH 7,0 в отсутствие хлорида кальция всегда демонстрировала более низкое сдвиговое разжижение и была в меньшей степени подвержена влиянию фактического содержания, свидетельствующего о том, что образовавшиеся белковые структуры не могли сильно повлиять на объемную вязкость систем. Это по-разному проявлялось в образцах данного изобретения, в которых добавление хлорида кальция явно активировало агрегацию белка, что приводило к значительному снижению вязкости и, следовательно, уменьшению содержания жира.

Реологические данные, относящиеся к смеси КМБ/ИСБ, при весовом соотношении компонентов смеси 50/50 представлены на фиг. 6. Что касается соотношения 75/25, можно увидеть, что в присутствии 10 мМ CaCl₂ кривые демонстрировали устойчивое поведение разжижения при сдвиге, которое усиливалось при наличии увеличивающейся доли подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты (фиг. 6A, B и C). Это подтверждает, что белковые скопления настоящего изобретения могли занимать больше места и оказывали влияние на объемную вязкость, которая не характерна для контрольной системы при pH 7,0 в отсутствие кальция. Эмульсия, полученная при рН 7,0, проявляла свойства ньютоновской жидкости с отсутствием зависимости вязкости от скорости сдвига. Это объясняется определением вязкости главным образом объемной долей масла и отсутствием взаимодействия между масляными каплями.

На фиг. 7 представлена сводная информация по сдвиговой вязкости, полученная на основе реологических кривых при скорости сдвига 10 1/с, которая имеет отношение к физиологическим условиям во рту. Для обеих систем КМБ/ИСБ очевидно, что добавление масла повышает сдвиговую вязкость, но интересно, что значения, полученные с помощью образцов настоящего изобретения, для обоих соотношений КМБ/ИСБ были выше, чем для соответствующих контрольных образцов при pH 7,0 в отсутствие добавленного CaCl₂. Это еще раз подтверждает потенциал настоящего изобретения по снижению содержания жира при сохранении вязкости и вкусовых ощущений.

Пример 6

Добавление хлорида кальция к эмульсиям, стабилизированным концентратом молочного белка/изолятом соевого белка, в опытном масштабе

Системы, испытанные в примере 6, были воспроизведены в опытном масштабе для проверки чувствительности настоящего изобретения к промышленным условиям. Примененный КМБ был аналогичен примеру 5, т.е. Promilk852B приобретали в компании Ingredia (г. Аррас, Франция). Изолят соевого белка представлял собой коммерческий продукт Profam 974 – IP производства компании ADM (г. Декейтер, штат Иллинойс, США). Его получают путем изоэлектрического осаждения белков из обезжиренной соевой муки. Содержание белка в сухом порошке составляло 95,4 мас.%, в то время как содержание жира составляло 0,6 мас.%.

Приготовление образцов

Дисперсии КМБ и ИСБ с содержанием белка 3 мас.% готовили в обратноосмотической (ОО) воде. Партию 180 кг КМБ готовили путем диспергирования при механическом перемешивании в течение 30 мин 6,6 кг порошка КМБ в 173,4 кг ОО воды при 50°C в баке из нержавеющей стали. Для ИСБ 2,1 кг порошка ИСБ диспергировали в 57,9 кг ОО воды при 20°C. Через 30 минут дисперсию КМБ гомогенизировали при 250/50 бар с помощью гомогенизатора высокого давления. Значение pH КМБ и ИСБ доводили до pH 7,0 при 20°C с помощью 10%-й соляной кислоты. Дисперсии КМБ и ИСБ, доведенные до pH 7,0, смешивали по массе в пакетах 40 кг для обеспечения соотношения компонентов смеси КМБ/ИСБ 75/25 и 50/50 и перемешивали при 20°C в течение 30 минут. Затем к дисперсии белка добавляли подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты (Oleificio Sabo, Швейцария) с получением эмульсии 5 мас.% при высоком сдвиге. Затем первичную эмульсию гомогенизировали при 250/50 бар с помощью гомогенизатора высокого давления и охлаждали образцы до 10°C. Значение pH снова проверяли и добавляли к образцам настоящего изобретения необходимое количество CaCl₂,2(H2O) для увеличения содержания свободного кальция 10 мМ для соотношения 75 КМБ/25 ИСБ и 20 мМ для соотношения 50 КМБ/50 ИСБ. Затем образцы подвергали термической обработке при 95°C в течение 3 минут с помощью линии инжекции острого пара, работающей при 180 л/ч. Образцы предварительно нагревали при 60°C для обработки путем инжекции острого пара (ИОП) и затем охлаждали до 10°C с помощью трубчатого теплообменника. Затем образцы разливали в полипропиленовые бутылки объемом 500 мл и хранили при 4°C для анализа.

Распределение частиц по размерам

Распределение частиц образцов по размерам определяли, как описано в примере 1. Для разных образцов регистрировали средний диаметр D(4,3).

Реологические характеристики

Реологические кривые образцов определяли, как описано в примере 1. Для образцов регистрировали сдвиговую вязкость при уровне 10 с^-1.

Конфокальная сканирующая лазерная микроскопия

Образцы были подготовлены и охарактеризованы, как описано в примере 5, за исключением того, что из образцов не получали замороженные срезы, но получали изображение в жидком виде и что для различения КМБ и ИСБ не применяли специфическое иммуномечение. Для этого образцы помещали внутрь пластиковой камеры глубиной 1 мм, закрытой предметным стеклом для предотвращения дефектов, вызванных сжатием и высыханием. Выполняя мечение, зеленый прочный краситель (1 мас.% в водном растворе, разбавленном в 100 раз для применения) применяли для белков, при этом нильский красный (0,25 мас.% в этаноле, разбавленный в 100 раз для применения) применяли для капель масла.

Растворимые белки

Растворимые белки, присутствующие в образце, определяли с помощью СВЭЖХ, как описано в примере 5.

Результаты

Размер частиц, вязкость и растворимые белки

Размер частиц образцов настоящего изобретения был увеличенным по сравнению с образцами, которые не содержали добавленного CaCl₂ при обоих соотношениях компонентов смеси КМБ/ИСБ (таблица 9). Это указывает на соединение исходных капель масла с белком с образованием более крупных скоплений. Вязкость при 10 1/с была такой же или большей, чем у соответствующего контрольного образца, что указывает на влияние скоплений белка на объемную вязкость образцов при одинаковом содержании масла в образцах. Следует отметить, что реологические кривые для образцов настоящего изобретения демонстрировали поведение разжижения при сдвиге, при этом для контрольных образцов они были ньютоновскими, как описано в примере 5. Содержание растворимого белка было очень низким в образцах настоящего изобретения (менее 3%), тогда как в контрольных образцах оно было выше (до 62,2% для соотношения 50/50). Это показывает, что, как описано в предыдущем примере, настоящее изобретение способствует агрегированию большинства белков с каплями масла с образованием более крупных скоплений, влияющих на объемную вязкость.

Таблица 9. Физико-химические свойства образцов, полученных в опытном масштабе

Соотношение КМБ/ИСБ CaCl₂
(мМ) pH при 25°C перед нагреванием D(4,3)
(мкм) Вязкость
(мПа⋅с при 10 1/с) Растворимые белки
(% от общего количества) 75/25 0 7,0 6,1 7,5 35,4 75/25 10 6,1 32,6 7,4 2,4 50/50 0 7,0 2,8 4,2 62,2 50/50 20 5,6 21,2 15,7 2,8

Микроструктура скоплений

Структуру образцов исследовали методом конфокальной сканирующей лазерной микроскопии (КСЛМ) (фиг. 8 и 9). Контрольные образцы демонстрировали однородное распределение капель масла без выраженных признаков агрегации для обоих соотношений компонентов смеси КМБ/ИСБ (фиг. 8A и 9A). Это объясняет, почему белки в большинстве своем оставались растворимыми, поскольку только ограниченная фракция участвовала в стабилизации поверхности раздела масляных капель. В присутствии добавленного CaCl₂ для образцов настоящего изобретения капли масла соединялись, формируя более крупные скопления, которые внедряли капли масла для обоих соотношений (фиг. 8B и 9B).

Пример 7

Скопления молочного белка и соевого белка, полученные путем добавления лактата кальция к рекомбинированному цельному молоку двойного сгущения, в котором 50% молочного белка замещали соевыми белками

Сухое обезжиренное молоко (СОМ) низкотемпературной сушки предоставлено компанией Hochdorf (Швейцария), а изолят соевого белка Clarisoy 170 предоставлен компанией ADM (штат Иллинойс, США).

Поскольку концентрация белка в изоляте соевого белка выше, чем в сухом обезжиренном молоке, общее содержание твердых веществ (ОСТВ) регулировали путем добавления мальтодекстрина DE 38–41 (компания Roquette, Франция) для получения 26% ОСТВ. Для замены молочного жира применяли подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты (Oleificio Sabo, Швейцария).

При 26% ОСТВ рецептура системы включала в себя 6,6% общего белка (3% молочного белка, 3% соевого белка) и 7% масла.

В таблице 10 представлена композиция молочно-соевой системы.

Таблица 10. Основные ингредиенты и иллюстративная рецептура смешанной системы СОМ и соевого белка 50 : 50, ОСТВ 26%

Ингредиент ОСТВ (%) Белок (%) Количество (%) 26% ОСТВ СОМ низкотемпературной сушки 96,6 36,3 9,4 Изолят соевого белка 92,0 98,2 3,7 Подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты 100,0 7,0 Мальтодекстрин, DE 38–41 95,7 7,1 Вода 0,0 72,8

Для добавления кальция лактат кальция (компания Merck, Германия) смешивали в сухом виде и добавляли в течение всего процесса вместе с мальтодекстрином.

На фиг. 10 представлен способ, применяемый для получения молочно-гороховых систем.

Соевый белок обрабатывали для улучшения растворимости и готовили и обрабатывали молочно-соевую систему, как описано в примере 1.

Результаты

Таблица 11

Добавленное минеральное вещество CaLac
(мМ) Целе-
вой pH pH при 25°C перед нагреванием Свободный
кальций
(мМ) D(4,3) (мкм)
до D(4,3)
(мкм)
после Вязкость (мПа⋅с при 100 1/с)
до Вязкость (мПа⋅с при 100 1/с)
после Нет 0 6,7 6,75 1,8 2,58 2,881 17 38 Да 2,0 6,7 6,66 2,2 2,891 8,809 16 75 Да 2,0 6,5 6,49 2,5 2,262 18,276 17 96 Да 2,0 6,4 6,39 2,9 2,069 32,542 18 130 Да 2,0 6,3 6,25 3,1 2,278 49,733 17,7 113

В таблице 11 показано, что эмульсия без добавления лактата кальция содержала 1,8 мМ свободного ионного кальция в форме растворимого кальция, а этого недостаточно для индуцирования существенной агрегации белка во время термической обработки. Добавление лактата кальция к системе приводило к увеличению количества свободного ионного кальция. С уменьшением рН кальций в системе постепенно высвобождался до 2,9 мМ при рН 6,39, а размер частиц и вязкость увеличивались после нагревания эмульсий. Влияние на повышение вязкости было выше при более низком pH.

При дополнительном снижении pH до 6,25, свободный кальций увеличивался до 3,1, что приводило к формированию скоплений среднего размера (49,733 мкм), но при этом уменьшению некоторого влияния вязкости по сравнению с pH 6,39. Это указывает на уже слишком большое значение свободного кальция 3,1 при pH 6,25 для данной конкретной системы. Для максимального увеличения вязкости необходимо применять меньшее значение свободного кальция и/или большее значение pH (например, pH 6,39 и 3,1 мМ свободного кальция).

Группа изобретений относится к пищевой промышленности. Способ образования агломерированных белков включает стадии: обеспечения композиции ингредиентов, содержащей мицеллярный казеин, сывороточный белок и растительный белок с pH 6,2–6,8, и концентрацией от 1 до 15 мас.% общего содержания белков, при этом соотношение мицеллярного казеина и сывороточного белка составляет от 90/10 до 60/40, а соотношение мицеллярного казеина и сывороточного белка к растительному белку составляет от 80/20 до 20/80, добавления катионов кальция для обеспечения их концентрации 2,0–10 мМ, гомогенизации композиции и термической обработки с образованием агломерированных белков, причём агломераты имеют размер от 5 до 50 мкм при измерении по среднему диаметру D(4,3), измеренному с помощью лазерной дифракции. Также описаны пищевой продукт и напиток, содержащие агломерированные белки, полученные описанным способом. Способ позволяет улучшить органолептические свойства при одновременном уменьшении общего содержания жира в продукте без необходимости применения дополнительных стабилизаторов и гидроколлоидов. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил., 11 табл., 7 пр.

1. Способ образования агломерированных белков в композиции ингредиентов, включающий стадии:

обеспечения композиции ингредиентов, содержащей мицеллярный казеин, сывороточный белок и растительный белок с pH 6,2–6,8, и концентрацией от 1 до 15 мас.% общего содержания белков, и причём

соотношение мицеллярного казеина и сывороточного белка в композиции составляет от 90/10 до 60/40, а

соотношение мицеллярного казеина и сывороточного белка к растительному белку составляет от 80/20 до 20/80;

добавления двухвалентных катионов для обеспечения концентрации свободных двухвалентных катионов 2,0–10 мМ в композиции ингредиентов, и причём

двухвалентные катионы представляют собой катионы кальция;

и впоследствии

термической обработки композиции ингредиентов с образованием агломерированных белков, содержащих мицеллярный казеин, сывороточный белок и растительный белок, причём агломераты имеют размер от 5 до 50 мкм при измерении по среднему диаметру D(4,3), измеренному с помощью лазерной дифракции,

причём композицию ингредиентов подвергают гомогенизации и при этом гомогенизацию выполняют перед термической обработкой композиции ингредиентов.

2. Способ по п. 1, в котором композицию ингредиентов подвергают термической обработке при температуре 80–125°C в течение 30–900 с или при температуре 126°C или выше в течение 3–45 с.

3. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором растительный белок выбран из группы, состоящей из горохового белка, соевого белка или их комбинации.

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором растворимость растительного белка была улучшена в процессе физической обработки.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором размер скоплений составляет 10–40 мкм, предпочтительно 10–30 мкм, при измерении по среднему диаметру D(4,3).

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором соль кальция добавляют до получения концентрации свободных двухвалентных катионов кальция 2,0–6,0 мМ, предпочтительно 2,0–4,0 мМ, 33 более предпочтительно 2,0–3,0 мМ.

7. Способ по п. 6, в котором растительный белок представляет собой гороховый белок, а соль кальция добавляют до получения концентрации свободных двухвалентных катионов кальция 2,0–3,0 мМ, предпочтительно 2,0–2,5 мМ.

8. Способ по п. 6, в котором растительный белок представляет собой соевый белок, а соль кальция добавляют до получения концентрации свободных двухвалентных катионов кальция 2,0–3,0 мМ, предпочтительно 2,0–3,0 мМ.

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором содержание растворимого белка в готовом продукте по отношению к общему содержанию белка составляет 30% или менее.

10. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором композиция ингредиентов содержит 0–36 мас.% жира, предпочтительно 1,0–20 мас.%, более предпочтительно 3,0–15 мас.%, наиболее предпочтительно 5–10 мас.% жира.

11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором казеин и сывороточный белок в композиции ингредиентов обеспечены в форме, выбранной из группы, состоящей из сырого молока, пастеризованного молока, молока низкотемпературного сгущения, сухого молока низкотемпературной сушки, концентрата молочного белка, изолята молочного белка в форме жидкости или порошка или их комбинации, причём дополнительные белки молочной сыворотки обеспечены в форме, выбранной из группы, состоящей из сладкой молочной сыворотки, концентратов белка молочной сыворотки, изолятов белка молочной сыворотки в форме жидкости, концентрата или порошка или их комбинации.

12. Пищевой продукт, содержащий агломерированные белки, полученные способом по любому из пп. 1–11, содержащий композицию ингредиентов, содержащую мицеллярный казеин, сывороточный и растительный белок с pH 6,2–6,8 и концентрацией от 1 до 15 мас.% общего содержания белков, причём соотношение мицеллярного казеина и сывороточного белка в композиции ингредиентов составляет от 90/10 до 60/40, а соотношение мицеллярного казеина и сывороточного белка к растительному белку составляет от 80/20 до 20/80, при этом концентрация свободных двухвалентных катионов в композиции ингредиентов составляет 2,0–10 мМ, причём двухвалентные катионы представляют собой катионы кальция, и при этом агломерированные белки содержат мицеллярный казеин, сывороточный белок и растительный белок, при этом агломераты имеют размер от 5 до 50 мкм при измерении по среднему диаметру D(4,3), измеренному с помощью лазерной дифракции.

13. Напиток, содержащий агломерированные белки, полученные способом по любому из пп. 1-11, содержащий композицию ингредиентов, содержащую мицеллярный казеин, сывороточный и растительный белок с pH 6,2–6,8 и концентрацией от 1 до 15 мас.% общего содержания белков, причём соотношение мицеллярного казеина и сывороточного белка в композиции ингредиентов составляет от 90/10 до 60/40, а соотношение мицеллярного казеина и сывороточного белка к растительному белку составляет от 80/20 до 20/80, причём концентрация свободных двухвалентных катионов в композиции ингредиентов составляет 2,0–10 мМ, причём двухвалентные катионы представляют собой катионы кальция, и при этом агломерированные белки содержат мицеллярный казеин, сывороточный белок и растительный белок, при этом агломераты имеют размер от 5 до 50 мкм при измерении по среднему диаметру D(4,3), измеренному с помощью лазерной дифракции.