一种以麦芽五糖基海藻糖代替麦芽糊精的奶粉及制备方法与流程

1.本发明涉及一种以麦芽五糖基海藻糖代替麦芽糊精的奶粉及制备方法，属于乳品加工领域。


背景技术：

2.低de(葡萄糖当量)值的麦芽糊精具有膨胀、防止结晶、胶凝和促进分散性等功能特性，越来越多地用于各种加工食品中，如婴儿配方奶粉、运动饮料和能量补充剂。虽然麦芽糊精价格低廉、应用较广，但仍存在一些尚未解决的瓶颈问题。
3.麦芽糊精是聚合度不均一的混合物，无法保持稳定的理化作用，加之de值是一个混合物的平均值，使得同一de值的麦芽糊精的理化性质差异较大。此外，麦芽糊精具有还原性末端，因此当其与氨基酸或蛋白质共存时易产生美拉德反应，其强烈的褐变反应产生的棕色，以及美拉德反应的产生降低了含有此类麦芽糊精的产品的质量。


技术实现要素：

4.[技术问题]
[0005]
麦芽糊精是聚合度不均一的混合物，无法保持稳定的理化作用；同一de值的麦芽糊精的理化性质差异较大；且麦芽糊精与氨基酸或蛋白质共存的时候易发生美德拉反应。
[0006]
[技术方案]
[0007]
为了解决上述至少一个问题，本发明提供了一种以麦芽五糖基海藻糖代替麦芽糊精的配方奶粉，解决了奶粉在贮藏过程中的褐变问题，以改善长时间储存下，奶粉聚合粘结等不稳定问题。本发明采用的麦芽五糖基海藻糖是以β
‑
环糊精为原料，利用双酶级联反应原理，通过环糊精降解酶开环转化为直链麦芽糊精，然后利用麦芽寡糖基海藻糖合成酶反转末位葡萄糖还原端，实现其非还原化；利用麦芽五糖基海藻糖代替麦芽糊精制备配方奶粉，很大程度上弥补了麦芽糊精在应用上的缺陷。
[0008]
本发明的第一个目的是提供一种以麦芽五糖基海藻糖代替麦芽糊精的配方奶粉，按照质量份数包括如下原料：鲜牛乳85～90份、麦芽五糖基海藻糖1～2份、植物油5～10份、脱盐乳清粉1～2份、浓缩乳清蛋白粉1.5～3份、乳糖0.5～0.8份、复合维生素0.05～0.1份、复合矿物质0.05～0.1份。
[0009]
在本发明的一种实施方式中，所述的麦芽五糖基海藻糖是参考专利cn 111304270 a制备得到的，是β
‑
环糊精为底物，由环糊精降解酶水解为麦芽七糖，再利用麦芽糖基海藻糖合成酶将α
‑
1,4糖苷键转换为α
‑
1,1糖苷键后经精制得到；所述的精制是酶转化反应产物经灭酶、脱色后，通过na型阳离子交换树脂分离纯化，收集纯度达到95％以上的溶液进行冷冻干燥制得；所述的分离纯化过程中，使用1.6cm
×
100cm规格的层析柱，装填树脂高度为层析柱的60％～70％，控制温度维持在55～60℃，上样量为5～10ml，以0.5～0.8ml/min的流速收集溶液；所述的冷冻干燥是
‑
50～
‑
60℃冷冻10
‑
30h；所述的灭酶是煮沸灭酶10min，脱色是活性炭脱色。
[0010]
在本发明的一种实施方式中，所述的麦芽五糖基海藻糖的制备方法包括如下步骤：
[0011]
将β
‑
环糊精加入水或缓冲液中，得到浓度为10
‑
30g/l的环糊精溶液；然后将环糊精降解酶和麦芽寡糖基海藻糖合成酶加入环糊精中进行反应，添加量分别为0.5～5u/g
环糊精
和10～100u/g
环糊精
，反应温度为25～65℃，ph为5.0～8.5，反应时间为20～40min，得到含有麦芽糊精的反应液，最后从含有麦芽糊精的反应液中精制得到麦芽五糖基海藻糖(非还原性麦芽糊精)。
[0012]
在本发明的一种实施方式中，所述的植物油包括玉米油、棕榈油、葵花籽油、大豆油、菜籽油和椰子油中的一种或几种。
[0013]
在本发明的一种实施方式中，所述的复合维生素的组分包括维生素a、维生素c、维生素d、维生素e、维生素b1、维生素b2、维生素b6、维生素b12、维生素k1、叶酸和泛酸，其中，维生素a、维生素c、维生素d、维生素e、维生素b1、维生素b2、维生素b6、维生素b12、维生素k1、叶酸和泛酸的质量比为1：3～5：0.002～0.005：30～32：5～8：25～27：18～20：0.001～0.002：0.008～0.01：1～5：10～12。
[0014]
在本发明的一种实施方式中，所述的复合矿物质的组分包括碳酸钙、氯化钾、氯化镁、硫酸锌和焦硫酸铁，其中碳酸钙、氯化钾、氯化镁、硫酸锌和焦硫酸铁的质量比为1：1～2：10～15：1.6～2：2～4。
[0015]
本发明的第二个目的是一种制备本发明所述的配方奶粉的方法，包括如下步骤：
[0016]
(1)将麦芽五糖基海藻糖、脱盐乳清粉、浓缩乳清蛋白粉、乳糖加入鲜牛乳中溶解后，再加入植物油高速剪切均质，过滤，得到混合溶液；
[0017]
(2)将步骤(1)得到的混合溶液在15～20mpa下进行高压均质，得到高压均质后的混合溶液；
[0018]
(3)将步骤(2)得到的混合溶液浓缩至固体含量达到50％～55％后，喷雾干燥，制得粉末状基粉；
[0019]
(4)在步骤(3)得到的粉末状基粉中加入复合维生素和复合矿物质，混匀，得到配方奶粉。
[0020]
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的溶解是在40～50℃、300～500rpm下搅拌至完全溶解。
[0021]
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的高速剪切均质是剪切速度为3000～5000rpm，时间为1～2min。
[0022]
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的过滤是通过两层纱布去除不溶性的物质。
[0023]
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述的高压均质时间为5～8min，温度为30～40℃。
[0024]
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)所述喷雾干燥的进风温度为160～180℃，出风温度为85～90℃。
[0025]
[有益效果]
[0026]
(1)本发明改善了因麦芽糊精聚合度不均一而造成产品理化性质间的差异，解决了与氨基酸或蛋白质共存时易产生美拉德反应的问题，同时也保留了麦芽糊精作为助干剂
的特性，保证粉体在高湿度下的贮藏稳定性。此外，在奶粉中添加少量的麦芽五糖基海藻糖，就可达到需在奶粉中添加大量麦芽糊精的效果。
[0027]
(2)本发明采用湿法工艺生产实现了各成分在产品中的均一性，而营养要素的干法混匀，保证了热敏性的营养成分。此外，麦芽五糖基海藻糖的添加不会影响配方奶粉的感官特性，所制得的奶粉富有浓郁的奶香味和顺滑绵密的口感。
[0028]
(3)本发明将麦芽五糖基海藻糖添加到配方奶粉的生产工艺简单，生产成本低，可操作性强，有利于批量稳定生产。
[0029]
(4)本发明的配方奶粉在22℃，相对湿度为54％rh的条件下贮藏180d后，l*仍保持在93～94，b*值仍保持6.5～7.5，表面形貌良好，呈光滑的圆形状；在水中的溶解度达到88％以上，且玻璃化转变温度为64～66℃，具有较好的热稳定性。此外，在达到相同效果的情况下，麦芽五糖基海藻糖的用量可以低至麦芽糊精用量的五分之一。
附图说明
[0030]
图1为实施例1与对比例1、2在不同贮藏时间下的l*变化。
[0031]
图2为实施例1与对比例1、2在不同贮藏时间下的b*变化。
[0032]
图3为实施例1与对比例1、2在23％rh下贮藏90d的表面形貌。
[0033]
图4为实施例1与对比例1、2在不同贮藏时间下的溶解度。
[0034]
图5为实施例1与对比例1、2在不同贮藏时间下的玻璃化转变温度。
具体实施方式
[0035]
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。
[0036]
实施例1和对比例2中采用的麦芽五糖基海藻糖的制备参考专利cn 111304270 a，具体包括如下步骤：
[0037]
将β
‑
环糊精加入水中，得到浓度为20g/l的环糊精溶液；然后将5u/g
环糊精
的环糊精降解酶和30u/g
环糊精
的麦芽寡糖基海藻糖合成酶加入环糊精溶液中，在35℃、ph为7.5的条件下反应30min，得到含有麦芽糊精的反应液，反应液经灭酶(煮沸灭酶10min)、脱色(活性炭脱色)后，使用1.6cm
×
100cm规格的层析柱，其中装填na型阳离子交换树脂，高度为层析柱的70％，控制温度维持在60℃，上样量为10ml，以0.5ml/min的流速收集纯度达到95％以上的溶液，之后在
‑
60℃下冷冻干燥24h后，得到麦芽五糖基海藻糖(非还原性麦芽糊精)。测试方法：
[0038]
记录得到的配方奶粉在22℃，相对湿度分别为23％rh和54％rh下(22℃的温度代表环境条件，这两个湿度代表在处理、运输和储存奶粉时通常会遇到的rh条件)的颜色、表面形貌、溶解度及玻璃化转变温度的变化。
[0039]
具体检测方法如下：
[0040]
(1)颜色
[0041]
用高精度分光测色仪测定l*和b*值，其中l*值表示明度，数值越大代表越亮；b*值代表物体的黄蓝色，正值表示黄色。
[0042]
(2)表面形貌
[0043]
使用扫描电子显微镜观察粉末表面形貌。
[0044]
(3)溶解度
[0045]
在室温(22℃)下，将5g粉末加入95g水中，以500rpm的速度搅拌混匀1h；混合后，溶液静置15min；然后轻轻搅拌，填入两个离心管(预先干燥并称重)，1000g离心5min，除去包括霜层在内的所有上清液后，将离心管干燥过夜以除去残留的水分。溶解度的计算公式如下式(1)：
[0046]
溶解度＝[w0‑
(w
t’‑
w
t
)]/w0×
100％
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0047]
其中，w
t
为离心管的重量，w0为奶粉的重量，w
t’为干燥后离心管的总量。
[0048]
(4)玻璃化转变温度(tg)
[0049]
使用差示扫描量热仪测定；称量2～3mg粉末至铝盘上，密封；以空的铝锅作为参考。样品在0℃平衡后，以5℃/min的速度从0℃升至100℃，接着以10℃/min的速度冷却至0℃，最后再次以5℃/min的速度从0℃加热至100℃。
[0050]
实施例1
[0051]
一种以麦芽五糖基海藻糖代替麦芽糊精的配方奶粉，按照质量份数包括如下原料：鲜牛乳86份、麦芽五糖基海藻糖2份、玉米油3份、葵花籽油2份、大豆油2份、脱盐乳清粉2份、浓缩乳清蛋白粉2份、乳糖0.8份、复合维生素0.1份、复合矿物质0.1份；
[0052]
其中，所述的复合维生素的组分包括维生素a、维生素c、维生素d、维生素e、维生素b1、维生素b2、维生素b6、维生素b12、维生素k1、叶酸和泛酸，维生素a、维生素c、维生素d、维生素e、维生素b1、维生素b2、维生素b6、维生素b12、维生素k1、叶酸和泛酸的质量比为1：5：0.002：32：5：25：18：0.001：0.008：3：10；
[0053]
所述的复合矿物质的组分包括碳酸钙、氯化钾、氯化镁、硫酸锌和焦硫酸铁，碳酸钙、氯化钾、氯化镁、硫酸锌和焦硫酸铁的质量比为1：1.5：10：1.8：2；
[0054]
制备所述的以麦芽五糖基海藻糖代替麦芽糊精的配方奶粉的方法包括如下步骤：
[0055]
(1)将麦芽五糖基海藻糖、脱盐乳清粉、浓缩乳清蛋白粉、乳糖加入鲜牛乳中，50℃在300rpm下搅拌直至完全溶解后，再加入玉米油、葵花籽油和大豆油在3000rpm高速剪切均质2min，过两层纱布除去不溶物质，得到混合溶液；
[0056]
(2)将步骤(1)的混合溶液在15mpa下、30℃进行高压均质6min，得到高压均质后的混合溶液；
[0057]
(3)将步骤(2)得到的混合溶液浓缩至固体含量达到50％后，进行喷雾干燥，得到粉末状基粉；其中喷雾干燥的风温度为160℃，出风温度为90℃；
[0058]
(4)在步骤(3)得到的粉末状基粉中加入复合维生素和复合矿物质，混匀，得到配方奶粉。
[0059]
对比例1
[0060]
调整实施例1中的麦芽五糖基海藻糖为麦芽糊精，其他和实施例1保持一致，得到配方奶粉。
[0061]
对比例2
[0062]
调整实施例1中的麦芽五糖基海藻糖为麦芽五糖基海藻糖和麦芽糊精质量比为1：1的混合物，其他和实施例1保持一致，得到配方奶粉。
[0063]
实施例1和对比例1～2的配方奶粉在不同贮藏条件下的颜色、表面形貌、溶解度和
玻璃化转变温度变化结果见图1～5和表1。
[0064]
奶粉在不同贮藏时间下的颜色变化很大程度上反应了奶粉的稳定性。图1、图2和表1为实施例1与对比例1、2在不同贮藏时间下的l*、b*变化。从图1、图2和表1可以看出：随着时间的延长，在不同湿度下奶粉的l*值不断减小且b*值逐渐增加，而含有麦芽五糖基海藻糖的奶粉的变化速率始终低于含有麦芽糊精的奶粉。此外，对比例1和对比例2中b*值的增加也表明了在贮藏中发生了美拉德褐变反应，使奶粉颜色加深。
[0065]
表1实施例1和对比例1、2在不同贮藏时间下的l*、b*变化
[0066][0067]
图3为实施例1与对比例1、2在23％rh下贮藏90d的表面形貌。从图3可以看出：实施例1和对比例1～2的配方奶粉基本呈光滑球形，而在23％rh条件下贮藏90d后发现，对比例1奶粉中出现不规则形貌，而实施例1和对比例2基本保持不变。
[0068]
溶解度是一个评价奶粉的关键性质。图4和表2为实施例1与对比例1、2在不同贮藏时间下的溶解度，从图4和表2可以看出：配方奶粉粉体在23％rh下的溶解度基本不发生变化，但对比例1和其他两者仍存在显著差异，尤其是在54％rh下对比例1的溶解度下降得更迅速。
[0069]
表2实施例1和对比例1、2的溶解度的测试结果
[0070][0071]
图5和表3为实施例1与对比例1、2在不同贮藏时间下的玻璃化转变温度。从图5和表3可以看出：在两种贮藏条件下，玻璃化转变温度(tg)的大小是由配方奶粉中麦芽五糖基海藻糖的含量决定的，即实施例1＞对比例2＞对比例1。低tg粉末容易发生乳糖结晶，导致粘连、结块、美拉德反应加速、溶解度损失等不良现象。因此麦芽五糖基海藻糖的添加极大地提升了配方奶粉的稳定性。
[0072]
表3实施例1和对比例1、2的玻璃化转变温度的测试结果
[0073]
[0074]
对比例3
[0075]
调整实施例1中的麦芽五糖基海藻糖为麦芽糊精，并控制麦芽糊精的用量为2～10份，其他和实施例1保持一致，得到配方奶粉。
[0076]
将得到的奶粉进行性能测试，测试结果如表4所示：
[0077]
由表4可知，贮藏180d，当麦芽糊精添加量为10份后，才能达到仅添加2份麦芽五糖基海藻糖的效果。
[0078]
表4配方奶粉在22℃、54％rh下贮藏180d的性质
[0079]
麦芽糊精重量份l*b*表面形貌溶解度(％)tg(℃)2份(对比例1)91.7311.84不规则形状79.1413.424份92.0510.52开始出现圆球状82.2925.956份92.619.24部分不规则84.9835.748份92.898.58基本均为圆球状87.1447.1310份93.277.05光滑的圆球状90.1559.84
[0080]
实施例2
[0081]
一种以麦芽五糖基海藻糖代替麦芽糊精的配方奶粉，按照质量份数包括如下原料：鲜牛乳90份、麦芽五糖基海藻糖1.5份、菜籽油2份、葵花籽油1份、椰子油2份、脱盐乳清粉1份、浓缩乳清蛋白粉1.5份、乳糖0.8份、复合维生素0.1份、复合矿物质0.1份；
[0082]
其中，所述的复合维生素的组分包括维生素a、维生素c、维生素d、维生素e、维生素b1、维生素b2、维生素b6、维生素b12、维生素k1、叶酸和泛酸，维生素a、维生素c、维生素d、维生素e、维生素b1、维生素b2、维生素b6、维生素b12、维生素k1、叶酸和泛酸的质量比为1：3：0.004：31：6：27：18：0.002：0.008：4：10；
[0083]
所述的复合矿物质的组分包括碳酸钙、氯化钾、氯化镁、硫酸锌和焦硫酸铁，碳酸钙、氯化钾、氯化镁、硫酸锌和焦硫酸铁的质量比为1：2：12：1.6：3；
[0084]
麦芽五糖基海藻糖的制备参考专利cn 111304270 a，具体包括如下步骤：
[0085]
将β
‑
环糊精加入水中，得到浓度为20g/l的环糊精溶液；然后将2u/g
环糊精
的环糊精降解酶和50u/g
环糊精
的麦芽寡糖基海藻糖合成酶加入环糊精溶液中，在45℃、ph为7的条件下反应40min，得到含有麦芽糊精的反应液，反应液经灭酶(煮沸灭酶10min)、脱色(活性炭脱色)后，使用1.6cm
×
100cm规格的层析柱，其中装填na型阳离子交换树脂，高度为层析柱的65％，控制温度维持在55℃，上样量为5ml，以0.6ml/min的流速收集纯度达到95％以上的溶液，之后在
‑
60℃下冷冻干燥24h后，得到麦芽五糖基海藻糖(非还原性麦芽糊精)。
[0086]
制备所述的以麦芽五糖基海藻糖代替麦芽糊精的配方奶粉的方法包括如下步骤：
[0087]
(1)将麦芽五糖基海藻糖、脱盐乳清粉、浓缩乳清蛋白粉、乳糖加入鲜牛乳中，50℃在500rpm下搅拌直至完全溶解后，再加入菜籽油、葵花籽油和椰子油在4000rpm高速剪切均质1.5min，过两层纱布除去不溶物质，得到混合溶液；
[0088]
(2)将步骤(1)的混合溶液在20mpa下、35℃进行高压均质8min，得到高压均质后的混合溶液；
[0089]
(3)将步骤(2)得到的混合溶液浓缩至固体含量达到55％后，进行喷雾干燥，得到粉末状基粉；其中喷雾干燥的风温度为180℃，出风温度为90℃；
[0090]
(4)在步骤(3)得到的粉末状基粉中加入复合维生素和复合矿物质，混匀，得到配
方奶粉。
[0091]
将得到的配方奶粉在22℃，相对湿度为54％rh的条件下贮藏180d后，l*和b*值仍保持在93.43和7.27；表面形貌良好，与0d时相比，没有明显变化；奶粉在水中溶解性较好，溶解度为89.16％；测得玻璃化转变温度为65.78℃，具有一定的热稳定性。
[0092]
实施例3
[0093]
一种以麦芽五糖基海藻糖代替麦芽糊精的配方奶粉，按照质量份数包括如下原料：鲜牛乳88份、麦芽五糖基海藻糖1.5份、棕榈油3份、大豆油1份、椰子油2份、脱盐乳清粉1.6份、浓缩乳清蛋白粉2份、乳糖0.8份、复合维生素0.05份、复合矿物质0.05份；
[0094]
其中，所述复合维生素的组分包括维生素a、维生素c、维生素d、维生素e、维生素b1、维生素b2、维生素b6、维生素b12、维生素k1、叶酸和泛酸，维生素a、维生素c、维生素d、维生素e、维生素b1、维生素b2、维生素b6、维生素b12、维生素k1、叶酸和泛酸的质量比为1：4：0.003：32：8：25：20：0.001：0.01：5：10；
[0095]
所述复合矿物质的组分包括碳酸钙、氯化钾、氯化镁、硫酸锌和焦硫酸铁，碳酸钙、氯化钾、氯化镁、硫酸锌和焦硫酸铁的质量比为1：1.6：11：2：4；
[0096]
麦芽五糖基海藻糖的制备参考专利cn 111304270 a，具体包括如下步骤：
[0097]
将β
‑
环糊精加入水中，得到浓度为30g/l的环糊精溶液；然后将4u/g
环糊精
的环糊精降解酶和50u/g
环糊精
的麦芽寡糖基海藻糖合成酶加入环糊精溶液中，在55℃、ph为6.5的条件下反应20min，得到含有麦芽糊精的反应液，反应液经灭酶(煮沸灭酶10min)、脱色(活性炭脱色)后，使用1.6cm
×
100cm规格的层析柱，其中装填na型阳离子交换树脂，高度为层析柱的60％，控制温度维持在60℃，上样量为8ml，以0.8ml/min的流速收集纯度达到95％以上的溶液，之后在
‑
60℃下冷冻干燥24h后，得到麦芽五糖基海藻糖(非还原性麦芽糊精)。
[0098]
制备所述的以麦芽五糖基海藻糖代替麦芽糊精的配方奶粉的方法包括如下步骤：
[0099]
(1)将麦芽五糖基海藻糖、脱盐乳清粉、浓缩乳清蛋白粉、乳糖加入鲜牛乳中，50℃在400rpm下搅拌直至完全溶解后，再加入棕榈油、大豆油和椰子油在5000rpm高速剪切均质1min，过两层纱布除去不溶物质，得到混合溶液；
[0100]
(2)将步骤(1)的混合溶液在20mpa下、35℃进行高压均质5min，得到高压均质后的混合溶液；
[0101]
(3)将步骤(2)得到的混合溶液浓缩至固体含量达到50％后，进行喷雾干燥，得到粉末状基粉；其中喷雾干燥的风温度为180℃，出风温度为85℃；
[0102]
(4)在步骤(3)得到的粉末状基粉中加入复合维生素和复合矿物质，混匀，得到配方奶粉。
[0103]
将得到的配方奶粉在22℃，相对湿度为54％rh的条件下贮藏180d后，l*和b*值仍保持在93.79和7.33；表面形貌良好，呈光滑的圆形状；在水中的溶解度为90.18％，且玻璃化转变温度为63.25℃，具有较好的热稳定性。