一种香型保健脱脂奶粉及其制备方法

技术领域

本发明属于功能性食品技术开发领域，具体涉及一种香型保健脱脂奶粉的 制备方法。

背景技术

甘油二酯是由丙三醇(甘油)与两个脂肪酸酯化后得到的产物。它分为1,3- 甘油二酯和1,2-甘油二酯两种异构体。研究表明，甘油二酯(DG)在降血脂、 减少内脏脂肪、抑制体重增加等方面有重要功能。甘油二酯的极性界于单甘酯 和甘油三酯之间，比较容易乳化，因而有利于消化，减轻人体对脂肪消化的负 担，同时，它的吸收途径也有别于甘油三酯，甘油二酯可通过淋巴系统和门静 脉系统两路吸收，因而可以在不增加肠道负担的情况下，提高血液中的脂质浓 度，补充体内能量。甘油二酯又具有一些甘油三酯所不具有的理化特性和保健 功效。另外，由于甘油二酯具有独特的一些物理和生化特性，使其在食品、化 妆品、医药等方面都有广阔的开发利用前景。

脱脂奶粉是牛乳脱脂后加工而成，该产品生产主要目的是满足肥胖和血脂 高的人群使用。然而，脱脂奶粉口味较淡，适口性比较差，严重影响了产品市 场销售。

发明内容：

本发明的目的是提供一种香型保健脱脂奶粉及其制备方法，从而弥补现有 技术的不足。

本发明的脱脂奶粉，其制备步骤如下：

1)鸭油甘油二酯的制备：

将鸭油混合脂肪酸与甘油混合后，加入固定化的脂肪酶进行恒温反应，反 应结束后通过离心将酶与底物分离，得到鸭油甘油二酯；

上述步骤1)中甘油和混合脂肪酸的质量比优选为1:2.02，恒温反应的温度 为54℃，反应时间为9.1h；

2)鸭油甘油二酯脱脂奶粉的制备：

将脱脂奶粉鸭油甘油二酯加入到脱脂奶粉溶液中进行乳化，再干燥，粉碎， 制得含有鸭油甘油二酯的脱脂奶粉。

其中甘油二酯的添加量为2.24％，

上述步骤2)甘油二酯脱脂奶粉的干燥为真空冷冻干燥，干燥条件为-35℃～ -45℃、10Pa～15Pa，冷冻干燥时间为48h，真空冷冻干燥有效避免了喷雾干燥 温度过高的问题。

其中固定化脂肪酶，其制备方法如下：

1)按1.5：1的比例称取FeC1₃、FeCl₂，加入浓度为40％的淀粉乳中，置 65℃水浴中升温，调至pH值为10，于65℃水浴中超声混匀；再将混匀后的液 体置于60℃水浴中搅拌2h，再静置冷却至室温，调pH至中性，将反应后的液 体用95％乙醇洗涤3次，用磁铁进行固液分离，倾去上清液，真空冷冻干燥， 过100目筛，即得磁性淀粉微球；

2)称取1份磁性淀粉载体，加入20倍体积的1％的京尼平溶液，交联6h， 产物进行固液分离，真空冷冻干燥，得到活化的磁性淀粉微球；

3)将活化的磁性淀粉微球1份、1％的脂肪酶溶液3份，用pH为4的缓冲 液定容至25倍体积，于30℃、转速200r/min下在摇床中振荡反应8h，真空冷 冻干燥，即得到固定化脂肪酶。

本发明添加的鸭油甘油二酯采用可与底物彻底分离的固定化脂肪酶催化制 备，产品纯度高，保障了食品安全性；并通过单因素试验以及使用响应面分析 方法得出最佳制备工艺条件。本发明通过测定制备的甘油二酯脱脂奶粉的分散 性、冲调性和吸湿性等指标，并利用响应面分析方法筛选出最佳甘油二酯添加 量及加工条件；使得脱脂奶粉的口感香味浓郁，冲调性和溶解性更好，具有良 好的适口性；不仅适于中老年，而且对于肥胖和不适于摄入脂肪的人群更适用， 且具有减肥和降脂等保健功能。

附图说明：

图1不同甘油二酯添加量的脱脂奶粉流变特性图

图2不同初始温度的脱脂奶粉流变特性图

图3不同加水量的脱脂奶粉流变特性图

图4不同搅拌时间的脱脂奶粉流变特性图

图5甘油二酯添加量和搅拌时间对脱脂奶粉分散性交互响应面图

图6甘油二酯添加量和搅拌时间对脱脂奶粉冲调性交互响应面图

具体实施方式

(1)甘油二酯的制备：将甘油和鸭油混合脂肪酸按照1:0.5～3的比例放入 到锥形瓶中，加入0.5％～3％的固定化南极假丝酵母脂肪酶B，然后放置到摇床 上，设定温度为30℃～70℃，设置反应时间为2～12h，反应结束后，将上述反 应液于4000r/min的高速离心机中离心20min，便可将酶彻底分离，得到的上清 液为高纯度的甘油二酯混合物。

(2)甘油二酯脱脂奶粉乳化液的制备：使用30℃～80℃，30mL～110mL的蒸 馏水冲调脱脂奶粉，然后将0.5％～2.5％的甘油二酯加入其中，并搅拌30min～ 150min，使其乳化均质。

(3)冷冻干燥处理：将上述制备的乳化液置于-40℃预冷，然后真空冷冻干 燥的条件为：-35℃～-45℃、10Pa～15Pa，冷冻干燥时间为48h。

实施例1：香型保健脱脂奶粉的制备

(1)样品制备

①鸭油甘油二酯不同添加量的样品制备：在电子天平上称取9.9g脱脂奶粉， 然后称取0.1g的鸭油甘油二酯，用70mL60℃～70℃配制成含有1％鸭油甘油二 酯的脱脂奶粉。用同样的方法配制0.5％，1.5％，2％，2.5％的脱脂奶粉混合物4 组。

②不同初始水温样品的制备：甘油二酯的添加量为2％，分别量取 70mL30℃，40℃，50℃，60℃，70℃，80℃的蒸馏水加入到烧杯中，并将样品 混合均匀。

③不同混匀时间样品的制备：甘油二酯的添加量为2％，加入70mL70℃的 蒸馏水，分别搅拌30min，60min，90min，120min，150min之后，制成不同搅 拌时间的脱脂奶粉浆液。

④不同加水量样品的制备：甘油二酯的添加量为2％，分别加入30mL，50 mL，70mL，90mL，110mL70℃的蒸馏水，搅拌时间为60min，制成不同加水 量的奶粉浆液。

(2)冷冻干燥处理：将乳化液预冷后放入冷冻干燥机中真空冷冻干燥后取 出，超微粉碎。

实施例2：香型保健脱脂奶粉性质测定

(1)分散性测定

用电子天平称取制备的脱脂奶粉各10g，称取5组，放入100mL烧杯中， 然后加入70mL65℃蒸馏水，以一定的转速在恒温磁力搅拌器上搅拌，记录从搅 拌开始到杯中没有奶粉结块的时间(s)。将5组试验数据求取平均值。

(2)冲调性测定

称取5g左右制备鸭油甘油二酯脱脂奶粉粉末倒入烧杯中，用蒸馏水分数次 将样品溶解，并移入50ml离心管中离心10min，弃去上清液。再加入蒸馏水并 摇动离心管，使沉淀悬浮，再次离心10min，弃去上清液，将沉淀置于已知重量 的称量皿中，移入干燥箱中烘至恒重。溶解度的计算公式为：

溶解度＝1－(M₂－M₁)/(M－AM)×100％

M——样品质量，g

M₁——蒸发皿质量，g

M₂——蒸发皿质量+不容物质量，g

A——样品含水量，％

(3)吸湿性测定

称取样品M₁g粉末置于称有饱和食盐水的干燥器中(相对湿度保持在75％ 左右)，一周后，再次称量粉末的质量样品M₂g。粉末吸湿性计算方法如下：

吸湿性＝(M₂－M₁)/M₁×100％

(4)流变性测定

称取10g已制备的脱脂粉倒入烧杯中，使奶粉在烧杯底部均匀的分布。量 取70mL80℃～85℃的蒸馏水放入到烧杯中。用控温磁力搅拌器上，搅拌均匀后， 观察并确定粉块消失。最后使用流变仪进行检测，(剪应速率：2.509－996.1/s， 温度：25℃)。

实施例3：响应面优化甘油二酯脱脂奶粉最适加工条件

由单因素试验结果进行响应面设计，应用Box-Behnken中心组合设计原理。 以单因素甘油二酯添加量、初始温度、加水量、搅拌时间4个因素作为自变量， 分别以A、B、C、D表示，通过-1、0、1分别代表自变量的低、中、高水平进 行编码，以分散性、冲调性、吸湿性作为响应值设计实验，试验因素水平设计 如表3。

表3响应面试验因素水平设计

(1)响应面试验结果及分析

表4响应面方案及结果

(2)分散性回归模型的建立与显著性分析

通过响应面软件designexpert8.0对分散性实验结果进行分析得出回归方程 如下：

Y₁＝51.22+1.2A-0.25B-0.31C-0.22D-0.63AB-0.5AC+0.5AD-0.32BC+0.21BD+0. 048CD+1.77A²+0.67B²+0.65C²+0.47D²

式中：Y₁表示分散性；A表示甘油二酯添加量；B表示初始温度；C表示 加水量；D表示搅拌时间，对上述响应面试验进行方差分析，结果见表5。

表5分散性响应面方差分析

由表5可知，回归模型整体呈现极显著性(p<0.01)，模型失拟项为 0.7048>0.05，差异不显著，说明方程的拟合程度较好，残差由随机误差产生， 该模型可以进行试验结果的分析。R²＝0.934，表明模型拟合度较好，说明试验具 有较高的可信性。通过以上表中观察A,C,AB,A²，B²，C²，D²都达到了显著或 极显著水平，说明所选因子对脱脂奶粉具有显著影响，且影响关系为： A>C>B>D。

(3)冲调性回归模型的建立与显著性分析

通过响应面软件designexpert8.0对冲调性实验结果进行分析，得出回归方 程如下：

Y₂＝87.88+0.39A-0.086B+1.08C+0.39D+0.81AB+0.16AC-0.040AD+0.2BC+0.34B D+0.73CD-1.54A²-1.51B²-2.87C²-1.24D²

式中：Y₂表示冲调性；A表示甘油二酯添加量；B表示初始温度；C表示 加水量；D表示搅拌时间，对上述响应面试验进行方差分析，结果如下：

表6冲调性响应面方差分析

由表6可知，回归模型整体呈现极显著性(p<0.01)，模型失拟项为 0.2594>0.05，差异不显著，说明方程的拟合程度较好，残差由随机误差产生， 该模型可以进行试验结果的分析。R²＝0.8907，表明模型拟合度较好，说明试验 具有较高的可信性。通过以上表中观察C，A²，B²，C²，D²都达到了显著或极 显著水平，说明所选因子对脱脂奶粉具有显著影响且影响关系为：C>A>D>B。

(4)吸湿性回归模型的建立与显著性分析

通过响应面软件designexpert8.0对吸湿性实验结果进行分析得出回归方程 如下：

Y3＝5.04-0.01A+0.016B-0.0008333C-0.022D-0.023AB+0.01AC-0.012AD+0.035 BD-0.032CD+0.011A2+0.059B2+0.077C2+0.068D2

式中：Y3表示吸湿性；A表示甘油二酯添加量；B表示初始温度；C表示 加水量；D表示搅拌时间，对上述响应面试验进行方差分析，结果见表7。

表7吸湿性响应面方差分析

由表7可知，回归模型整体呈现不显著性(p>0.05)，故A，B，C，D四个 条件对吸湿性的影响不显著。

最终确定香型保健脱脂奶粉最佳加工条件为：甘油二酯的添加量为2.24％， 温度59℃，时间61min。

实施例4：固定化脂肪酶的制备

(1)固定化载体的预处理：将HPD-800大孔树脂(载体)用无水乙醇浸泡12h， 抽滤，用蒸馏水洗至中性，真空干燥至恒重。5％HCl酸洗12h，5％NaOH碱洗 12h，洗至中性，干燥备用。用pH7.5磷酸缓冲溶液浸泡24h，干燥待用。

(2)脂肪酶的固定化：按照15.3:1的比例称取大孔树脂与南极假丝酵母脂肪酶 B，置于锥形瓶中，加入30mL的蒸馏水，于34℃的恒温摇床中(转速150r/min) 吸附3h。吸附完成后加入1％的京尼平交联3.2h，之后冷冻干燥，即得固定化的 脂肪酶。

采用此方法固定的南极假丝酵母脂肪酶B酶活力为固定前的92.3％，且该 固定化的脂肪酶重复使用4次相对酶活仍为80.3％。且使用京尼平作为交联剂， 与戊二醛相比更适合于食品领域。

(3)固定化脂肪酶稳定性测定

1)固定化酶的热稳定性：将固定化的脂肪酶和未固定化的脂肪酶放置于 30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃的恒 温水浴锅中1h，之后立即放入4℃的冰箱中冷却，测定酶活。结果表明：未固 定化的脂肪酶和固定化的脂肪酶在40℃耐热性相差不大，未固定化的脂肪酶 40℃以后酶活开始下降，固定化的脂肪酶在50℃酶活才开始下降，表明固定化 的脂肪酶与未固定化的相比具有较好的热稳定性。

2)固定化酶的储存稳定性：将固定化的和未固定化的脂肪酶放在4℃冰箱 中储存，测定储存2d、4d、6d、8d、10d、12d、14d后的酶活，随着时间的 延长，游离酶活力明显下降，但固定化的脂肪酶在储存14d后酶活仍保持87.5％， 说明固定化的脂肪酶具有良好的储存稳定性。

3)操作稳定性测定：为了检测固定化脂肪酶的操作稳定性，每次反应后， 将酶全部过滤，有机溶剂清洗干燥后再用来测定酶活。第一次的酶活为100％， 此后每次酶活与第一次酶活相比较，得到相对酶活；检测结果表明，固定化酶 重复使用6次时，相对酶活为55％，说明固定化酶具有很好的操作稳定性。

本发明利用固定化脂肪酶水解鸭油得到的甘油二酯，将此甘油二酯添加到 脱脂奶粉中，不仅改善脱脂奶粉的风味，改善产品的保健功能，也使其冲调性、 分散性等有所提高；此项技术可以广泛适用于新型保健食品的进一步开发，也 为水禽加工脂肪副产品综合利用开创出新途径，该发明成果的推广必将产生巨 大经济社会效益。