一种利用高静压降低牛乳中酪蛋白致敏性的方法

摘要

本发明公开了一种利用高静压降低牛乳中酪蛋白致敏性的方法；在无菌操作条件下将牛乳装于“聚酰胺”复合“膜-聚丙烯”(PA/CPP)塑料袋中并真空包装；将真空包装袋置于高静压设备中，在处理压力200～600MPa，处理温度23～27℃，高静压升压速率8.0～8.5MPa/min，高静压降压时间小于等于4s的条件下进行高静压处理。本发明将高静压技术应用于降低牛乳中酪蛋白的致敏性，能有效降低牛乳中酪蛋白致敏性，并对牛乳具有显著的杀菌效果，能保持牛乳感官品质。本发明的分段式循环高静压处理具有显著的工艺简单、操作安全、高效节能、适合大规模处理生产等优点，为牛乳的生产应用提供了理论支持。

说明书

技术领域

本发明属于牛乳生产技术领域，具体涉及一种利用高静压降低牛乳中酪蛋白 致敏性的方法。

背景技术

牛乳中富含蛋白质及生长因子，如免疫球蛋白和乳铁蛋白等，其具有显著的 抗氧化性，能抑制细菌，促进脑细胞的生长，增强体质，提高免疫力。近年来， 世界范围内随着人们对食物安全问题的日益重视，食物过敏问题也受到社会的广 泛关注。牛奶是联合国粮农组织公布的八大过敏原之一，据流行病学调查，2％-6％ 的婴幼儿对牛奶过敏，而成人中过敏人数也达0.1％-0.5％，因此，降低牛奶的过 敏性具有重要意义。牛乳中主要过敏原包括酪蛋白(CN)、牛血清白蛋白(BSA)、 β-乳球蛋白和α-乳白蛋白等，其中酪蛋白是引起过敏的最主要过敏原成分，酪 蛋白由αs1-酪蛋白，αs2-酪蛋白，β-酪蛋白，κ-酪蛋白组成，分别以约40％，10％， 40％，10％的比例聚合成微粒并悬浮于乳清中。研究表明，通过一些物理、化学 或生物手段对蛋白进行改性，可以破坏牛乳蛋白的三维结构，从而改变蛋白的过 敏性，这些方法主要有加热、超声、糖基化、酶解、发酵等。其中，酶解是研究 最多的一种方法，理论上酶解将酪蛋白中具有抗原决定部位的片段水解，降低其 分子量后，其抗原性会降低。此外，降低牛乳致敏性的同时还能产生具有免疫调 节功能，促矿物元素吸收、抗高血压、具阿片肽活性等生理功能的各种活性肽。 但是目前研究中常需要多种酶协同对牛乳酪蛋白进行酶解，因此酶解具有成本较 高、不易操作、难以规范化以及可能破坏牛乳中其它活性成分等缺点。在牛乳的 杀菌方面，由于牛乳中含丰富的乳白蛋白和乳球蛋白，其耐热性差，加热至60℃ 以上即开始形成凝块，所以适用于牛乳的传统加热杀菌方式——巴氏杀菌(60℃， 30min)会直接破坏牛乳的蛋白、脂肪、维生素等成分，产生热臭等不良反应从 而降低牛乳的营养品质，因此采用非热杀菌技术对牛乳杀菌成为一种发展趋势。

高静压处理是将食品密封于弹性容器或置于无菌压力系统中，采用 100-1000MPa的静态液压在常温或较低温度下对食品物料进行处理。已有研究报 道高静压处理具有杀菌抑酶的作用，属于一种非热加工物理技术。因高静压处理 过程是在不加热、不添加化学防腐剂的条件下进行，因此没有剧烈的温度变化， 不会破坏共价键，能较好的保持食品风味、色泽以及功能与营养成分。循环高静 压是指分段性的高静压处理方式，与单次高静压处理相比，在处理时间相同时能 提高杀菌的效果，在保持食品原有营养、风味和新鲜度等品质的基础上能显著缩 短处理时间、降低能耗，因此循环高静压具有更显著的工艺简单、操作安全、高 效无毒、节约能源、绿色环保、易于推广等优点，在食品开发中具有很大的应用 潜力。

然而，现有报道中还未见有将高静压技术应用于降低牛乳致敏性的任何报道， 且现有技术中仅有单次高静压处理对牛乳及乳制品杀菌工艺的研究，并没有将循 环高静压应用于牛乳的杀菌工艺的任何报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低牛乳中酪蛋白致敏性的方法，即高静压法； 尤其是循坏高静压法。与现有研究的酶解等方法降低牛乳中酪蛋白致敏性的方法 相比，循环高静压法具有工艺简单、效果明显、操作安全、高效无毒、绿色环保、 易于推广等优点。在有效降低牛乳中酪蛋白致敏性的同时，循环高静压还具有极 其突出的杀菌效果，与单次高静压和传统的牛乳巴氏杀菌方法(60℃，30min) 相比，循环高静压的杀菌效果显著，且能保持牛乳营养、风味和新鲜度等品质。 本发明利用循环高静压降低牛乳中酪蛋白致敏性的方法可以有效缩短处理时间、 效果明显，不仅能有效降低牛乳中酪蛋白致敏性，而且具有显著的杀菌效果，还 保持了牛乳的品质，且操作简便，有助于牛乳生产应用的推进，具有良好的应用 前景。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种利用高静压降低牛乳中酪蛋白致敏性的方法，所述方法包括 如下步骤：

S1、在无菌操作条件下将牛乳装于聚酰胺/聚丙烯(PA/CPP)复合膜塑料袋 中，并真空包装；

S2、循环高静压处理：将S1的装有牛乳的真空包装袋置于高静压设备中， 在处理压力200～600MPa，处理温度23～27℃，高静压升压速率8.0～8.5MPa/min， 高静压降压时间小于等于4s的条件下进行处理。

优选的，步骤S1中所述真空包装的真空度为0.1MPa。

优选的，步骤S2中，所述高静压的处理时间为1×5min。

更优选的，所述处理压力为200～600MPa，处理温度为24～26℃。在该压 力范围内单次高静压处理均具有明显降低酪蛋白致敏性效果。

更优选的，所述处理压力为600MPa，处理温度为24～26℃。600MPa单次 (1×5min)超高压处理对模拟肠液消化后的酪蛋白抗原性的降低效果最好。

优选的，步骤S2中，所述高静压处理为循环高静压处理。结合考虑高静压 处理对牛乳中酪蛋白抗原性的影响、对牛乳杀菌效果的影响、对牛乳品质的影响， 循环高静压处理具有最佳的综合效果。

优选的，所述循环高静压处理的时间为2×2.5min。

更优选的，所述处理压力为200～600MPa，处理温度为24～26℃。在该压 力范围内循环高静压处理均具有明显降低酪蛋白致敏性效果。

更优选的，所述处理压力为200MPa，处理温度为24～26℃。200MPa二次 循环(2×2.5min)超高压处理对酪蛋白抗原性的降低效果最好。

更优选的，所述处理压力为600MPa，处理温度为24～26℃。600MPa二次 循环(2×2.5min)超高压处理对模拟胃液消化后的酪蛋白抗原性的降低效果最 好。

优选的，步骤S2中，所述处理温度是通过将高静压设备中的高压容器中装 满水，且循环水系统控制温度在23～27℃来实现的。

优选的，步骤S2中，所述高静压升压速率为8.3MPa/min。

当前文献报道中仅有使用酶解等方法降低牛乳中酪蛋白致敏性，在杀菌上仅 有使用单次高静压处理和传统巴氏杀菌对牛乳及乳制品杀菌工艺的研究，本发明 发现与酶解等方法降低牛乳中酪蛋白致敏性相比，循环高静压处理有效缩短处理 时间、效果明显；与单次高静压处理和传统巴氏杀菌(60℃，30min)相比，循 环高静压处理对微生物结构的破坏性更大，即杀菌效果更明显，且能保持牛乳的 感官品质。上述显著效果可能与循环高静压的脉冲式升压降压过程会破坏蛋白质 三级、四级空间结构和降低微生物细胞耐受性有关。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明工艺步骤简单、有效降低牛乳酪蛋白的致敏性、处理时间短、处 理温度低、有利于降低能耗。

2、本发明工艺杀菌效果显著，在600MPa，两次循环(2×2.5min)高静压 处理后牛乳中的菌落总数和大肠杆菌数比单次高静压处理(1×5min)更低。

3、本发明工艺过程对牛乳品质破坏小、高效无毒、环境友好，有利于设备 维护及技术推广。

具体实施方式

以下实施例将对本发明作进一步说明。本实施例在以本发明技术方案为前提 下进行，给出了详细的实施方式和过程。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详 细的说明，所属领域的技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进 行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神，其 均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围中。

实施例1

在无菌操作条件下将牛乳装于“聚酰胺”复合“膜-聚丙烯”(PA/CPP)塑料 袋中，并真空包装。将高静压设备的高压容器中装满水，且循环水系统控制温度 在25℃。将装有牛乳的真空包装袋置于高静压设备的物料腔中，在处理压力 200MPa，处理温度25℃，循环高静压处理时间2×2.5min，高静压升压速率 8.3MPa/min，高静压降压时间4s的条件下处理，得到杀菌后的牛乳产品。本实 施例的高静压处理对牛乳中酪蛋白抗原性的影响结果见表1；对牛乳杀菌效果的 影响结果见表2；对牛乳品质的影响结果见表3、4。

实施例2

在无菌操作条件下将牛乳装于“聚酰胺”复合“膜-聚丙烯”(PA/CPP)塑料 袋中，并真空包装。将高静压设备的高压容器中装满水，且循环水系统控制温度 在25℃。将装有牛乳的真空包装袋置于高静压设备的物料腔中，在处理压力 600MPa，处理温度25℃，循环高静压处理时间2×2.5min，高静压升压速率 8.3MPa/min，高静压降压时间3s的条件下处理，得到杀菌后的牛乳产品。本实 施例的高静压处理对牛乳中酪蛋白抗原性的影响结果见表1；对牛乳杀菌效果的 影响结果见表2；对牛乳品质的影响结果见表3、4。

实施例3

在无菌操作条件下将牛乳装于“聚酰胺”复合“膜-聚丙烯”(PA/CPP)塑料 袋中，并真空包装。将高静压设备的高压容器中装满水，且循环水系统控制温度 在25℃。将装有牛乳的真空包装袋置于高静压设备的物料腔中，在处理压力 200MPa，处理温度25℃，循环高静压处理时间1×5min，高静压升压速率 8.3MPa/min，高静压降压时间4s的条件下处理，得到杀菌后的牛乳产品。本实 施例的高静压处理对牛乳中酪蛋白抗原性的影响结果见表1；对牛乳杀菌效果的 影响结果见表2；对牛乳品质的影响结果见表3、4。

实施例4

在无菌操作条件下将牛乳装于“聚酰胺”复合“膜-聚丙烯”(PA/CPP)塑料 袋中，并真空包装。将高静压设备的高压容器中装满水，且循环水系统控制温度 在25℃。将装有牛乳的真空包装袋置于高静压设备的物料腔中，在处理压力 600MPa，处理温度25℃，循环高静压处理时间1×5min，高静压升压速率 8.3MPa/min，高静压降压时间3s的条件下处理，得到杀菌后的牛乳产品。本实 施例的高静压处理对牛乳中酪蛋白抗原性的影响结果见表1；对牛乳杀菌效果的 影响结果见表2；对牛乳品质的影响结果见表3、4。

表1

表1为循环高静压处理对牛乳中酪蛋白抗原性的影响结果。对照组即牛乳原 始样品，高静压处理是在温度25℃，处理压力分别为200MPa、600MPa，高静 压升压速率8.3MPa/min，高静压降压时间小于4s的条件下进行，每个压力条件 下又分别进行了单次(1×5min)和二次循环(2×2.5min)处理操作，由表1 可知，超高压处理后的酪蛋白抗原性总体呈下降趋势。未经超高压处理的酪蛋白 检出量为12.80ppm，超高压处理后酪蛋白检出量下降至10.27～11.95ppm，其中 200MPa二次循环(2×2.5min)超高压处理对酪蛋白抗原性的降低效果最好， 为10.27ppm。在相同压力下，和单循环超高压处理相比，多循环处理显著降低 了酪蛋白的含量。在模拟胃液消化后的酪蛋白抗原性检测中，与对照组(4.82ppm) 相比，经循环高静压处理后的酪蛋白抗原检出量降低，为3.25～4.05ppm，特别 在600MPa二次循环(2×2.5min)处理后最低(3.25ppm)。在模拟肠液消化后 的酪蛋白抗原性检测中，与对照组(3.63ppm)相比，经循环高静压处理后的酪 蛋白抗原检出量降低，为0.96～1.76ppm，特别在600MPa单次(1×5min)处 理后最低(0.96ppm)。导致高静压处理降低酪蛋白抗原性的可能机理是高静压的 升压和降压作用影响了蛋白质中氢键、离子键和疏水键等非共价键，破坏了蛋白 质的三、四级结构，从而降低了酪蛋白抗原性。

表2

表2为循环高静压处理对牛乳杀菌效果的影响结果。对照组即牛乳原始样品， 高静压处理是在温度25℃，处理压力分别为200MPa、600MPa，高静压升压速 率8.3MPa/min，高静压降压时间小于等于4s的条件下进行，每个压力条件下又 分别进行了单次(1×5min)和二次循环(2×2.5min)处理操作，由表2可知， 与对照组相比，高静压处理能显著降低牛乳中的菌落总数和大肠杆菌数；且总体 而言，与单次处理相比，循环处理后牛乳中的菌落总数和大肠杆菌数更低，特别 在600MPa时更为突出。

表3

表4

表4中，L(lightness)指亮度、a(redness)指红色、b(yellowness)指黄色、 ΔE(totalcolordifferences)指总色差值、BI(browningindex)指褐变指数。

表3、4为循环高静压处理对牛乳品质的影响结果。对照组即牛乳原始样品， 高静压处理是在温度25℃，处理压力分别为200MPa、600MPa，高静压升压速 率8.3MPa/min，高静压降压时间小于等于4s的条件下进行，每个压力条件下又 分别进行了单次(1×5min)和二次循环(2×2.5min)处理操作。由表3可知， 与对照组相比，可溶性固形物含量没有明显变化，电导率(除200MPa，1×5min) 和pH变化较为明显，这可能与牛乳中组分以及高静压压力值对牛乳中胶束和可 溶性磷酸盐和钙盐的平衡有关。通过TBARS(硫代巴比脱酸反应)表示脂肪氧 化变化，与对照组相比，高静压处理组的脂肪氧化无明显变化，但随着压力的升 高脂肪氧化有所降低，且二次循环(2×2.5min)比单次(1×5min)处理的脂 肪氧化更低。通过蛋白羰基含量表示蛋白质氧化情况，与对照组相比，高静压处 理组的蛋白质氧化无明显变化。由表4可知，与对照组相比，高静压处理后亮度 降低，相同压力下，循环处理后的亮度值比单次处理更低，a值(红色)升高(除 200MPa，2×2.5min)，但并无显著性差异，高静压处理后b值(黄色)也无显著 性差异。与对照组相比，高静压处理后ΔE(总色差值)和BI(褐变指数)有 所升高，但无显著性差异。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于 上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修 改，这并不影响本发明的实质内容。