[发明专利]从乳清中分离制备乳清蛋白粉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从乳清中分离制备乳清蛋白粉的方法。

背景技术

乳清通常指用牛奶生产奶酪过程中所产生的副产品。乳清中有很多营养物质，蛋白质含量可达2.4%，乳糖含量可达4%。随着新科技的发展，乳清及乳清蛋白已成为具有高价值及广泛应用的食品原料。通常而言，牛奶中包括2.8%的酪蛋白与0.7%的乳清蛋白。同酪蛋白相比，乳清蛋白的溶解性更好，同时含有质量更高的必需氨基酸。在蛋白的世界里，乳清蛋白到目前为止被认为是黄金标准。

乳酪（奶酪）是新疆哈萨克族传统食品，需求量很大，10公斤的鲜牛乳可以生产约1公斤的干酪，余下的则是乳清。乳清在新疆哈萨克族民间用于调节血脂和降血糖，效果良好，实验研究也证明了哈萨克族传统发酵乳酪（奶酪）乳清有降血脂、改善动脉粥样硬化和保护血管内皮作用。目前新疆特克斯县科瑞乳品开发有限公司年产600吨酪朊酸钠，2.1万吨鲜奶，其中牛奶下游产品有1500吨，大量乳清是作为废水被排掉的，这不仅浪费了营养资源，降低了企业经济效益，而且由于乳清中乳糖含量较高，消耗水中的溶解氧，造成环境污染。

膜分离技术是一门建立在高分子材料学基础上的新兴边缘学科。由于分离过程中不受热，无相态和化学变化，兼有过程简单、易于自动化控制等特性，已广泛应用于金属、纺织、制革、造纸、化工、食品、生化、医药、保健、水处理和国防等工业，成为当今分离科学中最重要的手段之一。膜分离是一种利用天然或人工合成的，具有选择透过性的高分子薄膜，借助不同的推动力，在膜相际之间进行传质，以达到不同组分的分离、分级、提纯和浓缩的技术。膜分离过程根据推动力的不同，大体可分为两类。一类是以压力为推动力的膜进程，如超滤；另一类是以电力为推动力的膜进程，在乳品工业领域，主要应用的是以压力为推动力的膜分离过程。以压力为推动力的膜分离过程，根据膜对不同组分的截留能力可以分为：反渗透（RO）、纳滤(NF)、超滤(UF)、微滤(M F)。根据分离物的大小可选用不同孔径或截留分子量的膜。

膜技术在乳清产品加工中的应用

1. 乳清蛋白的回收

乳清作为干酪生产的副产物，多年来一直被作为饲料或排入下水池，造成很大浪费。乳清中含有原乳几乎全部的乳糖，20%乳蛋白及大多数的维生素与矿物质。传统将乳清加热干燥制成全干乳清（W P C），只能除去水分而使这种乳清粉中的乳糖含量高达73% ，矿物质达12%，而蛋白质只有12%左右，造成乳清粉中营养搭配比例极不协调，限制了它在食品中的应用。采用超滤技术，可以在浓缩乳清蛋白的同时，从膜的透过液中除掉乳糖和灰分等，这样就大大扩大了乳清的应用范围，乳清蛋白的质量明显提高。与传统工艺相比，蛋白质含量提高了近5倍，乳糖含量下降约72%。

2. 乳清脱盐

生产 Cheddar 干酪和其它硬干酪所产生的咸乳清 ，必须先脱盐然后才能回收、蒸发干燥。应用纳滤处理这种乳清时，可以脱出咸乳清中的盐分，而蛋白质全部被截留，用纳滤能有效地除去杂味和盐味，并且不破坏乳清营养成分。该方法可减少设备投资，节省能耗和运行费用。

3. 乳蛋白质分离分级

每一种乳蛋白质都具有不同的优异的营养功效和独特的理化、生理功能特性。因此，近10年来乳蛋白质的分离分级成为全世界乳品工业关注的焦点。乳蛋白质的分离分级包括乳清蛋白的分级分离和酪蛋白的分级分离。目前国外正在研究将各种膜分离技术和色谱方法及化学处理、酶处理结合起来，将乳蛋白中各种组分分开，微滤膜可将乳清中α-乳清蛋白和β-乳球蛋白分开。

4. 其它方面的应用

4.1 应用超滤技术制备乳铁蛋白

由于超滤法提供了不加热或不发生相变进行大分子质量组分的浓缩、分离的方法，所以它非常适合热敏性的功能性组分的分离。选用孔径或截留分子量不同的超滤膜，以干酪乳清为原料生产乳铁蛋白。一次膜过滤后所获得的分子量200kDa以下的组分为乳铁蛋白粗制品，其中还含有乳糖等成分，再进行二次膜过滤，截留50kDa 以上（200kDa 以下）的组分即乳铁蛋白溶液。乳铁蛋白溶液经过脱盐浓缩装置后，再经过冷冻干燥设备，获得乳铁蛋白精制品。   

4.2超滤法分离牛初乳中免疫球蛋白

免疫球蛋白Ig是机体免疫系统的一个重要组成部分，是人类及高等动物受抗原刺激后体内产生的能与抗原特异性相互作用的一类蛋白质。I g 一般分为 I g G 、IgA、IgD、IgE、IgM 五大类，牛初乳中IgG 含量占Ig总量的80％ 以上，因此，如何提高其纯度，保持其生理活性非常重要。用超滤膜浓缩初乳乳清中的I g G，并IgG活性基本不变。