一种富含膳食纤维牛奶的制备方法及其制得的牛奶与流程

本发明涉及乳制品，尤其涉及一种富含膳食纤维牛奶的制备方法及其制得的牛奶。

背景技术：

1、近年来，随着消费者对健康的关注度增加，优质的高蛋白、高钙和高膳食纤维牛奶受到更多运动人士、社会精英、老人以及儿童的青睐，成为健康消费的趋势。因此亟需开发原生高蛋白、高钙、高膳食纤维的巴氏杀菌乳。

2、已有的高倍营养奶大多通过膜组合工艺实现高蛋白和高钙的目的，但其本身的膳食纤维含量较低，若想要实现高膳食纤维含量，需要依赖外源添加膳食纤维。膳食纤维一般指具有三个或更多单体的不可消化的碳水化合物聚合物。低聚半乳糖（galactooligosaccharides，gos）是一种天然的功能性低聚糖，作为膳食补充剂摄入gos可增加矿物质吸收，刺激免疫调节，预防过敏和肠道炎症。gos由数目可变的2-8个半乳糖单元组成，由β-(1-6)和β-(1-4)糖苷键连接在一起，并通过α-(1-4)糖苷键连接到末端的葡萄糖单元，化学计量式为(gal)iglc或(gal)j，其中i＝1-8且j＝2-9，其中乳糖和gal2严格意义上并不属于膳食纤维，而三糖及以上的gos属于膳食纤维。

3、一些乳糖酶能够将牛奶中的部分乳糖转化为gos，但得到gos的浓度极低。半乳糖聚合的程度（2-8个单位）受多种因素的影响，这些因素包括：酶性质、酶活性、作为底物的乳糖浓度、酶促反应时间、酶促最佳条件（ph、温度等）和酶解工艺方法（游离酶或固定化酶）。乳糖酶催化的酶促反应的终点是产生3个单糖及以上聚合的gos和gal2，此外还有低浓度的乳糖、游离半乳糖和游离葡萄糖。目前，采用具有转半乳糖基活性的β-半乳糖苷酶酶解牛乳产生gos过程中主要存在两个问题：（1）乳糖不能完全被水解，这是因为β-半乳糖苷酶在水解乳糖和合成gos过程中，后期也会继续水解含有α-(1-4)糖苷键的gos，一般来说当乳中糖体系降低至0.5-1g/100ml时，gos的降解速度大于合成速度，这导致了为了保留更多的gos含量，不能过度水解乳糖，因此无法实现0乳糖（不高于0.5g/100ml）；（2）目前乳糖酶酶解乳糖合成gos的合成产率在18%-52.5%之间，而由于葡萄糖、乳糖和gal2的存在膳食纤维的合成产率会更低。因此，需要解决牛乳中乳糖不能完全水解以及作为膳食纤维的gos产率较低的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种富含膳食纤维牛奶的制备方法及其制得的牛奶。

2、为解决目前高倍营养奶中膳食纤维含量问题以及牛乳中乳糖酶解生成gos存在的问题，本发明基于膜过滤技术和乳糖酶解技术，开发了能够显著提高利用牛乳中的乳糖酶解生成gos的产率，并且提高乳糖的酶解率，可实现0乳糖（不高于0.5g/100ml）的牛奶制备方法。

3、具体地，本发明提供以下所述的技术方案。

4、本发明提供一种牛奶的制备方法，所述方法包括以下（1）-（4）中的步骤。

5、（1）将乳原料以β-半乳糖苷酶进行酶解处理，至乳糖含量为2-3g/100ml时结束酶解，将酶解液进行超滤，收集截留液和渗透液，分别作为第一截留液和第一渗透液。

6、（2）将第一渗透液以β-半乳糖苷酶进行酶解处理，至乳糖含量为0.8-1.2g/100ml时结束酶解，将酶解液进行超滤，收集截留液和渗透液，分别作为第二截留液和第二渗透液。

7、（3）将第二渗透液以β-半乳糖苷酶进行酶解处理，至乳糖含量为0.1-0.5g/100ml时结束酶解，将酶解液进行超滤，收集截留液和渗透液，分别作为第三截留液和第三渗透液。

8、（4）将第三渗透液与第一截留液、第二截留液和第三截留液混合，得到混合料液。

9、其中，所述β-半乳糖苷酶为具有转半乳糖基活性的β-半乳糖苷酶。

10、本发明通过大量研究发现，将牛乳采用具有转半乳糖基活性的β-半乳糖苷酶进行分步酶解，同时控制各步酶解终点的乳糖含量至上述范围内，并结合超滤技术分离各步酶解产生的(gal)iglc或(gal)j（其中i≥2，j≥3）低聚糖，可以大幅减少β-半乳糖苷酶进一步酶解上述产生的膳食纤维gos的可能性，进而有利于提高膳食纤维gos的产率；在超滤得到的渗透液中残留的乳糖、gal2、葡萄糖和半乳糖重新形成新的糖体系，通过上述酶解终点控制和超滤技术，渗透液中新的糖体系在经β-半乳糖苷酶处理后仍然能够保证较高的乳糖酶解效率和膳食纤维gos合成效率，进一步提高了gos的产率。

11、优选地，以上所述制备方法的三糖及以上低聚半乳糖的合成率为60%以上。

12、所述三糖及以上低聚半乳糖的合成率为所述制备方法制得牛奶中三糖及以上低聚半乳糖的含量与乳原料中乳糖含量的比值。

13、优选地，所述超滤使用的膜芯过滤孔径为1-20dal。上述孔径的超滤膜能够截留酶解产生的(gal)iglc或(gal)j（其中i≥2，j≥3）低聚糖，同时也能够截留牛乳中的蛋白质、脂肪和钙等组分。本发明发现，采用上述孔径的超滤膜不仅能够保证(gal)iglc或(gal)j（其中i≥2，j≥3）低聚糖的截留效果，而且能够渗透乳糖、gal2、葡萄糖和半乳糖。所述超滤的浓缩比优选为1.1-1.5。超滤的压力优选为1-4bar。

14、所述超滤进行至渗透液完全滤出停止。

15、上述超滤技术能够与乳糖酶解终点控制很好地配合作用，可以使葡萄糖更多地参与膳食纤维的合成，不仅保证截留液中较高的低聚糖含量，而且渗透液中新的糖体系在经β-半乳糖苷酶处理后仍然能够保证较高的乳糖酶解效率和膳食纤维gos合成效率，进而提高了gos的产率，降低了最终残留乳糖量。

16、优选地，所述酶解的温度为40-60℃。

17、本发明中，酶解温度可根据具体使用的具有转半乳糖基活性的β-半乳糖苷酶的最适反应温度进行调整。

18、在本发明的一些实施方式中，所述β-半乳糖苷酶为nurica乳糖酶。所述酶解的温度为48-52℃。

19、对于β-半乳糖苷酶的用量，步骤（1）中，所述β-半乳糖苷酶的添加量为1-3g/l。步骤（2）和（3）中，所述β-半乳糖苷酶的添加量为0.5-2g/l。

20、根据上述酶解终点乳糖含量的控制范围、酶解温度和酶的添加量，本领域技术人员可以确定酶解时间。

21、上述方法中，所述结束酶解通过对β-半乳糖苷酶进行钝化处理实现。

22、β-半乳糖苷酶的钝化处理可采用常用的酶钝化处理方法，例如高温钝化等。

23、优选地，所述钝化处理为在90-95℃处理280-320s。

24、上述方法中，所述乳原料的乳糖含量为4-5g/100ml，和/或，蛋白含量为2.9-4g/100ml，和/或，脂肪含量为2.7-4g/100ml，和/或，钙含量为100-120mg/100ml。

25、在本发明的一些实施方式中，所述乳原料为将生牛乳经脂肪标准化和过滤除菌处理得到。标准化后脂肪含量在3.0±0.3g/100ml范围内，过滤除菌采用过滤器孔径0.50mm的过滤网进行。

26、上述牛奶的制备方法还包括将所述混合料液进行均质和杀菌的步骤。

27、优选地，所述均质的温度为65-70℃，均质压力为220-240bar。

28、所述杀菌为在126±6℃杀菌0.5-2s。

29、本发明还提供一种牛奶，所述牛奶由以上所述的牛奶的制备方法制备得到。

30、优选地，所述牛奶的三糖及以上低聚半乳糖含量不低于5.5g/100ml；和/或，蛋白含量不低于5.0g/100ml，和/或，钙含量不低于170mg/100ml。

31、优选地，所述牛奶的低聚半乳糖含量为5.5-6.5g/100ml。更优选所述牛奶的蛋白含量为5.0-6.0g/100ml，钙含量为170-200mg/100ml。

32、本发明的有益效果至少包括：本发明的牛奶制备方法将超滤技术与β-半乳糖苷酶酶解工艺相结合，在提高牛奶的蛋白质和钙含量的同时，将利用牛奶中的乳糖生成膳食纤维gos（三糖及以上的gos）的产率提升至70%，显著提高了牛奶中的膳食纤维含量，并实现了0乳糖，进而制备得到了原生高蛋白、高钙和高膳食纤维的高倍营养奶，能够更好地满足消费者对营养和健康的需求，且具有较好的口感和风味。