DE19950240A1 - Production of high approximately a-lactalbumin content whey protein concentrate useful in foods for infants by heating to ease subsequent separation off of aggregated by- product - Google Patents
Production of high approximately a-lactalbumin content whey protein concentrate useful in foods for infants by heating to ease subsequent separation off of aggregated by- productInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft die Herstellung eines Produktes mit hohem Gehalt an nativem α-Lactalbumin mittels geeigneter Erhitzung eines Molkenproteinkonzentrates und anschließender Abtrennung des denaturierten β-Lactoglobulins.The invention relates to the production of a product with a high content of native α-lactalbumin by suitable heating of a whey protein concentrate and subsequent separation of the denatured β-lactoglobulin.
Kuhmilch enthält etwa 3,3% Protein, welches in die beiden Hauptkategorien Kaseine und Molkenproteine eingeteilt wird. Die Kaseine präzipitieren sowohl durch Einwirkung von Labenzym (Herstellung von Käse oder Labkasein) als auch durch Säuerung auf pH 4,6 (Herstellung von Säurekasein oder Frischkäse). Diejenigen Proteine, die bei diesen Bedingungen noch in gelöstem Zustand im Milchserum bzw. in der Molke vorliegen, werden als Molkenproteine bezeichnet. Ihr Anteil am Gesamtprotein der Milch beträgt etwa 20%.Cow's milk contains about 3.3% protein, which falls into the two main casein categories and whey proteins. The caseins precipitate both through Exposure to Labenzym (making cheese or rennet) as well Acidification to pH 4.6 (production of acid casein or cream cheese). Those Proteins that are still in solution in the milk serum or whey is known as whey protein. Your share in Total milk protein is about 20%.
Die mengenmäßig wichtigsten Vertreter der Molkenproteine sind β-Lactoglobulin (ca. 50% Anteil am Gesamtmolkenprotein) und α-Lactalbumin (ca. 20%). Das α-Lactalbumin Molekül ist mit einer relativen Molekularmasse von ca. 14.000. Da relativ klein und annähernd kugelförmig. Die Konformation wird durch vier intramolekulare Disulfidbrücken und Einbindung eines Kalziumions stabilisiert. Unterhalb von pH 4,2 ist die Hitzestabilität sehr gering. Interessant ist α-Lactalbumin insbesondere für an Muttermilch adaptierte Babynahrung, da es die Hauptprotein fraktion in Humanmilch darstellt. Humanmilch enthält im Vergleich zu Kuhmilch deutlich weniger Kaseine und kein β-Lactoglobulin.The most important quantitative representatives of the whey proteins are β-lactoglobulin (approx. 50% share of total whey protein) and α-lactalbumin (approx. 20%). The α-lactalbumin molecule is with a relative molecular mass of approximately 14,000. There relatively small and roughly spherical. The conformation is represented by four stabilized intramolecular disulfide bridges and incorporation of a calcium ion. The heat stability is very low below pH 4.2. Α-lactalbumin is interesting especially for baby food adapted to breast milk as it is the main protein fraction in human milk. Human milk contains compared to cow's milk significantly less casein and no β-lactoglobulin.
Eine Möglichkeit der Auftrennung der Molkenproteinfraktionen bietet der Ionenaustausch. Je nach pH-Wert besitzen die Proteine eine negative oder positive Nettoladung, am isoelektrischen Punkt sind sie neutral. Da die isoelektrischen Punkte von α-Lactalbumin und β-Lactoglobulin voneinander abweichen, ist das Adsorptionsverhalten an Ionenaustauschern unterschiedlich. Dies ermöglicht eine Trennung der Fraktionen. Der Ionenaustausch ist allerdings apparativ aufwendig. Aufgrund der Adsorptions-, Auswasch- und Desorptionsschritte liegen die Proteinfraktionen zunächst in sehr verdünnter Form vor, so daß anschließend eine umfangreiche Konzentrierung der Proteine erforderlich ist. One option for separating the whey protein fractions is the Ion exchange. Depending on the pH value, the proteins have a negative or positive Net charge, they are neutral at the isoelectric point. Because the isoelectric Points of α-lactalbumin and β-lactoglobulin differ from each other, that is Adsorption behavior on ion exchangers varies. This enables one Separation of the groups. However, the ion exchange is expensive in terms of equipment. Due to the adsorption, washout and desorption steps, the Protein fractions first in a very dilute form, so that a extensive protein concentration is required.
Andere Verfahren zur Herstellung von α-Lactalbumin angereicherten Präparaten beruhen auf dem unterschiedlichen Denaturierungsverhalten der Molkenprotein fraktionen.Other processes for the preparation of α-lactalbumin enriched preparations are based on the different denaturing behavior of the whey protein fractions.
Ein von PEARCE (1987) entwickelter Prozeß basiert auf einer reversiblen Hitze/Säurefällung des α-Lactalbumins. Ein auf pH 4,2 gesäuertes Molkenprotein konzentrat wird bei 64°C für 5 min erhitzt. Bei diesem pH-Wert ist die Hitzestabilität von α-Lactalbumin erheblich verringert und es kommt zu einer weitgehenden Denaturierung dieser Fraktion. Da das native β-Lactoglobulin unter diesen Bedingungen stabil ist, fällt α-Lactalbumin selektiv aus. Mittels Zentrifugation oder Mikrofiltration kann eine Trennung der denaturierten α-Lactalbumin-Fraktion vom löslichem β-Lactoglobulin erfolgen. In einer Erweiterung dieses Verfahrens werden zunächst die Lipide und Lipoproteine ausgefällt. Nach Ultra- und Diafiltration der entfetteten Molke erfolgt eine Säuerung auf pH 3,8 und eine Wärmebehandlung für 30 min bei 55°C, um α-Lactalbumin selektiv zu aggregieren (MAUBOIS et al., 1987).A process developed by PEARCE (1987) is based on a reversible one Heat / acid precipitation of the α-lactalbumin. A whey protein acidified to pH 4.2 concentrate is heated at 64 ° C for 5 min. At this pH the heat stability is of α-lactalbumin significantly reduced and there is an extensive Denaturation of this fraction. Because the native β-lactoglobulin among these Conditions are stable, α-lactalbumin is selective. By centrifugation or Microfiltration can separate the denatured α-lactalbumin fraction from the soluble β-lactoglobulin. In an extension of this procedure first the lipids and lipoproteins precipitated. After ultra and diafiltration degreased whey is acidified to pH 3.8 and heat treated for 30 min at 55 ° C to selectively aggregate α-lactalbumin (MAUBOIS et al., 1987).
Ein anderes Verfahren zur Gewinnung von α-Lactalbumin-angereicherten Molken systemen beruht auf der Anwendung einer gezielten thermischen Behandlung, durch die ein wesentlich größerer Anteil an β-Lactoglobulin als an α-Lactalbumin denaturiert wird (KIESNER et al., 1997). Unkonzentrierte Labmolke wird bei 85 bis 95°C erhitzt. Geeignete Heißhaltezeiten sind den reaktionskinetischen Daten von DANNENBERG (1986) entnommen, die für Magermilch ermittelt wurden. Durch nachfolgende Anwendung einer Mikrofiltration (Porengröße 0,1 µm) lassen sich die nativen von den denaturierten und aggregierten Molkenproteinen abtrennen und damit Permeate mit höherem relativem Anteil an nativem α-Lactalbumin gewinnen. Eine weitere Konzentrierung der Mikrofiltrations-Permeate erfolgt mittels Ultra filtration. Diese Konzentrate enthalten jedoch auch nicht-aggregierte denaturierte Molkenproteine, so daß keine ausreichend effektive Fraktionierung möglich ist.Another method for obtaining α-lactalbumin enriched whey system is based on the application of a targeted thermal treatment which has a much larger proportion of β-lactoglobulin than of α-lactalbumin is denatured (KIESNER et al., 1997). Unconcentrated rennet whey is at 85 to 95 ° C heated. Suitable holding times are based on the reaction kinetic data from DANNENBERG (1986), which were determined for skimmed milk. By subsequent application of a microfiltration (pore size 0.1 µm) separate native from denatured and aggregated whey proteins and so that permeates with a higher relative proportion of native α-lactalbumin can be obtained. The microfiltration permeates are further concentrated using Ultra filtration. However, these concentrates also contain non-aggregated denatured Whey proteins so that a sufficiently effective fractionation is not possible.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Verhältnis von löslichem α-Lactalbumin zu denaturiertem β-Lactoglobulin durch geeignete Prozeßführung zu erhöhen, die Abtrennung von aggregierten Molkenproteinen zu erleichtern, und somit die Effektivität der Anreicherung von löslichem α-Lactalbumin zu verbessern. Die Fraktionierung erfolgt ebenfalls, indem durch Wärmebehandlung bei geeigneter Temperatur/Zeitkombination der überwiegende Teil von β-Lactoglobulin denaturiert und in Form von Aggregaten vom weitgehend nativem α-Lactalbumin abgetrennt wird. Es werden jedoch anstelle von Molke Molkenproteinkonzentrate mit geringem Laktosegehalt verwendet, für die aktuelle reaktionskinetische Daten zur Verfügung stehen. Diese umfassen den Einfluß von Temperatur, Protein- und Laktosegehalt sowie pH-Wert (SPIEGEL, 1999). Das neue erfindungsgemäße Verfahren bietet folgende Vorteile:The object of the present invention is the ratio of soluble α-lactalbumin to denatured β-lactoglobulin by suitable process control increase, and thus facilitate the separation of aggregated whey proteins to improve the effectiveness of the enrichment of soluble α-lactalbumin. The Fractionation is also done by heat treatment at a suitable one Temperature / time combination denatured the majority of β-lactoglobulin and separated in the form of aggregates from the largely native α-lactalbumin becomes. However, instead of whey, whey protein concentrates are low Lactose content used for the current reaction kinetic data available stand. These include the influence of temperature, protein and lactose content as well as pH value (SPIEGEL, 1999). The new method according to the invention offers following advantages:
Die Denaturierung von α-Lactalbumin ist als formale Reaktion der Ordnung n = 1 zu beschreiben. Die relative Denaturierungsgeschwindigkeit ist daher von der Ausgangskonzentration unabhängig. Die Denaturierung von β-Lactoglobulin folgt hingegen einer Reaktionsordnung n = 1,5. Daher steigt die Reaktionsgeschwindigkeit mit zunehmendem Anfangsgehalt an nativem β-Lactoglobulin an. Die Unterschiede in der Denaturierungsgeschwindigkeit sind folglich in den erfindungsgemäß zu verwendenden Proteinkonzentraten höher und das nach der Erhitzung zu erzielende Verhältnis der beiden Proteinfraktionen zueinander kann deutlicher zu Gunsten von nativem α-Lactalbumin verschoben werden als in Molke.The denaturation of α-lactalbumin is a formal reaction of order n = 1 too describe. The relative rate of denaturation is therefore different from that Initial concentration independent. The denaturation of β-lactoglobulin follows however, a reaction order n = 1.5. Therefore the reaction speed increases with increasing initial content of native β-lactoglobulin. The differences in the rate of denaturation is consequently too high according to the invention using protein concentrates higher and that to be achieved after heating The ratio of the two protein fractions to one another can be more clearly in favor of native α-lactalbumin are shifted than in whey.
Mehrere Untersuchungen zeigten, daß Laktose die Denaturierung von β-Lactoglobulin deutlich verzögert, jedoch das Denaturierungsverhalten von α-Lactalbumin nur geringfügig beeinflußt. Aufgrund des erfindungsgemäß zu bevorzugenden Rohstoffes mit geringem Laktosegehalt erfolgt keine Denaturierungs hemmung von β-Lactoglobulin durch Laktose. Der denaturierungsfördernde Effekt erhöhter Proteingehalte tritt in vollem Umfang in Erscheinung, so daß β-Lactoglobulin in den erfindungsgemäß zu verwendenden Molkenproteinkonzentraten erheblich schneller zu denaturieren ist als α-Lactalbumin.Several studies have shown that lactose denatures β-lactoglobulin significantly delayed, but the denaturing behavior of α-lactalbumin only slightly affected. Because of the invention preferred raw material with low lactose content is not denatured inhibition of β-lactoglobulin by lactose. The denaturing effect increased protein levels appear fully, so that β-lactoglobulin considerably in the whey protein concentrates to be used according to the invention Denaturing is faster than α-lactalbumin.
In Abb. 1 ist beispielhaft die Denaturierung von α-Lactalbumin und β-Lactoglobulin in Molkenproteinkonzentraten mit 10 Gew.-% Gesamtprotein, pH 6,7 und zwei unterschiedlichen Laktosegehalten (1,5 und 13,5%) dargestellt. Mit den kinetischen Daten (SPIEGEL, 1999) wurden Linien gleichen Effektes berechnet. Aus dem Diagramm sind die Temperatur/Zeitkombinationen zu entnehmen, die jeweils zu einem Denaturierungsgrad von 50 bzw. 90% führen. Für das Molkenprotein konzentrat mit 1,5% Laktose (linke Seite) ist zu erkennen, daß für Temperaturen über 80°C eine 90%ige Denaturierung von β-Lactoglobulin bei Temperatur/Zeit kombinationen erreicht wird, die im Fall von α-Lactalbumin nur zu Denaturierungsgraden erheblich unter 50% führen. Bei erhöhtem Laktosegehalt (13,5%, rechte Seite) sind die Unterschiede im Denaturierungsverhalten deutlich geringer. Fig. 1 shows an example of the denaturation of α-lactalbumin and β-lactoglobulin in whey protein concentrates with 10% by weight total protein, pH 6.7 and two different lactose contents (1.5 and 13.5%). Lines with the same effect were calculated using the kinetic data (SPIEGEL, 1999). The temperature / time combinations are shown in the diagram, each of which leads to a degree of denaturation of 50 or 90%. For the whey protein concentrate with 1.5% lactose (left side) it can be seen that for temperatures above 80 ° C a 90% denaturation of β-lactoglobulin is achieved at temperature / time combinations, which in the case of α-lactalbumin only lead to degrees of denaturation well below 50%. With an increased lactose content (13.5%, right side), the differences in denaturation behavior are significantly smaller.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß beim Erhitzen von Molkenproteinkonzentraten Aggregate entstehen, die im Größenbereich von einigen Mikrometern liegen. Dies erleichtert die Abtrennung der aggregierten Molkenproteine (z. B. mittels Dekanter, Separator oder Mikrofiltration) und erhöht die Effektivität der Fraktionierung von α-Lactalbumin. Die Hitzebehandlung von nicht-konzentrierter Molke führt hingegen zur Bildung von sehr kleinen Aggregaten (<< 1 µm), was eine Separierung mittels Zentrifugation erschwert.Another advantage of the method according to the invention is that when heating Whey protein concentrates form aggregates that range in size from some Micrometers. This facilitates the separation of the aggregated whey proteins (e.g. using a decanter, separator or microfiltration) and increases the effectiveness of the Fractionation of α-lactalbumin. The heat treatment of non-concentrated Whey, on the other hand, leads to the formation of very small aggregates (<< 1 µm), which is a Separation by centrifugation difficult.
Erfolgt die Hitzebehandlung der Molkenproteinkonzentrate unter hoher Schereinwirkung, z. B. in einem Schabewärmetauscher, so entstehen Aggregate mit mittleren Durchmessern von 1-15 µm, die überwiegend aus denaturiertem β-Lactoglobulin aufgebaut sind (SPIEGEL, 1999). Diese Aggregate stellen als sogenannte "partikulierte Molkenproteine" einen wertvollen Zusatzstoff für die Herstellung von Käse oder anderer Milchprodukte dar, da ihr Einsatz die Ausbeute erhöht und die Produktqualität verbessert. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es daher möglich, in einem Prozeß sowohl eine α-Lactalbumin-angereicherte Lösung als auch ein Konzentrat partikulierter Molkenproteine zu erhalten.The whey protein concentrates are heat treated under high Shear, e.g. B. in a scraped heat exchanger, aggregates are formed average diameters of 1-15 µm, mostly from denatured β-lactoglobulin are built up (SPIEGEL, 1999). These aggregates represent as So-called "particulate whey proteins" a valuable additive for Manufacture of cheese or other dairy products because their use represents the yield increased and product quality improved. With the method according to the invention it is therefore possible to process both an α-lactalbumin-enriched solution as well as a concentrate of particulate whey proteins.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Molkenproteinkonzentrates
mit erhöhtem Gehalt an α-Lactalbumin umfaßt im wesentlichen die Schritte, daß
The inventive method for producing a whey protein concentrate with an increased content of α-lactalbumin essentially comprises the steps that
- a) eine wässerige Molkenproteinlösung mit einem Proteingehalt zwischen 4 und 25 Gew.-%, einem Laktosegehalt von maximal 15 Gew.-% und einem pH-Wert im Bereich zwischen 5,5 und 7,5 einer Heißhaltung bei einer Temperatur im Bereich zwischen 80 und 150°C unterzogen wird, durch die ein wesentlich größerer Anteil an β-Lactoglobulin als an α-Lactalbumin denaturiert wird und daßa) an aqueous whey protein solution with a protein content between 4 and 25% by weight, a maximum lactose content of 15% by weight and a pH value in the range between 5.5 and 7.5 of keeping hot at a temperature in Range between 80 and 150 ° C is subjected to an essential greater proportion of β-lactoglobulin than α-lactalbumin is denatured and that
- b) anschließend die denaturierten und aggregierten Molkenproteine von der wässerigen Phase mit gelöstem α-Lactalbumin abgetrennt werden und daßb) then the denatured and aggregated whey proteins from the aqueous phase are separated with dissolved α-lactalbumin and that
- c) der Gehalt an gelöstem α-Lactalbumin in der wässerigen Phase durch einen nachfolgenden Konzentrierungsschritt erhöht wird.c) the content of dissolved α-lactalbumin in the aqueous phase by a subsequent concentration step is increased.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird als Rohstoff eine wässerige Molken proteinlösung verwendet, beispielsweise eine Süßmolke, die mittels Ultrafiltration im Proteingehalt angereichert ist. Bevorzugt wird ein Süßmolkenkonzentrat verwendet, bei dem der Proteingehalt durch Ultrafiltration erhöht und der Laktosegehalt zusätzlich durch Diafiltration erniedrigt ist. Der Molkenproteingehalt liegt erfindungsgemäß im Bereich zwischen 4 und 25 Gew.-%, bevorzugt zwischen 10 und 20 Gew.-%. Der Laktosegehalt beträgt erfindungsgemäß maximal 15 Gew.-%, bevorzugt maximal 5%, am bevorzugtesten weniger als 2%. Erfindungsgemäß liegt der pH-Wert der eingesetzten Lösung zwischen 5,5 und 7,5, bevorzugt zwischen 6,0 und 7,0.In the process according to the invention, an aqueous whey is used as the raw material protein solution used, for example a sweet whey, which by means of ultrafiltration in the Protein content is enriched. A sweet whey concentrate is preferably used, in which the protein content is increased by ultrafiltration and the lactose content is also lowered by diafiltration. The whey protein content is according to the invention in the range between 4 and 25% by weight, preferably between 10 and 20% by weight. According to the invention, the lactose content is at most 15% by weight, preferably at most 5%, most preferably less than 2%. According to the invention the pH of the solution used is between 5.5 and 7.5, preferably between 6.0 and 7.0.
Erfindungsgemäß erfolgt die Erhitzung des Ausgangsmaterials im Temperatur bereich zwischen 80 und 150°C. Aus Abb. 1 ist ersichtlich, daß die Denaturierung von β-Lactoglobulin in diesem Temperaturbereich wesentlich schneller erfolgt als die Denaturierung von α-Lactalbumin. Bevorzugt wird eine Erhitzungstemperatur von 82-95°C angewandt bei einer bevorzugten Heißhaltezeit von 10 bis 100 s. Eine Hitzebehandlung eines Molkenproteinkonzentrates mit 10% Protein, 1,5% Laktose und pH 6,7 bei 85°C für 20 s führt beispielsweise zu einem Denaturierungsgrad von β-Lactoglobulin von 90% und einem Denaturierungsgrad von α-Lactalbumin von ca. 20%.According to the invention, the starting material is heated in the temperature range between 80 and 150 ° C. From Fig. 1 it can be seen that the denaturation of β-lactoglobulin in this temperature range takes place much faster than the denaturation of α-lactalbumin. A heating temperature of 82-95 ° C. is preferably used with a preferred holding time of 10 to 100 s. Heat treatment of a whey protein concentrate with 10% protein, 1.5% lactose and pH 6.7 at 85 ° C for 20 s leads, for example, to a degree of denaturation of β-lactoglobulin of 90% and a degree of denaturation of α-lactalbumin of approximately 20%. .
Der Erhitzungsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens kann mittels molkereiüblicher Vorrichtungen wie Platten- oder Röhrenwärmetauscher erfolgen. Aufgrund des hohen Proteingehaltes im Ausgangsprodukt kann es hierbei jedoch zu einer verstärkten Produktansatzbildung kommen. Bevorzugt wird die Erhitzung daher in einem beheizbaren Rührbehälter durchgeführt, wobei die Wärmezufuhr beispielsweise durch direkte Dampfinjektion erfolgt. Am bevorzugtesten wird ein Schabewärmetauscher oder eine ähnliche Apparatur verwendet, die eine Erhitzung und ein gleichzeitiges Abtragen des Produktfilmes von der beheizten Oberfläche ermöglicht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens erfolgt der Erhitzungsschritt unter Einwirkung hoher Scherkräfte, z. B. in einem Schabewärmetauscher, in dem die Messerwelle mit hoher Drehzahl (z. B. 1200 1/mm) rotiert. Unter Schereinwirkung entstehen Partikel aus aggregiertem Protein, überwiegend β-Lactoglobulin, die mittlere Durchmesser von 1-15 µm aufweisen. Diese stellen ein wertvolles Nebenprodukt des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Sie lassen sich leicht durch Zentrifugalkräfte abtrennen und können als sogenannte partikulierte Molkenproteine in verschiedenen Lebensmitteln eingesetzt werden.The heating step of the method according to the invention can be carried out using Common dairy devices such as plate or tube heat exchangers. However, due to the high protein content in the starting product, it can be too an increased formation of product approaches. Heating is therefore preferred performed in a heatable stirred tank, the heat supply for example by direct steam injection. Most preferred is one Scraper heat exchangers or similar equipment used to heat and a simultaneous removal of the product film from the heated surface enables. In a particularly preferred embodiment of the invention According to the method, the heating step takes place under the action of high Shear forces, e.g. B. in a scraper heat exchanger in which the knife shaft with high Speed (e.g. 1200 1 / mm) rotates. Particles are formed under the action of shear aggregated protein, predominantly β-lactoglobulin, the mean diameter of Have 1-15 µm. These represent a valuable by-product of the method according to the invention. You can easily by centrifugal forces separate and can be used as so-called particulate whey proteins in different Foods are used.
Der Erhitzung folgt erfindungsgemäß eine Abtrennung des aggregierten Molkenproteins von der wässerigen, das gelöste α-Lactalbumin enthaltenden Phase. Dies wird mit üblichen, dem Fachmann bekannten Trennungsverfahren durchgeführt, beispielsweise mittels Mikrofiltration, bevorzugt durch Abzentrifugieren mit einem Separator oder Dekanter.According to the invention, the heating is followed by a separation of the aggregate Whey protein from the aqueous phase containing the dissolved α-lactalbumin. This is carried out using customary separation processes known to the person skilled in the art, for example by means of microfiltration, preferably by centrifuging with a Separator or decanter.
Nach Abtrennung des aggregierten Molkenproteins kann erfindungsgemäß eine Konzentrierung des gelösten α-Lactalbumins durchgeführt werden. Diese Konzentrierung erfolgt mit üblichen, dem Fachmann bekannten Verfahren, vorzugsweise durch Ultrafiltration. Eine weitere Reduzierung des Gehaltes an Laktose und Salzen kann mittels Diafiltration oder Elektrodialyse stattfinden.According to the invention, after the aggregated whey protein has been separated off, a Concentration of the dissolved α-lactalbumin can be carried out. This Concentration is carried out using customary methods known to the person skilled in the art, preferably by ultrafiltration. A further reduction in the salary Lactose and salts can take place by means of diafiltration or electrodialysis.
Das so hergestellte α-Lactalbumin-angereicherte Produkt kann direkt in flüssiger Form verwendet werden. Alternativ kann ebenso eine Trocknung erfolgen, bevorzugt durch Gefrier- oder Sprühtrocknung.The α-lactalbumin-enriched product thus produced can be used directly in liquid Shape can be used. Alternatively, drying can also be carried out, preferably by freeze or spray drying.
Das erfindungsgemäß hergestellte Produkt kann in Milcherzeugnissen, Aufbau- und Sportlernahrung und anderen Lebensmitteln eingesetzt werden. Das bevorzugte Anwendungsgebiet ist die Säuglings- und Kleinkindnahrung. Der Anteil von α-Lactalbumin beträgt etwa 36% am Gesamtprotein der Muttermilch. Durch Verwendung des erfindungsgemäß hergestellten Produktes kann Baby- und Kleinkindnahrung an Muttermilch adaptiert werden.The product produced according to the invention can be found in milk products, construction and Sports foods and other foods are used. The preferred The area of application is infant and toddler food. The share of α-lactalbumin is about 36% of the total protein in breast milk. By Use of the product produced according to the invention can be baby and Infant formula can be adapted to breast milk.
Die Erfindung wird durch das nachfolgende Beispiel erläutert.The invention is illustrated by the following example.
- - Labmolke wird mittels Ultra- und Diafiltration konzentriert. Das resultierende Molkenproteinkonzentrat enthält 20,1 Gew.-% Protein und 1,6 Gew.-% Laktose bei einem pH-Wert von 6,5. Der Gehalt an nativem α-Lactalbumin beträgt 28 g/l, der Gehalt an nativem β-Lactoglobulin 105 g/l. Das Verhältnis von α-Lactalbumin zu β-Lactoglobulin beträgt somit etwa 0,27.- Lab whey is concentrated using ultra and diafiltration. The resulting Whey protein concentrate contains 20.1% by weight protein and 1.6% by weight lactose at a pH of 6.5. The content of native α-lactalbumin is 28 g / l, the content of native β-lactoglobulin 105 g / l. The ratio of α-lactalbumin to β-lactoglobulin is thus about 0.27.
- - Das Molkenproteinkonzentrat wird in einem Schabewärmetauscher (Schröder Kombinator) bei 85°C für 50 s unter Scherung mit einer Messerwellendrehzahl von 1200 1/min erhitzt und anschließend auf 10°C gekühlt. Nach der Behandlung beträgt der Denaturierungsgrad von α-Lactalbumin 35%, der Denaturierungsgrad von β-Lactoglobulin 98%. Der Denaturierungsgrad wurde durch Säurefällung der denaturierten Proteine bei pH 4,6 und Bestimmung des löslichen Anteils mittels HPLC bestimmt (BEYER, 1990). Das denaturierte Molkenprotein liegt überwiegend in Form von Aggregaten mit einem volumenbezogenen Medianwert der Partikelgrößenverteilung d50,3 von 1,9 µm vor (gemessen mit Laserspektroskop LS 130, Fa. Coulter).- The whey protein concentrate is heated in a scraping heat exchanger (Schröder combiner) at 85 ° C for 50 s under shear with a knife shaft speed of 1200 1 / min and then cooled to 10 ° C. After the treatment, the degree of denaturation of α-lactalbumin is 35% and the degree of denaturation of β-lactoglobulin is 98%. The degree of denaturation was determined by acid precipitation of the denatured proteins at pH 4.6 and determination of the soluble fraction by means of HPLC (BEYER, 1990). The denatured whey protein is predominantly in the form of aggregates with a volume-related median value of the particle size distribution d 50.3 of 1.9 µm (measured with the LS 130 laser spectroscope, from Coulter).
- - Die aggregierten Molkenproteine werden mit einem Dekanter abgetrennt. In der wässerigen Phase beträgt der Gehalt an nativem α-Lactalbumin 18 g/l, der Gehalt an nativem β-Lactoglobulin 2 g/l. Das Verhältnis von α-Lactalbumin zu β-Lactoglobulin beträgt nun etwa 9.- The aggregated whey proteins are separated with a decanter. In the aqueous phase, the content of native α-lactalbumin is 18 g / l, the content of native β-lactoglobulin 2 g / l. The ratio of α-lactalbumin to β-lactoglobulin is now around 9.
- - Die Molkenproteine in der wässerigen Phase werden mittels Ultrafiltration auf einen Proteingehalt von etwa 15 Gew.-% konzentriert. Zur Reduzierung des Laktose- und Salzgehaltes wird eine Diafiltration durchgeführt. Das Ultrafiltrationskonzentrat wird anschließend sprühgetrocknet.- The whey proteins in the aqueous phase are broken down by means of ultrafiltration concentrated a protein content of about 15 wt .-%. To reduce the Lactose and salt content is diafiltered. The Ultrafiltration concentrate is then spray dried.
-
- Als Endprodukt entsteht ein Molkenproteinpulver mit erhöhtem Gehalt an
α-Lactalbumin und etwa folgender Zusammensetzung [Gew.-%]:
Gesamtprotein: 80 α-Lactalbumin: 70 β-Lactoglobulin: 8 Laktose 4 Fett 5 Asche 4 Total protein: 80 α-lactalbumin: 70 β-lactoglobulin: 8th lactose 4th fat 5 ash 4th
BEYER, H.-J. (1990): Dissertation, Technische Universität München
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KIESNER, C.; CLAWIN-RÄDECKER, L; BUCHHEIM, W. (1997): Deutsche Gesellschaft für
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MAUBOIS, J. L.; PIERRE, A.; FAUQUANT, J.; PIOT, M. (1987): IDF Bulletin 212, 154-159
PEARCE, R. J. (1987): IDF Bulletin 212, 150-153
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Claims (13)
- a) eine wässerige Molkenproteinlösung mit einem Proteingehalt zwischen 4 und 25 Gew.-%, einem Laktosegehalt von maximal 15 Gew.-% und einem pH-Wert im Bereich zwischen 5,5 und 7,5 einer Heißhaltung bei einer Temperatur im Bereich zwischen 80 und 150°C unterzogen wird, durch die ein wesentlich größerer Anteil an β-Lactoglobulin als an α-Lactalbumin denaturiert wird und daß
- b) anschließend die denaturierten und aggregierten Molkenproteine von der wässerigen Phase mit gelöstem α-Lactalbumin abgetrennt werden und daß
- c) der Gehalt an gelöstem α-Lactalbumin in der wässerigen Phase durch einen nachfolgenden Konzentrierungsschritt erhöht wird.
- a) an aqueous whey protein solution with a protein content of between 4 and 25% by weight, a lactose content of not more than 15% by weight and a pH in the range between 5.5 and 7.5 and keeping warm at a temperature in the range between 80 and subjected to 150 ° C, by which a much larger proportion of β-lactoglobulin than α-lactalbumin is denatured and that
- b) then the denatured and aggregated whey proteins are separated from the aqueous phase with dissolved α-lactalbumin and that
- c) the content of dissolved α-lactalbumin in the aqueous phase is increased by a subsequent concentration step.
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