本發(fā)明涉及酪蛋白膠粒組合物及其制備方法。本發(fā)明還涉及包含酪蛋白膠粒組合物的食品。

背景技術(shù)：

1、隨著持續(xù)的全球變暖以及在2050年世界人口預(yù)計(jì)達(dá)到100億，迫切需要可持續(xù)生產(chǎn)的高質(zhì)量蛋白質(zhì)，同時(shí)減少動(dòng)物產(chǎn)生的溫室氣體排放(ghge)。

2、由于乳蛋白具有的氨基酸特征，可通過(guò)稱(chēng)為酪蛋白膠粒的蛋白質(zhì)組件以運(yùn)輸高濃度的生物可利用鈣和磷酸根的固有能力以及在胃中的易消化性，乳蛋白是最有營(yíng)養(yǎng)的蛋白質(zhì)來(lái)源之一。目前傳統(tǒng)奶牛養(yǎng)殖的主要缺點(diǎn)是生產(chǎn)牛奶時(shí)使用土地和水的高環(huán)境成本以及生成溫室氣體，特別是甲烷的量。

3、植物基乳替代物雖然具有較低的ghge和較低的用水量，但其營(yíng)養(yǎng)、功能和味道與動(dòng)物基乳不同，因?yàn)樗鼈儾缓业鞍祝环N只存在于哺乳動(dòng)物中的蛋白。哺乳動(dòng)物乳汁的蛋白質(zhì)組分由酪蛋白和乳清蛋白組成。酪蛋白是固有無(wú)序蛋白質(zhì)(idp)，有時(shí)為糖基化酪蛋白并且通常為磷酸化酪蛋白，而乳清蛋白更接近具有確定的折疊構(gòu)象的球狀。酪蛋白進(jìn)一步分為鈣敏感性酪蛋白和對(duì)鈣離子沉淀不敏感的酪蛋白。奶牛中對(duì)鈣敏感的酪蛋白有αs1-酪蛋白、αs2-酪蛋白和β-酪蛋白，而κ-酪蛋白對(duì)鈣離子沉淀不敏感。

4、細(xì)胞農(nóng)業(yè)是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的替代形式，包括培養(yǎng)肌肉和脂肪細(xì)胞以替代屠宰動(dòng)物肉類(lèi)，改造微生物以表達(dá)一系列食物分子，特別是乳和雞蛋中的動(dòng)物蛋白。利用細(xì)胞農(nóng)業(yè)通過(guò)微生物基因工程生產(chǎn)酪蛋白是一種有希望的可以減少動(dòng)物農(nóng)業(yè)環(huán)境缺點(diǎn)的途徑。然而，由于酪蛋白是一種固有無(wú)序蛋白質(zhì)，具有高度磷酸化和糖基化的翻譯后修飾，極難將其進(jìn)行高效生產(chǎn)并制備成生產(chǎn)穩(wěn)定的乳制品例如液態(tài)乳所需的天然酪蛋白膠粒。

5、天然酪蛋白膠粒在乳腺中形成，當(dāng)其與無(wú)定形磷酸鈣(cap)結(jié)合時(shí)，會(huì)形成穩(wěn)定的多分散超分子。牛奶呈現(xiàn)白色是由于酪蛋白膠粒和脂肪球發(fā)生了光的高度散射。

6、分別與其他生物流體和球狀蛋白質(zhì)相比，牛奶和天然酪蛋白膠粒展現(xiàn)出極大的穩(wěn)定性。在某些物種中，牛奶可在乳腺中儲(chǔ)存數(shù)天、數(shù)周甚至數(shù)月而不聚集形成淀粉樣纖維。牛奶可以經(jīng)受巴氏滅菌和更極端的熱處理，可以經(jīng)干燥后在水中復(fù)原。此外，盡管許多牛奶含有高濃度鈣和磷酸根，其含量遠(yuǎn)超磷酸鈣在牛奶ph值下的溶解度，但這些處理通常都不會(huì)產(chǎn)生磷酸鈣沉淀。這些天然特性被用于液態(tài)乳制品的廣泛生產(chǎn)和儲(chǔ)存中。

7、盡管酪蛋白膠粒在牛奶的ph下穩(wěn)定，其在酸性ph下會(huì)迅速聚合形成凝膠。同樣，酪蛋白膠粒的穩(wěn)定性可能會(huì)由于天冬氨酸蛋白酶如凝乳酶或類(lèi)似蛋白酶催化的限制性蛋白水解而降低或消除。這種特性已被迅速應(yīng)用在凝膠乳制品如奶酪和酸奶的生產(chǎn)中。

8、酪蛋白膠粒在不同物種中的組成有很大的天然差異。例如，奶牛乳汁中有由四種酪蛋白基因表達(dá)的多晶型分泌蛋白κ-酪蛋白、β-酪蛋白、αs1-酪蛋白和αs2-酪蛋白的比例分別約為1:4:4:1。相反，大象的乳汁中僅包含兩種酪蛋白基因表達(dá)和分泌的蛋白，κ-酪蛋白和β-酪蛋白的比例分別約為1:8.5。在其他物種例如兔子的乳汁中，有5種酪蛋白基因所產(chǎn)生的蛋白質(zhì)。所有已被充分鑒定的乳汁都包含κ-酪蛋白形式，但所有其余酪蛋白可能存在或不存在于不同的哺乳動(dòng)物物種中。

9、盡管天然存在的酪蛋白差異很大，但是沒(méi)有已知的由單一酪蛋白形成的酪蛋白膠粒的實(shí)例。因此，形成酪蛋白膠粒保守需要至少兩種酪蛋白。所有天然存在的酪蛋白膠粒包含一種類(lèi)型的κ-酪蛋白以及一種或多于一種類(lèi)型的鈣敏感性酪蛋白。所有哺乳動(dòng)物的乳汁中都存在一種κ-酪蛋白。此外，通常認(rèn)為κ-酪蛋白對(duì)于乳汁的穩(wěn)定性很重要，因?yàn)樗狈?duì)二價(jià)陽(yáng)離子如ca2+沉淀的敏感性。普遍認(rèn)為酪蛋白膠粒穩(wěn)定性是由于一種稱(chēng)為空間穩(wěn)定的穩(wěn)定膠體機(jī)制。

10、總酪蛋白中κ-酪蛋白的比例變化很大。在馬科動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)了低比例的κ-酪蛋白，例如1.8%的馬乳酪蛋白和2.8%的驢乳酪蛋白，這一比例在個(gè)體之間和泌乳期間變化很大。例如，近期對(duì)婦女個(gè)體中酪蛋白組成的泌乳期變化的調(diào)查顯示，κ-酪蛋白在總酪蛋白中的比例從11.5%到近76%不等。

11、盡管目前現(xiàn)有技術(shù)中的有限實(shí)例聲稱(chēng)已獲得了單酪蛋白膠粒，迄今為止所有經(jīng)檢驗(yàn)的實(shí)例都使用了商業(yè)來(lái)源的酪蛋白。市面上的酪蛋白始終摻雜其他酪蛋白，特別是上述有助于膠粒穩(wěn)定性的κ-酪蛋白。因此，現(xiàn)有技術(shù)中并不存在真正的單酪蛋白膠粒。

12、人造酪蛋白膠粒并非必然結(jié)果。如圖1所示，將酪蛋白與鹽類(lèi)混合后會(huì)產(chǎn)生多種可能的結(jié)果。這些結(jié)果取決于幾個(gè)因素，其中包括制劑的最終組成、成分的添加順序和添加速度。此外，制劑的穩(wěn)定性取決于混合后多久做出判斷。

13、疏水物質(zhì)，如圖1中指出的各種低溶解度物質(zhì)，通過(guò)吸附一個(gè)更親水的外殼可被穩(wěn)定在膠體狀態(tài)。這種現(xiàn)象導(dǎo)致了動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定并且在有利環(huán)境下可以長(zhǎng)期存在的殼-核結(jié)構(gòu)。然而對(duì)于cap或caco3，先形成的非晶相會(huì)被酪蛋白穩(wěn)定，防止其成熟為溶解度更低且結(jié)晶度更高的cap形式，因此有兩種膠體去穩(wěn)定化的機(jī)制，這兩種機(jī)制都受到酪蛋白濃度和酪蛋白與非晶相和更多結(jié)晶相結(jié)合的親和力影響。酪蛋白溶解度降低同樣會(huì)導(dǎo)致去穩(wěn)定化，例如鹽析和電荷減少。為了確定特定制劑和混合步驟的結(jié)果，可以使用各種表征方法來(lái)確定產(chǎn)品的組分、粒度和亞結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性。

14、確定已形成的酪蛋白膠粒結(jié)構(gòu)需要對(duì)膠體和存在于膠體的鈣和磷的連續(xù)相進(jìn)行化學(xué)分析。適用的化學(xué)分析包括納米顆粒跟蹤分析(nta)粒度數(shù)據(jù)，離心前后的濁度，透射電子顯微鏡(tem)和無(wú)機(jī)物分析?？赏ㄟ^(guò)使用例如冷凍電子顯微鏡、小角x射線(xiàn)散射或中子小角散射實(shí)驗(yàn)證明膠粒包含cap納米簇。

15、因此目前需要繼續(xù)改進(jìn)人造酪蛋白膠粒組合物及其制備方法，至少部分解決上述一個(gè)或多于一個(gè)缺點(diǎn)或提供實(shí)用替代方案。

16、特別是需要繼續(xù)改進(jìn)人造酪蛋白膠粒組合物，其結(jié)構(gòu)、組成和物理-化學(xué)特性與牛奶中天然酪蛋白膠粒相似。這些組合物可以包括例如以下幾種特性：(i)白色外觀和溶液中高鈣濃度；(ii)在中性ph下對(duì)熱處理和干燥的穩(wěn)定性；(iii)避免形成淀粉樣纖維；(iv)酸促凝膠化；或(v)限制性蛋白酶促凝膠化。

17、本文中對(duì)現(xiàn)有技術(shù)給出的專(zhuān)利文獻(xiàn)或其他內(nèi)容的引用并不意味著承認(rèn)該文獻(xiàn)或內(nèi)容是已知的，或者其包含的信息是在任何權(quán)利要求的優(yōu)先權(quán)日的公知常識(shí)的一部分。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在第一方面，本發(fā)明提供了包含酪蛋白膠粒顆粒的組合物，該酪蛋白膠粒組合物包含有無(wú)定形磷酸鈣(cap)，其中酪蛋白膠粒顆粒包含至少一種鈣敏感性酪蛋白，并且其中酪蛋白膠粒不包含κ-酪蛋白。

2、根據(jù)本發(fā)明的另一方面、酪蛋白膠粒顆粒包含：(i)?僅有αs1-酪蛋白；(ii)?僅有αs2-酪蛋白；(iii)?僅有β-酪蛋白；(iv)?αs1-酪蛋白和β-酪蛋白的混合物；(v)?αs2-酪蛋白和β-酪蛋白的混合物；(vi)?αs1-酪蛋白和αs2-酪蛋白的混合物或(vii)?αs1-酪蛋白、αs2-酪蛋白和β-酪蛋白的混合物。

3、有利地，本發(fā)明所述的酪蛋白膠粒組合物不包含κ-酪蛋白且呈現(xiàn)與天然存在的酪蛋白膠粒相似的穩(wěn)定性和外觀，這使得酪蛋白膠粒組合物僅含有鈣敏感性酪蛋白，在某些方面，僅含有一種酪蛋白。

4、此外，本發(fā)明的酪蛋白膠粒與現(xiàn)有方案相比可以更經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)。在其他方面，本發(fā)明涉及用于制備本公開(kāi)的酪蛋白膠粒組合物的方法。

5、本發(fā)明涉及的食品能夠有利地提供改進(jìn)的植物基乳替代物。這些食品在提供改進(jìn)的營(yíng)養(yǎng)、功能和/或味道的同時(shí)，避免了與動(dòng)物基乳制品以及目前植物基乳替代物相關(guān)的一些或全部缺點(diǎn)。在又一方面，本發(fā)明涉及包含本公開(kāi)的酪蛋白膠粒組合物的食品。

6、本發(fā)明的其他方面在下列發(fā)明詳述中呈現(xiàn)。