[发明专利]用于制备稳定的蛋白质悬浮液的方法

说明书

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本申请要求于2012年9月14日提交的美国临时专利申请第61/701,578号的权益，其公开内容通过引用以其整体并入本文。

背景

果胶是大量存在于植物中的天然材料，并且因此是典型的人类饮食的主要部分。它能通过水提取从适当的植物材料中被分离，并且商业上销售约50,000MT/年-大部分用作工业制备的食品中的成分。化学上描述，果胶是具有可以不同的量存在的明显不同的大分子部分的大分子的水溶性混合物。主要组分是使其羧基的某些被甲醇酯化的聚合的脱水半乳糖醛酸。甲基酯化的羧基的百分比被称为(甲基)酯化度(DM)。

果胶制备的多样性是市场上可获得的。虽然他们全部具有果胶的上述性质，并且通常遵守由国际和大部分国家立法机构规定的定义和规格，但是具有对不同的用途可取的不同的品质。果胶性质取决于所选择的植物原材料，以及取决于用于从原材料中分离果胶的操作和条件。因此，能够观察到样品之间关于果胶的功能行为的差异，例如，当其他溶解的材料如糖、盐和酸存在时，水中果胶的溶解度。

不同品质的果胶的功能特性可被科学地合理化为DM、大分子的平均大小、其中酯化的和未酯化的脱水半乳糖醛酸重复单元布置在分子内的模式、以及在分子之间的性质的统计分布中的广度的差异。另一方面，这种功能行为的合理化是不完全的并且受目前科学认识的水平所限制。

当在水溶液中时，果胶在约3.8的pH下具有其最好的化学稳定性。稳定性在较低pH、至少直到约2.0的pH为止仍是尚可的。另一方面，在高于约4.5的pH，果胶的聚合度因为连接聚合物骨架的重复单元的糖苷键通过被称为β-消除的反应被破坏而渐渐下降。而果胶通常在纯水中是可溶的，溶解度通过降低水的可用性的材料(例如水混溶的溶剂或糖)的存在、通过低pH(在适度的范围)以及通过二价阳离子如Ca++的存在(在更大程度上)被降低。因此，通常可取的是，果胶基本上没有二价金属粒子并且(不是全部)其羧基的某些通过一价离子(如Na+)被平衡。

商业的果胶制备根据DM是否高于或低于50被分类为HM-果胶(高甲酯果胶)或LM-果胶(低甲酯果胶)。某些商业的果胶还可以包括酰胺化物、醋酸酯酯化物或两者。酰胺化仅在已经在制造期间暴露于氨的果胶中显著，而醋酸酯化自然地发生在果胶被提取的某些原材料中。

HM果胶已被商业用来对酸化的乳饮料(AMD)提供稳定性。AMD是包含牛奶蛋白并且具有一些酸度的流体产品。如本文使用的“流体”，意思是产品具有比器用勺吃更适合于喝的性质。例如，可饮用的酸奶是AMD的一个实例，其从天然牛奶通过用细菌培养基发酵以达到通常小于4.4的pH产生。尽管某些发酵的AMD产品以培养菌食品(living cultures)销售，但是其他产品在发酵后热处理以便提高保存期。

在没有被酸化的天然牛奶中，蛋白质作为悬浮体存在，悬浮体是如此小，以致它们不能作为个体通过普通的视力被检测，悬浮的蛋白体也不能通过口腔的感觉从均匀的液体中区分。另一方面，牛奶是白色的并且不透明的，因为悬浮的蛋白体大到足以分散可见光。当天然牛奶新鲜时，天然牛奶的悬浮的蛋白体彼此排斥并不会聚集成较大的块。然而，当降低pH时，悬浮的蛋白体失去它们的相互排斥并聚集，其可能导致由聚集的蛋白质颗粒的网形成的凝胶，这更符合用勺吃的酸奶的特性。尽管酸奶在其正常保存期期间是相当稳定的，但是可以观察到的不稳定的迹象如少量或适度量的乳清渗出是常见的并且被消费者普遍接受。相反，制造流体产品例如AMD的凝乳的破裂允许蛋白质颗粒的持续的聚集以及产品分凝成显著不同的并且对消费者无吸引力的两相或更多相。制造商已经使用HM果胶来以仅有限的成功处理这些问题。

当发酵达到期望的酸度时，制造商添加具有相当高DM果胶的HM果胶溶液到AMD，一起彻底搅拌成分，并且然后使成分均匀。果胶被认为吸附到悬浮的蛋白体的粘性表面，结合在具有局部高浓度带负电荷的未酯化的羧基的果胶分子的片段处。对于AMD的乳浆相拥有更大亲和力的果胶分子的其他部分，被认为产生降低蛋白质表面的粘性的水合的非粘性层。因此，具有相当高DM的HM果胶被认为在吸附到酸化的蛋白质的片段和对于乳浆具有亲和力的片段之间拥有适当的平衡。