利用提取制备大豆蛋白制品("S803")

申请号 CN201080017085.4 申请日 2010-02-11 公开(公告)号 CN102387714B 公开(公告)日 2014-07-30
申请人 伯康营养科学(MB)公司; 发明人 K·I·塞加尔; M·施维策尔; B·E·格林; S·梅迪纳; B·戈斯内尔;
摘要 如下制备完全可溶并能够在低以及中性pH值下提供透明和热稳定的溶液的大豆蛋白制品:通过用 水 在低pH下提取大豆蛋白源材料,使所得大豆蛋白水溶液经历 超滤 和任选渗滤以提供经浓缩和任选渗滤的大豆蛋白溶液,所述大豆蛋白溶液可经干燥以提供大豆蛋白制品。大豆蛋白制品可用于尤其是软饮料和运动饮料的 蛋白质 强化而没有蛋白质沉淀。
权利要求

1.一种制备在干重基础上大豆蛋白质含量为至少60%重量,N×6.25,并且在pH7下可溶且澄清的大豆蛋白制品的方法,其特征在于:
(a)在1.5至3.6的pH下用提取大豆蛋白源以使大豆蛋白从蛋白源中溶解并形成大豆蛋白水溶液,
(b)将所述大豆蛋白水溶液与残余大豆蛋白源分离,
(c)用选择性膜技术浓缩所述大豆蛋白水溶液,
(d)任选渗滤经浓缩的大豆蛋白溶液,以及
(e)干燥经浓缩并且任选渗滤的大豆蛋白溶液。
2.权利要求1的方法,其特征在于所述水的pH为2.6至3.6。
3.权利要求1的方法,其特征在于所述提取步骤在15℃至35℃的温度下进行。
4.权利要求1的方法,其特征在于所述大豆蛋白水溶液的蛋白质浓度为5-50g/L。
5.权利要求4的方法,其特征在于所述大豆蛋白水溶液的蛋白质浓度为10-50g/L。
6.权利要求1的方法,其特征在于所述水包含抗化剂。
7.权利要求1的方法,其特征在于所述大豆蛋白水溶液用吸附剂处理以从大豆蛋白水溶液中除去颜色和/或气味化合物。
8.权利要求1的方法,其特征在于所述大豆蛋白水溶液经历70℃至120℃的温度下进行10秒至60分钟的热处理钝化不耐热抗营养因子,并且其中所述热处理步骤还任选对澄清的蛋白质水溶液进行巴氏消毒。
9.权利要求8的方法,其特征在于所述热处理步骤在85℃至95℃的温度下进行30秒至5分钟。
10.权利要求9的方法,其特征在于将所述经热处理的大豆蛋白溶液冷却至2℃至60℃的温度用于进一步处理。
11.权利要求1的方法,其特征在于所述大豆蛋白水溶液被浓缩至蛋白质浓度为
50-400g/L。
12.权利要求11的方法,其特征在于所述大豆蛋白水溶液被浓缩至蛋白质浓度为
100-250g/L。
13.权利要求11的方法,其特征在于在将所述大豆蛋白溶液完全浓缩之前或之后,利用水或酸化水,利用2至40体积的渗滤溶液,对所述大豆蛋白溶液进行所述任选渗滤步骤。
14.权利要求11的方法,其特征在于在至少部分地在抗氧化剂存在的情况下进行所述任选渗滤步骤。
15.权利要求11的方法,其特征在于进行所述任选渗滤步骤。
16.权利要求13的方法,其特征在于任选至少部分地在抗氧化剂存在的情况下,进行所述任选的渗滤步骤,并且进行所述任选的渗滤步骤直至无明显的另外量的污染物或可见的颜色存在于渗透物中,并且直至渗余物已充分纯化,使得在干燥时提供蛋白质含量为至少60%重量,N×6.25,d.b.的大豆蛋白制品。
17.权利要求13的方法,其特征在于用分子量截止值为3,000至1,000,000道尔顿的膜在2℃至60℃的温度下进行所述浓缩步骤和/或任选渗滤步骤。
18.权利要求11的方法,其特征在于所述浓缩和/或任选渗滤步骤以有利于除去胰蛋白酶抑制剂的方式进行操作。
19.权利要求11的方法,其特征在于在所述干燥步骤前,用吸附剂处理所述经浓缩和任选渗滤的大豆蛋白溶液以除去颜色和/或气味化合物;和/或在干燥前,通过在55℃至
70℃的温度下进行30秒至60分钟的加热对所述经浓缩和任选渗滤的大豆蛋白溶液进行巴氏消毒。
20.权利要求19的方法,其特征在于所述经巴氏消毒、浓缩和任选渗滤的大豆蛋白溶液被冷却至15℃至35℃的温度,用于干燥或进一步处理。
21.权利要求11的方法,其特征在于还原剂存在于(a)提取步骤过程和/或(b)浓缩和/或任选渗滤步骤过程中,和/或被添加到(c)干燥前的经浓缩和任选渗滤的大豆蛋白溶液和/或(d)经干燥的大豆蛋白制品中,以打断或重排胰蛋白酶抑制剂的二硫键从而减少胰蛋白酶抑制剂的活性。
22.权利要求1-21中任一项的方法,其特征在于干燥所述经浓缩和任选渗滤的大豆蛋白溶液以提供蛋白质含量为60-90%重量,N×6.25,d.b.的大豆蛋白制品。
23.权利要求1-21中任一项的方法,其特征在于干燥所述经浓缩和任选渗滤的大豆蛋白溶液以提供蛋白质含量为至少90%重量,N×6.25,d.b.的大豆蛋白制品。
24.权利要求1-21中任一项的方法,其特征在于干燥所述经浓缩和任选渗滤的大豆蛋白溶液以提供蛋白质含量为至少100%重量,N×6.25,d.b.的大豆蛋白制品。
25.一种大豆蛋白制品,其通过权利要求1-24中任一项所述的方法制备。
26.权利要求25的大豆蛋白制品,其与水溶性粉末材料共混用于制备共混物的水溶液。
27.权利要求25的大豆蛋白制品,其为粉末状饮料。

说明书全文

利用提取制备大豆蛋白制品("S803")

[0001] 对相关申请的引用
[0002] 本申请按照35USC 119(e)条要求2009年2月11日提交的美国临时专利申请第61/202,260号和2009年9月8日提交的美国临时专利申请第61/272,288号的优先权。 发明领域
[0003] 本发明涉及大豆蛋白制品的制备。
[0004] 发明背景
[0005] 在2008年10月21日提交的第61/107,112号(7865-373)、2008年12月2日提交的第61/193,457号(7865-374)、2009年1月26日提交的第61/202,070号(7865-376)、2009年3月12日提交的第61/202,553号(7865-383)、2009年7月7日提交的第
61/213,717号(7865-389)、2009年9月3日提交的第61/272,241号(7865-400)美国临时专利申请以及2009年10月21日提交的第12/603,087号美国专利申请(这些公开内容通过引用结合到本文中)中,描述了大豆蛋白制品、优选大豆蛋白分离物的制备,所述大豆蛋白制品完全可溶并能够在低pH值下提供透明和热稳定的溶液。该大豆蛋白制品可用于尤其是软饮料和运动饮料以及其它酸性含水系统的蛋白质强化而没有蛋白质沉淀。大豆蛋白制品如下制备:通过用氯化水溶液在自然pH下提取大豆蛋白源,任选稀释所得大豆蛋白水溶液,调节大豆蛋白水溶液的pH至约1.5到约4.4的pH(优选约2.0至约4.0)以产生酸化澄清的大豆蛋白溶液,其在干燥前可任选地经过浓缩和/或渗滤。
[0006] 发明概述
[0007] 现已出人意料地发现,同等性质的大豆蛋白制品可通过以下方法 形成,该方法包括用水而不需要使用氯化钙来提取大豆蛋白源。
[0008] 在本发明的一个方面,用水在低pH下提取大豆蛋白源材料并使所得大豆蛋白水溶液经历超滤和任选渗滤以提供经浓缩和任选渗滤的大豆蛋白溶液,其可被干燥以提供大豆蛋白制品。
[0009] 本发明提供的大豆蛋白制品具有至少约60%重量(N×6.25)d.b.的蛋白含量,在酸性pH值下可溶,以提供其透明和热稳定的水溶液。大豆蛋白制品可用于尤其是软饮料和运动饮料以及其它含水系统的蛋白质强化,而没有蛋白质沉淀。大豆蛋白制品优选为具有至少约90%重量、优选至少约100%重量(N×6.25)d.b.蛋白含量的分离物。 [0010] 根据本发明的一个方面,提供了一种生产大豆蛋白制品的方法,所述大豆蛋白制品具有在干重基础(d.b.)上至少约60%重量的大豆蛋白含量,所述方法包括: [0011] (a)用水在低pH下提取大豆蛋白源以引起大豆蛋白从蛋白源溶解并形成大豆蛋白水溶液,
[0012] (b)将大豆蛋白水溶液与残余大豆蛋白源分离,
[0013] (c)用选择性膜技术浓缩大豆蛋白水溶液,
[0014] (d)任选渗滤经浓缩的大豆蛋白溶液,以及
[0015] (e)任选干燥经浓缩的大豆蛋白溶液。
[0016] 大豆蛋白制品优选为具有至少约90%重量、优选至少约100%重量(N×6.25)d.b.蛋白含量的分离物。
[0017] 尽管本发明主要涉及大豆蛋白分离物的生产,但是考虑可提供具有与大豆蛋白分离物性质相似的较低纯度的大豆蛋白制品。这类较低纯度的制品可具有至少约60%重量(N×6.25)d.b.的蛋白浓度。
[0018] 本发明新的大豆蛋白制品可与固体饮料(powdered drinks)共混,用于通过将其溶解于水中形成含水的软饮料或运动饮料。这种共混物可为粉末状饮料。 [0019] 本发明提供的大豆蛋白制品可作为其水溶液提供,所述水溶液在 酸性pH值下具有高澄清度并且在这些pH值下对热稳定。
[0020] 在本发明的另一方面,提供了本发明提供的大豆制品的水溶液,该溶液在低pH下对热稳定。该水溶液可为饮料,其可为澄清的饮料,其中大豆蛋白制品完全可溶并且透明,或可为不透明饮料,其中大豆蛋白制品不增加不透明度。大豆蛋白制品的水溶液在pH 7下也具有极好的溶解性和澄清度。
[0021] 根据本文的方法生产的大豆蛋白制品没有大豆蛋白分离物的特征性豆腥味,并且不仅适合用于酸性介质的蛋白质强化,而且可用在各种各样蛋白质分离物的传统应用中,包括但不限于加工食品和饮料的蛋白质强化、油的乳化、作为焙烤食品中的主体形成剂以及截留气体的产品中的发泡剂。另外,可将大豆蛋白制品制成蛋白质纤维,可用在肉类似物中,并且可用作食物产品中的蛋清替代物或增充剂,其中蛋清用作粘合剂。大豆蛋白制品也可用在营养补剂中。大豆蛋白制品的其它用途为用在宠物食品、动物饲料中和用在工业和化妆品应用中以及用在个人护理制品中。
[0022] 发明总述
[0023] 提供大豆蛋白制品的方法的第一步包括从大豆蛋白源中溶解大豆蛋白。大豆蛋白源可为大豆或从大豆加工中获得的任何大豆制品或副产品,包括但不限于大豆粕、大豆片(soy flakes)、大豆粗粉(soy grits)和大豆粉。大豆蛋白源可以以全脂形式、部分脱脂形式或全脱脂形式使用。当大豆蛋白源包含可观量的脂肪时,在处理过程中通常需要除油步骤。由大豆蛋白源回收的大豆蛋白可为天然存在于大豆中的蛋白质,或者蛋白质材料可为通过遗传操作改良但具有天然蛋白质特有的疏水和极性性质的蛋白质。 [0024] 本发明用水在低pH下实现从大豆蛋白源材料中的蛋白质溶解。提取可在pH为约1.5至约3.6下进行,优选在与其中待掺入蛋白质制品的制品(例如,饮料)pH相匹配的pH下,例如pH为约2.6至约3.6。通常,将水加入大豆蛋白源中,然后通过添加任何合适的食品级别的 酸(通常为盐酸磷酸)来调节pH。当意图将大豆蛋白制品用于非食品用途时,可使用非食品级别的化学制剂。
[0025] 在批处理中,蛋白质的溶解在温度为约1℃至约100℃,优选约15℃至约35℃下进行,优选伴随搅拌以降低溶解时间,溶解时间一般为约1至约60分钟。优选进行溶解以基本上从大豆蛋白源中提取可行的尽可能多的蛋白质,以提供总的高产品得率。 [0026] 在连续处理中,从大豆蛋白源提取大豆蛋白以任何方式进行,该方式与进行从大豆蛋白源连续提取大豆蛋白一致。在一个实施方案中,大豆蛋白源与水连续地混合并且将混合物通过具有一定长度的管或导管并在一定流率下传输,在该长度和流率下,停留时间足以进行符合本文描述参数的所期望提取。在这种连续方法中,溶解步骤在至多约10分钟的时间内快速进行,优选进行溶解以基本上从大豆蛋白源提取可行的尽可能多的蛋白质。连续方法中的溶解在约1℃至约100℃之间,优选约15℃至约35℃之间的温度下进行。 [0027] 溶解步骤期间大豆蛋白源在水中的浓度可差别很大。典型的浓度值为约5-约
15%w/v。
[0028] 蛋白质提取步骤可具有溶解脂肪的额外效果,所述脂肪可存在于大豆蛋白源中,这接着导致脂肪存在于水相中。
[0029] 从提取步骤得到的蛋白质溶液的蛋白质浓度通常为约5-约50g/L,优选约10-约50g/L。
[0030] 抗化剂可存在于提取步骤过程中。抗氧化剂可为任何合适的抗氧化剂,例如亚硫酸钠或抗坏血酸。采用的抗氧化剂的量可从溶液的约0.01%重量变化至约1%重量,优选约0.05%重量。抗氧化剂用于抑制蛋白质溶液中任何酚类的氧化。
[0031] 接着,可以以任何合适的方式例如通过采用沉降式离心机,然后通过碟式离心和/或过滤,将提取步骤得到的水相与残余大豆蛋白源分离以除去残余大豆蛋白源材料。可将经分离的残余大豆蛋白源干燥用于弃置。或者,可将经分离的残余大豆蛋白源进行加工以回收一些残 余蛋白质,例如通过传统的等电沉淀方法或任何其它合适的方法以回收这类残余蛋白质。
[0032] 当大豆蛋白源含有大量脂肪时,如转让给本文的受让人的美国专利第5,844,086和6,005,076号(其公开内容通过引用结合到本文中)中所描述,那么本文描述的脱脂步骤可对经分离的蛋白质水溶液进行。或者,可通过任何其它合适的方法实现经分离的蛋白质水溶液的脱脂。
[0033] 大豆蛋白水溶液可用吸附剂例如粉状活性炭或颗粒活性炭处理,以除去颜色和/或气味化合物。这类吸附剂处理可在任何合适条件下进行,通常在经分离的蛋白质水溶液的环境温度下进行。对于粉状活性炭,采用的量为约0.025%至约5%w/v,优选约0.05%至约2%w/v。吸附剂可通过任何合适的方法例如通过过滤从大豆蛋白溶液中除去。 [0034] 澄清酸化的大豆蛋白水溶液可经历热处理钝化不耐热抗营养因子,例如胰蛋白酶抑制剂,其因提取步骤过程中从大豆蛋白源材料提取所致而存在于大豆蛋白水溶液中。这种加热步骤还提供减少生物负荷的额外益处。通常,将蛋白质溶液加热至约70℃至约
120℃,优选约85℃至约95℃的温度,持续约10秒至约60分钟,优选约30秒至约5分钟。
然后可将经热处理的大豆蛋白溶液冷却至约2℃至约60℃,优选约20℃至约35℃的温度,以用于如下面描述的进一步处理。
[0035] 如果纯度足够,可直接干燥所得的大豆蛋白水溶液以生产大豆蛋白制品。为减少杂质含量,可在干燥前处理大豆蛋白水溶液。
[0036] 可浓缩大豆蛋白水溶液以增加其蛋白质浓度,同时维持其离子强度基本恒定。通常达到这种浓度以提供浓缩的大豆蛋白溶液,该溶液的蛋白质浓度为约50-约400g/L,优选约100-约250g/L。
[0037] 浓缩步骤可以以任何与分批或连续操作一致的合适方式进行,例如通过采用任何合适的选择性膜技术例如超滤或渗滤,其根据不同膜材料和结构,以及对于连续操作,大小制成在蛋白质水溶液穿过膜时 允许期望程度的浓缩,使用具有合适分子量截断值的膜例如中空纤维膜或螺旋缠绕膜,所述截断值为例如约3,000至约1,000,000道尔顿,优选约5,000至约100,000道尔顿。
[0038] 众所周知,超滤和类似的选择性膜技术使低分子量物质穿过的同时阻止较高分子量物质穿过膜。从源材料提取的低分子量物质包括糖类、色素、低分子量蛋白质以及自身为低分子量蛋白质的抗营养因子例如胰蛋白酶抑制剂。通常根据不同的膜材料和结构,选择膜的分子量截断值以保证在溶液中保留显著比例的蛋白质,同时允许污染物通过。 [0039] 在完全浓缩之前或之后,可利用水使大豆蛋白溶液经历渗滤步骤。水可在其自然pH或等于正在渗滤的蛋白质溶液的pH或两者之间的任何pH。可利用约2-约40体积的渗滤溶液,优选约5-约25体积的渗滤溶液实现这种渗滤。在渗滤操作中,通过使渗透物穿过膜从大豆蛋白水溶液中除去另外量的污染物。可进行渗滤操作,直到没有显著的另外量的污染物或可见的颜色存在于渗透物中,或直到渗余物已充分纯化使得在干燥时提供具有期望的蛋白质含量的产物,优选蛋白质含量大于90%重量(N×6.25)(干基)的分离物。这种渗滤可使用与浓缩步骤相同的膜来进行。但是,如果需要,可根据不同的膜材料和结构,使用具有不同分子量截断值的独立膜进行渗滤步骤,所述膜为例如分子量截断值在约3,000至约1,000,000道尔顿、优选约5,000至约100,000道尔顿范围内的膜。
[0040] 浓缩步骤和渗滤步骤在本文中可以以这样的方式实现,所述方式使得随后通过干燥经浓缩和渗滤的渗余物回收的大豆蛋白制品含有小于约90%重量的蛋白质(N×6.25)d.b.,例如至少约60%重量的蛋白质(N×6.25)d.b.。通过部分浓缩和/或部分渗滤大豆蛋白水溶液,有可能仅部分除去污染物。然后,可将该蛋白质溶液干燥以提供具有较低水平纯度的大豆蛋白制品。大豆蛋白制品仍然能够在酸性条件下产生澄清的蛋白质溶液。 [0041] 在渗滤步骤的至少一部分期间,抗氧化剂可存在于渗滤介质中。抗氧化剂可为任何合适的抗氧化剂,例如亚硫酸钠或抗坏血酸。渗滤介质中采用的抗氧化剂的量取决于所用的材料并可在约0.01至约1%重量之间变化,优选约0.05%重量。抗氧化剂用于抑制存在于经浓缩的大豆蛋白溶液中的任何酚类的氧化。
[0042] 浓缩步骤和任选的渗滤步骤可在任何合适的温度(通常约2℃至约60℃,优选约20℃至约35℃下进行,并且持续引起所需程度的浓缩和渗滤的时段。所用的温度和其它条件在一定程度上取决于用以进行膜处理的膜设备和溶液的所需蛋白质浓度以及将污染物移除至渗透物的效率。
[0043] 大豆中有两种主要的胰蛋白酶抑制剂,即Kunitz抑制剂和Bowman-Birk抑制剂,所述Kunitz抑制剂为分子量大约21,000道尔顿的不耐热分子,所述Bowman-Birk抑制剂为分子量约8,000道尔顿的对热较稳定的分子。最终大豆蛋白制品中胰蛋白酶抑制剂活性的水平可通过操控各种过程变量来控制。
[0044] 如上所述,酸化的大豆蛋白水溶液的热处理可用以钝化不耐热的胰蛋白酶抑制剂。这种热处理也可应用于经浓缩以及任选渗滤的大豆蛋白溶液。
[0045] 此外,浓缩和/或渗滤步骤可以以有利于移除渗透物中的胰蛋白酶抑制剂以及其它污染物的方式进行操作。通过使用较大孔径(例如约30,000至约1,000,000道尔顿)的膜,在高温例如约30℃至约60℃下操作膜并且采用较大体积(例如约20至约40体积)的渗滤介质,来促进胰蛋白酶抑制剂的移除。
[0046] 相对于在较高pH(例如约3至约3.6)下处理溶液,在较低pH(例如约1.5至约3)下酸化和膜处理稀释的蛋白质溶液,可减少胰蛋白酶抑制剂的活性。当蛋白质溶液在pH范围的低端进行浓缩和渗滤时,可能期望在干燥前提高渗余物的pH。可通过添加任何合适的食品级例如氢氧化钠,将经浓缩和渗滤的蛋白质溶液的pH提高至期望值, 例如约pH 3。 [0047] 另外,可通过将大豆材料暴露于还原剂中来实现胰蛋白酶抑制剂活性的减少,所述还原剂打断或重排该抑制剂的二硫键。合适的还原剂包括亚硫酸钠、半胱酸和N-乙酰半胱氨酸。
[0048] 这种还原剂的添加可在整个过程的不同阶段实现。还原剂可在提取步骤中与大豆蛋白源材料一起添加,可在移除残余大豆蛋白源材料后添加至澄清的大豆蛋白水溶液,可在渗滤前或渗滤后添加到经浓缩的蛋白质溶液中,或可与干燥的大豆蛋白制品干混合。如上所述,还原剂的添加可结合热处理步骤和膜处理步骤。
[0049] 如果期望在浓缩的蛋白质溶液中保留活性胰蛋白酶抑制剂,这可如下实现:通过消除热处理步骤或减少热处理步骤的强度,不使用还原剂,在pH范围较高端(例如约3至约3.6)操作浓缩和渗滤步骤,使用较小孔径的浓缩和渗滤膜,在较低温度下操作膜并采用较小的渗滤介质体积。
[0050] 如果需要,可如美国专利第5,844,086号和第6,005,076号所描述,使经浓缩和任选渗滤的蛋白质溶液经历进一步的脱脂操作。或者,可通过任何其它合适的方法达到经浓缩和任选渗滤的蛋白质溶液的脱脂。
[0051] 经浓缩和任选渗滤的澄清蛋白质水溶液可用吸附剂例如粉状活性炭或颗粒活性炭处理,以除去颜色和/或气味化合物。这种吸附剂处理可在任何合适的条件下,通常在经浓缩的蛋白质溶液的环境温度下进行。对于粉状活性炭,采用的量为约0.025%至约5%w/v,优选约0.05%至约2%w/v。吸附剂可通过任何合适的方法例如通过过滤从大豆蛋白溶液中除去。
[0052] 经浓缩和任选渗滤的大豆蛋白水溶液可通过任何合适的技术例如喷雾干燥冷冻干燥来干燥。干燥前可对大豆蛋白溶液进行巴氏消毒步骤。这种巴氏消毒法可在任何期望的巴氏消毒条件下进行。通常,将经浓缩和任选渗滤的大豆蛋白溶液加热至约55℃至约70℃,优选 约60℃至约65℃的温度,持续约30秒至约60分钟,优选约10分钟至约15分钟。然后将经巴氏消毒的浓缩大豆蛋白溶液冷却用于干燥,优选冷却至15℃至约35℃的温度。
[0053] 干大豆蛋白制品的蛋白质含量为至少约60%重量,优选超过约90%重量蛋白质,更优选至少约100%重量(N×6.25)d.b.。
[0054] 本发明生产的大豆蛋白制品可溶于酸性水环境中,使该制品理想地用于掺入酸和非碳酸两种饮料中,以向其提供蛋白质强化。这类饮料具有宽的酸性pH值范围,从约2.5至约5。本发明提供的大豆蛋白制品可以以任何合适的量加入这类饮料中以为这类饮料提供蛋白质强化,例如,每份至少约5g大豆蛋白。添加的大豆蛋白制品溶解在饮料中并且不损害饮料的澄清度,即使在热处理后。通过溶解于水重构饮料之前,大豆蛋白制品可与干燥的饮料共混。在某些情况中,当饮料中存在的组分可能对本发明组合物保持溶解于饮料中的能造成不利影响时,可能需要改变正常饮料配方以接受本发明的组合物。另外,大豆蛋白制品高都可溶并且在pH 7下产生极好澄清度的溶液。实施例
[0055] 实施例1:
[0056] 本实施例评估用水或盐水在低pH下对经脱脂、最少热处理的大豆粉的提取能力。 [0057] 在用稀HCl将提取系统的pH调节至3的情况下,用水、0.15 NaCl或0.15M CaCl2(100ml)提取经脱脂、最少热处理的大豆粉(10g)。将粉和溶剂混合,调节pH,然后将样品用磁力搅拌棒和搅拌板在室温下搅拌30分钟。通过在10,200g下离心10分钟使提取物与脱脂粉(spent meal)分离,然后通过用0.45μm孔径的注射器式滤器过滤,进一步使其澄清。滤液的蛋白质含量用LECO FP528氮测定仪测量,然后将样品用等体积的水稀释并观察沉淀物的存在情况。
[0058] 提取能力的结果在下表1中给出:
[0059] 表1-提取溶剂对pH3提取物的蛋白质含量的影响
[0060]样品 %蛋白质 提取能力(%)
水 3.38 62.2
氯化钠 2.94 54.1
氯化钙 3.79 69.8
[0061] 如从表1的结果可见,所有溶剂的提取能力都相当高,氯化钙溶液溶解最多的蛋白质。单独用水提取比用0.15M氯化钠溶液提取溶解更多的蛋白质。
[0062] 当澄清的提取物用水稀释时,氯化钠提取物严重沉淀,而水和氯化钙提取物保持基本澄清。
[0063] 实施例2:
[0064] 本实施例研究用水在不同pH值下对大豆粉的提取能力以及酸化至pH3时所得提取物的澄清度。
[0065] 在室温下利用恒速操作的磁力搅拌棒/搅拌板,将经脱脂、最少热处理的大豆粉(10g)用反渗透纯化水(100ml)提取30分钟。提取30分钟从开始搅拌时开始计时。粉完全湿润(其发生相当快)后立即用6MHCl或6M NaOH调节提取物(水加上粉)的pH至3、5、7、9或11,并在整个30分钟提取中监测和校正提取物的pH。30分钟后,将样品在10,200g下离心10分钟以使提取物与脱脂粉分离。然后通过用0.45μm孔径的注射器式滤器过滤,使提取物进一步澄清。经过滤的提取物的蛋白质含量用LECO FP528氮测定仪评估。还测定经过滤的提取物的pH和澄清度(A600)。将经过滤的提取物样品用一份反渗透纯化水稀释并评估稀释样品的pH和澄清度。然后按需要用6M HCl或6M NaOH调节全强度和稀释的样品至pH3并重新评估澄清度。
[0066] 提取pH对用水提取大豆粉的能力的影响在下表2中给出:
[0067] 表2-pH对用水提取大豆粉能力的影响
[0068]提取pH %提取物中的蛋白质 提取能力(%)
3 2.43 45.4
5 0.70 13.1
7 4.05 75.7
9 4.28 80.0
11 5.18 96.8
[0069] 如由表2结果可见,用水在碱性pH下获得显著的提取能力。尽管较低,但是在pH3下获得的提取能力是合理值。
[0070] 酸化对全强度提取物样品澄清度的影响在下表3中给出:
[0071] 表3-酸化对全强度水提取物的影响
[0072]提取pH 初始pH 初始A600 经调节的pH 最终A600
3 2.88 0.089 2.96 0.095
5 4.99 0.007 3.05 2.58
7 6.96 0.155 3.04 >3.0
9 8.87 0.222 3.02 >3.0
11 10.92 0.173 2.95 >3.0
[0073] 如表3结果可见,在pH3下提取的样品为pH调节后仍然澄清的唯一样品。 [0074] 酸化对稀释的提取物样品澄清度的影响在下表4中给出:
[0075] 表4-酸化对稀释的水提取物澄清度的影响
[0076]提取pH 初始pH 初始A600 经调节的pH 最终A600
3 2.97 0.222 ---- ----
5 5.06 0.001 2.96 2.53
7 6.97 0.080 3.02 >3.0
9 8.80 0.129 2.97 0.334
11 10.86 0.062 2.96 1.55
[0077] 如从表4结果可见,在pH3下提取然后稀释的样品在所评估的样品中是最澄清的。 [0078] 实施例3:
[0079] 进行本实施例以确定大豆粉的低pH水提取物在浓缩和渗滤时是否保持澄清以及在干燥后是否还可再水化澄清。
[0080] 将80g经脱脂、最少热处理的大豆粉在环境温度下加入800ml反渗透纯化水中并搅拌30分钟以提供蛋白质水溶液。将粉分散到水中后,立即通过添加稀HCl调节系统的pH至3。在30分钟提取的过程中,周期性地监测并校正pH至3。除去残余的大豆粉并通过离心和过滤使所得的蛋白质溶液澄清以产生475ml经过滤的蛋白质溶液,该过滤的蛋白质溶液的蛋白质含量为1.86%重量。
[0081] 通过分子量截断值为10,000道尔顿的聚醚砜(PES)膜的浓缩,经过滤的蛋白质溶液体积减少至42ml。将等分的40ml浓缩蛋白质溶液用80ml反渗透纯化水进行渗滤。所得经渗滤、浓缩的蛋白质溶液的蛋白质含量为15.42%重量并表示初始经过滤的蛋白质溶液的69.2%重量的得率。然后将经渗滤、浓缩的蛋白质溶液干燥,获得发现具有90.89%(N×6.25)w.b.蛋白质含量的产品。该产品命名为S803。
[0082] 制备S803在水中的3.2%重量蛋白质溶液并用以透射模式运作的HunterLab Color Quest XE仪器评估颜色和澄清度。
[0083] 颜色和澄清度值在下表5中给出:
[0084] 表5-S803的3.2%蛋白质溶液的HunterLab分数
[0085]样品 L* a* b* 混浊度(%)
S803 96.97 -1.39 10.87 17.6
[0086] 如从表5可见,S803溶液的颜色非常浅并且混浊水平相当低。
[0087] 实施例4:
[0088] 在本实施例中,评估了按照实施例3的方法生产的S803制品的热稳定性。 [0089] 生产S803的2%w/v蛋白质水溶液。溶液的pH用pH计测定并且通过用HunterLab Color Quest XE仪器的混浊度测量来评估溶液的澄清度。然后将溶液加热至95℃,保持此温度30秒,接着立即在浴中冷却至室温。然后测量经热处理溶液的澄清度。 [0090] S803溶液的pH为2.91。加热前后蛋白质溶液的澄清度在下表6 中给出: [0091] 表6-热处理对S803溶液澄清度的作用
[0092]样品 混浊度(%)
加热前 53.8
加热后 32.4
[0093] 如从表6可见,S803的2%溶液的澄清度劣于实施例3中制备的3.2%溶液。其原因未知。在任何情况中,当2%蛋白质溶液经热处理时,样品的混浊水平下降。因此,热处理不损害澄清度。
[0094] 实施例5:
[0095] 在本实施例中,将S803的制备从工作台放大至中试工厂规模。 [0096] 将“a”kg经脱脂、最少热处理的大豆粉在环境温度下加入到“b”L反渗透纯化水中并搅拌30分钟以提供蛋白质水溶液。粉分散在水中后,立刻通过添加稀HCl将系统pH调节至3。在30分钟提取的过程中,周期性地监测并校正pH至3。除去残余大豆粉并通过离心和过滤使所得蛋白质溶液澄清以生产“c”L蛋白质含量为“d”%重量的经过滤的蛋白质溶液。
[0097] 通过分子量截断值为“g”道尔顿的“f”膜的浓缩,经过滤的蛋白质溶液体积减少至“e”L。干燥等分的“h”L浓缩蛋白质溶液以获得蛋白质含量为“k”%(N×6.25)d.b.的产品,该溶液蛋白质含量为“i”%重量并表示初始过滤的蛋白质溶液的“j”%重量的得率。该产品命名为“l”S803-02。将剩余的“m”L浓缩的蛋白质溶液用“n”L反渗透纯化水“o”进行渗滤。所得经渗滤、浓缩的蛋白质溶液的蛋白质含量为“p”%重量并表示初始经多虑的蛋白质溶液的“q”%重量的得率。然后将经渗滤、浓缩的蛋白质溶液干燥以获得蛋白质含量为“r”%(N×6.25)d.b.的产品。该产品命名为“l”S803。
[0098] 两次运行的参数“a”至“r”在下表7中给出:
[0099] 表7-用于运行以生产S803的参数
[0100]l S005-L16-08A S005-A20-09A
a 20 20
b 200 200
c 170 210
d 0.71 0.91
e 18.46 25
f PVDF PVDF
g 5000 5000
h 2 0
i 6.21 n/a
j 9.9 n/a
k 95.96 n/a
m 16.46 25
n 34 50
o 用稀HCl调节至pH3 自然pH
p 6.29 8.69
q 86.0 93.2
r 94.63 98.36
[0101] n/a=不适用
[0102] 在水中制备S005-L16-08A S803、S803-02和S005-A20-09A S803的3.2%w/v蛋白质溶液并用以透射模式运作的HunterLab Color Quest XE仪器评估颜色和澄清度。还用pH计测量pH。
[0103] pH、颜色和澄清度值在下表8中给出:
[0104] 表8-S005-L16-08A S803、S803-02和S005-A20-09A S803的3.2%蛋白质溶液的pH和HunterLab分数
[0105]
[0106] 如从表8可见,S803溶液的颜色非常浅并且混浊水平低。
[0107] 还用HunterLab Color Quest XE仪器在反射模式评估干粉的颜色。颜色值在下表9中给出:
[0108] 表9-S005-L16-08A S803、S803-02和S005-A20-09A S803干粉的HunterLab分数 [0109]
[0110] 如从表9可见,所有干产品颜色非常浅。
[0111] 实施例6:
[0112] 本实施例包括评估通过实施例5的方法生产的大豆蛋白分离物(S803)在水中的热稳定性
[0113] 在水中生产S005-L16-08A S803和S005-A20-09A S803的2%w/v蛋白质溶液并将pH调节至3。通过用HunterLab Color Quest XE仪器以透射模式测量混浊度来评估这些溶液的澄清度。然后将溶液加热至95℃,保持在此温度30秒并接着立即在冰浴中冷却至室温。然后再次测量经热处理溶液的澄清度。
[0114] 加热前后蛋白质溶液的澄清度在下表10中给出:
[0115] 表10-热处理对S005-L16-08A S803和S005-A20-09A S803溶液澄清度的影响 [0116]
[0117] 如从表10的结果可见,如实施例5中描述在中试规模制备的S803的这些2%溶液的澄清度比如实施例3中描述在实验室规模制备的S803的2%溶液的澄清度要好得多。未知出现该差别的原因。如实施例4中的情形,发现S803溶液对热稳定并且热处理似乎改善澄清度。
[0118] 实施例7:
[0119] 本实施例包括评估通过实施例5的方法生产的大豆蛋白分离物(S803)在水中的溶解度。基于蛋白质溶解度(称为蛋白质方法,Morr等人在J.Food Sci.50:1715-1718中的方法的改进版本)和总产品溶解度(称为沉淀方法)测定溶解度。
[0120] 称取足以提供0.5g蛋白质的蛋白粉到烧杯中,然后加入少量反渗透(RO)纯化水并搅拌混合物直至形成揉好的面团(smooth paste)。随后加入额外的水使体积接近45ml。然后用磁力搅拌器缓慢搅拌烧杯中的内容物60分钟。分散蛋白质后立即测定pH并用稀NaOH或HCl调节至合适的水平(2、3、4、5、6或7)。同样在自然pH下制备样品。对于pH经调节的样品,在60分钟搅拌期间测量并校正pH两次。搅拌60分钟后,将样品用RO水补足至50ml总体积,得到1%w/v蛋白质分散体。用LECO FP528氮测定仪测量分散体的蛋白质含量。将等分(20ml)的分散体转移到预先称重的离心管中,所述离心管已在100℃烘箱干燥过夜,随后在干燥器中冷却并将该管盖上管。将样品在7800g离心10分钟,这沉淀不溶材料并获得澄清的上清液。通过LECO分析测量上清液的蛋白质含量,然后弃置上清液和管盖并在设置为100℃的烘箱中将沉淀材料干燥过夜。次日早上将管转移至干燥器并使其冷却。记录干的沉淀材料的重量。通过将使用的粉的重量乘以因子((100-粉末含水量(%))/100)计算初始蛋白粉的干重。然后用两种不同的方法计算产品的溶解度: [0121] 1)溶解度(蛋白质方法)(%)=(%上清液中的蛋白质/%初始分散体中的蛋白质)×100
[0122] 2)溶解度(沉淀方法)(%)=(1-(干的不溶沉淀材料的重量/((20ml分散体的重量/50ml分散体的重量)×干蛋白粉的初始重量)))×100
[0123] 实施例5中生产的蛋白质分离物在水中(1%蛋白质)的自然pH值在表11中显示:
[0124] 表11-以1%蛋白质在水中制备的溶液的自然pH
[0125]批次 产品 自然pH
S005-L16-08A S803 3.36
S005-A20-09A S803 3.14
[0126] 获得的溶解度结果在下表12以及13中给出:
[0127] 表12-基于蛋白质方法的S803在不同pH值下的溶解度
[0128]
[0129] 表13-基于沉淀方法的S803在不同pH值下的溶解度
[0130]
[0131] 如从表12和13的结果可见,S803产品在pH值为2、3和7以及在自然pH下极易溶。
[0132] 实施例8:
[0133] 本实施例包括评估由实施例5的方法生产的大豆蛋白分离物(S803)在水中的澄清度。
[0134] 通过测量600nm处的吸光度评估如实施例7中所描述制备的1%w/v蛋白质分散体的澄清度,较低的吸光度分数表示较高的澄清度。在HunterLab Color Quest XE仪器上以透射模式分析样品也提供了百分比混浊度读数,另一种澄清度衡量。 [0135] 澄清度结果在下表14和15中给出:
[0136] 表14-通过A600评估的S803溶液在不同pH值下的澄清度
[0137]
[0138] 表15-通过HunterLab分析评估的S803溶液在不同pH值下的澄清度 [0139]
[0140] 如从表14和15的结果可见,S803溶液在pH值为2、3和7以及在自然pH下显示出极好的澄清度。
[0141] 实施例9:
[0142] 本实施例包括评估通过实施例5的方法生产的大豆蛋白分离物(S803)在软饮料(碧(Sprite))和运动饮料(橙佳得乐(Orange Gatorade))中的溶解度。将蛋白质添加到饮料中,不校正pH以及再次将蛋白质增化饮料的pH调节至原饮料的水平,来测量溶解度。 [0143] 当不校正pH评估溶解度时,称量足以提供1g蛋白质的蛋白粉的量到烧杯中,加入少量饮料并搅拌直至形成揉好的面团。加入其它饮料使体积达到50ml,然后在磁力搅拌器上缓慢搅拌溶液60分钟以获得2%蛋白质w/v的分散体。利用LECO FP528氮测定仪分析样品的蛋白含量,然后将等分的包含蛋白质的饮料在7800g离心10分钟并测量上清液的蛋白质含量。 [0144] 溶解度(%)=(%上清液中的蛋白质/%初始分散体中的蛋白质)×100 [0145] 当用pH校正评估溶解度时,测量不含蛋白质的软饮料(雪碧)的pH(3.39)和运动饮料(橙佳得乐)的pH(3.19)。称量足以提供1g蛋白质的蛋白粉的量到烧杯中,加入少量饮料并搅拌直至形成揉好的面团。加入其它饮料以使体积接近45ml,然后在磁力搅拌器上缓慢搅拌溶液60分钟。测量包含蛋白质的饮料的pH,然后按需要用HCl或NaOH调节至原来没有蛋白质时的pH。然后用额外的饮料使每种溶液的总体积达到50ml,得到2%蛋白质w/v的分散体。用LECO FP528氮测定仪分析样品的蛋白质含量,然后将等分的包含蛋白质的饮料在7800g离心10分钟并测量上清液的蛋白质含量。
[0146] 溶解度(%)=(%上清液中的蛋白质/%初始分散体中的蛋白质)×100 [0147] 获得的结果在下表16中给出:
[0148] 表16-S803在雪碧和橙佳得乐中的溶解度
[0149]
[0150] 如从表16的结果可见,S803极易溶于雪碧和橙佳得乐中。由于S803为酸化产品,添加蛋白质对饮料的pH具有很少的影响。
[0151] 实施例10:
[0152] 本实施例包括评估通过实施例5的方法生产的大豆蛋白分离物(S803)在软饮料和运动饮料中的澄清度。
[0153] 用实施例8中描述的方法评估实施例9在软饮料(雪碧)和运动饮料(橙佳得乐)中制备的2%w/v蛋白质分散体的澄清度。对于600nm处的吸光度测量,在进行测量之前,用合适的饮料作分光光度计的空白。
[0154] 获得的结果在下表17和18中给出:
[0155] 表17-S803在雪碧和橙佳得乐中的澄清度(A600)
[0156]
[0157] 表18-S803在雪碧和橙佳得乐中的HunterLab混浊度读数
[0158]
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