專利名稱：包含全粒的蛋白質(zhì)擠出物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含高濃度植物蛋白和全粒的食物物料以及它們的制造方法。更具體 地講，本發(fā)明涉及包含高濃度植物蛋白和全粒的蛋白質(zhì)擠出物、用于制造此類蛋白質(zhì)擠出 物的方法、以及作為食物成分的此類蛋白質(zhì)擠出物的用途。
背景技術(shù)：
質(zhì)構(gòu)化的蛋白質(zhì)產(chǎn)品是本領(lǐng)域已知的，并且通常通過在蒸煮擠壓機(jī)中將蛋白材料 與水的混合物在機(jī)械壓力下加熱并且將所述混合物通過模頭擠出來制備。在擠出后，擠出 物一般膨脹以形成纖維狀微孔結(jié)構(gòu)，因?yàn)槠溥M(jìn)入了壓力降低的介質(zhì)(通常是大氣)中。擠 出物的膨脹通常由包含可溶性碳水化合物引起，其降低了所述混合物的凝膠強(qiáng)度。精面粉(白面粉)被用來制備各種各樣流行的烘烤食品和小吃品。傳統(tǒng)上由精面 粉制成的產(chǎn)品具有均勻淺色的外觀和光滑(非粗質(zhì))的質(zhì)地。與之相比，用傳統(tǒng)的全粒面 粉制成的產(chǎn)品趨于具有更粗糙的、密度更大的質(zhì)地和更暗的、更不一致的外觀(例如可見 的麩皮微粒)。當(dāng)前存在的全粒面粉(即全麥面粉)可通過碾磨除了硬質(zhì)小麥和紅色硬質(zhì) 麥之外的清潔過的小麥以減小粒度并且產(chǎn)生光滑的質(zhì)地來制備。在全麥面粉中，麥中除水 分之外的天然組分的比例與麥粒相比保持不變。當(dāng)生面團(tuán)由全粒面粉、溴化的全麥面粉、或 它們的組合制成時(shí)，食物產(chǎn)品被認(rèn)為是100%全麥的。在全麥產(chǎn)品中不使用精面粉。與精 面粉相比，全粒面粉增加了營養(yǎng)值，因?yàn)槠浒ㄕ麄€(gè)麥粒(即包括麩皮、胚芽和胚乳)，而不 主要僅是胚乳。因此，與精面粉相比，全粒面粉的纖維、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)、和植 物營養(yǎng)素(包括酚類化合物和肌醇六磷酸)的含量更高。此外，與全粒面粉相比，精面粉的 卡路里和淀粉含量更高，而僅包含約五分之一的存在于全粒面粉中的飲食纖維。甚至是強(qiáng) 化的精面粉(其可以等于或超過麥粒中存在的含量包含添加的硫胺、核黃素、煙酸、葉酸和 鐵)不包括如全粒面粉中所存在那么多的纖維、礦物質(zhì)、脂質(zhì)、和植物營養(yǎng)素。最近，健康業(yè)者已宣傳全粒食物的有益效果。增加全粒消耗的重要性反映出政 府(USDA和FDA)和健康組織專業(yè)機(jī)構(gòu)(WHO)所示的推薦的改變。在Healthy People 2010R印ort (National Academy Press, 1999)中，其推薦對于 2，000 卡路里的飲食， 個(gè)人應(yīng)當(dāng)每周至少六天吃谷物產(chǎn)品，至少三天是全粒。美國心臟協(xié)會(American Heart Association)、美國糖尿病協(xié)、會(American Diabetes Association)禾口美國癌癥協(xié)、會 (American Cancer Society)也關(guān)于增加全粒的消耗做出了具體的推薦。發(fā)明概述在本發(fā)明各方面中的是包含高濃度植物蛋白和全粒的蛋白質(zhì)擠出物。本發(fā)明的另一個(gè)方面是包含以無水為基礎(chǔ)計(jì)至少50重量％的植物蛋白、以無水 為基礎(chǔ)計(jì)約10重量％至約45重量％的全粒組分的蛋白質(zhì)擠出物，并且其中所述全粒組分 包含麩皮、胚乳和胚芽，所述擠出物具有約0. 02至約0. 5g/cm3的密度。本發(fā)明的另一個(gè)方面是制備蛋白質(zhì)擠出物的方法，所述方法包括在擠出機(jī)中混 合植物蛋白、水和全粒組分(包含麩皮、胚乳和胚芽)以形成混合物；將擠出機(jī)中的混合物 加壓到至少約400psi的壓力以形成加壓的混合物；將擠出機(jī)中的加壓混合物加熱到至少35°C的溫度以形成加熱的且加壓的混合物；將所述加熱的且加壓的混合物通過擠出機(jī)模頭 擠出到壓力降低的環(huán)境以使所述混合物膨脹并形成擠出物；將所述擠出物切成多個(gè)片；然 后將所述片干燥至按所述蛋白質(zhì)擠出物的重量計(jì)約1重量％至約7重量％的水含量，以形 成具有約0. 02g/cm3至約0. 5g/cm3密度并且包含約50重量％至約85重量％蛋白質(zhì)的蛋白 質(zhì)擠出物。其它的目標(biāo)和特征將在下文中部分顯現(xiàn)和部分指出。


圖1是用于制備本發(fā)明蛋白質(zhì)擠出物的方法的示意流程圖。發(fā)明詳述根據(jù)本發(fā)明，已發(fā)現(xiàn)可使用擠出技術(shù)來制造包含高濃度蛋白質(zhì)和全粒組分的質(zhì)構(gòu) 化蛋白質(zhì)產(chǎn)品，使其具有所需的密度、可接受的質(zhì)地和可接受的穩(wěn)定性?？蓪⒋祟惖鞍踪|(zhì)擠 出物加工成形為“塊”(也稱為松脆片，如在Rice Krispies谷類食物中)或者小丸以用作 健康和營養(yǎng)棒、干棒小吃和即食谷類食物中的蛋白質(zhì)成分或來源。作為另外一種選擇，還可 對所述蛋白質(zhì)擠出物進(jìn)行加工以用作飲料、健康和營養(yǎng)棒、乳品、以及烘烤的和乳化的/碎 肉食物體系中的粘合劑、穩(wěn)定劑、或者蛋白質(zhì)來源。在某些實(shí)施方案中，可將所述蛋白質(zhì)擠 出物磨成細(xì)小顆粒(即粉末)以便能夠摻入到飲料中。此類磨碎的顆粒通常具有約Iym 至約5 μ m的粒度以便可懸浮在液體中。這些擠出物使用全粒組分來制備。這些全粒組分不如精面粉組分那樣穩(wěn)定。所述 全粒組分比精面粉包含更多的纖維和脂肪。這些特性使得其難以制備具有期望的密度和質(zhì) 地特性的擠出物。較高的脂肪含量使得進(jìn)料混合物更加難以移動通過擠出機(jī)并且可能造成 模頭堵塞、進(jìn)料器堵塞并且影響擠出過程中干燥進(jìn)料流的特性。此外，體系中較高的纖維可 能需要輸入更高的機(jī)械能和熱能以制備具有所期望密度和質(zhì)地的擠出物。用于制備蛋白質(zhì)擠出物的本發(fā)明的方法一般包括以下步驟通過使進(jìn)料混合物與 水分接觸形成預(yù)處理的進(jìn)料混合物(例如蛋白質(zhì)來源和全粒組分)，將預(yù)處理的進(jìn)料混合 物引入到擠出機(jī)圓筒中，在機(jī)械壓力下加熱預(yù)處理的進(jìn)料混合物以形成熔融的擠出物料， 然后將熔融的擠出物料通過模頭擠出以產(chǎn)生蛋白質(zhì)擠出物。全?；螂s糧組分由完整的、磨碎的、碎裂的或成薄片的谷物組成的全粒，其主要結(jié)構(gòu)組分_淀粉質(zhì) 胚乳、胚芽和麩皮_以與在完整谷物中存在時(shí)相同的相對比例存在。全粒通常比磨細(xì)的谷 物更昂貴，因?yàn)樗鼈冇捎谄漭^高的油含量而可以被更快地氧化。此類氧化使加工、貯藏和運(yùn) 輸復(fù)雜化。在某些優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述全粒組分包括胚乳、麩皮和胚芽。胚芽是存在于麥 粒中的胚體并且包括脂質(zhì)、纖維、維生素、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和植物營養(yǎng)素，如類黃酮。麩皮包 括若干個(gè)細(xì)胞層，并且具有大量的脂質(zhì)、纖維、維生素、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和植物營養(yǎng)素，如類 黃酮。所述全粒組分還包括胚乳并且在胚乳中含有糊粉層。該糊粉層包括脂質(zhì)、纖維、維 生素、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和植物營養(yǎng)素，如類黃酮。糊粉層表現(xiàn)出許多與麩皮相同的特性，并 因此通常與麩皮和胚芽在磨制過程中一起被移除。糊粉層包含蛋白質(zhì)、維生素和植物營養(yǎng) 素，如阿魏酸。雖然麩皮和胚芽按重量計(jì)僅構(gòu)成麥粒的約18 %，但是它們占小麥營養(yǎng)值的約75%。在各種實(shí)施方案中，所述全粒組分可以是全粒粉末(例如超細(xì)粉碎的全粒粉末， 如超細(xì)粉碎的全粒面粉；由約100%谷物制成的全粒面粉或者粉末)。例如，所述谷物可選 自小麥、高粱、蜀黍、黑小麥、二粒小麥、單粒小麥、斯佩耳特小麥、燕麥、玉米、裸麥、大麥、水 稻、小米、蕎麥、昆諾阿藜、莧、非洲稻、爆花用玉米、埃塞俄比亞畫眉草、加那利種子、薏苡、 野生稻、苦蕎麥、它們的變體、以及它們的混合物。所述全粒組分還可與精面粉組分共混。優(yōu)選地，所述全粒組分與精面粉組分均勻 地共混。在一些實(shí)施方案中，所述全粒組分包含全米粉、全玉米粉、全麥面粉、全大麥面粉、 全燕麥面粉、或者它們的組合。蛋白質(zhì)含蛋白質(zhì)的進(jìn)料混合物通常包含至少一種蛋白質(zhì)來源，并且具有按無水基重量 計(jì)至少約25%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%的總蛋白質(zhì)濃度或者更多的蛋白 質(zhì)。包含在進(jìn)料混合物中的蛋白質(zhì)可包含自一種或多種合適的來源，包括例如植物蛋白原 料。植物蛋白原料可得自糧食和谷物如小麥、玉米和大麥，以及蔬菜如豆類(包括大豆和豌 豆)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，大豆蛋白原料是蛋白質(zhì)的來源。當(dāng)大豆蛋白存在于所述蛋白質(zhì)擠出物中時(shí)，所述大豆蛋白通常基于所述蛋白質(zhì)擠 出物的重量按無水基重量計(jì)以約50 %至約99 %的量存在。在某些情況下，所述大豆蛋白按 無水基重量計(jì)以約50%至約90%的量存在于所述蛋白質(zhì)擠出物中，而在其它情況下按無 水基重量計(jì)以約55%至約75%的量存在。合適的大豆蛋白原料包括大豆薄片、大豆粉、大豆粗磨粉、大豆粗粉、大豆?jié)饪s蛋 白、大豆分離蛋白、以及它們的混合物。這些大豆蛋白原料之間的主要差別是相對于全大豆 的精細(xì)度。大豆粉一般具有小于約150 μ m的粒度。大豆粗磨粉一般具有約150 μ m至約 1000 μ m的粒度。大豆粗粉一般具有大于約1000 μ m的粒度。大豆?jié)饪s蛋白通常包含約65 重量％至小于90重量％的大豆蛋白。大豆分離蛋白(更高精制的大豆蛋白原料)被加工， 以包含至少90重量％的大豆蛋白和少量的或者不含可溶性碳水化合物或纖維。所述進(jìn)料混合物的總蛋白質(zhì)含量可通過組合(即共混)以上所述的合適蛋白質(zhì)來 源而實(shí)現(xiàn)。在某些實(shí)施方案中，當(dāng)使用大豆蛋白時(shí)，對于大豆分離蛋白優(yōu)選的是選定一種或 多種蛋白質(zhì)來源包含在所述進(jìn)料混合物中。例如，優(yōu)選的進(jìn)料混合物配方可包括兩種或更 多種大豆分離蛋白的共混物。其它合適的配方可包含與大豆分離蛋白組合的大豆?jié)饪s蛋 白?！銇碇v，大豆蛋白來源、其它蛋白質(zhì)來源、或來源的共混物的堆積密度為約 0. 20g/cm3 至約 0. 50g/cm3,并且更典型為約 0. 24g/cm3 至約 0. 44g/cm3。水解的和未水解的蛋白質(zhì)的共混物在其中進(jìn)料混合物包含多種大豆蛋白原料的某些實(shí)施方案中，期望大豆蛋白原料 中的至少一種表現(xiàn)出低粘度和低膠凝性能。大豆分離蛋白的粘度和/或膠凝性能可通過本 領(lǐng)域已知的多種方法改變。例如，大豆分離蛋白的粘度和/或膠凝性能可通過用酶將蛋白 質(zhì)部分水解來降低，其使蛋白質(zhì)原料部分變性。以此方式處理的大豆蛋白原料通常以術(shù)語 水解度描述，所述水解度可基于分子量分布、蛋白質(zhì)尺寸和鏈長度、或者伴球蛋白或大豆球貯藏蛋白的分解來測定。如本文所用，術(shù)語樣本的“水解度百分比”定義為所裂解的肽 鍵占樣本中肽鍵總數(shù)的百分比。樣本中所裂解的肽鍵的比例可通過計(jì)算在控制條件下與樣 本中伯胺反應(yīng)的三硝基苯磺酸(TNBS)的量來測定。根據(jù)本發(fā)明方法所使用的水解蛋白質(zhì)材料通常顯示出小于約160，更通常小于約 115，并且還更通常約30至約70的TNBS值。足以用作本發(fā)明方法中低粘度/低膠凝材料的水解的大豆蛋白來源通常具有小 于約15%，優(yōu)選小于約10%，并且更優(yōu)選約至約5%的水解度。在大豆分離蛋白的情況 下，所述水解的大豆蛋白材料通常包含部分水解的大豆分離蛋白，其具有約1 %至約5 %的 水解度。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，低粘度/低膠凝來源優(yōu)選與高粘度/高膠凝來源組 合以形成共混物。高粘度/高膠凝來源的存在降低了所述共混物在擠出后過度膨脹的風(fēng) 險(xiǎn)，為擠出物提供蜂窩結(jié)構(gòu)，并且一般有助于共混物的穩(wěn)定?？筛鶕?jù)所需的擠出物特性，以 各種比例將低粘度/低膠凝來源和高粘度/高膠凝來源組合。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述含蛋白質(zhì)的進(jìn)料混合物通常包含大豆分離蛋白的 共混物，所述共混物包含每重量份的未水解的(即一般為高粘度/高膠凝的)大豆分離蛋 白至少約3重量份的水解的(即一般為低粘度/低膠凝的)大豆分離蛋白，在其它實(shí)施方 案中，每重量份的未水解的大豆分離蛋白至少約4重量份的水解的大豆分離蛋白，并且還 是在其它實(shí)施方案中，每重量份的未水解的大豆分離蛋白至少約5重量份的水解的大豆分 離蛋白。優(yōu)選地，所述大豆分離蛋白共混物包含每重量份的未水解的大豆分離蛋白約3重 量份至約8重量份的水解的大豆分離蛋白。更優(yōu)選地，所述大豆分離蛋白共混物包含每重 量份的未水解的大豆分離蛋白約5重量份至約8重量份的水解的大豆分離蛋白。在各種優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述蛋白質(zhì)擠出物還具有與所述進(jìn)料混合物所述相同 的水解的大豆蛋白與未水解的大豆蛋白的比率。包含多種大豆分離蛋白(其中一種是通過大豆分離蛋白的部分水解而產(chǎn)生的低 粘度/低膠凝來源)的共混物基于所述進(jìn)料混合物或蛋白質(zhì)擠出物的重量計(jì)通常包含按無 水基重量計(jì)約40%至約80%的水解的大豆分離蛋白和按無水基重量計(jì)約至約20%的 未水解的大豆分離蛋白。更典型地，此類混合物包含按無水基重量計(jì)約50%至約75%的水 解的大豆分離蛋白和按無水基重量計(jì)約5%至約15%的未水解的大豆分離蛋白。適用作低粘度/低膠凝(即部分水解的)大豆蛋白材料的大豆分離蛋白來源包括 得自 Solae, LLC (St. Louis, MO)的SUPRO XT219.SUPR0 313、SUPR0 670、SUPRO 710, SUPRO 8000、以及 Soless H102，和得自 Archer Daniels Midland (Decatur, IL)的 PROFAM 931 和 PROFAM 873。對于SUPRO 670、SUPRO 710 和SUPRO 8000，水解度可以在約 0. 5% 至5. 0%的范圍內(nèi)。這些分離蛋白的每一種的分子量分布可通過尺寸排阻色譜法測定。適用作第二大豆分離蛋白的高粘度和/或中等的/高膠凝的大豆分離蛋白(即 未水解的)來源包括得自 Solae，LLC (St. Louis, MO)的SUPRO 248,SUPRO 620,SUPRO 500E、SUPRO 1500、SUPRO EX33、ISP-95、Soless G101、以及 Alpha 5800 ；得自 Archer Daniels Midland (Decatur, IL)的 PROFAM 981 ；以及得自 Solae，LLC (St. Louis, M0)的 Solae大豆分離蛋白。表1提供了上述某些商業(yè)的SUPRO 產(chǎn)品的分子量分布。AlphaTM5800是一種未水解的大豆?jié)饪s蛋白，其具有按重量計(jì)78%至84. 5%的大豆蛋白(以無水為基礎(chǔ)計(jì))、至少 80%的NS K氮溶指數(shù))、7. 0至7. 7的ρΗ、0· 24至0. 31g/cm3的密度、和至少3. 4mg/g蛋 白質(zhì)的異黃酮含量。 表1 在6M的鹽酸胍中#用HPLC-SEC(高效液相色i普法_尺寸_陽農(nóng)1 普法) i寸濾所測丨定的Solae大百屈白產(chǎn)品的平均分子量。
權(quán)利要求
包含以無水為基礎(chǔ)計(jì)至少50重量％的植物蛋白、以無水為基礎(chǔ)計(jì)約10重量％至約45重量％的全粒組分的蛋白質(zhì)擠出物，其中所述全粒組分包含麩皮、胚乳和胚芽，所述擠出物具有約0.02至約0.5g/cm3的密度。
2.權(quán)利要求1的蛋白質(zhì)擠出物，其中所述植物蛋白包含大豆蛋白。
3.權(quán)利要求2的蛋白質(zhì)擠出物，其中所述擠出物包含約15重量％至約40重量％的全 粒組分。
4.權(quán)利要求2的蛋白質(zhì)擠出物，其中所述全粒組分包含全米粉、全玉米粉、全麥面粉、 全大麥面粉、全燕麥面粉、或者它們的組合。
5.權(quán)利要求2的蛋白質(zhì)擠出物，所述擠出物包含至少60重量％的大豆蛋白。
6.權(quán)利要求2的蛋白質(zhì)擠出物，所述擠出物包含至少70重量％的大豆蛋白。
7.權(quán)利要求2的蛋白質(zhì)擠出物，所述擠出物具有約0.15至約0. 25g/cm3的密度。
8.權(quán)利要求2的蛋白質(zhì)擠出物，其中所述蛋白質(zhì)擠出物包含約50重量％至約75重 量％的未水解的大豆蛋白、約5重量％至約15重量％的水解的大豆蛋白、和約15重量％至 約40重量％的全粒粉。
9.包含權(quán)利要求1的蛋白質(zhì)擠出物的食物產(chǎn)品。
10.權(quán)利要求9的食物產(chǎn)品，其中所述食物產(chǎn)品為低密度小吃食物。
11.權(quán)利要求10的食物產(chǎn)品，其中所述低密度小吃食物為小吃泡夫或早餐谷類食物。
12.制備蛋白質(zhì)擠出物的方法，所述方法包括在擠出機(jī)中混合植物蛋白、水和全粒組分以形成混合物，所述全粒組分包含麩皮、胚乳 和胚芽；將所述擠出機(jī)中的混合物加壓到至少約400psi的壓力以形成加壓的混合物；將所述擠出機(jī)中的加壓混合物加熱到至少35°C的溫度以形成加熱的且加壓的混合物；將所述加熱的且加壓的混合物通過擠出機(jī)模頭擠出到壓力降低的環(huán)境以使所述混合 物膨脹并形成擠出物；將所述擠出物切成多個(gè)片；并且將所述片干燥至按所述蛋白質(zhì)擠出物的重量計(jì)約1重量％至約7重量％的水含量，以 形成具有約0. 02g/cm3至約0. 5g/cm3密度并且包含約50重量％至約85重量％蛋白質(zhì)的蛋 白質(zhì)擠出物。
13.權(quán)利要求12的方法，其中所述植物蛋白包含大豆蛋白。
14.權(quán)利要求13的方法，其中所述蛋白質(zhì)擠出物包含約15重量％至約40重量％的全 粒組分。
15.權(quán)利要求13的方法，其中所述全粒組分包含全米粉、全玉米粉、全麥面粉、全大麥 面粉、全燕麥面粉、或者它們的組合。
16.權(quán)利要求13的方法，其中所述蛋白質(zhì)擠出物包含至少60重量％的大豆蛋白。
17.權(quán)利要求13的方法，其中所述蛋白質(zhì)擠出物包含至少70重量％的大豆蛋白。
18.權(quán)利要求13的方法，其中所述干燥過的片具有0.15至0. 25g/cm3的密度。
19.權(quán)利要求13的方法，其中所述蛋白質(zhì)擠出物包含約50重量％至約75重量％的未 水解的大豆蛋白、約5重量％至約15重量％的水解的大豆蛋白、和約15重量％至約40重 量％的全粒粉。
全文摘要
本發(fā)明涉及包含高濃度植物蛋白和全粒的食物物料以及它們制造的方法。更具體地講，本發(fā)明涉及包含高濃度大豆蛋白和全粒的蛋白質(zhì)擠出物、用于制造此類蛋白質(zhì)擠出物的方法、以及作為食物成分的此類蛋白質(zhì)擠出物的用途。
文檔編號A23L1/00GK101990403SQ200880120299
公開日2011年3月23日 申請日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月12日
發(fā)明者A·J·克萊因, P·I·亞庫布 申請人:索萊有限責(zé)任公司