無需熱處理生產(chǎn)油菜蛋白分離物的制作方法
【專利摘要】處理由油菜蛋白微膠粒團(tuán)沉積產(chǎn)生的上清液以提供一種油菜蛋白分離物，其可溶于水相酸性環(huán)境。
【專利說明】無需熱處理生產(chǎn)油菜蛋白分離物
[0001]本申請是2009年8月18日提交的題為“無需熱處理生產(chǎn)油菜蛋白分離物”的國家申請?zhí)枮?00980142164.5 (PCT/CA2009/001147)的發(fā)明專利申請的分案申請。
_2] 相關(guān)申請的參考
[0003]本申請根據(jù)35USC119(e)要求2008年8月18日提交的美國臨時(shí)專利申請61/136，193的優(yōu)先權(quán)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明涉及生產(chǎn)油菜(canola)蛋白分離物。

【背景技術(shù)】
[0005]具有至少100wt%(N x6.25)蛋白含量的油菜油籽蛋白分離物可通過如共同待審的2002年5月3日提交的美國專利申請10/137，391 (美國專利申請公布說明書2003-0125526A1和W002/089597)和2004年6月9日提交的美國專利申請10/476，230 (美國專利申請公布說明書2004-0254353A1)中所述的過程從油籽柏中產(chǎn)生，所述專利申請轉(zhuǎn)讓給其受讓人，且其公開通過引用結(jié)合到本文中。所述步驟涉及一種多步方法，其包含使用一種鹽水溶液提取油菜油籽柏，從殘余油籽柏中分離所產(chǎn)生的蛋白水溶液，通過使用選擇性膜技術(shù)提高所述水溶液的蛋白濃度到至少約200g/L同時(shí)保持離子強(qiáng)度基本不變，稀釋所得到的濃縮蛋白溶液到冷水中以引起蛋白微膠粒形成，沉降所述蛋白微膠粒以形成一種無定形、粘性、膠狀、類谷蛋白的蛋白微膠粒團(tuán)(PMM)，以及從具有至少約IOOwt% (Nx6.25)蛋白含量的上清液中回收所述蛋白微膠粒團(tuán)。當(dāng)用于本文時(shí)，蛋白含量基于干重測定。所回收的PMM可干燥。
[0006]在所述方法的一個(gè)實(shí)施方案中，處理來自PMM沉降步驟的上清液以從所述上清液中回收油菜蛋白分離物。該步驟可通過使用超濾膜初始濃縮所述上清液和干燥所述濃縮物實(shí)現(xiàn)。所得到的油菜蛋白分離物具有至少約90wt%,優(yōu)選地至少約100wt% (N x6.25)的蛋白含量。
[0007]美國專利申請10/137，391中所述的步驟主要是批量步驟。在共同待審的2002年11月19日提交的美國專利申請10/298，678 (美國專利申請公布說明書2004-0039174A1和W003/043439)和2005年3月5日提交的美國專利申請10/496，071 (美國專利申請公布說明書2003-0015910A1)中，描述了一種生產(chǎn)油菜蛋白分離物的連續(xù)過程，所述專利申請轉(zhuǎn)讓給其受讓人，且其公開通過引用結(jié)合到本文中。根據(jù)該過程，油菜油籽柏與一種鹽水溶液連續(xù)混合，混合物通過管道輸送同時(shí)從油菜油籽柏中提取蛋白以形成蛋白水溶液，所述蛋白水溶液通過選擇性膜操作連續(xù)輸送以提高所述蛋白水溶液的蛋白含量到至少約50g/L，同時(shí)保持離子強(qiáng)度基本不變，所得到的濃縮蛋白溶液與冷水連續(xù)混合以引起蛋白微膠粒形成，所述蛋白微膠粒不斷沉降同時(shí)上清液不斷溢出直至沉降容器中積累所需數(shù)量的PMM。所述PMM從沉降容器中回收并可以干燥。所述PMM的蛋白含量至少約90wt% (N x6.25)，優(yōu)選地至少約100wt%?？商幚硪绯龅纳锨逡阂曰厥掌渲械挠筒说鞍追蛛x物，如上所述。
[0008]已知油菜種子包含約10到約30wt%蛋白，并且已鑒定多種不同蛋白成分。這些蛋白包括一種12S球蛋白，稱為十子花科蛋白，一種7S蛋白和一種2S儲減蛋白，稱為油采小蛋白。如共同待審的2003年4月15日提交的美國專利申請10/413，371 (美國專利申請公布說明書2004-0034200A1和W003/088760)和2005年4月29日提交的美國專利申請10/510，766 (美國專利申請公布說明書2005-0249828A1)所述，涉及濃縮蛋白水溶液稀釋以形成PMM和處理上清液以回收另外蛋白的上述步驟可回收不同蛋白譜的分離物，所述專利申請轉(zhuǎn)讓給其受讓人，且其公開通過引用結(jié)合到本文中。
[0009]在這方面，源于PMM的油菜蛋白分離物的蛋白成分組成為約60到約98界七％的7S蛋白，約I到約15界七％的12S蛋白和O到約25界七％的2S蛋白。源于上清液的油菜蛋白分離物的蛋白成分組成為約60到約95界七％的2S蛋白，約5到約40界七％的7S蛋白和O到約5?七％的12S蛋白。因此，源于PMM的油菜蛋白分離物主要為7S蛋白，而源于上清液的油菜蛋白分離物主要為2S蛋白。如上述美國專利申請10/413，371所述，所述2S蛋白的分子量為約14，000道爾頓，所述7S蛋白的分子量為約145，000道爾頓，所述12S蛋白的分子量為約290，000道爾頓。
[0010]在共同待審的2005年I月21日提交的美國專利申請11/038，086 (美國專利公布說明書2005-0181112A1和W02005/067729)和2008年6月20日提交的美國專利申請12/213，500中，描述了一種步驟，其中上清液被熱處理以沉積7S蛋白并產(chǎn)生富集2S蛋白的蛋白水溶液，所述專利申請轉(zhuǎn)讓給其受讓人，且其公開通過引用結(jié)合到本文中。所述蛋白水溶液可干燥以產(chǎn)生富集2S的油菜蛋白分離物。所述油菜蛋白分離物具有多種益處，包括在廣泛酸性PH值范圍內(nèi)的可溶性和在水相介質(zhì)中的澄清性，例如使制備蛋白強(qiáng)化飲料成為可能，尤其是在酸性PH值，其中添加油菜蛋白分離物不損害澄清度。
[0011]油菜也稱為油菜籽或蕓苔(oil seed rape)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)可無需熱處理步驟制備與富集2S蛋白的油菜蛋白分離物性質(zhì)相同的產(chǎn)品。去除熱處理步驟可改進(jìn)顏色和味道并提高總產(chǎn)量，因?yàn)?S蛋白無需從上清液中去除。所得到的油菜蛋白分離物不僅在低PH下的水中完全可溶、透明、并且熱穩(wěn)定，而且通常植酸含量低。在低PH的溶液中熱穩(wěn)定允許熱處理例如熱灌裝應(yīng)用。所述油菜蛋白分離物可用于人類消費(fèi)的產(chǎn)品，例如用于尤其是軟飲料和運(yùn)動(dòng)飲料，以及其它水相系統(tǒng)的蛋白強(qiáng)化，而無蛋白沉淀。所述油菜蛋白分離物也可用于非人類食品應(yīng)用，例如寵物食品和水產(chǎn)業(yè)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種制備具有基于干重的至少約90wt%(Nx6.25)蛋白含量的油菜蛋白分離物的方法，其包含:
[0014]向油菜蛋白微膠粒團(tuán)沉淀產(chǎn)生的上清液中加入鈣鹽，優(yōu)選為氯化鈣，以提供約5mS到約30mS的傳導(dǎo)率，優(yōu)選約8到約10mS，以形成植酸鈣沉淀，
[0015]從所得到的溶液中去除沉淀的植酸鈣以產(chǎn)生澄清溶液，
[0016]任選調(diào)節(jié)所述澄清溶液的pH值至約2.0到約4.0，優(yōu)選約2.9到約3.2，例如通過加入鹽酸，
[0017]將任選調(diào)節(jié)pH的澄清溶液濃縮至蛋白含量至少約50g/L，優(yōu)選約50到約500g/L，更優(yōu)選約100到約250g/L，以產(chǎn)生澄清的濃縮油菜蛋白溶液，
[0018]任選滲濾所述澄清的濃縮油菜蛋白溶液，例如使用多倍體積的pH3的水，
[0019]任選進(jìn)行脫色步驟，例如顆?；钚蕴继幚?，以及
[0020]干燥所述濃縮蛋白溶液。
[0021]在加入鈣鹽之前上清液可部分濃縮至中間濃度。去除所形成的沉淀，所得到的溶液如上所述酸化，進(jìn)一步濃縮至終濃度，然后任選滲濾并干燥。
[0022]備選地，上清液可首先濃縮至終濃度，向濃縮上清液中加入鈣鹽，去除所得到的沉淀，酸化溶液，然后任選滲濾并干燥。
[0023]在上述方法的另一種變型中，起初向上清液中加入少量鈣鹽，使其不形成沉淀，酸化溶液并部分濃縮至中間濃度，向部分濃縮的上清液中加入另外數(shù)量的鈣鹽并形成沉淀。
[0024]去除沉淀，濃縮溶液至其終濃度并任選滲濾并干燥。
[0025]在上述步驟中一種選擇為省略去除沉淀，這導(dǎo)致產(chǎn)品中的植酸鹽含量更高。在此步驟中，向上清液加入鈣鹽，部分濃縮上清液或完全濃縮上清液并且不去除沉淀。酸化導(dǎo)致沉淀再溶解。
[0026]另一種選擇為省略酸化并在自然pH下進(jìn)行溶液處理。在這種選擇中，向上清液加入鈣鹽，部分濃縮上清液或濃縮上清液以形成沉淀并去除。然后如上所述處理所得到的溶液而沒有酸化步驟。
[0027]當(dāng)上清液在加入鈣鹽之前部分濃縮和去除沉淀之后完全濃縮時(shí)，所述上清液首先濃縮至蛋白濃度約50g/L或以下，并且在去除沉淀之后，再濃縮至濃度至少約50g/L，優(yōu)選約50到約500g/L，更優(yōu)選約100到約250g/L。
[0028]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，鈣鹽可在兩個(gè)階段加入。在此實(shí)施方案中，向上清液加入少量鈣以使傳導(dǎo)率為約ImS到約3.5mS，優(yōu)選約ImS到約2mS，其不足以引起沉淀形成。
[0029]酸化所得到的溶液并在上述條件下部分濃縮。向部分濃縮的溶液中加入剩余的鈣鹽以使傳導(dǎo)率為約4mS到約30mS，優(yōu)選約4到約10mS，以引起沉淀形成。然后去除沉淀。然后在上述條件下濃縮所得到的澄清溶液。
[0030]根據(jù)本文所述方法生產(chǎn)的油菜蛋白分離物可用于蛋白分離物的常規(guī)應(yīng)用，例如，加工食品和飲料的蛋白強(qiáng)化，油的乳化，烘焙商品的成型劑和含氣產(chǎn)品的發(fā)泡劑。另外，所述油菜蛋白分離物可形成蛋白纖維，用于人造肉，在蛋白用作粘合劑的食物產(chǎn)品中可用作蛋白替代物或膨脹劑。所述油菜蛋白分離物可用作營養(yǎng)補(bǔ)充劑。所述油菜蛋白分離物的其它用途還在寵物食品、動(dòng)物飼料，工業(yè)和化妝品應(yīng)用，以及個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品中體現(xiàn)。
[0031]詳細(xì)說明
[0032]提供油菜蛋白分離物的方法的起始步驟涉及從油菜油籽柏中溶解蛋白原料。從油菜籽柏中回收的蛋白原料可為油菜種子中天然存在的蛋白，或者所述蛋白原料可為基因操作修飾的蛋白但具有天然蛋白的特征性疏水和極性性質(zhì)。所述油菜柏可為從含有不同水平的非變性蛋白的油菜油籽中去除油菜油產(chǎn)生的任何油菜柏，例如由熱正已烷提取或冷油壓榨方法產(chǎn)生。從油菜油籽中去除油菜油通常作為本文所述的蛋白分離物回收步驟中的一個(gè)單獨(dú)操作進(jìn)行。
[0033]蛋白溶解最有效地通過使用食品級鹽溶液進(jìn)行，因?yàn)辂}的存在增強(qiáng)可溶性蛋白從油籽柏中去除。當(dāng)油菜蛋白分離物意在用于非食品用途，可使用非食品級化學(xué)品。所述鹽通常為氯化鈉，盡管可使用其它鹽，例如氯化鉀。所述鹽溶液的離子強(qiáng)度至少約0.05，優(yōu)選至少約0.10，以進(jìn)行大量蛋白的溶解。隨著鹽溶液離子強(qiáng)度升高，油籽柏中蛋白的溶解程度開始增加直至達(dá)到最大值。離子強(qiáng)度的任何隨后升高不增加溶解的總蛋白。達(dá)到最大蛋白溶解的食品級鹽溶液的離子強(qiáng)度隨相關(guān)鹽和選擇的油籽柏變化。
[0034]鑒于升高離子強(qiáng)度的蛋白沉淀需要更大程度的稀釋，通常優(yōu)選使用低于約0.8的離子強(qiáng)度值，更優(yōu)選約0.1到約0.15的值。
[0035]在分批過程中，蛋白的鹽溶解在約5°C到約75°C溫度進(jìn)行，優(yōu)選地伴隨攪拌以減少溶解時(shí)間，通常約10到約60分鐘。優(yōu)選進(jìn)行溶解以從油籽柏中提取基本上盡可能多的蛋白，由此產(chǎn)生總體高產(chǎn)品產(chǎn)率。
[0036]選擇約5°C的低溫限度是因?yàn)榈陀诖藴囟热芙饴貌磺袑?shí)際，而選擇約75°C的優(yōu)選高溫限度是由于某些現(xiàn)有蛋白的變性溫度。
[0037]在連續(xù)方法中，從油菜油籽柏中提取蛋白以符合實(shí)現(xiàn)從油菜油籽柏中連續(xù)提取蛋白的任何方式進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施方案中，油菜油籽柏與食品級鹽溶液連續(xù)混合，所述混合物通過管道或?qū)Ч茌斔停溟L度和流速使停留時(shí)間足以根據(jù)本文所述參數(shù)進(jìn)行所需提取。在這種連續(xù)過程中，鹽溶解步驟在長達(dá)約10分鐘的時(shí)間內(nèi)快速進(jìn)行，優(yōu)選地進(jìn)行溶解以從油菜油籽柏中提取基本上盡可能多的蛋白。在連續(xù)過程中的溶解在約10°C到約75°C之間，優(yōu)選約15°C到約35 °C之間的溫度下進(jìn)行。
[0038]所述食品級鹽水溶液通常pH約5到約6.8，優(yōu)選約5.3到約6.2。通過按需要使用任何便利的酸，通常為鹽酸，或者堿，通常為氫氧化鈉，所述鹽溶液的pH可調(diào)節(jié)至約5到約6.8范圍內(nèi)的任何所需值用于提取步驟。
[0039]在溶解步驟中食品級鹽溶液中油籽柏的濃度可廣泛變化。通常濃度值為約5到約15% w/vo
[0040]使用鹽水溶液的蛋白提取步驟具有溶解油菜柏中可能存在的脂肪的附加作用，其隨之導(dǎo)致水相中存在脂肪。
[0041]提取步驟產(chǎn)生的蛋白溶液通常蛋白濃度為約5到約40g/L，優(yōu)選約10到約30g/L。
[0042]所述鹽水溶液可包含抗氧化劑。所述抗氧化劑可為任何便利的抗氧化劑，例如亞硫酸鈉或抗壞血酸。使用的抗氧化劑的量可在溶液的約0.01到約lwt%2間變化，優(yōu)選約
0.05wt%。所述抗氧化劑用于抑制蛋白溶液中酹的氧化。
[0043]然后提取步驟產(chǎn)生的水相可以任何便利的方式從殘余油菜柏中分離，例如通過使用沉降式離心機(jī)，然后通過圓盤離心和/或過濾去除殘余柏。分離的殘余柏可干燥棄用。
[0044]最終油菜蛋白分離物的顏色可改進(jìn)為淺色或淡黃色，其通過將粉末活性碳或其它色素吸附劑與分離的蛋白水溶液混合，隨后通過過濾方便地去除吸附劑，以提供蛋白溶液。滲濾也可用于去除色素。
[0045]這種色素去除步驟可使用任何合適的色素吸附劑在任何便利的條件下進(jìn)行，通常在分離的蛋白水溶液的環(huán)境溫度下進(jìn)行。對于粉末活性碳，使用的量為約0.025%到約5%w/v,優(yōu)選約0.05%到約2% w/Vo
[0046]如美國專利5，844，086和6，005, 076所述，當(dāng)油菜籽柏包含大量脂肪時(shí)，則其中所述的脫脂步驟可在下述分離的蛋白水溶液和濃縮的蛋白水溶液中進(jìn)行，所述專利申請轉(zhuǎn)讓給其受讓人，且其公開通過引用結(jié)合到本文中。當(dāng)進(jìn)行顏色改進(jìn)步驟時(shí)，該步驟可在第一次脫脂步驟之后進(jìn)行。
[0047]作為使用鹽水溶液提取油籽柏的一種替代，可單獨(dú)使用水進(jìn)行提取，雖然單獨(dú)使用水傾向于比鹽水溶液從油籽柏中提取的蛋白少。當(dāng)使用該替代時(shí)，為了在下述濃縮步驟中保持溶液中的蛋白，在蛋白溶液從殘余油籽柏中分離后可加入上述濃度的鹽。當(dāng)進(jìn)行第一次脫脂步驟時(shí)，通常在該操作完成后加入鹽。
[0048]另一種替代方法為使用高于約6.8的相對高pH值的食品級鹽溶液提取油籽柏，通常高達(dá)約9.9。食品級鹽溶液的pH可使用任何便利的食品級堿，例如氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)至所需堿性值。備選地，可使用低于約PH5的相對低pH的鹽溶液提取油籽柏，通常低至約PH3。當(dāng)使用該替代時(shí)，則油籽柏提取步驟產(chǎn)生的水相以任何便利的方式從殘余油菜柏中分離，例如通過使用沉降式離心，然后通過圓盤離心和/或過濾去除殘余柏。分離的殘余柏可干燥棄用。
[0049]然后高或低pH提取步驟產(chǎn)生的蛋白水溶液在下述進(jìn)一步處理之前如上所述調(diào)節(jié)pH至約5到約6.8的范圍，優(yōu)選約5.3到約6.2的范圍。視情況可使用任何便利的酸，例如鹽酸，或者堿，例如氫氧化鈉，進(jìn)行該pH調(diào)節(jié)。
[0050]濃縮蛋白水溶液以提高其蛋白濃度，同時(shí)保持其離子強(qiáng)度基本恒定。通常進(jìn)行該濃縮以產(chǎn)生濃縮的蛋白溶液，其蛋白濃度至少約50g/L，優(yōu)選至少約200g/L，更優(yōu)選至少約250g/L。
[0051]濃縮步驟可根據(jù)分批或連續(xù)操作以任何便利的方式進(jìn)行，例如通過使用任何便利的選擇性膜技術(shù)，例如超濾或滲濾，使用的膜例如中空纖維膜或螺旋卷式膜，其根據(jù)不同膜材料和構(gòu)造具有合適的分子量截?cái)嘀担缂s3，000到約100，000道爾頓，優(yōu)選約5，000到約10，000道爾頓，并且對于連續(xù)操作，其尺寸允許所需的濃度級別使蛋白水溶液通過膜。
[0052]眾所周知，超濾和類似的選擇性膜技術(shù)允許低分子量種類通過膜同時(shí)防止高分子量種類通過膜。低分子量種類不僅包括食品級鹽的離子種類，而且包括從原料中提取的低分子量物質(zhì)，例如糖類、色素和抗?fàn)I養(yǎng)因子，以及蛋白的任何低分子量形式。根據(jù)不同膜材料和構(gòu)造，通常選擇膜的分子量截?cái)嘀狄源_保在溶液中保留蛋白的大部分，同時(shí)允許雜質(zhì)通過。
[0053]然后使用與提取溶液相同極性和pH的鹽水溶液對濃縮蛋白溶液進(jìn)行滲濾步驟。所述滲濾可使用約2到約20體積的滲濾溶液，優(yōu)選約5到約10體積的滲濾溶液進(jìn)行。在滲濾操作中，通過使?jié)B透物穿過膜從蛋白水溶液中去除更多雜質(zhì)。可進(jìn)行該滲濾操作直至滲透物中不含明顯更多雜質(zhì)和可見顏色?？墒褂门c濃縮步驟相同的膜進(jìn)行所述滲濾。但是，如果需要，可使用具有不同分子量截?cái)嘀档膯为?dú)的膜進(jìn)行所述滲濾步驟，例如根據(jù)不同膜材料和構(gòu)造，使用分子量截?cái)嘀捣秶诩s3，000到約100，000道爾頓，優(yōu)選約5，000到約10,000道爾頓的膜。
[0054]在至少部分滲濾步驟中在滲濾介質(zhì)中可存在抗氧化劑。所述抗氧化劑可為任何便利的抗氧化劑，例如亞硫酸鈉或抗壞血酸。在滲濾介質(zhì)中使用的抗氧化劑的量取決于使用的材料，可在約0.01到約1界1:%之間變化,優(yōu)選約0.05wt%。抗氧化劑用于抑制濃縮油菜蛋白分離物溶液中存在的酚的氧化。
[0055]濃縮步驟和滲濾步驟可在任何便利的溫度進(jìn)行，通常約20°C到約60°C，優(yōu)選約20到約30°C，并持續(xù)一段時(shí)間以達(dá)到所需濃度級別。使用的溫度和其它條件某種程度上取決于進(jìn)行濃縮使用的膜裝備和所需的溶液蛋白濃度。
[0056]如果需要，濃縮以及任選滲濾的蛋白溶液可進(jìn)行進(jìn)一步脫脂操作，如美國專利5，844，086 和 6，005，076 中所述。
[0057]濃縮以及任選滲濾的蛋白溶液可進(jìn)行脫色操作，作為上述脫色操作的替代。此處可使用粉末活性碳以及顆?；钚蕴?GAC)。可用作顏色吸附劑的另一種材料為聚乙烯吡咯烷酮。
[0058]顏色吸附劑處理步驟可在任何便利的條件下進(jìn)行，通常在油菜蛋白溶液的環(huán)境溫度。對于粉末活性碳，可用的量為約0.025%到約5% w/v,優(yōu)選約0.05%到約2% w/v。當(dāng)聚乙烯吡咯烷酮用作顏色吸附劑時(shí)，可用的量為約0.5%到約5% w/v，優(yōu)選約2%到約3%w/v。顏色吸附劑可通過任何便利的方式從油萊蛋白溶液中去除，例如通過過濾。
[0059]任選的脫色步驟得到的濃縮以及任選滲濾的蛋白溶液可進(jìn)行巴氏消毒以減少微生物載量。所述巴氏消毒可在任何所需的巴氏消毒條件下進(jìn)行。通常，濃縮以及任選滲濾的蛋白溶液加熱至溫度約55°C到70°C，優(yōu)選約60°C到約65°C，持續(xù)時(shí)間約10到約15分鐘，優(yōu)選約10分鐘。然后巴氏消毒的濃縮蛋白溶液可冷卻用于下述進(jìn)一步處理，優(yōu)選冷卻至溫度約25°C到約40°C。
[0060]取決于濃縮步驟和任選滲濾步驟使用的溫度，以及是否進(jìn)行巴氏消毒步驟，濃縮蛋白溶液可加熱至溫度至少約20°C，及高達(dá)約60°C，優(yōu)選約25°C到約40°C，以降低濃縮蛋白溶液的粘度，以利于進(jìn)行隨后的稀釋步驟和微膠粒形成。濃縮蛋白溶液不應(yīng)加熱超過一定溫度，在該溫度之上用冷水稀釋不能發(fā)生微膠粒形成。
[0061]然后濃縮步驟、和任選的滲濾步驟、任選的脫色步驟、任選的巴氏消毒步驟以及任選的脫脂步驟產(chǎn)生的濃縮蛋白溶液被稀釋以進(jìn)行微膠粒形成，其通過混合該濃縮蛋白溶液與達(dá)到所需稀釋程度必需體積的冷水。取決于需要通過微膠粒途徑獲得的油菜蛋白的比例和來自上清液的油菜蛋白的比例，濃縮蛋白溶液的稀釋程度可變化。通常，在較低稀釋水平，較大比例的油菜蛋白保留在水相中。
[0062]當(dāng)需要通過微膠粒途徑提供最大比例的蛋白時(shí)，該濃縮蛋白溶液被稀釋約5倍到約25倍，優(yōu)選約10倍到約20倍。
[0063]與濃縮蛋白溶液混合的冷水溫度低于約15°C，通常約1°C到約15°C，優(yōu)選低于約10°c，因?yàn)樵谑褂玫南♂尡稊?shù)下在所述較冷溫度下獲得了蛋白微膠粒團(tuán)形式的蛋白分離物的改進(jìn)產(chǎn)率。
[0064]在分批操作中，濃縮蛋白溶液分批加入到所需體積冷水的靜態(tài)水體中，如上所述。濃縮蛋白溶液的稀釋和隨后離子強(qiáng)度的降低導(dǎo)致以微膠粒形式形成離散蛋白小滴形式的高度關(guān)聯(lián)蛋白分子云狀團(tuán)。在分批步驟中，蛋白微膠粒允許在冷水水體中沉降以形成聚集的、結(jié)合的、密集的、無定形粘性的類谷蛋白的蛋白微膠粒團(tuán)(PMM)。沉降可例如通過離心協(xié)助。所述誘導(dǎo)的沉降降低蛋白微膠粒團(tuán)的液體含量，由此降低含水量，其通常從以微膠粒團(tuán)總重量計(jì)約70%到以重量計(jì)約95%降至通常以重量計(jì)約50%到以重量計(jì)約80%。以此方式降低微膠粒團(tuán)的含水量也降低微膠粒團(tuán)的吸收鹽含量，并因此降低干燥分離物的鹽含量。
[0065]備選地，稀釋操作可連續(xù)進(jìn)行，其通過使?jié)饪s蛋白溶液連續(xù)通過T形管的一個(gè)入口，而稀釋水供應(yīng)到T形管的另一個(gè)入口，允許在管中混合來進(jìn)行。稀釋水供應(yīng)到T形管的速率足以達(dá)到所需的濃縮蛋白溶液稀釋程度。
[0066]濃縮蛋白溶液和稀釋水在管中的混合啟動(dòng)蛋白微膠粒的形成，且混合物從T形管出口連續(xù)供應(yīng)到沉降容器，當(dāng)充滿時(shí)，上清液允許從其中溢出。優(yōu)選地以將液體的波動(dòng)減至最小的方式將混合物供應(yīng)到沉降容器液體中。
[0067]在連續(xù)過程中，蛋白微膠粒允許在沉降容器中沉降以形成聚集的、結(jié)合的、密集的、無定形的、粘性的、類谷蛋白的蛋白微膠粒團(tuán)(PMM)，且該過程持續(xù)直至所需量的PMM積累在沉降容器的底部，然后積累的PMM從沉降容器移除。作為通過沉淀進(jìn)行沉降的替代，PMM可通過離心連續(xù)分離。
[0068]根據(jù)從初始柏提取物中回收蛋白微膠粒團(tuán)形式的蛋白而言，濃縮蛋白溶液至優(yōu)選的至少約200g/L蛋白含量的方法參數(shù)組合和使用約10到約20的稀釋倍數(shù)產(chǎn)生更高的產(chǎn)率，通常是顯著更高的產(chǎn)率，以及根據(jù)蛋白含量而言，其產(chǎn)生比使用上述美國專利所述的任何已知現(xiàn)有技術(shù)的蛋白分離物形成方法獲得的分離物更純的分離物。
[0069]與分批方法比較，通過使用回收油菜蛋白分離物的連續(xù)方法，對于相同蛋白提取水平，起始蛋白提取步驟可顯著減少時(shí)間，并可在提取步驟中使用明顯更高的溫度。另外，在連續(xù)操作中比在分批過程中更少機(jī)會(huì)污染，產(chǎn)生更高的產(chǎn)品質(zhì)量，并且該方法可在更緊湊的設(shè)備中進(jìn)行。
[0070]沉降的PMM從殘余水相或上清液中分離，例如通過將殘余水相從沉降團(tuán)中傾析或通過離心。PMM可以潮濕形式使用，或者可通過任何便利的技術(shù)，
[0071]例如噴霧干燥或凍干，干燥成干燥形式。干燥PMM蛋白含量高，超過約9(^丨％蛋白，優(yōu)選地至少約100wt%蛋白(以N X6.25計(jì)算)，并基本上未變性(由差示掃描量熱法確定)。從脂肪油籽柏中分離的干燥PMM也具有低殘留脂肪含量，如果必需，當(dāng)使用美國專利5，844，086和6，005，076的方法時(shí)，其可低于約Iwt
[0072]如上述美國專利申請10/413,371所述，PMM主要由7S油菜蛋白組成，其蛋白成分組成為約60到98界七％的75蛋白，約I到約15界七％的12S蛋白和O到約25wt%的2S蛋白。
[0073]來自PMM形成和沉降步驟的上清液包含大量油菜蛋白，其未在稀釋步驟沉淀，并被處理以從其中回收油菜蛋白分離物。如上述美國專利申請10/413，371所述，源自上清液的油菜蛋白分離物主要由2S油菜蛋白組成，其蛋白成分組成為約60到約95?七％的2S蛋白，約5到約40wt%的7S蛋白和O到約5wt%的12S蛋白。
[0074]在本發(fā)明中，向上清液中加入鈣鹽，優(yōu)選地為氯化鈣，上清液可以下述方法首先濃縮或部分濃縮，以使傳導(dǎo)率為約5mS到約30mS，優(yōu)選為8mS到約10mS。加到上清液中的氯化鈣可為任何所需形式，例如其濃縮水溶液。
[0075]加入氯化鈣的作用為以植酸鈣形式從上清液中沉淀植酸，并保留上清液的球蛋白和白蛋白部分。從上清液中去除沉淀的植酸鹽，例如通過離心和/或過濾，以留下澄清溶液。如果需要，可不去除沉淀的植酸鹽，在此情況下，進(jìn)一步的處理產(chǎn)生具有較高植酸鹽含量的產(chǎn)品。
[0076]然后該溶液的pH調(diào)節(jié)至約2.0到約4.0，優(yōu)選約2.9到3.2的值。pH調(diào)節(jié)可以任何便利的方法進(jìn)行，例如通過加入鹽酸。如果需要，該酸化步驟可從本文所述的多種可選方案中刪除。
[0077]已調(diào)節(jié)pH的澄清溶液，如果尚未濃縮，則濃縮以提高其蛋白濃度。所述濃縮使用任何便利的選擇性膜技術(shù)進(jìn)行，例如超濾，使用具有合適的分子量截?cái)嘀档哪ぃ湓试S低分子量種類，包括鹽、糖類、色素和從蛋白原料提取的其它低分子量物質(zhì)通過膜，同時(shí)在溶液中保留大部分油菜蛋白。根據(jù)不同膜材料和構(gòu)造，可使用分子量截?cái)嘀导s3，OOO到100，000道爾頓，優(yōu)選約5，000到約10，000道爾頓的超濾膜。以這種方式濃縮上清液也減少了干燥以回收蛋白的所需液體體積。在干燥之前，上清液通常濃縮至蛋白濃度至少約50g/L，優(yōu)選約50到約500g/L，更優(yōu)選約100到約250g/L。所述濃縮操作可以分批模式或連續(xù)操作進(jìn)行，如上述蛋白溶液濃縮步驟所述。
[0078]當(dāng)上清液在加入鈣鹽之前部分濃縮和去除沉淀之后完全濃縮時(shí)，該上清液首先濃縮至蛋白濃度約50g/L或以下，并且在去除沉淀之后，再濃縮至濃度至少約50g/L，優(yōu)選約50到約500g/L，更優(yōu)選約100到約250g/L。
[0079]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述鈣鹽可在兩個(gè)階段加入。在此實(shí)施方案中，向上清液加入少量鈣以使傳導(dǎo)率為約ImS到約3.5mS，優(yōu)選約ImS到約2mS，其不足以引起沉淀形成。
[0080]酸化所得到的溶液并在上述條件下部分濃縮。向部分濃縮的溶液中加入剩余的鈣鹽以使傳導(dǎo)率為約4mS到約30mS，優(yōu)選約4到約10mS，以引起沉淀形成。然后去除沉淀。然后在上述條件下濃縮所得到的澄清溶液。
[0081]然后可用水使?jié)饪s上清液進(jìn)行滲濾步驟。水可為其天然pH，與所滲濾的蛋白溶液相同的PH，或兩者之間的任意pH。所述滲濾可使用約2到約20體積的滲濾溶液，優(yōu)選約5到約10體積的滲濾溶液進(jìn)行。在滲濾操作中，通過使?jié)B透物穿過膜從水相上清液中去除更多雜質(zhì)。可進(jìn)行該滲濾操作直至滲透物中不含明顯更多雜質(zhì)和可見顏色?？墒褂门c濃縮步驟相同的膜進(jìn)行所述滲濾。但是，如果需要，可使用具有不同分子量截?cái)嘀档膯为?dú)的膜進(jìn)行所述滲濾步驟，例如根據(jù)不同膜材料和構(gòu)造，使用分子量截?cái)嘀捣秶诩s3，000到約100，000道爾頓，優(yōu)選約5，000到約10，000道爾頓的膜。
[0082]在至少部分滲濾步驟中在滲濾介質(zhì)中可存在抗氧化劑。所述抗氧化劑可為任何便利的抗氧化劑，例如亞硫酸鈉或抗壞血酸。在滲濾介質(zhì)中使用的抗氧化劑的量取決于使用的材料，可在約0.01到約1界1:%之間變化,優(yōu)選約0.05wt%。抗氧化劑用于抑制濃縮油菜蛋白分離物溶液中存在的酚的氧化。
[0083]濃縮以及任選滲濾的蛋白溶液可進(jìn)行脫色操作，作為上述脫色操作的替代。此處可使用粉末活性碳以及顆?；钚蕴?GAC)。可用作顏色吸附劑的另一種材料為聚乙烯吡咯烷酮。
[0084]顏色吸附劑處理步驟可在任何便利的條件下進(jìn)行，通常在油菜蛋白溶液的環(huán)境溫度下進(jìn)行。對于粉末活性碳，可用的量為約0.025%到約5% w/V，優(yōu)選約0.05%到約2%w/v。當(dāng)聚乙烯卩比咯燒酮用作顏色吸附劑時(shí),可用的量為約0.5%到約5% w/v,優(yōu)選約2%到約3% w/v ο顏色吸附劑可通過任何便利的方式從油菜蛋白溶液中去除，例如通過過濾。
[0085]濃縮以及任選滲濾和任選脫色處理的蛋白溶液通過任何便利的技術(shù)，例如噴霧干燥或凍干，干燥成干燥形式。干燥的油菜蛋白分離物蛋白含量高，超過約90wt% (N x6.25)
d.b.，優(yōu)選至少約10wt%，并基本上未變性(由差示掃描量熱法確定)。該油菜蛋白分離物通常植酸含量低，以重量計(jì)通常低于約1.5%。
[0086]本文生產(chǎn)的油菜蛋白分離物包含白蛋白和球蛋白部分并可溶于酸性水環(huán)境，使該分離物適合添加到碳酸和非碳酸飲料中，以為其提供蛋白強(qiáng)化。此類飲料具有廣泛的酸性pH值范圍，從約2.5到約5。本文提供的油菜蛋白分離物可以任何便利的量添加到此類飲料中以對此類飲料提供蛋白強(qiáng)化，例如每12液盎司量至少約5g該油菜蛋白分離物。加入的油菜蛋白分離物完全溶解于飲料并且不損害飲料的澄清度，即使經(jīng)過熱處理。在通過溶于水還原飲料之前該油菜蛋白分離物可與干飲料混合。
實(shí)施例
[0087]實(shí)施例1:
[0088]本實(shí)施例描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的新穎油菜蛋白分離物的生產(chǎn)，其中向上清液中加入鈣鹽，去除沉淀，然后酸化溶液并進(jìn)一步處理。
[0089]‘a(chǎn)’ kg的油菜柏在室溫加入到‘b’ L的‘c’ M NaCl溶液并攪拌30分鐘以產(chǎn)生蛋白水溶液。去除殘余的油菜柏，所得到的蛋白溶液通過離心部分澄清以產(chǎn)生‘d，L的部分澄清的蛋白溶液，其蛋白含量以重量計(jì)為‘e’ ％。過濾部分澄清的蛋白溶液以進(jìn)一步澄清該蛋白溶液，產(chǎn)生‘f’ L體積的溶液，其蛋白含量以重量計(jì)為‘g’ ％。
[0090]‘h’L等分量的蛋白提取溶液在分子量截?cái)嘀禐椤甹’道爾頓的聚醚砜(PES)膜上濃縮至‘i’。所得到的濃縮蛋白溶液的蛋白含量以重量計(jì)為‘k’ ％。濃縮的蛋白溶液在60°C下經(jīng)巴氏消毒‘I’分鐘以產(chǎn)生‘m’ kg的巴氏消毒的濃縮蛋白溶液，其蛋白含量以重量計(jì)為‘η’ ％。
[0091]‘o’ 1:下的濃縮溶液以‘ρ’稀釋到溫度‘q’ °C的冷RO水中。白色混濁立即形成并沉降。去除上層稀釋水并通過離心回收沉淀的粘性團(tuán)(PMM)，產(chǎn)率為過濾蛋白溶液的‘r’wt%。發(fā)現(xiàn)源自干燥 PMM的蛋白的蛋白含量為‘s’ % (N x625) d.b.。該產(chǎn)物命名為‘t， C307C。
[0092]下表1中顯示三次運(yùn)行的參數(shù)‘a(chǎn)’到‘t’:
[0093]表1

【權(quán)利要求】
1.一種制備具有基于干重至少90 wt% (N X 6.25)蛋白含量的油菜蛋白分離物的方法，其特征在于: Ca)任選(i)部分濃縮油菜蛋白微膠粒團(tuán)沉淀產(chǎn)生的上清液至濃度50 g/L或以下，或者 (ii)將油菜蛋白微膠粒團(tuán)沉淀產(chǎn)生的上清液濃縮至濃度至少50 g/L ； (bi)在不進(jìn)行任選的步驟(a)下，將鈣鹽加入到油菜蛋白微膠粒團(tuán)沉淀產(chǎn)生的上清液中，以使傳導(dǎo)率為5到30 mS以形成在上清液中的植酸鈣沉淀，或者 (bii )在進(jìn)行任選的步驟(a)下，將鈣鹽加入到部分濃縮的上清液或濃縮的上清液中以使傳導(dǎo)率為2到30 mS以形成植酸鈣沉淀， (c)在不去除植酸鈣沉淀的情況下調(diào)節(jié)所得溶液的pH至2.0到4.0，以溶解所述沉淀并形成PH調(diào)節(jié)的澄清溶液， (di )在不進(jìn)行任選步驟(aii )并且進(jìn)行任選步驟(ai )下，將pH調(diào)節(jié)的澄清溶液濃縮至蛋白濃度至少50 g/L,以產(chǎn)生澄清的濃縮油菜蛋白溶液，或者 (dii)在不進(jìn)行任選的步驟(a)下，將pH調(diào)節(jié)的澄清溶液濃縮至蛋白濃度至少50 g/L，以產(chǎn)生澄清的濃縮油菜蛋白溶液， Ce)任選滲濾所述澄清的濃縮油菜蛋白溶液， Cf)任選對任選滲濾的澄清濃縮油菜蛋白溶液進(jìn)行脫色步驟，以及 (g)干燥所述任選脫色且任選滲濾的澄清濃縮油菜蛋白溶液。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在任選步驟(aii)中，或在步驟(di)中，或在步驟(dii)中，所得到的溶液的濃度為50到500 g/L。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述濃度為100到250g/L。
4.如權(quán)利要求1到3中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在步驟(bi)中，所述鈣鹽為氯化鈣，并加入到上清液中以使傳導(dǎo)率為8到10 mS，或者，在步驟(bii)中，所述鈣鹽為氯化鈣，并加入到部分濃縮或濃縮的上清液中以使傳導(dǎo)率為4到10 mS。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在步驟(c)中，將pH調(diào)節(jié)至2.9到3.2。
【文檔編號】A23J3/14GK104068205SQ201410147329
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2009年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2008年8月18日
【發(fā)明者】K.I.塞加爾, B.E.格林, M.施維策爾 申請人:伯康營養(yǎng)科學(xué)(Mb)公司