專利名稱:pH調(diào)節(jié)的大豆蛋白分離物及用途的制作方法
pH調(diào)節(jié)的大豆蛋白分離物及用途
發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及pH調(diào)節(jié)的大豆蛋白分離物及其用途。
發(fā)明背景
在2009年10月21日提交的美國專利申請?zhí)?2/603，087 (美國專利公開號2010-0098818, WO 2010/045727) (S701)(其轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人且其公開內(nèi)容通過引用結(jié)合到本文中)中，描述了新型大豆蛋白分離物的制備方法，該方法在低PH值下制備透明和熱穩(wěn)定的溶液，因而可用于蛋白質(zhì)強化，特別是軟飲料和運動飲料以及其它水系統(tǒng)的蛋白質(zhì)強化，而不產(chǎn)生蛋白沉淀。
本文制備的大豆蛋白分離物具有其它大豆分離物中未發(fā)現(xiàn)的參數(shù)組合。該制品在小于約4. 4的酸性pH值下完全可溶，并且其溶液在該pH范圍下熱穩(wěn)定，允許熱處理，例如熱灌裝應(yīng)用。無需穩(wěn)定劑或其他添加劑以在溶液或混懸液中保持蛋白。這種大豆蛋白分離物沒有豆腥味，也沒有異味。該制品植酸含量低，在制備大豆蛋白分離物中也不需要酶。大豆蛋白分離物在約PH7時仍高度可溶。
這種新型大豆蛋白分離物的大豆蛋白含量為至少約90重量％，優(yōu)選至少約100重量％ (NX6. 25)(基于干重(d b·))，通過如下方法制備，其包括
(a)用鈣鹽水溶液、特別是氯化鈣溶液提取大豆蛋白源，以使大豆蛋白從蛋白源中溶出，并形成大豆蛋白水溶液，
(b)將大豆蛋白水溶液與殘留大豆蛋白源分離，
(C)任選稀釋大豆蛋白水溶液，
(d)調(diào)節(jié)大豆蛋白水溶液的pH至約I.5-約4. 4，優(yōu)選約2-約4，以制備酸化澄清的大豆蛋白溶液，
(e)任選熱處理該酸化溶液，以降低抗-營養(yǎng)胰蛋白酶抑制劑的活性和微生物載量，
(f)任選使用選擇性膜技術(shù)濃縮澄清的大豆蛋白溶液同時保持離子強度基本恒定，
(g)任選滲濾濃縮的大豆蛋白溶液，
(h)任選對濃縮的大豆蛋白溶液進行巴氏消毒，以減少微生物載量，和
(i)任選干燥濃縮的大豆蛋白溶液。
發(fā)明概述
在上述美國專利申請中制備的大豆蛋白制品的重要屬性之一是制品的純凈的無豆腥風(fēng)味，相比之下，常規(guī)的大豆蛋白分離物具有獨特的豆腥味。
在上述美國專利申請中制備的大 蛋白制品當(dāng)溶于水時廣生低pH溶液。雖然在酸性食品應(yīng)用(例如制備酸性飲料)中需要大豆蛋白制品低pH，但其可能對于其它食品應(yīng)用(例如具有接近中性PH的食品)是不理想的?？蓛?yōu)選的是使用已經(jīng)接近中性的蛋白質(zhì)制品，而不優(yōu)選與酸性蛋白成分一起配制和加入其他成分以使PH提高至所需水平。市售大豆蛋白分離物通常以中性或接近中性PH來提供。
本發(fā)明提供了大豆蛋白分離物，其缺少常規(guī)大豆蛋白分離物所特有的豆腥味；以接近中性pH來提供；并且像常規(guī)大豆蛋白分離物一樣可在接近中性pH條件下用于食品應(yīng)用。本文提供的一些制品在PH范圍為約4-約7的水中可溶性差，而其它制品則在pH范圍為約2-約7的水中基本不溶解。
盡管一系列的大豆蛋白分離制品適用于具有多種功能性質(zhì)和多種預(yù)期應(yīng)用的食品用途，但市售大豆蛋白分離物的某些更常見應(yīng)用在于營養(yǎng)棒(nutrition bar)和肉類加工制品。本發(fā)明的PH調(diào)節(jié)的大豆蛋白分離物沒有常規(guī)分離物的豆腥味，并能在包括上述種類在內(nèi)的各種食品中代替常規(guī)分離物，以提供風(fēng)味改進的食品。如下描述的PH調(diào)節(jié)的大豆蛋白分離物的制備方法可包括熱處理步驟，其用來改變分離物的功能特性，即降低蛋白質(zhì)的溶解度和提高材料的水合能力。
因此，本發(fā)明的另一方面提供了一種制備大豆蛋白制品的方法，其包括
提供具有至少約60重量％ (NX 6. 25) (d.b.)的蛋白含量的大豆蛋白制品水溶液，其在低于約PH4. 4的水介質(zhì)中完全可溶，并在該pH范圍下熱穩(wěn)定，
調(diào)節(jié)溶液的PH至約pH6，以沉淀由此獲得的大豆蛋白，和 任選干燥全部的PH調(diào)節(jié)的樣品，或 任選回收并干燥沉淀的材料，或 任選熱處理PH調(diào)節(jié)的溶液，然后干燥全部樣品，或 任選熱處理PH調(diào)節(jié)的溶液然后回收并干燥沉淀的材料。
在本發(fā)明的另一方面，可將根據(jù)上述美國專利申請的方法制備的濃縮的大豆蛋白制品加工以產(chǎn)生本文提供的PH調(diào)節(jié)的大豆蛋白制品。因此，在本發(fā)明進一步的方面，提供了一種制備本文提供的大豆蛋白制品的方法，其包括
(a)用鈣鹽水溶液、特別是氯化鈣溶液提取大豆蛋白源，以使大豆蛋白從蛋白源中溶出，并形成大豆蛋白水溶液，
(b)將大豆蛋白水溶液與殘留大豆蛋白源分離，
(C)任選稀釋大豆蛋白水溶液，
(d)調(diào)節(jié)大豆蛋白水溶液的pH至約I.5-約4. 4、優(yōu)選約2-約4的pH，以產(chǎn)生酸化澄清的大豆蛋白溶液，
(e)任選熱處理該酸化溶液，以降低抗-營養(yǎng)胰蛋白酶抑制劑的活性和微生物載量，
(f)使用選擇性膜技術(shù)濃縮澄清的大豆蛋白水溶液同時保持離子強度基本恒定，
(g)任選滲濾濃縮的大豆蛋白溶液，
(h)任選對濃縮的大豆蛋白溶液進行巴氏消毒，以減少微生物載量，
(i)調(diào)節(jié)該大豆蛋白水溶液的PH至約pH6，以沉淀由此獲得的大豆蛋白，和 任選干燥全部的PH調(diào)節(jié)的樣品，或
任選回收并干燥沉淀的材料，或
任選熱處理PH調(diào)節(jié)的溶液，然后干燥全部樣品，或
任選熱處理PH調(diào)節(jié)的溶液然后回收并干燥沉淀的材料。
熱處理pH調(diào)節(jié)的溶液通常在如下條件下完成約70°C -約160°C的溫度下進行約2秒-約60分鐘，優(yōu)選約80°C -約120°C下進行約15秒-約15分鐘，更優(yōu)選約85°C -約95 °C下進行約I分鐘-約5分鐘。
本申請中描述的方法選擇使得能夠制備具有一系列功能特性的大豆蛋白分離物，增加PH調(diào)節(jié)的大豆蛋白分離物作為食品成分和作為常規(guī)大豆蛋白分離物成分替代物的效用。
雖然本發(fā)明主要涉及具有至少約90重量％ (NX6.25)(基于干重(d.b.))、優(yōu)選至少約100重量％的蛋白含量的大豆蛋白分離物的制備和用途，但考慮可提供和使用與大豆蛋白分離物具有類似性質(zhì)的較小純度的大豆蛋白制品。此類較小純度的制品可具有至少約60重量％ (NX 6. 25) (d.b.)的蛋白濃度。這些大豆蛋白制品在各種食品應(yīng)用中可用來代替常規(guī)的大豆蛋白制品。
發(fā)明詳述
制備本發(fā)明PH調(diào)節(jié)的大豆蛋白制品的第一步為根據(jù)上述的美國專利申請?zhí)?2/603，087如下地制備大豆蛋白制品。
提供該大豆蛋白制品的方法的步驟初始包括使大豆蛋白從大豆蛋白源中溶出。大豆蛋白源可為大豆或者來源于大豆加工的任何大豆制品或副產(chǎn)品，包括但不限于大豆粉 (soy meal)、豆柏(soy flake)、粗大豆粉(soy grit)和豆粉。大豆蛋白源可按全脂形式、部分脫脂形式或全脫脂形式使用。當(dāng)大豆蛋白源含有顯著量脂肪時，在加工期間一般需要脫油步驟。從大豆蛋白源回收的大豆蛋白可以是天然存在于大豆中的蛋白，或者蛋白材料可為通過基因操縱修飾但具備天然蛋白特有的疏水和極性性質(zhì)的蛋白。
從大豆蛋白源材料中溶出蛋白質(zhì)使用氯化鈣溶液來進行最合宜，但也可使用其它鈣鹽溶液。另外，可使用其它堿土金屬化合物，例如鎂鹽。此外，可使用鈣鹽溶液與另一種鹽溶液例如氯化鈉的組合從大豆蛋白源提取大豆蛋白。另外，可使用水或其它鹽溶液例如氯化鈉從大豆蛋白源提取大豆蛋白，接著將鈣鹽加入在提取步驟中產(chǎn)生的大豆蛋白水溶液中。先去除加入鈣鹽時形成的沉淀，再進行后續(xù)的處理。
隨著鈣鹽溶液的濃度增加，蛋白從大豆蛋白源溶出的程度開始增加，直至達到最大值。鹽濃度的任何后續(xù)增加都不再增加溶解的總蛋白。使最大量蛋白質(zhì)溶解的鈣鹽溶液濃度隨相關(guān)的鹽而變化。通常優(yōu)選使用小于約I. O M的濃度值，更優(yōu)選約O. 10 M-約O. 15M的值。
在分批處理中，蛋白的鹽溶解在約1°C -約100 V，優(yōu)選約15°C -約60°C，更優(yōu)選約15°C -約35°C的溫度下進行，并優(yōu)選伴有攪動以減小溶解時間，其通常為約I-約60分鐘。優(yōu)選進行的溶解盡可能多地從大豆蛋白源大量提取蛋白，以便提供高的總產(chǎn)率。
在連續(xù)處理中，從大豆蛋白源提取大豆蛋白以符合從大豆蛋白源進行大豆蛋白連續(xù)提取的任何方式進行。在一個實施方案中，將大豆蛋白源與鈣鹽溶液連續(xù)混合，并通過具有一定長度的管道或?qū)Ч芤砸欢魉僭谝欢ㄍＡ魰r間內(nèi)運送混合物，這足以根據(jù)本文所述參數(shù)進行期望的提取。在此類連續(xù)處理中，鹽溶出步驟在至多約10分鐘的時間內(nèi)迅速進行，優(yōu)選進行的溶解盡可能多地從大豆蛋白源大量提取蛋白。在連續(xù)處理中溶解在約rc -約100°C，優(yōu)選約15°C -約60°C，更優(yōu)選約15°C -約35°C的溫度下進行。
通常在約5-約11，優(yōu)選約5-約7的pH下進行提取步驟?？筛鶕?jù)需要使用任何合宜的食品級酸(通常為鹽酸或磷酸)或食品級堿(通常為氫氧化鈉)將提取物系統(tǒng)(大豆蛋白源和鈣鹽溶液)的PH調(diào)節(jié)至約5-約11范圍內(nèi)的任何所需值以用于提取步驟。
在溶出步驟期間大豆蛋白源在鈣鹽溶液中的濃度可在大范圍內(nèi)變化。典型的濃度值是約5-約15% w/v。
用鹽水溶液提取蛋白的步驟具有溶解可存在于大豆蛋白源中脂肪的另外作用，然后其導(dǎo)致脂肪存在于水相中。
從提取步驟獲得的蛋白溶液一般具有約5-約50 g/L，優(yōu)選約10-約50 g/L的蛋白濃度。
鈣鹽水溶液可含有抗氧化劑。抗氧化劑可為任何合宜的抗氧化劑，例如亞硫酸鈉或抗壞血酸。所采用的抗氧化劑的量可以在占溶液的約O. 01-約I重量％內(nèi)變化，優(yōu)選約
0.05重量％?？寡趸瘎┯糜谝种频鞍兹芤褐腥魏畏宇惖难趸?。
然后可按任何合宜的方式(例如通過采用沉降式離心機或任何合適的篩網(wǎng))將提取步驟所產(chǎn)生的水相與殘留的大豆蛋白源分離，接著通過碟式離心和/或過濾以除去殘留的大豆蛋白源材料?？蓪⒎蛛x的殘留大豆蛋白源干燥以作廢棄?；蛘?，可將分離的殘留大豆蛋白源加工以回收一些殘留蛋白?？衫眯迈r的鈣鹽溶液再提取分離的殘留大豆蛋白源，和對澄清步驟中所產(chǎn)生的蛋白質(zhì)溶液連同開始的蛋白質(zhì)溶液如下述地作進一步加工?；蛘?，可將分離的殘留大豆蛋白源通過常規(guī)等電沉淀程序或任何其它合宜的程序加工以回收 殘留蛋白。
當(dāng)大豆蛋白源含有顯著量脂肪時(如美國專利號5，844，086和6，005, 076所述，其轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人并且其公開內(nèi)容通過引用結(jié)合到本文中)，則可對分離的蛋白水溶液進行其中描述的脫脂步驟?；蛘?，對分離的蛋白水溶液的脫脂可通過任何其它合宜的程序?qū)崿F(xiàn)。
可用吸附劑例如粉狀活性炭或粒狀活性炭處理大豆蛋白水溶液，以除去顏色和/或氣味化合物。此類吸附劑處理可在任何合宜的條件、通常在分離的蛋白水溶液的室溫下進行。對于粉狀活性炭，采用約O. 025%-約5% w/v，優(yōu)選約O. 05%-約2% w/v的量?？赏ㄟ^任何合宜的方式例如通過過濾從大豆溶液除去吸附劑。
通?？捎眉sO. 5-約10體積，優(yōu)選約O. 5-約2體積的水稀釋劑稀釋產(chǎn)生的大豆蛋白水溶液，以使大豆蛋白水溶液的導(dǎo)電率減少到通常低于約90 mS，優(yōu)選約4-約18 mS的值。通常使用水進行該稀釋，但也可使用具有至多約3 mS的導(dǎo)電率的稀釋鹽溶液，例如氯化鈉或氯化鈣。
與大豆蛋白溶液混合的稀釋劑可具有約2°C -約70°C，優(yōu)選約10°C -約50°C，更優(yōu)選約20°C -約30°C的溫度。
然后通過加入任何合適的食品級酸來調(diào)節(jié)稀釋的大豆蛋白溶液的pH值至約
1.5-約4. 4，優(yōu)選約2-約4，以產(chǎn)生澄清的酸化大豆蛋白水溶液。該澄清的酸化大豆蛋白水溶液具有通常低于約95 mS，優(yōu)選約4-約23 mS的導(dǎo)電率。
可對酸化澄清的大豆蛋白水溶液進行熱處理以使不耐熱的抗營養(yǎng)因子(例如胰蛋白酶抑制劑)失活，所述抗營養(yǎng)因子由于提取步驟期間從大豆蛋白源材料提取而存在于此類溶液中。所述加熱步驟還提供減小微生物載量的另外的益處。一般而言，將蛋白溶液加熱至約70°C -約160°C的溫度持續(xù)約10秒-約60分鐘，優(yōu)選約80°C -約120°C持續(xù)約10秒-約5分鐘，更優(yōu)選約85°C -約95°C溫度持續(xù)約30秒-約5分鐘。然后可將熱處理的酸化大豆蛋白溶液冷卻至約2V -約60°C，優(yōu)選約20°C -約35°C的溫度用于下文所述的進一步加工。
任選稀釋的、酸化的和任選熱處理的蛋白溶液可任選地用任何合宜的方法例如過濾來凈化(polish)以去除任何殘余的微粒。[0033]可直接干燥獲得的酸化澄清的大豆蛋白溶液以制備大豆蛋白制品。為了提供具有降低的雜質(zhì)含量和減少的鹽濃度的大豆蛋白制品，例如大豆蛋白分離物，可在干燥前處理酸化澄清的大豆蛋白溶液。
可將酸化澄清的大豆蛋白溶液濃縮以增加其蛋白濃度，同時維持其離子強度基本恒定。通常進行所述濃縮以提供蛋白濃度為約50-約300 g/L，優(yōu)選約100-約200 g/L的濃縮大豆蛋白溶液。
濃縮步驟可通過符合分批或連續(xù)操作的任何合宜的方式進行，例如通過采用任何合宜的選擇性膜技術(shù)，例如超濾或滲濾，其 使用膜，例如中空纖維膜或螺旋卷式膜，考慮到不同的膜材料和結(jié)構(gòu)，合適的分子量截留值為，例如約3，000-約1，000, 000道爾頓，優(yōu)選約5，000-約100，000道爾頓，并且對于連續(xù)操作，當(dāng)?shù)鞍姿芤捍┻^膜時，可調(diào)整尺寸以允許期望的濃縮程度。
眾所周知，超濾和類似的選擇性膜技術(shù)允許低分子量物質(zhì)穿過其中而防止較高分子量物質(zhì)穿過。低分子量物質(zhì)不僅包括食品級鹽的離子物質(zhì)，還包括從源材料提取的低分子量材料，例如碳水化合物、色素、低分子量蛋白和抗營養(yǎng)因子，例如胰蛋白酶抑制劑，其本身為低分子量蛋白質(zhì)?？紤]到不同的膜材料和結(jié)構(gòu)，通常選擇膜的分子量截留值以確保顯著比例的蛋白保留在溶液中，同時允許污染物通過。
然后可使用水或稀釋鹽水溶液對濃縮的大豆蛋白溶液進行滲濾步驟。滲濾溶液可在其天然pH、或者在等于被滲濾的蛋白溶液的pH、或者在這兩者之間的任何pH值。該滲濾可用約2-約40體積滲濾溶液，優(yōu)選約5-約25體積滲濾溶液進行。在滲濾操作中，通過隨滲透液穿過膜，污染物的量從澄清的大豆蛋白水溶液中進一步除去。該步驟純化了澄清的蛋白水溶液，也可降低其粘度?？蛇M行滲濾操作直至沒有顯著更多量的污染物或可見顏色存在于滲透液中或者直至截留物已經(jīng)充分純化，以便當(dāng)干燥時，提供蛋白含量為至少約90重量％(NX6.25) d.b的大豆蛋白分離物?？捎门c濃縮步驟相同的膜進行所述滲濾。但是，若有需要，考慮到不同的膜材料和結(jié)構(gòu)，滲濾步驟可用具有不同分子量截留值的單獨的膜進行，例如具有約3，000-約1，000，000道爾頓，優(yōu)選約5，000-約100，000道爾頓范圍的分子量截留值的膜。
或者，滲濾步驟可用于在濃縮前的澄清酸化的蛋白水溶液，或用于部分濃縮的澄清酸化的蛋白水溶液。也可在濃縮處理過程中的多個點進行滲濾。當(dāng)在濃縮前進行滲濾或?qū)Σ糠譂饪s的溶液進行滲濾時，可隨后進一步濃縮所得的滲濾溶液。通過隨蛋白溶液濃縮而多次滲濾所實現(xiàn)的粘度降低可允許獲得更高的充分濃縮的蛋白終濃度。這減少了待干燥材料的體積。
濃縮步驟和滲濾步驟在本文中可按這樣的方式進行，即隨后回收的大豆蛋白制品含有小于約90重量％蛋白(NX 6. 25) d.b.，例如至少約60重量％蛋白(NX 6. 25) d. b.。通過部分濃縮和/或部分滲濾澄清的大豆蛋白水溶液，可能只部分去除污染物。然后，可干燥此蛋白溶液，以提供具有較低純度水平的大豆蛋白制品。此大豆蛋白制品仍能夠在酸性條件下產(chǎn)生澄清蛋白溶液。
在滲濾步驟至少一部分期間在滲濾介質(zhì)中可存在抗氧化劑。抗氧化劑可為任何合宜的抗氧化劑，例如亞硫酸鈉或抗壞血酸。在滲濾介質(zhì)中采用的抗氧化劑的量取決于所用材料，并且可在約O. 01-約I重量％間變化，優(yōu)選約O. 05重量％?？寡趸瘎┯糜谝种茲饪s的大豆蛋白溶液中存在的任何酚類的氧化。
濃縮步驟和任選滲濾步驟可在任何合宜的溫度(一般約2°C -約60°C，優(yōu)選約20°C -約35°C )進行一段時間，以實現(xiàn)期望的濃縮和滲濾程度。使用的溫度及其它條件在一定程度上取決于用來進行膜處理的膜設(shè)備，期望的溶液蛋白濃度和污染物移至滲透液的效率。
在大豆中有兩種主要的胰蛋白酶抑制劑，即Kunitz抑制劑(它是分子量約21，000道爾頓的不耐熱分子)和Bowman-Birk抑制劑(分子量約8，000道爾頓的對熱較穩(wěn)定的分子)。最終大豆蛋白制品中的胰蛋白酶抑制劑活性水平可通過操縱多個 處理變量來控制。
如上文指出，對酸化澄清大豆蛋白水溶液的熱處理可用于使不耐熱的胰蛋白酶抑制劑失活。還可將部分濃縮或完全濃縮的酸化大豆蛋白溶液熱處理以使不耐熱的胰蛋白酶抑制劑失活。當(dāng)對部分濃縮的酸化大豆蛋白溶液進行熱處理時，可隨后進一步濃縮獲得的熱處理溶液。
另外，可按有利于去除滲透物中胰蛋白酶抑制劑連同其它污染物的方式操作濃縮和/或滲濾步驟。通過如下方式可促進胰蛋白酶抑制劑的去除使用較大孔徑(例如約30，000-約1，000, OOODa)的膜、在升高的溫度(例如約30°C -約60°C )下操作膜和利用較大體積(例如約20-約40體積)的滲濾介質(zhì)。
與在較高pH (約3-約4. 4)加工溶液相比，在較低pH (約I. 5_約3)酸化和膜處理稀釋的蛋白溶液可減小胰蛋白酶抑制劑活性。當(dāng)在pH范圍的低端對蛋白溶液進行濃縮和滲濾時，可期望在干燥之前提高截留物的pH。通過加入任何合宜的食品級堿例如氫氧化鈉，可使?jié)饪s和滲濾的蛋白溶液的pH提高至期望的值，例如pH 3。
此外，通過將大豆材料暴露于使抑制劑的二硫鍵斷裂或重排的還原劑可實現(xiàn)胰蛋白酶抑制劑活性的降低。合適的還原劑包括亞硫酸鈉、半胱氨酸和N-乙酰基半胱氨酸。
可在全部過程的不同階段加入所述還原劑。還原劑可與大豆蛋白源材料在提取步驟中加入，可在殘余大豆蛋白源材料去除后加入到澄清的大豆蛋白水溶液中，可在滲濾之前或之后加入濃縮的蛋白溶液中，可與經(jīng)干燥的大豆蛋白制品干混。還原劑的加入可與上述熱處理步驟和膜處理步驟聯(lián)合。
如果期望在經(jīng)濃縮的蛋白溶液中保留活性胰蛋白酶抑制劑，則這可通過如下方式實現(xiàn)消除或降低熱處理步驟的強度；不使用還原劑；在？11范圍的高端(例如約3-約4. 4)操作濃縮和滲濾步驟；使用具有較小孔徑的濃縮和滲濾膜；在較低溫度下操作膜和利用較小體積的滲濾介質(zhì)。
若有需要，可如美國專利號5，844，086和6，005, 076所述對濃縮和任選滲濾的蛋白溶液進行進一步脫脂操作。或者，可通過任何其它合適程序?qū)崿F(xiàn)對濃縮和任選滲濾的蛋白溶液進行脫脂。
可將濃縮和任選滲濾的澄清蛋白水溶液用吸附劑例如粉狀活性炭或粒狀活性炭處理，以除去顏色和/或氣味化合物。此類吸附劑處理可在任何合宜的條件下，一般在濃縮蛋白溶液的室溫下進行。對于粉狀活性炭，采用約O. 025%-約5% w/v,優(yōu)選約O. 05%-約2%w/v的量。可通過任何合宜的方式例如通過過濾從大豆蛋白溶液除去吸附劑。
可將濃縮和任選滲濾的澄清大豆蛋白水溶液通過任何合宜的技術(shù)干燥，例如噴霧干燥或冷凍干燥。在干燥之前可對大豆蛋白溶液進行巴氏消毒步驟。此巴氏消毒可在任何期望的巴氏消毒條件下進行。一般將經(jīng)濃縮和任選滲濾的大豆蛋白溶液加熱到約55°C -約700C，優(yōu)選約60°C -約65°C的溫度，持續(xù)約30秒-約60分鐘，優(yōu)選約10分鐘-約15分鐘。然后，可冷卻干燥巴氏消毒的濃縮大豆蛋白溶液，優(yōu)選冷卻到約25°C至約40°C的溫度。
干燥的大豆蛋白制品的蛋白質(zhì)含量超過約60重量％ (NX 6. 25) d.b.。優(yōu)選干燥的大豆蛋白制品為具有高蛋白質(zhì)含量的分離物，所述含量超過約90重量％的蛋白質(zhì)，優(yōu)選至少約 100 重量 ％ (NX 6. 25) d. b.。
可使用多種方法來提供來自酸溶性大豆蛋白分離物的本發(fā)明pH調(diào)節(jié)的大豆蛋白分離物并操控其功能性質(zhì)。
在一種所述方法中，使如上描述所獲得的酸性大豆蛋白分離制品形成水溶液，使水溶液的PH提升至約pH6，并干燥該材料?；蛘?，回收在調(diào)節(jié)pH到6時形成的沉淀，并干燥這些固體以產(chǎn)生大豆蛋白分離物。又或者，可加熱pH 6的溶液至約70°C -約160°C的
溫度持續(xù)約2秒-約60分鐘，優(yōu)選約80°C -約120°C持續(xù)約15秒-約15分鐘，更優(yōu)選約85°C -約95°C持續(xù)約I-約5分鐘，隨后干燥全部樣品，或在又一方法中，僅回收和干燥來自熱處理樣品的不溶固體。
在另一選擇中，可調(diào)節(jié)用于制備酸溶性大豆蛋白制品的來自上述步驟(h)的濃縮蛋白溶液至PH約6，以引起蛋白質(zhì)沉淀。然后可干燥全部樣品，或可收集沉淀的固體并僅對其進行干燥以形成分離物?；蛘?，可加熱PH 6的溶液至約70°C -約160°C的溫度持續(xù)約2秒-約60分鐘，優(yōu)選約80°C -約120°C持續(xù)約15秒-約15分鐘，更優(yōu)選約85° -約95°C持續(xù)約I-約5分鐘，隨后干燥全部樣品或僅干燥并回收沉淀的材料。
在收集并干燥沉淀的固體的步驟中，也可加工剩余可溶性蛋白部分以形成大豆蛋白制品。在干燥前，可通過膜濃縮和/或滲濾和/或熱處理直接干燥或進一步處理可溶性部分。
實施例
在如下實施例中，所有凍干的產(chǎn)物研磨成粉末，使用Leco NitrogenDeterminator通過燃燒方法測定粉末的蛋白質(zhì)含量，并且通過烘箱干燥方法測定粉末的濕度。同樣地分析噴霧干燥的產(chǎn)物，但在分析前不需研磨。
如下進行對樣品的感官評價
在約pH6的純化飲用水中，對作為2%蛋白w/v的分散體的樣品進行感官評價。邀請6-8名組員的非正式小組進行盲評，以比較實驗樣品和S013-K19-09A常規(guī)IEP pH6制品樣品(如下面實施例I所述制備)，并指出哪個樣品具有較顯著的豆腥味。
實施例I
本實施例說明了通過傳統(tǒng)的等電沉淀制備大豆蛋白分離物。
在室溫下,加入30 kg白色豆柏(soy white flake)到300 L的RO水中，并且通過加入IM氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH到8. 5。攪拌樣品30分鐘以提供蛋白水溶液。監(jiān)測提取過程的PH并且在整個30分鐘內(nèi)維持在8. 5。去除殘留的白色豆柏，并且將獲得的蛋白溶液通過離心和過濾而澄清，以產(chǎn)生278. 7 L的具有2. 93重量％的蛋白含量的過濾蛋白溶液。通過加入已用等體積水稀HCl將蛋白溶液的pH調(diào)至4.5，沉淀形成。通過離心收集沉淀，然后通過在2體積的RO水中將其重懸以洗滌。然后通過離心收集洗滌的沉淀?？偣搏@得32. 42 kg的洗滌的沉淀，其蛋白含量為18. 15重量％。這表示在澄清的提取溶液中蛋白質(zhì)產(chǎn)率為72. 0%。將16. 64 kg洗滌沉淀的整分試樣與等重量的RO水合并，然后利用氫氧化鈉將樣品pH調(diào)節(jié)到6。然后噴霧干燥pH調(diào)節(jié)的樣品以產(chǎn)生蛋白質(zhì)含量為93.80% (N x6. 25) d.b.的分離物。產(chǎn)物命名為S013-K19-09A常規(guī)IE F pH 6。
實施例2
本實施例說明了制備PH調(diào)節(jié)的大豆蛋白分離物一個方法。
在室溫下將30 kg最低程度熱處理的脫脂豆粉加入300 L的O. 15 M CaCl2溶液中，并攪拌30分鐘以提供蛋白水溶液。另外加入300 L的O. 075 M CaCl2溶液，并去除殘留的豆粉，通過離心澄清獲得的蛋白溶液以產(chǎn)生532. 5 L具有I. 22重量％的蛋白含量的離心的蛋白溶液。然后利用稀HCl將樣品的pH降至3. 09。
通過在聚醚砜(PES)膜上離心，使稀釋且酸化的蛋白提取物溶液體積從532 L減少至107 L，所述膜具有100，000道爾頓的分子量截留值。濃縮步驟和后續(xù)的膜處理步驟 均在約30°C下進行。利用370 L反滲透(RO)純水滲濾溶液，隨后進一步濃縮以提供37. 86kg具有13. 97重量％的蛋白含量的濃縮蛋白溶液。這表示初始澄清蛋白質(zhì)溶液的產(chǎn)率為
81.4重量％。
利用25% w/v的氫氧化鈉水溶液處理I. 5 kg的濃縮蛋白溶液樣品以使樣品的pH升至6，沉淀形成。通過在10，000 g下離心收集沉淀，然后凍干以形成稱為S009-D27-09AS701N的產(chǎn)物，其具有以干重量計106. 53重量％ (N x 6.25)的蛋白含量。
感官評價S009-D27-09A S70 IN的所有組員(6/6)將該樣品評為比常規(guī)IEP對照(如實施例I所述制備)的豆腥味小。
實施例3
本實施例說明了用于制備PH調(diào)節(jié)的大豆蛋白分離物的另一種方法。
在室溫下將60 kg最低程度熱處理的脫脂豆粉加入600 L的O. 15 M CaCl2溶液中，并攪拌30分鐘以提供蛋白水溶液。另外加入600 L的O. 075 M CaCl2溶液，并去除殘留的豆粉，通過離心和過濾澄清獲得的蛋白溶液以產(chǎn)生975 L具有I. 15重量％的蛋白含量的過濾的蛋白溶液。加入一半體積的水，并利用稀HCl將樣品的pH降至3. 05。
通過在聚醚砜(PES)膜上離心，使稀釋且酸化的蛋白提取物溶液體積從1505 L減少至305 L，所述膜具有100，000道爾頓的分子量截留值。濃縮步驟和后續(xù)的膜處理步驟均在約30°C下進行。利用650 L反滲透(RO)純水滲濾溶液，隨后進一步濃縮以提供59. 44kg具有15. 51重量％的蛋白含量的濃縮蛋白溶液。這表示初始過濾的蛋白質(zhì)溶液的產(chǎn)率為
82.2重量％。
在后續(xù)的加熱步驟中，以等體積的水稀釋10. 20 kg濃縮的蛋白溶液樣品以幫助混
八
口 ο
利用25% w/v氫氧化鈉水溶液將稀釋溶液的pH調(diào)至6，然后加熱到95°C 5分鐘，同時在夾套式蒸氣鍋中混合。調(diào)節(jié)到PH6時產(chǎn)生了大量的沉淀。
然后冷卻加熱的溶液，并以4，000 g離心使沉淀的材料與可溶部分分離。獲得的沉淀在反滲透(RO)純水中重懸用于噴霧干燥。干燥產(chǎn)物指定為S008-E11-09A S701NH，并且具有以干重量計101.02重量％ (N X 6.25)的蛋白含量。
感官評價S008-E11- 09A S701NH的大多數(shù)組員(5/8)將該樣品評定為比常規(guī)IEP對照(如實施例I所述制備)的豆腥味小。
實施例4
本實施例說明了制備PH調(diào)節(jié)的大豆蛋白分離物的另一種方法。
在室溫下將30 kg最低程度熱處理的脫脂豆粉加入300 L的O. 15 M CaCl2溶液中，并攪拌30分鐘以提供蛋白水溶液。另外加入300 L的O. 075 M CaCl2溶液，并去除殘留的豆粉，通過離心和過濾澄清獲得的蛋白溶液以產(chǎn)生525 L具有I. 32重量％的蛋白含量的過濾的蛋白溶液。加入一半體積的水，并利用稀HCl將樣品的pH降至3. 08。然后在90°C下將稀釋酸化的蛋白溶液加熱I分鐘，隨后冷卻到50°C作膜處理。
通過在聚醚砜(PES)膜上離心，使經(jīng)過稀釋、酸化和熱處理的蛋白提取物溶液體積從781. 5 L減少至156. 5 L，所述膜具有100，000道爾頓的分子量截留值。濃縮步驟和所有后續(xù)的膜處理步驟均在約50°C下進行。然后利用150 L反滲透(RO)純水滲濾溶液， 隨后進一步濃縮至43. 5 L的體積。然而利用另外的150 L反滲透(RO)純水滲濾溶液，隨后進一步濃縮至19. 5 L0然后將RO水加入樣品中，得到總質(zhì)量為72. 74 kg的稀釋蛋白溶液，其具有9. 47重量％的蛋白濃度。這表示初始過濾的蛋白質(zhì)溶液的產(chǎn)率為99. 4%。
利用25% w/v氫氧化鈉水溶液將30 kg稀釋的蛋白溶液樣品的pH調(diào)至6，然后加熱到90°C 5分鐘，同時在夾套式蒸氣鍋中混合。調(diào)至pH 6時產(chǎn)生了大量的蛋白沉淀。
冷卻加熱的溶液并讓沉淀沉降。潷去可溶性部分并用等體積的水代替以重懸固體。讓漿液沉降，然后再次潷去液相以去除剩余痕量的可溶性部分。
然后噴霧干燥獲得的沉淀。干燥產(chǎn)物指定為S010-E26-09A S701NH，并且具有以干重量計101. 46重量％ (N X 6.25)的蛋白含量。
感官評價S010-E26-09A S701NH的所有組員(6/6)將該樣品評定為比常規(guī)IEP對照(如實施例I所述制備)的豆腥味小。
實施例5
本實施例說明了制備PH調(diào)節(jié)的大豆蛋白分離物的另一種方法。
在60°C下將30 kg脫脂的白色豆柏加入300 L的O. 13 M CaCl2溶液中，并攪拌30分鐘以提供蛋白水溶液。去除殘留的白色豆柏，通過離心澄清獲得的蛋白溶液以產(chǎn)生252. 4L具有2. 72重量％的蛋白含量的離心的蛋白溶液。然后在60°C下將澄清的蛋白溶液加入188. 7 L反滲透(RO)純水滲濾中，并利用稀HCl將樣品的pH降至3. 38。
通過在聚醚砜(PES)膜上離心，使420 L稀釋酸化的蛋白提取物溶液體積減少至100 L，所述膜具有100，000道爾頓的分子量截留值，該步驟在約55°C的溫度下操作。在這一點上，利用150 L反滲透純水滲濾具有4. 82重量％的蛋白含量的酸化蛋白溶液,滲濾操作在約56°C下進行。然后濃縮該滲濾溶液到52 L的體積，并利用另外468 L的RO水滲濾，滲濾操作在約60°C下進行。在該第二次滲濾后，蛋白溶液從9. 99重量％的蛋白含量濃縮到13. 12重量％的蛋白含量，隨后利用水稀釋到6. 44重量％的蛋白含量以便于噴霧干燥或進一步處理。噴霧干燥或進一步處理前回收稀釋的蛋白溶液，初始澄清的蛋白溶液產(chǎn)率為74. 7重量％。
利用6 M氫氧化鈉水溶液處理I. 8 kg稀釋的蛋白溶液樣品以將樣品的pH提高到
6.08并形成沉淀。然后凍干樣品，得到稱為S023-L09-10A S701N的產(chǎn)物(未分級分離)。該產(chǎn)物具有103. 47重量％ (N X 6.25) d.b.的蛋白含量。[0084]另一份I. 8 kg稀釋的蛋白溶液樣品利用I. 8 L RO純水進一步稀釋，然后利用6 M氫氧化鈉水溶液處理以使樣品的PH提高到6. 00并形成沉淀。加熱pH 6的溶液到95 °C 5分鐘，然后凍干樣品。干燥產(chǎn)物稱為S023-L09-10A S701NH(未分級分離)，并具有103. 14重量％ (N X 6. 25) d.b.的蛋白含量。
實施例6
本實施例包括通過實施例2-5的方法制備的大豆蛋白分離物在水中溶解度的評價。使用Morr等，J. FoodSci. 50:1715-1718的方法的修改版本評價蛋白質(zhì)溶解度。
將供應(yīng)O. 5 g蛋白的足量蛋白粉稱入燒杯內(nèi)，然后加入少量反滲透(RO)純水，攪拌混合物直至形成均勻糊狀物。然后加入另外的水使體積達到約45 ml。然后用磁力攪拌器將燒杯內(nèi)容物緩慢攪拌60分鐘。在蛋白分散后立即測定pH，并用稀NaOH或HCl將pH調(diào)至適當(dāng)水平(2、3、4、5、6或7)。還在天然pH下制備樣品。對于pH調(diào)節(jié)的樣品，測量pH并在60分鐘攪拌期間校正2次。攪拌60分鐘后，將樣品用RO水補足至50 ml總體積，得到1%蛋白w/v分散體。用Leco儀器通過燃燒分析測量分散體的蛋白含量。然后將分散體的整份試樣在7，800 g下離心10分鐘，該步驟沉淀了不溶性材料并得到澄清的上清液。通過Leco分析測量上清液的蛋白含量，然后如下計算產(chǎn)物的蛋白溶解度溶解度(%)=(上清液中蛋白質(zhì)％/初始分散體中蛋白質(zhì)％) X 100。
在實施例2-5中產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分離物的天然pH值在下面表I中示出
表I-以1%蛋白w/v在水中制備的分散體的天然pH
權(quán)利要求
1.大豆蛋白制品，其具有至少約60重量％(N X 6.25) d.b.的蛋白含量；天然pH約為6;并且沒有豆腥味。
2.權(quán)利要求
I的大豆蛋白制品，其具有至少約90重量％(N X 6.25)的蛋白含量。
3.權(quán)利要求
I的大豆蛋白制品，其具有至少約100重量％(N X 6.25)的蛋白含量。
4.權(quán)利要求
I的大豆蛋白制品，其在約4-約7的pH范圍內(nèi)在水中的溶解度低。
5.權(quán)利要求
I的大豆蛋白制品，其在約2-約7的pH范圍內(nèi)在水中基本不溶。
6.包含權(quán)利要求
I的大豆蛋白制品的食品組合物。
7.一種制備權(quán)利要求
I的大豆蛋白制品的方法，其包括 提供大豆蛋白制品水溶液，其具有至少約60重量％ (N X 6.25) d.b.的蛋白含量；在低于約4. 4的pH下在水介質(zhì)中完全可溶；并且所述pH范圍熱穩(wěn)定， 調(diào)節(jié)所述溶液的PH到約pH6，以沉淀由此獲得的大豆蛋白，和 任選干燥全部PH調(diào)節(jié)的樣品，或 任選回收并干燥沉淀的材料，或 任選熱處理PH調(diào)節(jié)的溶液然后干燥全部樣品，或 任選熱處理PH調(diào)節(jié)的溶液然后回收并干燥沉淀的材料。
8.權(quán)利要求
7的方法，其中在約70°C-約160°C的溫度下進行所述熱處理約2秒-約60分鐘。
9.權(quán)利要求
8的方法，其中在約80°C-約120°C的溫度下進行所述熱處理約15秒-約15分鐘。
10.權(quán)利要求
9的方法，其中在約85°C-約95°C的溫度下進行所述熱處理約I-約5分鐘。
11.一種制備權(quán)利要求
I的大豆蛋白制品的方法，其包括 (a)用鈣鹽水溶液，特別是氯化鈣溶液提取大豆蛋白源，以使大豆蛋白從蛋白源中溶出，并形成大豆蛋白水溶液， (b)將所述大豆蛋白水溶液與殘留大豆蛋白源分離， (c)任選稀釋所述大豆蛋白水溶液， (d)調(diào)節(jié)所述大豆蛋白水溶液的pH至約I.5-約4. 4，優(yōu)選約2-約4，以產(chǎn)生酸化澄清的大豆蛋白溶液， (e)任選熱處理所述酸化溶液，以降低抗營養(yǎng)胰蛋白酶抑制劑的活性和微生物載量， (f)使用選擇性膜技術(shù)濃縮所述澄清的大豆蛋白水溶液同時保持離子強度基本恒定， (g)任選滲濾所述濃縮的大豆蛋白溶液， (h)任選對所述濃縮的大豆蛋白溶液進行巴氏消毒，以減少微生物載量， (i)調(diào)節(jié)所述大豆蛋白水溶液的PH至約pH6，以沉淀由此獲得的大豆蛋白，并且 任選干燥全部PH調(diào)節(jié)的樣品，或 任選回收并干燥沉淀的材料，或 任選熱處理PH調(diào)節(jié)的溶液然后干燥全部樣品，或 任選熱處理PH調(diào)節(jié)的溶液然后回收并干燥沉淀的材料。
12.權(quán)利要求
11的方法,其中在約70°C-約160°C的溫度下進行所述熱處理約2秒-約60分鐘。
13.權(quán)利要求
12的方法，其中在約80°C-約120°C的溫度下進行所述熱處理約15秒-約15分鐘。
14.權(quán)利要求
13的方法，其中在約85°C-約95°C的溫度下進行所述熱處理約1_約5分鐘。
專利摘要
具有約6的天然pH并且無豆腥味的pH調(diào)節(jié)的大豆蛋白制品、特別是分離物由以下方式提供處理大豆蛋白制品或在制備所述大豆蛋白制品中產(chǎn)生的大豆蛋白濃縮溶液，所述大豆蛋白制品在pH低于約4.4的水介質(zhì)中完全可溶并且在這個pH范圍中熱穩(wěn)定。
文檔編號A23J3/16GKCN102791143SQ201080064424
公開日2012年11月21日 申請日期2010年12月22日
發(fā)明者B.E.格林, C.D.海登, E.卡蒂蓬, J.特格森, K.I.塞加爾, M.施維策爾, R.桑普森, R.羅塞, S.梅迪娜 申請人:伯康營養(yǎng)科學(xué)(Mb)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan