Brevet FR2239949A1 — publié le 19750307

La présente invention a pour objet un procédé pour l'obtention d'isolats purifiés de protéines de tournesol. I1 est connu, qu'actuellement, on cherche de nouvelles sources de protéines, d'une part pour remédier à la malnutrition de plus de la moitié de la population du monde et, d'autre part, pour répondre aux nouveaux marchés résultant de ltévolution des modes d'alimentation dans les pays industrialisés. Parmi les nouvelles sources de protéines utilisées actuellement, telles que les végétaux, les algues, les bactéries et les levures, les graines oléagineuses, notamment celles de soja, tournesol, colza, coton sont des matières premières de choix en raison de leur abondance. On connatt déjà des procédés pour ltobtention de protéines à partir de tournesol ; on peut citer par exemple le procédé dit de précipitation-lavage, décrit notamment par GHEPASUDDIN, CATER et MATTIL dans Ford Technique vol. 24 p242 (1970). Ce- procédé comprend les étapes essentielles suivantes a) la solubilisation alcaline des protéines contenues dans le tourteau de tournesol déshuilé par de l'hydroxyde de sodium contenant du sulfite de sodium. b) la clarification de la suspension ainsi obtenue par centrifugation ou décantation, qui permet de séparer la solution protéique alcaline du résidu solide comprenant essentiellement la cellulose et les hemieelluloses. c) la précipitation des protéines contenues dans la solution alcaline par-acidification au point isodlectrique, ce point correspondant au pH pour lequel la solubilisation des protéines de tournesol est minimale. d) la purification des protéines sous forme insoluble obtenues dans I'étape précédente par lavage à l'eau suivie de centrifugations ou de filtrations puis par lavage à l'alcool-éther. Lesdites protéines ainsi isolées sont séchées par exes- ple par lyophilisation-ou atomisation. On obtient par ce procédé des isolats de protéines de coloration foncée qui se=sont révélés impropres au filage, en raison de la présence de substances à consistance mucilagineuse en solution concentrée alcaline qui obturent les filières. On vient maintenant de trouver un procédé qui permet de préparer des isolats de protéines purifiés, ctest-à-dire dépourvus de substances responsables de l'Obturation des filières. la présente invention concerne en outre la fabrication d'isolats de protéines présentant une coloration plus faible que celle des isolats obtenus par les procédés classiques. Le procédé de purification des isolats de protéines selon la présente invention consiste à traiter par de la chaux, de préférence par une suspension aqueuse de chaux, les solutions de protéines de tournesol obtenues, de façon connue en soi, par dissolution alcaline d'une dispersion aqueuse de tourteau de tournesol et élimination du résidu insoluble par tamisage ou centrifugation, la quan titré de chaux mise en oeuvre étant telle que la concentration en CaO de la solution résultante soit comprise entre 2 et 7 g/l ; à séparer de la solution le précipité gélatineux formé par l'addition de chaux, à acidifier ltextrait de protéines clarifié résultant à l'aide d'une solution acide, jusqu'à un pH compris entre 4,5 et 5,5 et de préférence entre 5,2 et 5,3 pour faire précipiter les protéines et à séparer le précipité protéique formé des eaux mères, ledit précipité protéique ainsi isolé étant ultérieurement soumis à un lavage. Selon un mode préféré de mise en oeuvre du procédé de 1 T invention : a) on forme une dispersion dans de l'eau avec le tourteau de tournesol broyé à une granulométrie de préférence inférieure à l mm, la quantité d'eau mise en oeuvre représentant 8 à 20 fois le poids du tourteau, sa température étant comprise entre 20 et 55 "C et de préférence entre 45 et 55 C. b) on ajoute à ladite'dispersion une solution contenant un alcali et du sulfite de sodium à une température comprise entre 20 et 55"C et de préférence entre 45 et 55"C en quantités telles que la còncentration finale en sulfite de la solution formée soit comprise entre 1 et 2 g/l et que le pH de ladite solution soit compris entre 10,5 et 12,5 et de préférence entre 11 et 12. c) on laisse macérer sous agitation continue ou intermit- tente la solution obtenue en b) pendant au moins 15 mn et de préférence pendant 15 à 30 mn. d) on sépare de la solution par un moyen connu en soi le résidu insoluble, la solution résultante constituant l'extrait essoré. e) on ajoute à l'extrait essoré obtenu à l'étape précédente une suspension aqueuse de chaux en quantité suffisante pour que la concentration en CaO dans ledit mél.ange obtenu soit comprise ew tre 2 et 7g/l. Le précipité gélatineux formé par cette addition de chaux est éliminé du mélange par centrifugation, débourbage ou tout autre moyen convenable. La solution recueillie constitue l'ex- trait protéique purifié. f) on acidifie l'extrait protéiqueclarifié à l'aide d'une solution acide jusqu'à un pH compris entre 4,5 et 5,5 et de préférence entre 5,2 et 5,3 pour faire précipiter les protéines. g)-on sépare par un moyen connu en soi, par exemple par centri fugation-ou,-débourbage, le précipité protéinique des eaux mères, et on lave ledit précipité à l'eau. Les protéines ainsi extraites peuvent être ultérieurement séchées par lyophilisation ou par atomisation. Selon une variante du procédé de l'invention, on effectue la dissolution des protéines en présence de chaux, ctest-à-dire qutsà la dispersion aqueuse préparée à 11 étape a), on ajoute simultanément une suspension de chaux et une solution alcaline de sulfite, les quantités de chaux, de sulfite de sodium et d'alcali étant telles que les concentrations finales dans le mélange de tourteau soient de 2 à 7g/l pour la chaux de 1 à 2 g/1 pour le sulfite et que le pH du mélange résultant soit compris entre 10,5 et 12,5 et de préférence entre 11 et 12. -On procède ensuite la séparation du résidu insoluble et gélatineux par centrifugation, débourbage etc...; les étapes ulté- rieures f et g du traitement sont telles que décrites précédemment. Le tourteau de tournesol mis en oeuvre dans le procédé de l'invention est broyé à une granulométrie moyenne de préférence infé- rieure à 1 mm, pour que la dispersion dans l'eau soit rapide et stable. Dans l'étape b du procédé selon l'invention,' on utilise un alcali quelconque tel que par exemple l'hydroxyde de sodium, lthydroxyde de potassium, le carbonate de sodium ou une solution ammoniacale. La quantité d'alcali mise en oeuvre permet d'ajuster le pH de la solution à une valeur comprise entre 10,5 et 12,5 et de préférence entre 11 et 12. On utilise avantageusement une solution d'hydroxyde de sodium contenant du sulfite de sodium, la quantité d'hydroxyde de sodium étant telle que la concentration en hydroxyde de sodium du mélange formé soit comprise entre 3 et 6g/l et de préférence 4g/l. La température à laquelle on opère n'est pas critique ; cependant I'extractlon des constituants solubles est plus poussée quand on opère-à une température de l'ordre de 200C à 550C. Par exemple, on considère que la solubilisation est pratiquement achevée au bout de 30 mn lorsqu'on effectue les étapes a) et b) du procédé à une température comprise entre 45 et 55 C. Le résidu insoluble est ensuite séparé du mélange par tamisage ou essorage centrifuge. Selon une variante de mise en oeuvre du procédé de l'in vent ion le résidu recueilli est repris une ou plusieurs fois par une solution alcaline de sulfite de sodium dans les mêmes conditions qu'à l'étape b) pour récupérer par dilution les protéines retenues dans le résidu par imbibition. En général, après un nouvel essorage centrifuge le résidu est considéré comme étant épuisé et le second extrait recueilli est mélangé au premier extrait, l'ensemble constituant alors l'extrait essoré. L'addition de chaux à lu extrait essoré provoque la formation d'un précipité gélatineux formé des substances à consistance mucilagineuse. On a trouvé que pratiquement toutes les substances à consistance mucilagineuse sont précipitées lorsque la quantité de chaux ajoutée à l'extrait essoré est telle que la concentration du mélange extrait essoré-chaux soit comprise entre 2 et 7g/l. L'extrait protéique clarifié obtenu après débourbage du mélange extrait essoré-chaux est acidifié jusqu'à un pH compris entre 4,5 et 5,5 et de préférence entre 5,2 et 5,3. On utilise de préférence une solution normale d'acide sulfurique ou chlorhydrique. Cependant, on peut mettre en oeuvre toute solution acide telle que phosphorique, acétique, lactique, pour abaisser-le pH de la solution.Cette gamme de pH correspond à la zone de précipitation optimale des protéines et de maintien en solution d'une partie des pigments. Le précipité protéique est séparé des eaux mères par centrifugation ou débourbage. Ainsi, selon le procédé de l'invention, l'extrait de protéines obtenu est dépourvu de substances à consistance mucilagineuse et appauvri en pigments. Le filage des substances protéiques ainsi préparées est donc facilité en raison de l'absence des s.ubstances mucilagineuses occasionnant l'obturation des filières. Le précipité protéique obtenu après acidification de l'extrait protéique clarifié est lavé ultérieurement par mise en sus égal pension dans 1 eau, par exemple dans un volume d'eau/egacelui de l'extrait clarifié. Les protéines lavées sont ensuite recueillies par filtration, centrifugation ou débourbage. Ces protéines ainsi obtenues peuvent être séchées par lyophilisation ou atomisation. Dans le cas du séchage par atomisation la température de Flair est comprise entre 150 et 3000C et la température du produit sec entre 75 et 95 C. Les isolats purifiés sont entièrement solubles en milieu alcalin. Le degré de purification peut être Juge d'après l'enri- chissement en azote des préparations. Ainsi un isolat de protéines de tournesol préparé sans -purification contient de 14 à 14,5% d'azote, tandisqu'un isolat préparé dans les mêmes conditions mais avec purification contient en moyenne environ 15%, le plus souvent mebme 155% d'azote , l'azote étant dosé par la méthode de KJELDAHL. L'aptitude au filage des isolats de protéines est caractérisée par leur solubilité dans l'hydroxyde de sodium. Ainsi les isolats de protéines selon l'invention sont entièrement solubles dans l'hydro- xyde de sodium, tandis que la solubilité des isolats de protéines obtenus selon le procédé connu décrit ci-dessus est faible. EXEMPLE 1 On a formé une dispersion dans l'eau avec 5 kg de tourteau de tournesol et 451 'eau. Le tourteau de tournesol ayant une granulométrie moyenne de 0,5 mm , la température de l'eau étant de 50 C. On-a ajouté ensuite sous agitation continue 5 1 d'une solution alcaline de sulfite de sodium préparée à partir de 200g dthydro- xyde de sodium et 75 g de sulfite de sodium. La température de la solution-alcaline-te sulfite de sodium était de 50 C. La concentration du mélange résultant était de 4g/l en hydroxyde de sodium et 1,5 g/l en sulfite de sodium. On a laissé macérer sous agitation continue le mélange résultant pendant 20 mn en maintenant la température à 500C. Le résidu insoluble a été ensuite séparé de la solution par centrlfugation à l'aide d'une centrifugeuse du type décanteur centrifuge. .A température ambiante, on a ajouté à 301 de l'extrait essoré une suspension aqueuse de CaO, formée avec 245 g de CaO dans 5 1 d'eau. Le précipité gélatineux a été éliminé du mélange par débourbage. La solution recueillie constituant l'extrait protéique clarifié a été acidifiée à l'aide d'une solutionnormale d'acide sulfurique jusqutà un pH de.5,2 pour faire précipiter les protéines. Le précipité protéique a été séparé des eaux-mères par centrifugation. On a trouvé que les eaux-mères contenaient encore 20 p. 100 de l'azote du tourteau, dont la moitié était de nature protéique, mais n'était pas précipité ; elles étaient chargées en pigments ; les protéines ont été précipitées dans cette zone de pH avec une cer- taine sélectivité. Le précipité protéique a été remis en suspension homogène dans un volume d'eau égal à celui de l'extrait clarifié. On a sépa- ré les protéines lavées de l'eau par centrifugation. Les protéines lavées ont été ensuite séchées par lyophilisation. Le produit sec titrait 15,3% en azote. L'isolat de protéines après réhydratation redissous dans l'hydroxyde de sodium 0,25 N donne des solutions limpides sans aucun sédiment. EXEMPLE 2 On a formé une dispersion dans l'eau avec 5 kg de tourteau de tournesol et 45 litres d'eau, le tourteau de tournesol ayant une granulométrie moyenne de 0,5 mm, la température de liteau étant de 500C. On a ajouté ensuite sous agitation continue 5 litres d'une solution contenant 200 g d'hydroxyde de sodium, 75g de sulfite de sodium et 350 g de chaux vive, à la température dé 500 C. La concentration du mélange résultant était de 4g/l en hydroxyde de sodium, 1,5 g/l en sulfite de sodium et 7 g/l en chaux. On a laissé macérer pendant 2Q minutes en maintenant la température à 50 C. Le résidu insoluble a été séparé par tamisage, saivi d' un essorage sur toile ; l'extrait a été clarifié par débourbage. Les protéines ont été précipitées, lavées et séchées dans les mimes conditions qui l'exemple 1. Le produit sec titrait 14,8% en azote. Elles ont été troussez entibrement solubles dans une solution dthydroxyde de sodium 0,25 N. EXEMPLE 3 (comparaison) On a ferméune dispersion dans l'eau avec 5 kg de tourteau de tournesol et 45 litres d'eau, le tourteau ayant une granulométrie moyenne de 0,5 liai, la température de l'eau étant de 500C. On a ajouté ensuite sous agitation continue 5 litres d'uné solution contenant 200g d'hydroxyde de sodium et 75 g de sulfite de sodium, à la température de 50 C. La concentration du mélange résultant était de 4 g/l en hydroxyde de sodium et 1,5 g/i en sulfite de sodium. On a laissé macérer pendant 20 minutes à la température de 5000. Le résidu insoluble a été séparé par centrifugation à l'aide d'une centrifugeu- se du type décanteur centrifuge. L'extrait récupéré a été clarifié par débourbage.. Les protéines ont été alors précipitées, lavées et séchées dans les conditions décrites ci-dessus. Le produit sec contenait 14,3% d'azote. Le produit ainsi obtenu ntest pas complètement soluble dans lthydroxyde de sodium 0,25 N ; les solutions sont troubles et contiennent des grumeaux mucilagineux qu'une centrifugation rassemble en un culot visqueux. REVENDIGATIONss 1. Procédé pour l'obtention d'isolats purifiés de protéines de tournesol, caractérisé en ce qu'il consiste (1) à traiter par de la chaux les solutions de protéines de tournesol, obtenues de façon connue en soi, par dissolution alcaline d'une dispersion aqueuse de tourteau de tournesol et élimination du résidu insoluble par tamisage ou centrifugation, la quantité de chaux mise en oeuvre étant telle que la concentration en-CaO de la solution résultante soit comprise entre 2. et 7 g/î, (2) à séparer le précipité gélatineux formé par l'addition de chaux, (3) à acidifier l'extrait de protéines clarifié résultant à l'aide d'une solution acide, jusqu'à un pH compris entre 4,5 et 5,5 et de préférence entre 5,2 et 5,3 pour faire précipiter les protéines et maintenir les pigments en solution, et à séparer des eaux-mères le précipité protéique formé, ledit précipité protéique ainsi isolé étant ultérieurement soumis à un lavage. 2. Procédé selon la revendication 1, caraetdrisé-en ce qu'on utilise une suspension aqueuse de chaux. 3. Procédé pour l'obtention d'isolats purifiés de protéines de tournesol, caractérisé en ce qu'il consiste a) A fori-er wie dispersion dans de l'eau avec un tourteau de tournesol broyé à une granulométrie moyenne,de préférence inférieure à 1 mm, la quantité d'eau mise en oeuvre représentant 8 à 20 fois le poids du'tourteau, sa température étant comprise entre 20 et 55 C et de préférence entre 45 et 550C. b) A aJouter à ladite dispersion une solution contenant un alcali et du sulfite de sodium à une température comprise entre 20 et 55 C et de préférence entre 45 et 55 C en quantités telles que la concentration finale en sulfite de sodium de la solution formée soit comprise entre 1 et 2 g/l et que le pH de ladite solution soit compris entre 10,5 et 12,5 et de préférence entre 11 et 12. c) à laisser macérer sous agitation continue ou intermittente la solution obtenue en b) pendant au moins 15 mn et de préférence pendant 15 à 30 mn. d) à séparer. de la solution le résidu insoluble, la solution résultante constituant l'extrait essoré e) à ajouter à l'extrait essoré obtenu à l'étape d) une suspension aqueuse de chaux en quantité suffisante pour que la concentration en chaux dans ledit mélange obtenu soit comprise entre 2 et 7 g/l, le précipité gélatineux formé étant éliminé et la solution recueillie constituant l'extrait protéique clarifié. f) à acidifier l'extrait protéique clarifié à l'aide d'une solution acide jusqu'à un pH compris entre 4,5 et 5,5 et de préférence entre 5,2 et 5,3. g) à séparer des eaux-mères le précipité protéique formé à-l'étape f) et à laver ledit précipité à l'eau. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que à l'étape b) on utilise comme alcali l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de potassium ou une solution ammoniacale. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on utilise l'hydroxyde de sodium en quantité telle que la concentration en hydroxyde de sodium du mélange soit comprise entre 3 et 6 gel et de préférence 4 g/l. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que,pour acidifier l'extrait protéique clarifié, on utilise une solution normale diacide sulfurique, une solution normale d'acide chlorhydrique ou une solution d'un autre acide permettant d'abaisser le pH de l'extrait protéique clarifié jsqu'à une valeur comprise entre 4,5 et 5,5 et de préférence entre 5,2 et 5,3. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on utilise une solution d'acide phosphorique, acétique ou lactique. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendication 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de séchage par lyophilisation ou atomisation. 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé.en ce qu'à la dispersion aqueuse du tourteau on ajoute simultanément une suspension aqueuse de chaux et une solution alcaline de sulfite de sodium quantités telles que les concentrations du mélange soient de 2 à 7 g/l pour la chaux, de 1 à 2 g/l pour le sulfite de sodium, le pH du mélange résultant étant compris entre 10,5 et 12,5. 10. Procédéselon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on répète les étapes a) et b) une ou plusieurs fois pour récupé r-èe,par.dilution les protéines retenues dan-s le résidu insoluble par imbibition. 11. Isolats purifiés de protéines de tournesol-obtenus par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 et caractérisés en ce qu'ils sont sensiblement exempts de substances mucilagineuses et peu pigmentés.