ПОЛУЧЕНИЕ КИСЛОТОРАСТВОРИМЫХ ИЗОЛЯТОВ СОЕВОГО БЕЛКА
PRODUCTION OF ACID-SOLUBLE ISOLATES OF SOYA BEAN PROTEIN

Ссылка на родственные заявки
Для данной заявки согласно Кодексу законов США, раздел 35, статья 119(e), испрашивается приоритет по предварительной заявке №61/213 648, поданной 30 июня 2009 г.
Область техники
Данное изобретение относится к области производства соевых белковых продуктов.
Уровень техники
В предварительных патентных заявках США №№61/107112 (7865-373), поданной 21 октября 2008 г., 61/193457 (7865-374), поданной 2 декабря 2008 г., 61/202070 (7865-376), поданной 26 января 2009 г., 60/202553, поданной 12 марта 2009 (7865-383), 61/213717 (7865-389), поданной 7 июля 2009 г., 61/272241 (7865-400), поданной 3 сентября 2009 г. и патентной заявке США №12/603087 (7865-415), поданной 21 октября 2009 г. (публикация патента США №2010-0098818), принадлежащих заявителю данной заявки, раскрытие которых включено здесь посредством ссылок, описывается получение соевого белкового продукта, предпочтительно изолята соевого белка, который является полностью растворимым при низких величинах рН и способен к обеспечению прозрачных и стойких к нагреванию растворов при таких низких значениях рН. Этот соевый белковый продукт может использоваться для белкового обогащения пищевых продуктов, в частности, безалкогольных напитков и спортивных напитков, а также других кислых водные композиций без осаждения белка. Соевый белковый продукт готовится посредством подвергания источника соевого белка экстракции водным раствором хлорида кальция при естественном показателе рН, при необходимости разбавления полученного водного раствора соевого белка, доведения рН водного раствора соевого белка до значения от около 1,5 до около 4,4, предпочтительно от около 2,0 до около 4,0, получения прозрачного подкисленного раствора соевого белка, который при необходимости может быть сконцентрирован и/или подвергнут диафильтрации перед сушкой.
Сущность изобретения
Авторами изобретения в настоящее время найдено, что соевый белковый продукт с сопоставимыми свойствами может быть получен способом, включающим экстракцию источника соевого белка раствором одновалентной соли, сопровождаемую до или после концентрирования добавлением к экстрагированному белковому раствору хлорида кальция. Образующийся при добавлении хлорида кальция осадок перед последующей обработкой удаляется.
Предлагаемый здесь соевый белковый продукт является растворимым при кислотных величинах показателя рН с тем, чтобы обеспечить получение прозрачных и устойчивых к нагреванию его водных растворов. Данный соевый белковый продукт может использоваться для белкового обогащения пищевых продуктов, в частности, безалкогольных напитков и спортивных напитков без осаждения белка.
В соответствии с одним объектом настоящего изобретения обеспечивается способ получения соевого белкового продукта с содержанием белка в пересчете на сухую массу (d.b.) (N×6,25) по меньшей мере около 60 масс.%, предпочтительно по меньшей мере около 90 масс.%, более предпочтительно по меньшей мере около 100 масс.%, который включает:
(a) подвергание источника соевого белка экстракции раствором соли, предпочтительно водным раствором хлорида натрия при температуре по меньшей мере около 1°С, предпочтительно от около 15°С до около 35°С с тем, чтобы вызвать солюбилизацию соевого белка в источнике соевого белка и привести к образованию водного белкового раствора, имеющего содержание белка от около 5 до около 50 г/л, предпочтительно от около 10 до около 50 г/л и рН от около 1,5 до около 11, предпочтительно от около 5 до около 7;
(b) отделение водного белкового раствора от остаточных количеств источника соевого белка;
(c) увеличение концентрации белка в водном белковом растворе до величины от около 50 до около 400 г/л, предпочтительно от около 100 до около 250 г/л при сохранении по существу постоянного показателя ионной силы посредством применения для получения концентрированного белкового раствора мембранно-селективной технологии;
(d) при необходимости диафильтрацию сконцентрированного белкового раствора;
(e) добавление раствора соли кальция, предпочтительно водного раствора хлорида кальция к сконцентрированному белковому раствору до достижения электропроводности от около 15 мСм до около 85 мСм, предпочтительно от около 17 мСм до около 25 мСм с тем, чтобы вызвать выпадение осадка в сконцентрированном белковом растворе;
(f) удаление осадка из сконцентрированного белкового раствора;
(i) разбавление осветленного белкового раствора в воде, взятой в количествах от около 2 до около 20 объемов, предпочтительно от около 10 до около 15 объемов, имеющей температуру от около 2°С до около 90°С, предпочтительно от около 10°С до около 50°С, более предпочтительно около 20°С до около 30°С;
(h) подкисление полученного раствора до рН от около 1,5 до около 4,4, предпочтительно от около 2,0 до около 4,0 для получения прозрачного подкисленного белкового раствора;
(i) при необходимости тонкую конечную очистку прозрачного подкисленного белкового раствора;
(j) увеличение концентрации подкисленного прозрачного белкового раствора до величины от около 50 до около 300 г/л, предпочтительно от около 100 до около 200 г/л при поддержании показателя ионной силы по существу неизменным с применением мембранно-селективной технологии с тем, чтобы получить второй сконцентрированный белковый раствор;
(к) при необходимости диафильтрацию второго сконцентрированного белкового раствора; и
(l) при необходимости, сушку второго сконцентрированного белкового раствора для обеспечения соевого белкового продукта, имеющего содержание белка по меньшей мере около 60 масс.% (N×6,25) d.b., предпочтительно по меньшей мере около 90 масс.%, более предпочтительно по меньшей мере около 100 масс.%.
В соответствии с изобретением в данную методику могут быть внесены многочисленные изменения, имеющие целью получение соевого белкового продукта, который являлся бы растворимым, прозрачным и устойчивым к нагреванию в кислой водной среде.
В одном таком варианте к водному белковому раствору после отделения от источника соевого белка и до концентрирования раствора может быть добавлен раствор соли кальция, предпочтительно водный раствор хлорида кальция. Образующийся на этом этапе в результате добавления хлорида кальция осадок удаляется.
Полученный водный раствор соевого белка может быть подвергнут дальнейшей обработке посредством выполнения этапов концентрирования, разбавления, регулирования рН, дальнейшего концентрирования и сушки, как описано выше.
Соответственно, в следующем объекте настоящего изобретения обеспечивается способ получения соевого белкового продукта с содержанием белка по меньшей мере около 60 масс.% (N×6,25) d.b., предпочтительно по меньшей мере около 90 масс.%, более предпочтительно по меньшей мере около 100 масс.%, который включает:
(а) подвергание источника соевого белка экстракции раствором соли, предпочтительно водным раствором хлорида натрия при температуре по меньшей мере около 1°С, предпочтительно от около 15°С до около 35°С с тем, чтобы вызвать солюбилизацию соевого белка в источнике соевого белка и привести к образованию водного белкового раствора, имеющего содержание белка от около 5 до около 50 г/л, предпочтительно от около 10 до около 50 г/л и рН от около 1,5 до около 11, предпочтительно от около 5 до около 7;
(b) отделение водного белкового раствора от остаточных количеств источника соевого белка;
(c) добавление раствора соли кальция, предпочтительно водного раствора хлорида кальция к водному белковому раствору до достижения электропроводности от около 15 мСм до около 85 мСм, предпочтительно от около 17 мСм до около 25 мСм с тем, чтобы вызвать выпадение осадка в водном белковом растворе;
(d) удаление осадка из водного раствора соевого белка;
(e) увеличение концентрации белка в растворе соевого белка до величины от около 50 до около 400 г/л, предпочтительно от около 100 до около 250 г/л при сохранении по существу постоянного показателя ионной силы посредством применения для получения концентрированного белкового раствора мембранно-селективной технологии;
(f) при необходимости диафильтрацию сконцентрированного белкового раствора;
(g) разбавление сконцентрированного и при необходимости подвергнутого диафильтрации белкового раствора в воде, взятой в количествах от около 2 до около 20 объемов, предпочтительно от около 10 до около 15 объемов, имеющей температуру от около 2°С до около 90°С, предпочтительно от около 10°С до около 50°С, более предпочтительно около 20°С до около 30°С;
(h) подкисление полученного раствора до рН от около 1,5 до около 4,4, предпочтительно от около 2,0 до около 4,0 для получения прозрачного подкисленного белкового раствора;
(i) при необходимости тонкую конечную очистку прозрачного подкисленного белкового раствора;
(j) увеличение концентрации подкисленного прозрачного белкового раствора до величины от около 50 до около 300 г/л, предпочтительно от около 100 до около 200 г/л при поддержании показателя ионной силы по существу неизменным с применением мембранно-селективной технологии с тем, чтобы получить второй сконцентрированный белковый раствор;
(к) при необходимости диафильтрацию второго сконцентрированного белкового раствора; и
(l) при необходимости, сушку второго сконцентрированного белкового раствора для обеспечения соевого белкового продукта, имеющего содержание белка по меньшей мере около 60 масс.% (N×6,25) d.b., предпочтительно по меньшей мере около 90 масс.%, более предпочтительно по меньшей мере около 100 масс.%.
В другом варианте к водному белковому раствору после отделения от источника соевого белка и до концентрирования раствора может быть добавлен раствор соли кальция, предпочтительно водный раствор хлорида кальция. Образующийся на этом этапе в результате добавления хлорида кальция осадок удаляется.
Полученный водный раствор соевого белка может быть далее подвергнут обработке на этапах частичного концентрирования, разбавления, регулирования рН, дальнейшего концентрирования и сушки.
Соответственно, согласно следующему объекту настоящего изобретения обеспечивается способ получения соевого белкового продукта с содержанием белка d.b. (N×6,25) по меньшей мере около 60 масс.%, предпочтительно по меньшей мере около 90 масс.%, более предпочтительно по меньшей мере около 100 масс.%, который включает:
(a) подвергание источника соевого белка экстракции раствором соли, предпочтительно водным раствором хлорида натрия при температуре по меньшей мере около 1°С, предпочтительно от около 15°С до около 35°С с тем, чтобы вызвать солюбилизацию соевого белка в источнике соевого белка и привести к образованию водного белкового раствора, имеющего содержание белка от около 5 до около 50 г/л, предпочтительно от около 10 до около 50 г/л и рН от около 1,5 до около 11, предпочтительно от около 5 до около 7;
(b) отделение водного белкового раствора от остаточных количеств источника соевого белка;
(c) добавление раствора соли кальция, предпочтительно водного раствора хлорида кальция к водному белковому раствору до достижения электропроводности от около 15 мСм до около 85 мСм, предпочтительно от около 17 мСм до около 25 мСм с тем, чтобы вызвать выпадение осадка в водном белковом растворе;
(d) удаление осадка из водного раствора соевого белка;
(e) частичное концентрирование водного белкового раствора до около 50 г/л или менее при поддержании показателя ионной силы по существу постоянным посредством применения мембранно-селективной технологии с целью обеспечения частично сконцентрированного белкового раствора;
(f) при необходимости диафильтрацию частично сконцентрированного белкового раствора;
(g) разбавление частично сконцентрированного белкового раствора в воде, взятой в количествах от около 0,5 до около 20 объемов, предпочтительно от около 1 до около 10 объемов, более предпочтительно от около 2 до около 5 объемов, имеющей температуру от около 2°С до около 90°С, предпочтительно от около 10°С до около 50°С, более предпочтительно около 20°С до около 30°С;
(h) подкисление полученного раствора до рН от около 1,5 до около 4,4, предпочтительно от около 2,0 до около 4,0 для получения прозрачного подкисленного белкового раствора;
(i) при необходимости тонкую конечную очистку прозрачного подкисленного белкового раствора;
(j) увеличение концентрации подкисленного прозрачного белкового раствора до величины от около 50 до около 300 г/л, предпочтительно от около 100 до около 200 г/л при поддержании показателя ионной силы по существу неизменным с применением мембранно-селективной технологии с тем, чтобы получить сконцентрированный белковый раствор;
(к) при необходимости диафильтрацию сконцентрированного белкового раствора; и
(1) при необходимости, сушку сконцентрированного белкового раствора для обеспечения соевого белкового продукта, имеющего содержание белка по меньшей мере около 60 масс.% (N×6,25) d.b., предпочтительно по меньшей мере около 90 масс.%, более предпочтительно по меньшей мере около 100 масс.%.
В еще одном варианте к водному раствору соевого белка после отделения от источника соевого белка и до концентрирования раствора может быть добавлен раствор соли кальция, предпочтительно водный раствор хлорида кальция. Образующийся на этом этапе в результате добавления хлорида кальция осадок удаляется.
Полученный водный раствор соевого белка может быть разбавлен для уменьшения его электропроводности, например, одним объемом воды, а затем его показатель рН отрегулирован с помощью кислоты. Подкисленный раствор может быть затем сконцентрирован и при необходимости подвергнут диафильтрации для дальнейшего уменьшения его электропроводности, приводящего к готовому к сушке прозрачному раствору с низким рН.
Соответственно, в другом объекте настоящего изобретения обеспечивается способ получения соевого белкового продукта с содержанием белка d.b. (N×6,25) по меньшей мере около 60 масс.%, предпочтительно по меньшей мере около 90 масс.%, более предпочтительно по меньшей мере около 100 масс.%, который включает:
(а) подвергание источника соевого белка экстракции раствором соли, предпочтительно водным раствором хлорида натрия при температуре по меньшей мере около ГС, предпочтительно от около 15°С до около 35°С с тем, чтобы вызвать солюбилизацию соевого белка в источнике соевого белка и привести к образованию водного белкового раствора, имеющего содержание белка от около 5 до около 50 г/л, предпочтительно от около 10 до около 50 г/л и рН от около 1,5 до около 11, предпочтительно от около 5 до около 7;
(b) отделение водного белкового раствора от остаточных количеств источника соевого белка;
(c) добавление раствора соли кальция, предпочтительно водного раствора хлорида кальция к водному белковому раствору до достижения электропроводности от около 15 мСм до около 85 мСм, предпочтительно от около 17 мСм до около 25 мСм с тем, чтобы вызвать выпадение осадка в водном белковом растворе;
(d) удаление осадка из белкового раствора;
(e) разбавление осветленного белкового раствора водой, взятой в количествах от около 0,5 до около 10 объемов, предпочтительно от около 0,5 до около 2 объемов, имеющей температуру от около 2°С до около 90°С, предпочтительно от около 10°С до около 50°С, более предпочтительно около 20°С до около 30°С;
(f) подкисление полученного раствора до рН от около 1,5 до около 4,4, предпочтительно от около 2,0 до около 4,0 для получения прозрачного подкисленного белкового раствора;
(g) при необходимости тонкую конечную очистку прозрачного подкисленного белкового раствора;
(h) увеличение концентрации подкисленного прозрачного белкового раствора до концентрации белка от около 50 до около 300 г/л, предпочтительно от около 100 до около 200 г/л при поддержании показателя ионной силы по существу неизменным с применением мембранно-селективной технологии с тем, чтобы получить сконцентрированный белковый раствор;
(i) при необходимости диафильтрацию сконцентрированного белкового раствора; и
(j) при необходимости, сушку сконцентрированного белкового раствора для обеспечения соевого белкового продукта, имеющего содержание белка по меньшей мере около 60 масс.% (N×6,25) d.b., предпочтительно по меньшей мере около 90 масс.%, более предпочтительно по меньшей мере около 100 масс.%.
В еще одном таком варианте к частично сконцентрированному раствору соевого белка может быть добавлен раствор соли кальция, предпочтительно водный раствор хлорида кальция, и из частично сконцентрированного раствора соевого белка удален образующийся осадок. Осветленный раствор может быть затем возвращен в мембранную систему для дополнительного концентрирования, выполняемого до описанных выше этапов разбавления, регулирования рН, дальнейшего концентрирования и сушки.
Соответственно, в дополнительном объекте изобретения обеспечивается способ получения соевого белкового продукта с содержанием белка (N×6,25) по меньшей мере около 60 масс.%, предпочтительно по меньшей мере около 90 масс.%, более предпочтительно по меньшей мере около 100 масс.%, который включает:
(a) подвергание источника соевого белка экстракции раствором соли, предпочтительно водным раствором хлорида натрия при температуре по меньшей мере около 1°С, предпочтительно от около 15°С до около 35°С с тем, чтобы вызвать солюбилизацию соевого белка в источнике соевого белка и привести к образованию водного белкового раствора, имеющего содержание белка от около 5 до около 50 г/л, предпочтительно от около 10 до около 50 г/л и рН от около 1,5 до около 11, предпочтительно от около 5 до около 7;
(b) отделение водного белкового раствора от остаточных количеств источника соевого белка;
(c) частичное концентрирование водного белкового раствора до около 50 г/л или менее при поддержании показателя ионной силы по существу постоянным посредством применения мембранно-селективной технологии с целью обеспечения частично сконцентрированного белкового раствора;
(d) при необходимости диафильтрацию частично сконцентрированного белкового раствора;
(e) добавление раствора соли кальция к частично сконцентрированному белковому раствору до достижения электропроводности от около 15 до около 85 мСм, предпочтительно от около 17 до около 25 мСм с тем, чтобы вызвать выпадение осадка в частично сконцентрированном белковом растворе;
(f) удаление осадка из частично сконцентрированного белкового раствора;
(g) дальнейшее увеличение концентрации белка частично сконцентрированного белкового раствора до величины от около 50 до около 400 г/л, предпочтительно от около 100 до около 250 г/л при сохранении по существу постоянного показателя ионной силы посредством применения для получения концентрированного белкового раствора мембранно-селективной технологии;
(h) при необходимости диафильтрацию сконцентрированного белкового раствора;
(i) разбавление сконцентрированного белкового раствора в воде, взятой в количествах от около 2 до около 20 объемов, предпочтительно от около 10 до около 15 объемов, имеющей температуру от около 2°С до около 90°С, предпочтительно от около 10°С до около 50°С, более предпочтительно около 20°С до около 30°С;
(j) подкисление полученного раствора до рН от около 1,5 до около 4,4, предпочтительно от около 2,0 до около 4,0 для получения прозрачного подкисленного белкового раствора;
(к) при необходимости тонкую конечную очистку прозрачного подкисленного белкового раствора;
(j) увеличение концентрации подкисленного прозрачного белкового раствора до концентрации белка от около 50 до около 300 г/л, предпочтительно от около 100 до около 200 г/л при поддержании показателя ионной силы по существу неизменным с применением мембранно-селективной технологии с тем, чтобы получить второй сконцентрированный белковый раствор;
(к) при необходимости диафильтрацию второго сконцентрированного белкового раствора; и
(1) при необходимости, сушку второго сконцентрированного белкового раствора для обеспечения соевого белкового продукта, имеющего содержание белка по меньшей мере около 60 масс.% (N×6,25) d.b., предпочтительно по меньшей мере около 90 масс.%, более предпочтительно по меньшей мере около 100 масс.%.
В качестве варианта частично сконцентрированный раствор соевого белка, осветленный после обработки хлоридом кальция, может быть достаточно разбавлен для того, чтобы уменьшить удельную электропроводность, подвергнут регулировке рН и затем сконцентрирован и подвергнут диафильтрации перед сушкой.
Соответственно, в следующем объекте изобретения обеспечивается способ получения соевого белкового продукта с содержанием белка (N×6,25) по меньшей мере около 60 масс.%, предпочтительно по меньшей мере около 90 масс.%, более предпочтительно по меньшей мере около 100 масс.%, который включает:
(a) подвергание источника соевого белка экстракции раствором соли, предпочтительно водным раствором хлорида натрия при температуре по меньшей мере около 1°С, предпочтительно от около 15°С до около 35°С с тем, чтобы вызвать солюбилизацию соевого белка в источнике соевого белка и привести к образованию водного белкового раствора, имеющего содержание белка от около 5 до около 50 г/л, предпочтительно от около 10 до около 50 г/л и рН от около 1,5 до около 11, предпочтительно от около 5 до около 7;
(b) отделение водного белкового раствора от остаточных количеств источника соевого белка;
(c) частичное концентрирование водного белкового раствора до концентрации белка около 50 г/л или менее при поддержании показателя ионной силы по существу постоянным посредством применения мембранно-селективной технологии с целью обеспечения частично сконцентрированного белкового раствора;
(d) при необходимости диафильтрацию частично сконцентрированного белкового раствора;
(e) добавление раствора соли кальция, предпочтительно водного раствора хлорида кальция к частично сконцентрированному белковому раствору до достижения электропроводности от около 15 мСм до около 85 мСм, предпочтительно от около 17 мСм до около 25 мСм с тем, чтобы вызвать выпадение осадка в частично сконцентрированном белковом растворе;
(f) удаление осадка из частично сконцентрированного белкового раствора;
(g) разбавление осветленного, частично сконцентрированного белкового раствора в воде, взятой в количествах от около 0,5 до около 20 объемов, предпочтительно от около 1 до около 10 объемов, более предпочтительно от около 2 до около 5 объемов, имеющей температуру от около 2°С до около 90°С, предпочтительно от около 10°С до около 50°С, более предпочтительно около 20°С до около 30°С;
(h) подкисление полученного раствора до рН от около 1,5 до около 4,4, предпочтительно от около 2,0 до около 4,0 для получения прозрачного подкисленного белкового раствора;
(i) при необходимости тонкую конечную очистку прозрачного подкисленного белкового раствора;
(j) увеличение концентрации подкисленного прозрачного белкового раствора до величины от около 50 до около 300 г/л, предпочтительно от около 100 до около 200 г/л при поддержании показателя ионной силы по существу неизменным с применением мембранно-селективной технологии с тем, чтобы получить сконцентрированный белковый раствор;
(к) при необходимости диафильтрацию сконцентрированного белкового раствора и (1) при необходимости, сушку сконцентрированного белкового раствора для обеспечения соевого белкового продукта, имеющего содержание белка по меньшей мере около 60 масс.% (N×6,25) d.b., предпочтительно по меньшей мере около 90 масс.%, более предпочтительно по меньшей мере около 100 масс.%.
При том что настоящее изобретение главным образом относится к производству изолятов соевого белка, предусматривается необходимость обеспечения соевых белковых продуктов меньшей чистоты, имеющих свойства, по существу подобные свойствам изолятов соевого белка. Такие продукты с меньшей чистотой могут иметь концентрацию белка по меньшей мере около 60 масс.% (N×6,25) d.b.
Новый соевый белковый продукт изобретения может смешиваться с порошкообразными напитками для образования водных безалкогольных напитков или спортивных напитков при их растворении в воде. Такая смесь может являться порошкообразным напитком.
Обеспечиваемый здесь соевый белковый продукт может предоставляться в виде водного раствора, имеющего высокую степень прозрачности при кислотных величинах показателя рН и являющегося устойчивым к нагреванию при таких значениях рН.
В другом объекте настоящего изобретения обеспечивается водный раствор предлагаемого здесь соевого продукта, который является устойчивым к нагреванию при низких показателях рН. Водный раствор может являться напитком, который может быть прозрачным напитком, в котором соевый белковый продукт является полностью растворимым и прозрачным, или же непрозрачным напитком, в котором соевый белковый продукт не увеличивает степень помутнения. Соевый белковый продукт также имеет хорошую растворимость при рН от около 7,5 до около 8,0, придавая водным растворам хорошую прозрачность и устойчивость к нагреванию. Напиток может являться водным раствором соевого белкового продукта, приготовленного при рН от около 7,5 до около 8.
Соевые белковые продукты, полученные согласно представленному здесь способу, не обладают специфическим бобовым вкусом изолятов соевого белка и подходят не только для белкового обогащения кислых сред, но могут также использоваться в большом количестве обычных для белковых изолятов применений, включая, но не ограничиваясь белковым обогащением подвергаемых технологической обработке пищевых продуктов и напитков, эмульгированием масел, в качестве средства придания консистенции в выпечных изделиях и в качестве вспенивателя в продуктах с газовыми пузырьками. Помимо этого, соевому белковому продукту может быть придана форма белковых волокон, пригодных для применения в заменителях мяса, он может быть применен в качестве заменителя яичного белка или наполнителя в таких пищевых продуктах, где яичный белок используется в качестве связующего компонента. Соевый белковый продукт может использоваться в питательных добавках. Другие применения соевые белковые продукты находят в кормах для домашних животных, кормах для скота, в промышленных и косметических применениях и в средствах личной гигиены.
Раскрытие изобретения
Начальный этап способа обеспечения соевого белкового продукта включает солюбилизацию соевого белка из источника соевого белка. Источник соевого белка может быть соевыми бобами, или любым соевым продуктом, или побочным продуктом, получаемым при обработке сои, включая, но не ограничиваясь молотой соей, соевыми хлопьями, соевой крупой и соевой мукой. Источник соевого белка может использоваться в полножирной форме, частично обезжиренном виде или в полностью обезжиренной форме. Когда источник соевого белка содержит значительные количества жира, как правило, в ходе реализации способа требуется этап удаления масла. Соевый белок, извлекаемый из источника соевого белка, может быть белком, естественным образом встречающимся в сое, или же белковоподобный материал может являться белком, модифицированным генетическими манипуляциями, но обладающим характеристическими гидрофобными и полярными свойствами натурального белка.
Солюбилизация белка может выполняться с использованием раствора соли пищевой категории качества, такого как раствор пищевого хлорида натрия. Когда соевый белковый продукт предназначается для непищевых применений, могут использоваться также и химические вещества непищевой категории качества. Также могут применяться другие одновалентные соли, такие как хлорид калия. При увеличении концентрации раствора соли степень солюбилизации белка из источника соевого белка вначале увеличивается до тех, пока не достигается предельное значение. Любое последующее увеличение концентрации соли общего количества солюбилизированного белка уже не увеличивает. Концентрация раствора соли, приводящая к максимальной солюбилизации белка, меняется в зависимости от конкретной соли. Обычно предпочитается использование величин концентрации менее около 1,0 М и более предпочтительно величина концентрации составляет от около 0,10 М до около 0,15 М.
При периодическом процессе солюбилизация белка с применением соли осуществляется в при температуре от около 1°С до около 100°С, предпочтительно от около 15°С до около 35°С и предпочтительно сопровождается перемешиванием для уменьшения времени солюбилизации, которое обычно составляет от около 1 до около 60 минут. Предпочтительность действия солюбилизации состоит в том, чтобы экстрагировать из источника соевого белка по существу настолько много белка, насколько это необходимо, с тем чтобы обеспечить высокий суммарный выход продукта.
В непрерывном процессе экстракция белка из источника соевого белка выполняется любым способом, совместимым с осуществлением непрерывной экстракции белка из источника соевого белка. В одном воплощении источник соевого белка непрерывно смешивается с раствором пищевой соли, и смесь перемещается по трубе или трубопроводу, имеющему такую длину и с такой скоростью потока, которые обеспечивают время пребывания, достаточное для протекания желательной экстракции в соответствии с описанными здесь параметрами. При такой непрерывной методике этап солюбилизации белка протекает быстро, в течение времени вплоть до около 10 минут, предпочтительном для реализации эффекта солюбилизации, обеспечивающего экстрагирование по существу настолько большого количества белка из источника соевого белка, насколько это необходимо. Солюбилизация в непрерывном режиме проводится при температурах между около 1°С и около 100°С, предпочтительно между около 15°С и около 35°С.
Экстракция может проводиться при естественных величинах показателя рН системы «источник соевого белка / раствор соли», составляющих, как правило, от около 5 до около 7. В качестве варианта, если это оказывается необходимым, рН экстракции может быть отрегулирован до любой желательной величины в пределах диапазона от около 1,5 до около 11, предпочтительно от около 5 до около 7 при помощи любой подходящей кислоты, обычно соляной кислоты, или щелочи, обычно гидроксида натрия.
Концентрация источника соевого белка в растворе пищевой соли во время этапа солюбилизации может варьировать в широких пределах. Типичные величины концентрации составляют от около 5 до около 15% (отношение массы к объему).
Этап экстракции белка водно-солевым раствором обладает дополнительным эффектом солюбилизации жиров, которые могут присутствовать в источнике соевого белка, что затем приводит к жирам, присутствующим в водной фазе.
Белковый раствор, образующийся в результате проведения этапа экстракции, как правило, имеет концентрацию белка от около 5 до около 50 г/л, предпочтительно от около 10 до около 50 г/л.
Водный раствор соли может содержать антиоксидант. Антиоксидант может быть любым подходящим антиоксидантом, таким как сульфит натрия или аскорбиновая кислота. Количество применяемого антиоксиданта может варьировать от около 0,01 до около 1 масс.% от массы раствора, предпочтительно составляя около 0,05 масс.%. Антиоксидант служит для ингибирования окисления в белковом растворе любых фенольных соединений.
Водная фаза, образующаяся на этапе экстракции, затем может быть отделена от остаточных количеств источника соевого белка любым подходящим способом, таким как применение декантирующей центрифуги, сопровождаемое дисковым центрифугированием и/или фильтрацией для удаления остатков исходного материала соевого белка. Отделенные остатки источника соевого белка могут высушиваться для последующей реализации. В качестве варианта отделенные остатки источника соевого белка могут быть переработаны для извлечения некоторых остаточных количеств белка. Например, отделенные остатки источника соевого белка могут быть подвергнуты обработке с помощью обычной методики изоэлектрического осаждения или любой другой подходящей для выделения такого остаточного белка методики.
В случаях, когда источник соевого белка содержит значительные количества жира, как это описывается в принадлежащих данному заявителю патентах США №№5 844 086 и 6 005 076, раскрытие которых включено здесь посредством ссылки, к отделенному водному раствору белка могут быть применены описанные там этапы обезжиривания. В качестве варианта обезжиривание водного белкового раствора может быть достигнуто с помощью любой другой подходящей методики.
Для удаления окрашивающих и/или придающих запах соединений водный раствор соевого белка может быть обработан адсорбентом, таким как порошкообразный активированный уголь или гранулированный активированный уголь. Такая обработка адсорбентом может выполняться в любых подходящих условиях, как правило, при температуре среды отделенного водного белкового раствора. В случае порошкообразного активированного угля используются количества, составляющие от около 0,025% до около 5% (отношение массы к объему), предпочтительно от около 0,05% до около 2% (отношение массы к объему). Адсорбент может быть удален из раствора соевого белка любым удобным способом, например, фильтрацией.
В качестве варианта экстракции источника соевого белка водным раствором соли, такая экстракция может проводиться с использованием чистой воды. Когда используется такой вариант, то соль в рассмотренных выше концентрациях может быть добавлена к белковому раствору после его отделения от остаточных количеств источника соевого белка. При выполнении первого этапа удаления жира соль, как правило, добавляется после завершения этих операций.
В качестве варианта к обработке водного белкового раствора при рН экстракции перед дальнейшей, обсуждаемой ниже, обработкой, показатель рН водного раствора соевого белка, получаемого после этапа экстракции, может быть отрегулирован до диапазона от около 5 до около 7. Такое регулирование рН может быть выполнено с помощью любой подходящей для этих целей кислоты, такой как соляная кислота, или щелочи, такой как гидроксид натрия. В случае необходимости после регулирования рН и перед дальнейшей обработкой белковый раствор может быть осветлен с применением любой подходящей методики, такой как центрифугирование или фильтрация.
Водный раствор соевого белка затем подвергается концентрированию для увеличения концентрации содержащегося в нем белка при поддержании его показателя ионной силы по существу постоянным. Такое концентрирование, как правило, выполняется с тем, чтобы обеспечить сконцентрированный белковый раствор, имеющий концентрацию белка от около 50 до около 400 г/л, предпочтительно от около 100 до около 250 г/л.
Этап концентрирования может быть выполнен любым подходящем способом, совместимым с периодическим или непрерывным режимом, например, применением любой подходящей мембранно-селективной технологии, такой как ультрафильтрация или диафильтрация, с использованием таких мембран, как половолоконные мембраны или спирально-витые мембраны с подходящими молекулярными массами отсечения, например, от около 3000 до около 1000000 дальтон, предпочтительно от около 5000 до около 100000 дальтон, с обращением к различным материалам и конструкциям мембран и для непрерывной работы имеющим такие размеры, чтобы допускать желательную степень концентрации, при которой водный белковый раствор проходит через мембрану.
Как известно, ультрафильтрация и подобные мембранно-селективные технологии позволяют низкомолекулярным соединениям проходить через них, не допуская этого в случае продуктов с более высокой молекулярной массой. Низкомолекулярные соединения включают не только ионные соединения пищевых солей, но также и низкомолекулярные материалы, экстрагируемых из исходного материала, такие как углеводы, пигменты, низкомолекулярные белки и антипитательные факторы, такие как ингибиторы трипсина, которые сами по себе являются низкомолекулярными белками. С учетом различным материалов и конструкций мембраны молекулярная масса отсечения мембраны обычно выбирается так, чтобы гарантировать удержание значительной доли содержащегося в растворе белка, позволяя загрязнителям проходить насквозь.
До или после полного концентрирования белковый раствор может быть подвергнут этапу диафильтрации с использованием водного раствора соли с такими же величинами молярности и рН, как и у экстракционного раствора. Такая диафильтрация может выполняться с использованием от около 2 до около 40 объемов диафильтрующего раствора, предпочтительно от около 5 до около 25 объемов диафильтрующего раствора. При выполнении диафильтрации из водного раствора соевого белка прохождением через мембрану с пермеатом удаляются дополнительные количества загрязнителей. Операция диафильтрации может производиться до тех пор, пока в пермеате не будет присутствовать никаких значительных дополнительных количеств загрязнителей или видимого окрашивания. Такая диафильтрация может выполняться с помощью той же самой мембраны, которая применяется на этапе концентрирования. Однако, если желательно, этап диафильтрации может производиться с использованием отдельной мембраны с другой молекулярной массой отсечения, такой как мембрана, имеющая молекулярную массу отсечения в диапазоне от около 3000 до около 1000000 дальтон, предпочтительно от около 5000 до около 100000 дальтон, с учетом при этом различных материалов и конструкций мембраны.
В среде для диафильтрации во время по меньшей мере части этапа диафильтрации может присутствовать антиоксидант. Антиоксидант может быть любым подходящим антиоксидантом, таким как сульфит натрия или аскорбиновая кислота. Количество антиоксиданта, используемого в среде для диафильтрации, зависит от применяемых материалов и может варьировать от около 0,01 до около 1 масс.%, предпочтительно составляя около 0,05 масс.%. Антиоксидант служит для ингибирования окисления любых фенольных соединений, присутствующих в белковом растворе.
Этап концентрирования и этап диафильтрации могут проводиться при любой подходящей температуре, как правило, от около 2°С до около 60°С, предпочтительно от около 20°С до около 35°С, и в течение промежутка времени, обеспечивающего желательную степень концентрирования и диафильтрации. Характеристики температуры и других используемых условий до некоторой степени зависят от мембранного оборудования, применяемого при мембранной обработке раствора с целью обеспечения желательной концентрации белка и эффективного переноса загрязнителей в пермеат.
Например, этапы концентрирования и/или диафильтрации могут осуществляться способом, благоприятным для перемещения ингибиторов трипсина в пермеат вместе с другими загрязнителями. Удалению ингибиторов трипсина способствует применение мембран с большим размером пор, например, от около 30 000 до около 1 000 000 Да, функционирование мембраны при повышенных температурах, например, от около 30 до около 60°С и использование больших объемов среды для диафильтрации, например, от около 20 до около 40 объемов.
Кроме того, снижение активности ингибитора трипсина может быть достигнуто посредством подвергания соевых материалов воздействию реагентов-восстановителей, которые разрывают или перегруппировывают дисульфидные мостики ингибиторов. Подходящие восстановители включают сульфит натрия, цистеин и N-ацетилцистеин.
Добавление таких восстановителей может выполняться на различных стадиях способа. Восстановитель может быть добавлен с исходным материалом соевого белка на этапе экстракции, может быть добавлен к осветленному водному раствору соевого белка после удаления остатков исходного материала соевого белка, может быть добавлен к сконцентрированному белковому раствору до или после диафильтрации, может быть добавлен к подкисленному, сконцентрированному белковому раствору до или после диафильтрации, или же может быть в сухом виде смешан с высушенным соевым белковым продуктом. Добавление восстановителя может объединяться с описанными выше этапами мембранной обработки или с этапом тепловой обработки, описанным ниже.
Если является желательным удержание активных ингибиторов трипсина в сконцентрированном белковом растворе, это может быть достигнуто применением концентрирующих и диафильтрующих мембран с более малым размером пор, функционированием мембраны при пониженной температуре, применением меньших объемов среды для диафильтрации и отказом от применения восстановителя.
Сконцентрированный и при необходимости подвергнутый диафильтрации белковый раствор может быть в дальнейшем, если необходимо, подвергнут операции обезжиривания, как это описано в патентах США №№5 844 086 и 6 005 076. В качестве варианта обезжиривание сконцентрированного и при необходимости подвергнутого диафильтрации белкового раствора может быть достигнуто с помощью любой другой подходящей методики.
Для удаления окрашивающих и/или придающих запах соединений подвергнутый концентрированию и при необходимости диафильтрации водный раствор соевого белка может быть обработан адсорбентом, таким как порошкообразный активированный уголь или гранулированный активированный уголь. Такая обработка адсорбентом может выполняться в любых подходящих условиях, как правило, при температуре среды сконцентрированного белкового раствора. В случае порошкообразного активированного угля используются количества, составляющие от около 0,025% до около 5% (отношение массы к объему), предпочтительно от около 0,05% до около 2% (отношение массы к объему). Адсорбент может быть удален из раствора соевого белка любым удобным способом, например, фильтрацией.
Сконцентрированный и при необходимости подвергнутый диафильтрации раствор соевого белка может быть подвергнут пастеризации для снижения микробной нагрузки. Такая пастеризация может выполняться под любыми желательными условиями пастеризации. Как правило, сконцентрированный и при необходимости подвергнутый диафильтрации раствор соевого белка нагревается до температуры от около 55°С до около 70°С, предпочтительно от около 60°С до около 65°С, в течение времени от около 30 секунд до около 60 минут, предпочтительно от около 10 минут до около 15 минут. Пастеризованный концентрированный раствор соевого белка может быть затем охлажден для дальнейшей обработки, как описано ниже, предпочтительно до температуры от около 20°С до около 35°С.
После этапов концентрирования и при необходимости диафильтрации, этапов обезжиривания, обработки адсорбентом и пастеризации к полученному раствору добавляется соль кальция, обычно раствор хлорида кальция. Такое добавление вызывает образование осадка, главным образом содержащего фитат. Хлорид кальция добавляется в количествах, достаточных для обеспечения раствора, как правило, имеющего электропроводность от около 15 до около 85 мСм, предпочтительно от около 17 до около 25 мСм.
Хотя добавление соли кальция обычно выполняется с использованием раствора хлорида кальция, также могут применяться и растворы других солей кальция. В качестве варианта соль кальция может быть добавлена в сухой форме. Помимо этого, могут использоваться соли других щелочноземельных металлов.
Добавление соли кальция может выполняться при температуре от около 2°С до около 70°С, предпочтительно от около 20°С до около 35°С. Вслед за добавлением соли кальция из белкового раствора удаляется осадившийся материал с помощью любого подходящего способа, например, центрифугированием или фильтрацией.
Сконцентрированный после осаждения фитата белковый раствор затем разбавляется смешиванием ретентата с водой в объеме, необходимом для достижения желательной степени разбавления. Величина разбавления сконцентрированного белкового раствора, как правило, составляет от около 2 до около 20 раз, предпочтительно от около 10 до около 15 раз. Вода, с которой смешивается сконцентрированный белковый раствор, имеет температуру от около 2°С до около 90°С, предпочтительно от около 10°С до около 50°С, более предпочтительно от около 20°С до около 30°С. Разбавление сконцентрированного белкового раствора приводит к образованию белкового осадка. Подкисление разбавленного раствора повторно солюбизирует белок и приводит к прозрачному раствору, детальное описание последующей обработки которого приводится ниже. В качестве варианта осадок может быть собран и высушен с помощью любого подходящего способа.
рН разбавленного ретентата затем доводится до величины от около 1,5 до около 4,4, предпочтительно от около 2,0 до около 4,0 добавлением любой подходящей кислоты, такой как соляная кислота или фосфорная кислота, с тем, чтобы получить прозрачный водный раствор соевого белка. Разбавленный и подкисленный белковый раствор при необходимости может быть подвергнут тонкой конечной очистке с помощью любого подходящего способа, такого как фильтрация.
Подкисленный прозрачный раствор соевого белка может быть подвергнут тепловой обработке с тем, чтобы инактивировать термолабильные антипитательные факторы, такие как ингибиторы трипсина, присутствующие в таком растворе вследствие экстрагирования из исходного материала соевого белка во время этапа экстракции. Такой этап нагревания также обеспечивает дополнительный полезный эффект ослабления микробной нагрузки. Как правило, белковый раствор нагревается до температуры от около 70°С до около 160°С, предпочтительно от около 80°С до около 120°С, более предпочтительно от около 85°С до около 95°С, в течение времени от около 10 секунд до около 60 минут, предпочтительно от около 30 секунд до около 5 минут. Подвергнутый тепловой обработке подкисленный раствор соевого белка затем может быть охлажден для дальнейшей, описанной ниже обработки, предпочтительно до температуры от около 2°С до около 60°С, более предпочтительно от около 20°С до около 35°С.
Подкисленный прозрачный раствор соевого белка подвергается концентрированию для увеличения концентрации содержащегося в нем белка при поддержании его показателя ионной силы по существу постоянным. Такое концентрирование, как правило, выполняется с тем, чтобы обеспечить сконцентрированный белковый раствор, имеющий концентрацию белка от около 50 до около 300 г/л, предпочтительно от около 100 до около 200 г/л.
Этап концентрирования может быть выполнен любым подходящем способом, совместимым с периодическим или непрерывным режимом, например, применением любой подходящей мембранно-селективной технологии, такой как ультрафильтрация или диафильтрация, с использованием таких мембран, как половолоконные мембраны или спирально-витые мембраны с подходящими молекулярными массами отсечения, например, от около 3000 до около 1000000 дальтон, предпочтительно от около 5000 до около 100000 дальтон, с обращением к различным материалам и конструкциям мембран и для непрерывной работы имеющим такие размеры, чтобы допускать желательную степень концентрации, при которой водный белковый раствор проходит через мембрану.
Как известно, ультрафильтрация и подобные мембранно-селективные технологии позволяют низкомолекулярным соединениям проходить через них, не допуская этого в случае продуктов с более высокой молекулярной массой. Низкомолекулярные соединения включают не только ионные соединения пищевых солей, но также и низкомолекулярные материалы, экстрагируемых из исходного материала, такие как углеводы, пигменты, низкомолекулярные белки и антипитательные факторы. С учетом различным материалов и конструкций мембраны молекулярная масса отсечения мембраны обычно выбирается так, чтобы гарантировать удержание значительной доли содержащегося в растворе белка, позволяя загрязнителям проходить насквозь.
До или после завершения концентрирования белковый раствор может быть подвергнут этапу диафильтрации с использованием воды или разбавленного раствора соли. Раствор для диафильтрации может находиться при своем естественном рН, или при рН подвергаемого диафильтрации белкового раствора, или при любом промежуточном значении рН. Такая диафильтрация может выполняться с использованием от около 2 до около 40 объемов диафильтрующего раствора, предпочтительно от около 5 до около 25 объемов диафильтрующего раствора. При выполнении диафильтрации из прозрачного водного раствора соевого белка пропусканием через мембрану с пермеатом удаляются дополнительные количества загрязнителей. Операция диафильтрации может производиться до тех пор, пока в пермеате не будет присутствовать никаких значительных дополнительных количеств загрязнителей или видимого окрашивания, или же пока ретентат не будет достаточно очищен для того, чтобы после сушки обеспечивать изолят соевого белка с содержанием белка по меньшей мере около 90 масс.% (N×6.25) d.b. Такая диафильтрация может выполняться с помощью той же самой мембраны, которая применяется на этапе концентрирования. Однако, если желательно, этап диафильтрации может производиться с использованием отдельной мембраны с другой молекулярной массой отсечения, такой как мембрана, имеющая молекулярную массу отсечения в диапазоне от около 3000 до около 1000000 дальтон, предпочтительно от около 5000 до около 100000 дальтон, с учетом при этом различных материалов и конструкций мембраны.
В среде для диафильтрации во время по меньшей мере части этапа диафильтрации может присутствовать антиоксидант. Антиоксидант может быть любым подходящим антиоксидантом, таким как сульфит натрия или аскорбиновая кислота. Количество антиоксиданта, используемого в среде для диафильтрации, зависит от применяемых материалов и может варьировать от около 0,01 до около 1 масс.%, предпочтительно составляя около 0,05 масс.%. Антиоксидант служит для ингибирования окисления любых фенольных соединений, присутствующих в белковом растворе.
Этап концентрирования и при необходимости этап диафильтрации могут проводиться при любой подходящей температуре, как правило, от около 2°С до около 60°С, предпочтительно от около 20°С до около 35°С, и в течение промежутка времени, обеспечивающего желательную степень концентрирования и диафильтрации. Характеристики температуры и других используемых условий до некоторой степени зависят от мембранного оборудования, применяемого при мембранной обработке раствора с целью обеспечения желательной концентрации белка и эффективного переноса загрязнителей в пермеат.
В сое имеются два основных ингибитора трипсина, а именно, ингибитор Кунитца, который является термолабильной молекулой с молекулярной массой приблизительно 21000 дальтон, и ингибитор Боумена-Берка, более теплостойкая молекула с молекулярной массой около 8000 дальтон. Уровень активности ингибитора трипсина в конечном соевом белковом продукте может регулироваться путем манипуляций с различными переменными процесса.
Как отмечалось выше, для инактивации термолабильных ингибиторов трипсина может использоваться тепловая обработка подкисленного прозрачного раствора соевого белка. Частично сконцентрированный или полностью сконцентрированный подкисленный прозрачный раствор соевого белка может быть также подвергнут тепловой обработке в целях инактивации термолабильные ингибиторов трипсина.
Подкислением и подверганием мембранной обработке белкового раствора при более низких величинах рН (1,5-3,0) активность ингибитора трипсина может быть снижена по сравнению с обработкой раствора при более высоком рН (3,0-4,4). Когда белковый раствор является сконцентрированным и подвергнутым диафильтрации при нижних значениях диапазона показателей рН, может оказаться желательным повышение рН ретентата перед сушкой. рН сконцентрированного и подвергнутого диафильтрации белкового раствора может быть поднят до желательной величины, например, рН=3 добавлением любой подходящей щелочи пищевой категории качества, такой как гидроксид натрия.
Как упоминалось выше, этапы концентрирования и/или диафильтрации могут осуществляться способом, благоприятным для перемещения ингибиторов трипсина в пермеат вместе с другими загрязнителями. Удалению ингибиторов трипсина способствует применение мембран с большим размером пор, например, от около 30 000 до около 1 000 000 Да, функционирование мембраны при повышенных температурах, например, от около 30 до около 60°С и использование больших объемов среды для диафильтрации, например, от около 20 до около 40 объемов.
Кроме того, снижение активности ингибитора трипсина может быть достигнуто посредством подвергания соевых материалов воздействию реагентов-восстановителей, которые разрывают или перегруппировывают дисульфидные мостики ингибиторов. Подходящие восстановители включают сульфит натрия, цистеин и N-ацетилцистеин.
Если является желательным удержание активных ингибиторов трипсина в сконцентрированном белковом растворе, это может быть достигнуто применением концентрирующих и диафильтрующих мембран с более малым размером пор, функционированием мембраны при пониженной температуре, применением меньших объемов среды для диафильтрации и отказом от применения восстановителя.
Для удаления окрашивающих и/или придающих запах соединений подвергнутый концентрированию и при необходимости диафильтрации подкисленный водный раствор соевого белка может быть обработан адсорбентом, таким как порошкообразный активированный уголь или гранулированный активированный уголь. Такая обработка адсорбентом может выполняться в любых подходящих условиях, как правило, при температуре среды сконцентрированного белкового раствора. В случае порошкообразного активированного угля используются количества, составляющие от около 0,025% до около 5% (отношение массы к объему), предпочтительно от около 0,05% до около 2% (отношение массы к объему). Адсорбент может быть удален из раствора соевого белка любым удобным способом, например, фильтрацией.
Сконцентрированный и при необходимости подвергнутый диафильтрации подкисленный прозрачный водный раствор соевого белка может быть высушен с помощью любой подходящей технологии, такой как распылительная сушка или лиофилизация. Перед сушкой может быть выполнен описанный выше этап пастеризации раствора соевого белка. Сухой соевый белковый продукт имеет содержание белка, превышающее около 60 масс.% белка. Предпочтительно сухой соевый белковый продукт является изолятом, содержащим по меньшей мере около 90 масс.% белка, более предпочтительно по меньшей мере около 100 масс.% (N×6,25). Соевый белковый продукт имеет низкое содержание фитиновой кислоты, как правило, менее около 1,5 масс.%. При частичном концентрировании и/или частичной диафильтрации водного раствора соевого белка оказывается необходимым лишь частичное удаление загрязнителей и, тем самым, получение сухого соевого белкового продукта меньшей чистоты.
Как отмечалось выше, существует несколько вариантов описанной здесь методики получения соевых белковых продуктов, которые включают несколько модифицирований представленных здесь этапов.
Получаемый здесь соевый белковый продукт является растворимым в кислой водной среде, что делает такой продукт идеальным для его внесения в напитки, как газированные, так и негазированные, в целях обеспечения их белкового обогащения. рН таких напитков варьирует в широких пределах кислотной части диапазона, размах которых составляет от около 2,5 до около 5. Предлагаемый здесь соевый белковый продукт в целях белкового обогащения напитков может добавляться к таким напиткам в любом подходящем количестве, обеспечивая, например, по меньшей мере около 5 г соевого белка на порцию. Добавленный соевый белковый продукт растворяется в напитке и не ухудшает прозрачность напитка даже после тепловой обработки. Соевый белковый продукт может смешиваться с сухим напитком перед восстановлением такого напитка растворением в воде. В некоторых случаях могут оказаться необходимыми модифицирования стандартной рецептуры - когда присутствующие в напитке компоненты могут неблагоприятно влиять на способность композиции оставаться в растворенном в напитке виде.
Примеры
Пример 1.
Этот пример иллюстрирует получение сухого изолята соевого белка в соответствии с одним воплощением данного изобретения.
20 кг обезжиренной, подвергнутой минимальной тепловой обработке соевой муки было добавлено при температуре окружающей среды к 200 л 0,15 М раствора хлорида натрия и перемешивалось в течение 30 минут для получения водного белкового раствора. Остаточная соевая мука была удалена центрифугированием с обеспечением 165,4 л раствора, имеющего содержание белка 2,14 масс.%. Был добавлен хлорид кальция в количествах, достаточных для повышения электропроводности раствора до 22 мСм и выпадения образовавшегося осадка. Этот осадок был удален центрифугированием с получением 156,2 л раствора, содержание белка в котором не определялось. Данный раствор объединялся с 156,2 л очищенной обратным осмосом воды и добавлением разбавленной НС1 его показатель рН снижался до 3. Полученный раствор имел содержание белка 0,65 масс.% и электропроводность 13,37 мСм. Этот раствор был подвергнут конечной тонкой очистке с помощью фильтрации. Общий объем полученного после осветления раствора составлял 350 л при содержании белка 0,53 масс.%.
Объем в 350 л отфильтрованного белкового раствора концентрированием на мембране PVDF, имеющей отсечение по молекулярной массе 5000 дальтон, снижался до 26,42 кг. Сконцентрированный белковый раствор был затем подвергнут диафильтрации со 125 л очищенной обратным осмосом воды, рН которой с помощью разбавленной НСl был доведен до 3. Конечный подвергнутый диафильтрации, сконцентрированный белковый раствор имел содержание белка 6,99 масс.% и представлял выход в 72,6 масс.% от исходного отфильтрованного белкового раствора. Подвергнутый диафильтрации, сконцентрированный белковый раствор затем высушивался с получением продукта, содержание белка в котором было найдено равным 101,44% (N×6,25) d.b. Продукт был назван S005-A19-09A S700.
Был приготовлен белковый раствор S005-A19-09A S700 в воде с концентрацией 3,2% (отношение массы к объему) и с помощью прибора HunterLab ColorQuest ХЕ в режиме пропускания были оценены его цвет и прозрачность. Также при помощи рН-метра был определен показатель рН раствора.
Показатели рН, цвета и прозрачности представлены в следующей Таблице 1.
Таблица 1
Показатель рН и результаты измерений HunterLab для 3,2% белкового раствора S005-A19-09A S700
Образец
рН
L*
а*
b*
Мутность, %
S005-A19-09A S700
3,02
96,95
-0,87
8,72
2,3
Как видно из Таблицы 1, цвет раствора S700 был очень светлым и наблюдалась лишь очень слабая мутность.
Также с помощью прибора HunterLab ColorQuest ХЕ в режиме отражения был оценен цвет сухого порошка. Показатели цвета представлены в следующей Таблице 2.
Таблица 2
Результаты измерений HunterLab для высушенного порошка S005-A19-09А S700
Образец
L*
а*
b*
S005-A19-09A S700
87,32
-0,04
9,59
Из Таблицы 2 видно, что сухой продукт имел очень светлый цвет.
Пример 2.
Этот пример включает оценку тепловой устойчивости в воде изолята соевого белка, полученного способом из Примера 1 (S700).
Был приготовлен белковый раствор S005-A19-09A S700 в воде, имевший концентрацию 2% (отношение массы к объему), и его показатель рН доведен до 3. Измерением мутности с помощью прибора HunterLab ColorQuest ХЕ была оценена прозрачность этого раствора. Раствор затем был нагрет до 95°С, выдержан при этой температуре в течение 30 секунд и затем немедленно охлажден до комнатной температуры в ванне со льдом. Затем вновь была измерена прозрачность растворов, подвергнутых тепловой обработке.
Данные по прозрачности белкового раствора до и после нагревания представлены в следующей Таблице 3.
Таблица 3
Действие тепловой обработки на прозрачность раствора S005-A19-09A S700
Образец
Мутность, %
До нагревания
1,4
После нагревания
2,5
Как видно из результатов в Таблице 3, исходный раствор S700 имел очень небольшую мутность, так же, как и образец, подвергнутый тепловой обработке.
Пример 3.
Этот пример включает оценку растворимости в воде изолята соевого белка, полученного способом из Примера 1 (S700). Растворимость исследовалась на основе растворимости белка (именуемой белковым методом, модифицированным вариантом методики Моrr и др., J. Food Sci. 50:1715-1718) и общей растворимости продукта (именуемой методом осадка).
В лабораторном стакане был взвешен сухой белок в количестве, достаточном для обеспечения 0,5 г белка, после чего было добавлено небольшое количество очищенной обратным осмосом (RO) воды и смесь перемешана до образования однородной пасты. Затем была добавлена дополнительная вода, чтобы довести объем приблизительно до 45 мл. После чего содержимое лабораторного стакана медленно перемешивалось в течение 60 минут с помощью магнитной мешалки. Сразу же после диспергирования белка определялся рН и доводился до подходящего уровня (2, 3, 4, 5, 6 или 7) разбавленными NaOH или НСl. Также был приготовлен образец при его естественном показателе рН. В случае образцов с отрегулированным рН показатели рН в течение 60 минут перемешивания измерялись дважды и дважды корректировались. После перемешивания в течение 60 минут общий объем образцов был увеличен вплоть до 50 мл добавлением RO-воды, приводя к получению 1% (отношение массы к объему) белковой дисперсии. Содержание белка в дисперсии было измерено с помощью анализатора азота Leco FP528 Nitrogen Determinator. Затем аликвотные количества дисперсии (20 мл) помещались в предварительно взвешенные центрифужные пробирки, которые высушивались в течение ночи в печи при 100°С, затем охлаждались в эксикаторе и пробирки закупоривались колпачками. Образцы центрифугировались при 7800 g в течение 10 минут, что приводило к получению седиментированного нерастворимого материала и прозрачного супернатанта. Содержание белка в супернатанте было измерено анализом Leco, а затем супернатант и колпачки пробирок были удалены и материал осадка высушивался в течение ночи в печи, нагретой до 100°С. На следующее утро пробирки были перенесены в эксикатор и охлаждены. Регистрировалась масса сухого материала осадков. Рассчитывалась сухая масса исходного белкового порошка умножением массы порошка на коэффициент ((100 - влажность порошка (%))/100). Затем вычислялась растворимость продукта двумя различными способами:
1) Растворимость (белковый метод), % = (% белка в супернатанте / % белка в исходной дисперсии) × 100.
2) Растворимость (метод осадка), % =(1 - (масса сухого нерастворимого материала осадка / ((масса 20 мл дисперсии / масса 50 мл дисперсии) × исходная масса сухого порошка белка))) × 100.
Естественный показатель рН в воде белкового изолята, полученного в Примере 1
(1% белок), показан в Таблице 4.
Таблица 4
Естественный показатель рН раствора S700, приготовленного в воде с 1% белком
Партия
Продукт
Естественный рН
S005-A14-09A
S700
3,21
Полученные результаты по растворимости представлены в следующих Таблицах 5 и 6.
Таблица 5
Растворимость S700 при различных величинах рН по данным белкового метода
Растворимость (белковый метод), %
Партия
Продукт
рН2
рН3
рН4
рН5
рН6
рН7
Естеств. рН
S005-A19-09A
S700
100
100
100
8,5
39,6
47,9
95,8
Таблица 6
Растворимость S700 при различных величинах рН по данным метода осадка
Растворимость (метод осадка), %
Партия
Продукт
рН2
рН3
рН4
рН5
рН6
рН7
Естеств. рН
S005-A19-09A
S700
98,7
100
98,2
20,9
45,3
64,3
98,9
Как видно из результатов в Таблицах 5 и 6, продукт S700 оказался хорошо растворимым в диапазоне рН 2-4.
Пример 4.
Этот пример включает оценку прозрачности в воде изолята соевого белка, полученного способом из Примера 1 (S700).
Посредством измерения поглощения света на 600 нм была оценена прозрачность 1% (отношение массы к объему) белковых растворов, приготовленных согласно описанию в Примере 3, при том, что более низкие показатели поглощения света указывали на более высокую прозрачность. Анализ образцов на приборе HunterLab ColorQuest ХЕ в режиме пропускания также обеспечивал данные по выражаемой в процентах степени мутности, другому критерию прозрачности.
Результаты оценки прозрачности представлены в следующих Таблицах 7 и 8.
Таблица 7
Прозрачность раствора S700 при различных величинах по данным А600
А600
Партия
Продукт
рН2
рН3
рН4
рН5
РН6
рН7
Естеств. рН
S005-A19-09A
S700
0,007
0,015
0,035
>3,0
>3,0
2,219
0,014
Таблица 8
Прозрачность раствора S700 при различных величинах по данным анализа HunterLab
Данные по мутности HunterLab, %
Партия
Продукт
рН2
рН3
рН4
рН5
рН6
рН7
Естеств. рН
S005-A19-09A
S700
0,0
0,0
0,0
90,6
90,4
90,1
0,0
Как видно из результатов в Таблицах 7 и 8, растворы S700 оказались прозрачными в диапазоне рН 2-4.
Пример 5.
Этот пример содержит оценку растворимости изолята соевого белка, полученного способом из Примера 1 (S700), в безалкогольном напитке (Sprite) и спортивном напитке (Orange Gatorade). Растворимость определялась с белком, добавленным к напиткам без корректировки рН, и повторно в обогащенных белком напитках с рН, отрегулированным до уровня исходных напитков.
Когда растворимость оценивалась без регулирования рН, в лабораторном стакане взвешивался сухой белок в количестве, достаточном для обеспечения 1 г белка, добавлялось небольшое количество напитка и перемешивалось до образования однородной пасты. Добавлялись дополнительные количества напитка для доведения объема до 50 мл, а затем растворы медленно перемешивались на магнитной мешалке в течение 60 минут для получения 2% (отношение массы к объему) дисперсии белка. Содержание белка в образцах анализировалось с помощью LECO FP528 Nitrogen Determinator, затем аликвоты содержащих белок напитков центрифугировались в течение 10 минут при 7800 g и измерялось содержание белка в супернатанте.
Растворимость, %=(% белка в супернатанте / % белка в исходной дисперсии) × 100.
Когда оценивалась растворимость с корректировкой рН, были измерены показатели рН безалкогольного напитка (Sprite) (3,39) и спортивного напитка (Orange Gatorade) (3,19) без добавок белка. В лабораторном стакане взвешивался сухой белок в количестве, достаточном для обеспечения 1 г белка, добавлялось небольшое количество напитка и перемешивалось до образования однородной пасты. Добавлялись дополнительные количества напитка для доведения объема приблизительно до 45 мл, а затем растворы медленно перемешивались в течение 60 минут на магнитной мешалке. Измерялся рН содержащих белок напитков и затем по мере необходимости с помощью НСl или NaOH корректировался до рН исходных, не содержащих белка напитков. Общий объем каждого раствора затем доводился дополнительным напитком до 50 мл, приводя к 2% (отношение массы к объему) белковой дисперсии. Содержание белка в образцах анализировалось с помощью LECO FP528 Nitrogen Determinator, затем аликвоты содержащих белок напитков центрифугировались в течение 10 минут при 7800 g и измерялось содержание белка в супернатанте.
Растворимость, %=(% белка в супернатанте / % белка в исходной дисперсии)×100.
Полученные результаты представлены в следующей Таблице 9.
Таблица 9
Растворимость S700 в напитках Sprite и Orange Gatorade
Без корректировки рН
Корректировка рН
Партия
Продукт
Растворимость в Sprite, %
Растворимость в Orange Gatorade, %
Растворимость в Sprite, %
Растворимость в Orange Gatorade, %
S005-A19-09A
S700
95,9
100
92,9
100
Как видно из результатов в Таблице 9, S700 продемонстрировал высокую растворимость в Sprite и Orange Gatorade. Поскольку S700 является подкисленным продуктом, добавление белка оказало слабое воздействие на рН напитков.
Пример 6.
Этот пример содержит оценку прозрачности изолята соевого белка, полученного способом из Примера 1 (S700), в безалкогольном напитке и спортивном напитке.
Была оценена прозрачность 2% (отношение массы к объему) белковых дисперсий, полученных в безалкогольном напитке (Sprite) и спортивном напитке (Orange Gatorade) в Примере 5, с помощью способов, описанных в Примере 4. Для измерения поглощения света на 600 нм перед выполнением измерений на спектрофотометре проводился холостой опыт с соответствующим напитком.
Полученные результаты представлены в следующих Таблицах 10 и 11.
Таблица 10
Прозрачность S700 в напитках Sprite и Orange Gatorade
Без корректировки рН
Корректировка рН
Партия
Продукт
А600 в Sprite
А600 в Orange Gatorade
А600 в Sprite
А600 в Orange Gatorade
S005-A19-09A
S700
0,028
0,000
0,021
0,000
Таблица 11
Данные HunterLab по мутности S700 в напитках Sprite и Orange Gatorade
Без корректировки рН
Корректировка рН
Партия
Продукт
Мутность в Sprite, %
Мутность в Orange Gatorade, %
Мутность в Sprite, %
Мутность в Orange Gatorade, %
Без белка
0,0
44,0
0,0
44,0
S005-A19-09A
S700
1,6
51,7
0,0
41,1
Как видно из результатов в Таблицах 10 и 11, S700 не оказал по существу никакого действия на прозрачность Sprite или Orange Gatorade.
Краткое изложение изобретения
Резюмируя представленное в данном раскрытии, настоящее изобретение обеспечивает новую методику получения соевого белкового продукта, который является растворимым в кислых средах и образует с ними устойчивые к нагреванию и прозрачные растворы. В объеме настоящего изобретения также возможны различные его модифицирования.