ПОЛУЧЕНИЕ СОЕВОГО БЕЛКОВОГО ПРОДУКТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭКСТРАКЦИИ С ХЛОРИДОМ КАЛЬЦИЯ (S702/S7300/S7200/S7301)
PRODUCTION OF SOYA PROTEIN PRODUCT BY WAY OF CALCIUM CHLORIDE EXTRACTION (S702/S7300/S7200/S7301)

Ссылка на родственные заявки
Данная заявка притязает, согласно 35 USC 119(е), на приоритет по предварительным заявкам на патент США №61/202262, поданной 11 февраля 2009, и №61/213663, поданной 30 июня 2009.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к получению соевых белковых продуктов.
Предпосылки создания изобретения
В предварительных заявках на патент США №61/107112, поданной 21 октября 2008, 61/193457, поданной 2 декабря 2008, №61/202070, поданной 26 января 2009, №61/202553, поданной 12 марта 2009, №61/213717, поданной 7 июля 2009, №61/272241, поданной 3 сентября 2009, и заявке на патент США №12/603087, поданной 21 октября 2009. включенных в данное описание путем ссылок, описывается получение соевого белкового продукта, предпочтительно, соевого белкового изолята, который полностью растворим и способен давать прозрачные и устойчивые к действию высокой температуры растворы при низких значениях рН. Такой соевый белковый продукт можно использовать для обогащения белком, в частности, безалкогольных напитков и спортивных напитков, а также других кислых водных систем без выпадения белка в осадок. Соевый белковый продукт получают экстракцией источника соевого белка водным раствором хлорида кальция при естественном рН, необязательно, разбавляя полученный водный раствор соевого белка, доводя рН водного раствора соевого белка до значения от примерно 1,5 до примерно 4,4, предпочтительно, от примерно 2,0 до примерно 4,0, с получением подкисленного прозрачного раствора соевого белка, который перед сушкой можно, необязательно, сконцентрировать и/или подвергнуть диафильтрации.
Сущность изобретения
Было обнаружено, что экстракты с хлоридом кальция источника соевого белка можно получить другими процедурами с предоставлением эквивалентных по существу соевых белковых продуктов с содержанием белка, по меньшей мере, примерно 60 мас.% (N×6,25) на с.м. (d.b.), которые растворяются в кислых средах и образуют прозрачные и устойчивые к действию высокой температуры растворы при низком рН и поэтому могут использоваться для обогащения белком, в частности, безалкогольных напитков и спортивных напитков, а также других водных систем без выпадения белка в осадок. Соевый белковый продукт предпочтительно представляет собой изолят с содержанием белка, по меньшей мере, примерно 90 мас.%, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 100 мас.% (N×6,25) на с.м.
В одном аспекте настоящего изобретения вещество источника соевого белка экстрагируют водным раствором хлорида кальция при естественном рН, и полученный водный раствор соевого белка подвергают ультрафильтрации и необязательной диафильтрации, и получают концентрированный и необязательно диафильтрованный раствор соевого белка, который можно высушить и получить соевый белковый продукт. Уровень антипитательных ингибиторов трипсина в соевом белковом продукте можно регулировать путем выбора условий мембранной обработки таким образом, чтобы высвободить желательное количество ингибиторов в поток фильтрата.
В другом аспекте настоящего изобретения вещество источника соевого белка экстрагируют водным раствором хлорида кальция при естественном рН, и полученный водный раствор соевого белка подвергают ультрафильтрации и необязательной диафильтрации, и получают концентрированный и необязательно диафильтрованный раствор соевого белка. Такой соевый белок можно фракционировать путем разбавления водой с образованием осадка, обогащенного глобулинами, и супернатанта, обогащенного альбуминами. Супернатант можно обработать так, как описано подробно ниже, с образованием соевых белковых продуктов с содержанием соевого белка, по меньшей мере, примерно 60 мас.%, предпочтительно, изолята соевого белка с содержанием белка, по меньшей мере, примерно 90 мас.%. Ингибиторы трипсина, представляющие собой белки, после разбавления обнаруживаются, главным образом, во фракции супернатанта. Фракцию, выпавшую в осадок, также можно обработать или высушить, так как она дает соевый белковый продукт, но с пониженным уровнем ингибиторов трипсина.
Изолят соевого белка по изобретению растворим при кислых значениях рН с образованием прозрачных и устойчивых к действию высокой температуры растворов. Изолят соевого белка можно использовать для обогащения белком, в частности, безалкогольных напитков и спортивных напитков, а также других водных систем без выпадения белка в осадок.
В другом аспекте настоящего изобретения концентрированный и необязательно диафильтрованный раствор соевого белка, полученный так, как описано выше, разбавляют водой, но все белки снова растворяют, доводя рН до значения от примерно 1,5 до примерно 4,4, предпочтительно, от примерно 2,0 до примерно 4,0. Затем разбавленный и подкисленный раствор можно, необязательно, сконцентрировать и/или подвергнуть диафильтрации. Снижения уровня ингибиторов трипсина можно достичь путем продуманного подбора параметров мембранной обработки или необязательного использования стадии тепловой обработки подкисленного раствора.
Согласно одному аспекту настоящее изобретение относится к способу получения соевого белкового продукта с содержанием соевого белка, по меньшей мере, примерно 60 мас.% (N×6,25) на сухую массу, который включает:
(a) экстракцию источника соевого белка водным раствором хлорида кальция с растворением соевого белка из источника белка и образованием водного раствора соевого белка,
(b) отделение водного раствора соевого белка от оставшегося источника соевого белка,
(c) концентрирование водного раствора соевого белка путем использования селективного мембранного метода при сохранении, по существу, постоянной ионной силы,
(d) необязательную диафильтрацию концентрированного раствора соевого белка и
(e) сушку концентрированного раствора соевого белка.
Соевый белковый продукт предпочтительно представляет собой изолят с содержанием белка, по меньшей мере, примерно 90 мас.%, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 100 мас.% (N×6,25) на с.м.
Вариант такой процедуры можно адаптировать для получения продукта с уменьшенным содержанием альбуминов и ингибиторов трипсина. В таком варианте концентрированный и необязательно диафильтрованный раствор соевого белка разбавляют водой и получают осадок со сниженным содержанием альбуминов и ингибиторов трипсина. Осадок можно собрать и высушить и получить продукт или осадок можно растворить в воде при низком рН и затем высушить. С другой стороны, раствор, образовавшийся при повторном растворении осадка в воде при низком рН, перед сушкой можно, необязательно, подвергнуть тепловой обработке, и/или сконцентрировать, и/или подвергнуть диафильтрации.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к способу получения соевого белкового продукта с содержанием соевого белка, по меньшей мере, примерно 60 мас.% (N×6,25) на сухую массу, который включает:
(а) экстракцию источника соевого белка водным раствором кальциевой соли с растворением соевого белка из источника белка и образованием водного раствора соевого белка,
(b) отделение водного раствора соевого белка от оставшегося источника соевого белка,
(c) концентрирование водного раствора соевого белка путем использования селективного мембранного метода при сохранении, по существу, постоянной ионной силы,
(d) необязательную диафильтрацию концентрированного раствора соевого белка,
(e) разбавление концентрированного раствора соевого белка водой для того, чтобы вызвать образование осадка,
(f) отделение осадка от воды для разбавления, называемой супернатантом, и
(g) сушку отделенного осадка соевого белка.
Другой вариант такой процедуры можно адаптировать для получения продукта. В таком варианте концентрированный и необязательно диафильтрованный раствор соевого белка разбавляют водой и понижают рН. Полученный прозрачный подкисленный раствор необязательно концентрируют, и/или подвергают диафильтрации, и/или подвергают тепловой обработке перед сушкой и получают продукт.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к способу получения соевого белкового продукта с содержанием соевого белка, по меньшей мере, примерно 60 мас.% (N×6,25) на сухую массу, который включает:
(a) экстракцию источника соевого белка водным раствором кальциевой соли с растворением соевого белка из источника белка и образованием водного раствора соевого белка,
(b) отделение водного раствора соевого белка от оставшегося источника соевого белка,
(c) концентрирование водного раствора соевого белка путем использования селективного мембранного метода при сохранении, по существу, постоянной ионной силы,
(d) необязательную диафильтрацию концентрированного раствора соевого белка,
(e) разбавление концентрированного раствора соевого белка водой для того, чтобы вызвать образование осадка,
(f) подкисление смеси осадка и воды для разбавления для повторного растворения белка и образования прозрачного раствора соевого белка,
(g) концентрирование прозрачного подкисленного раствора соевого белка путем использования селективного мембранного метода при сохранении, по существу, постоянной ионной силы,
(h) необязательную диафильтрацию концентрированного прозрачного подкисленного раствора соевого белка и
(i) сушку концентрированного и необязательно диафильтрованного прозрачного подкисленного раствора соевого белка.
Использование процедур по настоящему изобретению позволяет осуществлять получение соевого белкового продукта с естественным значением рН. Получение соевого белкового продукта без стадии подкисления создает возможность более легкого, безопасного и более экономичного получения, так как в таком случае нет необходимости в кислотах и работе с ними. Кроме того, такая процедура позволяет составителю рецептуры напитка подкислять белок и напиток подкислителем по своему выбору с установленными различными концентрациями и вкусовыми характеристиками различных кислот.
Хотя настоящее изобретение относится, главным образом, к получению изолятов соевого белка, предполагается, что можно получить соевые белковые продукты меньшей чистоты со свойствами, схожими со свойствами изолята соевого белка. Такие продукты меньшей чистоты могут иметь концентрацию белка, по меньшей мере, примерно 60 мас.% (N×6,25) на с.м.
Новые соевые белковые продукты по изобретению можно смешивать с порошковыми напитками для получения водных безалкогольных напитков или спортивных напитков путем их растворения в воде. Такая смесь может представлять собой порошковый напиток.
Соевые белковые продукты, раскрытые в данном описании, могут быть представлены в виде своих водных растворов высокой степени чистоты при кислых значениях рН, которые при указанных значениях рН устойчивы к действию высокой температуры.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к водному раствору соевого продукта, раскрытого в данном описании, который устойчив к действию высокой температуры при низком рН. Водный раствор может представлять собой напиток, который может представлять собой прозрачный напиток, в котором соевый белковый продукт полностью растворен, и прозрачный или непрозрачный напиток, непрозрачность которого соевый белковый продукт не повышает.
Соевые белковые продукты, полученные согласно способу из данного описания, лишены характерного бобового привкуса изолятов соевого белка и не только подходят для обогащения белком кислых сред, но могут быть использованы в самых разных обычных применениях белковых изолятов, включая, но не ограничиваясь указанным, обогащение белком подвергшихся обработке пищевых продуктов и напитков, эмульгирование масел, в качестве формообразователя в хлебобулочных изделиях и пенообразователя в газированных продуктах. Кроме того, соевый белковый продукт может быть сформирован в белковые волокна, применимые в заменителях мяса, и может использоваться в качестве заменителя яичного белка или наполнителя в пищевых продуктах, в которых яичный белок используют в качестве связующего вещества. Соевый белковый продукт можно использовать в качестве пищевой добавки. Другими применениями соевого белкового продукта являются корм для домашних животных, корм для животных и применения в промышленности и косметике и продуктах для личной гигиены.
Общее описание изобретения
Начальная стадия способа получения соевого белкового продукта включает растворение соевого белка из источника соевого белка. Источником соевого белка могут являться соевые бобы, или любой соевый продукт, или побочный продукт, образовавшийся при переработке соевых бобов, в том числе, но без ограничения, соевая мука грубого помола, соевые хлопья, соевая крупа и соевая мука тонкого помола. Источник соевого белка может быть использован в полной необезжиренной форме, частично обезжиренной форме или полностью обезжиренной форме. Когда источник соевого белка содержит существенное количество жира, как правило, в ходе процесса требуется стадия удаления жира. Соевый белок, извлеченный из источника соевого белка, может представлять собой белок, встречающийся в природе в соевых бобах, или белковый материал может представлять собой белок, модифицированный генетической манипуляцией, но обладающий характерными гидрофобными и полярными свойствами природного белка.
Растворение белка из вещества источника соевого белка осуществляют чаще всего с использованием раствора хлорида кальция пищевого сорта, хотя можно использовать растворы хлорида кальция других сортов. Когда соевый белковый продукт предназначается для использования в непищевых продуктах, можно использовать химикаты непищевых сортов. Кроме того, также можно использовать соли других щелочноземельных металлов, такие как магниевые соли. Кроме того, экстракцию соевого белка из источника соевого белка также можно осуществлять с использованием раствора кальциевой соли в сочетании с раствором другой соли, такой как хлорид натрия. Кроме того, экстракцию соевого белка из источника соевого белка можно осуществлять с использованием воды или раствора другой соли, такого как раствор хлорида натрия, с кальциевой солью, такой как хлорид кальция, последовательно добавляемых к водному раствору соевого белка, полученному на стадии экстрагирования. Затем осадок, образовавшийся после добавления кальциевой соли, удаляют перед последующей обработкой.
Когда концентрация раствора кальциевой соли возрастает, степень растворения белка из источника соевого белка сначала возрастает до тех пор, пока не достигнет максимальной величины. Любое дальнейшее увеличение концентрации соли не приводит к возрастанию общего количества растворенного белка. Концентрация раствора кальциевой соли, которая вызывает максимальное растворение белка, изменяется в зависимости от используемой соли. Обычно предпочтительно использовать концентрацию при величине менее чем примерно 1,0 М, и предпочтительнее, при величине от примерно 0,10 М до примерно 0,15 М.
В периодическом процессе растворение белка осуществляют при температуре от примерно 1°C до примерно 100°C, предпочтительно, от примерно 15° до примерно 35°C, предпочтительно, при перемешивании для уменьшения времени растворения, которое обычно составляет от примерно 1 до примерно 60 минут. Предпочтительно осуществлять растворение для экстракции, по существу, настолько большого количества белка из источника соевого белка, насколько это практически возможно, для обеспечения общего высокого выхода продукта.
В непрерывном процессе экстракцию соевого белка из источника соевого белка осуществляют любым способом, совместимым с осуществлением непрерывной экстракции соевого белка из источника соевого белка. В одном воплощении источник соевого белка непрерывно смешивают с раствором кальциевой соли и смесь подают по трубе или трубопроводу, длина которых и скорость потока обеспечивают время пребывания, достаточного, чтобы осуществить экстракцию согласно параметрам, описанным в данном описании. При такой непрерывной процедуре стадия растворения с солью осуществляется быстро за время до примерно 10 минут, предпочтительно, чтобы осуществить растворение для экстракции, по существу, настолько большого количества белка из источника соевого белка, насколько это практически возможно. Растворение при непрерывной процедуре осуществляют при температурах от примерно 1°C до примерно 100°C, предпочтительно, от примерно 15°C до примерно 35°C.
Экстракцию, как правило, проводят при рН от примерно 6 до примерно 11, предпочтительно, от примерно 5 до примерно 7. Значение рН системы экстракции (источник соевого белка и раствор кальциевой соли) можно при необходимости довести до любого нужного значения в интервале от примерно 5 до примерно 11 для использования на стадии экстрагирования путем использования любой подходящей кислоты, обычно хлороводородной кислоты, или щелочи, обычно гидроксида натрия, по мере необходимости.
Концентрация источника соевого белка в растворе кальциевой соли во время стадии растворения может изменяться в широких пределах. Типичные значения концентрации составляют от примерно 5 до примерно 15%, мас./об.
Раствор белка, полученный со стадии экстрагирования, как правило, имеет концентрацию белка от примерно 5 до примерно 50 г/л, предпочтительно, от примерно 10 до примерно 50 г/л.
На стадии экстрагирования белка водным раствором соли имеет место дополнительный эффект растворения жиров, которые могут присутствовать в источнике соевого белка, что затем приводит к присутствию жиров в водной фазе.
Водный раствор кальциевой соли может содержать антиоксидант. Антиоксидант может представлять собой любой подходящий антиоксидант, такой как сульфит натрия или аскорбиновая кислота. Количество используемого антиоксиданта может изменяться от примерно 0,01 до примерно 1 мас.% от раствора, предпочтительно, составляет примерно 0,05 мас.%. Антиоксидант служит ингибитором окисления любых фенолов в растворе белка.
Затем водную фазу, полученную со стадии экстрагирования, можно отделить от оставшегося источника соевого белка любым подходящим способом, например, с использованием декантатер-центрифуги с последующей обработкой на тарельчатой центрифуге и/или фильтрацией для удаления оставшегося вещества источника соевого белка. После отделения оставшийся источник соевого белка можно высушить для утилизации. С другой стороны, после отделения оставшийся источник соевого белка можно переработать для извлечения оставшегося белка, например, обычной процедурой изоэлектрического осаждения или любой другой подходящей процедурой, и извлечь некоторое количество белка.
Когда источник соевого белка содержит значительные количества жира, как описано в патентах США №5844086 и №6005076, закрепленных за их правопреемниками и включенных в данное описание в виде ссылок, тогда для отделенного водного раствора белка могут быть осуществлены стадии обезжиривания, описанные в них. Альтернативно, обезжиривания отделенного водного раствора белка можно достичь любой другой подходящей процедурой.
Водный раствор соевого белка можно обработать адсорбентом, таким как порошкообразный активированный уголь или гранулированный активированный уголь, для удаления окраски и/или дурно пахнущих соединений. Такую обработку адсорбентом отделенного водного раствора соевого белка можно осуществлять в любых подходящих условиях, как правило, при температуре окружающей среды. В случае порошкообразного активированного угля его используют в количестве от примерно 0,025% до примерно 5%, мас./об., предпочтительно, от примерно 0,05% до примерно 2%, мас./об. Адсорбент можно удалить из раствора соевого белка любым подходящим способом, таким как фильтрация.
Если полученный водный раствор соевого белка имеет адекватную чистоту, его можно прямо высушивать для того, чтобы получить соевый белковый продукт. Для того чтобы снизить концентрацию примесей, водный раствор соевого белка можно перед сушкой обработать.
Водный раствор соевого белка можно сконцентрировать для повышения концентрации в нем белка при сохранении его ионной силы, по существу, постоянной. Такое концентрирование, как правило, осуществляют для получения концентрированного раствора соевого белка с концентрацией белка от примерно 50 до примерно 400 г/л, предпочтительно, от примерно 100 до примерно 250 г/л.
Стадию концентрирования можно осуществлять любым подходящим способом, совместимым с периодическим или непрерывным процессом, таким как использование любого подходящего селективного мембранного метода, такого как ультрафильтрация или диафильтрация, с использованием мембран, таких как мембраны из полых волокон или мембраны со спиральной намоткой, с отсечением фракции с подходящей молекулярной массой, такой как от примерно 3000 до примерно 1000000 дальтон, предпочтительно, от примерно 5000 до примерно 100000 дальтон, с учетом различия материалов и конфигурации мембран и в случае непрерывного процесса имеющих размеры, позволяющие достичь нужной степени концентрирования, когда водный раствор белка проходит через мембраны.
Как хорошо известно, ультрафильтрация и подобные селективные мембранные методы создают возможность для прохождения через мембрану низкомолекулярных частиц, препятствуя в то же время прохождению высокомолекулярных частиц. Низкомолекулярные частицы включают не только ионы соли пищевого сорта, но также низкомолекулярные вещества, экстрагированные из источника сырья, такие как углеводы, пигменты, низкомолекулярные белки и антипитательные факторы, такие как ингибиторы трипсина, которые сами представляют собой низкомолекулярные белки. Отсечение по молекулярной массе в мембране обычно выбирают для обеспечения сохранения значительной части белка в растворе, создавая в то же время возможность проникновения загрязнений сквозь мембрану, с учетом различных материалов и конфигурации мембран.
Затем концентрированный раствор соевого белка до или после завершения концентрирования можно подвергнуть стадии диафильтрации с использованием раствора кальциевой соли, такого как раствор хлорида кальция, при том же рН и той же концентрации кальциевой соли, как на стадии экстрагирования раствором. Если желательно уменьшение содержания соли в ультраконцентрате (ретентате), используемый раствор для диафильтрации может представлять собой водный раствор кальциевой соли при том же рН, но с меньшей концентрацией соли, чем раствор для экстракции. Однако концентрацию соли в растворе для диафильтрации следует выбирать таким образом, что уровень соли в ультраконцентрате остается достаточно высоким для сохранения желательной растворимости белка. Как указывалось, раствор для диафильтрации предпочтительно имеет рН, равный рН раствора белка, повергающегося диафильтрации. Значение рН раствора для диафильтрации можно регулировать с помощью любой подходящей кислоты, такой как хлороводородная кислота или фосфорная кислота, или щелочи, такой как гидроксид натрия. Такую диафильтрацию можно осуществлять с использованием от примерно 2 до примерно 40 объемов раствора для диафильтрации, предпочтительно, от примерно 5 до примерно 25 объемов раствора для диафильтрации. В процессе диафильтрации из водного раствора соевого белка удаляется дополнительное количество загрязнений за счет прохождения через мембрану с фильтратом. Операцию диафильтрации можно осуществлять до тех пор, пока в фильтрате не будет присутствовать дополнительное количество загрязнений или видимое окрашивание, или до тех пор, пока ультраконцентрат не будет достаточно очищен, с тем, чтобы после сушки получить соевый продукт с нужным содержанием белка, предпочтительно, изолят с содержанием белка, по меньшей мере, примерно 90 мас.% (N×6,25) на сухую массу. Такую диафильтрацию можно осуществлять с использованием такой же мембраны, как на стадии концентрирования. Однако, если желательно, стадию диафильтрации можно осуществлять с использованием отдельной мембраны с другим отсечением молекулярной массы, такой как мембрана с отсечением молекулярной массы в интервале от примерно 3000 до примерно 1000000 дальтон, предпочтительно, от примерно 5000 до примерно 100000 дальтон, с учетом различных материалов и конфигурации мембран.
Стадию концентрирования и стадию диафильтрации в данном случае можно осуществлять таким образом, что соевый белковый продукт, по существу, извлеченный путем сушки концентрированного и диафильрованного ультраконцентрата, содержит белка менее примерно 90 мас.% (N×6,25) на с.м., например, по меньшей мере, примерно 60 мас.% (N×6,25) на с.м. Путем частичного концентрирования и/или частичной диафильтрации водного раствора соевого белка возможно удалить загрязнения только частично. Такой раствор белка затем можно высушить и получить соевый белковый продукт с более низким уровнем чистоты. Такой соевый белковый продукт еще способен давать чистые растворы белка в кислых средах.
Антиоксидант может присутствовать в среде для диафильтрации во время, по меньшей мере, части стадии диафильтрации. Антиоксидант может представлять собой любой подходящий антиоксидант, такой как сульфит натрия или аскорбиновая кислота. Количество антиоксиданта, используемого в среде для диафильтрации, зависит от используемых веществ и может изменяться от примерно 0,01 до примерно 1 мас.%, предпочтительно, составляет примерно 0,05 мас.%. Антиоксидант служит ингибитором окисления любых фенолов, присутствующих в концентрированном растворе соевого белка.
Стадию концентрирования и стадию диафильтрации можно осуществлять при любой подходящей температуре, как правило, от примерно 2° до примерно 60°C, предпочтительно, от примерно 20° до примерно 35°C, в течение периода времени, достаточного для осуществления концентрирования и диафильтрации до нужной степени. Используемые температура и другие условия до некоторой степени зависят от мембранной установки, используемой для мембранной обработки, и нужного концентрирования раствора белка и эффективности удаления загрязнений с фильтратом.
В сое существует два основных ингибитора трипсина, а именно ингибитор Кунитца, который представляет собой термолабильную молекулу с молекулярной массой приблизительно 21000 дальтон, и ингибитор Боумана-Бирка - более устойчивую к действию тепла молекулу с молекулярной массой примерно 8000 дальтон. Уровень активности ингибиторов трипсина в конечном соевом белковом продукте можно регулировать путем манипуляций над различными переменными процессов.
Например, стадии концентрирования и/или диафильтрации можно выполнять способом, благоприятным для удаления ингибиторов трипсина с фильтратом, вместе с другими загрязнениями. Удалению ингибиторов трипсина способствует использование мембраны с порами большего размера, такими как от примерно 30000 до 1000000 дальтон, работа с мембраной при повышенных температурах, таких как от примерно 30° до примерно 60°C, и использование больших объемов среды для диафильтрации, таких как от примерно 20 до примерно 40 объемов.
Далее, снижения активности ингибиторов трипсина можно достичь, подвергая вещества сои воздействию восстановителей, которые разрывают или перегруппировывают дисульфидные связи ингибиторов. Подходящие восстановители включают сульфит натрия, цистеин и N-ацетилцистеин.
Добавление таких восстановителей можно осуществлять на различных стадиях всего способа. Восстановитель можно добавлять с сырьем источником соевого белка на стадии экстрагирования, можно добавлять в очищенный водный раствор соевого белка после удаления оставшегося сырья источника соевого белка, можно добавлять в концентрированный раствор белка до или после диафильтрации или можно смешивать в сухом состоянии с высушенным соевым белковым продуктом. Добавление восстановителя можно объединить со стадиями мембранной обработки, описанными выше.
Если желательно сохранить активные ингибиторы трипсина в концентрированном растворе белка, этого можно достичь путем использования мембраны для концентрирования и диафильтрации с порами меньшего размера, работы с мембраной при более низких температурах и использования меньших объемов среды для диафильтрации и без использования восстановителя.
Концентрированный и необязательно диафильтрованный раствор белка можно, при необходимости, подвергнуть дополнительной операции обезжиривания, как описано в патентах США №5844086 и №6005076. С другой стороны, обезжиривания концентрированного и необязательно диафильтрованного раствора белка можно добиться с помощью любой другой подходящей процедуры.
Концентрированный и необязательно диафильтрованный водный раствор белка можно обработать адсорбентом, таким как порошкообразный активированный уголь или гранулированный активированный уголь, для удаления окрашивания и/или дурно пахнущих соединений. Такую обработку адсорбентом можно осуществлять в любых подходящих условиях, как правило, при температуре концентрированного водного раствора белка, соответствующей температуре окружающей среды. В случае порошкообразного активированного угля его используют в количестве от примерно 0,025% до примерно 5%, мас./об., предпочтительно, от примерно 0,05% до примерно 2%, мас./об. Адсорбент можно удалить из раствора соевого белка любым подходящим способом, таким как фильтрация.
Концентрированный и необязательно диафильтрованный раствор соевого белка, полученный со стадии необязательного обезжиривания и необязательной обработки адсорбентом, можно подвергнуть стадии пастеризации для снижения микробной нагрузки. Такую пастеризацию можно осуществить в любых желательных условиях пастеризации. Как правило, концентрированный и необязательно диафильтрованный раствор соевого белка греют при температуре от примерно 55° до примерно 70°C, предпочтительно, от примерно 60° до примерно 65°C, в течение от примерно 30 секунд до примерно 60 минут, предпочтительно, от примерно 10 минут до примерно 15 минут. Затем пастеризованный концентрированный раствор соевого белка можно охладить для сушки или дальнейшей обработки, предпочтительно, до температуры от примерно 15° до примерно 35°C.
Согласно одному аспекту данного изобретения концентрированный и необязательно диафильтрованный прозрачный водный раствор соевого белка можно высушить любым подходящим методом, таким как сушка распылением или сушка вымораживанием, и получить соевый белковый продукт. С другой стороны, у концентрированного и необязательно диафильтрованного водного раствора соевого белка можно довести рН от примерно 2,0 до примерно 4,0. Регулирование рН можно осуществлять любым подходящим способом, таким как добавление хлороводородной кислоты или фосфорной кислоты. Затем полученный подкисленный раствор соевого белка высушивают. В качестве другой альтернативы, раствор соевого белка с доведенным рН можно подвергнуть тепловой обработке для инактивации лабильных при нагревании антипитательных факторов, таких как ингибиторы трипсина, указанные выше. Такая стадия тепловой обработки также дает дополнительное преимущество для уменьшения микробной нагрузки. Как правило, раствор белка нагревают до температуры от примерно 70° до примерно 120°C, предпочтительно, от примерно 85° до примерно 95°C, в течение от примерно 10 секунд до примерно 60 минут, предпочтительно, от примерно 30 секунд до примерно 5 минут. Затем термообработанный подкисленный раствор соевого белка можно охладить до температуры от примерно 2° до примерно 60°C, предпочтительно, от примерно 20° до примерно 35°C. Затем полученный подкисленный термообработанный раствор соевого белка сушат.
В другом аспекте изобретения концентрированный раствор соевого белка, полученный со стадии концентрирования и стадии необязательной фильтрации, стадии необязательного обезжиривания, стадии необязательной обработки адсорбентом и стадии необязательной пастеризации, разбавляют для осуществления образования осадка путем смешивания концентрированного раствора белка с водой в объеме, требуемом для достижения желательной степени разбавления. Когда выпавший в осадок белок необходимо отделить от остальной водной фазы, называемой супернатантом, как в случае данного аспекта данного изобретения, степень разбавления, как правило, составляет от примерно 5 крат до примерно 25 крат, предпочтительно, от примерно 10 крат до примерно 20 крат. Вода, с которой смешивают концентрированный раствор белка, предпочтительно имеет температуру от примерно 1° до примерно 60°C, предпочтительно, от примерно 15° до примерно 35°C.
В периодическом процессе партию концентрированного раствора белка добавляют к стационарной массе воды нужного объема, как описано выше. Разбавление концентрированного раствора белка и последующее снижение ионной силы вызывает образование осадка белка. В периодической процедуре осадок белка оседает в массе воды. Оседанию можно способствовать, например, центрифугированием. Такое вызванное оседание уменьшает содержание влаги и содержание соли, поглощенных выпавшим в осадок белком.
С другой стороны, операцию разбавления можно осуществлять непрерывно, непрерывно подавая концентрированный раствор белка в один вход Т-образной трубы, в то время как воду для разбавления подают в другой вход Т-образной трубы, позволяя смешиваться в трубе. Воду для разбавления подают в Т-образную трубу со скоростью, достаточной для достижения нужной степени разбавления концентрированного раствора белка.
Смешивание концентрированного раствора белка и воды для разбавления в трубе инициирует образование осадка белка, и смесь непрерывно подают из выхода Т-образной трубы в емкость для оседания, из которой, когда она наполняется, супернатант переливается через край. Смесь предпочтительно подают в массу жидкости в емкости для оседания способом, который сводит к минимуму турбулентность в массе жидкости.
В непрерывном процессе выпавшему в осадок белку дают возможность оседать в емкости для оседания и процедуру продолжают до тех пор, пока в донной части емкости для оседания не соберется нужное количество осадка, после чего собранный осадок извлекают из емкости для оседания. Вместо оседания путем седиментации осадок можно разделять непрерывно центрифугированием.
За счет использования непрерывного процесса извлечения осадка соевого белка при сравнении с периодическим процессом начальную стадию экстрагирования белка можно значительно сократить по времени для одинакового уровня экстракции белка. Кроме того, в непрерывной операции существует меньше возможностей для загрязнения, чем в периодической процедуре, что ведет к более высокому качеству продукта, и процесс можно осуществлять в более компактном оборудовании.
Осевший осадок отделяют от оставшейся водной фазы или супернатанта, например, декантацией оставшейся водной фазы с осевшей массы или центрифугированием. Осадок можно промыть для удаления оставшегося супернатанта, например, от примерно 1 до примерно 10, предпочтительно, от примерно 2 до примерно 3, объемами воды, и затем снова извлечь осадок, как описано выше. Необязательно промытый осадок можно использовать во влажной форме или можно высушить любым подходящим методом, таким как сушка распылением или сушка вымораживанием, до сухого состояния. Сухой осадок имеет высокое содержание белка, превышающее примерно 60 мас.% белка, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 90 мас.% белка (N×6,25) и, предпочтительнее, по меньшей мере, примерно 100 мас.% (N×6,25). Сухой осадок имеет низкое содержание фитиновой кислоты, как правило, менее примерно 1,5 мас.%.
Супернатант, образовавшийся на стадии разбавления, можно отбросить или, если он имеет достаточную чистоту, высушить и получить соевый белковый продукт. Для того, чтобы снизить содержание примесей, супернатант можно обработать, подкислив, например, до рН от примерно 1,5 до примерно 4,4, предпочтительно, от примерно 2,0 до примерно 4,0, или не подкислять и высушить любым подходящим способом и получить один или несколько соевых белковых продуктов. Фракция супернатанта обогащена ингибиторами трипсина из-за фракционирования, происходящего при разбавлении. Супернатант можно обработать и получить сухой белковый продукт с высокой активностью ингибиторов трипсина или стадии процесса можно приспособить для уменьшения активности ингибиторов трипсина белка, полученного из такой фракции. При обработке без подкисления можно использовать тепловую обработку супернатанта до или после концентрирования для осаждения фракции чувствительных к нагреванию белков, в то время как ингибиторы трипсина остаются, в основном, в растворе. С другой стороны, супернатант можно концентрировать при низком рН, и затем перед применением тепловой обработки для осаждения чувствительных к нагреванию белков рН образца доводят до значения от примерно 6 до примерно 7 с использованием любой подходящей щелочи, такой как гидроксид натрия. Такую тепловую обработку можно осуществлять при температуре от примерно 70°C до примерно 120°C, предпочтительно, от примерно 75°C до примерно 105°C, в течение от примерно 1 минуты до примерно 30 минут, предпочтительно, от примерно 5 минут до примерно 15 минут. Осажденные нагреванием белки можно извлечь любым подходящим способом, таким как центрифугирование или фильтрация или их комбинация. Затем осадок можно промыть примерно 1 - примерно 10, предпочтительно, примерно 2 объемами воды для удаления захваченного супернатанта, затем извлечь, как описано выше, и высушить любым подходящим способом и получить соевый белковый продукт с пониженным содержанием ингибиторов трипсина.
Тепловую обработку подкисленного супернатанта можно использовать для инактивации лабильных при нагревании ингибиторов трипсина. Частично концентрированный или полностью концентрированный подкисленный раствор соевого белка также можно подвергнуть тепловой обработке для инактивации лабильных при нагревании ингибиторов трипсина. Как правило, раствор белка нагревают до температуры от примерно 70°C до примерно 120°C, предпочтительно, от примерно 85°C до примерно 95°C, в течение от примерно 10 секунд до примерно 60 минут, предпочтительно, от примерно 30 секунд до примерно 5 минут. Затем термообработанный подкисленный раствор соевого белка можно охладить до температуры от примерно 2°C до примерно 60°C, предпочтительно, от примерно 20°C до примерно 35°C для дальнейшей обработки.
Супернатант или подкисленный и необязательно термообработанный супернатант или центрат (centrate), полученный при удалении белка, выпавшего в осадок при тепловой обработке супернатанта, который можно, необязательно, подкислить после удаления выпавшего в осадок белка до рН от примерно 1,5 до примерно 4,4, предпочтительно, от примерно 2,0 до примерно 4,0, можно сконцентрировать для повышения в нем концентрации белка. Такое концентрированно осуществляют с использованием любого подходящего селективного мембранного метода, такого как ультрафильтрация или диафильтрация, с использованием мембран с подходящим отсечением молекулярной массы, допускающих прохождение сквозь мембрану низкомолекулярных частиц, включая соль, углеводы, пигменты, ингибиторы трипсина и другие низкомолекулярные вещества, экстрагированные из источника белка, в то время как значительная часть соевого белка остается в растворе. Можно использовать мембраны для ультрафильтрации с отсечением молекулярной массы от примерно 3000 до примерно 1000000 дальтон, предпочтительно, от примерно 5000 до 100000 дальтон, с учетом различия материалов и конфигурации мембран. Концентрирование раствора белка при таком способе также уменьшает объем, требуемый для высушивания для извлечения белка. Раствор белка перед сушкой концентрируют, как правило, до концентрации белка от примерно 50 г/л до примерно 400 г/л, предпочтительно, от примерно 100 г/л до примерно 250 г/л. Такую операцию концентрирования можно осуществлять по периодическому типу или в непрерывной операции, как описано выше.
Раствор соевого белка до или после завершения концентрирования можно подвергнуть стадии диафильтрации с использованием воды или разбавленного раствора соли. Вода или разбавленный раствор соли могут иметь свой естественный рН или рН, равный рН раствора белка, подвергающегося диафильтрации, или могут иметь промежуточный рН. Такую диафильтрацию можно осуществлять с использованием от примерно 2 до примерно 40 объемов раствора для диафильтрации, предпочтительно, от примерно 5 до примерно 25 объемов раствора для диафильтрации. В процессе диафильтрации из прозрачного водного раствора соевого белка удаляется дополнительное количество загрязнений за счет прохождения через мембрану с фильтратом. Операцию диафильтрации можно осуществлять до тех пор, пока в фильтрате не будет присутствовать дополнительное количество загрязнений или видимое окрашивание, или до тех пор, пока раствор белка не будет достаточно очищен, с тем, чтобы после сушки получить соевый белковый продукт с нужным содержанием белка, предпочтительно, изолят с содержанием белка, по меньшей мере, примерно 90 мас.% (N×6,25) на с.м. Такую диафильтрацию можно осуществлять с использованием такой же мембраны, как на стадии концентрирования. Однако, если желательно, стадию диафильтрации можно осуществлять с использованием отдельной мембраны с другим отсечением молекулярной массы, такой как мембрана с отсечением молекулярной массы в интервале от примерно 3000 до примерно 1000000 дальтон, предпочтительно, от примерно 5000 до примерно 100000 дальтон, с учетом различных материалов и конфигурации мембран.
Стадию концентрирования и стадию диафильтрации в данном случае можно осуществлять таким образом, что соевый белковый продукт, по существу, извлеченный сушкой концентрированного и необязательно диафильтрованного ультраконцентрата, содержит менее примерно 90 мас.% (N×6,25) на с.м., например, по меньшей мере, примерно 60 мас.% (N×6,25) на с.м. Путем частичного концентрирования и/или частичной диафильтрации водного раствора соевого белка возможно удалить загрязнения только частично. Затем такой раствор белка можно высушить и получить соевый белковый продукт с меньшим уровнем чистоты.
Антиоксидант может присутствовать в среде для диафильтрации во время, по меньшей мере, части стадии диафильтрации. Антиоксидант может представлять собой любой подходящий антиоксидант, такой как сульфит натрия или аскорбиновая кислота. Количество антиоксиданта, используемого в среде для диафильтрации, зависит от используемых веществ и может изменяться от примерно 0,01 до примерно 1 мас.%, предпочтительно, составляет примерно 0,05 мас.%. Антиоксидант служит ингибитором окисления любых фенолов, присутствующих в концентрированном растворе соевого белка.
Стадию концентрирования и стадию необязательной диафильтрации можно осуществлять при любой подходящей температуре, как правило, от примерно 2° до примерно 60°C, предпочтительно, от примерно 20° до примерно 35°C, в течение периода времени, достаточного для осуществления концентрирования и диафильтрации до нужной степени. Используемые температура и другие условия до некоторой степени зависят от мембранной установки, используемой для мембранной обработки, и нужного концентрирования раствора белка и эффективности удаления загрязнений с фильтратом.
Стадию концентрирования и/или стадию диафильтрации можно выполнять способом, благоприятным для удаления ингибиторов трипсина с фильтратом вместе с другими загрязнениями. Удалению ингибиторов трипсина способствует использование мембраны с порами большего размера, такими как от примерно 30000 до 1000000 дальтон, работой с мембраной при повышенных температурах, таких как 30-60°C, и использованием больших объемов среды для диафильтрации, таких как 20-40 объемов.
Подкисление и мембранная обработка раствора белка при более низком рН (1,5-3) также могут снизить активность ингибиторов трипсина относительно обработки раствора при более высоком рН (3-4,4) или без подкисления. Когда раствор белка концентрируют и подвергают диафильтрации в области низких значений интервала рН, может быть желательно повысить рН ультраконцентрата перед сушкой. Значения рН концентрированного и диафильтрованного раствора белка можно повысить до нужного значения, например рН 3, путем добавления любой подходящей щелочи пищевого сорта, такой как гидроксид натрия.
Далее, снижения активности ингибиторов трипсина можно достичь, подвергая вещества сои воздействию восстановителей, которые разрывают или перегруппировывают дисульфидные связи ингибиторов. Подходящие восстановители включают сульфит натрия, цистеин и N-ацетилцистеин.
Добавление таких восстановителей можно осуществлять на различных стадиях всего способа. Восстановитель можно добавлять к супернатанту или центрату, образовавшемуся на стадии осаждения нагреванием, можно добавлять в концентрированный раствор белка до или после диафильтрации или можно смешивать в сухом состоянии с высушенным соевым белковым продуктом. Добавление восстановителя можно объединить со стадией тепловой обработки и стадией мембранной обработки, описанными выше.
Если желательно сохранить активные ингибиторы трипсина в концентрированном растворе белка, этого можно достичь, устраняя стадию тепловой обработки или снижая интенсивность тепловой обработки, не используя восстановители, работой на стадиях концентрирования и диафильтрации при более высоких значениях рН, используя мембраны для концентрирования и диафильтрации с порами меньшего размера, работой с мембраной при более низких температурах и используя меньшие объемы среды для диафильтрации.
Концентрированный и необязательно диафильтрованный водный раствор белка можно обработать адсорбентом, таким как порошкообразный активированный уголь или гранулированный активированный уголь, для удаления окрашивания и/или дурно пахнущих соединений. Такую обработку адсорбентом можно осуществлять в любых подходящих условиях, как правило, при температуре концентрированного водного раствора белка, соответствующей температуре окружающей среды. В случае порошкообразного активированного угля его используют в количестве от примерно 0,025% до примерно 5%, мас./об., предпочтительно, от примерно 0,05% до примерно 2%, мас./об. Адсорбент можно удалить из раствора соевого белка любым подходящим способом, таким как фильтрация.
Концентрированный и необязательно диафильтрованный водный раствор белка можно высушить любым подходящим методом, таким как сушка распылением или сушка вымораживанием. Сухой соевый белковый продукт имеет содержание белка, по меньшей мере, примерно 60 мас.% (N×6,25) на с.м., предпочтительно, свыше примерно 90 мас.% белка (N×6,25) на с.м., предпочтительнее, по меньшей мере, примерно 100 мас.%, (N×6,25) на с.м. Сухой соевый белковый продукт имеет низкое содержание фитиновой кислоты, как правило, менее примерно 1,5 мас.%.
Как указывалось выше, осевший осадок белка, образовавшийся на стадии разбавления, можно непосредственно высушить и получить белковый продукт. С другой стороны, влажный осадок белка можно повторно суспендировать в воде, например, примерно в 2 - примерно 3 объемах, и снова растворить, доводя рН образца до примерно 1,5 - примерно 4,4, предпочтительно, примерно 2,0 - примерно 4,0, с использованием любой подходящей кислоты, такой как хлороводородная кислота или фосфорная кислота. Затем прозрачный раствор белка можно высушить любым подходящим способом, таким как сушка распылением или сушка вымораживанием, до сухого состояния. Сухой белковый продукт имеет содержание белка, превышающее примерно 60 мас.%, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 90 мас.% белка, предпочтительнее, по меньшей мере, примерно 100 мас.% (N×6,25).
В качестве другой альтернативы, прозрачный подкисленный раствор повторно растворенного соевого белка можно подвергнуть тепловой обработке для инактивации оставшихся лабильных при нагревании антипитательных факторов. Такая стадия тепловой обработки также дает дополнительное преимущество уменьшения микробной нагрузки. Как правило, раствор белка нагревают до температуры от примерно 70° до примерно 120°C, предпочтительно, от примерно 85° до примерно 95°C, в течение от примерно 10 секунд до примерно 60 минут, предпочтительно, от примерно 30 секунд до примерно 5 минут. Затем термообработанный подкисленный раствор соевого белка можно охладить для дальнейшей обработки, как описано ниже, до температуры от примерно 2° до примерно 60°C, предпочтительно, от примерно 20° до примерно 35°C.
Подкисленный и необязательно термообработанный раствор соевого белка можно сконцентрировать для повышения в нем концентрации белка. Такое концентрирование осуществляют с использованием любого подходящего селективного мембранного метода, такого как ультрафильтрация или диафильтрация, с использованием мембран с подходящим отсечением молекулярной массы, допускающих прохождение сквозь мембрану низкомолекулярных частиц, включая соль, углеводы, пигменты, ингибиторы трипсина и другие низкомолекулярные вещества, экстрагированные из источника белка, в то время как значительная часть соевого белка остается в растворе. Можно использовать мембраны для ультрафильтрации с отсечением молекулярной массы от примерно 3000 до примерно 1000000 дальтон, предпочтительно, от примерно 5000 до 100000 дальтон, с учетом различия материалов и конфигурации мембран. Концентрированно раствора белка при таком способе также уменьшает объем жидкости, который требуется высушить для извлечения белка. Раствор белка перед сушкой концентрируют, как правило, до концентрации белка от примерно 50 г/л до примерно 400 г/л, предпочтительно, от примерно 100 г/л до примерно 250 г/л. Такую операцию концентрирования можно осуществлять по периодическому типу или в непрерывной операции, как описано выше.
Раствор соевого белка до или после завершения концентрирования можно подвергнуть стадии диафильтрации с использованием воды. Вода может иметь свой естественный рН или рН, равный рН раствора белка, повергающегося диафильтрации, или любой промежуточный рН. Такую диафильтрацию можно осуществлять с использованием от примерно 2 до примерно 40 объемов раствора для диафильтрации, предпочтительно, от примерно 5 до примерно 25 объемов раствора для диафильтрации. В операции диафильтрации из прозрачного водного раствора соевого белка удаляется дополнительное количество загрязнений за счет прохождения через мембрану с фильтратом. Операцию диафильтрации можно осуществлять до тех пор, пока в фильтрате не будет присутствовать дополнительное количество загрязнений или видимое окрашивание, или до тех пор, пока ультраконцентрат не будет достаточно очищен, с тем, чтобы после сушки получить соевый белковый продукт с нужным содержанием белка, предпочтительно, изолят с содержанием белка, по меньшей мере, примерно 90 мас.% (N×6,25) на с.м. Такую диафильтрацию можно осуществлять с использованием такой же мембраны, как на стадии концентрирования. Однако, если желательно, стадию диафильтрации можно осуществлять с использованием отдельной мембраны с другим отсечением молекулярной массы, такой как мембрана с отсечением молекулярной массы в интервале от примерно 3000 до примерно 1000000 дальтон, предпочтительно, от примерно 5000 до примерно 100000 дальтон, с учетом различных материалов и конфигурации мембран.
Стадию концентрирования и стадию диафильтрации в данном случае можно осуществлять таким образом, что соевый белковый продукт, по существу, извлеченный сушкой концентрированного и диафильтрованного ультраконцентрата, содержит менее примерно 90 мас.% (N×6,25) на с.м., например, по меньшей мере, примерно 60 мас.% (N×6,25) на с.м. Путем частичного концентрирования и/или частичной диафильтрации водного раствора соевого белка возможно удалить загрязнения только частично. Затем такой раствор белка можно высушить и получить соевый белковый продукт с меньшим уровнем чистоты. Такой соевый белковый продукт все еще способен давать прозрачные растворы белка в кислых средах.
Антиоксидант может присутствовать в среде для диафильтрации во время, по меньшей мере, части стадии диафильтрации. Антиоксидант может представлять собой любой подходящий антиоксидант, такой как сульфит натрия или аскорбиновая кислота. Количество антиоксиданта, используемого в среде для диафильтрации, зависит от используемых веществ и может изменяться от примерно 0,01 до примерно 1 мас.%, предпочтительно, составляет примерно 0,05 мас.%. Антиоксидант служит ингибитором окисления любых фенолов, присутствующих в концентрированном растворе соевого белка.
Стадию необязательного концентрирования и стадию необязательной диафильтрации можно осуществлять при любой подходящей температуре, как правило, от примерно 2° до примерно 60°C, предпочтительно, от примерно 20° до примерно 35°C, в течение периода времени, достаточного для осуществления концентрирования и диафильтрации до нужной степени. Используемые температура и другие условия до некоторой степени зависят от мембранной установки, используемой для мембранной обработки, и желаемой концентрации белка в растворе и эффективности удаления загрязнений с фильтратом.
Как указано выше, уровень активности ингибиторов трипсина в конечном соевом белковом продукте можно регулировать путем манипуляций с различными переменными процесса.
Как отмечалось ранее, для инактивации ингибиторов трипсина, лабильных при нагревании, можно использовать тепловую обработку подкисленного водного раствора, соевого белка. Также для инактивации ингибиторов трипсина, лабильных при нагревании, можно подвергать тепловой обработке частично концентрированный раствор или полностью концентрированный подкисленный раствор соевого белка
Кроме того, стадии концентрирования и/или диафильтрации можно осуществлять способом, благоприятным для удаления ингибиторов трипсина с фильтратом, вместе с другими загрязнениями. Удалению ингибиторов трипсина способствует использование мембран с порами большего размера, такими как от примерно 30000 до 1000000 дальтон, работа с мембраной при повышенных температурах, таких как 30-60°C, и использование бóльших объемов среды для диафильтрации, таких как 20-40 объемов.
Подкисление и мембранная обработка раствора белка при более низком рН (1,5-3) могут снизить активность ингибиторов трипсина относительно обработки раствора при более высоком рН (3-4,4). Когда раствор белка концентрируют и подвергают диафильтрации в области низких значений интервала рН, может быть желательно повысить рН ультраконцентрата перед сушкой. Значения рН концентрированного и диафильтрованного раствора белка можно повысить до нужного значения, например рН 3, путем добавления любой подходящей щелочи пищевого сорта, такой как гидроксид натрия.
Далее, снижения активности ингибиторов трипсина можно достичь, подвергая вещества сои воздействию восстановителей, которые разрывают или перегруппировывают дисульфидные связи ингибиторов. Подходящие восстановители включают сульфит натрия, цистеин и N-ацетилцистеин.
Добавление таких восстановителей можно осуществлять на различных стадиях всего способа. Восстановитель можно добавлять во влажный осадок белка, полученный со стадии разбавления, можно добавлять в раствор белка, полученный подкислением и повторным растворением осадка, можно добавлять в концентрированный раствор до или после диафильтрации или можно смешивать в сухом состоянии с высушенным соевым белковым продуктом. Добавление восстановителя можно объединить со стадией тепловой обработки и стадиями мембранной обработки, описанными выше.
Если желательно сохранить активные ингибиторы трипсина в концентрированном растворе белка, этого можно достичь, устраняя стадию тепловой обработки или снижая интенсивность тепловой обработки, не используя восстановители, работой на стадиях концентрирования и диафильтрации при более высоких значениях интервала рН (3-4,4), используя мембраны для концентрирования и диафильтрации с порами меньшего размера, работой с мембраной при более низких температурах и используя меньшие объемы среды для диафильтрации.
Подкисленный необязательно концентрированный и необязательно диафильтрованный прозрачный водный раствор белка можно обработать адсорбентом, таким как порошкообразный активированный уголь или гранулированный активированный уголь, для удаления окрашивания и/или дурно пахнущих соединений. Такую обработку адсорбентом можно осуществлять в любых подходящих условиях, как правило, при температуре концентрированного водного раствора белка, соответствующей температуре окружающей среды. В случае порошкообразного активированного угля его используют в количестве от примерно 0,025% до примерно 5%, мас./об., предпочтительно, от примерно 0,05% до примерно 2%, мас./об. Адсорбент можно удалить из раствора соевого белка любым подходящим способом, таким как фильтрация.
Затем подкисленный необязательно концентрированный и необязательно диафильтрованный прозрачный водный раствор соевого белка можно высушить любым подходящим методом, таким как сушка распылением или сушка вымораживанием. Сухой соевый белковый продукт имеет содержание белка, по меньшей мере, примерно 60 мас.% (N×6,25) на с.м., предпочтительно, свыше примерно 90 мас.% белка (N×6,25) на с.м., предпочтительнее, по меньшей мере, примерно 100 мас.% (N×6,25) на с.м. Сухой соевый белковый продукт имеет низкое содержание фитиновой кислоты, как правило, менее примерно 1,5 мас.%.
Согласно другому аспекту данного изобретения, белок, выпавший в осадок после разбавления водой можно обрабатывать вместе с супернатантом. В таком случае степень разбавления, как правило, составляет примерно 1-25 крат, предпочтительно, примерно 3-12 крат. Вода, с которой смешивают концентрированный раствор белка, предпочтительно имеет температуру от примерно 1° до примерно 60°C, предпочтительно, от примерно 15° до примерно 35°C.
У воды для разбавления, содержащей осажденный белок, доводят рН от примерно 1,5 до примерно 4,4, предпочтительно, от примерно 2,0 до примерно 4,0, с использованием любой подходящей кислоты, такой как хлороводородная кислота или фосфорная кислота. Снижение рН вызывает повторное растворение белка, осажденного разбавлением, с образованием прозрачного подкисленного раствора белка. Раствор белка можно использовать в форме жидкости или можно высушить любым подходящим способом, таким как сушка распылением или сушка вымораживанием.
В качестве другой альтернативы, раствор белка, полученный подкислением смеси осадка белка и супернатанта, можно обработать на таких же стадиях, какие описаны выше для изолированного осадка, снова растворенного путем подкисления.
Затем необязательно концентрированный, необязательно диафильтрованный, необязательно термообработанный, необязательно обработанный адсорбентом прозрачный водный раствор соевого белка можно высушить любым подходящим способом, таким как сушка распылением или сушка вымораживанием. Сухой соевый белковый продукт имеет содержание белка свыше примерно 60 мас.% белка, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 90 мас.%, предпочтительнее, примерно 100 мас.% (N×6,25) на с.м.
Соевые белковые продукты, полученные в данном случае, растворимы в кислой водной среде, что делает продукты идеальными для включения в напитки как газированные, так и негазированные, для обогащения их белком. Такие напитки имеют широкий интервал кислых значений рН, колеблющихся от примерно 2,5 до примерно 5. Соевые белковые продукты по данному изобретению можно добавлять в такие напитки в любом подходящем количестве для обогащения таких напитков белком, например, по меньшей мере, примерно 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 можно смешивать с сухим концентратом напитка перед восстановлением до напитка путем растворения в воде. В некоторых случаях может потребоваться модификация обычного состава напитка для устойчивости композиции по изобретению, когда компоненты, присутствующие в напитке, могут вредно воздействовать на способность композиции по изобретению оставаться растворенной в напитке.
Примеры
Пример 1
Данный пример иллюстрирует получение изолята соевого белка, который растворим, прозрачен и теплоустойчив в кислых растворах и перерабатывается мембранным методом при естественном рН. Получение такого изолята не включает стадию разбавления.
2
К 200 л 0,15 М раствора CaCl при температуре окружающей среды добавляют 20 кг обезжиренной переработанной при минимальном нагревании соевой муки и перемешивают в течение 30 минут для получения водного раствора белка. Оставшуюся соевую муку удаляют, и полученный раствор белка осветляют центрифугированием и фильтрацией, и получают 169 л фильтрованного раствора белка с содержанием белка 1,68 мас.%.
2
Уменьшают объем фильтрованного раствора экстрагированного белка до 3 л концентрированном на мембране PVDF с отсечением молекулярной массы 5000 дальтон. Концентрированный раствор белка подвергают диафильтрации с 62 л 0,075 М раствора CaCl. Полученный диафильтрованный концентрированный раствор белка имеет содержание белка 13,28 мас.% и соответствует выходу 95,2% от начального фильтрованного раствора белка. Затем диафильтрованный концентрированный раствор белка высушивают и получают продукт, в котором установлено содержание белка 91,45% (N×6,25) на с.м. Продукт называют S005-L11-08А S702.
Получают 3,2%, мас./об., раствор белка S702 в воде и снижают рН до 3 разбавленной HCl. Затем оценивают окраску и прозрачность с использованием прибора HunterLab ColorQuest XE в режиме пропускания.
Интенсивность окраски и показатель прозрачности приводятся в следующей таблице 1.
Таблица 1.
Оценки по HunterLab для 3,2% раствора белка S005-L11-08A S702 при рН3
Образец
L*
а*
b*
Мутность (%)
S702
96,51
-0,82
11,45
0,8
Как можно видеть из таблицы 1, окраска раствора S702 при рН 3 очень слабая и уровень мутности весьма низкий.
Окраску сухого порошка оценивают прибором HunterLab ColorQuest XE в режиме отражения. Интенсивность окраски приводятся в следующей таблице 2.
Таблица 2.
Оценки по HunterLab для сухого порошка S005-L11-08А S702
Образец
L*
а*
b*
S702
85,11
0,37
11,11
Как можно видеть из таблицы 2, сухой порошок S702 имеет очень слабую окраску.
Активность ингибиторов трипсина в изоляте определяют с использованием способа Kakade et al. Cereal Chem., 51: 376-381 (1974). Найдено, что S005-L11-08A S702 имеет активность ингибиторов трипсина в 87 трипсиновых единиц (TIU)/мг белка (N×6,25).
Пример 2
Данный пример содержит оценку устойчивости к действию высокой температуры в воде изолята соевого белка, полученного способом из примера 1 (S702).
Получают 2%, мас./об., раствор S005-L11-08A S702 в воде и доводят рН до 3. Прозрачность полученного раствора оценивают, измеряя мутность прибором HunterLab ColorQuest XE. Затем раствор нагревают до 95°C, выдерживают при указанной температуре в течение 30 секунд и затем сразу же охлаждают до комнатной температуры на ледяной бане. Затем снова измеряют прозрачность термообработанного раствора.
Прозрачность раствора белка до и после нагревания приводится в следующей таблице 3.
Таблица 3.
Влияние тепловой обработки на прозрачность раствора S702
Образец
Мутность (%)
До нагревания
5,0
После нагревания
0,6
Как можно видеть из результатов в таблице 3, образец устойчив к действию высокой температуры. Раствор белка изначально весьма прозрачный, и тепловая обработка фактически снижает уровень мутности.
Пример 3
Данный пример содержит оценку растворимости в воде изолятов соевых белков, полученных по способу из примера 1 (S702). Растворимость проверяют на основании растворимости белка (что называется «белковым методом» - модифицированная версия процедуры Morr et al., J. Food Sci., 50: 1715-1718) и общей растворимости продукта (что называется «методом осадка»).
В стакане взвешивают достаточное количество белкового порошка для обеспечения 0,5 г белка, и затем добавляют небольшое количество воды, очищенной обратным осмосом (RO), и смесь перемешивают до образования однородной пасты. Затем дополнительно добавляют воду для доведения объема до приблизительно 45 мл. Затем содержимое стакана медленно перемешивают в течение 60 минут с использованием магнитной мешалки. Сразу же после диспергирования белка определяют рН и доводят до соответствующего уровня (2, 3, 4, 5, 6 или 7) разбавленным раствором NaOH или HCl. Также получают образец при естественном рН. Во время 60-минутного перемешивания для образцов с доведенным рН измеряют и корректируют рН два раза. По окончании 60-минутного перемешивания объем образцов доводят до 50 мл водой RO, и получают 1%, мас./об., дисперсию белка. Содержание белка в дисперсиях измеряют с использованием определителя LECO FP528 Nitrogen Determinator. Затем аликвоты дисперсий (20 мл) переносят в предварительно взвешенные центрифужные пробирки, которые высушены в течение ночи в сушильном шкафу при 100°C и затем охлаждены в эксикаторе и закрыты крышками. Образцы центрифугируют при 7800 g в течение 10 минут, когда нерастворимое вещество осаждается и образуется прозрачный супернатант. Содержание белка в супернатанте измеряют анализом LECO и затем супернатант и крышки пробирок отбрасывают и вещество осадков сушат в течение ночи в сушильном шкафу, установленном на 100°C. На следующее утро пробирки переносят в эксикатор и оставляют охлаждаться. Регистрируют массу сухого вещества осадков. Сухую массу исходного белкового порошка вычисляют, умножая массу используемого порошка на коэффициент ((100 - содержание влаги в порошке (%))/100). Затем растворимость продукта вычисляют двумя различными способами.
1) Растворимость (белковый метод) (%)=(% белка в супернатанте/% белка в исходной дисперсии)×100
2) Растворимость (метод осадка) (%)=(1 - (масса сухого вещества нерастворимого осадка/((масса 20 мл дисперсии/масса 50 мл дисперсии)×(исходная масса сухого белкового порошка)))×100
Естественное значения рН белкового изолята, полученного в примере 1, в воде (1% белка) показано в таблице 4.
Таблица 4.
Естественный рН раствора, полученного в воде, с 1% белка
Партия
Продукт
Естественный рН
S005-L11-08A
S702
5,91
Полученные результаты по растворимости приводятся в следующих таблицах 5 и 6.
Таблица 5.
Растворимость S702 при различных значениях рН на основе белкового метода
Растворимость (белковый метод) (%)
Партия
Продукт
рН2
рН3
рН4
рН5
рН6
рН7
Естеств. рН
S005-L11-08A
S702
98,2
95,8
100
94,2
15,1
11,2
10,9
Таблица 6.
Растворимость of S702 при различных значениях рН на основе метода осадка
Растворимость (метод осадка) (%)
Партия
Продукт
рН2
рН3
рН4
рН5
рН6
рН7
Естеств. РН
S005-L11-08A
S702
98,5
100
97,3
26,6
10,2
32,0
28,3
Как можно видеть из результатов таблиц 5 и 6, продукты S702 хорошо растворимы в интервале рН 2-4.
Пример 4
Данный пример включает оценку прозрачности в воде изолята соевого белка, полученного по способу из примера 1 (S702).
Прозрачность 1%, мас./об., раствора белка, полученного так, как описано в примере 3, оценивают путем измерения поглощения при 600 нм, причем меньший количественный показатель поглощения указывает на большую прозрачность. Анализ образцов на приборе HunterLab Color Quest XE в режиме пропускания также позволяет зарегистрировать мутность, в процентах - другая количественная оценка прозрачности.
Результаты по оценке прозрачности приводятся в следующих таблицах 7 и 8.
Таблица 7.
Прозрачность раствора S702 при различных значениях рН при оценке А600
А600
Партия
Продукт
рН2
рН3
рН4
рН5
рН6
рН7
Естеств. рН
S005-L11-08A
S702
0,012
0,019
0,094
>3,0
2,201
2,422
2,283
Таблица 8.
Прозрачность раствора S702 при различных значениях рН при оценке анализом на HunterLab
HunterLab haze reading (%)
Партия
Продукт
рН2
рН3
рН4
рН5
рН6
рН7
Естеств. рН
S005-L11-08A
S702
0,0
2,2
16,0
97,3
97,6
100,1
101,9
Как можно видеть из результатов таблиц 7 и 8, растворы S702 весьма прозрачны при рН 2 и 3, но слегка мутные при рН 4.
Пример 5
Данный пример включает оценку растворимости в безалкогольном напитке (Sprite) и спортивном напитке (Orange Gatorade) изолята соевого белка, полученного по способу из примера 1 (S702). Растворимость определяют с белком, добавленным в напитки с коррекцией рН, и снова при рН обогащенных белком напитков, доведенным до уровня рН исходных напитков.
Когда растворимость оценивают без коррекции рН, достаточное количество белкового порошка для предоставления 1 г белка взвешивают в стакане и добавляют небольшое количество напитка и перемешивают до образования однородной пасты. Дополнительно добавляют напиток для доведения объема до 50 мл и затем растворы медленно перемешивают магнитной мешалкой в течение 60 минут и получают 2%, мас./об., дисперсию белка. Содержание белка в образцах анализируют с использованием определителя LECO FP528 Nitrogen Determinator, затем аликвоты напитков, содержащих белок, центрифугируют при 7800 g в течение 10 минут и определяют содержание белка в супернатанте в каждом образце.
Растворимость (%)=(% белка в супернатанте/% белка в исходной дисперсии)×100
Когда растворимость оценивают с коррекцией рН, измеряют рН безалкогольного напитка (Sprite) (3,39) и спортивного напитка (Orange Gatorade) (3,19) без белка. Достаточное количество белкового порошка для предоставления 1 г белка взвешивают в стакане и добавляют небольшое количество напитка и перемешивают до образования однородной пасты. Дополнительно добавляют напиток для доведения объема до приблизительно 45 мл и затем растворы медленно перемешивают магнитной мешалкой в течение 60 минут. Измеряют рН напитков, содержащих белок, и затем доводят до исходного рН в отсутствие белка разбавленным NaOH или HCl, как необходимо. Затем общий объем каждого раствора доводят до 50 мл добавлением напитка и получают 2%, мас./об., дисперсию белка. Содержание белка в образцах анализируют с использованием определителя LECO FP528 Nitrogen Determinator, затем аликвоты напитков, содержащих белок, центрифугируют при 7800 g в течение 10 минут и определяют содержание белка в супернатанте.
Растворимость (%)=(% белка в супернатанте/% белка в исходной дисперсии)×100
Полученные результаты приводятся в следующей таблице 9.
Таблица 9.
Растворимость S702 в Sprite и Orange Gatorade
Без коррекции рН
С коррекцией рН
Партия
Продукт
Растворимость (%) в Sprite
Растворимость (%) в Orange Gatorade
Растворимость (%) в Sprite
Растворимость (%) в Orange Gatorade
S005-L11-08А
S702
100
100
96,4
100
Как можно видеть из результатов в таблице 9, белок S702 прекрасно растворяется как в Sprite, так и в Orange Gatorade. Отмечается, что S702 относится к продуктам с нейтральным рН, но несколько превышающий рН образцов напитков без коррекции рН не оказывает негативного влияния на растворимость.
Пример 6
Данный пример включает оценку прозрачности в безалкогольном напитке и спортивном напитке изолята соевого белка, полученного по способу примера 1 (S702).
Прозрачность 2%, мас./об., дисперсий белка, полученных в безалкогольном напитке (Sprite) и спортивном напитке (Orange Gatorade) в примере 5, оценивают с использованием методов, описанных в примере 4. Для измерений поглощения при 600 нм перед выполнением измерений спектрофотометр снабжают пустым контролем с соответствующим напитком.
Полученные результаты приводятся в следующих таблицах 10 и 11.
Таблица 17.
Прозрачность (А600) S702 в Sprite и Orange Gatorade
Без коррекции рН
С коррекцией рН
Партия
Продукт
А600 в Sprite
А600 в Orange Gatorade
А600 в Sprite
А600 в Orange Gatorade
S005-L11-08A
S702
0,209
0,520
0,158
0,204
Таблица 11.
Показатели мутности по HunterLab для S702 в Sprite и Orange Gatorade
Без коррекции рН
С коррекцией 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-L11-08A
S702
35,7
80,8
32,6
65,6
Как можно видеть из результатов в таблицах 10 и 11, несмотря на превосходную растворимость, образцы Sprite и Orange Gatorade, содержащие S702, иногда мутнеют. Коррекция рН только слегка снижает уровень мутности.
Пример 7
Данный пример осуществляют для экстрагирования источника соевого белка раствором хлорида кальция при различных значениях рН.
2
Три образца обезжиренной переработанной при минимальном нагревании соевой муки (каждый 10 г) экстрагируют 0,15 М раствором CaCl (100 мл) в течение 30 минут при комнатной температуре с перемешиванием магнитной мешалкой/стержнем магнитной мешалки. Один образец экстрагируют при естественном рН, рН одного образца доводят до 2,98 разбавленной HCl и рН третьего образца образец доводят до 8,55 разбавленным раствором NaOH. Регулировку рН экстракционных систем осуществляют сразу же после смачивания муки. После экстрагирования образцы центрифугируют при 10200 g в течение 10 минут для отделения экстракта от использованной муки. Затем супернатант дополнительно осветляют фильтрацией через шприц с фильтром с размером пор 0,24 мкм. Фильтраты анализируют на рН, проводимость, прозрачность (А600) и содержание белка (Leco). Образец фильтрата также разбавляют 1:1 равным объемом воды RO и снова проводят измерения А600. Разбавленные и неразбавленные образцы фильтрата подкисляют до рН 3 разбавленной HCl и снова проводят измерения А600.
Свойства полученных фильтратов приводятся в следующей таблице 12.
Таблица 12.
Свойства начальных экстрактов
Образец
А600
% белка
Экстрагируемость (%)
Провод. (мСм)
Естественный РН
0,072
3,00
55,2
22,9
рН 2,98
0,109
3,88
71,5
27,9
рН 8,55
0,139
3,46
63,7
23,0
Как можно видеть из таблицы 12, в условиях низкого рН экстрагируется наибольшее количество белка. Однако экстрагируемость является достаточно хорошей при всех оцениваемых условиях рН.
Прозрачность подкисленных неразбавленных экстрактов приводится в следующей таблице 13.
Таблица 13.
Влияние подкисления на прозрачность неразбавленных экстрактов
Образец
Начальный рН
Конечный рН
Конечный А600
Естественный рН
5,44
2,94
0,052
рН 2,98
3,10
3,10
0,109
рН 8,55
8,18
2,78
0,140
Как можно видеть из таблицы 13, после подкисления все экстракты вполне прозрачные, но образец, экстрагированный при естественном рН, является самым прозрачным.
Прозрачность подкисленных концентрированных экстрактов приводится в следующей таблице 14.
Таблица 14.
Влияние подкисления на прозрачность концентрированных экстрактов
Образец
Начальный РН
Начальный А600
Конечный РН
Конечный А600
Естественный РН
5,53
2,582
2,93
0,046
рН 2,98
3,22
0,056
2,81
0,050
рН 8,55
8,14
2,756
3,05
0,112
Как можно видеть из таблицы 14, когда образцы разбавляют 1:1 водой и затем подкисляют, все образцы снова являются вполне прозрачными. Однако прозрачность образцов, экстрагированных при естественном рН и рН после подкисления, лучше, чем образцов, экстрагированных при высоком рН.
Пример 8
Данный пример иллюстрирует получение изолята соевого белка, который растворим, прозрачен и устойчив при высокой температуре в кислых растворах и подвергался мембранной обработке при естественном рН и затем фракционированию за счет стадии разбавления.
2
К «а» кг сои «b» добавляют «с» л 0,15 М раствора CaCl при температуре окружающей среды и перемешивают в течение 30 минут для получения водного раствора белка. Оставшийся источник соевого белка удаляют, и полученный раствор белка очищают центрифугированием и фильтрацией, и получают «d» л фильтрованного раствора белка с содержанием белка «е» мас.%.
2
«f» литров раствора экстракта белка уменьшают в объеме до «g» на мембране «h» с отсечением молекулярной массы «i» дальтон, причем получают концентрированный раствор белка с содержанием белка «j» мас.%. Затем концентрированный раствор белка подвергают диафильтрации с «k» л 0,15 М раствора CaCl на такой же мембране, какую использовали на стадии начального концентрирования. Затем диафильтрованный раствор белка дополнительно концентрируют до «1» кг на такой же мембране, какую использовали на стадиях начального концентрирования и диафильтрации, причем получают концентрированный раствор белка с содержанием белка «m» мас.%.
Затем «n» кг концентрированного или концентрированного и диафильтрованного раствора белка при «o» °C разбавляют «p» очищенной обратным осмосом (RO) воды с температурой «q» °C. Сразу образуется белая муть, которой дают оседать. Супернатант удаляют центрифугированием и выпавший в осадок белок извлекают с выходом «r» мас.% от фильтрованного раствора белка. Затем извлеченные «s» кг белкового осадка промывают примерно «t» объемами воды и воду декантируют. Затем «u» промытого осадка снова растворяют в примерно «v» объемах воды и добавляют достаточно разбавленной соляной кислоты для доведения рН образца до «w». К тонкому повторно растворенному осадку добавляют дополнительные «x» кг RO воды, рН 3, для облегчения сушки распылением. Затем «y» кг повторно растворенного осадка сушат распылением. Находят, что сухой белковый продукт имеет содержание белка «z» % (N×6,25) на с.м. Продукту дают наименование «аа» S7300. Другие «ab» кг повторно растворенной фракции осадка греют при 90°C в течение 1 минуты и затем разбавляют примерно «ас» л RO воды для облегчения сушки распылением. Находят, что высушенный белок имеет содержание белка «ad»% (N×6,25) на с.м. Продукту дают обозначение «аа» S7300H. Другие «ае» промытого осадка снова растворяют в примерно «af» объемах воды с добавленной достаточно разбавленной фосфорной кислотой для достижения рН образца «ag». Затем «ah» кг повторно растворенной фракции осадка сушат распылением. Находят, что высушенный белок имеет содержание белка «ai» % (N×6,25) на с.м. Продукту дают наименование «аа» S7300-02. Параметры «а»-«ai» приводятся в следующей таблице 15.
Таблица 15.
Параметры опытов по получению продуктов S7300
аа
S005-C19-09A
S013-J06-09A
S013-J27-09A
S013/15-K30-09A
а
20
50
40
40
b
Мука (обезжиренная, с минимальной тепловой обработкой)
Белые хлопья
Белые хлопья
Белые хлопья
с
200
500
400
400
d
172,9
276,4
325
330
е
2,25
2,47
2,44
2,38
f
172,9
275
325
330
Р
19,7 кг
25,48 кг
22 кг
67 л
h
PES
PES
PES
PES
i
100,000
100,000
100,000
100,000
j
16,36
22,06
Не определялось
9,74
k
n/a
n/a
n/a
335
1
n/a
n/a
n/a
23,2
m
n/a
n/a
n/a
23,7
n
19,7
25
22
22,7
0
31,5
27
25,2
30
P
1:10
1:15
1:15
1:15
q
2,4
17,3
14,9
13
r
61,7
67,1
57,1
53,6
s
5,01
8,26
9,78
10,7
t
0
2
2
2
u
Все
Все
Половина
Все
v
1
2
2
1.7
w
1,97
3,20
2,81
3
x
8,5
0
0
0
у
18,5
11,36
16,2
26
z
98,76
101,74
100,92
100,73
ab
n/a
12,57
n/a
n/a
ac
n/a
26
n/a
n/a
ad
n/a
101.60
n/a
n/a
ae
n/a
n/a
Половина
n/a
af
n/a
n/a
2
n/a
ag
n/a
n/a
2,76
n/a
ah
n/a
n/a
12,4
n/a
ai
n/a
n/a
94,32
n/a
n/a = не установлена
Получают 3,2% растворы белка продуктов S7300, S7300H и S7300-02 в воде и оценивают окраску и прозрачность с использованием HunterLab Color Quest XE в режиме пропускания. Значения рН растворов измеряют рН-метром.
Значения рН, интенсивность окраски и показатели прозрачности приводятся в следующей таблице 16.
Таблица 16.
Показатели рН и HunterLab для 3,2% растворов S7300, S7300H и S7300-02.
Партия
Образец
рН
L*
а*
b*
Мутность (%)
S005-C19-09A
S7300
2,27
97,10
-1,88
11.04
0,0
S013-J06-09A
S7300
3,01
95,08
-0,67
10,08
7,4
S013-J06-09A
S7300H
2,99
88,50
-0,29
9,00
42,4
S013-J27-09A
S7300
2,72
92,50
-0,60
10,17
29,6
S013-J27-09A
S7300-02
2,75
91,94
-0,23
9,51
36,3
S013/15-K30-09A
S7300
2,92
95,90
-0,44
8,01
10,4
Как можно видеть из результатов в таблице 16, рН продукта S005-C19-09A ниже, чем намеченный рН 3. Это можно исправить простым добавлением меньшего количества кислоты при повторном растворении осадка. Как правило, такие продукты дают слабо окрашенные растворы с высокой степенью прозрачности. Значения мутности, полученные для раствора S013-J06-09A S7300H и растворов продуктов S013-J27-09A являются неожиданно высокими. Предполагается, что мутность в указанных образцах, может появиться из-за некоторых затруднений в процессе сушки распылением. Потоки сырья для таких образцов, поступающие в распылительную сушилку, являются вполне прозрачными при оценке при измерениях А600 (данные не приводятся). Когда те же 3,2%, мас./об., растворы белка продуктов S7300 снова оценивают на HunterLab через час после получения, растворы являются заметно более прозрачными, как показано в следующей таблице 17.
Таблица 17.
Показатели рН и HunterLab для 3,2% растворов S7300, S7300H и S7300-02 по измерениям, сделанным через один час после получения растворов
Партия
Образец
L*
а*
b*
Мутность (%)
S013-J06-09A
S7300H
93,15
-0,40
9,13
22,8
S013-J27-09A
S7300
95,27
-0,80
9,62
10,0
S013-J27-09A
S7300-02
94,63
-0,46
8,95
18,1
Окраску сухих порошков также оценивают на HunterLab в режиме отражения. Интенсивность окраски приводится в следующей таблице 18.
Таблица 18.
Показатели HunterLab для сухих порошков S7300, S7300H и S7300-02
Партия
Образец
L*
а*
b*
S005-C19-09A
S7300
86,43
-1,91
12,70
S013-J06-09A
S7300
87,38
-1,09
10,61
S013-J06-09A
S7300H
88,81
-0,82
8,00
S013-J27-09A
S7300
88,11
-1,04
11,97
S013-J27-09A
S7300-02
88,09
-0,73
11,31
S013/15-K30-09A
S7300
88,17
-0,70
10,19
Как можно видеть из таблицы 18, сухие порошки окрашены очень слабо. Активность ингибиторов трипсина в продуктах S7300 определяют с использованием метода Kakade et al., Cereal Chem., 51: 376-381 (1974). Полученные результаты показаны в следующей таблице 19.
Таблица 19.
Активность ингибиторов трипсина (TIA) для S7300, S7300H и S7300-02 в TIU/мг белка (N×6,25)
Партия
Образец
TIA
S005-C19-09A
S7300
49
S013-J06-09A
S7300
11,8
S013-J06-09A
S7300H
3,1
S013-J27-09A
S7300
37,7
S013-J27-09A
S7300-02
36,6
S013/15-K30-09A
S7300
47,5
Как можно видеть из таблицы 19, продукты, полученные из осадка, образовавшегося после разбавления концентрированного раствора белка, имеют более низкую активность трипсина, чем найденная в примере 1 для продукта (S702), полученного подобным образом, но в отсутствие стадии разбавления. Показатель промывки осадка водой перед повторным растворением и сушкой на основании различий в результатах является нечетким. Очень низкая TIA получена путем тепловой обработки осажденного повторно растворенного белка. Сравнение результатов в таблице 19 с показателями активности ингибиторов трипсина для супернатантов с одних и тех же стадий разбавления иллюстрирует, что разбавление отделяет выпавший в осадок белок от ингибиторов трипсина. Активность ингибиторов трипсина в супернатантах приводится в таблице 20.
Таблица 20.
Активность ингибиторов трипсина (TIA) для необработанных супернатантов в TIU/мг белка (N×6,25)
Партия
TIA
S005-C19-09A
Не определялась
S013-J06-09A
294,0
S013-J27-09A
219,2
S013/15-K30-09A
272,6
Как можно видеть из таблицы 20, TIA супернатантов заметно выше, чем продуктов, полученных из осадка.
Пример 9
Данный пример иллюстрирует способы обработки фракций супернатанта, образующихся в процедурах примера 8, для получения дополнительных соевых белковых продуктов.
Доводят рН супернатанта со стадии разбавления от «а» до «b» посредством добавления разбавленной HCl. Затем «с» л супернатанта уменьшают до «d» кг на мембране «е» с отсечением молекулярной массы «f» дальтон. Концентрированный раствор белка имеет концентрацию белка «g» мас.%. С дополнительным белком, извлеченным из супернатанта, общее извлечение из фильтрованного раствора белка составляет «h» %. Сушат распылением «i» кг концентрированного супернатанта с образованием продукта с содержанием белка «j» (N×6,25) на с.м. Продукту дают наименование «k» S7200. Доводят рН «1» кг концентрированного супернатанта до «m» разбавленным раствором гидроксида натрия. Затем «n» кг концентрированного супернатанта обрабатывают при 85°C в течение 10 минут, при этом выпадает в осадок примерно «o» % белка, ассоциированного с концентрированным супернатантом. Извлекают центрифугированием «p» кг осажденного белка и промывают примерно «q» объемами RO воды и затем снова извлекают центрифугированием. Сушат вымораживанием «r» кг промытого осадка и получают продукт с содержанием белка «s» % (N×6,25) на с.м. Продукту дают наименование «k» S7200P. Центрат, содержащий белок, не выпавший в осадок при тепловой обработке, фильтруют и затем сушат распылением и получают продукт с содержанием белка «t» % (N×6,25) на с.м. Этот продукт называют «k» S7200H. Параметры «а»-«t» приводятся в следующей таблице 21.
Таблица 21.
Параметры получения продуктов S7200 при разбавлении супернатантов, полученных так, как показано в примере 8
k
S005-C19-09A
S013-J06-09A
S013-J27-09A
S013/15-K30-09A
а
6,26
5,66
5,74
5,82
b
3,16
n/a
1.96
n/a
с
200
370
355
335
d
5,34
19,96
20
19,74
е
PES
PES
PES
PES
f
10000
100000
100000
100000
g
7,32
3,34
3,77
3,30
h
71,7
76,9
66,6
61,9
i
5,34
n/a
n/a
n/a
j
91,66
n/a
n/a
n/a
l
n/a
n/a
19,3
n/a
m
n/a
n/a
6,57'
n/a
n
n/a
19,96
19,3
19,74
o
n/a
61,2
71,6
69,2
p
n/a
2,42
3,08
2,58
q
n/a
0
2
2
r
n/a
2,06
2,70
2,14
s
n/a
99,78
98,06
101,61
t
n/a
81,49
70,24
Не определялись
n/a = не установлена
Получают 3,2% растворы белков продуктов S7200 и S7200H в воде и оценивают окраску и прозрачность с использованием HunterLab ColorQuest XE в режиме пропускания. Значения рН растворов измеряют рН-метром. S7200P плохо растворяется, поэтому окраску и прозрачность данного образца не проверяют.
Значения рН, интенсивность окраски и показатели прозрачности приводятся в следующей таблице 22.
Таблица 22.
Значения рН и показатели HunterLab для 3,2% растворов белков S7200 и S7200H
Партия
Образец
рН
L*
а*
b*
Мутность (%)
S005-C19-09A
S7200
3,04
95,86
-1,07
9,95
3,4
S013-J06-09A
S7200H
5,80
95,82
-1,36
11,44
42,9
S013-J27-09A
S7200H
6,24
96,18
-0,93
9,82
23,9
S013/15-K30-09A
S7200H
Не определялись
Как можно видеть из таблицы 22, все продукты, полученные из супернатантов, дают слабо окрашенные растворы. Однако растворы продуктов S013-J06-09A и S013-J27-09A более мутные, чем продукта S005-C19-09A. Такое различие можно связать с несколькими факторами, такими как различия в рН, обработке и источнике белка. Однако некую роль могут играть итоги сушки распылением, указанные в примере 8. Центраты, образующиеся при извлечении белка, осажденного нагреванием из концентрированного супернатанта, фильтруют, и они являются достаточно чистыми по оценке при измерении А600 перед стадией сушки.
Также оценивают окраску сухих порошков с использованием HunterLab в режиме отражения. Интенсивность окраски приводится в следующей таблице 23.
Таблица 23.
Показатели HunterLab для сухих порошков S7200 и S7200H
Партия
Образец
L*
а*
b*
S005-C19-09A
S7200
87,30
-0,21
8,13
S013-J06-09A
S7200H
86,99
-0,34
8,47
S013-J27-09A
S7200H
85,97
-0,22
7,20
S013/15-K30-09A
S7200H
Не определялись
Как можно видеть из таблицы 23, сухие продукты достаточно светлые по цвету. Активность ингибиторов трипсина продуктов, полученных из супернатанта, определяют с использованием методов Kakade et al., Cereak Chem., 51: 376-381 (1974).
Полученные результаты показаны в следующей таблице 24.
Таблица 24.
Активность ингибиторов трипсина (TIA) для S7200, S7200P и S7200H в TIU/мг белка (N×6/25)
Партия
Образец
TIA
S005-C19-09A
S7200
482
S013-J06-09A
S7200P
78,6
S013-J27-09A
S7200P
8,7
S013/15-K30-09A
S7200P
40,1
S013-J06-09A
S7200H
296,7
S013-J27-09A
S7200H
209,8
S013/15-K30-09A
S7200H
Не определялась
Как можно видеть из таблицы 24, продукты S7200P имеют заметно меньшую активность ингибиторов трипсина, чем продукты S7200H. Это наводит на мысль, что ингибиторы трипсина остаются растворенными, когда концентрированный супернатант фракционируется в силу вызванного нагреванием осаждения. Меньшие показатели TIA для S7200P получают, когда белковый осадок промывают перед сушкой водой. Особенно низкий показатель для S013-J27-09A S7200P также может быть связан с режимом рН, используемым в таком испытании.
Пример 10
Данный пример иллюстрирует получение изолята соевого белка, который растворим, прозрачен и устойчив при действии высокой температуры в кислых растворах, с использованием мембранной обработки при естественном рН и стадии разбавления, но фракции белков после разбавления не разделяют.
Диафильтрованный и концентрированный ультраконцентрат («а» мл) из обработанного S013/S015-K30-09A, полученный так, как описано в примере 8, при приблизительно «b» °C разбавляют «с» мл RO воды при приблизительно «d» °C. Образуется белая муть, но когда рН образца снижают до «е» разбавленной HCl, белок снова растворяется. Содержание белка в разбавленном и подкисленном растворе составляет «f» мас.%. Разбавленные и подкисленные растворы белка уменьшают в объеме от «g» мл до приблизительно «h» г на мембране «i» с отсечением молекулярной массы «j» дальтон, получая концентрированный раствор белка с содержанием белка «k» мас.%. После извлечения небольшого образца концентрированного раствора белка для анализа «1» г концентрированного раствора белка сушат вымораживанием и получают «m» г продукта, названного «n» S7301-01, который имеет содержание белка «о» мас.% на с.м. Оставшиеся «p» мл концентрированного раствора белка диафильтруют с «q» мл RO воды на такой же мембране, какую используют на стадии концентрирования. Получают в целом «r» г диафильтрованного и концентрированного раствора белка с содержанием белка «s» мас.%. Сушат вымораживанием «t» г такого раствора и получают «u» г продукта, названного «n» S7301-02, который имеет содержание белка «v» мас.% на с.м. Параметры «а»-«v» приводятся в следующей таблице 25.
Таблица 25.
Параметры получения продуктов S7301
n
Опыт 1
Опыт 2
а
250
120
b
20
24
с
750
1320
d
22
22
е
3,16
3,06
f
6,35
2,27
g
980
1422
h
492
257
i
PES
PES
i
10000
10000
k
12,12
11,40
l
218,92
114,12
m
26,86
12,03
o
91,27
99,69
p
250
120
q
1250
120
r
223,42
119,70
s
12,85
11,17
t
198,80
105,02
u
25,83
10,78
v
95,19
100,40
Получают 3,2% растворы продуктов S7301 в воде и оценивают окраску и прозрачность с использованием HunterLab ColorQuest XE в режиме пропускания.
Интенсивность окраски и показатели прозрачности приводятся в следующей таблице 26.
Таблица 26.
Показатели HunterLab для 3,2% растворов белка S7301-01 и S7301-02
Партия
Образец
L*
а*
b*
Мутность (%)
Опыт 1
S7301-01
93,67
-0,21
9,93
15,7
Опыт 1
S7301-02
94,13
-0,01
8,74
13,4
Опыт 2
S7301-01
94,76
-0,19
8,41
15,9
Опыт 2
S7301-02
94,78
-0,13
8,36
15,5
Как можно видеть из таблицы 26, все растворы S7301 имеют слабую окраску и достаточно низкие показатели мутности. Образцы S7301-02, которые подвергались диафильтрации, светлее, менее зеленые, менее желтые и прозрачнее, чем образцы S7301-01, которые диафильтрации не подвергались. Влияние диафильтрации более отчетливое в опыте 1, где начальный объем для разбавления меньше, и используются большие объемы для диафильтрации. Однако образец в опыте 2, где используется больший объем для разбавления и только один объем для диафильтрации, в целом светлее, менее желтый и имеет большее содержание белка.
Пример 11
Данный пример содержит оценку устойчивости к высокой температуре в воде изолятов соевых белков, полученных способами примера 8 (S7300) и примера 10 (S7301).
Получают 2%, мас./об., растворы S013/15-K30-09A S7300 и S7301-02, опыт 1, в воде, и доводят рН до 3 HCl. Прозрачность растворов оценивают по измерению мутности на приборе HunterLab ColorQuest XE. Затем растворы нагревают до 95°C, выдерживают при такой температуре в течение 30 секунд и затем сразу же охлаждают до комнатной температуры на ледяной бане. Затем снова измеряют прозрачность термообработанных растворов.
Прозрачность растворов белка до и после нагревания приводится в следующей таблице 27.
Таблица 27.
Влияние тепловой обработки на прозрачность растворов S7300 и S7301
Продукт
Мутность (%) до нагревания
Мутность (%) после нагревания
S013/15-K30-09A S7300
6,4
4,2
Опыт 1, S7301-02
12,0
5,2
Как можно видеть из результатов в таблице 27, образцы является устойчивыми к тепловой обработке. Растворы белка изначально вполне прозрачные, и тепловая обработка фактически снижает уровень мутности.
Заключительный раздел описания
Настоящее изобретение относится к альтернативному, основанному на экстрагировании сырья источника соевого белка с использованием водного раствора хлорида кальция, способу получения соевого белкового продукта, который растворим в кислых средах и образует в ней устойчивые к действию высокой температуры прозрачные растворы. В объеме данного изобретения возможны модификации.