ПОЛУЧЕНИЕ БЕЛКОВЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ БОБОВЫХ ("YP810")
PRODUCTION OF PROTEIN PRODUCTS FROM BEANS ("YP810")

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способам получения белковых продуктов из бобовых и к белковым продуктам из бобовых.
Предшествующий уровень техники
В заявке на патент США № 13/103,528, поданной 9 мая 2011 (патентной публикации США № 2011-0274797, опубликованной 10 ноября 2011); № 13/289,264, поданной 4 ноября 2011 (патентной публикации США № 2012-0135117, опубликованной 31 мая 2012); № 13/556,357, поданной 24 июля 2012 (патентной публикации США № 2013-0189408, опубликованной 25 июля 2013) и № 13/642,003, поданной 7 января 2013 (патентной публикации США № 2013-0129901, опубликованной 23 мая 2013), («YP701»), принадлежащих правообладателю настоящей заявки, описания которых настоящим включены посредством ссылки, описаны способы получения белковых продуктов из бобовых, обладающих отличной растворимостью и при необходимости прозрачностью в растворах с низким значением рН, а также чистым вкусом и ароматом без гороховых/овощных нот. Чистый вкус и аромат этих продуктов является коммерчески ценным свойством.
В патентной заявке США № 13/937,266, поданной 9 июля 2013 (патентной публикации США № 2014-0017379, опубликованной 16 января 2014) («YP701N2»), принадлежащей правообладателю настоящей заявки, описание которой включено настоящим посредством ссылки, описано обеспечение форм белковых продуктов из бобовых с почти нейтральным значением рН, описанных выше. Эти продукты с их чистым вкусом пригодны для применения в пищевых композициях, имеющих почти нейтральное значение рН. Хотя растворимость оставляет желать лучшего, пищевые продукты при почти нейтральном значении рН, как правило, являются непрозрачными, и таким образом, полная растворимость и прозрачность в воде не является обязательным требованием.
В способах, описанных в вышеупомянутых патентных заявках США №№ 13/103,528, 13/289,264, 13/556,357, 13/642,003 и 13/937,266, экстракцию белка осуществляют раствором соли кальция. Раствор соли кальция способствует солюбилизации белка из источника белка при отделении его от фитиновой кислоты, которую осаждают и удаляют из белкового раствора. Затем белковый раствор при необходимости разбавляют водой и доводят рН примерно до 1,5-4,4 для получения предпочтительно прозрачного, подкисленного белкового раствора. Не углубляясь в какую-либо конкретную теорию, считается, что чистый вкус и аромат белковых продуктов из бобовых, полученных посредством этих способов, обеспечивается путем обработки при низком значении рН образца, предпочтительно в комбинации с необязательными последующими этапами обработки посредством мембран.
В патентной заявке США № 14/203,700, поданной 11 марта 2014 (патентной публикации США № 2014-0256914, опубликованной 11 сентября 2014), принадлежащей правообладателю настоящей заявки, описание которой включено настоящим посредством ссылки, описано получение белковых продуктов из бобовых, имеющих содержание белка по меньшей мере примерно 50 масс.%, в результате осветления белкового раствора после экстракции раствором соли кальция, описанной в вышеупомянутых патентных заявках США №№ 13/103,528, 13/289,264, 13/556,357, 13/642,003 и 13/937,266. Такие продукты могут состоять из тонкоизмельченных твердых веществ, улавливаемых тарельчатым сепаратором, с последующей экстракцией из источника белка из бобовых раствором соли кальция и отделением объема остаточного источника белка из бобовых с декантерной центрифугой. Альтернативно, продукты могут состоять из тонкоизмельченных твердых веществ, улавливаемых тарельчатым сепаратором, с последующей экстракцией источника белка из бобовых водой, отделением объема остаточного источника белка из бобовых декантерной центрифугой и добавлением соли кальция к частично осветленному белковому раствору.
Одной возможной проблемой способов, описанных в вышеупомянутых патентных заявках США №№ 13/103,528, 13/289,264, 13/556,357, 13/642,003, 13/937,266 и 14/203,700, может быть количество соли кальция, необходимое для осуществления этапа экстракции белка, и затраты и проблемы количества соли, вводимой в процесс, а также извлечение или утилизация солей кальция в сточных водах от процесса. Снижение или удаление соли кальция может привести к существенному снижению затрат при обработке и получении белковых продуктов.
Изложение сущности изобретения
Настоящее изобретение относится к способу получения белковых продуктов из бобовых с очень низкими или по существу отсутствующими гороховыми/овощными вкусоароматическими нотами, который не включает применение соли кальция или другой соли при экстракции белка из материала источника белка.
Соответственно, в одном аспекте настоящего изобретения обеспечивается способ получения белкового продукта из бобовых, имеющего содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.%, предпочтительно по меньшей мере примерно 90 масс.% (N x 6,25) на основе сухого вещества, включающий:
(а) экстракцию источника белка из бобовых водой для индукции солюбилизации белка из бобовых из источника белка и для образования водного раствора белка из бобовых;
(b) по меньшей мере частичное отделение водного раствора белка из бобовых от остаточного источника белка из бобовых;
(с) доведение рН водного раствора белка из бобовых примерно до 1,5-3,4 для получения подкисленного раствора белка из бобовых;
(d) отделение нерастворимого в кислой среде твердого материала от подкисленного раствора белка из бобовых;
(е) при необходимости, концентрирование подкисленного раствора белка из бобовых путем селективной мембранной методики;
(f) при необходимости, диафильтрацию при необходимости сконцентрированного подкисленного раствора белка из бобовых, и
(g) при необходимости, сушку при необходимости сконцентрированного и при необходимости диафильтрованного раствора белка из бобовых.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения при получении при низком рН продукт является высоко растворимым в водных растворах, имеющих низкий рН, и хорошо пригоден для применения в пищевых продуктах, имеющих низкое значение рН, таких как кислые напитки. В другом варианте осуществления настоящего изобретения рН подкисленного раствора белка из бобовых или при необходимости концентрированного и при необходимости диафильтрованного подкисленного раствора белка из бобовых может быть доведен до менее примерно 8,0, перед необязательной сушкой. В другом варианте осуществления настоящего изобретения рН подкисленного раствора белка из бобовых или при необходимости концентрированного и при необходимости диафильтрованного подкисленного раствора белка из бобовых может быть доведен до примерно 6,0-8,0 перед необязательной сушкой. В другом варианте осуществления настоящего изобретения рН подкисленного раствора белка из бобовых или при необходимости концентрированного и при необходимости диафильтрованного подкисленного раствора белка из бобовых может быть доведен до примерно 6,5-7,5, перед необязательной сушкой. В другом варианте осуществления настоящего изобретения, когда продукт обеспечен при почти нейтральном рН, он находится в форме, пригодной для применения в нейтральных или почти нейтральных пищевых продуктах, таких как нейтральные напитки или батончики.
Альтернативно, подкисленный раствор белка из бобовых по настоящему изобретению может быть обработан с помощью мембран для получения первого кислого белкового продукта из бобовых с очень низкими или по существу отсутствующими гороховыми/овощными вкусоароматическими нотами, который является высоко растворимым в водных растворах, имеющих низкий рН, и обеспечивает водные растворы с низким рН с повышенной прозрачностью для применения в кислых напитках. Также получают второй белковый продукт из бобовых, также с очень низкими или по существу отсутствующими гороховыми/овощными вкусоароматическими нотами, который можно применять в кислых, нейтральных или почти нейтральных пищевых продуктах.
Соответственно, в другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается способ получения белкового продукта из бобовых, имеющего содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.%, предпочтительно по меньшей мере примерно 90 масс.% (N x 6,25) на основе сухого вещества, включающий:
(а) экстракцию источника белка из бобовых водой для индукции солюбилизации белка из бобовых из источника белка и для образования водного раствора белка из бобовых;
(b) по меньшей мере частичное отделение водного раствора белка из бобовых от остаточного источника белка из бобовых;
(с) доведение рН водного раствора белка из бобовых примерно до 1,5-3,4 для получения подкисленного раствора белка из бобовых;
(d) отделение нерастворимого в кислой среде твердого материала от подкисленного раствора белка из бобовых;
(е) концентрирование и/или диафильтрацию подкисленного раствора белка из бобовых путем селективной мембранной методики для фракционирования белковых компонентов подкисленного раствора белка из бобовых в первом концентрате и первом пермеате;
(f) при необходимости, сушку первого концентрата для получения первого белкового продукта из бобовых,
(g) концентрирование и при необходимости диафильтрацию первого пермеата для получения второго концентрата и второго пермеата; и
(h) при необходимости, сушку второго концентрата для получения второго белкового продукта из бобовых.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения первый концентрат содержит виды белка с более высокой молекулярной массой из подкисленного раствора белка из бобовых, а первый пермеат включает виды белка с более низкой молекулярной массой и контаминанты из подкисленного раствора белка из бобовых. В другом варианте осуществления настоящего изобретения первый белковый продукт из бобовых включает белки с более высокой молекулярной массой, полученные из подкисленного раствора белка из бобовых. В другом варианте осуществления настоящего изобретения концентрирование и необязательная диафильтрация первого пермеата задерживает виды белка с более низкой молекулярной массой во втором концентрате и позволяет контаминантам проходить во второй пермеат.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения рН первого концентрата может быть доведен до менее примерно 8,0 перед необязательным этапом сушки. В другом варианте осуществления настоящего изобретения рН первого концентрата может быть доведен примерно до 6,0-8,0 перед необязательным этапом сушки. В другом варианте осуществления настоящего изобретения рН первого концентрата может быть доведен примерно до 6,5-7,5 перед необязательным этапом сушки. Когда продукт обеспечивают при почти нейтральном рН, он находится в форме, пригодной для применения в нейтральных или почти нейтральных пищевых продуктах, таких как нейтральные напитки или батончики.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения нерастворимый в кислой среде твердый материал, возникающий в любом аспекте настоящего изобретения, упомянутом выше, может быть дополнительно обработан для получения другого белкового продукта из бобовых. Этот продукт может, как правило, иметь более низкую чистоту и более высокий уровень гороховых/овощных вкусоароматических нот, по сравнению с продуктами, полученными из подкисленного раствора белка из бобовых. Однако, вкус и аромат продукта, полученного из нерастворимого в кислой среде твердого материала, является таким, что он все еще пригоден для применения в продуктах питания и напитках.
Соответственно, в другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается способ получения белкового продукта из бобовых, имеющего содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N x 6,25) на основе сухого вещества, включающий необязательную сушку нерастворимого в кислой среде твердого материала после необязательного доведения рН до значения, выбранного из группы, состоящей из менее примерно 8,0, примерно от 6,0 до 8,0 и примерно от 6,5 до 7,5; или предпочтительно необязательную сушку нерастворимого в кислой среде твердого материала после его промывания примерно 1-20 объемами воды, имеющей тот же самый рН, как нерастворимый в кислой среде твердый материал, и необязательное доведение рН до значения, выбранного из группы, состоящей из менее примерно 8,0, примерно от 6,0 до 8,0 и примерно от 6,5 до 7,5.
Соответственно, в другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается способ получения белкового продукта из бобовых, имеющего содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N x 6,25) на основе сухого вещества, включающий:
(а) экстракцию источника белка из бобовых водой для индукции солюбилизации белка из бобовых из источника белка и для образования водного раствора белка из бобовых;
(b) по меньшей мере частичное отделение водного раствора белка из бобовых от остаточного источника белка из бобовых;
(с) доведение рН водного раствора белка из бобовых примерно до 1,5-3,4 для получения подкисленного раствора белка из бобовых;
(d) отделение нерастворимого в кислой среде твердого материала от подкисленного раствора белка из бобовых; и альтернативно:
(е) при необходимости, концентрирование подкисленного раствора белка из бобовых путем селективной мембранной методики;
(f) при необходимости, диафильтрацию при необходимости сконцентрированного раствора белка из бобовых; и
(g) при необходимости, сушку при необходимости сконцентрированного и при необходимости диафильтрованного раствора белка из бобовых; или
(h) концентрирование и/или диафильтрацию подкисленного раствора белка из бобовых посредством селективной мембранной методики для фракционирования белкового компонента подкисленного раствора белка из бобовых на первый концентрат и первый пермеат;
(i) при необходимости, сушку первого концентрата для получения первого белкового продукта из бобовых;
(j) концентрирование и при необходимости диафильтрацию первого пермеата для получения второго концентрата и второго пермеата; и
(k) при необходимости, сушку второго концентрата для получения второго белкового продукта из бобовых.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения первый концентрат включает виды белка с более высокой молекулярной массой из подкисленного раствора белка из бобовых, а первый пермеат включает виды белка с более низкой молекулярной массой и контаминанты из подкисленного раствора белка из бобовых. В другом варианте осуществления настоящего изобретения первый белковый продукт из бобовых включает виды белка с более высокой молекулярной массой, полученные из подкисленного раствора белка из бобовых. В другом варианте осуществления настоящего изобретения концентрирование и необязательная диафильтрация первого пермеата сохраняет виды белков с более низкой молекулярной массой во втором концентрате, и позволяет контаминантам проходить во второй пермеат. В другом варианте осуществления настоящего изобретения второй белковый продукт из бобовых включает виды белков с более низкой молекулярной массой, полученные из подкисленного раствора белка из бобовых. В другом варианте осуществления настоящего изобретения второй белковый продукт из бобовых имеет улучшенную прозрачность в кислом растворе, по сравнению с продуктом, полученным из подкисленного раствора белка из бобовых без применения этапа фракционирования.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения нерастворимый в кислой среде материал при необходимости сушат до получения белкового продукта из бобовых, имеющего содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N x 6,25), на основе массы сухого вещества.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения рН нерастворимого в кислой среде материала доводят до менее примерно 8,0 перед необязательным этапом сушки. В другом варианте осуществления настоящего изобретения рН нерастворимого в кислой среде материала доводят до примерно 6,0-8,0 перед необязательным этапом сушки. В другом варианте осуществления настоящего изобретения рН нерастворимого в кислой среде материала доводят до примерно 6,5-7,5 перед необязательным этапом сушки.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения нерастворимый в кислой среде материал промывают путем смешивания примерно с 1-20 объемами воды, имеющей рН, выбранный из группы, состоящей из примерно от 1,5 до 3,4 и примерно того же самого рН, как у нерастворимого в кислой среде материала; а затем отделения от промывающей воды перед необязательным этапом сушки.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения рН промытого нерастворимого в кислой среде материала доводят до менее примерно 8,0 перед необязательным этапом сушки. В другом варианте осуществления настоящего изобретения рН промытого нерастворимого в кислой среде материала доводят до примерно 6,0-8,0 перед необязательным этапом сушки. В другом варианте осуществления настоящего изобретения рН промытого нерастворимого в кислой среде материала доводят до примерно 6,5-7,5 перед необязательным этапом сушки.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения промывающую воду объединяют с подкисленным раствором белка из бобовых с этапа разделения (d) и обрабатывают, как на этапе (e), (f) и/или (g).
В одном варианте осуществления настоящего изобретения промывающую воду объединяют с подкисленным раствором белка из бобовых с этапа разделения (d) и обрабатывают, как на этапе (h), (i), (j) и/или (k).
В одном варианте осуществления настоящего изобретения этап экстракции (а) проводят при температуре примерно от 1 до 100°С. В другом варианте осуществления настоящего изобретения этап экстракции (а) проводят при температуре примерно от 15 до 65°С. В другом варианте осуществления настоящего изобретения этап экстракции (а) проводят при температуре примерно от 20 до 35°С.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения вода, используемая для экстракции, содержит агент для регуляции рН, так что экстракцию проводят при рН примерно от 6 до 11. В другом варианте осуществления настоящего изобретения вода, используемая для экстракции, содержит агент для регуляции рН, так что экстракцию проводят при рН примерно от 6 до 8,5. В другом варианте осуществления настоящего изобретения агентом для регуляции рН является натрия гидроксид.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения водный раствор белка из бобовых имеет концентрацию белка из бобовых примерно от 5 до 50 г/л. В другом варианте осуществления настоящего изобретения водный раствор белка из бобовых имеет концентрацию белка из бобовых примерно от 10 до 50 г/л.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения вода содержит антиоксидант.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения после этапа разделения (b) и перед этапом подкисления (с) водный раствор белка из бобовых обрабатывают адсорбентом для удаления красящих и/или пахучих компонентов из водного раствора белка.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения рН указанного водного раствора белка из бобовых доводят на этапе подкисления (с) до примерно 2,0-3,0.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения подкисленный водный раствор белка после этапа разделения (d) подвергают этапу тепловой обработки. В одном варианте осуществления настоящего изобретения этап тепловой обработки проводят для инактивации термолабильных антипитательных факторов. В одном варианте осуществления настоящего изобретения антипитательные факторы являются термолабильными ингибиторами трипсина. В другом варианте осуществления настоящего изобретения этап тепловой обработки проводят для пастеризации подкисленного раствора белка из бобовых.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения тепловую обработку проводят при температуре примерно от 70°С до 160°С в течение примерно от 10 секунд до 60 минут. В другом варианте осуществления настоящего изобретения тепловую обработку проводят при температуре примерно от 80°С до 120°С в течение примерно от 10 секунд до 5 минут. В другом варианте осуществления настоящего изобретения тепловую обработку проводят при температуре примерно от 85°С до 95°С в течение примерно от 30 секунд до 5 минут.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения подвергнутый тепловой обработке подкисленный раствор белка из бобовых охлаждают до температуры примерно от 2°С до 65°С. В другом варианте осуществления настоящего изобретения подвергнутый тепловой обработке подкисленный раствор белка из бобовых охлаждают до температуры примерно от 50°С до 60°С.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения подкисленный водный раствор белка из бобовых сушат до получения белкового продукта из бобовых, имеющего содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения подкисленный водный раствор белка из бобовых подвергают этапу концентрирования (е) до получения концентрированного подкисленного раствора белка из бобовых, имеющего концентрацию белка примерно от 50 до 300 г/л. В одном варианте осуществления настоящего изобретения концентрированный подкисленный раствор белка из бобовых подвергают этапу диафильтрации (f).
В одном варианте осуществления настоящего изобретения концентрированный подкисленный раствор белка из бобовых имеет концентрацию белка из бобовых примерно от 100 до 200 г/л.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения этап концентрирования (е) проводят путем ультрафильтрации с применением мембраны, имеющей предел отсечения по молекулярной массе примерно от 1,000 до 1,000,000 дальтон. В другом варианте осуществления настоящего изобретения этап концентрирования (е) проводят путем ультрафильтрации с применением мембраны, имеющей предел отсечения по молекулярной массе примерно от 1,000 до 100,000 Дальтон.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения этап диафильтрации (f) проводят с применением воды или подкисленной воды, на подкисленном водном растворе белка из бобовых, до или после его частичного или полного концентрирования.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения этап диафильтрации (f) проводят с применением примерно 1-40 объемов раствора для диафильтрации. В другом варианте осуществления настоящего изобретения этап диафильтрации (f) проводят с применением примерно 2-25 объемов раствора для диафильтрации.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения этап диафильтрации (f) проводят до тех пор, пока в пермеате не перестанут обнаруживаться значительные количества контаминантов или видимая окраска.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения этап диафильтрации (f) проводят до тех пор, пока концентрат не будет достаточно очищен, чтобы обеспечить изолят белка из бобовых с содержанием белка по меньшей мере примерно 90 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения этап диафильтрации (f) проводят с применением мембраны, имеющей предел отсечения по молекулярной массе примерно от 1,000 до 1,000,000 Дальтон. В другом варианте осуществления настоящего изобретения этап диафильтрации (f) проводят с применением мембраны, имеющей предел отсечения по молекулярной массе примерно от 1,000 до 1,000,000 Дальтон.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения антиоксидант присутствует в среде для диафильтрации во время по меньшей мере части этапа диафильтрации (f).
В одном варианте осуществления настоящего изобретения этап концентрирования (е) и необязательный этап диафильтрации (f) проводят при температуре примерно от 2°С до 65°С. В другом варианте осуществления настоящего изобретения этап концентрирования (е) и необязательный этап диафильтрации (f) проводят при температуре примерно от 50°С до 60°С.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения подкисленный водный раствор белка из бобовых подвергают этапу (h) до получения концентрированного и при необходимости диафильтрованного подкисленного раствора белка из бобовых (первого концентрата), имеющего содержание белка примерно от 50 до 300 г/л. В другом варианте осуществления настоящего изобретения подкисленный водный раствор белка из бобовых подвергают этапу (h) до получения концентрированного и при необходимости диафильтрованного подкисленного раствора белка из бобовых (первого концентрата), имеющего содержание белка примерно от 100 до 200 г/л.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения подкисленный водный раствор белка из бобовых подвергают этапу (h) посредством микрофильтрации с применением мембраны, имеющей размер пор примерно от 0,05 до 0,1 мкм. В другом варианте осуществления настоящего изобретения подкисленный водный раствор белка из бобовых подвергают этапу (h) посредством микрофильтрации с применением мембраны, имеющей размер пор примерно от 0,08 до 0,1 мкм.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения подкисленный водный раствор белка из бобовых подвергают этапу (h) посредством ультрафильтрации с применением мембраны, имеющей предел отсечения по молекулярной массе примерно от 10,000 до 1,000,000 Дальтон. В другом варианте осуществления настоящего изобретения подкисленный водный раствор белка из бобовых подвергают этапу (h) посредством ультрафильтрации с применением мембраны, имеющей предел отсечения по молекулярной массе примерно от 100,000 до 1,000,000 Дальтон.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения этап диафильтрации (h) проводят с применением воды или подкисленной воды на подкисленном водном растворе белка из бобовых перед необязательным последующим концентрированием или после его частичного или полного концентрирования.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения этап диафильтрации (h) проводят с применением примерно 1-40 объемов раствора для диафильтрации. В другом варианте осуществления настоящего изобретения этап диафильтрации (h) проводят с применением примерно 2-25 объемов раствора для диафильтрации.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения этап диафильтрации (h) проводят до тех пор, пока концентрат не будет по существу очищен так, чтобы обеспечить изолят белка из бобовых с содержанием белка по меньшей мере примерно 90 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения антиоксидант присутствует в среде для диафильтрации во время по меньшей мере части этапа диафильтрации (h).
В одном варианте осуществления настоящего изобретения этап концентрирования и необязательной диафильтрации проводят при температуре примерно от 2°С до 65°С. В другом варианте осуществления настоящего изобретения этап концентрировании и необязательный этап диафильтрации проводят при температуре примерно от 50°С до 60°С.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения первый пермеат подвергают этапу (j) до получения концентрированного и при необходимости диафильтрованного подкисленного раствора белка из бобовых (второго концентрата), имеющего концентрацию белка примерно от 10 до 300 г/л. В другом варианте осуществления настоящего изобретения первый пермеат подвергают этапу (j) до получения концентрированного и при необходимости диафильтрованного подкисленного раствора белка из бобовых (второго концентрата), имеющего концентрацию белка примерно от 100 до 200 г/л.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения этап концентрирования и необязательной диафильтрации проводят посредством ультрафильтрации с применением мембраны, имеющей предел отсечения по молекулярной массе примерно от 1,000 до 100,000 Дальтон. В другом варианте осуществления настоящего изобретения этап концентрирования и необязательной диафильтрации проводят путем ультрафильтрации с применением мембраны, имеющей предел отсечения по молекулярной массе примерно от 1,000 до 10,000 Дальтон.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения необязательный этап диафильтрации проводят с применением воды или подкисленной воды на втором концентрате до или после его частичного или полного концентрирования.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения диафильтрацию на этапе концентрирования и необязательной диафильтрации (j) проводят с применением примерно 1-40 объемов раствора для диафильтрации. В другом варианте осуществления диафильтрацию на этапе концентрирования и необязательной диафильтрации (j) проводят с применением примерно 2-25 объемов раствора для диафильтрации.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения диафильтрацию на этапе концентрирования и необязательной диафильтрации (j) проводят до тех пор, пока не будет по существу очищен концентрат, так чтобы обеспечить изолят белка из бобовых с содержанием белка по меньшей мере примерно 90 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения антиоксидант присутствует в среде для диафильтрации по время по меньшей мере части диафильтрации на этапе концентрирования и необязательной диафильтрации (j).
В одном варианте осуществления настоящего изобретения этап концентрирования и необязательной диафильтрации (j) проводят при температуре примерно от 2°С до 65°С. В другом варианте осуществления настоящего изобретения этап концентрирования и необязательной диафильтрации (j) проводят при температуре примерно от 50°С до 60°С.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения диафильтрованный подкисленный раствор белка из бобовых подвергают этапу тепловой обработки. В одном варианте осуществления настоящего изобретения этап тепловой обработки проводят для инактивации термолабильных антипитательных факторов, включая термолабильные ингибиторы трипсина.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения частично концентрированный или концентрированный и при необходимости диафильтрованный подкисленный раствор белка из бобовых подвергают этапу тепловой обработки. В одном варианте осуществления настоящего изобретения этап тепловой обработки проводят для инактивации термолабильных антипитательных факторов, включая термолабильные ингибиторы трипсина.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения тепловую обработку проводят при температуре примерно от 70°С до 160°С в течение примерно от 10 секунд до 60 минут. В другом варианте осуществления настоящего изобретения тепловую обработку проводят при температуре примерно от 85°С до 95°С в течение примерно от 30 секунд до 5 минут.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения подвергнутый тепловой обработке раствор белка из бобовых охлаждают до температуры примерно от 2°С до 65°С. В другом варианте осуществления настоящего изобретения подвергнутый тепловой обработке раствор белка из бобовых охлаждают до температуры примерно от 50°С до 60°С.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения концентрированный и при необходимости диафильтрованный подкисленный раствор белка обрабатывают адсорбентом для удаления красящих и/или пахучих соединений.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения концентрированный и при необходимости подкисленный раствор белка пастеризуют перед сушкой.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения этап пастеризации проводят при температуре примерно от 55°С до 75°С в течение примерно от 15 секунд до 60 минут.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения при необходимости сконцентрированный и при необходимости диафильтрованный подкисленный раствор белка из бобовых подвергают этапу сушки (g) для получения изолята белка из бобовых, имеющего содержание белка по меньшей мере примерно 90 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества. Автор настоящей заявки обозначил этот изолят белка из бобовых как 810.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения концентрированный и/или диафильтрованный подкисленный раствор белка из бобовых из первого концентрата подвергают этапу сушки (i) для получения изолята белка из бобовых, имеющего содержание белка по меньшей мере примерно 90 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества. Автор настоящей заявки обозначил этот изолят белка из бобовых как 816В.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения концентрированный и при необходимости диафильтрованный подкисленный раствор белка из бобовых из второго концентрата подвергают этапу сушки (k) для получения изолята белка из бобовых, имеющего содержание белка по меньшей мере примерно 90 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества. Автор настоящей заявки обозначил этот изолят белка из бобовых как 816А.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения рН при необходимости сконцентрированного и при необходимости диафильтрованного подкисленного раствора белка из бобовых доводят до менее примерно 8,0 перед необязательным этапом сушки (g). В другом варианте осуществления настоящего изобретения рН при необходимости сконцентрированного и при необходимости диафильтрованного подкисленного раствора белка из бобовых доводят до примерно 6,0-8,0 перед необязательным этапом сушки (g). В другом варианте осуществления настоящего изобретения рН при необходимости сконцентрированного и при необходимости диафильтрованного подкисленного раствора белка из бобовых доводят до примерно 6,5-7,5 перед необязательным этапом сушки (g).
В одном варианте осуществления настоящего изобретения рН обработанного посредством мембран подкисленного раствора белка из бобовых доводят до менее примерно 8,0 перед этапом сушки (i). В одном варианте осуществления настоящего изобретения рН обработанного посредством мембран подкисленного раствора белка из бобовых доводят до примерно 6,0-8,0 перед этапом сушки (i). В другом варианте осуществления настоящего изобретения рН обработанного посредством мембран подкисленного раствора белка из бобовых доводят до примерно 6,5-7,5 перед этапом сушки (i).
В одном варианте осуществления настоящего изобретения этап концентрирования и/или необязательной диафильтрации проводят способом, благоприятным для удаления ингибиторов трипсина.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения восстанавливающий агент присутствует во время этапа экстракции (а). В одном варианте осуществления настоящего изобретения присутствие восстанавливающего агента во время этапа экстракции (а) предназначено для разрушения или перегруппировки дисульфидных связей ингибиторов трипсина для достижения снижения активности ингибиторов трипсина.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения восстанавливающий агент присутствует во время необязательного этапа концентрирования (е) и/или необязательного этапа диафильтрации (f) или во время этапа обработки посредством мембран (h). В одном варианте осуществления настоящего изобретения присутствие восстанавливающего агента предназначено для разрушения или перегруппировки дисульфидных связей ингибиторов трипсина для достижения снижения активности ингибиторов трипсина.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения восстанавливающий агент добавляют к при необходимости концентрированному при необходимости диафильтрованному раствору белка из бобовых перед этапом сушки (g) и/или к сухому белковому продукту из бобовых. В одном варианте осуществления настоящего изобретения присутствие восстанавливающего агента предназначено для разрушения или перегруппировки дисульфидных связей ингибиторов трипсина для достижения снижения активности ингибиторов трипсина.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения восстанавливающий агент добавляют к обработанному посредством мембран раствору белка из бобовых перед этапом сушки (i) и/или к сухому белковому продукту из бобовых. В одном варианте осуществления настоящего изобретения присутствие восстанавливающего агента предназначено для разрушения или перегруппировки дисульфидных связей ингибиторов трипсина для достижения снижения активности ингибиторов трипсина.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения восстанавливающий агент добавляют к концентрированному, при необходимости диафильтрованному раствору белка из бобовых перед этапом сушки (k) и/или к сухому белковому продукту из бобовых. В одном варианте осуществления настоящего изобретения присутствие восстанавливающего агента предназначено для разрушения или перегруппировки дисульфидных связей ингибиторов трипсина для достижения снижения активности ингибиторов трипсина.
Соответственно, в другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается продут из белка из бобовых, имеющий содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества, и который готовят без этапа способа, включающего добавление соли; который не имеет, или имеет незначительный гороховый или овощной вкус и аромат, и не требует ферментов при своем производстве. В одном варианте осуществления настоящего изобретения белковый продукт из бобовых содержит больше примерно 1,5 масс.% фитиновой кислоты на основе сухого вещества. В другом варианте осуществления настоящего изобретения белковый продукт из бобовых имеет содержание белка по меньшей мере примерно 90 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества. В другом варианте осуществления настоящего изобретения белковый продукт из бобовых полностью растворим в водной среде при кислых значениях рН меньше примерно 4,0. В другом варианте осуществления настоящего изобретения белковый продукт из бобовых полностью растворим в водной среде при кислых значениях рН меньше примерно 3,0. В другом варианте осуществления настоящего изобретения белковый продукт из бобовых не требует стабилизаторов или других добавок для поддержки белкового продукта в растворе или суспензии. В другом варианте осуществления настоящего изобретения белковый продукт из бобовых смешивают с растворимыми в воде порошковыми материалами для получения водных растворов смеси. В другом варианте осуществления настоящего изобретения белковый продукт из бобовых является порошковым напитком.
Соответственно, в другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается водный раствор белкового продукта из бобовых, как описано выше. В одном варианте осуществления настоящего изобретения водный раствор является напитком. В другом варианте осуществления настоящего изобретения напиток является прозрачным напитком, в которым белковый продукт из бобовых является полностью растворимым и по существу прозрачным. В одном варианте осуществления настоящего изобретения напиток не является прозрачным напитком, и в нем растворенный белок из бобовых не повышает уровня мутности. В другом варианте осуществления настоящего изобретения напиток не является прозрачным напитком, и в нем растворенный белок из бобовых вносит вклад в уровень мутности напитка. В другом варианте осуществления настоящего изобретения белковый продукт из бобовых имеет низкую активность ингибиторов трипсина.
Соответственно, в другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается белковый продукт из бобовых, имеющий содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N×6,26) на основе сухого вещества, и растворимость белка при 1 м/о% белка в воде при рН примерно 2-3 более примерно 90%, и растворимость белка при 1 м/о% белка в воде при рН примерно 4-6 менее примерно 35%, и растворимость белка при 1 м/о% белка в воде при рН примерно 7 примерно от 25% до 55%. В одном варианте осуществления настоящего изобретения растворимость белкового продукта из бобовых определяют способом из Примера 9. В другом варианте осуществления настоящего изобретения белковый продукт из бобовых является белковым продуктом из желтого гороха.
Соответственно, в другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается белковый продукт из бобовых, имеющий содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества, и растворимость белка при 1 м/о% белка в воде при рН примерно 2 примерно от 35% до 75%, и растворимость белка при 1 м/о% белка в воде при рН примерно 3 примерно от 25% до 55%, и растворимость белка при 1 м/о% белка в воде при рН примерно 4 примерно от 15% до 30%, и растворимость белка при 1 м/о% белка в воде при рН примерно 7 примерно от 15% до 50%. В одном варианте осуществления настоящего изобретения растворимость белкового продукта из бобовых определяют посредством способа из Примера 9. В другом варианте осуществления настоящего изобретения белковый продукт из бобовых является белковым продуктом из желтого гороха.
Соответственно, в другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается белковый продукт из бобовых, имеющий профиль молекулярной массы, включающий: примерно от 7 до 20% больше примерно 100,000 Да, примерно от 13 до 40% примерно от 15,000 до 100,000 Да, примерно от 15 до 28% примерно от 5,000 до 15,000 Да, и примерно от 21 до 57% примерно от 1,000 до 5,000 Да. В одном варианте осуществления настоящего изобретения профиль молекулярной массы белкового продукта из бобовых определяют способом из Примера 10. В другом варианте осуществления настоящего изобретения белковый продукт из бобовых является белковым продуктом из желтого гороха.
Соответственно, в другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается белковый продукт из бобовых, имеющий профиль молекулярной массы, включающий: примерно от 12 до 27% больше примерно 100,000 Да, примерно от 18 до 35% примерно от 15,000 до 100,000 Да, примерно от 20 до 37% примерно от 5,000 до 15,000 Да, и примерно от 12 до 43% примерно от 1,000 до 5,000 Да. В одном варианте осуществления настоящего изобретения профиль молекулярной массы белкового продукта из бобовых определяют способом из Примера 10. В другом варианте осуществления настоящего изобретения белковый продукт из бобовых является белковым продуктом из желтого гороха.
Соответственно, в другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается белковый продукт из бобовых, имеющий профиль молекулярной массы, включающий: примерно от 4 до 8% больше примерно 100,000 Да, примерно от 32 до 36% примерно от 15,000 до 100,000 Да, примерно от 43 до 48% примерно от 5,000 до 15,000 Да, и примерно от 12 до 16% примерно от 1,000 до 5,000 Да. В одном варианте осуществления настоящего изобретения профиль молекулярной массы белкового продукта из бобовых определяют способом из Примера 10. В другом варианте осуществления настоящего изобретения белковый продукт из бобовых является белковым продуктом из желтого гороха.
Соответственно, в другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается белковый продукт из бобовых, имеющий профиль молекулярной массы, включающий: примерно от 8 до 12% больше примерно 100,000 Да, примерно от 16 до 27% примерно от 15,000 до 100,000 Да, примерно от 13 до 21% примерно от 5,000 до 15,000 Да, и примерно от 43 до 57% примерно от 1,000 до 5,000 Да. В одном варианте осуществления настоящего изобретения профиль молекулярной массы белкового продукта из бобовых определяют способом из Примера 10. В другом варианте осуществления настоящего изобретения белковый продукт из бобовых является белковым продуктом из желтого гороха.
Соответственно, в другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается белковый продукт из бобовых, имеющий содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества, и растворимость белка при 1 м/о% белка в воде при рН примерно от 2 до 7 меньше примерно 40%, и содержание фитиновой кислоты больше примерно 3,0% на основе сухого вещества. В одном варианте осуществления настоящего изобретения растворимость белкового продукта из бобовых определяют посредством способа из Примера 9. В другом варианте осуществления настоящего изобретения белковый продукт из бобовых является белковым продуктом из желтого гороха.
Соответственно, в другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается белковый продукт из бобовых, имеющий содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества, и растворимость белка при 1 м/о% белка в воде при рН примерно 2-7 меньше примерно 30%, и содержание гидролизуемых в кислой среде углеводов более 6% на основе сухого вещества. В одном варианте осуществления настоящего изобретения растворимость белкового продукта из бобовых определяют посредством способа из Примера 9. В другом варианте осуществления настоящего изобретения содержание гидролизуемых в кислой среде углеводов определяют посредством способа из Примера 12. В другом варианте осуществления настоящего изобретения белковый продукт из бобовых является белковым продуктом из желтого гороха.
Соответственно, в другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается белковый продукт из бобовых, имеющий содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества, и растворимость белка при 1 м/о% белка в воде при рН примерно 2-4 больше примерно 90%, и содержание гидролизуемых в кислой среде углеводов больше 6% на основе сухого вещества. В одном варианте осуществления настоящего изобретения растворимость белкового продукта из бобовых определяют посредством способа из Примера 9. В другом варианте осуществления настоящего изобретения содержание гидролизуемых в кислой среде углеводов определяют посредством способа из Примера 12. В одном варианте осуществления настоящего изобретения белковый продукт из бобовых является белковым продуктом из желтого гороха.
Соответственно, в другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается белковый продукт из бобовых, имеющий содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества, полученный без добавления соли или ферментативного гидролиза, который имеет значение мутности для раствора, полученного путем растворения достаточного количества белкового порошка для получения 0,48 г белка в 15 мл воды, выбранное из группы, состоящей из менее 30% и менее 20%. Автор настоящей заявки обозначил этот продукт как 816А. В одном варианте осуществления настоящего изобретения соль является солью кальция. В другом варианте осуществления настоящего изобретения белковый продукт из бобовых является белковым продуктом из желтого гороха.
Белковые продукты из бобовых, полученные в соответствии со способами, описанными в настоящей заявке, пригодны для применения в широком ряде обычных приложений белковых продуктов, включая обогащение белком пищевых продуктов и напитков, подвергнутых обработке, и в качестве функциональных ингредиентов в продуктах питания и напитках, но не ограничиваясь этим. Другими видами применения белковых продуктов из бобовых, полученных в соответствии со способами, описанными в настоящей заявке, является применение в продуктах для домашних животных, корме животных и в промышленных и косметических продуктах и в продуктах для личной гигиены.
Краткое описание чертежей
На фигуре 1 показана схематическая блок-схема, иллюстрирующая вариант осуществления способа по настоящему изобретению.
На фигуре 2 показана схематическая блок-схема, иллюстрирующая вариант осуществления способа по настоящему изобретению.
Общее описание изобретения
Начальный этап способа получения белковых продуктов из бобовых по настоящему изобретению включает солюбилизацию белка из бобовых из источника белка из бобовых. Бобовые, которые можно применять в настоящем изобретении, включают чечевицу, турецкий горох, сухой горох и сухие бобы, но не ограничиваются ими. Источник белка из бобовых может быть бобами или любым продуктом или частично обработанным продуктом из бобов, полученным при обработке бобов. Например, источником белка из бобовых может быть мука, полученная путем помола при необходимости лущеных бобов. В качестве другого примера источник белка из бобовых может быть богатой белком фракцией бобов, полученной путем лущения и помола бобов с последующей воздушной сепарацией лущеного и молотого материала на богатую крахмалом и богатую белком фракции. Белковый продукт из бобовых, извлеченный из источника белка из бобовых, может быть белком, натурально присутствующим в бобах, или белковый материал может быть белком, модифицированным посредством генетической манипуляции, но обладающим характерными гидрофобными и полярными свойствами натурального белка.
Белковые продукты из бобовых по настоящему изобретению могут быть получены из источника белка из бобовых либо периодическим способом, либо непрерывным способом, или полунепрерывным способом. Солюбилизацию белка из материала источника белка из бобовых проводят с применением воды. Используемая вода может быть водопроводной водой или водой, имеющей различные уровни чистоты. В одном варианте осуществления настоящего изобретения предпочтительной является вода, очищенная обратным осмосом (ОО).
Значение рН экстракции может составлять примерно от 6 до 11, предпочтительно примерно от 6,5 до 8,5. Натрия гидроксид или калия гидроксид пищевого качества, или другие подходящие щелочи пищевого качества могут быть добавлены в воду для регуляции рН экстракции, как необходимо. Солюбилизацию белка проводят при температуре примерно от 1°С до 100°С, предпочтительно примерно от 15°С до 65°С, более предпочтительно примерно от 20°С до 35°С, предпочтительно сопровождая перемешиванием для снижения времени солюбилизации, которое обычно составляет примерно от 1 до 60 минут. Температура экстракции должна быть такой, чтобы вязкость суспензии источника белка из бобовых в воде не вызывала существенного нарушения перемешивания или подачи насосом. В одном варианте осуществления настоящего изобретения солюбилизацию предпочтительно проводят для экстракции по существу как можно больше белка из источника белка из бобовых, насколько это осуществимо, так чтобы обеспечить высокий общий выход продукта.
Экстракцию белка из источника белка из бобовых в случае проведения непрерывной операции осуществляют любым способом, подходящим для выполнения непрерывной экстракции белка из источника белка из бобовых. В одном варианте осуществления источник белка из бобовых непрерывно смешивают с водой, и смесь передают через трубу или трубопровод, имеющий длину и скорость потока для продолжительности выдержки, достаточной для выполнения необходимой экстракции в соответствии с параметрами, описанными в настоящей заявке.
Концентрация источника белка из бобовых в воде во время этапа солюбилизации может широко варьировать. Типичные значения концентрации составляют примерно от 5 до 20% м/о.
Этап экстракции белка обеспечивает дополнительный эффект солюбилизации жиров, которые могут присутствовать в источнике белка из бобовых, который затем приводит к наличию жиров в водной фазе.
Белковый раствор, полученный на этапе экстракции, как правило, имеет концентрацию белка примерно от 5 до 50 г/л, предпочтительно примерно от 10 до 50 г/л.
Вода может содержать антиоксидант. Антиоксидант может быть любым обычным антиоксидантом, таким как натрия сульфит или аскорбиновая кислота. Количество используемого антиоксиданта может варьировать примерно от 0,01 до 1 масс.% от раствора, предпочтительно составляя примерно 0,05 масс.%. Антиоксидант служит для ингибирования окисления каких-либо фенольных соединений в белковом растворе.
Водную фазу, полученную на этапе экстракции, можно затем отделить от объема остаточного источника белка из бобовых любым обычным способом, таким как с помощью декантерной центрифуги. Предпочтительно, более тонкоизмельченный материал остаточного источника белка из бобовых остается в растворе белка из бобовых, но если необходимо, эти более тонкоизмельченные твердые вещества могут быть удалены посредством дисковой центрифуги и/или фильтрации. Этап разделения можно проводить при любой температуре в диапазоне примерно от 1°С до 100°С, предпочтительно примерно от 15°С до 65°С, более предпочтительно примерно от 20°С до 35°С. Температура на этапе разделения должна быть такой, чтобы вязкость суспензии источника белка из бобовых в воде не вызывала существенного затруднения этапа разделения. Отделенный материал остаточного источника белка из бобовых может быть высушен для удаления или дополнительно переработан, так чтобы извлечь крахмал и/или остаточный белок. Остаточный белок может быть извлечен посредством повторной экстракции отделенного остаточного источника белка из бобовых свежей водой, а белковый раствор, полученный при осветлении, объединен с исходным белковым раствором для последующей обработки, как описано ниже. Можно также применять способ противоточной экстракции. Отделенный остаточный источник белка из бобовых может альтернативно быть обработан посредством любого другого обычного способа для извлечения остаточного белка.
Водный раствор белка из бобовых может быть обработан антипенным агентом, таким как любой подходящий антипенный агент пищевого качества на не-силиконовой основе, для снижения объема пены, образованной при последующей обработке. Количество применяемого антипенного агента, как правило, составляет больше примерно 0,0003% м/о. Альтернативно, антипенный агент в описанном количестве может быть добавлен на этапах экстракции.
Отделенный водный раствор белка из бобовых может быть подвергнут операции обезжиривания, если желательно или необходимо. Обезжиривание отделенного водного раствора белка из бобовых можно осуществлять посредством любого обычного способа.
Водный раствор белка из бобовых может быть обработан адсорбентом, таким как гранулированный активированный уголь, для удаления красящих и/или пахучих соединений. Такую обработку адсорбентом можно проводить в любых обычных условиях, как правило, при комнатной температуре отделенного водного белкового раствора.
Затем в растворе белка из бобовых доводят рН до значения примерно 1,5-3,4, предпочтительно примерно 2,0-3,0, путем добавления любой подходящей кислоты пищевого качества, такой как соляная кислота или фосфорная кислота. Для бобовых белков изоэлектрическое осаждение, как правило, проводят при рН 4,5. При доведении рН до более низких значений в способе по настоящему изобретению большая часть белков, предпочтительно, значительная часть белков, такая как примерно 35 масс.% или больше, предпочтительно примерно 60 масс.% или больше, более предпочтительно примерно 80 масс.% или больше от белка растворима в подкисленном растворе. Остальной белок содержится в том, что обозначается как нерастворимый в кислой среде твердый материал, который удаляют из подкисленного раствора белка из бобовых любыми обычными средствами, такими как с применением тарельчатого сепаратора, и далее обрабатывают, как описано ниже. Доведение рН может быть выполнено при любой обычной температуре, и в одном варианте осуществления настоящего изобретения, предпочтительно, температура раствора белка из бобовых для доведения рН составляет от 20°С до 35°С. Если необходимо, раствор белка из бобовых может быть разбавлен водой перед этапом подкисления, описанным выше.
Если желательно или необходимо, рН подкисленного белкового раствора может быть дополнительно снижен перед дальнейшей обработкой. Доведенное значение рН подкисленного белкового раствора должно все еще находиться в диапазоне примерно 1,5-3,4, предпочтительно примерно 2,0-3,0.
Подкисленный водный раствор белка из бобовых может быть подвергнут тепловой обработке для инактивации термолабильных антипитательных факторов, таких как ингибиторы трипсина, присутствующих в таком растворе в результате экстракции из материала источника белка из бобовых во время этапа экстракции. Такой этап нагревания также обеспечивает дополнительную пользу снижения микробной нагрузки. Как правило, белковый раствор нагревают до температуры примерно 70°С-160°С, предпочтительно примерно 80°С-120°С, более предпочтительно примерно от 85°С-95°С, в течение примерно от 10 секунд до 60 минут, предпочтительно примерно от 10 секунд до 5 минут, более предпочтительно примерно от 30 секунд до 5 минут. Подвергнутый тепловой обработке подкисленный раствор белка из бобовых может быть затем охлажден для дальнейшей обработки, как описано ниже, до температуры примерно от 2°С до 65°С, предпочтительно примерно от 50°С до 60°С.
Полученный подкисленный водный раствор белка из бобовых может быть непосредственно высушен до получения белкового продукта из бобовых. Для обеспечения белкового продукта из бобовых со сниженным содержанием примесей, такого как изолят белка из бобовых, подкисленный водный раствор белка из бобовых может быть обработан, как описано ниже, перед сушкой. Также считается, что дальнейшая обработка, как описано ниже, оказывает благоприятное влияние на вкус и аромат продукта.
Подкисленный водный раствор белка из бобовых может быть сконцентрирован для получения концентрированного раствора белка из бобовых, имеющего концентрацию белка примерно от 50 до 300 г/л, предпочтительно примерно от 100 до 200 г/л.
Этап концентрирования может быть выполнен любым подходящим способом, пригодным для периодических или непрерывных операций, таким как с применением любой обычной селективной мембранной методики, такой как ультрафильтрация или диафильтрация, с применением мембран, таких как мембраны из полых волокон или спирально навитые мембраны, с подходящим пределом отсечения по молекулярной массе, таким как примерно от 1,000 до 1,000,000 Дальтон, предпочтительно примерно от 1,000 до 100,000 Дальтон, с учетом различных материалов и конфигураций мембран, а для непрерывных операций с размерами, обеспечивающими необходимую степень концентрирования при прохождении водного раствора белка через мембраны.
Как хорошо известно, ультрафильтрация и подобные селективные мембранные методики позволяют низкомолекулярным видам проходить через мембраны, задерживая виды с более высокой молекулярной массой. Низкомолекулярные виды включают низкомолекулярные материалы, экстрагированные из материала источника, такие как углеводы, пигменты, низкомолекулярные белки и антипитательные факторы, такие как ингибиторы трипсина, которые сами являются низкомолекулярными белками. Предел отсечения по молекулярной массе для мембраны обычно выбирают так, чтобы обеспечить удержание значительной доли белка в растворе, в то же время обеспечивая пропускание контаминантов, с учетом различных материалов и конфигураций мембран.
Концентрированный раствор белка из бобовых затем может быть подвергнут этапу диафильтрации с применением воды. Вода для диафильтрации предпочтительно имеет рН, равный рН белкового раствора, подвергаемого диафильтрации. Такую диафильтрацию можно проводить с применением примерно 1-40 объемов раствора для диафильтрации, предпочтительно примерно 2-25 объемов раствора для диафильтрации. При операции диафильтрации дополнительные количества контаминантов удаляют из водного раствора белка из бобовых путем пропускания через мембрану с пермеатом. Это очищает водный раствор белка и может также снижать его вязкость. Операцию диафильтрации можно проводить до тех пор, пока в пермеате присутствуют значительные количества контаминантов или видимая окраска, или до тех пор, пока концентрат не будет достаточно очищен так, чтобы при сушке обеспечить изолят белка из бобовых с содержанием белка по меньшей мере примерно 90 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества. Такую диафильтрацию можно проводить с применением той же самой мембраны, как на этапе концентрирования. Однако, если необходимо, этап диафильтрации можно проводить с применением отдельной мембраны с другим пределом отсечения по молекулярной массе, такой как мембрана, имеющая предел отсечения по молекулярной массе в диапазоне примерно 1,000-1,000,000 Дальтон, предпочтительно примерно 1,000-100,000 дальтон, с учетом различных материалов и конфигураций мембран.
Альтернативно, этап диафильтрации можно применять к подкисленному водному раствору белка перед концентрированием, или к частично концентрированному подкисленному водному раствору белка. Диафильтрацию можно также применять во множестве точек во время процесса концентрирования. Когда диафильтрацию применяют перед концентрированием или к частично концентрированному раствору, полученный диафильтрованный раствор может быть затем дополнительно сконцентрирован. Снижение вязкости, достигаемое путем многократной диафильтрации, когда концентрируют белковый раствор, может обеспечить достижение более высокой итоговой концентрации полностью концентрированного белка. Это снижает объем материала, подлежащего сушке.
Этап концентрирования и этап диафильтрации можно выполнять таким образом, чтобы выделяемый впоследствии белковый продукт из бобовых содержал по меньшей мере примерно 90 масс.% белка (N×6,25) на основе сухого вещества, такое количество, как по меньшей мере примерно 60 масс.% белка (N×6,25) на основе сухого вещества. С помощью частичного концентрирования и/или частичной диафильтрации водного раствора белка из бобовых можно только частично удалить контаминанты. Этот белковый раствор можно затем высушить для получения белкового продукта из бобовых с более низкими уровнями чистоты.
Антиоксидант может присутствовать в воде для диафильтрации во время по меньшей мере части этапа диафильтрации. Антиоксидант может быть обычным антиоксидантом, таким как натрия сульфит или аскорбиновая кислота. Количество антиоксиданта, применяемого в воде для диафильтрации, зависит от применяемых материалов, и может варьировать примерно от 0,01 до 1 масс.%, предпочтительно составляя примерно 0,05 масс.%. Антиоксидант служит для ингибирования окисления каких-либо фенольных соединений, присутствующих в растворе белка из бобовых.
Необязательный этап концентрирования и необязательный этап диафильтрации можно проводить при любой обычной температуре, как правило, примерно от 2°С до 65°С, предпочтительно примерно от 50°С до 60°С, и в течение периода времени для выполнения необходимой степени концентрирования и диафильтрации. Температура и другие используемые условия до некоторой степени зависят от мембранного оборудования, используемого для выполнения мембранной обработки, необходимой концентрации белка в растворе, и эффективности удаления контаминантов с пермеатом.
Как упоминалось выше, бобовые растения содержат антипитательные ингибиторы трипсина. Уровень активности ингибиторов трипсина в готовом продукте из белка из бобовых можно контролировать посредством манипуляции различными переменными параметрами процесса.
Как упоминалось выше, тепловую обработку подкисленного водного раствора белка из бобовых можно применять для инактивации термолабильных ингибиторов трипсина. Частично концентрированный или полностью концентрированный подкисленный раствор белка из бобовых может также быть подвергнут тепловой обработке для инактивации термолабильных ингибиторов трипсина. Когда тепловой обработке подвергают частично концентрированный подкисленный раствор белка из бобовых, полученный после тепловой обработки раствор можно затем дополнительно сконцентрировать.
Кроме того, этапы концентрирования и/или диафильтрации можно проводить способом, благоприятным для удаления ингибиторов трипсина в пермеате, вместе с другими контаминантами. Удаление ингибиторов трипсина стимулируют путем применения мембраны с большим размером пор, таким как от 30,000 до 1,000,000 Дальтон, работая с мембраной при повышенных температурах, таких как примерно от 30°С до 65°С, предпочтительно примерно от 50°С до 60°С, и с применением больших объемов среды для диафильтрации, таких как 10-40 объемов.
Подкисление и мембранная обработка раствора белка из бобовых при более низких значениях рН, таких как примерно 1,5-3, может снижать активность ингибиторов трипсина, по сравнению с обработкой раствора при более высоком значении рН, таком как примерно 3-3,4. Когда раствор белка концентрируют и/или диафильтруют в нижнем конце диапазона рН, может быть необходимо повысить рН раствора перед сушкой. Значение рН концентрированного и/или диафильтрованного раствора белка можно повысить до необходимого значения, например, рН примерно 3, путем добавления любой обычной щелочи пищевого качества, такой как натрия гидроксид.
Далее, снижение активности ингибиторов трипсина можно обеспечить путем обработки бобовых материалов восстанавливающими агентами, которые разрушают или перегруппируют дисульфидные связи ингибиторов. Подходящие восстанавливающие агенты включают натрия сульфит, цистеин и N-ацетилцистеин, но не ограничиваются ими.
Добавление таких восстанавливающих агентов можно выполнять на различных стадиях общего процесса. Восстанавливающий агент может быть добавлен с материалом источника белка из бобовых на этапе экстракции, может быть добавлен в водный раствор белка из бобовых после удаления остаточного материала источника белка из бобовых, может быть добавлен в диафильтрованный концентрат перед сушкой, или может быть смешан в сухом виде с сухим белковым продуктом из бобовых. Добавление восстанавливающего агента можно объединить с этапом тепловой обработки и этапами мембранной обработки, как описано выше.
Если необходимо сохранить активные ингибиторы трипсина в растворе белка, это можно обеспечить путем устранения или снижения интенсивности этапа тепловой обработки, путем отсутствия применения восстанавливающих агентов, путем выполнения этапов необязательного концентрирования и необязательной диафильтрации при рН в высоком конце диапазона, таком как примерно 3-3,4, путем применения мембраны для концентрирования и диафильтрации с меньшим размером пор, путем работы с мембраной при более низких температурах, и путем применения меньших объемов среды для диафильтрации.
При необходимости концентрированный и при необходимости диафильтрованный белковый раствор можно подвергнуть дополнительной операции обезжиривания, если это желательно или необходимо. Обезжиривание при необходимости концентрированного и при необходимости диафильтрованного белкового раствора можно осуществить путем любого обычного способа.
При необходимости концентрированный и при необходимости диафильтрованный водный раствор белка можно обработать адсорбентом, таким как гранулированный активированный уголь, для удаления красящих и/или пахучих компонентов. Такую обработку адсорбентом можно проводить в любых обычных условиях, как правило, при комнатной температуре раствора белка.
При необходимости концентрированный и при необходимости диафильтрованный водный раствор белка из бобовых можно пастеризовать перед сушкой или дополнительной обработкой. Такую пастеризацию можно проводить в любых обычных условиях пастеризации. Как правило, при необходимости концентрированный и при необходимости диафильтрованный раствор белка из бобовых нагревают до температуры примерно от 55°С до 75°С в течение примерно от 15 секунд до 60 минут. Пастеризованный раствор белка из бобовых затем может быть охлажден, предпочтительно до температуры примерно 25°С-40°С.
При необходимости концентрированный, при необходимости диафильтрованный и при необходимости пастеризованный раствор белка из бобовых затем можно высушить любыми обычными способами, такими как распылительная сушка или лиофилизация, для получения белкового продукта из бобовых. Альтернативно, в при необходимости концентрированном, при необходимости диафильтрованном и при необходимости пастеризованном растворе белка из бобовых можно довести рН до значения меньше примерно 8,0, предпочтительно примерно до 6-8, более предпочтительно примерно до 6,5-7,5 перед сушкой. Значение рН можно повысить любым обычным способом, таким как путем добавления раствора гидроксида натрия или гидроксида калия. Если белковый раствор не пастеризован перед доведением рН, пастеризацию можно провести после доведения рН с применением условий, описанных выше.
Сухой белковый продукт из бобовых (полученный с этапом доведения рН перед сушкой, или без него) имеет содержание белка больше примерно 60 масс.%. Предпочтительно, сухой белковый продукт из бобовых является изолятом с содержанием белка выше примерно 90 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, нерастворимый в кислой среде твердый материал, захваченный после доведения рН раствора белка из бобовых до диапазона примерно 1,5-3,4, предпочтительно примерно 2,0-3,0, может быть при необходимости разбавлен ОО водой, затем может быть высушен для получения белкового продукта из бобовых, имеющего содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества. Альтернативно, рН при необходимости разбавленного нерастворимого в кислой среде твердого материала можно повысить до значения меньше примерно 8,0, предпочтительно примерно 6,0-8,0, более предпочтительно примерно 6,5-7,5 обычными средствами, такими как путем добавления раствора натрия гидроксида или раствора калия гидроксида перед необязательной сушкой до получения белкового продукта из бобовых, имеющего содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества. Предпочтительно, нерастворимый в кислой среде твердый материал промывают для удаления контаминантов и улучшения чистоты и аромата продукта. Нерастворимый в кислой среде твердый материал можно промыть путем суспендирования твердых веществ примерно в 1-20 объемах, предпочтительно примерно 1-10 объемах ОО воды, имеющей рН в диапазоне примерно 1,5-3,4, и предпочтительно рН, совпадающий с рН нерастворимого в кислой среде твердого материала. Этап промывания можно проводить при любой обычной температуре, такой как примерно от 20°С до 35°С. Нерастворимый в кислой среде твердый материал смешивают с промывающим раствором в течение любого обычного периода времени, предпочтительно примерно 15 минут или меньше. Промытый нерастворимый в кислой среде твердый материал можно затем отделить от кислого промывающего раствора любыми обычными средствами, такими как центрифугирование с применением тарельчатого сепаратора. Кислый промывающий раствор может быть добавлен к подкисленному раствору белка для дальнейшей обработки, как описано выше. Промытый нерастворимый в кислой среде твердый материал может быть при необходимости разбавлен ОО водой, затем может быть высушен обычными средствами, такими как распылительная сушка или лиофилизация, для получения белкового продукта из бобовых, имеющего содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества. Альтернативно, рН при необходимости разбавленного нерастворимого в кислой среде твердого материала может быть доведен до значения меньше примерно 8,0, предпочтительно примерно 6,0-8,0, более предпочтительно примерно 6,5-7,5 любыми обычными средствами, такими как путем добавления раствора натрия гидроксида или раствора калия гидроксида перед необязательной сушкой. Вкус и аромат продуктов, полученных из нерастворимого в кислой среде твердого материала, как правило, может иметь более высокие гороховые/овощные ноты, по сравнению с продуктами, полученными путем обработки растворимой в кислой среде белковой фракции. Однако вкус и аромат продуктов, полученных из нерастворимого в кислой среде твердого материала, является таким, что эти продукты пригодны для применения в продуктах питания и напитках.
Этап пастеризации можно применять для при необходимости разбавленного нерастворимого в кислой среде твердого материала или при необходимости разбавленного промытого нерастворимого в кислой среде твердого материала перед необязательным этапом сушки. Такую пастеризацию можно проводить в любых условиях пастеризации. Как правило, при необходимости разбавленный нерастворимый в кислой среде твердый материал или при необходимости разбавленный промытый нерастворимый в кислой среде твердый материал нагревают до температуры примерно 55°С-75°С в течение примерно от 15 секунд до 60 минут. Пастеризованный при необходимости разбавленный нерастворимый в кислой среде твердый материал или при необходимости разбавленный промытый нерастворимый в кислой среде твердый материал затем может быть охлажден, предпочтительно до температуры примерно 25°С-40°С. Если при необходимости разбавленный нерастворимый в кислой среде твердый материал или при необходимости разбавленный промытый нерастворимый в кислой среде твердый материал не пастеризован перед доведением рН, то пастеризация может быть проведена после доведения рН с применением условий, описанных выше.
В другом аспекте настоящего изобретения мембранную обработку подкисленного водного раствора белка из бобовых проводят так, чтобы отделить белки с более высокой молекулярной массой от белков с более низкой молекулярной массой, с получением растворимого в кислой среде белкового продукта из бобовых, полученного без применения соли кальция, обеспечивающего по существу прозрачные водные растворы белка из бобовых. Когда применяют эту альтернативу способа, подкисленный раствор белка из бобовых концентрируют и/или диафильтруют с мембранами для концентрирования и диафильтрации с пределом отсечения по молекулярной массе, выбранным для обеспечения проникновения в пермеат белков с более низкой молекулярной массой с контаминантами. Такие этапы концентрирования и диафильтрации можно выполнить любым обычным способом, подходящим для периодических или непрерывных операций, таких как путем применения обычной селективной мембранной методики, такой как микрофильтрация или ультрафильтрация, с применением мембран, таких как мембраны из полых волокон или спирально навитые мембраны, с подходящим пределом отсечения по молекулярной массе, таким как примерно от 0,05 до 0,1 мкм, предпочтительно примерно от 0,08 до 0,1 мкм для микрофильтрации, и примерно от 10,000 до 1,000,000 Дальтон, предпочтительно примерно от 100,000 до 1,000,000 Дальтон, с учетом различных материалов и конфигураций мембран, а для непрерывных операций с размерами, обеспечивающими необходимую степень концентрирования при прохождении подкисленного водного раствора белка через мембраны. На этапе концентрирования подкисленный водный раствор белка из бобовых концентрируют до концентрации белка примерно от 50 до 300 г/л, предпочтительно примерно от 100 до 200 г/л. Подкисленный раствор белка из бобовых или частично концентрированный подкисленный раствор белка из бобовых, или концентрированный подкисленный раствор белка из бобовых может быть диафильтрован водой, предпочтительно при рН, равном рН раствора белка, подвергаемого диафильтрации. Такую диафильтрацию можно проводить с применением примерно от 1 до 40 объемов раствора для диафильтрации, предпочтительно примерно от 2 до 25 объемов раствора для диафильтрации. Когда диафильтрацию проводят с подкисленным раствором белка из бобовых или частично концентрированным раствором белка из бобовых, диафильтрованный раствор затем может быть дополнительно концентрирован. Этапы концентрирования и диафильтрации можно проводить при любой обычной температуре, как правило, примерно при 2°С-65°С, предпочтительно примерно 50°С-60°С. Белки с более низкой молекулярной массой уходят в пермеат при мембранном процессе вместе с другими низкомолекулярными контаминантами.
Белки с более низкой молекулярной массой затем отделяют от контаминантов путем последующего концентрирования белкового раствора (пермеат с этапа 1) путем мембранной обработки, такой как ультрафильтрация, до концентрации белка примерно от 10 до 300 г/л, предпочтительно примерно от 100 до 200 г/л, и при необходимости диафильтрация, которую можно проводить с белковым раствором до или после его полного концентрирования. Необязательный этап диафильтрации проводят с применением раствора для диафильтрации из воды или подкисленной воды, предпочтительно имеющей такой же или более низкий рН, как у белкового раствора. Этапы и концентрирования и диафильтрации проводят с применением мембраны, имеющей более низкий предел отсечения по молекулярной массе, такой как примерно от 1,000 до 100,000 Дальтон, предпочтительно примерно от 1,000 до 10,000 Дальтон, в условиях, описанных выше.
Этот второй этап мембранной обработки можно проводить таким образом, чтобы измельченный белковый продукт из бобовых с более низкой молекулярной массой содержал по меньшей мере примерно 90 масс.% белка (N×6,25) на основе сухого вещества, например, по меньшей мере примерно 60 масс.% белка (N×6,25) на основе сухого вещества. Путем частичного концентрирования и/или частичной диафильтрации водного раствора белка с более низкой молекулярной массой можно только частично удалить контаминанты. Этот раствор белка можно затем сушить для получения белкового продукта из бобовых с более низкими уровнями чистоты. Белковый продукт из бобовых, полученный без применения соли, обладает высокой растворимостью и позволяет приготовить по существу прозрачные белковые растворы в кислых условиях.
Концентрированный и при необходимости диафильтрованный раствор белков с более низкой молекулярной массой или концентрат от процесса мембранного фракционирования (который содержит белки с более высокой молекулярной массой) можно обработать для снижения активности ингибиторов трипсина, как описано выше. Концентрированный и при необходимости диафильтрованный раствор белков с более низкой молекулярной массой или концентрат от процесса мембранного фракционирования (который содержит белки с более высокой молекулярной массой) можно пастеризовать, как описано выше.
Концентрированный и при необходимости диафильтрованный раствор белков с более низкой молекулярной массой можно затем сушить любыми обычными средствами, такими как распылительная сушка или лиофилизация, для получения белкового продукта из бобовых. Белковый продукт из бобовых имеет содержание белка больше примерно 60 масс.% на основе сухого вещества. Предпочтительно, сухой белковый продукт из бобовых является изолятом с содержанием белка более примерно 90 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества.
Из концентрата в процессе мембранного фракционирования могут быть получены дополнительные продукты, которые содержат белки с более высокой молекулярной массой. Этот раствор белка может быть высушен любыми обычными средствами, без доведения или с доведением рН раствора белка до значения меньше примерно 8,0, предпочтительно примерно 6,0-8,0, более предпочтительно примерно 6,5-7,5, с применением щелочи пищевого качества. Этап пастеризации, описанный выше, можно применять к концентрату в процессе мембранного фракционирования после этапа доведения рН. Сухой белковый продукт из бобовых имеет содержание белка больше примерно 60 масс.% на основе сухого вещества; предпочтительно, сухой белковый продукт из бобовых является изолятом с содержанием белка выше примерно 90 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества. Продукты, полученные из концентрата процесса мембранного фракционирования, имеют очень низкий уровень, или по существу не имеют гороховых/овощных вкусоароматических нот.
Обращаясь к фигуре 1, показывающей способ 10 в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, источник белка из бобовых подвергают исходной экстракции водой на 12, при рН примерно 6-11, предпочтительно примерно 6-8,5. Раствор экстракта белка затем полностью или частично осветляют путем удаления остаточного источника белка из бобовых на 14, при этом удаленные твердые вещества собирают на 16. В растворе экстракта белка 18 затем доводят рН на 20 примерно до 1,5-3,4, предпочтительно примерно до 2,0-3,0. Нерастворимый в кислой среде материал удаляют путем центрифугирования на 22, получая нерастворимый в кислой среде твердый материал на 24 и подкисленный раствор белка на 26.
Извлеченный нерастворимый в кислой среде твердый материал можно при необходимости промыть водой, имеющей тот же самый рН, как твердые вещества, а именно примерно 1,5-3,4, предпочтительно примерно 2,0-3,0, на 28, а в при необходимости промытых твердых веществах 34 можно при необходимости довести рН до значения меньше примерно 6,0, затем высушить на 48 для получения белкового продукта из бобовых, обозначенного как 810РА на 50, имеющего содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества.
Альтернативно, в при необходимости промытых твердых веществах 34 доводят рН, как правило, примерно до 6-8, предпочтительно, примерно до 6,5-7,5 на 36, а затем сушат на 38, для получения белкового продукта из бобовых, обозначенного как 810РN на 40, имеющего содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества.
Центрифугат от промывания 30 от необязательного этапа промывания 28 может быть добавлен к подкисленному раствору белка 26. В растворе растворимого белка может быть снижен рН в диапазоне примерно 1,5-3,4, предпочтительно примерно 2,0-3,0 на 60. Раствор растворимого белка затем подвергают концентрированию и необязательной диафильтрации на 62. В концентрате 64 от этапов концентрирования и необязательной диафильтрации можно при необходимости довести рН до значения меньше примерно 6,0, затем высушить на 78 для получения белкового продукта из бобовых, обозначенного как 810А на 80, имеющего содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (×6,25) на основе сухого вещества. Предпочтительно, продукт 810А является изолятом, имеющим содержание белка по меньшей мере примерно 90 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества. Альтернативно, в концентрате 64 от этапов концентрирования и необязательной диафильтрации доводят рН, как правило, примерно до 6-8, предпочтительно примерно до 6,5-7,5 на 66, а затем сушат на 68 до получения белкового продукта из бобовых, обозначенного как 810N на 70, имеющего содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества. Предпочтительно, продукт 810N является изолятом, имеющим содержание белка по меньшей мере примерно 90 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества.
Белковые продукты 810А и 810РА можно применять как таковые или можно объединять путем сухого смешивания на 84. Альтернативно, объединенный продукт 810А/810РА можно получать путем смешивания при необходимости промытого нерастворимого в кислой среде твердого материала, при необходимости с доведенным рН до менее примерно 6,0 на 46 с концентратом от концентрирования/необязательной диафильтрации, при необходимости с доведением рН до менее примерно 6,0 на 76, и сушки смеси 86. Белковые продукты 810N и 810РN можно применять как таковые, или можно объединять путем сухого смешивания на 84. Альтернативно, объединенный продукт 810N/810РN можно получать путем смешивания при необходимости промытого нерастворимого в кислой среде твердого материала, с доведенным рН до примерно 6,0-8,0, предпочтительно примерно 6,5-7,5 на 36 с концентратом от концентрирования/необязательной диафильтрации, с доведением рН до примерно 6,0-8,0, предпочтительно примерно до 7,5 на 66, и сушки смеси 82.
Обращаясь к фигуре 2, которая показывает способ 11 в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, источник белка из бобовых подвергают исходной экстракции водой на 12, при рН примерно 6-11, предпочтительно примерно 6,0-8,5. Раствор экстракта белка затем полностью или частично осветляют путем удаления остаточного источника белка из бобовых на 14, при этом удаленные твердые вещества собирают на 16. Затем рН раствора экстракта белка 18 доводят на 20 примерно до 1,5-3,4, предпочтительно примерно до 2,0-3,0. Нерастворимый в кислой среде материал удаляют путем центрифугирования на 22 с получением нерастворимого в кислой среде твердого материала на 24 и подкисленного раствора белка на 26.
Извлеченный нерастворимый в кислой среде твердый материал 24 можно при необходимости промыть водой, имеющей тот же самый рН, как твердые вещества, а именно, примерно 1,5-3,4, предпочтительно примерно 2,0-3,0 на 28, и в при необходимости промытом нерастворимом в кислой среде твердом материале 34 можно при необходимости довести рН до менее примерно 6,0 на 46, затем сушить на 48 для получения белкового продукта из бобовых, обозначенного как 810РА на 50, имеющего содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества.
Альтернативно, рН при необходимости промытого нерастворимого в кислой среде твердого материала 34 доводят, как правило, примерно до 6,0-8,0, предпочтительно примерно 6,5-7,5, на 36, и сушат на 38, до получения белкового продукта из бобовых, обозначенного как 810РN на 40, имеющего содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества.
Центрифугат от промывания 30 от необязательного этапа промывания может быть добавлен к подкисленному раствору белка 26. В растворе растворимого белка может быть снижен рН в диапазоне примерно 1,5-3,4, предпочтительно примерно 2,0-3,0 на 60. Раствор растворимого белка затем подвергают мембранной обработке посредством микрофильтрации или ультрафильтрации (концентрированию и/или диафильтрации) на 61 для отделения белков с более низкой молекулярной массой (пермеата 91) от белков с более высокой молекулярной массой (концентрата 63).
Пермеат от этапа фракционирования белка 91 затем очищают посредством концентрирования и необязательной диафильтрации с применением мембраны с более мелким размером пор для отделения белков от контаминантов на 93. Концентрат от этапов концентрирования и необязательной диафильтрации 95 затем сушат на 97 для получения белкового продукта из бобовых, имеющего улучшенную прозрачность при низком значении рН раствора, обозначенного как 816А на 99, имеющего содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества, предпочтительно, продукт является изолятом, имеющим содержание белка по меньшей мере 90 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества.
В концентрате от этапа фракционирования белка 63 может быть при необходимости доведен рН до менее примерно 6,0 на 75, затем его сушат на 77 для получения белкового продукта из бобовых, обозначенного как 816А на 79, имеющего содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества. Предпочтительно, продукт является изолятом, имеющим содержание белка по меньшей мере примерно 90 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества. Альтернативно, в концентрате от этапа фракционирования белка 63 может быть доведен рН, как правило, примерно до 6-8, предпочтительно примерно до 6,5-7,5 на 65, с последующей сушкой на 67 до получения белкового продукта из бобовых, обозначенного как 816ВN на 69, имеющего содержание белка по меньшей мере примерно 60 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества. Предпочтительно, продукт является изолятом, имеющим содержание белка по меньшей мере примерно 90 масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества.
Белковые продукты 816ВА и 810РА можно применять как таковые, или можно объединять путем сухого смешивания на 83. Альтернативно, объединенный продукт 816ВА/810РА можно получить путем смешивания нерастворимого в кислой среде твердого материала, который при необходимости был промыт, при необходимости с доведением рН до значения меньше примерно 6,0 на 46, с концентратом с этапа фракционирования белка, в котором при необходимости доведен рН до значения меньше примерно 6,0 на 75, и сушки смеси 85. Белковые продукты 816ВN и 810РN можно применять как таковые, или можно объединить путем сухого смешивания на 83. Альтернативно, объединенный продукт 816ВN/810РN может быть получен путем смешивания при необходимости промытого нерастворимого в кислой среде твердого материала с доведением рН примерно до 6,0-8,0, предпочтительно примерно до 6,5-7,5 на 36 с концентратом с этапа фракционирования белка с доведенным рН примерно до 6,0-8,0, предпочтительно примерно до 6,5-7,5 на 65, и сушки смеси 81.
Примеры
Пример 1
Этот Пример описывает получение белковых продуктов из бобовых в соответствии с вариантом осуществления способа по настоящему изобретению.
36 кг концентрата белка из желтого гороха добавляли к 600 л воды, очищенной обратным осмосом, при комнатной температуре, и перемешивали в течение 10 минут для получения водного раствора белка. Часть суспендированный твердых веществ удаляли посредством центрифугирования с применением декантерной центрифуги, и собирали «а» кг белкового раствора, имеющего содержание белка примерно «b»% по массе. Затем снижали рН белкового раствора до целевого рН «с» путем добавления раствора НСl (концентрированной (22 ВЕ) НСl, разбавленной равным объемом воды), и центрифугировали раствор с применением тарельчатого сепаратора для получения «d» литров подкисленного раствора белка, имеющего рН «е», и «f» кг нерастворимого в кислой среде твердого материала.
Подкисленный раствор белка, имеющий содержание белка «g» масс.%, нагревали с последующим уменьшением объема от «h» литров до «i» литров путем концентрирования на полиэфирсульфоновой мембране, имеющей предел отсечения по молекулярной массе «j» Дальтон, при работе при температуре примерно «k» °С. Раствор белка с содержанием белка «l» масс.% затем подвергали диафильтрации на той же самой мембране с «m» литров ОО воды «n», с проведением операции диафильтрации примерно при «о» °С. Подвергнутый диафильтрации белковый раствор, имеющий содержание белка «р» масс.%, затем дополнительно концентрировали до содержания белка «q» масс.%. Получали диафильтрованный и концентрированный белковый раствор «r», и представляли выход примерно «s» % от белка в белковом растворе, полученном на этапе разделения с применением декантерной центрифуги, «t» кг диафильтрованного и концентрированного белкового раствора разбавляли «u» литрами воды с доведением рН до 2,7 с раствором НСl. Разбавленный раствор сушили распылительной сушкой до получения продукта с содержанием белка «v» % (N×6,25) на основе сухого вещества. Продукт обозначали как «w» YР810А. Разбавляли «х» диафильтрованного и концентрированного белкового раствора с «у» литрами ОО воды, и повышали рН образца до «z» с применением раствора NаОН/КОН. Нейтрализованный раствор сушили распылительной сушкой до получения продукта с содержанием белка «аа»% (×6,25) на основе сухого вещества. Продукт обозначали как «w» YР810N.
Нерастворимый в кислой среде твердый материал, собранный с тарельчатого сепаратора, имел содержание белка «аb» масс.%. Часть нерастворимого в кислой среде твердого материала «ас» кг смешивали с «аd» литрами ОО воды «ае» в течение 30 минут при комнатной температуре, затем центрифугировали с применением «аf» центрифуги, собирали «аg» кг промытого нерастворимого в кислой среде твердого материала после этапа промывания водой, имеющего содержание белка «аh» масс.%, и представляющего выход примерно «аi» % белка в белковом растворе, полученном на этапе разделения с применением декантерной центрифуги. Промытый нерастворимый в кислой среде твердый материал затем смешивали с «аj» литрами ОО воды, и пастеризовали примерно при «аk» °С в течение примерно «аl» минут; доводили рН «аm» кг пастеризованного промытого нерастворимого в кислой среде твердого материала до рН «аn» путем добавления раствора НСl, затем сушили распылительной сушкой до получения продукта с содержанием белка «ао» (N×6,25) на основе сухого вещества. Продукт обозначали как «w» YР810РА. Смешивали «ар» кг пастеризованного, промытого нерастворимого в кислой среде твердого материала с «аq» литров ОО воды, затем повышали рН до «аr» с применением раствора NаОН/КОН, и образец сушили распылительной сушкой до получения продукта с содержанием белка «аs» % (N×6,25) на основе сухого вещества. Продукт обозначали как «w» YР810РN. Параметры «а» - «аs» указаны в следующей таблице 1.
Таблица 1. Параметры процесса получения белковых продуктов из бобовых 810
N/А = не применяется.
Пример 2
В этом Примере дополнительно описано получение белковых продуктов из бобовых в соответствии с другим вариантом осуществления способа по настоящему изобретению.
Добавляли «а» кг «b» к «с» литров воды, очищенной обратным осмосом, при комнатной температуре, и перемешивали в течение 10 минут для получения водного раствора белка. Часть суспендированных твердых веществ удаляли центрифугированием с применением декантерной центрифуги для получения «d» кг раствора белка, имеющего содержание белка примерно «е» масс.%. Затем снижали рН раствора белка до целевого рН «f» путем добавления раствора НСl (концентрированной (22 ВЕ) НСl, разбавленной равным объемом воды), и раствор центрифугировали с применением тарельчатого сепаратора для получения «g» литров подкисленного белкового раствора, имеющего рН «h», и «i» кг нерастворимого в кислой среде твердого материала.
Смешивали «j» кг нерастворимого в кислой среде твердого материала с «k» литров ОО воды с рН «f», а затем образец центрифугировали с применением центрифуги «l» с получением «m» литров подкисленного промывающего раствора, имеющего рН «n», а также «о» кг промытого нерастворимого в кислой среде твердого материала. Объединяли «р» литров подкисленного белкового раствора с «q» литров подкисленного промывающего раствора, и нагревали для обеспечения подачи на мембрану при рН «r» и содержании белка «s» масс.%. Подачу на мембрану снижали до объема от «t» литров до «u» литров путем концентрирования на полиэфирсульфоновой мембране, имеющей предел отсечения по молекулярной массе «v» Дальтон, при работе при температуре примерно «w» °С. Раствор белка с содержанием белка «х» масс.% затем подвергали диафильтрации на той же самой мембране с «у» литрами ОО воды «z», с проведением операции диафильтрации примерно при «аа» °С. Подвергнутый диафильтрации раствор белка, имеющий содержание белка «аb» масс.%, затем дополнительно концентрировали до содержания белка «ас» масс.%. Получали «аd» диафильтрованный и концентрированный раствор белка, и представляли выход как примерно «ае» % белка в растворе белка, полученном на этапе разделения с применением декантерной центрифуги. Диафильтрованный и концентрированный раствор белка затем разбавляли с «аf» литрами ОО воды, затем пастеризовали примерно при «аg» °С в течение «аh» секунд, «аi» «аj» диафильтрованного и концентрированного белкового раствора разбавляли с «аk» литрами воды, и затем сушили распылительной сушкой до получения продукта с содержанием белка «аl» % (N×6,25) на основе сухого вещества. Продукт обозначали как «аm», «аn», «ао» из «аj» подвергали диафильтрации, и концентрированный белковый раствор разбавляли «ар» литрами ОО воды, и повышали рН образца до «аq» с применением раствора «аr». Нейтрализованный раствор сушили распылительной сушкой до получения продукта с содержанием белка «аs» % (N×6,25) на основе сухого вещества. Продукт обозначали как «аm» «аt».
Нерастворимый в кислой среде материал «аu» пастеризовали примерно при «аv» °С в течение «аw» секунд, собрали «ах» кг «ау» нерастворимого в кислой среде твердого материала, имеющего содержание белка «аz» масс.%, и представляли выход в «bа» % белка в белковом растворе, полученном с этапа разделения с применением декантерной центрифуги; «bb» кг «ау» раствора нерастворимого в кислой среде твердого материала объединяли с «bе» литрами ОО воды, и повышали рН до «bd» с применением «bе» раствора, и сушили образец «bf» до получения продукт с содержанием белка «bg» % (N×6,25) на основе сухого вещества. Продукт обозначили как «аm» «bh».
Параметры «а» - «bh» приведены в следующей таблице 2.
Таблица 2. Параметры процесса получения белковых продуктов из бобовых
N/A = не применяется, ND = не определяли, NR = не регистрировано.
Пример 3
Этот Пример далее описывает получение белковых продуктов из бобовых в соответствии с другими вариантами осуществления способа по настоящему изобретению.
36 кг концентрата белка из желтого гороха добавляли к 600 л воды, очищенной обратным осмосом при комнатной температуре, и перемешивали в течение 10 минут для получения водного раствора белка. Часть суспендированных твердых веществ удаляли путем центрифугирования с применением декантерной центрифуги до получения 608,59 кг раствора белка, имеющей содержание белка примерно 2,54 масс.%. Затем снижали рН раствора белка до целевого рН 3 путем добавления раствора НСl (концентрированной (22 ВЕ) НСl, разбавленной равным объемом воды), и раствор центрифугировали с применением тарельчатого сепаратора с получением 508 л подкисленного белкового раствора, имеющего рН примерно 3,13, и 79,30 кг нерастворимого в кислой среде твердого материала.
Смешивали 79,30 кг нерастворимого в кислой среде твердого материала с 158,60 л ОО воды с рН 3, а затем образец центрифугировали с применением тарельчатого сепаратора для получения 201 л подкисленного промывающего раствора, имеющего рН 3,0, а также 29,98 кг промытого нерастворимого в кислой среде твердого материала.
Объединяли 500 л подкисленного белкового раствора с 200 л подкисленного промывающего раствора, и нагревали для обеспечения подачи на мембрану при рН 3,10 и содержании белка 1,75 масс.%. Подачу на мембрану снижали от объема 700 л до 212 л путем концентрирования на полиэфирсульфоновой мембране с пределом отсечения по молекулярной массе 100,000 Дальтон, работая при температуре примерно 50°С. Белковый раствор с содержанием белка 5,34 масс.% затем подвергали диафильтрации на той же самой мембране в 318 л ОО воды при рН 3, при проведении операции диафильтрации примерно при 51°С. В этой точке 106 л концентрата удаляли для снижения времени обработки. Оставшиеся 106 л концентрата подвергали диафильтрации на той же самой мембране с дополнительным объемом 901 л ОО воды при рН 3, с проведением операции диафильтрации примерно при 51°С. Подвергнутый диафильтрации белковый раствор, имеющий содержание белка 5,04 масс.%, затем дополнительно концентрировали до содержания белка 8,56 масс.%. Получали 47 кг диафильтрованного и концентрированного раствора белка, и получали выход примерно 26% белка в растворе белка, полученного с этапа разделения с применением декантерной центрифуги. Диафильтрованный и концентрированный раствор белка затем разбавляли с 20,5 л ОО воды, затем пастеризовали примерно при 73°С в течение 16 секунд. К 70,44 кг пастеризованного, диафильтрованного и концентрированного раствора белка добавляли достаточное количество раствора КОН/NаОН для доведения рН до 7,02. Нейтрализованный раствор подвергали распылительной сушке для получения продукта с содержанием белка 90,08% (N×6,25) на основе сухого вещества. Продукт обозначали как YP27-E13-15A YP810N.
Промытый нерастворимый в кислой среде твердый материал пастеризовали примерно при 72°С в течение примерно 16 секунд. Пастеризованный нерастворимый в кислой среде твердый материал имел содержание белка 6,41 масс.%. Объединяли 29,98 кг пастеризованного нерастворимого в кислой среде твердого материала с 3,28 л ОО воды и достаточным количеством раствора NaOH/KOH для доведения рН до 5,54. Затем образец сушили распылительной сушкой до получения продукта с содержанием белка 75,15% (N×6,25) на основе сухого вещества. Продукт обозначали как YP27-E13-15A YP810PA.
Пример 4
Этот Пример далее описывает получение белковых продуктов из бобовых в соответствии с другим вариантом осуществления способа по настоящему изобретению.
Добавляли 72 кг концентрата белка из желтого гороха к 1200 л воды, очищенной обратным осмосом, при комнатной температуре, и перемешивали в течение 10 минут для получения водного раствора белка. Часть суспендированных твердых веществ удаляли путем центрифугирования с применением декантерной центрифуги, и собирали 1190,48 кг белкового раствора, имеющего содержание белка, примерно 2,57 масс.%. Затем снижали рН раствора белка до целевого рН 3 путем добавления раствора НСl (концентрированной (22 ВЕ) НСl, разбавленной равным объемом воды), и раствор центрифугировали с применением тарельчатого сепаратора с получением 1020 л подкисленного раствора белка, имеющего рН примерно 3,02.
Затем доводили рН подкисленного раствора до целевого рН 2, и нагревали для обеспечения подачи на мембрану при рН 2,08 и содержании белка 1,50 масс.%. Снижали объем этого раствора от 1040 л до 285 л путем концентрирования на полиэфирсульфоновой мембране с пределом отсечения по молекулярной массе 100,000 Дальтон, работая при температуре примерно 50°С. Белковый раствор с содержанием белка 5,28 масс.% затем подвергали диафильтрации на той же самой мембране в 2850 л ОО воды при рН 2, при проведении операции диафильтрации примерно при 51°С. Подвергнутый диафильтрации белковый раствор, имеющий содержание белка 4,99 масс.%, затем дополнительно концентрировали до содержания белка 9,70 масс.%. Получали 133 л диафильтрованного и концентрированного белкового раствора с выходом примерно 42,2% белка в белковом растворе, полученном на этапе разделения с применением декантерной центрифуги. Разбавляли 133 л диафильтрованного и концентрированного раствора белка с 40 л ОО воды, а затем пастеризовали примерно 73°С в течение 16 секунд. Затем дополнительно разбавляли 173 л пастеризованного раствора белка с 31,71 л воды, и повышали рН образца до 7,05 с применением раствора NaOH. Нейтрализованный раствор затем сушили распылительной сушкой до получения продукта с содержанием белка 88,85% (N×6,25) на основе сухого вещества. Продукт обозначали как YP27-E26-15A YP810N.
Пример 5
Этот Пример иллюстрирует получение кислого белкового продукта из бобовых с улучшенной прозрачностью из одного варианта осуществления настоящего изобретения.
Объединяли 36 кг концентрата белка из гороха с 600 л воды, очищенной обратным осмосом (ОО), и смесь перемешивали в течение 10 минут при комнатной температуре. Часть суспендированных твердых веществ удаляли центрифугированием с применением декантерной центрифуги, и собирали «а» кг раствора белка, имеющего содержание белка примерно «b» масс.%. Затем снижали рН раствора белка до целевого рН «с» путем добавления раствора НСl (концентрированной (22 ВЕ) НСl, разбавленной равным объемом воды), и раствор центрифугировали с применением тарельчатого сепаратора с получением «d» литров подкисленного раствора белка, имеющего рН примерно «е», и «f» кг нерастворимого в кислой среде твердого материала.
Разбавляли «g» литров подкисленного белкового раствора, имеющего концентрацию белка «h» масс.%, с «i» литрами ОО воды при рН 2, нагревали примерно до 50°С, а затем концентрировали до «j» литров с применением мембраны для микрофильтрации из поливинилиден-фторида (ПВДФ), имеющей размер пор 0,08 мкм, работая при температуре примерно «k» °С. Параллельно с этапом концентрирования раствор подвергали диафильтрации с дополнительными «l» литрами ОО воды при рН 2. Затем «m» литров пермеата от микрофильтрации/диафильтрации, имеющего концентрацию белка «n» масс.%, концентрировали до «о» кг с применением ПЭС мембраны для ультрафильтрации, имеющей размер пор 1,000 Дальтон, работая при температуре примерно «р» °С. Концентрированный раствор белка имел содержание белка «q» масс.%. Это представляло выход примерно «r» % белка в растворе белка, полученном на этапе разделения с применением декантерной центрифуги. Концентрированный раствор белка пастеризовали примерно при «s» °С в течение «t» секунд, а затем «u» кг пастеризованного, концентрированного раствора белка подвергали распылительной сушке до получения белкового продукта, имеющего содержание белка «v» (N×6,25) на основе сухого вещества, обозначенного как «w» YP816A.
Собирали «j» литров концентрата при микрофильтрации, имеющего содержание белка «х» масс.%, представляющего выход «у» % белка в белковом растворе, полученном на этапе разделения с применением декантерной центрифуги. Концентрированный и диафильтрованный концентрат для микрофильтрации пастеризовали примерно при «z» °С в течение примерно «аа» секунд; «аb» кг пастеризованного концентрата от микрофильтрации разбавляли с «ас» литрами ОО воды, и доводили рН до «аd» с раствором NaOH/KOH, а затем сушили распылительной сушкой до получения белкового продукта с содержанием белка «ае» % (N×6,25) на основе сухого вещества, обозначенного как «w» YP816ВN.
Параметры «а» - «ае» приведены в следующей таблице 3.
Таблица 3. Параметры для получения продуктов из бобов 816
NR= не регистрировали
Пример 6
Этот Пример описывает получение белковых продуктов из бобовых в соответствии со способами из вышеупомянутых патентных заявок США №№ 13/103,528, 13/289,264, 13/556,357 и 13/642,003.
Объединяли «а» кг «b» с «с» литров «d» при «е» и перемешивали в течение «f» минут, затем добавляли «g» кг маточного раствора кальция хлорида, полученного путем растворения «h» кг гранул кальция хлорида (95,5%) в «i» литров ОО воды, и смесь перемешивали в течение еще «j» минут. Объем остаточных твердых веществ удаляли путем центрифугирования с применением декантерной центрифуги, в затем добавляли «k» кг маточного раствора кальция хлорида, полученного путем растворения «l» кг гранул кальция хлорида (95,5%) в «m» литров ОО воды, к частично осветленному раствору белка. Мелкодисперсные остаточные твердые вещества удаляли посредством тарельчатого сепаратора для получения центрифугата, имеющего содержание белка «n» масс.%. Добавляли «о» литров центрифугата к «р» литров ОО воды при «q», и рН образца снижали до «r» с разбавленной НСl. Разбавленный и подкисленный центрифугат дополнительно осветляли посредством «s» для получения прозрачного подкисленного раствора белка с содержанием белка «t» масс.%.
Прозрачный подкисленный раствор белка подвергали «u», а затем уменьшали объем от «v» литров до «w» литров путем концентрирования на полиэфирсульфоновой мембране, имеющей предел отсечения по молекулярной массе «х» Дальтон, работая при температуре примерно «у» °С. В этой точке белковый раствор с содержанием белка «z» масс.% подвергали диафильтрации с «аа» литрами ОО воды, с проведением операции диафильтрации примерно при «аb» °С. Диафильтрованный белковый раствор затем концентрировали до «ас» литров, и подвергали диафильтрации с дополнительными «аd» литрами ОО воды, с проведением операции диафильтрации примерно при «ае» °С. Концентрированный раствор белка с содержанием белка «аf» масс.% дополнительно концентрировали до содержания белка «аg» масс.%, затем разбавляли ОО водой до содержания белка «аh» масс.% для облегчения распылительной сушки. Получали «аi» белкового раствора с выходом «аj» % центрифугата, который разбавляли и подкисляли. Концентрированный и диафильтрованный раствор белка пастеризовали примерно при «аk» °С в течение «аl» секунд, затем сушили до получения продукта с содержанием белка «аm» масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества. Продукт обозначали как «аn». Параметры «а» - «аn» приведены в следующей таблице 4.
Таблица 4. Параметры процесса получения YР701
N/A = не применяется
Пример 7
Этот пример описывает получение белковых продуктов из бобовых в соответствии со способами из вышеупомянутой патентной заявки США № 13/937,266.
Объединяли «а» кг «b» с «с» литров «d» при «е» и перемешивали в течение «f» минут, затем добавляли «g» кг гранул кальция хлорида (95,5%), и смесь перемешивали в течение еще «h» минут. Объем остаточных твердых веществ удаляли путем центрифугирования с применением декантерной центрифуги, в затем добавляли «i» кг маточного раствора кальция хлорида, полученного путем растворения «j» кг гранул кальция хлорида (95,5%) в «k» литров ОО воды, к частично осветленному раствору белка. Мелкодисперсные остаточные твердые вещества удаляли посредством тарельчатого сепаратора для получения центрифугата, имеющего содержание белка «l» масс.%, добавляли «m» литров центрифугата к «n» литров ОО воды при комнатной температуре, и рН образца снижали до «о» с разбавленной НСl. Разбавленный и подкисленный центрифугат дополнительно осветляли посредством «р» для получения прозрачного подкисленного раствора белка.
Прозрачный подкисленный раствор белка нагревали, а затем объем раствора, имеющего содержание белка «q» масс.%, уменьшали от «r» литров до «s» литров путем концентрирования на полиэфирсульфоновой мембране, имеющей предел отсечения по молекулярной массе «t» Дальтон, работая при температуре примерно «u» °С. В этой точке белковый раствор с содержанием белка «v» масс.% подвергали диафильтрации с «w» литрами ОО воды, с проведением операции диафильтрации примерно при «х» °С. Диафильтрованный белковый раствор затем концентрировали до «у» литров, и подвергали диафильтрации с дополнительными «z» литрами ОО воды, с проведением операции диафильтрации примерно при «аа» °С. Концентрированный раствор белка «аb» с содержанием белка «ас» масс.% получали с выходом «аd» % центрифугата, который разбавляли и подкисляли. Концентрированный и диафильтрованный раствор белка пастеризовали примерно при «ае» °С в течение «аf» секунд, затем «аg» кг «аh» концентрированного и диафильтрованного белкового раствора разбавляли с «аi» литрами ОО воды, в «аj» разбавленном образце доводили рН до «аk» раствором «аl», затем сушили «аm» образца с доведенным рН распылительной сушкой до получения продукта с содержанием белка «аn» масс.% (N×6,25) на основе сухого вещества. Продукт обозначали как «ао» YP701N2. Параметры «а» - «ао» приведены в следующей таблице 5.
Таблица 5. Параметры процессов получения YP701N2
N/A = не применяли, NR = не регистрировали, ND = не определяли.
Пример 8
Этот Пример иллюстрирует содержание белка в коммерческих белковых продуктах из желтого гороха Propulse (Nutri-Pea, Портидж-ла-Прери, Манитоба, Канада), Nutralys S85F (Roquette America, Inc., Кеокук, Айова), Pisane C9 (Cosucra Groupe, Варкуэн, Бельгия), Pea Protein YS 85% (The Scoular Company, Миннеаполис, Миннеаполис) (произведенный Yantai Shuangta Food Co., LTD, Jinling Town, Чжаоюань, Шаньдун, Китай), Empro E 86 (Emsland Group, Эмлиххайм, Германия). Эти белковые продукты являются наиболее высоко очищенными ингредиентами белка из гороха, коммерчески доступными в настоящее время.
Содержание белка в коммерческих образцах определяли путем анализа продуктов сгорания с применением анализатора азота Lесо, а содержание влаги в порошках определяли методом сушки в печи. Содержание белка в образцах на основе сухого вещества показано в таблице 6.
Таблица 6. Содержание белка в коммерческих продуктах желтого гороха
Как можно видеть из значений, представленных в таблице 6, содержание белка в коммерческих продуктах было сопоставимым, или слегка ниже содержания белка в продуктах, полученных из подкисленного раствора белка из бобовых способом по настоящему изобретению. Содержание белка в коммерческих продуктах было в целом выше, чем в продуктах, полученных из нерастворимого в кислой среде твердого материала, собранного после этапа доведения рН в текущем способе.
Пример 9
Этот Пример иллюстрирует растворимость белка из белковых продуктов из бобовых, полученных без применения соли кальция в соответствии с аспектами настоящего изобретения, как описано в Примерах 2-5, а также из некоторых коммерческих белковых продуктов из гороха и белковых продуктов из бобовых, полученных с применением соли кальция, как описано в Примерах 6 и 7. Растворимость анализировали с помощью модифицированной версии способа из Morr et al., J. Food Sci., 50: 1715-1718.
Готовили навеску белкового порошка, достаточного для обеспечения 0,5 г белка, в стакане, и затем добавляли небольшое количество воды, очищенной обратным осмосом (ОО), и смесь перемешивали до получения однородной пасты. Затем добавляли дополнительное количество воды для доведения объема примерно до 45 мл. Затем содержимое стакана медленно перемешивали в течение 60 минут с применением магнитной мешалки. Определяли рН немедленно после диспергирования белка, и доводили до подходящего уровня (2, 3, 4, 5, 6 или 7) с разбавленным NаОН или НСl. Измеряли рН и корректировали периодически во время перемешивания в течение 60 минут. Спустя 60 минут перемешивания образцы доводили до общего объема 50 мл ОО водой, получая 1% м/о дисперсию белка. Содержание белка в дисперсиях определяли путем анализа продуктов сгорания с применением анализатора азота Lесо. Аликвоты дисперсий затем центрифугировали при 7,800 g в течение 10 минут, с осаждением нерастворимого материала и получением надосадочной жидкости. Содержание белка в надосадочной жидкости измеряли посредством Lесо, а растворимость продукта рассчитывали следующим образом:
Растворимость (%) = (% белка в надосадочной жидкости/% белка в исходной дисперсии) × 100.
Значения, составляющие больше 100%, регистрировали как 100%.
Растворимость белка в различных продуктах при различных значениях рН показана в таблице 7.
Таблица 7. Растворимость белковых продуктов из бобовых при различных значениях рН
ND = не определяли.
Как видно из результатов, показанных в таблице 7, различные продукты, полученные в соответствии с разными аспектами настоящего изобретения, имеют различные профили растворимости. Продукт, полученный из подкисленного раствора белка по настоящему изобретению и высушенный без этапа нейтрализации (810А), был высоко растворимым при рН 2 и 3, но имел ограниченную растворимость при более высоких анализированных значениях рН. Когда продукт, полученный из подкисленного раствора белка по настоящему изобретению, нейтрализовали перед сушкой (810N), продукт становился менее растворимым при рН 2 и 3. Значения растворимости, полученные для продуктов 810N, были в целом выше, чем значения растворимости, полученные для коммерческих белковых продуктов из белка из гороха, по диапазону анализа рН. Было установлено, что продукт, полученный из нерастворимого в кислой среде твердого материала после этапа подкисления (810РN), имеет плохую растворимость белка по диапазону рН. Растворимый в кислой среде белковый продукт с улучшенной прозрачностью по настоящему изобретению (816А) был высоко растворимым в более широком диапазоне рН (2-4), по сравнению с 810А. 816А был также заметно более растворимым, чем 810А, при значениях рН от 5 до 7. Побочный продукт препарата с улучшенной прозрачностью, растворимый в кислой среде продукт (816ВN) имел ограниченную растворимость в диапазоне рН, со значениями растворимости отчасти между значениями, найденными для 810N и 810РN. Продукт 810А по настоящему изобретению имел профиль растворимости, отличающийся от профиля кислого продукта из способа с солью кальция (701). Продукт 810N по настоящему изобретению имел профиль растворимости, отличающийся от нейтрализованного продукта из способа с солью кальция (710N2).
Пример 10
Этот Пример иллюстрирует профиль молекулярной массы белковых продуктов из бобовых, полученных без применения соли кальция, в соответствии с аспектами настоящего изобретения, как описано в Примерах 1-5, а также некоторых коммерческих белковых продуктов из гороха и белковых продуктов из бобовых, полученных с применением соли кальция, как описано в Примерах 6 и 7.
Профили молекулярной массы определяли путем эксклюзионной хроматографии с применением ВЭЖХ системы Varian ProStar, оснащенной колонкой 300 x 7,8 мм Phenomenex BioSep S-2000. Колонка содержала гидрофильную связанную жесткую поддерживающую среду, диаметром 5 микрон, с размером пор 145 Ангстрем.
Перед анализом образцов белка из бобовых строили стандартную кривую с применением белкового стандарта Biorad (продукта Biorad №151-1901), содержащего белки с известными молекулярными массами от 17,000 Дальтон (миоглобулин) до 670,000 Дальтон (тироглобулин), с добавлением витамина В12 в качестве низкомолекулярного маркера с массой 1,350 Дальтон. Готовили 0,9% м/о раствор белкового стандарта в воде, фильтровали через фильтр с размером пор 0,45 мкм, затем образец объемом 50 мкл наносили на колонку с применением мобильной фазы 0,05 М фосфата/0,15 М NaCl, рН 6, содержащей 0,02% азида натрия. Скорость потока мобильной фазы составила 1 мл/мин, и компоненты выявляли на основе поглощения при 280 нм. На основе времени удержания молекул с известной молекулярной массой получали формулу регрессии, на основе отношения натурального логарифма молекулярной массы к времени удержания в минутах.
2
Время удержания (мин) = -0,865 × ln (молекулярной массы) + 17,154 (r=0,98).
Для анализа образцов белка из бобовых использовали 0,05 М фосфат/0,15 М NaCl, рН 6, содержащий 0,02% азида натрия, в качестве мобильной фазы, а также для растворения сухих образцов. Образцы белка смешивали с раствором мобильной связи до концентрации 1% м/о, помещали в шейкер по меньшей мере на 1 час, затем фильтровали с применением фильтров с размером пор 0,45 мкм. Вводили образцы объемом 50 мкл. Скорость потока мобильной фазы составила 1 мл/мин, а компоненты выявляли на основе поглощения при 280 нм.
Вышеуказанную формулу регрессии по отношению молекулярной массы к времени удержания использовали для расчета времени удержания, соответствующего молекулярной массе 100,000 Да, 15,000 Да, 5,000 Да и 1,000 Да. ВЭЖХ систему ProStar использовали для расчета площади пика в этих диапазонах времени удержания, и рассчитывали процент белка ((площадь пика в диапазоне/общая площадь пика белка) × 100), находящийся в определенном диапазоне молекулярной массы. Отмечаем, что данные не корректировали на коэффициент отклика белка.
Профили молекулярной массы продуктов, полученных, как описано в Примерах 1-7, и коммерческих продуктов показаны в таблице 8.
Таблица 8. ВЭЖХ профили белка различных продуктов
Как можно видеть из результатов, представленных в таблице 8, белковые продукты из бобовых, полученные из подкисленных растворов белка по настоящему изобретению (810А, 810N, 816А и 816ВN), имели профили белка, отличающиеся от коммерческих белковых продуктов из гороха и продуктов, полученных путем обработки без соли кальция.
Пример 11
Этот Пример содержит оценку содержания фитиновой кислоты в продуктах из белка из бобовых, полученных в соответствии с аспектами настоящего изобретения, как описано в Примерах 1-5, а также некоторых коммерческих белковых продуктах из гороха и белковых продуктах из бобовых, полученных с применением соли кальция, как описано в Примерах 6 и 7. Содержание фитиновой кислоты определяли с применением способа из Latta and Eskin (J. Agric. Food Chem., 28: 1313-1315).
Полученные результаты приведены в следующей таблице 9.
Таблица 9. Содержание фитиновой кислоты в различных продуктах
Как можно видеть из результатов, представленных в таблице 9, содержание фитиновой кислоты во всех продуктах из аспектов настоящего изобретения было выше, чем в продуктах, полученных с солью кальция, за исключением растворимого в кислой среде продукта, имеющего улучшенную прозрачность (816А). Продукт, полученный из подкисленных растворов белка по настоящему изобретению, имел содержание фитиновой кислоты, сопоставимое с анализированными коммерческими продуктами. Содержание фитиновой кислоты в продукте, полученном из нерастворимого в кислой среде твердого материала в соответствии с аспектом настоящего изобретения, было выше, по сравнению с анализированными коммерческими продуктами.
Пример 12
Этот Пример включает оценку содержания гидролизуемых в кислой среде углеводов в бобовых продуктах, полученных в соответствии с аспектами настоящего изобретения, как описано в Примерах 1-5, а также в некоторых коммерческих белковых продуктах из гороха и белковых продуктах из бобовых, полученных с применением соли кальция, как описано в Примерах 6 и 7. Содержание гидролизуемых в кислой среде углеводов определяли в соответствии со способом Dubois et al. (Anal. Chem., 28: 350-356). Результаты показаны в следующей таблице 10.
Таблица 10. Содержание гидролизуемых в кислой среде углеводов в образцах
Как можно видеть из результатов, представленных в таблице 10, продукт по настоящему изобретению, полученный из нерастворимого в кислой среде материала, как правило, имел более высокое содержание гидролизуемых в кислой среде углеводов, по сравнению с другими анализируемыми образцами.
Пример 13
Этот Пример содержит оценку цвета раствора и уровня мутности растворов бобовых продуктов, полученных в соответствии с аспектами настоящего изобретения, как описано в Примерах 1-5, а также некоторых коммерческих белковых продуктов из гороха и белковых продуктов из бобовых, полученных с применением соли кальция, как описано в Примерах 6 и 7. Растворы белковых продуктов готовили путем растворения достаточного количества белкового порошка для обеспечения 0,48 г белка в 15 мл ОО воды. Измеряли рН растворов с рН-метром, а цвет и уровень мутности оценивали с применением прибора HunterLab ColorQuest XE, работающего в режиме пропускания. Результаты показаны в следующей таблице 11.
Таблица 11. Значения цвета и мутности для образцов в растворе
Как можно видеть из результатов в таблице 11, уровень мутности растворов продукта 816А был значительно ниже уровня мутности растворов других продуктов по настоящему изобретению, и был сопоставимым с уровнями мутности растворов продукта с низким рН, полученных с применением соли кальция (701).
Пример 14
Этот Пример содержит оценку цвета в сухом состоянии бобовых продуктов, полученных в соответствии с аспектами настоящего изобретения, как описано в Примерах 1-5, а также некоторых коммерческих белковых продуктов из гороха и белковых продуктов из бобовых, полученных с применением соли кальция, как описано в Примерах 6 и 7. Цвет в сухом состоянии оценивали с применением прибора HunterLab ColorQuest XE, работающего в режиме отражения. Результаты показаны в следующей таблице 12.
Таблица 12. Цвет белковых продуктов в сухом состоянии
Как можно видеть из результатов в таблице 12, цвет продуктов по настоящему изобретению был схожим с цветом продуктов, полученных с солью кальция (701 и 701N2), и был в целом светлее, менее красным и менее желтым, чем цвет коммерческих продуктов.
Пример 15
Этот Пример иллюстрирует сравнение вкуса YP26-F17-14AYP810N, полученного, как описано в Примере 1, со вкусом коммерческого белкового продукта из желтого гороха Pisane C9.
Образцы готовили для сенсорной оценки путем растворения достаточного количества белкового порошка для получения 5 г белка в 250 мл очищенной питьевой воды. При определении рН раствора YP810N составил 7,13, а рН раствора Pisane C9 - 7,56. Добавляли HC1 пищевого качества к обоим растворам для доведения рН до 7. Опрашивали группу экспертов из семи человек для слепого сравнения образцов, и просили указать, какой образец имел менее овощной вкус.
Семь из семи экспертов указали, что YP810N имел менее овощной вкус.
Пример 16
Этот Пример иллюстрирует сравнение вкуса YP27-C30-15AYP810N, полученного, как описано в Примере 2, со вкусом коммерческого белкового продукта из желтого гороха Pisane C9.
Образцы готовили для сенсорной оценки путем растворения достаточного количества белкового порошка для получения 5 г белка в 250 мл очищенной питьевой воды. При определении рН раствора YP810N составил 6,56, а рН раствора Pisane C9 - 7,92. Добавляли NaOH пищевого качества к раствору YP810N для повышения рН до 6,99. Добавляли HC1 пищевого качества к раствору Pisane C9 для снижения рН до 6,97. Опрашивали группу экспертов из 9 человек для слепого сравнения образцов, и просили указать, какой образец имел менее овощной вкус.
8 из 9 экспертов указали, что YP810N имел менее овощной вкус, в то время как 1 эксперт не смог определить, какой образец имел менее овощной вкус.
Пример 17
Этот Пример иллюстрирует сравнение вкуса YP27-C30-15AYP810N, полученного, как описано в Примере 2, со вкусом коммерческого белкового продукта из желтого гороха, Pea Protein YS 85%.
Образцы готовили для сенсорной оценки путем растворения достаточного количества белкового порошка для получения 5 г белка в 250 мл очищенной питьевой воды. При определении рН раствора YP810N составил 6,65, а рН раствора Pea Protein YS 85% - 7,16. Добавляли NaOH пищевого качества к раствору YP810N для повышения рН до 7,00. Добавляли HC1 пищевого качества к раствору Pea Protein YS 85% для снижения рН до 7,00. Опрашивали группу экспертов из 10 человек для слепого сравнения образцов, и просили указать, какой образец имел менее овощной вкус.
8 из 10 экспертов указали, что YP810N имел менее овощной вкус. Один эксперт указал, что Pea Protein YS 85% имел менее овощной вкус, а один эксперт не смог определить, какой образец имел менее овощной вкус.
Пример 18
Этот Пример иллюстрирует сравнение вкуса YP27-E06-15AYP810N, полученного, как описано в Примере 2, со вкусом коммерческого белкового продукта из желтого гороха Pea Protein YS 85%.
Образцы готовили для сенсорной оценки путем растворения достаточного количества белкового порошка для получения 5 г белка в 250 мл очищенной питьевой воды. При определении рН раствора YP810N составил 7,49, а рН раствора Pea Protein YS 85% - 7,10. Добавляли HC1 пищевого качества к раствору YP810N для снижения рН до 7,03. Опрашивали группу экспертов из 9 человек для слепого сравнения образцов, и просили указать, какой образец имел менее овощной вкус.
6 из 9 экспертов указали, что YP810N имел менее овощной вкус. Два эксперта указали, что Pea Protein YS 85% имел менее овощной вкус, а один эксперт не смог определить, какой образец имел менее овощной вкус.
Пример 19
Этот Пример иллюстрирует сравнение вкуса YP27-C30-15AYP810A, полученного, как описано в Примере 2, со вкусом коммерческого белкового продукта из желтого гороха Pisane C9.
Образцы готовили для сенсорной оценки путем растворения достаточного количества белкового порошка для получения 5 г белка в 250 мл очищенной питьевой воды. При определении рН раствора YP810A составил 2,77, а рН раствора Pisane C9 - 7,90. Добавляли NaOH пищевого качества к раствору YP810A для повышения рН до 3,00. Добавляли HC1 пищевого качества к раствору Pisane C9 для снижения рН до 3,00. Опрашивали группу экспертов из 9 человек для слепого сравнения образцов, и просили указать, какой образец имел менее овощной вкус.
8 из 9 экспертов указали, что YP810А имел менее овощной вкус. Один эксперт указал, что Pisane C9 имел менее овощной вкус.
Пример 20
Этот Пример иллюстрирует сравнение вкуса YP27-C30-15AYP810A, полученного, как описано в Примере 2, со вкусом коммерческого белкового продукта из желтого гороха Pea Protein YS 85%.
Образцы готовили для сенсорной оценки путем растворения достаточного количества белкового порошка для получения 5 г белка в 250 мл очищенной питьевой воды. При определении рН раствора YP810А составил 2,82, а рН раствора Pea Protein YS 85% - 7,25. Добавляли NaOH пищевого качества к раствору YP810А для повышения рН до 3,00. Добавляли HC1 пищевого качества к раствору Pea Protein YS 85% для снижения рН до 7,00. Опрашивали группу экспертов из 9 человек для слепого сравнения образцов, и просили указать, какой образец имел менее овощной вкус.
8 из 9 экспертов указали, что YP810А имел менее овощной вкус. Один эксперт не смог определить, какой образец имел менее овощной вкус.
Резюме
Обобщая настоящее описание, обеспечиваются способы получения белковых продуктов из бобовых, не включающие применения солей для экстракции белка из источника белка. Также обеспечиваются белковые продукты из бобовых, имеющие усиленный вкус. Возможны модификации в пределах объема настоящего изобретения.