ПОЛУЧЕНИЕ ИЗОЛЯТА БЕЛКА КАНОЛЫ БЕЗ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ
CANOLA PROTEIN ISOLATE PRODUCTION WITHOUT HEAT TREATMENT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к получению изолята белка канолы.
Предшествующий уровень техники
Изоляты белка канолы из масличных семян канолы, имеющие содержание белка, по меньшей мере, 100% масс. (N×6,25), могут быть получены из муки из указанных масличных семян способом, описанным в совместно рассматриваемых патентной заявке США №10/137391, поданной 3 мая 2002 г. (публикация патентной заявки США №2003-0125526 А1 и WO 02/089597), и патентной заявке США №10/476230, поданной 9 июня 2004 г. (публикация патентной заявки США №2004-0254353 А1), правопреемником по которым является автор настоящей заявки и содержание которых включено в настоящую заявку в виде ссылок. Способ представляет собой многостадийный процесс, включающий экстракцию муки из масличных семян канолы водным раствором соли; отделение полученного водного белкового раствора от остаточной муки из масличных семян; повышение концентрации белка в водном растворе, по меньшей мере, примерно до 200 г/л при одновременном поддержании ионной силы раствора, в основном, постоянной с применением селективно-мембранной технологии; разбавление полученного концентрированного белкового раствора в охлажденной воде с тем, чтобы вызвать образование белковых мицелл; осаждение белковых мицелл отстаиванием с получением аморфной, клейкой, студнеобразной, подобной клейковине, белковой мицеллярной массы (РММ) и отделение от супернатанта белковой мицеллярной массы, имеющей содержание белка, по меньшей мере, примерно 100% масс. (N×6,25). В контексте описания содержание белка определяется в пересчете на сухую массу. Извлеченная РММ может подвергаться сушке.
В одном варианте воплощения способа супернатант от стадии отстаивания РММ подвергается обработке с целью извлечения изолята белка канолы из супернатанта. Эта процедура может осуществляться путем начального концентрирования супернатанта с помощью ультрафильтрационной мембраны и сушки концентрата. Полученный изолят белка канолы имеет содержание белка, по меньшей мере, примерно 90% масс., предпочтительно, по меньшей мере, около 100% масс. (N×6,25).
Способы, описанные в патентной заявке США №10/137391, являются, по сути, периодическими способами. В совместно рассматриваемых патентной заявке США №10/298678, поданной 19 ноября 2002 г.(публикация патентной заявки США №2004-0039174 А1 и WO 03/043439), и патентной заявке США №10/496071, поданной 5 марта 2005 г. (публикация патентной заявки США №2003-0015910 А1), правопреемником по которым является автор настоящей заявки и содержание которых включено в настоящую заявку в виде ссылок, описан непрерывный способ получения изолятов белка канолы. Согласно этому способу мука из масличных семян канолы непрерывно смешивается с водным раствором соли; смесь транспортируется по трубопроводу при одновременном экстрагировании белка из муки из масличных семян канолы с образованием водного белкового раствора; водный, белковый раствор непрерывно пропускается через селективно-мембранную установку для увеличения содержания белка в водном белковом растворе, по меньшей мере, примерно до 50 г/л при одновременном поддержании ионной силы раствора, в основном, постоянной; полученный концентрированный белковый раствор непрерывно смешивается с охлажденной водой с целью вызвать образование белковых мицелл, и белковые мицеллы непрерывно осаждаются отстаиванием, в то время как супернатант непрерывно сливается с осадка до тех пор, пока в резервуаре-отстойнике не накопится желательное количество РММ. Эта РММ извлекается из резервуара-отстойника и может подвергаться сушке. РММ имеет содержание белка, по меньшей мере, примерно 90% масс. (N×6,25), предпочтительно, по меньшей мере, около 100% масс. Супернатант, слитый с осадка, может подвергаться обработке с целью извлечения из него изолята белка канолы, как описано выше.
Известно, что семя канолы содержит примерно от 10% до 30% масс. белков, и было идентифицировано несколько различных белковых компонентов. Эти белки включают глобулин 12S, известный как круциферин; белок 7S и запасной белок 2S, известный как напин. Как указывается в совместно рассматриваемых патентной заявке США №10/413371, поданной 15 апреля 2003 г. (публикация патентной заявки США №2004-0034200 А1 и WO 03/088760), и патентной заявке США №10/510766, поданной 29 апреля 2005 г. (публикация патентной заявки США №2005-0249828 А1), правопреемником по которым является автор настоящей заявки и содержание которых включено в настоящую заявку в виде ссылок, описанные выше способы, включающие разбавление концентрированного водного белкового раствора с образованием РММ и обработку супернатанта с целью извлечения из него дополнительного белка, приводят к получению изолятов с различным белковым профилем.
Так, полученный из РММ изолят белка канолы имеет следующее содержание белковых компонентов: примерно от 60% до 98% масс. белка 7S, примерно от 1% до 15% масс. белка 12S и от 0 до примерно 25% масс. белка 2S. Полученный из супернатанта изолят белка канолы имеет следующее содержание белковых компонентов: примерно от 60% до 95% масс. белка 2S; примерно от 5% до 40% масс. белка 7S и от 0 до примерно 5% масс. белка 12S. Таким образом, в полученном из РММ изоляте белка канолы преобладает белок 7S, а в полученном из супернатанта изоляте белка канолы доминирует белок 2S. Как описывается в вышеупомянутой патентной заявке США №10/413371, белок 2S имеет молекулярную массу около 14000 дальтон, белок 7S имеет молекулярную массу около 145000 дальтон, а белок 12S имеет молекулярную массу около 290000 дальтон.
В совместно рассматриваемых патентных заявках США №11/038086, поданной 21 января 2005 г. (публикация патентной заявки США №2005-0181112 А1 и WO 2005/067729), и №12/213500, поданной 20 июня 2008 г., правопреемником по которым является автор настоящей заявки и содержание которых включено в настоящую заявку в виде ссылок, описан способ, в котором супернатант подвергается тепловой обработке с целью осаждения белка 7S и получения водного белкового раствора, обогащенного белком 2S. Этот водный белковый раствор может подвергаться сушке с получением изолята белка канолы, обогащенного белком 2S. Полученный изолят белка канолы обладает многими преимуществами, включая растворимость в широком диапазоне кислотных значений рН и прозрачность в водной среде, что делает возможным применение его, например, для приготовления обогащенных белком напитков, в частности, при кислотных значениях рН, причем добавление изолята белка канолы не ухудшает прозрачность указанных напитков.
Канола известна также как рапсовое семя или масличный рапс.
Краткое изложение сущности изобретения
Авторами изобретения установлено, что продукт, свойства которого эквивалентны свойствам изолята белка канолы, обогащенного белком 2S, можно получить и без стадии тепловой обработки. Исключение стадии тепловой обработки способствует улучшению цвета и вкуса и повышает общий выход продукта, поскольку нет необходимости удалять из супернатанта белки 7S. Получаемый изолят белка канолы является не только полностью растворимым, прозрачным и термоустойчивым в воде при низком рН, но и имеет в большинстве случаев низкое содержание фитиновой кислоты. Термоустойчивость в растворе при низком рН позволяет проводить тепловую обработку продукта, например горячий розлив. Изолят белка канолы пригоден для применения в пищевых продуктах, например, для обогащения белком, в частности, безалкогольных напитков и напитков для спортсменов, а также других водных систем, без осаждения белка. Изолят белка канолы пригоден также для использования в кормовых продуктах, таких как корма для домашних животных, и в аквакультуре.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ получения изолята белка канолы, имеющего содержание белка, по меньшей мере, примерно 90% масс. (N×6,25) в пересчете на сухую массу, который включает:
- добавление соли кальция, предпочтительно хлорида кальция, к супернатанту от осаждения мицеллярной массы белка канолы для обеспечения электропроводности примерно от 5 mS (миллисименс, мСм) до 30 мСм, предпочтительно примерно от 8 до 10 мСм, с образованием осадка фитата кальция,
- удаление осадка фитата кальция из общего раствора с получением прозрачного раствора,
- необязательно установление рН прозрачного раствора на уровне примерно от 2,0 до 4,0, предпочтительно примерно от 2,9 до 3,2, например, путем добавления соляной кислоты,
- концентрированно прозрачного раствора с необязательно установленным рН до содержания белка, по меньшей мере, около 50 г/л, предпочтительно примерно от 50 до 500 г/л, более предпочтительно  примерно от 100 до 250 г/л, для получения прозрачного концентрированного раствора белка канолы,
- необязательно диафильтрацию прозрачного концентрированного раствора белка канолы, например, с использованием объемов воды с рН 3,
- необязательно проведение стадии удаления цвета (красящих веществ), например, обработкой гранулированным активированным углем, и
- сушку концентрированного белкового раствора.
Перед добавлением соли кальция супернатант может быть подвергнут концентрированию - от частичного до промежуточной концентрации. Образовавшийся осадок удаляется, а оставшийся раствор подкисляется, как описано выше, дополнительно концентрируется до конечной концентрации, а затем необязательно подвергается диафильтрации и сушке.
Альтернативно, супернатант может сначала концентрироваться до конечной концентрации, затем к концентрированному супернатанту добавляется соль кальция, образовавшийся осадок удаляется, а раствор подкисляется и затем необязательно подвергается диафильтрации и сушке.
В другом варианте воплощения вышеописанного способа к супернатанту сначала добавляется небольшое количество соли кальция так, чтобы образования осадка не происходило, затем раствор подкисляется и подвергается концентрированию - от частичного до промежуточной концентрации, после чего к частично концентрированному супернатанту добавляется добавочное количество соли кальция с образованием осадка.
Осадок удаляется, а раствор концентрируется до конечной концентрации и необязательно подвергается диафильтрации и сушке.
Предметом выбора в вышеописанных способах является исключение стадии удаления осадка, что приводит к повышенному содержанию фитата в продукте. В таком способе соль кальция добавляется к супернатанту, частично концентрированному супернатанту или полностью концентрированному супернатанту, и осадок не удаляется. Подкисление приводит к повторной солюбилизации осадка.
Другим предметом выбора является исключение подкисления и проведение обработки раствора при его нативном рН. При таком выборе соль кальция добавляется к супернатанту, частично концентрированному супернатанту или концентрированному супернатанту с образованием осадка, который удаляется. Затем полученный раствор обрабатывается, как описано выше, без стадии подкисления.
Если супернатант частично концентрируется перед добавлением соли кальция и полностью концентрируется после удаления осадка, то супернатант концентрируется сначала до концентрации белка примерно 50 г/л или менее, а после удаления осадка он концентрируется до концентрации, по меньшей мере, примерно 50 г/л, предпочтительно  примерно от 50 до 500 г/л, более предпочтительно примерно от 100 до 250 г/л.
В одном из вариантов воплощения изобретения соль кальция может добавляться в две стадии. В данном варианте к супернатанту сначала добавляется небольшое количество соли кальция, обеспечивающее электропроводность примерно от 1 мСм до 3,5 мСм, предпочтительно  примерно от 1 мСм до 2 мСм, но недостаточное для инициирования образования осадка.
Полученный раствор подкисляется и частично концентрируется при описанных выше условиях. Оставшееся количество соли кальция добавляется к частично концентрированному раствору для обеспечения электропроводности раствора примерно от 4 мСм до 30 мСм, предпочтительно примерно от 4 мСм до 10 мСм, что приводит к образованию осадка. Затем осадок удаляется. Оставшийся прозрачный раствор концентрируется при описанных выше условиях.
Изолят белка канолы, полученный согласно описываемому здесь способу, может использоваться в традиционных случаях применения белковых изолятов, а именно для обогащения белком пищевых продуктов технологической обработки и напитков, эмульгирования масел, в качестве агентов, формирующих структуру в хлебобулочных изделиях, и пенообразующих агентов в продуктах, содержащих вкрапления газа. В дополнение к этому, изолят белка канолы может формоваться в белковые волокна, пригодные для использования в аналогах мяса; может использоваться в качестве заменителя яичного белка или удешевляющей стоимость продукта добавки в тех пищевых продуктах, в которых яичный белок используется как связующий агент. Изолят белка канолы может использоваться как питательная добавка. Другие области применения изолята белка канолы включают корма для домашних животных, корма для сельскохозяйственного скота, использование для промышленных нужд и производство косметических изделий и средств личной гигиены.
Общее описание изобретения
Начальная стадия способа получения изолята белка канолы включает солюбилизацию белкового материала из муки из масличных семян канолы. Белковый материал, извлекаемый из муки из семян канолы, может быть нативным белком канолы, от природы содержащимся в семенах канолы, либо белковый материал может представлять собой белок, модифицированный генетической манипуляцией, но обладающий характерными для нативного белка гидрофобными и полярными свойствами. Мука канолы может быть любой мукой канолы, полученной от удаления масла канолы из масличных семян канолы, с варьируемым уровнем содержания неденатурированного белка, например, полученной от удаления масла канолы методами экстракции горячим гексаном или холодной экструзии. Удаление масла канолы из масличных семян канолы обычно осуществляется как отдельная операция описываемого здесь способа получения белкового изолята.
Солюбилизация белка наиболее эффективно осуществляется при использовании раствора пищевой соли, поскольку присутствие соли ускоряет извлечение растворимого белка из муки из масличных  семян. Если изолят белка канолы предназначается для непищевых целей, то могут использоваться химические реагенты непищевого качества. Соль обычно является хлоридом натрия, хотя могут использоваться и другие соли, такие как хлорид калия. Раствор соли имеет ионную силу, по меньшей мере, примерно 0,05, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 0,10, при которой достигается солюбилизация значительных количеств белка. С повышением ионной силы солевого раствора степень солюбилизации белка в муке из масличных семян первоначально увеличивается до тех пор, пока не достигнет максимального значения. Любое последующее повышение ионной силы раствора не приводит к увеличению общего количества солюбилизированного белка. Ионная сила раствора пищевой соли, которая инициирует максимальную солюбилизацию белка, варьирует в зависимости от используемой соли и выбранной муки из масличных семян.
С учетом повышенной степени разбавления, требуемой для осаждения белка с увеличением ионной силы, обычно предпочитается, чтобы значение ионной силы составляло ниже примерно 0,8, более предпочтительно примерно от 0,1 до 0,15.
В периодическом способе солюбилизация белка солью осуществляется при температуре примерно от 5°С до 75°С и предпочтительно сопровождается перемешиванием для сокращения времени солюбилизации, которое обычно составляет примерно от 10 до 60 минут. Предпочитается проводить солюбилизацию таким образом, чтобы экстрагировать максимально достижимое на практике количество белка из муки из масличных семян с тем, чтобы обеспечить высокий общий выход продукта.
В качестве нижнего температурного предела выбрана температура примерно 5°С, поскольку при температуре, ниже указанной, солюбилизация замедляется, что делает этот процесс неэкономичным, в то время как в качестве предпочтительного верхнего температурного предела выбрана температура примерно 75°С, которая учитывает температуру денатурации некоторых из присутствующих белков.
В непрерывном способе экстрагирование белка из муки из масличных семян канолы проводится любым путем, обеспечивающим проведение непрерывного процесса экстрагирования белка из муки из масличных семян канолы. В одном из вариантов воплощения способа мука из масличных семян канолы непрерывно смешивается с раствором пищевой соли, и смесь транспортируется по трубопроводу, длина которого и скорость потока в котором обеспечивают время нахождения смеси в трубопроводе, достаточное для достижения требуемой степени экстрагирования в соответствии с указанными в описании параметрами. В таком непрерывном способе стадия солюбилизации солью происходит быстро - за время примерно до 10 минут;
предпочтительно проводить солюбилизацию таким образом, чтобы экстрагировать максимально достижимое на практике количество белка из муки из масличных семян канолы. Солюбилизация в непрерывном способе проводится при температурах примерно от 10°С до 75°С, предпочтительно примерно от 15°С до 35°С.
Водный раствор пищевой соли в большинстве случаев имеет рН примерно от 5 до 6,8, предпочтительно примерно от 5,3 до 6,2. рН раствора соли может устанавливаться на любом, требуемом для стадии экстракции, уровне в диапазоне рН примерно от 5 до 6,8 путем добавления любой подходящей кислоты, обычно соляной, или щелочи, обычно гидроксида натрия, в зависимости от потребности.
Концентрация муки из масличных семян в растворе пищевой соли на стадии солюбилизации может варьировать в широких пределах. Типичные показатели концентрации составляют примерно от 5% до 15% масс./об.
Стадия экстрагирования белка водным раствором соли сопровождается дополнительным эффектом солюбилизации жиров, которые могут присутствовать в муке канолы, что впоследствии может привести к присутствию жиров в водной фазе.
Белковый раствор от стадии экстракции в большинстве случаев имеет концентрацию белка примерно от 5 до 40 г/л, предпочтительно примерно от 10 до 30 г/л.
Водный раствор соли может содержать антиоксидант. В качестве антиоксиданта может использоваться любой, пригодный для данной цели, антиоксидант, например сульфит натрия или аскорбиновая кислота. Количество используемого антиоксиданта может варьировать примерно от 0,01% до 1% масс. раствора и предпочтительно составлять около 0,05% масс. Антиоксидант служит для ингибирования окисления фенольных соединений в белковом растворе.
Водная фаза от стадии экстракции может затем отделяться от остаточной муки канолы любым удобным путем, например, с использованием декантирующей центрифуги с последующей обработкой в тарельчатой центрифуге и/или фильтрацией для удаления остаточной муки. Отделенная остаточная мука может подвергаться сушке для последующего использования.
Цвет готового изолята белка канолы можно улучшить с приданием ему более светлой окраски и менее интенсивного желтого оттенка путем смешивания активированного угля в порошке или другого адсорбента красящих веществ с отделенным водным белковым раствором и последующего удаления адсорбента (обычно фильтрацией) с получением белкового раствора. Для удаления красящих веществ может применяться также диафильтрация.
Указанная стадия удаления красящих веществ может проводиться в любых, удобных для этого условиях, в большинстве случаев - при комнатной температуре отделенного водного белкового раствора, с использованием любого подходящего адсорбента красящих веществ. В случае использования активированного угля в порошке его количество может составлять примерно от 0,025% до 5% масс./об., предпочтительно  примерно от 0,05% до 2% масс./об.
Если мука из семян канолы содержит значительные количества жира, как указывается в патентах США №5844086 и №6005076, правопреемником по которым является автор настоящей заявки и содержание которых включено в настоящую заявку в виде ссылок, то описанные в этих патентах стадии обезжиривания могут проводиться на отделенном водном белковом растворе и на концентрированном водном белковом растворе, что раскрывается ниже. Если проводится стадия улучшения цвета, то эта стадия может проводиться после первой стадии обезжиривания.
В качестве альтернативы экстракции муки из масличных семян водным раствором соли такая экстракция может проводиться с использованием только одной воды, хотя использование только воды приводит к экстрагированию меньшего количества белка из муки из масличных семян, чем при использовании водного раствора соли. В случае использования такой альтернативы, соль в концентрациях, указанных выше, может добавляться к белковому раствору после отделения его от остаточной муки из масличных семян с тем, чтобы удержать белок в растворе в ходе стадии концентрирования, описанной ниже. Если удаление жира проводится в одну стадию, то соль обычно добавляется по завершении этой операции.
Другим альтернативным процессом является экстракция муки из масличных семян раствором пищевой соли с относительно высоким значением рН - выше примерно 6,8, в большинстве случаев - примерно до рН 9,9. рН раствора пищевой соли может быть установлен на требуемом уровне в щелочной области рН с помощью любой пригодной пищевой щелочи, например водного раствора гидроксида натрия. Альтернативно, экстракция муки из масличных семян может проводиться раствором соли с относительно низким рН - ниже примерно рН 5, в большинстве случаев - ниже примерно рН 3. При использовании такого альтернативного процесса водная фаза от стадии экстракции муки из масличных семян отделяется от остаточной муки канолы любым удобным путем, например, с применением декантирующей центрифуги с последующей обработкой в тарельчатой центрифуге и/или фильтрацией для удаления остаточной муки. Отделенная остаточная мука может подвергаться сушке для последующего использования.
рН водного белкового раствора от стадии экстракции при высоком или низком рН устанавливается затем в диапазоне примерно от 5 до 6,8, предпочтительно примерно от 5,3 до 6,2, как описано выше, перед последующей обработкой, которая обсуждается ниже. Такое регулирование рН может проводиться с добавлением любой подходящей кислоты, например соляной или щелочи, например гидроксида натрия, в зависимости от потребности.
Водный белковый раствор концентрируется с целью увеличения концентрации белка в нем при одновременном поддержании ионной силы раствора, в основном, постоянной. Такое концентрирование в большинстве случаев проводится для получения концентрированного белкового раствора, имеющего концентрацию белка, по меньшей мере, примерно 50 г/л, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 200 г/л, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 250 г/л.
Стадия концентрирования может проводиться любым удобным путем, совместимым с периодическим или непрерывным процессом, например, с применением любой подходящей селективно-мембранной технологии, такой как ультрафильтрация или диафильтрация, с использованием мембран, например, мембран из полых волокон или мембран, свернутых в спирали, с соответствующей проницаемостью по молекулярной массе, например, с проницаемостью примерно от 3000 до 100000 дальтон, предпочтительно  примерно от 5000 до 10000 дальтон, в зависимости от различных материалов, из которых изготовлены мембраны, и конфигурации мембран, а в случае непрерывного процесса - в зависимости от размеров мембран, обеспечивающих требуемую степень концентрирования водного белкового раствора по мере прохождения его через мембраны.
Как хорошо известно, ультрафильтрация и аналогичные селективно-мембранные технологии обеспечивают прохождение низкомолекулярных веществ через мембрану с одновременным удерживанием, веществ с более высокой молекулярной массой на мембране. Низкомолекулярные соединения включают не только ионные разновидности пищевой соли, но и низкомолекулярные материалы, экстрагированные из исходного сырья, такие как углеводы, красящие вещества и антипитательные факторы, а также низкомолекулярные формы белка. Обычно выбирают мембрану с такой проницаемостью по молекулярной массе, которая обеспечивает удерживание значительной доли белка в растворе при одновременном прохождении загрязняющих веществ через мембрану, что зависит от различных материалов, из которых изготовлены мембраны, и конфигурации мембран.
Концентрированный белковый раствор может затем подвергаться стадии диафильтрации с использованием водного раствора соли такой же молярности и с таким же рН, что и экстракционный раствор. Диафильтрация может осуществляться с использованием примерно от 2 до 20 объемов диафильтрационного раствора, предпочтительно примерно от 5 до 10 объемов диафильтрационного раствора. В ходе операции диафильтрации из водного белкового раствора удаляются дополнительные количества загрязняющих веществ, которые проходят через мембрану вместе с пермеатом. Операция диафильтрации может проводиться до тех пор, пока в пермеат не перейдут значительные дополнительные количества загрязняющих веществ и красящих веществ с видимой окраской. Указанная диафильтрация может осуществляться с применением той же мембраны, какая использовалась на стадии концентрирования. Однако, при необходимости, стадия диафильтрации может проводиться с применением отдельной мембраны с различной молекулярной проницаемостью, например мембраны с проницаемостью примерно от 3000 до 100000 дальтон, предпочтительно примерно от 5000 до 10000 дальтон, в зависимости от материала, из которого изготовлена мембрана, и конфигурации мембраны.
В диафильтрационной среде может присутствовать антиоксидант, по меньшей мере, на каком-то этапе стадии диафильтрации. В качестве антиоксиданта может использоваться любой, пригодный для данной цели, антиоксидант, такой как сульфит натрия или аскорбиновая кислота. Количество антиоксиданта, используемое в диафильтрационной среде, зависит от применяемых материалов и может варьировать примерно от 0,01% до 1% масс. и предпочтительно составляет около 0,05% масс. Антиоксидант служит для ингибирования окисления фенольных соединений, присутствующих в концентрированном растворе изолята белка канолы.
Стадия концентрирования и стадия диафильтрации могут проводиться при любой подходящей температуре, в большинстве случаев при температуре примерно от 20°С до 60°С, предпочтительно примерно от 20°С до 30°С, в течение периода времени, достаточного для достижения требуемой степени концентрирования. Применяемые температурные и другие режимы зависят в определенной степени от мембранного оборудования, используемого для проведения концентрирования, и от требуемой концентрации белка в растворе."
Концентрированный и необязательно диафильтрованный белковый раствор может подвергаться, при необходимости, следующей операции обезжиривания, как описано в патентах США №5844086 и №6005076.
Концентрированный и необязательно диафильтрованный белковый раствор может подвергаться операции удаления цвета (красящих веществ), альтернативной описанной выше операции удаления цвета (красящих веществ). Для этой цели может использоваться активированный уголь в порошке, а также гранулированный активированный уголь (GAC). Другим материалом, который может применяться в качестве адсорбента цвета (красящих веществ), является поливинилпирролидон.
Стадия обработки адсорбентом цвета (красящих веществ) может проводиться при любых подходящих условиях, в большинстве случаев при комнатной температуре раствора белка канолы. В случае применения активированного угля в порошке его количество может составлять примерно от 0,025% до 5% масс./об., предпочтительно примерно от 0,05% до 2% масс./об. Если в качестве адсорбента цвета (красящих веществ) используется поливинилпирролидон, то его количество может составлять примерно от 0,5% до 5% масс./об., предпочтительно примерно от 2% до 3% масс./об. Адсорбент цвета (красящих веществ) может удаляться из раствора белка канолы любым, пригодным для этого способом, например фильтрацией.
Концентрированный и необязательно диафильтрованный белковый раствор от необязательной стадии удаления цвета (красящих веществ) может подвергаться пастеризации для уменьшения бактериальной нагрузки. Такая пастеризация может осуществляться при любых желательных режимах пастеризации. В большинстве случаев концентрированный и необязательно диафильтрованный белковый раствор пастеризуется при температуре примерно от 55°С до 70°С, предпочтительно примерно от 60°С до 65°С, в течение примерно от 10 до 15 минут, предпочтительно в течение примерно 10 минут. Затем пастеризованный концентрированный белковый раствор может охлаждаться для последующей обработки, описанной ниже, предпочтительно до температуры примерно от 25°С до 40°С.
В зависимости от температуры, применяемой на стадии концентрирования и необязательной стадии диафильтрации, и от того, проводится стадия пастеризации или нет, концентрированный белковый раствор может подогреваться до температуры, по меньшей мере, примерно от 20°С до 60°С, предпочтительно примерно от 25°С до 40°С, для снижения вязкости концентрированного белкового раствора и облегчения, тем самым выполнения последующей стадии разбавления и образования мицелл. Концентрированный белковый раствор не следует нагревать до температуры, выше которой образования мицелл при разбавлении охлажденной водой не происходит.
Затем концентрированный белковый раствор от стадии концентрирования и необязательной стадии диафильтрации, необязательной стадии удаления цвета (красящих веществ), необязательной стадии пастеризации и необязательной стадии обезжиривания разбавляется с тем, чтобы инициировать образование мицелл, путем смешивания концентрированного белкового раствора с охлажденной водой, берущейся в объеме, требуемом для достижения желательной степени разбавления. Степень разбавления концентрированного белкового раствора может варьировать в зависимости от той доли белка канолы, которую желательно получить мицеллярным путем, и от той доли белка канолы, которая извлекается из супернатанта. В большинстве случаев при пониженных уровнях разбавления значительно больше белка канолы остается в водной фазе.
В том случае, если желательно получить максимальную долю белка мицеллярным путем, концентрированный белковый раствор разбавляется примерно в 5-25 раз, предпочтительно примерно в 10-20 раз.
Охлажденная вода, с которой смешивается концентрированный белковый раствор, имеет температуру ниже примерно 15°С, в большинстве случаев примерно от 1°С до 15°С, предпочтительно ниже примерно 10°С, поскольку повышенный выход белкового изолята в форме белковой мицеллярной массы обеспечивается именно этими более холодными температурами при используемых коэффициентах разбавления.
В периодическом способе партия концентрированного белкового раствора добавляется в статическую толщу охлажденной воды, взятой в требуемом объеме, как обсуждалось выше. Разбавление концентрированного белкового раствора и, как следствие этого, понижение ионной силы раствора инициирует образование, в виде помутнения, массы из высокоассоциированных белковых молекул в виде дискретных белковых капель в мицеллярной форме. В периодическом способе белковые мицеллы оставляют в покое для оседания их в толще охлажденной воды с образованием агрегированной, коалесцирующей, плотной, аморфной, клейкой, подобной клейковине белковой мицеллярной массы (РММ). Оседание можно ускорить, например, центрифугированием. Такое индуцированное оседание уменьшает содержание жидкости в белковой мицеллярной массе, снижая тем самым ее влагосодержание в большинстве случаев примерно с 70% масс.-95% масс. до значения, составляющего в большинстве случаев примерно от 50% масс. до 80% масс. от общей мицеллярной массы. Снижение влагосодержания мицеллярной массы таким путем приводит и к уменьшению содержания соли, поглощенной мицеллярной массой, и, следовательно, содержания соли в сухом изоляте.
Альтернативно, операция разбавления может выполняться в непрерывном режиме путем непрерывной подачи концентрированного белкового раствора в одно входное отверстие Т-образного трубопровода, в то время как вода для разбавления поступает в другое входное отверстие Т-образного трубопровода, в результате чего смешивание происходит в самом трубопроводе. Вода для разбавления подается в Т-образный трубопровод в объеме, достаточном для достижения требуемой степени разбавления концентрированного белкового раствора.
Смешивание концентрированного белкового раствора и воды для разбавления в трубопроводе инициирует образование белковых мицелл, и смесь непрерывно отводится через выходное отверстие Т-образного трубопровода в резервуар-отстойник, из которого после его наполнении супернатант сливается с осадка. Смесь предпочтительно подается в толщу жидкости в резервуаре-отстойнике таким образом, чтобы минимизировать турбулентность в толще жидкости.
В непрерывном способе белковые мицеллы оставляют в покое для оседания их в резервуаре-отстойнике с образованием агрегированной, коалесцирующей, плотной, аморфной, клейкой, подобной клейковине белковой мицеллярной массы (РММ), и этот процесс продолжается до тех пор, пока на дне резервуара-отстойника не накопится желательное количество РММ, после чего накопленная РММ выгружается из резервуара-отстойника. Вместо осаждения седиментацией РММ может непрерывно отделяться центрифугированием.
Комбинация параметров процесса концентрирования белкового раствора до предпочтительного содержания белка, по меньшей мере, около 200 г/л с применением коэффициента разбавления примерно от 10 до 20 обеспечивает повышение выхода продукта, зачастую - значительное повышение выхода продукта, в пределах количества белка, извлекаемого в форме белковой мицеллярной массы из исходного мучного экстракта, и получение намного более "чистых" изолятов в плане количественного содержания белка по сравнению с выходами и чистотой изолятов, достигаемыми в известных способах получения белковых изолятов предшествующего уровня техники, описанных в вышеупомянутых патентах США.
По сравнению с периодическим способом применение непрерывного способа извлечения изолята белка канолы позволяет значительно сократить по времени начальную стадию экстрагирования белка при одинаковом уровне его экстрагирования и применять значительно повышенные температуры на указанной стадии. В дополнение к этому, в непрерывном способе риск загрязнения меньше, чем в периодическом способе, что приводит к получению продукта более высокого качества и к возможности осуществления способа на более компактном оборудовании.
Осевшая РММ отделяется от остаточной водной фазы или супернатанта, например, декантацией остаточной водной фазы от осевшей массы или центрифугированием. РММ может использоваться во влажном виде или может подвергаться сушке любым пригодным способом, таким как распылительная сушка или сублимационная сушка, для получения ее в сухом виде. Сухая РММ имеет высокое содержание белка - выше примерно 90% масс., предпочтительно, по меньшей мере, около 100% масс.(рассчитывается как N×6,25) белка, и в основном неденатурированного (что подтверждено дифференциальной сканирующей калориметрией). Сухая РММ, выделенная из жиросодержащей муки из масличных семян, имеет также низкое остаточное содержание жира, что неизбежно при применении способов патентов США №5844086 и №6005076, которое может составлять менее примерно 1% масс.
Как указывается в вышеупомянутой патентной заявке США №10/413371, РММ состоит преимущественно из белка канолы 7S и имеет следующее содержание белковых компонентов: примерно от 60% до 98% масс. белка 7S, примерно от 1% до 15% масс. белка 12S и от 0 до примерно 25% масс. белка 2S.
Супернатант от стадии образования и осаждения РММ содержит значительные количества белка канолы, не осажденного на стадии разбавления, и подвергается дальнейшей обработке с целью извлечения из нее изолята белка канолы. Как описывается в вышеупомянутых патентных заявках США №10/413371 и 10/510766, изолят белка канолы, полученный из супернатанта, состоит преимущественно из белка канолы 2S и имеет следующее содержание белковых компонентов: примерно от 60% до 95% масс. белка 2S, примерно от 5% до 40% масс. белка 7S и от 0 до примерно 5% масс. белка 12S.
В настоящем изобретении соль кальция, предпочтительно хлорид кальция, добавляется к супернатанту, который может быть подвергнут предварительному концентрированию или частичному концентрированию описанным ниже путем, с тем, чтобы обеспечить электропроводность примерно от 5 мСм до 30 мСм, предпочтительно примерно от 8 мСм до 10 мСм. Добавляемый к супернатанту хлорид кальция может иметь любую желательную форму, например, концентрированного водного раствора.
Добавление хлорида кальция оказывает эффект осаждения фитиновой кислоты в форме фитата кальция из супернатанта и удерживания как глобулиновой, так и альбуминовой фракций в супернатанте. Выпавший в осадок фитат извлекается из супернатанта, например, центрифугированием и/или фильтрацией с получением прозрачного раствора. При необходимости осадок фитата может и не удаляться из супернатанта: в этом случае последующая обработка супернатанта приведет к получению продукта с повышенным содержанием фитата.
рН раствора устанавливается затем на уровне рН примерно от 2,0 до 4,0, предпочтительно примерно от 2,9 до 3,2. Такое регулирование рН может осуществляться любым удобным путем, например путем добавления соляной кислоты. При необходимости стадия подкисления может быть исключена из описанных здесь разных вариантов воплощения способа.
Прозрачный раствор с установленным рН, если он еще не концентрировался, подвергается концентрированию с целью повышения концентрации белка в нем. Такое концентрирование проводится с применением любой подходящей селективно-мембранной технологии, такой как ультрафильтрация, с использованием мембран с соответствующей молекулярной проницаемостью, обеспечивающей прохождение низкомолекулярных веществ, включающих соль, углеводы, красящие вещества и другие низкомолекулярные материалы, экстрагированные из исходного сырья-источника белка, через мембрану с одновременным удерживанием значительной доли белка канолы в растворе. Для этой цели можно использовать ультрафильтрационные мембраны, имеющие проницаемость по молекулярной массе примерно от 3000 до 100000 дальтон, предпочтительно примерно от 5000 до 10000 дальтон, в зависимости от различных материалов, из которых изготовлены эти мембраны, и конфигурации мембран. Концентрирование супернатанта таким путем снижает также объем жидкости, которую необходимо удалить в процессе сушки для извлечения белка. В большинстве случаев супернатант концентрируется перед сушкой до концентрации белка, по меньшей мере, примерно 50 г/л, предпочтительно примерно от 50 до 500 г/л, более предпочтительно  примерно от 100 до 250 г/л. Операция концентрирования может проводиться в периодическом или непрерывном режиме, как описано выше (см. стадию концентрирования белкового раствора).
Если супернатант подвергается частичному концентрированию перед добавлением соли кальция и полному концентрированию после удаления осадка, то сначала он концентрируется до концентрации белка примерно 50 г/л или менее, а после удаления осадка до концентрации, по меньшей мере, примерно 50 г/л, предпочтительно примерно от 50 до 500 г/л, более предпочтительно примерно от 100 до 250 г/л.
В одном из вариантов воплощения изобретения соль кальция может добавляться в две стадии. В этом варианте небольшое количество кальция добавляется к супернатанту для обеспечения электропроводности примерно от 1 мСм до 3,5 мСм, предпочтительно  примерно от 1 мСм до 2 мСм, что недостаточно для инициирования образования осадка.
Полученный раствор подкисляется и частично концентрируется при описанных выше условиях. Оставшееся количество соли кальция добавляется к частично концентрированному супернатанту для обеспечения электропроводности примерно от 4 мСм до 30 мСм, предпочтительно примерно от 4 до 10 мСм, что приводит к образованию осадка. Затем осадок удаляется, а полученный прозрачный раствор концентрируется при описанных выше условиях.
Концентрированный супернатант может подвергаться затем стадии диафильтрации с использованием воды. Вода может иметь свой нативный рН; рН, равный рН диафильтруемого белкового раствора, или любой рН в диапазоне от нативного рН воды до рН белкового раствора. Указанная диафильтрация может проводиться с использованием примерно от 2 до 20 объемов диафильтрационного раствора, предпочтительно примерно от 5 до 10 объемов диафильтрационного раствора. В ходе операции диафильтрации из водного супернатанта удаляются дополнительные количества загрязняющих веществ, которые проходят через мембрану вместе с пермеатом. Операция диафильтрации может проводиться до тех пор, пока в пермеат не перейдут значительные дополнительные количества загрязняющих веществ и красящих веществ с видимой окраской. Такая диафильтрация может осуществляться с использованием той же мембраны, какая использовалась на стадии концентрирования. Однако, при необходимости, диафильтрация может проводиться с использованием отдельной мембраны, например мембраны с проницаемостью по молекулярной массе примерно от 3000 до 100000 дальтон, предпочтительно примерно от 5000 до 10000 дальтон, в зависимости от различных материалов, из которых изготовлена мембрана, и конфигурации мембраны.
В диафильтрационной среде может присутствовать антиоксидант, по меньшей мере, на каком-то этапе стадии диафильтрации. В качестве антиоксиданта может использоваться любой, пригодный для этого, антиоксидант, такой как сульфит натрия или аскорбиновая кислота. Количество антиоксиданта в диафильтрационной среде зависит от используемых материалов и может варьировать примерно от 0,01% до 1% масс. и предпочтительно составлять примерно 0,05% масс. Антиоксидант служит для ингибирования окисления фенольных соединений, присутствующих в концентрированном растворе изолята белка канолы.
Концентрированный и необязательно диафильтрованный белковый раствор может подвергаться операции удаления цвета (красящих веществ), альтернативной описанной выше операции удаления цвета (красящих веществ). Для этой цели может использоваться активированный уголь в порошке, а также гранулированный активированный уголь (GAC). Другим материалом, который может применяться в качестве адсорбента цвета (красящих веществ), является поливинилпирролидон.
Стадия обработки адсорбентом цвета (красящих веществ) может проводиться при любых подходящих условиях, в большинстве случаев - при комнатной температуре раствора белка канолы. В случае использования активированного угля в порошке его количество может составлять примерно от 0,025% до 5% масс./об., предпочтительно примерно от 0,05% до 2% масс./об. Если в качестве адсорбента цвета (красящих веществ) используется поливинилпирролидон, то его количество может составлять примерно от 0,5% до 5% масс./об., предпочтительно примерно от 2% до 3% масс./об. Адсорбент цвета (красящих веществ) может удаляться из раствора белка канолы любым удобным путем, например фильтрацией.
Концентрированный, необязательно диафильтрованный и необязательно подвергнутый обработке адсорбентом цвета (красящих веществ) белковый раствор сушат любым подходящим способом, таким как распылительная сушка или сублимационная сушка. Сухой изолят белка канолы имеет высокое содержание белка - выше примерно 90% масс. (N×6,25) d.b. (в пересчете на сухую массу), предпочтительно, по меньшей мере, около 100% масс., и в основном неденатурированного (что подтверждено дифференциальной сканирующей калориметрией). В большинстве случаев изолят белка канолы имеет низкое содержание фитиновой кислоты - в большинстве случаев ниже примерно 1,5% масс.
Полученный таким способом изолят белка канолы содержит как альбуминовую, так и глобулиновую фракции и растворяется в подкисленной водной среде, что делает указанный изолят идеальным для введения в напитки как газированные, так и негазированные с целью обогащения их белком. Указанные напитки показывают широкий диапазон кислотных значений - рН - примерно от 2,5 до 5. Полученный способом изобретения изолят белка канолы может добавляться в указанные напитки в любом подходящем количестве, обеспечивающем обогащение этих напитков белком, например в количестве, по меньшей мере, около 5 г изолята белка канолы из расчета на 12 жидких унций напитка (355, 2 мл). Добавленный изолят белка канолы полностью растворяется в напитке и не ухудшает прозрачность напитка, даже после тепловой обработки. Изолят белка канолы может смешиваться с сухой основой напитка перед ее восстановлением путем растворения в воде.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Пример 1
Настоящий пример описывает получение нового изолята белка канолы в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения, в котором соль кальция добавляется к супернатанту, образовавшийся осадок удаляется, затем раствор подкисляется и подвергается дальнейшей обработке.
К 'а' кг муки канолы добавляли 'b' литров 'с' М раствора NaCl при температуре окружающей среды и перемешивали в течение 30 минут до получения водного белкового раствора. Остаточную муку канолы удаляли, а полученный белковый раствор частично осветляли путем центрифугирования с получением 'd' литров частично осветленного белкового раствора, имеющего содержание белка 'е' % масс. Затем частично осветленный белковый раствор фильтровали для дополнительного осветления белкового раствора, в результате чего получили раствор в объеме 'f' литров, имеющий содержание белка 'g' % масс.
Аликвоту 'h' литров раствора белкового экстракта концентрировали до Т на полиэфирсульфоновой (PES) мембране с проницаемостью по молекулярной массе 'j' дальтон. Полученный концентрированный белковый раствор имел содержание белка 'k' % масс. Концентрированный белковый раствор пастеризовали при 60°С в течение 'l' минуты (минут) с получением 'm' кг пастеризованного концентрированного белкового раствора с содержанием белка 'n' % масс.
Концентрированный раствор при 'o' °С разбавляли 'p' в холодной RO (обработанной методом обратного осмоса) воде, имеющей температуру 'q' °C. Мгновенно образовавшееся помутнение осаждали отстаиванием. Верхний слой использованной для разбавления воды удаляли, а осевшую вязкую, клейкую массу (РММ) извлекали центрифугированием с выходом 'r' % масс. фильтрованного белкового раствора. Анализ показал, что сухой белок, полученный из РММ, имеет содержание белка 's' % (N×6,25) d.b. Продукт был обозначен как 't' С307С.
Параметры с 'а' по 't' для трех процессов приводятся в нижеследующей таблице I.
Таблица I
t
BW-SA082-F09-08A
BW-SA082-F11-08A
BW-SD084-F18-08A
а
20
20
20
о
200
200
200
с
0,15
0,15
0,15
d
161
164
161
е
1,41
1,50
1,41
f
172
174
172
е
1,14
1,25
1,14
h
172
174
172
i
7,45 л
8,46 кг
9,24 кг
j
100000
100000
100000
k
21,41
21,72
22,51
l
1
0
0
m
7,9
n
20,11
o
30
30
29,2
p
1:15
1:15
1:15
q
4
4
4
r
49,5
48,2
59,4
s
99,31
103,34
102,09
Добавление хлорида кальция, описанное в настоящей заявке, проводили затем на супернатанте от осаждения РММ.
Электропроводность 'u' литров супернатанта устанавливали на уровне 'v' мСм путем добавления хлорида кальция. Полученный раствор центрифугировали и/или фильтровали для удаления осажденного фитата, в результате чего получили 'w' литров осветленного белкового раствора с пониженным содержанием фитата и концентрацией белка 'x' % масс. Далее, рН осветленного белкового раствора с пониженным содержанием фитата устанавливали на уровне рН 'y' путем добавления HCl, после чего указанный раствор уменьшали в объеме до 'z' литров ультрафильтрацией с применением полиэфирсульфоновой (PES) мембраны с проницаемостью по молекулярной массе 'aa' дальтон. Затем концентрат подвергали диафильтрации на той же (указанной выше) мембране с 'ab' объемами очищенной методом обратного осмоса (RO) воды с рН 3. Диафильтрованный концентрат содержал 'ас' % масс. белка. Вкупе с дополнительным белком, извлеченным из супернатанта, общий выход белка из фильтрованного белкового раствора составил 'ad' % масс. Порцию концентрата в 'ае' литров подвергали стадии уменьшения интенсивности цвета (красящих веществ) путем пропускания ее через слой гранулированного активированного угля (GAC) объемом 'af' литров (BV) при норме расхода 'ag' BV/час и рН 3. Далее, 'ah' литров GAC-обработанного раствора, имеющего менее интенсивный цвет и содержание белка 'ai' % масс., подвергали распылительной сушке; полученный сухой продукт был обозначен как 't' С200СаС. С200СаС имел содержание белка 'aj' % масс.(N×6,25) d.b. Остальное количество 'ak' концентрата подвергали распылительной сушке без проведения дополнительных стадий очистки с получением готового продукта, который был обозначен как 't' C200Ca и который имел содержание белка 'al' % (N×6,25) d.b. Параметры с 't' по 'al' для трех процессов приводятся в нижеследующей таблице. II.
Таблица II
t
BW-SA082-F09-08A
BW-SA082-F11-08A
BW-SD084-F18-08A
u
119
126
137
v
18,69
19,05
8,15
w
115
120
145
x
0,54
0,57
0,35
y
3,06
1,95
3,12
z
5
4,5
5
aa
10000
10000
10000
ab
5
5
5
ас
8,76
11,53
9,13
ad
71,9
72,0
77,0
ае
2,45
2,25
0
af
0,3
0,3
ag
2,5
2,5
ah
2,5
2,35
ai
7,76
10,65
aj
94,52
94,45
ak
2,2 л
2,25 л
4,74 кг
al
93,52
94,04
90,36
Примечание: подвергнутый диафильтрации, концентрированию супернатант от процесса получения BW-SA082-F09-08A осветляли фильтрованием перед обработкой активированным углем и сушкой.
Пример 2
Настоящий пример описывает приготовление концентрированного раствора белка канолы, из которого после сушки без дополнительной обработки можно получить изолят в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения, в котором осадок, образующийся при добавлении соли кальция к супернатанту, не удаляется перед подкислением и последующей обработкой.
К 'а' кг муки канолы добавляли 'b' литров 'с' М раствора NaCl при температуре окружающей среды и перемешивали в течение 30 минут для получения водного белкового раствора. Остаточную муку канолы удаляли, а полученный белковый раствор частично осветляли путем центрифугирования с получением 'd' литров частично осветленного белкового раствора, имеющего содержание белка 'е' % масс. Частично осветленный белковый раствор фильтровали для дополнительного осветления белкового раствора, в результате чего получили раствор в объеме 'f' литров, имеющий содержание белка 'g' % масс.
Аликвоту 'h' литров раствора белкового экстракта концентрировали до Т кг на полиэфирсульфоновой (PES) мембране с проницаемостью по молекулярной массе 'j' дальтон. Полученный концентрированный белковый раствор имел содержание белка 'k' % масс. Концентрированный белковый раствор пастеризовали при 60°С в течение 1 минуты с получением 'l' кг пастеризованного концентрированного белкового раствора с содержанием белка 'm' % масс.
Пастеризованный концентрированный раствор при 'n' °С разбавляли 'о' в холодной RO-воде, имеющей температуру 'p' °С. Мгновенно образовавшееся помутнение осаждали отстаиванием. Верхний слой использованной для разбавления воды удаляли, а осевшую вязкую, клейкую массу (РММ) извлекали центрифугированием с выходом 'q' % масс. фильтрованного белкового раствора. Анализ показал, что сухой белок, полученный из РММ, имеет содержание белка 'r' % (N×6,25) d.b. Продукт был обозначен как 's' С300.
Параметры с 'a' по 's' для одного процесса приводятся в нижеследующей таблице III.
Таблица III
s
BW-SA077-A23-08A
а
20
b
200
с
0,15
d
144,5
е
1,70
f
150
g
1,41
h
150
i
7,80
j
100000
k
20,88
l
7,62
m
20,66
n
29,6
o
1:15
p
3,5
q
36,3
r
103,05
Добавление хлорида кальция, описанное в настоящей заявке, проводили затем на супернатанте от осаждения РММ.
Электропроводность 't' литров супернатанта с содержанием белка 'u' % масс. устанавливали на уровне 'v' мСм путем добавления хлорида кальция, что привело к образованию помутнения. Затем рН белкового раствора устанавливали на уровне рН 'w' путем добавления HCl и получали прозрачный образец. Аликвоту 'x' литров этого раствора уменьшали в объеме до 'y' литров путем ультрафильтрации с применением полиэфирсульфоновой (PES) мембраны с проницаемостью молекулярной массе 'z' дальтон. Полученный концентрат подвергали диафильтрации на той же (указанной выше) мембране с использованием 'аа' объемов RO-воды с рН 3. Получили 'ab' кг диафильтрованного концентрата, содержащего 'ас' % масс. белка. Вкупе с дополнительным белком, извлеченным из супернатанта, общий выход белка из фильтрованного белкового раствора составил 'ad' % масс. Параметры с 's' по 'ad' для одного процесса приводятся в нижеследующей табл.IV.
Таблица IV
s
BW-SA077-A23-08A
t
132,5
u
0,60
v
18,91
w
2,97
x
110
y
5
z
10000
аа
6
ab
4,6
ас
11,08
ad
60,4
Пример 3
Настоящий пример описывает приготовление концентрированного раствора белка канолы, из которого после сушки без дополнительной обработки можно получить изолят в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения, в котором соль кальция добавляется к частично концентрированному супернатанту, осадок удаляется, и образец подкисляется.
К 'а' кг муки канолы добавляли 'b' литров 'с' М раствора NaCl при температуре окружающей среды и перемешивали в течение 30 минут для получения водного белкового раствора. Остаточную муку канолы удаляли, а полученный белковый раствор частично осветляли путем центрифугирования с получением 'd' литров частично осветленного белкового раствора, имеющего содержание белка 'е' % масс. Частично осветленный белковый раствор фильтровали для дополнительного осветления, в результате чего получили раствор в объеме 'f' литров, имеющий содержание белка 'g' % масс.
Аликвоту 'h' литров раствора белкового экстракта концентрировали до 'i' кг на полиэфирсульфоновой (PES) мембране с проницаемостью по молекулярной массе 'j' дальтон. Полученный концентрированный белковый раствор имел содержание белка 'k' % масс.
Концентрированный раствор при 'l' °С разбавляли 'm' в холодной RO-воде, имеющей температуру 'n' °С. Мгновенно образовавшееся помутнение осаждали отстаиванием. Верхний слой использованной для разбавления воды удаляли, а осевшую вязкую, клейкую массу (РММ) извлекали центрифугированием с выходом 'о' % масс. фильтрованного белкового раствора. Анализ показал, что сухой белок, полученный из РММ, имеет содержание белка 'p' % (N×6,25) d.b. Продукт был обозначен как 'q' C302.
Параметры с 'а' по 'q' для одного процесса приводятся в нижеследующей таблице V.
Таблица V
q
BW-SA082-G30-08A
а
60
b
600
с
0,15
d
440
е
1,52
f
505
g
1,49
h
505
i
33,18
j
100000
k
15,66
l
30,2
m
1:15
n
1,8
o
32,4
p
101,71
Добавление хлорида кальция, описанное в настоящей заявке, проводили затем на частично концентрированном супернатанте от осаждения РММ.
'r' литров супернатанта с содержанием белка 's' % масс. концентрировали ультрафильтрацией с коэффициентом уменьшения объема, равном 7, с применением полиэфирсульфоновой (PES) мембраны, имеющей проницаемость по молекулярной массе 't' дальтон. Электропроводность частично концентрированного супернатанта, имеющего объем 'u' литров и содержание белка 'v' % масс., устанавливали затем на уровне 'w' мСм путем добавления 3,5% хлорида кальция от массы белка, что вызвало образование помутнения. Этот раствор центрифугировали и/или фильтровали для удаления осажденного фитата, в результате чего получили 'x' литров осветленного частично концентрированного белкового раствора с пониженным содержанием фитата и содержанием белка 'y' % масс. рН осветленного частично концентрированного белкового раствора с пониженным содержанием фитата устанавливали затем на уровне рН 'z' путем добавления НСl, после чего дополнительно концентрировали до 'аа' литров ультрафильтрацией с применением той же мембраны, какая использовалась для начального концентрирования супернатанта. Затем концентрированный раствор подвергали диафильтрации на той же мембране с использованием 'ab' объемов RO-воды с рН 3. Диафильтрованный ретентат был прозрачным, имел массу 'ас' кг и содержание белка 'ad' % масс., что обеспечило выход белка 'ае' % масс. фильтрованного белкового раствора.
Параметры с 'r' по 'ае' для одного процесса приводятся в нижеследующей таблице VI.
Таблица VI
P
BW-SA082-G30-08A
R
511
S
0,54
T
10000
U
72
V
2,70
W
2,32
X
72
Y
2,49
Z
3,14
Аа
25
Ab
5,6
Ас
20,24
Ad
8,05
Ае
54,1
Пример 4
Настоящий пример описывает получение изолята белка канолы в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения, в котором соль кальция добавляется к супернатанту, а также к частично концентрированному супернатанту с удалением осадка, образовавшегося после второго добавления.
К 'а' кг муки канолы добавляли 'b' литров 'с' М раствора NaCl при температуре окружающей среды и перемешивали в течение 30 минут для получения водного белкового раствора. Остаточную муку канолы удаляли, а полученный белковый раствор частично осветляли путем центрифугирования с получением 'd' литров частично осветленного белкового раствора, имеющего содержание белка 'е' % масс. Частично осветленный белковый раствор фильтровали для дополнительного осветления белкового раствора, в результате чего получили раствор в объеме 'f' литров, имеющий содержание белка 'g' % масс.
Аликвоту 'h' литров раствора белкового экстракта концентрировали до 'i' на полиэфирсульфоновой (PES) мембране, имеющей проницаемость по молекулярной массе 'j' дальтон. Полученный концентрированный белковый раствор имел содержание белка 'k' % масс. Затем концентрированный белковый раствор подвергали диафильтрации с 'l' объемами 'с' М раствора NaCl на той же мембране, какая использовалась для стадии концентрирования. Диафильтрованный концентрат содержал 'm' % масс. белка.
Концентрированный раствор при 'n' °С разбавляли 'о' в холодной RO-воде, имеющей температуру 'p' °С. Мгновенно образовавшееся помутнение осаждали отстаиванием. Верхний слой использованной для разбавления воды удаляли, а осевшую вязкую, клейкую массу (РММ) извлекали центрифугированием с выходом 'q' % масс. фильтрованного белкового раствора. Анализ показал, что сухой белок, полученный из РММ, имеет содержание белка 'r' % (N×6,25) d.b. Продукт был обозначен как 's' C307C.
Параметры с 'а' по 's' для двух процессов приводятся в нижеследующей таблице VII.
Таблица VII
s
BW-SD084-H27-08A
BW-SD084-I08-08A
а
20
60
b
200
600
с
0,15
0,15
d
159,4
495
е
1,69
1,77
f
170
520
S
1,39
1,47
h
170
520
i
8,25 л
30 л
j
100000
100000
k
21,39
21,17
l
0
10
m
21,42
n
30,1
29,9
o
1:15
1:15
p
7,5
4,4
q
45,3
43,4
r
101,04
98,52
Добавление хлорида кальция, описанное в настоящей заявке, проводили затем на супернатанте и частично концентрированном супернатанте от осаждения РММ.
Электропроводность 't' литров супернатанта с содержанием белка 'u' % масс. устанавливали на уровне 'v' мСм путем добавления 2,5% хлорида кальция от массы белка; помутнения не образовалось. Затем рН раствора устанавливали на уровне рН 'w' путем добавления НСl. 'x' литров обработанного хлоридом кальция супернатанта с отрегулированным рН концентрировали ультрафильтрацией с коэффициентом уменьшения объема, равным 7, на полиэфирсульфоновой (PES) мембране, имеющей проницаемость по молекулярной массе 'y' дальтон. Электропроводность частично концентрированного супернатанта, имеющего объем 'z' литров и содержание белка 'аа' % масс., устанавливали затем на уровне 'ab' мСм путем добавления 2,5% хлорида кальция от массы белка, что приводило к образованию помутнения. Затем этот раствор центрифугировали и/или фильтровали для удаления осажденного материала, в результате чего получили 'ас' литров осветленного, частично концентрированного белкового раствора с содержанием белка 'ad' % масс. После этого осветленный, частично концентрированный белковый раствор дополнительно концентрировали до 'ае' литров путем ультрафильтрации с использованием той же мембраны, какая использовалась для начального концентрирования супернатанта. Затем концентрированный раствор подвергали диафильтрации на той же мембране с использованием 'af' объемов RO-воды с рН 3. Диафильтрованный концентрат содержал 'ag' % масс. белка. Вкупе с дополнительным белком, извлеченным из супернатанта, общий выход белка из фильтрованного белкового раствора составил 'ah' % масс. Аликвоту 'ai' кг концентрата подвергали стадии уменьшения интенсивности цвета, пропуская ее через слой объемом 'aj' литров (BV) гранулированного активированного угля при норме расхода 'ak' BV/час и рН 3. Далее, 'al' кг GAC-обработанного раствора, имеющего менее интенсивный цвет и содержание белка 'am' % масс., подвергали распылительной сушке; готовый продукт был обозначен как 's' С200СаС. С200СаС имел содержание белка 'an' % масс.(N×6,25) d.b. Остальное количество 'ао' концентрата подвергали распылительной сушке без дополнительных стадий очистки с получением готового продукта, который был обозначен как 's' С200Са и который имел содержание белка 'ар' % (N×6,25) d.b.
Параметры с 's' по 'ар' для двух процессов приводятся в нижеследующей табл.VIII.
Таблица VIII
s
BW-SD084-H27-08A
BW-SD084-I08-08A
t
133
473
u
0,58
0,63
v
1,22
1,10
w
3,11
3,07
x
143
451
y
10000
10000
z
29
64
аа
2,93
4,29
ab
4,44
4,64
ас
27
ad
2,27
3,96
ае
5
25
af
5
5
ag
9,44
8,00
ah
63,6
70,7
ai
0
25,46
aj
2,5
ak
2,5
al
26,0
am
6,32
an
96,85
ао
4,6
0
ap
91,23
Пример 5
Настоящий пример описывает получение изолята белка канолы в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения, в котором нет стадии подкисления.
К 'а' граммов муки канолы добавляли 'b' мл 'с' М раствора NaCl при температуре окружающей среды и перемешивали в течение 30 минут для получения водного белкового раствора. Остаточную муку канолы удаляли, а полученный белковый раствор осветляли путем центрифугирования и фильтрации с получением 'd' мл белкового раствора, имеющего содержание белка 'е' % масс. Аликвоту 'f' мл раствора белкового экстракта уменьшали в объеме до 'g' мл путем концентрирования на целлюлозной мембране, имеющей проницаемость по молекулярной массе 'h' дальтон. Полученный концентрированный белковый раствор имел содержание белка 'i' % масс.
Концентрированный раствор при 'j' °C разбавляли 'k' в холодной RO-воде, имеющей температуру 'l' °C. Мгновенно образовавшееся помутнение осаждали отстаиванием. Верхний слой использованной для разбавления воды удаляли, а осевшую вязкую, клейкую массу (РММ) извлекали центрифугированием. Анализ показал, что сухой белок, полученный из РММ, имеет содержание белка 'm' % (N×6,25) d.b.
Параметры с 'а' по 'm' для процесса приводятся в нижеследующей таблице IX.
Таблица IX
а
150
b
1500
с
0,15
d
1200
е
1,29
f
1200
g
95
h
10000
i
11,39
j
30
k
1:15
l
4
m
103%
Добавление хлорида кальция, описанное в настоящей заявке, проводили затем на супернатанте.
Электропроводность 'n' мл супернатанта устанавливали на уровне 'о' мСм путем добавления хлорида кальция в виде концентрированного раствора. Затем общий раствор центрифугировали и/или фильтровали для удаления выпавшего в осадок фитата, в результате чего получили 'p' мл осветленного белкового раствора с пониженным содержанием фитата и концентрацией 'q' % масс. Далее, осветленный супернатант с пониженным содержанием фитата уменьшали в объеме до 'r' мл ультрафильтрацией с использованием целлюлозной мембраны с проницаемостью по молекулярной массе 's' дальтон. Затем концентрат подвергали диафильтрации на той же мембране с использованием 't' объемов воды. Диафильтрованный концентрат содержал 'u' % масс. белка и имел объем 'v' мл. Этот раствор подвергали сублимационной сушке без дополнительных стадий очистки с получением готового продукта, имеющего содержание белка 'w' % (N×6,25) d.b. (в пересчете на сухую массу). Параметры с 'n' no 'w' для процесса приводятся в нижеследующей таблице X.
Таблица Х
n
1400
o
9
p
1350
q
0,30
r
60
s
10000
t
5
u
4,5
v
40
w
92,15
Высушенный сублимационной сушкой продукт повторно солюбилизировали в воде при нативном рН. Определяли спектральную поглощательную способность при 600 нм (А600) как показатель прозрачности. Затем раствор разделяли на две равные порции; рН одной порции устанавливали на уровне рН 3, рН второй порции - на уровне рН 6. И вновь считывали А600 для каждой порции. Полученные результаты приводятся в нижеследующей таблице XI.
Таблица XI
А600
LECO Protein
Образец с нативным рН
0,073
2,60
Образец с рН 3
0,047
2,55
Образец с рН 6
0,151
2,58
Визуально все образцы были прозрачными.
Резюме изобретения
Говоря кратко, предлагается способ получения изолята белка канолы, в котором преобладает белок 2S и который обладает свойствами, эквивалентными свойствам изолята белка канолы, в котором преобладает белок 2S и который получен тепловой обработкой супернатанта от образования и осаждения РММ. Возможны модификации в масштабе изобретения.