Получение растворов растворимого белка из бобовых культур - RU2612882C2

Описание

Ссылка на родственные заявки

Для данной заявки согласно Кодексу законов США, раздел 35, статья 119(е) испрашивается приоритет по поданной 7 мая 2010 г. предварительной заявке №61/344013.

Область техники

Настоящее изобретение направлено на производство растворов белка из бобовых культур и на новые продукты из белка бобовых.

Уровень техники

В принадлежащих данному заявителю патентных заявках США №12/603 087, поданной 21 октября 2009 г. (патентная публикация США №2010-0098818), и №12/923 897, поданной 13 октября 2010 г. (патентная публикация США №2011-0038993), описания которых включены здесь посредством ссылок, описывается производство соевых белковых продуктов, имеющих содержание белка по меньшей мере около 60 мас.% (N×6,25) d.b. (d.b. - в пересчете на сухую массу), предпочтительно по меньшей мере около 90 мас.%, которые дают прозрачные, термически стабильные при низких значениях рН растворы и которые могут применяться для белкового обогащения безалкогольных напитков, а также других водных систем без осаждения белка.

Соевый белковый продукт вырабатывается подверганием источника соевого белка экстракционной обработке водным раствором хлорида кальция, вызывающим солюбилизацию соевого белка в белковом источнике и образование водного раствора соевого белка, отделением водного раствора соевого белка от остатков источника соевого белка, при необходимости разбавлением раствора соевого белка, регулированием показателя рН водного раствора соевого белка до величины от около 1,5 до около 4,4, предпочтительно от около 2 до около 4 для получения подкисленного прозрачного раствора соевого белка, концентрированном при необходимости прозрачного водного раствора белка при сохранении его ионной силы по существу постоянной с применением мембранно-селективной технологии, при необходимости выполнением диафильтрации сконцентрированного раствора соевого белка и при необходимости высушиванием сконцентрированного и при необходимости подвергнутого диафильтрации раствора соевого белка.

Сущность изобретения

Было обнаружено, что эта методика и ее модификации могут применяться для образования кислоторастворимых белковых продуктов из бобовых, включая чечевицу, нут, сухой горох и сухую фасоль.

Соответственно, в одном объекте настоящего изобретения обеспечивается способ получения продукта из белка бобовых с содержанием белка бобовых из расчета на сухую массу (N×6,25) по меньшей мере около 60 мас.%, предпочтительно по меньшей мере около 90 мас.%, который содержит:

(a) экстракционную обработку источника белка бобовых водным раствором соли кальция, предпочтительно водным раствором хлорида кальция в целях вызвать солюбилизацию белка бобовых в белковом источнике и образовать водный раствор белка бобовых,

(b) отделение водного раствора белка бобовых от остаточных количеств источника белка бобовых;

(c) разбавление при необходимости водного раствора белка бобовых;

(d) регулирование показателя рН водного раствора белка бобовых до величины от около 1,5 до около 4,4, предпочтительно от около 2 до около 4 для получения прозрачного подкисленного раствора белка бобовых;

(e) при необходимости осветление подкисленного раствора белка бобовых, если он еще не является прозрачным,

(f) в качестве варианта для этапов с (b) по (е) при необходимости разбавление и последующее регулирование рН объединенного водного раствора белка бобовых и остатков источника белка бобовых до величины от около 1,5 до около 4,4, предпочтительно от около 2 до около 4, после чего отделение подкисленного, предпочтительно прозрачного раствора белка бобовых от остатков источника белка бобовых;

(f) при необходимости концентрированно водного раствора белка бобовых при поддержании его ионной силы по существу постоянной посредством применения мембранно-селективной технологии;

(k) при необходимости диафильтрацию сконцентрированного раствора белка бобовых; и

(i) при необходимости высушивание сконцентрированного и при необходимости подвергнутого диафильтрации раствора белка бобовых.

Продукт из белка бобовых предпочтительно является изолятом, имеющим содержание белка по меньшей мере около 90 мас.%, предпочтительно по меньшей мере около 100 мас.% (N×6,25) d.b.

Настоящее изобретение обеспечивает, кроме того, новый продукт из белка бобовых, имеющий содержание белка по меньшей мере около 60 мас.%, предпочтительно по меньшей мере около 90 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере около 100 мас.% (N×6,25) d.b., который является растворимым в воде и образует термически стабильные растворы в кислотном диапазоне значений рН менее около 4,4 и который пригоден для белкового обогащения водных систем, включая безалкогольные напитки и спортивные напитки, не приводя к осаждению белка.

В другом объекте настоящего изобретения обеспечивается водный раствор предлагаемого здесь продукта из белка бобовых, который является устойчивым к нагреванию при показателях рН ниже около 4,4. Такой водный раствор может являться напитком, который может быть прозрачным напитком, в котором продукт из белка бобовых является полностью растворимым и прозрачным, или же этот водный раствор может быть непрозрачным напитком, в котором данный продукт из белка бобовых не увеличивает степень помутнения.

Продукты из белка бобовых, произведенные согласно представленному здесь способу, являются подходящими не только для белкового обогащения сред с кислой реакцией, но могут использоваться в большом разнообразии обычных для белковых продуктов применений, включая, но не ограничиваясь белковым обогащением подвергаемых технологической обработке пищевых продуктов и напитков, эмульгированием масел, в качестве средства придания консистенции в выпечных изделиях и в качестве вспенивателя в продуктах с газовыми пузырьками. Помимо этого, изолятам белка бобовых может быть придана форма белковых волокон, пригодных для применения в заменителях мяса, а также они могут применяться в качестве заменителя яичного белка или наполнителя в таких пищевых продуктах, в которых яичный белок используется в качестве связующего компонента. Продукты из белка бобовых могут также применяться в питательных добавках. Другие применения продукты из белка бобовых находят в кормах для домашних животных, кормах для скота, в промышленных и косметических применениях и в средствах личной гигиены.

Подробное изобретение

Начальный этап способа обеспечения продуктов из белка бобовых включает солюбилизацию белка бобовых из источника белка бобовых. Бобовые, к которым может быть применено данное изобретение, включают чечевицу, нут, сухой горох и сухую фасоль. Источник белка бобовых может быть зернобобовой культурой или любым бобовым продуктом или побочным продуктом, получаемым при обработке бобовых, таким как мука из зерна бобовых культур. Продукт из белка бобовых, извлекаемый из источника белка бобовых, может быть белком, естественным образом встречающимся в бобовых культурах, или же белковоподобный материал может являться белком, модифицированным генетическими манипуляциями, но обладающим характеристическими гидрофобными и полярными свойствами натурального белка.

Солюбилизация белка из материала источника белка бобовых наиболее удобно выполняется с помощью раствора хлорида кальция, хотя могут использоваться и растворы других солей кальция. Помимо этого, могут использоваться соединения других щелочноземельных металлов, такие как соли магния. Далее может выполняться экстракция белка бобовых из источника белка бобовых с использованием раствора соли кальция в комбинации с раствором другой соли, такой как хлорид натрия. Кроме того, экстракция белка бобовых из источника белка бобовых может осуществляться с помощью воды или раствора другой соли, такой как хлорид натрия, с солью кальция, впоследствии добавляемой к водному раствору белка бобовых, полученному на этапе экстракции. Осадок, образующийся при добавлении соли кальция, перед последующей обработкой удаляется.

При увеличении в растворе концентрации соли кальция степень солюбилизации белка из источника белка бобовых вначале увеличивается до тех пор, пока не достигает предельного значения. Любое последующее увеличение концентрации соли общего количества солюбилизированного белка уже не увеличивает. Концентрация раствора соли кальция, приводящая к максимальной солюбилизации белка, варьирует в зависимости от конкретной соли. Обычно предпочитается применение величин концентрации менее около 1,0 М и более предпочтительно величина концентрации составляет от около 0,10 М до около 0,15 М.

При периодическом процессе солевая солюбилизация белка выполняется при температуре от около 1°С до около 100°С, предпочтительно от около 15°С до около 60°С, более предпочтительно от около 15°С до около 35°С и предпочтительно сопровождается перемешиванием для уменьшения времени растворения, которое обычно составляет от около 1 до около 60 минут. Предпочтительно такое выполнение солюбилизации, чтобы экстрагировать из источника белка бобовых по существу настолько много белка, насколько это возможно, с тем чтобы обеспечить высокий суммарный выход продукта.

В непрерывном процессе экстракция белка из источника белка бобовых выполняется любым способом, совместимым с осуществлением непрерывной экстракции белка из источника белка бобовых. В одном воплощении источник белка бобовых непрерывно смешивается с раствором соли кальция, и смесь перемещается по трубе или трубопроводу, имеющему такую длину и с такой скоростью потока, которые обеспечивают время пребывания, достаточное для протекания желательной экстракции в соответствии с описанными здесь параметрами. При такой непрерывной методике этап солевой солюбилизации проводится быстро, в течение времени вплоть до около 10 минут, предпочтительно так, чтобы осуществить солюбилизацию, обеспечивающую экстрагирование по существу настолько большого количества белка из источника белка бобовых, насколько это возможно. Солюбилизация в непрерывном режиме проводится при температурах между около 1°С и около 65°С, предпочтительно между около 15°С и около 65°С, более предпочтительно между около 20°С и около 35°С.

Экстракция обычно проводится при рН от около 4,5 до около 11, предпочтительно от около 5 до около 7. рН экстракционной системы (источник белка бобовых и раствор соли кальция) для применения на экстракционном этапе может быть доведен по мере надобности до любой желательной величины в пределах диапазона от около 4,5 до около 11 при помощи любой подходящей кислоты пищевой категории качества, обычно соляной кислоты или фосфорной кислоты, или щелочи пищевой категории качества, обычно гидроксида натрия.

Концентрация источника белка бобовых в растворе соли кальция во время этапа солюбилизации может варьировать в широких пределах. Типичные величины концентрации составляют от около 5 до около 15% (отношение массы к объему).

Белковый раствор, образующийся в результате проведения этапа экстракции, как правило, имеет концентрацию белка от около 5 до около 50 г/л, предпочтительно от около 10 до около 50 г/л.

Водный раствор соли кальция может содержать антиоксидант. Антиоксидант может быть любым подходящим антиоксидантом, таким как сульфит натрия или аскорбиновая кислота. Количество применяемого антиоксиданта может варьировать от около 0,01 до около 1 мас.% от массы раствора, предпочтительно составляя около 0,05 мас.%. Антиоксидант служит для ингибирования окисления в белковом растворе любых фенольных соединений.

Водная фаза, образующаяся на этапе экстракции, затем может быть отделена от остаточных количеств источника белка бобовых любым подходящим способом, таким как применение декантирующей центрифуги, сопровождаемое дисковым центрифугированием и/или фильтрацией для удаления остатков исходного материала белка бобовых. Этап разделения обычно проводится при той же температуре, что и этап солюбилизации белка, но может осуществляться при любой температуре в пределах диапазона от около 1°С до около 65°С, предпочтительно от около 15°С до около 65°С, более предпочтительно от около 20°С до около 35°С. В качестве варианта, к смеси водного раствора белка бобовых и остаточного источника белка бобовых могут быть применены описанные ниже не обязательные этапы разбавления и подкисления с последующим удалением остаточного материала источника белка бобовых с помощью описанного выше этапа разделения. Отделенные остатки источника белка бобовых могут высушиваться для последующей утилизации. В качестве варианта, отделенные остатки источника белка бобовых могут быть подвергнуты обработке с целью извлечения некоторого количества остаточного белка, например, с помощью такой обычной для извлечения остаточного белка процедуры, как изоэлектрическое осаждение.

Для удаления окрашивающих и/или придающих запах соединений водный раствор белка бобовых может быть обработан адсорбентом, таким как порошкообразный активированный уголь или гранулированный активированный уголь. Такая обработка адсорбентом может выполняться в любых подходящих условиях, как правило, при температуре среды отделенного водного белкового раствора. В случае порошкообразного активированного угля используются количества, составляющие от около 0,025% до около 5% (отношение массы к объему), предпочтительно от около 0,05% до около 2% (отношение массы к объему). Адсорбент может быть удален из раствора белка бобовых любым удобным способом, например, фильтрацией.

Полученный водный раствор белка бобовых обычно может быть разбавлен водой, обычно в количестве от около 0,5 до около 10 объемов, предпочтительно от около 0,5 до около 2 объемов с тем, чтобы уменьшить удельную электропроводность водного раствора белка бобовых до величины в целом ниже около 90 мСм, предпочтительно от около 4 до около 18 мСм. Такое разбавление обычно выполняется с использованием воды, хотя могут применяться и разбавленные растворы таких солей, как хлорид натрия или хлорид кальция, имеющие электропроводность вплоть до около 3 мСм.

Вода, с которой раствор белка бобовых обычно смешивается, имеет ту же самую температуру, что и раствор белка бобовых, и вода может иметь температуру от около 1°С до около 65°С, предпочтительно от около 15°С до около 65°С, более предпочтительно от около 20°С до около 35°С.

рН разбавленного раствора белка бобовых затем доводится до величины от около 1,5 до около 4,4, предпочтительно от около 2 до около 4 добавлением любой подходящей кислоты пищевой категории качества, такой как соляная кислота или фосфорная кислота, приводя к прозрачному подкисленному водному раствору белка бобовых, предпочтительно к прозрачному подкисленному водному раствору белка бобовых.

Прозрачный подкисленный водный раствор белка бобовых обычно имеет удельную электропроводность ниже около 95 мСм, предпочтительно от около 4 до около 23 мСм.

Как упоминалось выше, в качестве варианта для более раннего отделения остатков источника белка бобовых, водный раствор белка бобовых и остаточный материал источника белка бобовых могут быть при необходимости разбавлены и подкислены вместе, а затем подкисленный водный раствор белка бобовых осветляется и отделяется от остаточного материала источника белка бобовых с помощью любой удобной методики, такой, как рассматриваемая выше.

Подкисленный прозрачный раствор белка бобовых может быть подвергнут тепловой обработке, с тем чтобы инактивировать термолабильные антипитательные факторы, такие как ингибиторы трипсина, присутствующие в таком растворе вследствие экстрагирования из исходного материала белка бобовых во время этапа экстракции. Такой этап нагревания также обеспечивает дополнительный полезный эффект ослабления микробной нагрузки. Как правило, белковый раствор нагревается до температуры от около 70° до около 160°С, предпочтительно от около 80°С до около 120°С, более предпочтительно от около 85°С до около 95°С, в течение времени от около 10 секунд до около 60 минут, предпочтительно от около 30 секунд до около 5 минут, более предпочтительно от около 30 секунд до около 5 минут. Подвергнутый тепловой обработке подкисленный раствор белка бобовых затем может быть охлажден для дальнейшей, описанной ниже обработки, предпочтительно до температуры от около 2°С до около 65°С, предпочтительно от около 20°С до около 35°С.

Если при необходимости разбавленный, подкисленный и при необходимости подвергнутый тепловой обработке раствор белка бобовых оказывается непрозрачным, он может быть осветлен с помощью любой удобной методики, такой как фильтрация или центрифугирование.

Полученный подкисленный прозрачный водный раствор белка бобовых может быть непосредственно высушен для получения продукта из белка бобовых. Для обеспечения продукта из белка бобовых, имеющего уменьшенное содержание примесей и сниженную концентрацию солей, такого как изолят белка бобовых, прозрачный подкисленный водный раствор белка бобовых перед сушкой может быть подвергнут описанной ниже обработке.

Подкисленный водный раствор белка бобовых может быть подвергнут концентрированию для увеличения концентрации содержащегося в нем белка при поддержании его показателя ионной силы по существу постоянным. Такое концентрирование, как правило, выполняется с тем, чтобы обеспечить сконцентрированный раствор белка бобовых, имеющий концентрацию белка от около 50 до около 300 г/л, предпочтительно от около 100 до около 200 г/л.

Этап концентрирования может быть выполнен любым подходящем способом, совместимым с периодическим или непрерывным режимом, например, применением любой подходящей мембранно-селективной технологии, такой как ультрафильтрация или диафильтрация, с использованием таких мембран, как половолоконные мембраны или спиральновитые мембраны с подходящими показателями отсечения по молекулярной массе, например, от около 3000 до около 1000000 Да, предпочтительно от около 5000 до около 100000 Да, с обращением к различным материалам и конструкциям мембран и для непрерывной работы имеющим такие размеры, чтобы допускать желательную степень концентрации, при которой водный белковый раствор проходит через мембрану.

Как известно, ультрафильтрация и подобные мембранно-селективные технологии позволяют низкомолекулярным соединениям проходить через них, не допуская этого в случае продуктов с более высокой молекулярной массой. Низкомолекулярные соединения включают не только ионные соединения солей, но также и низкомолекулярные материалы, экстрагируемых из исходного материала, такие как углеводы, пигменты, низкомолекулярные белки и антипитательные факторы, такие как ингибиторы трипсина, которые сами по себе являются низкомолекулярными белками. С учетом различных материалов и конструкций мембраны показатель отсечения по молекулярной массе мембраны обычно выбирается так, чтобы гарантировать удержание значительной доли содержащегося в растворе белка, позволяя загрязнителям проходить насквозь.

Сконцентрированный раствор белка бобовых после этого может быть подвергнут этапу диафильтрации с использованием воды или разбавленного раствора соли. Раствор для диафильтрации может находиться при своем естественном рН, или при рН подвергаемого диафильтрации белкового раствора, или при любом промежуточном значении рН. Такая диафильтрация может выполняться с использованием от около 2 до около 40 объемов диафильтрующего раствора, предпочтительно от около 5 до около 25 объемов диафильтрующего раствора. При выполнении диафильтрации из водного раствора белка бобовых посредством прохождения через мембрану с пермеатом удаляются дополнительные количества загрязнителей. Это очищает водный раствор белка и может также снижать его вязкость. Процесс диафильтрации может производиться до тех пор, пока в пермеате больше не будет присутствовать никаких значительных количеств загрязнителей и видимого окрашивания, или же пока ретентат не будет достаточно очищен для того, чтобы после сушки обеспечивать изолят белка бобовых с содержанием белка по меньшей мере около 90 мас.% (N×6,25) d.b. Такая диафильтрация может выполняться с помощью той же самой мембраны, которая применяется на этапе концентрирования. Однако, если желательно, этап диафильтрации может производиться с использованием отдельной мембраны с другим показателем отсечения по молекулярной массе, такой как мембрана, имеющая отсечение по молекулярной массе в диапазоне от около 3000 до около 1000000 Да, предпочтительно от около 5000 до около 100000 Да, с учетом при этом различных материалов и конструкций мембраны.

В качестве варианта этап диафильтрации может быть применен к подкисленному водному раствору белка перед его концентрированием или к частично сконцентрированному подкисленному водному раствору белка. Также диафильтрация может применяться многократно в различные моменты времени в ходе выполнения концентрирования. Когда диафильтрация применяется перед концентрированием или к частично сконцентрированному раствору, получаемый диафильтрованный раствор может быть далее подвергнут полному концентрированию. Снижение вязкости, достигаемое многократной диафильтрацией в ходе концентрирования раствора белка, может обеспечить достижение более высокой конечной концентрации полностью сконцентрированного белка. Это уменьшает объем материала, предназначаемого для сушки.

Этап концентрирования и этап диафильтрации могут здесь выполняться таким образом, чтобы извлекаемый в дальнейшем продукт из белка бобовых содержал менее около 90 мас.% белка (N×6,25) d.b., например, по меньшей мере около 60 мас.% белка (N×6,25) d.b. Посредством частичного концентрирования и/или частичной диафильтрации водного раствора белка бобовых оказывается возможным лишь частичное удаление загрязняющих примесей. Такой раствор белка может быть затем высушен с обеспечением продукта из белка бобовых с более низким уровнем чистоты. Продукт из белка бобовых является хорошо растворимым и способным давать растворы белка, предпочтительно прозрачные растворы белка в условиях кислой среды.

В среде для диафильтрации во время по меньшей мере части этапа диафильтрации может присутствовать антиоксидант. Антиоксидант может быть любым подходящим антиоксидантом, таким как сульфит натрия или аскорбиновая кислота. Количество антиоксиданта, используемого в среде для диафильтрации, зависит от применяемых материалов и может варьировать от около 0,01 до около 1 мас.%, предпочтительно составляя около 0,05 мас.%. Антиоксидант служит для ингибирования окисления любых фенольных соединений, присутствующих в концентрированном растворе белка бобовых.

Этап концентрирования и необязательный этап диафильтрации могут проводиться при любой подходящей температуре, как правило, от около 2°С до около 65°С, предпочтительно от около 20°С до около 35°С, и в течение промежутка времени, обеспечивающего желательную степень концентрирования и диафильтрации. Характеристики температуры и других применяемых условий до некоторой степени зависят от мембранного оборудования, используемого при мембранной обработке раствора с целью обеспечения желательной концентрации белка и эффективного переноса загрязнителей в пермеат.

Как указывалось ранее, бобовые содержат антипитательные ингибиторы трипсина. Уровень активности ингибитора трипсина в конечном продукте из белка бобовых может регулироваться путем манипуляций с различными переменными процесса.

Как отмечалось выше, для инактивации термолабильных ингибиторов трипсина может использоваться тепловая обработка подкисленного водного раствора белка бобовых. Частично сконцентрированный или полностью сконцентрированный подкисленный раствор белка бобовых может быть также подвергнут тепловой обработке в целях инактивации термолабильных ингибиторов трипсина. Когда тепловая обработка применяется к частично сконцентрированному подкисленному раствору белка бобовых, образующийся термически обработанный раствор после этого может быть дополнительно сконцентрирован.

Помимо этого, этапы концентрирования и/или диафильтрации могут осуществляться способом, благоприятным для перемещения ингибиторов трипсина в пермеат вместе с другими загрязнителями. Удалению ингибиторов трипсина способствует применение мембран с большим размером пор, например, от 30000 до 1000000 Да, функционирование мембраны при повышенных температурах, например, от 30°С до около 65°С и использование больших объемов среды для диафильтрации, например, от 20 до 40 объемов.

Подкислением и подверганием мембранной обработке бобового белкового раствора при более низких величинах рН, таких как от 1,5 до 3, активность ингибитора трипсина может быть снижена по сравнению с обработкой раствора при более высоком рН, таком как от 3 до 4,4. Когда белковый раствор является сконцентрированным и подвергнутым диафильтрации при нижних значениях диапазона показателей рН, может оказаться желательным повышение рН ретентата перед сушкой. рН сконцентрированного и подвергнутого диафильтрации белкового раствора может быть поднят до желательной величины, например, pH=3 добавлением любой подходящей щелочи пищевой категории качества, такой как гидроксид натрия.

Кроме того, снижение активности ингибитора трипсина может быть достигнуто посредством подвергания материалов из бобовых воздействию реагентов-восстановителей, которые разрывают или перегруппировывают дисульфидные мостики ингибиторов. Подходящие восстановители включают сульфит натрия, цистеин и N-ацетилцистеин.

Добавление таких восстановителей может выполняться на различных стадиях способа. Восстановитель может быть добавлен с исходным материалом белка бобовых на этапе экстракции, может быть добавлен к осветленному водному раствору белка бобовых вслед за удалением остатков исходного материала белка бобовых, может быть добавлен к полученному диафильтрацией ретентату перед сушкой или же может быть в сухом виде смешан с высушенным продуктом из белка бобовых. Добавление восстановителя может объединяться с описанными выше этапами мембранной обработки или с этапом тепловой обработки.

Если является желательным сохранение активности ингибиторов трипсина в концентрированном растворе белка, это может быть обеспечено исключением или снижением интенсивности этапа тепловой обработки, отказом от применения восстановителей, осуществлением этапов концентрирования и диафильтрации в условиях верхней границы предела диапазона величин рН, например, при рН от 3 до 4,4, применением при концентрировании и диафильтрации мембраны с меньшим размером пор, функционированием мембраны при более низких температурах и использованием меньших объемов среды диафильтрации.

Для удаления окрашивающих и/или придающих запах соединений подвергнутый концентрированию и при необходимости диафильтрации водный раствор соевого белка может быть обработан адсорбентом, таким как порошкообразный активированный уголь или гранулированный активированный уголь. Такая обработка адсорбентом может выполняться в любых подходящих условиях, как правило, при температуре среды сконцентрированного белкового раствора. В случае порошкообразного активированного угля используются количества, составляющие от около 0,025% до около 5% (отношение массы к объему), предпочтительно от около 0,05% до около 2% (отношение массы к объему). Адсорбент может быть удален из раствора белка бобовых любым удобным способом, например, фильтрацией.

Сконцентрированный и при необходимости подвергнутый диафильтрации водный раствор белка бобовых может быть высушен с помощью любой подходящей технологии, такой как распылительная сушка или лиофилизация. Перед сушкой может быть выполнен этап пастеризации раствора белка бобовых. Такая пастеризация может выполняться под любыми желательными условиями пастеризации. Как правило, сконцентрированный и при необходимости подвергнутый диафильтрации раствор белка бобовых нагревается до температуры от около 55°С до около 70°С, предпочтительно от около 60°С до около 65°С в течение времени от около 30 секунд до около 60 минут, предпочтительно от около 10 минут до около 15 минут. Пастеризованный концентрированный раствор белка бобовых может быть затем охлажден для выполнения сушки, предпочтительно до температуры от около 25°С до около 40°С.

Сухой продукт из белка бобовых имеет содержание белка выше, чем около 60 мас.%. Предпочтительно сухой продукт из белка бобовых является изолятом с содержанием белка, превышающим около 90 мас.% белка, предпочтительно по меньшей мере около 100 мас.% (N×6,25) d.b.

Получаемый здесь продукт из белка бобовых является растворимым в кислой водной среде, что делает такой продукт идеальным для его внесения в напитки, как газированные, так и негазированные, в целях обеспечения их белкового обогащения. рН таких напитков варьирует в широких пределах кислотной части диапазона, границы которых составляют от около 2,5 до около 5. Предлагаемый здесь продукт из белка бобовых в целях белкового обогащения напитков может добавляться к таким напиткам в любом подходящем количестве, обеспечивая, например, по меньшей мере около 5 г белка бобовых на порцию. Добавляемые продукты из белка бобовых растворяются в напитке и при этом под действием тепловой обработки мутность напитка не увеличивается. Продукт из белка бобовых может смешиваться с сухим напитком перед восстановлением такого напитка растворением в воде. Иногда может быть необходима модификация стандартной рецептуры напитков для придания устойчивости композиции изобретения в случаях, когда присутствующие в напитке компоненты оказываются способными оказывать неблагоприятное воздействие на способность композиции изобретения оставаться в растворенном в напитке состоянии.

Примеры

Пример 1

В этом примере оценивается экстрагируемость белка чечевицы, нута и сухого гороха, а также действие подкисления на прозрачность растворов белка, образующихся после этапа экстракции.

Сухая чечевица, нут, желтый лущеный горох и зеленый лущеный горох были приобретены в цельной форме и подвергнуты измельчению с помощью дробилки Bamix до состояния относительно тонкого порошка. Степень помола по времени или размеру частиц не контролировалась. Молотый материал (10 г) был повергнут экстракционной обработке 0,15 М CaCl₂ (100 мл) в течение 30 минут при комнатной температуре с использованием магнитной мешалки. Экстракт отделялся от отработанного материала центрифугированием при 10200 g в течение 10 минут, а затем был дополнительно осветлен фильтрацией на шприцевом фильтре с размером пор 0,45 мкм. Молотый исходный материал и осветленный экстракт были проверены на содержание белка с помощью анализатора Leco FP 528 Nitrogen Determinator. Прозрачность экстракта при полной концентрации и в разбавленном одним объемом очищенной обратным осмосом воды (RO-вода) состоянии определялась измерением поглощения света на 600 нм (A600). Величина рН разбавленного раствора и раствора, имеющего полную концентрацию, с помощью HCl доводилась до 3 и проводилось повторное измерение A600. В этом и в других Примерах, в которых оценивалась прозрачность раствора измерением A600, для калибровки спектрофотометра по холостой пробе использовалась вода.

Содержание белка и показатели видимой экстрагируемости, определенные для каждого источника белка, представлены в таблице 1.

Из результатов в таблице 1 видно, что видимая экстрагируемость всех источников белка была достаточно хорошей.

Прозрачность разбавленных образцов экстракта и образцов, имеющих полную концентрацию, до и после подкисления показана в Таблице 2.

Как видно из результатов в таблице 2, растворы экстрактов чечевицы, нута и лущеного гороха с полной концентрацией имели вид от прозрачных до слегка мутных. Подкисление без разбавления увеличивало степень мутности образцов. Разбавление отфильтрованного экстракта равным объемом воды вызывало заметное выделение осадков и соответствующее возрастание величины A600. Подкисление разбавленного раствора обеспечивало значительную ресолюбилизацию осадка и приводило к прозрачному раствору для случая чечевицы и нута и к слегка мутному раствору в случае желтого и зеленого лущеного гороха.

Пример 2

Данный пример содержит оценку прозрачности подкисленных разбавленных или неразбавленных экстрактов зеленого лущеного гороха с водой и хлоридом натрия, заменяющим в качестве экстракционного раствора раствор хлорида кальция из примера 1.

Сушеный зеленый лущеный горох был приобретен в цельном виде и измельчен в тонкий порошок с помощью измельчающего приспособления миксера KitchenAid. Степень помола по времени или размеру частиц не контролировалась. Молотый материал (10 г) был повергнут экстракционной обработке 0,15 М NaCl (100 мл) или RO-водой (100 мл) в течение 30 минут при комнатной температуре с использованием магнитной мешалки. Экстракт отделялся от отработанного материала центрифугированием при 10200 g в течение 10 минут, а затем был дополнительно осветлен фильтрацией на шприцевом фильтре с размером пор 0,45 мкм. Прозрачность фильтрата при полной концентрации и в разбавленном одним объемом RO-воды состоянии определялась измерением поглощения света на 600 нм. Величина рН разбавленного раствора и раствора, имеющего полную концентрацию, с помощью HCl доводилась до 3, и проводилось повторное измерение A600.

Прозрачность разбавленных образцов экстракта и образцов, имеющих полную концентрацию, до и после подкисления показана в таблице 3.

Из результатов в таблице 3 видно, что приготовленные с водой или раствором хлорида натрия экстракты после подкисления были очень мутными, независимо от применения этапа разбавления.

Пример 3

В этом примере оценивается экстрагируемость нескольких видов белков сушеной фасоли и действие подкисления на прозрачность растворов белка, образующихся после этапа экстракции.

Фасоль пинто, мелкая белая фасоль, мелкая красная фасоль, фасоль романо, крупная северная фасоль и лимская фасоль были закуплены в цельном, сухом виде и измельчены с помощью дробилки Bamix до состояния относительно тонкого порошка. Степень помола по времени или размеру частиц не контролировалась. Также была приобретена мука черной фасоли. Молотый материал или мука (10 г) были повергнуты экстракционной обработке 0,15 М CaCl₂ (100 мл) в течение 30 минут при комнатной температуре с использованием магнитной мешалки. Экстракт отделялся от отработанного материала центрифугированием при 10200 g в течение 10 минут, а затем был дополнительно осветлен фильтрацией на шприцевом фильтре с размером пор 0,45 мкм. Молотый исходный материал или мука и осветленный экстракт были проверены на содержание белка с помощью анализатора Leco FP 528 Nitrogen Determinator. Прозрачность экстракта при полной концентрации и в разбавленном одним объемом RO-воды состоянии определялась измерением поглощения света на 600 нм. Величина рН разбавленного раствора и раствора, имеющего полную концентрацию, с помощью HCl доводилась до 3, и проводилось повторное измерение A600.

Содержание белка и показатели видимой экстрагируемости, определенные для каждого вида сухой фасоли, представлены в таблице 4.

Из результатов в таблице 4 видно, что белок во всех видах фасоли был легко экстрагируемым.

Прозрачность разбавленных образцов экстракта и образцов, имеющих полную концентрацию, до и после подкисления показана в таблице 5.

Из результатов в таблице 5 видно, что растворы экстрактов с полной концентрацией для фасоли всех видов были вполне прозрачными. Подкисление без разбавления немного увеличивало уровень мутности образцов, но они оставались достаточно прозрачными. Разбавление отфильтрованного экстракта равным объемом воды к образованию какого-либо осадка не приводило. Это контрастирует с осаждением, наблюдавшимся при разбавлении в случае бобовых, исследовавшихся в примере 1. Разбавленные растворы белка фасоли при подкислении оставались прозрачными.

Пример 4

Данный пример содержит оценку прозрачности подкисленных разбавленных или неразбавленных экстрактов мелкой белой фасоли с водой и хлоридом натрия, заменяющим в качестве экстракционного раствора раствор хлорида кальция из примера 3.

Сушеная мелкая белая фасоль была закуплена в цельном виде и измельчена до состояния тонкодисперсного порошка с помощью дробилки Bamix. Степень помола по времени или размеру частиц не контролировалась. Молотый материал (10 г) был повергнут экстракционной обработке 0,15 М NaCl (100 мл) или RO-водой (100 мл) в течение 30 минут при комнатной температуре с использованием магнитной мешалки. Экстракт отделялся от отработанного материала центрифугированием при 10200 g в течение 10 минут, а затем был дополнительно осветлен фильтрацией на шприцевом фильтре с размером пор 0,45 мкм. Содержание белка в фильтратах измерялось с помощью анализатора азота Leco FP528 Nitrogen Determinator. Прозрачность экстрактов при полной концентрации и в разбавленном одним объемом RO-воды состоянии определялась измерением поглощения света на 600 нм. Величина рН разбавленного раствора и имеющего полную концентрацию с помощью HCl доводилась до 3, и проводилось повторное измерение A600.

Экстракция с водой и раствором хлорида натрия обеспечивала показатели видимой экстрагируемости в 45,9% и 61,5%, соответственно. Прозрачность разбавленных образцов экстракта и образцов, имеющих полную концентрацию, до и после подкисления показана в таблице 6.

Из результатов в таблице 6 видно, что приготовленные с водой или раствором хлорида натрия экстракты после подкисления были очень мутными, независимо от применения этапа разбавления.

Пример 5

Этот пример иллюстрирует получение белкового изолята зеленого гороха в «настольном» масштабе.

180 г сухого зеленого лущеного гороха было измельчено с помощью измельчающего приспособления миксера KitchenAid. 150 г мелко измельченной муки лущеного зеленого гороха было объединено с 1000 мл 0,15 М раствора CaCl₂ при температуре окружающей среды и перемешивалось в течение 30 минут для получения водного раствора белка. Остаточные количества твердого материала были удалены, а образовавшийся раствор белка осветлялся центрифугированием и фильтрацией с получением отфильтрованного белкового раствора, имеющего содержание белка 1,83 мас.%. 655 мл отфильтрованного раствора белка было добавлено к 655 мл RO-воды и рН образца снижен до 3,03 раствором HCl.

Разбавленный и подкисленный экстракционный белковый раствор был уменьшен в объеме с 1250 мл до 97 мл концентрированием на PES (полиэфирсульфоновой) мембране, имеющей отсечение по молекулярной массе 10000 Да. После чего аликвота сконцентрированного раствора белка объемом в 96 мл была подвергнута диафильтрации на той же самой мембране с 480 мл RO-воды. Конечный подвергнутый диафильтрации, подкисленный сконцентрированный белковый раствор имел содержание белка 8,95 мас.% и представлял выход в 65,5 мас.% от исходного отфильтрованного белкового раствора, который был направлен на дальнейшую переработку. Подвергнутый диафильтрации подкисленный, сконцентрированный белковый раствор высушивался с получением продукта, содержание белка в котором было найдено равным 95,69% (N×6,25) d.b. Данный продукт был назван белковым изолятом GP701-01.

Было получено 8,30 г GP701-01. Был приготовлен раствор GP701-01 растворением сухого белка в количестве, достаточном для получения 0,48 г белка в 15 мл RO-воды, и измерены его рН с помощью pH-метра, а также оценены цвет и прозрачность прибором HunterLab Color Quest XE, использовавшимся в режиме пропускания. Результаты представлены в нижеследующей таблице 7.

По результатам из таблицы 7 видно, что раствор GP701-01 был просвечивающим и имел легкое окрашивание.

Раствор GP701-01 был нагрет до 95°С, выдержан при этой температуре в течение 30 секунд и затем немедленно охлажден до комнатной температуры в ванне со льдом. На приборе HunterLab было проведено повторное измерение его прозрачности, результаты которого показаны в таблице 8.

Как видно из результатов в таблице 8, было найдено, что тепловая обработка улучшала степень осветления и снижала уровень мутности раствора, делая при этом его более зеленым и менее желтым. Хотя уровень мутности раствора снижался, раствор белка, тем не менее, был просвечивающим, а не прозрачным.

Пример 6

Этот пример иллюстрирует получение белкового изолята зеленого гороха в настольном масштабе, но с этапом фильтрации, перемещенным по порядку следования вслед за этапами разбавления и подкисления экстракта.

180 г сухого зеленого лущеного гороха было измельчено с помощью измельчающего приспособления миксера KitchenAid. 150 г мелко измельченной муки лущеного зеленого гороха было объединено с 1000 мл 0,15 М раствора CaCl₂ при температуре окружающей среды и перемешивалось в течение 30 минут для получения водного раствора белка. Остаточные сухие вещества были удалены центрифугированием с получением фугата (очищенной центрифугированием жидкости), имеющего содержание белка в 2,49 мас.%. 800 мл фугата было добавлено к 800 мл воды, и рН образца снижен до 3,00 разбавленной HCl. Разбавленный и подкисленный фугат был далее осветлен фильтрацией с получением прозрачного белкового раствора с содержание белка 1,26 мас.%. В результате фильтрации раствора после разбавления и подкисления показатель A600 раствора до мембранной обработки в этом испытании составил 0,012 по сравнению с 0,093 для разбавленного и подкисленного фильтрата из примера 5.

Отфильтрованный белковый раствор был уменьшен в объеме с 1292 мл до 157 мл концентрированием на PES-мембране, имеющей отсечение по молекулярной массе 10000 Да. После чего аликвота сконцентрированного раствора белка объемом в 120 мл была подвергнута диафильтрации на той же самой мембране с 600 мл RO-воды. Конечный подвергнутый диафильтрации, подкисленный сконцентрированный белковый раствор имел содержание белка 7,70 мас.% и представлял выход в 42,5 мас.% от исходного фугата, который был направлен на дальнейшую переработку. Подвергнутый диафильтрации подкисленный, сконцентрированный белковый раствор высушивался с получением продукта, содержание белка в котором было найдено равным 94,23% (N×6,25) d.b. Данный продукт был назван белковым изолятом GP701-02.

Было получено 8,55 г GP701-02. Был приготовлен раствор GP701-02 растворением сухого белка в количестве, достаточном для получения 0,48 г белка в 15 мл RO-воды, и измерена его величина рН с помощью рН-метра, а также оценены цвет и прозрачность прибором HunterLab Color Quest XE, использовавшимся в режиме пропускания.

Результаты представлены в нижеследующей таблице 9.

По результатам из таблицы 9 видно, что раствор GP701-02 был просвечивающим и имел легкое окрашивание. Уровень мутности был ниже, чем определенный для раствора GP701-01 в примере 5.

Раствор GP701-02 был нагрет до 95°С, выдержан при этой температуре в течение 30 секунд и затем немедленно охлажден до комнатной температуры в ванне со льдом. Затем с помощью HunterLab было проведено повторное измерение его прозрачности, результаты которого показаны в Таблице 10 ниже.

Как видно из результатов в таблице 10, тепловая обработка раствора GP701-02 привела к исключительно прозрачному раствору.

Пример 7

Этот пример иллюстрирует получение белкового изолята мелкой белой фасоли в настольном масштабе.

Около 150 г мелкой белой фасоли было измельчено с помощью измельчающего приспособления миксера KitchenAid. 120 г тонко измельченной муки мелкой белой фасоли было объединено с 1000 мл 0,15 М раствора CaCl₂ при температуре окружающей среды и перемешивалось в течение 30 минут для получения водного раствора белка. Остаточные количества твердого материала были удалены, а образовавшийся раствор белка осветлялся центрифугированием и фильтрацией с получением отфильтрованного белкового раствора, имеющего содержание белка 2,02 мас.%. 600 мл отфильтрованного раствора белка было добавлено к 600 мл RO-воды и рН образца снижен до 3,01 разбавленной HCl. В образце после регулирования рН было различимо некоторое количество тонкодисперсных взвешенных частиц, которые были удалены пропусканием образца через фильтровальную бумагу с размером пор в 25 мкм.

Образец разбавленного и подкисленного экстракционного белкового раствора был затем уменьшен в объеме с 1110 мл до 82 мл концентрированном на PES-мембране, имеющей отсечение по молекулярной массе 10000 Да. После чего аликвота ретентата объемом в 79 мл была подвергнута диафильтрации на той же самой мембране с 395 мл RO-воды. Конечный подвергнутый диафильтрации, подкисленный сконцентрированный белковый раствор имел содержание белка 10,37 мас.% и представлял выход в 67,6 мас.% от исходного отфильтрованного белкового раствора, который был направлен на дальнейшую переработку. Подвергнутый диафильтрации подкисленный, сконцентрированный белковый раствор высушивался с получением продукта, содержание белка в котором было найдено равным 93,75% (N×6,25) d.b. Данный продукт был назван белковым изолятом SWB701.

Было получено 8,26 г SWB701. Был приготовлен раствор SWB701 растворением сухого белка в количестве, достаточном для получения 0,48 г белка в 15 мл RO-воды, и измерена его величина рН с помощью pH-метра, а также оценены цвет и прозрачность прибором HunterLab Color Quest XE, использовавшимся в режиме пропускания. Результаты представлены в нижеследующей таблице 11.

По результатам из таблицы 11 видно, что раствор SWB701 был просвечивающим и имел легкое окрашивание.

Раствор SWB701 был нагрет до 95°С, выдержан при этой температуре в течение 30 секунд и затем немедленно охлажден до комнатной температуры в ванне со льдом. На приборе HunterLab было проведено повторное измерение его прозрачности, результаты которого показаны в таблице 12.

Как видно из результатов в таблице 12, было найдено, что тепловая обработка улучшала степень осветления и снижала уровень мутности раствора, делая при этом его более зеленым и менее желтым. Хотя уровень мутности раствора снижался, раствор белка, тем не менее, был просвечивающим, а не прозрачным.

Пример 8

Этот пример содержит оценку растворимости в воде GP701-02, полученного способом из примера 6, и SWB701, полученного способом из примера 7. Растворимость исследовалась с помощью модифицированной версии метода Morr и др., J.Food Sci. 50: 17151718.

В лабораторном стакане взвешивалось достаточное для получения 0,5 г белка количество сухого белка, а затем было добавлено приблизительно 45 мл очищенной обратным осмосом (RO) воды. Содержимое лабораторного стакана медленно перемешивалось в течение 60 минут с помощью магнитной мешалки. Сразу же после диспергирования белка определялся его рН и доводился до подходящего уровня (2, 3, 4, 5, 6 или 7) разбавленными NaOH или HCl. Также был приготовлен образец при его естественном показателе рН. В случае образцов с отрегулированным рН в течение 60 минут перемешивания его показатели рН периодически измерялись и корректировались. После перемешивания в течение 60 минут общий объем образцов был увеличен вплоть до 50 мл добавлением RO-воды, приводя к получению 1% (отношение массы к объему) белковой дисперсии. Содержание белка в дисперсии было измерено с помощью анализатора азота Leco FP528 Nitrogen Determinator. После этого аликвоты дисперсий центрифугировались при 7800 g в течение 10 минут, что приводило к получению седиментированного нерастворимого материала. После этого с помощью анализатора Leco было определено содержание белка в супернатанте.

Затем была рассчитана растворимость белка с использованием следующего уравнения:

Растворимость, % = (% белка в супернатанте / % белка в исходной дисперсии) × 100.

Естественные показатели рН белковых изолятов, полученных в примерах 6 и 7, представлены в следующей таблице 13.

Полученные результаты по растворимости представлены в следующей таблице 14.

Как видно из результатов в таблице 14, оба продукта с индексом 701 оказались исключительно хорошо растворимыми в диапазоне рН от 2 до 4.

Пример 9

Этот пример содержит оценку прозрачности водного раствора GP701-02, полученного способом из примера 6, и SWB701, полученного способом из примера 7.

Прозрачность 1% (отношение массы к объему) дисперсии белка, приготовленной, как описано в Примере 8, была оценена анализом образцов на приборе HunterLab ColorQuest XE, использовавшимся в режиме пропускания для получения данных по мутности, выражаемых в виде баллов процентной шкалы. Более низкое количество баллов соответствует большей прозрачности.

Полученные данные по прозрачности представлены в следующей таблице 15.

Как видно из результатов в таблице 15, растворы GP701-02 оказались по существу прозрачными или слегка мутными в диапазоне рН от 2 до 4. Растворы GP701-02 были мутными при более высоких значениях рН, при которых снижалась растворимость. Раствор SWB701 не имел никакой обнаруживаемой мутности при рН 2, но был заметно более непрозрачным при увеличенных показателях рН. Следует отметить, что растворимость белка в диапазоне рН от 3 до 4 была, тем не менее, очень высока даже при том, что растворы не были прозрачными.

Пример 10

Этот пример иллюстрирует получение белкового продукта из черной фасоли в настольном масштабе.

50 г муки черной фасоли было объединено с 500 мл 0,15 М раствора CaCl₂ при температуре окружающей среды и перемешивалось в течение 30 минут для получения водного раствора белка. Остаточные количества твердого материала были удалены, а образовавшийся раствор белка осветлялся центрифугированием и фильтрацией с получением отфильтрованного белкового раствора, имеющего содержание белка 1,18 мас.%. 450 мл отфильтрованного раствора белка было добавлено к 450 мл RO-воды и рН образца снижен до 3,09 разбавленной HCl.

Разбавленный и подкисленный экстракционный белковый раствор был затем уменьшен в объеме с 900 мл до 50 мл концентрированном на PES-мембране, имеющей отсечение по молекулярной массе 10000 Да. После чего аликвота ретентата объемом в 40 мл была подвергнута диафильтрации на той же самой мембране с 200 мл RO-воды. Конечный подвергнутый диафильтрации, подкисленный сконцентрированный белковый раствор имел содержание белка 6,23 мас.% и представлял выход приблизительно в 46,9 мас.% от исходного отфильтрованного белкового раствора, который был направлен на дальнейшую переработку. Подвергнутый диафильтрации подкисленный, сконцентрированный белковый раствор высушивался с получением продукта, содержание белка в котором было найдено равным 86,33% (N×6,25) d.b. Продукту было присвоено название BB701.

Было получено 2,19 г BB701. Был приготовлен раствор BB701 растворением сухого белка в количестве, достаточном для получения 0,48 г белка в 15 мл RO-воды, и измерена величина его рН с помощью pH-метра, а также оценены цвет и прозрачность прибором HunterLab Color Quest XE, использовавшимся в режиме пропускания. Результаты представлены в нижеследующей таблице 16.

По результатам из таблицы 16 видно, что раствор BB701 был просвечивающим и имел легкое окрашивание.

Раствор BB701 был нагрет до 95°С, выдержан при этой температуре в течение 30 секунд и затем немедленно охлажден до комнатной температуры в ванне со льдом. На приборе HunterLab было проведено повторное измерение его прозрачности, результаты которого показаны в таблице 17.

Как видно из результатов в таблице 17, было найдено, что тепловая обработка улучшала степень осветления и снижала уровень мутности раствора, делая при этом его менее красным и менее желтым. Хотя уровень мутности раствора снижался, раствор белка, тем не менее, был скорее мутным, чем прозрачным.

Пример 11

Этот пример иллюстрирует получение белкового изолята желтого гороха в полупромышленном масштабе.

20 кг муки лущеного желтого гороха было объединено с 200 л 0,15 М раствора CaCl₂ при температуре окружающей среды и перемешивалось в течение 30 минут для получения водного раствора белка. Остаточные сухие вещества были удалены центрифугированием с получением очищенной центрифугированием жидкости, имеющей содержание белка в 1,53 мас.%. 180,4 л фугата было добавлено к 231,1 л RO-воды, и рН образца снижен до величины около 3 разбавленной HCl. Разбавленный и подкисленный фугат был далее осветлен фильтрацией с получением прозрачного белкового раствора с содержание белка 0,57 мас.%, имеющего показатель рН 2,93.

Отфильтрованный раствор белка был уменьшен в объеме от 431 л до 28 л концентрированном на PES-мембране, имеющей отсечение по молекулярной массе 100000 Да и использовавшейся при температуре приблизительно 30°С. На этой стадии подкисленный белковый раствор с содержанием белка 6,35 мас.% был подвергнут диафильтрации 252 л RO-воды, с выполнением диафильтрации при температуре около 30°С. Образующийся подвергнутый диафильтрации раствор был далее сконцентрирован для получения 21 кг подкисленного, подвергнутого диафильтрации, сконцентрированного белкового раствора с содержанием белка 7,62 мас.%, который представлял выход в 58,0 мас.% от исходного фугата, который был направлен на дальнейшую переработку. Подвергнутый диафильтрации подкисленный, сконцентрированный белковый раствор высушивался с получением продукта, содержание белка в котором было найдено равным 103,27 мас.% (N×6,25) d.b. Данный продукт был назван белковым изолятом YP01-D11-11A YP701.

Пример 12

Этот пример содержит оценку содержания белка и фитиновой кислоты, а также активности ингибитора трипсина белкового изолята желтого гороха, полученного способом из примера 11, и промышленно выпускаемого белкового продукта желтого гороха под названием Propulse (Nutripea, Portage la Prairie, MB).

Содержание белка определялось методом сжигания с помощью анализатора LecoTruSpec N Nitrogen Determinator. Содержание фитиновой кислоты определялось способом Latta и Eskin (J. Agric. Food Chem., 28: 1313-1315). Активность ингибитора трипсина (TIA) в случае образца промышленно выпускаемого белка оценивалась по бариевому способу AOCS 12-75, и с помощью модифицированной версии этого способа -для случая продукта YP701, который в регидратированном виде имеет более низкий показатель рН.

Полученные результаты представлены в следующей таблице 18.

Из представленных в таблице 19 результатов видно, что YP701 по сравнению с товарным продуктом имел очень высокое содержание белка и низкое содержание фитиновой кислоты. Активность ингибитора трипсина в обоих продуктах была очень низкой.

Пример 13

Этот пример содержит оценку окраски в сухом виде и в форме раствора белкового изолята желтого гороха, полученного способом из примера 11, и промышленно выпускаемого белкового продукта желтого гороха под названием Propulse (Nutripea, Portage la Prairie, MB).

Цвет сухих порошков оценивался с помощью прибора HunterLab ColorQuest XE в режиме отражения. Показатели цвета представлены в следующей таблице 19.

Из данных таблицы 19 видно, что по сравнению с промышленно выпускаемым белковым продуктом желтого гороха порошок YP01-D11-11A YP701 был светлее и имел меньше красного и меньше желтого цвета в окраске.

Растворы белковых продуктов желтого гороха готовились растворением сухого белка в количествах, достаточных для обеспечения 0,48 г белка в 15 мл RO-воды. С помощью pH-метра был измерен рН растворов и оценены их цвет и прозрачность на приборе HunterLab Color Quest XE, используемом в режиме пропускания. К образцу Propulse был добавлен раствор соляной кислоты для снижения величины его рН до 3 и затем были проведены повторные измерения. Результаты представлены в нижеследующей таблице 20.

Из результатов в таблице 20 можно видеть, что раствор YP01-D11-11A YP701 был прозрачен, в то время как раствор Propulse был очень мутным вне зависимости от величины рН. Также вне зависимости от величины рН раствор YP01-D11-11 А YP701 был намного светлее, имел меньше красного и меньше желтого в своей окраске, чем раствор Propulse.

Пример 14

Этот пример содержит оценку тепловой стабильности в воде белкового изолята желтого гороха, полученного способом из примера 11, и промышленно выпускаемого белкового продукта желтого гороха под названием Propulse (Nutripea, Portage 1a Prairie, MB).

В RO-воде были приготовлены 2% (отношение массы к объему) белковые растворы YP01-D11-11A YP701 и Propulse. С помощью pH-метра были определены естественные величины рН растворов. Каждый образец был разделен на две порции и рН одной из таких порций раствором HCl был снижен до 3,00. Прозрачность контрольного раствора и раствора с отрегулированным рН была оценена посредством измерения мутности на приборе HunterLab Color Quest XE, использовавшимся в режиме пропускания. Затем растворы были нагреты до 95°С, выдержаны при этой температуре в течение 30 секунд и затем немедленно охлаждены до комнатной температуры в ванне со льдом. После этого была вновь измерена прозрачность растворов, подвергнутых тепловой обработке.

Данные по прозрачности белковых растворов до и после нагревания представлены в следующей таблице 21.

Как видно из результатов в таблице 21, растворы YP01-D11-11A YP701 были прозрачными до и после нагревания при обоих уровнях рН. Растворы Propulse были очень мутными при обоих уровнях рН и до, и после нагревания.

Пример 15

Этот пример содержит оценку растворимости в воде белкового изолята желтого гороха, полученного способом из примера 11, и промышленно выпускаемого белкового продукта желтого гороха под названием Propulse (Nutripea, Portage la Prairie, MB). Растворимость исследовалась на основе растворимости белка (именуемой белковым методом, модифицированным вариантом методики Morr и др., J. Food Sci. 50: 1715-1718) и общей растворимости продукта (именуемой методом осадка).

В лабораторном стакане был взвешен сухой белок в количестве, достаточном для обеспечения 0,5 г белка, после чего было добавлено небольшое количество очищенной обратным осмосом (RO) воды и смесь перемешана до образования однородной пасты. Затем была добавлена дополнительная вода, чтобы довести объем приблизительно до 45 мл. После чего содержимое лабораторного стакана медленно перемешивалось в течение 60 минут с помощью магнитной мешалки. Сразу же после диспергирования белка определялся рН и доводился до подходящего уровня (2, 3, 4, 5, 6 или 7) разбавленными NaOH или HCl. Также был приготовлен образец при его естественном показателе рН. В случае образцов с отрегулированным рН в течение 60 минут перемешивания показатели рН периодически измерялись и корректировались. После перемешивания в течение 60 минут общий объем образцов был увеличен вплоть до 50 мл добавлением RO-воды, приводя к получению 1% (отношение массы к объему) белковой дисперсии. Содержание белка в дисперсии было измерено с помощью анализатора Leco TruSpec N Nitrogen Determinator. Затем аликвоты дисперсии (20 мл) помещались в предварительно взвешенные центрифужные пробирки, которые высушивались в течение ночи в печи при 100°С, затем охлаждались в эксикаторе и пробирки закупоривались колпачками. Образцы центрифугировались при 7800 g в течение 10 минут, что приводило к получению седиментированного нерастворимого материала и прозрачного супернатанта. Содержание белка в супернатанте было измерено с помощью анализа Leco, а затем супернатант и колпачки пробирок были удалены и материал осадка высушивался в течение ночи в печи, нагретой до 100°С. На следующее утро пробирки были перенесены в эксикатор и охлаждены. Регистрировалась масса сухого материала осадков. Рассчитывалась сухая масса исходного белкового порошка умножением массы порошка на коэффициент ((100 - влажность порошка (%))/100). Затем вычислялась растворимость продукта двумя различными способами:

1) Растворимость (белковый метод), % = (% белка в супернатанте / % белка в исходной дисперсии) × 100.

2) Растворимость (метод осадка), % = (1 - (масса сухого нерастворимого материала осадка / ((масса 20 мл дисперсии / масса 50 мл дисперсии) × исходная масса сухого порошка белка))) × 100.

Естественные показатели рН в воде белкового изолята, полученного в Примере 11, и в промышленно выпускаемом белковом продукте желтого гороха (1% белка) показаны в таблице 22.

Полученные результаты по растворимости представлены в следующих таблицах 23 и 24.

Как видно из результатов в таблицах 23 и 24, YP01-D11-11A YP701 оказался хорошо растворимым в диапазоне рН от 2 до 4 и менее растворимым при более высоких величинах рН. Propulse был очень плохо растворим при всех исследовавшихся величинах рН.

Пример 16

Этот Пример содержит оценку прозрачности в воде белкового изолята желтого гороха, полученного способом из примера 11, и промышленно выпускаемого белкового продукта желтого гороха под названием Propulse (Nutripea, Portage la Prairie, MB).

Посредством измерения поглощения света на 600 нм была оценена прозрачность 1% (отношение массы к объему) белковых растворов, приготовленных согласно описанию в примере 15, при том, что более низкие показатели поглощения света указывали на более высокую прозрачность. Анализ образцов на приборе HunterLab ColorQuest XE в режиме пропускания также обеспечивал данные по выражаемой в процентах степени мутности, другому критерию прозрачности.

Результаты оценки прозрачности представлены в следующих таблицах 25 и 26.

Как видно из результатов в таблицах 25 и 26, растворы YP01-D11-11A YP701 оказались хорошо растворимыми в диапазоне рН от 2 до 4, но очень мутными при более высоких величинах рН. Растворы Propulse были очень мутными вне зависимости от величины рН.

Пример 17

Этот пример содержит оценку растворимости белкового изолята желтого гороха, полученного способом из примера 11, и промышленно выпускаемого белкового продукта желтого гороха под названием Propulse (Nutripea, Portage la Prairie, MB) в безалкогольном напитке (Sprite) и в спортивном напитке (Orange Gatorade). Растворимость определялась с белком, добавленным к напиткам без корректировки рН, и повторно в обогащенных белком напитках с рН, отрегулированным до уровня исходных напитков.

Когда растворимость оценивалась без регулирования рН, в лабораторном стакане взвешивался сухой белок в количестве, достаточном для обеспечения 1 г белка, добавлялось небольшое количество напитка и перемешивалось до образования однородной пасты. Добавлялись дополнительные количества напитка для доведения объема до 50 мл, а затем растворы медленно перемешивались на магнитной мешалке в течение 60 минут для получения 2% (отношение массы к объему) дисперсии белка. Содержание белка в образцах анализировалось с помощью Leco TruSpec N Nitrogen Determinator, затем аликвоты содержащих белок напитков центрифугировались в течение 10 минут при 7800 g, и измерялось содержание белка в супернатанте.

Растворимость, % = (% белка в супернатанте / % белка в исходной дисперсии) × 100.

Когда оценивалась растворимость с корректировкой рН, были измерены показатели рН безалкогольного напитка (Sprite) (3,42) и спортивного напитка (Orange Gatorade) (3,11) без добавок белка. В лабораторном стакане взвешивался сухой белок в количестве, достаточном для обеспечения 1 г белка, добавлялось небольшое количество напитка и перемешивалось до образования однородной пасты. Добавлялись дополнительные количества напитка для доведения объема приблизительно до 45 мл, а затем растворы медленно перемешивались в течение 60 минут на магнитной мешалке. Измерялся рН содержащих белок напитков сразу же после диспергирования белка и затем по мере необходимости с помощью HCl или NaOH корректировался до рН исходных, не содержащих белка напитков. Показатели рН измерялись и корректировались в периодическом режиме на протяжении 60 минут перемешивания. После перемешивания в течение 60 минут общий объем каждого раствора доводился дополнительным напитком до 50 мл, приводя к 2% (отношение массы к объему) белковой дисперсии. Содержание белка в образцах анализировалось с помощью Leco TruSpec N Nitrogen Determinator, затем аликвоты содержащих белок напитков центрифугировались в течение 10 минут при 7800 g, и измерялось содержание белка в супернатанте.

Растворимость, % = (% белка в супернатанте / % белка в исходной дисперсии) × 100.

Полученные результаты представлены в следующей таблице 27.

Как видно из результатов в таблице 27, YP01-D11-11A YP701 продемонстрировал высокую растворимость в Sprite и Orange Gatorade. Поскольку YP701 является подкисленным продуктом, его добавление значительным образом рН напитков не изменяло. Propulse был очень плохо растворим во всех исследовавшихся напитках. Добавление Propulse увеличивало рН напитков, однако при снижении рН напитка обратно до его исходной (без белка) величины растворимость белка не улучшалась.

Пример 18

Этот пример содержит оценку прозрачности белкового изолята желтого гороха, полученного способом из примера 11, и промышленно выпускаемого белкового продукта желтого гороха под названием Propulse (Nutripea, Portage la Prairie, MB) в безалкогольном напитке и в спортивном напитке.

Была оценена прозрачность 2% (отношение массы к объему) белковых дисперсий, полученных в безалкогольном напитке (Sprite) и спортивном напитке (Orange Gatorade) в примере 17, с помощью описанных в примере 16 способов определения мутности, использующих A600 и HunterLab.

Полученные результаты представлены в следующих таблицах 28 и 29.

Из результатов таблиц 28 и 29 можно видеть, что добавление к безалкогольному напитку и спортивному напитку YP01-D11-11A YP701 не привело ни к какому или к небольшому увеличению мутности, в то время как добавление Propulse сделало напитки очень мутными, даже в случае выполнения корректировки рН.

Резюме

Подытоживая данное описание, настоящее изобретение предоставляет новые продукты из белков бобовых, которые являются полностью растворимыми и образуют термически стабильные, предпочтительно прозрачные растворы в кислотном диапазоне рН и пригодны для белкового обогащения водных систем, включая безалкогольные напитки и спортивные напитки, не приводя к осаждению белка. В объеме настоящего изобретения также возможны различные его модифицирования.

Реферат

Группа изобретений относится к пищевой промышленности. Для получения белкового продукта из зернобобовых, имеющего содержание белка из расчета на сухую массу (N×6,25) 60-100 мас.%, способ осуществляют следующим образом. Проводят экстракционную обработку источника белка зернобобовых водным раствором хлорида кальция, при необходимости содержащим антиоксидант, с целью солюбилизации белка и образования водного раствора. Частично отделяют водный раствор белка зернобобовых от остаточных количеств источника белка. При необходимости разбавляют водный раствор белка. Регулируют показатель рН раствора до величины от 1,5 до 4,4. При необходимости осветляют раствор, если он еще не является прозрачным. В качестве варианта после экстракционной обработки разбавляют и регулируют рН водного раствора белка зернобобовых и остатков источника белка зернобобовых до величины от 1,5 до 4,4 с последующим отделением подкисленного водного раствора белка от остатков источника белка зернобобовых. При необходимости концентрируют, диафильтруют и высушивают раствор белка. Группа изобретений обеспечивает получение продукта, который используют для обогащения водных систем, включая безалкогольные напитки и спортивные напитки, который является растворимым в воде и обеспечивает термически стабильные растворы в кислотном диапазоне значений рН ниже 4,4 без осаждения белка. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 29 табл., 18 пр.

Формула