Получение растворимого соевого продукта ("8704") - RU2631000C2

Описание

Ссылки на родственные заявки

Данная заявка претендует на приоритет в рамках 35 USC 119(e) на предварительные заявки на патенты США №61/457721, зарегистрированная 19 мая 2011 года, и 61/457815, зарегистрированная 9 июня 2011 года.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение направлено на получение соевых белковых продуктов.

Уровень техники

В заявках на патенты США №12/603 087 (7865-415), зарегистрированная 21 октября 2009 года (публикация патента США №2010-0098818), и 12/923 897 (7865-454), зарегистрированная 13 октября 2010 года (публикация патента США №2011-0038993), которые были переуступлены правопреемнику настоящего документа, и раскрытие которых включено в настоящий документ путем отсылки, приведено описание получения соевого белкового продукта, предпочтительно изолята соевого белка, который полностью растворим и способен обеспечить прозрачные и термостабильные растворы при низких значениях pH. Данный белковый продукт может быть использован для обогащения белком, в особенности, безалкогольных напитков и напитков для спортсменов, а также других кислых водных систем, без образования осадков белка. Соевый белковый продукт получают экстракцией источника соевого белка водным раствором хлорида кальция при естественных pH, при необходимости, разбавляя полученный раствор соевого белка, доводя pH водного раствора соевого белка до pH, равного от примерно 1,5 до примерно 4,4, предпочтительно от примерно 2,0 до примерно 4,0, и получают подкисленный прозрачный раствор соевого белка, который при необходимости может быть сконцентрирован и подвергнут диафильтрации перед высушиванием.

Раскрытие изобретения

В настоящее время было обнаружено, что соевые белковые продукты, обладающие сходными свойствами с теми продуктами, которые получают в соответствии с вышеуказанными заявками, могут быть получены при условии, что необязательные стадии разведения и подкисления осуществляют перед отделением раствора соевого белка от оставшегося материала источника соевого белка.

Однако, в отличие от соевого белкового продукта, полученного, как описано в вышеуказанных заявках, продукт, полученный в соответствии с настоящим изобретением, содержал в заметных количествах фитиновую кислоту, которая может быть ответственной за некоторое ухудшение свойств, проявляемых в растворе соевым белковым продуктом, полученным в настоящем документе, по сравнению с соевым белковым продуктом, полученным в вышеупомянутых заявках.

В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения, обеспечивают способ получения соевого белкового продукта с содержанием соевого белка, равным, по меньшей мере, примерно 60% (по массе) (N×6,25) по отношению к сухому весу, способ включающий:

(a) экстракцию источника соевого белка водным раствором хлорида кальция для солюбилизации соевого белка из источника белка и для формирования водного раствора соевого белка,

(b) при необходимости разбавление смеси водного раствора соевого белка и оставшегося источника соевого белка,

(c) доведение pH смеси водного раствора соевого белка и оставшегося источника соевого белка до pH, равного от примерно 1,5 до примерно 4,4, предпочтительно от примерно 2 до примерно 4,

(d) отделение подкисленного водного раствора соевого белка от оставшегося источника соевого белка,

(e) при необходимости концентрирование подкисленного водного раствора соевого белка при одновременном поддержании ионной силы в значительной степени постоянной с помощью технологии с применением селективных мембран,

(f) при необходимости диафильтрование концентрированного раствора соевого белка, и

(g) при необходимости высушивание концентрированного раствора соевого белка.

Соевый белковый продукт предпочтительно представляет собой изолят с содержанием белка, равным по меньшей мере примерно 90% (по массе), предпочтительно по меньшей мере, примерно 100% (по массе), (N×6,25) d.b.

Настоящее изобретение дополнительно обеспечивает соевый белковый продукт, предпочтительно изолят соевого белка, который растворим в воде, формирует термостабильные растворы при кислых значениях pH и полезен для обогащения белком водных систем, включая безалкогольные напитки и напитки для спортсменов. Соевый белок в продукте не гидролизован.

Соевый белковый продукт, обеспеченный данным документом, может быть обеспечен в виде его водного раствора, имеющего приемлемую степень прозрачности при кислых значениях pH и обладающий термостабильностью при данных значениях pH.

Соевый белковый продукт может быть смешан с порошкообразными напитками для образования водных безалкогольных напитков или напитков для спортсменов путем растворения смеси в воде. Данная смесь может представлять собой порошкообразный напиток.

Поскольку настоящее изобретение относится, главным образом, к получению изолята соевого белка, предполагается, что могут быть обеспечены соевые белковые продукты меньшей чистоты, которые имеют свойства, аналогичные изоляту соевого белка. Такие продукты с меньшей чистотой могут иметь концентрацию белка, равную, по меньшей мере, примерно 60% по массе (N×6,25) d.b.

В другом аспекте настоящего изобретения, обеспечивают водный раствор соевого продукта, обеспечиваемого настоящим документом, который термостабилен при низких pH. Водный раствор может представлять собой напиток.

Соевый белковый продукт, полученный в соответствии со способом настоящего документа, утрачивает характерный бобовый привкус соевых белковых продуктов и пригоден не только для обогащения белком кислой среды, но и может быть применен в широком спектре традиционных применений белковых продуктов, включая без ограничения обогащение белком пищевых продуктов и напитков, подвергшихся технологической обработке, эмульгирование масел в качестве средства для придания определенной консистенции в хлебобулочных изделиях и пенообразующего средства в продуктах, захватывающих газы. Кроме того, соевый белковый продукт может быть сформирован в белковые волокна, применяемые в аналогах мяса, и может быть применен в качестве заменителя яичного белка или наполнителя в пищевых продуктах, в которых яичный белок применяют в качестве связующего. Соевый белковый продукт также может быть применен в пищевых добавках. Соевый белковый продукт также может быть применен в аналогах молочных продуктов или в продуктах, которые представляют собой молочные/соевые смеси. Другие применения соевого белкового продукта - это применение в кормах для домашних животных, в кормах для животных и в промышленных и косметических целях и в средствах личной гигиены.

Осуществление изобретения

Начальная стадия способа обеспечения соевого белкового продукта включает солюбилизацию соевого белка из источника соевого белка. Источник соевого белка может представлять собой соевые бобы или любой соевый продукт или побочный продукт, полученный в результате переработки соевых бобов, включая без ограничения, соевый жмых, соевые хлопья, соевую крупу и соевую муку. Источник соевого белка может быть применен в необезжиренной форме, в частично обезжиренной форме или в полностью обезжиренной форме. Если источник соевого белка содержит заметное количество жира, при выполнении способа обычно необходима стадия удаления жира. Соевый белок, извлеченный из источника соевого белка, может представлять собой естественный белок соевых бобов, или белковоподобное вещество может представлять собой белок, модифицированный с помощью генетических манипуляций, но характеризующийся гидрофобностью и полярными свойствами природного белка.

Солюбилизацию белка из материала источника соевого белка удобнее всего проводить с помощью раствора хлорида кальция, хотя могут быть применены растворы других солей кальция. Кроме того, могут быть применены другие щелочноземельные соединения, такие как соли магния. Помимо этого, экстракция соевого белка из источника соевого белка может быть выполнена с помощью раствора соли кальция в комбинации с раствором другой соли, такой как хлорид натрия. Дополнительно, экстракция соевого белка из источника соевого белка может быть выполнена с помощью воды или раствора другой соли, такой как хлорид натрия, с солью кальция, впоследствии добавляемой к водному раствору соевого белка, полученного на стадии экстракции. Осадок, сформировавшийся после добавления соли кальция удаляют перед последующей обработкой.

С ростом концентрации раствора кальциевой соли, степень солюбилизации белка из источника соевого белка сначала возрастает и увеличивается до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное значение. Любое последующее увеличение в концентрации соли не приводит к увеличению общего количества солюбилизированного белка. Концентрация раствора кальциевой соли, которая вызывает максимальную солюбилизацию белка, меняется в зависимости от выбранной соли. Обычно предпочтительно применять соль в концентрации менее чем примерно 1,0 М и более предпочтительно в концентрации, равной от примерно 0,10 до примерно 0,15 М.

В периодическом способе, солюбилизацию белка солью проводят при температуре, равной от примерно 1°C до примерно 100°C, предпочтительно от примерно 15°C до примерно 65°C, более предпочтительно от примерно 50°C до примерно 60°C, предпочтительно сопровождая перемешиванием для снижения времени солюбилизации, которое, как правило, равно от примерно 1-й минуты до примерно 60 минут. Предпочтительно для осуществления солюбилизации следует экстрагировать настолько максимально возможное количество белка из источника соевого белка, насколько это практически возможно, таким образом, чтобы обеспечить высокий общий выход продукта.

В непрерывном процессе экстракцию соевого белка из источника соевого белка осуществляют любым способом, согласующимся с осуществлением непрерывной экстракции соевого белка из источника соевого белка. В одном из воплощений, источник соевого белка непрерывно перемешивают с раствором кальциевой соли, и смесь поступает по трубе или трубопроводу, имеющему такую длину и скорость потока в течение времени пребывания, которые достаточны для осуществления желаемой экстракции в соответствии с параметрами, описанными в настоящем документе. При такой непрерывной процедуре, стадию солюбилизации солью проводят за время, равное от примерно 1-й минуты до примерно 60 минут, предпочтительно осуществляя солюбилизацию так, чтобы экстрагировать максимальное практически возможное количество белка из источника соевого белка. Солюбилизацию при непрерывной процедуре проводят при температурах от примерно 1°C до примерно 100°C, предпочтительно от примерно 15°C до примерно 65°C, более предпочтительно от примерно 50°C до примерно 60°C.

Экстракцию обычно проводят при pH, равном от примерно 4,5 до примерно 11, предпочтительно от примерно 5 до примерно 7. pH системы экстракции (источник соевого белка и раствор соли кальция) может быть доведен до любой желаемой величины в пределах диапазона, равного от примерно 4,5 до примерно 11, для применения на стадии экстракции с помощью любой удобной пищевой кислоты, как правило, соляной кислоты или фосфорной кислоты, или с помощью пищевой щелочи, как правило, гидроксида натрия, при необходимости.

Концентрация источника соевого белка в растворе кальциевой соли в ходе стадии солюбилизации может изменяться в широких пределах. Типичные величины концентрации равны от примерно 5 до примерно 15% (масс./объем).

Стадия экстракции белка водным раствором соли обладает дополнительным влиянием на солюбилизацию жиров, которые могут присутствовать в источнике соевого белка, что впоследствии приводит к присутствию жиров в водной фазе.

Концентрация белка в растворе белка, полученном на стадии экстракции, обычно равна от примерно 5 до примерно 50 г/л, предпочтительно от примерно 10 до примерно 50 г/л.

Водный раствор кальциевой соли может содержать антиоксидант. Антиоксидант может представлять собой любой подходящий антиоксидант, такой как сульфит натрия или аскорбиновая кислота. Количество примененного антиоксиданта может варьировать от примерно 0,01 до примерно 1% (по массе) от раствора, предпочтительно примерно 0,05% (по массе). Антиоксидант служит для ингибирования окисления любых фенольных соединений в растворе белка.

Смесь водного раствора соевого белка и оставшегося источника соевого белка может быть разбавлена, как правило, от примерно 0,5 до примерно 10 объемами, предпочтительно от примерно 0,5 до примерно 2 объемами, водного растворителя для того, чтобы снизить электропроводность смеси до величины, которая обычно равна менее примерно 90 мСм, предпочтительно от примерно 2 до примерно 18 мСм. Такое разбавление, как правило, осуществляют водой, хотя для разбавления может быть применен раствор соли, такой как хлорид натрия или хлорида кальция, имеющий электропроводность, равную вплоть до примерно 3 мСм.

Разбавитель, с которым смешивают комбинированный раствор соевого белка и оставшегося источника соевого белка, обычно имеет такую же температуру, как смесь раствора соевого белка и оставшегося источника соевого белка, но разбавитель может иметь температуру, равную от примерно 1°C до примерно 100°C, предпочтительно от примерно 15°C до примерно 65°C, более предпочтительно от примерно 50°C до примерно 60°C.

При необходимости разбавленную смесь раствора соевого белка и оставшегося источника соевого белка затем доводят до значения pH, равного от примерно 1,5 до примерно 4,4, предпочтительно от примерно 2 до примерно 4, добавлением любой подходящей пищевой кислоты. Подкисленная смесь имеет электропроводность, обычно равную менее чем примерно 95 мСм для разбавленной смеси или обычно равную менее чем примерно 115 мСм для неразбавленной смеси, в обоих случаях предпочтительно от примерно 2 до примерно 23 мСм.

Подкисленный водный раствор белка затем отделяют от оставшегося источника соевого белка, любым подходящим способом, таким как способ с применением декантерной центрифуги или любого подходящего сита, с последующим отделением с помощью диска центрифуги и/или фильтрования, для удаления материала оставшегося источника соевого белка. Стадию отделения обычно осуществляют при температуре при необходимости разбавленной смеси раствора соевого белка и материала оставшегося соевого белка с доведенным pH, но она может быть осуществлена при любой температуре в диапазоне от примерно 1°C до примерно 100°C, предпочтительно от примерно 15°C до примерно 65°C, более предпочтительно от примерно 50°C до примерно 60°C. Отделенный остаточный источник соевого белка может быть высушен для утилизации.

Альтернативно, отделенный остаточный источник соевого белка может быть обработан для извлечения некоторого количества оставшегося белка. Отделенный остаточный источник соевого белка может быть обработан с помощью обычной процедуры изоэлектрического осаждения или с помощью любой другой подходящей процедуры извлечения оставшегося белка.

Если источник соевого белка содержит значительные количества жира, как описано в патентах США №5,844086 и 6,005076, переуступленных правопреемнику настоящего документа и раскрытие которых включено в настоящий документ путем отсылки, то затем могут быть осуществлены стадии обезжиривания, описанные в этих документах для водного раствора белка. Альтернативно, обезжиривание отделенного водного раствора белка может быть достигнуто с помощью любой другой подходящей процедуры.

Подкисленный водный раствор соевого белка может быть подвергнут тепловой обработке для инактивации термолабильных антипитательных факторов, таких как ингибиторы трипсина, присутствующих в таком растворе как результат экстрагирования из материала источника соевого белка на стадии экстракции. Такая стадия нагревания также обеспечивает дополнительное преимущество, так как снижает микробную нагрузку. Обычно, раствор белка нагревают до температуры, равной от примерно 70°C до примерно 160°C, в течение от примерно 10 секунд до примерно 60 минут, предпочтительно от примерно 80°C до примерно 120°C в течение от примерно 10 секунд до примерно 5 минут, более предпочтительно от примерно 85°C до примерно 95°C, в течение от примерно 30 секунд до примерно 5 минут. Подвергнутый тепловой обработке подкисленный раствор соевого белка затем может быть охлажден для дальнейшей обработки, как описано ниже, до температуры, равной от примерно 2°C до примерно 65°C, предпочтительно от примерно 50°C до примерно 60°C.

Альтернативно, данные стадии термической обработки могут быть осуществлены перед отделением подкисленного водного раствора белка от оставшегося источника соевого белка, как описано выше.

Подкисленный водный раствор соевого белка может быть обработан адсорбентом, таким как порошкообразный активированный уголь или гранулированный активированный уголь, для удаления соединений, придающих окраску и/или запах. Такая обработка адсорбентом может быть осуществлена в любых подходящих условиях, обычно при температуре окружающей среды отделенного водного раствора белка. Для порошкообразного активированного угля, применяют количество, равное от примерно 0,025% до примерно 5% (масс./объем), предпочтительно от примерно 0,05% до примерно 2% (масс./объем). Адсорбирующее средство может быть удалено из раствора сои любыми подходящими способами, например, фильтрованием.

При необходимости обезжиренный, при необходимости подвергнутый тепловой обработке и при необходимости обработанный адсорбентом подкисленный водный раствор соевого белка может быть при необходимости осветлен до блеска любыми подходящими способами, такими как фильтрование, для удаления каких-либо остаточных твердых частиц.

Полученный подкисленный водный раствор соевого белка может быть непосредственно высушен для получения соевого белкового продукта. Для того чтобы обеспечить соевый белковый продукт, имеющий пониженное содержание примесей и пониженное содержание соли, такой как изолят соевого белка, подкисленный водный раствор соевого белка может быть обработан перед высушиванием.

Подкисленный водный раствор соевого белка может быть сконцентрирован для увеличения концентрация белка в этом растворе при сохранении его ионной силы в значительной степени постоянной. Такую концентрация обычно создают для обеспечения концентрированного раствора соевого белка с концентрацией белка, равной от примерно 50 до примерно 300 г/л, предпочтительно от примерно 100 до примерно 200 г/л.

Стадия концентрирования может быть выполнена любым подходящим способом в соответствии с периодическим или непрерывным режимом, например, с применением любой удобной селективной мембранной технологии, такой как ультрафильтрация или диафильтрация, с применением таких мембран, как мембраны из полых волокон или спиральновитые мембраны, с подходящим отсечением по молекулярной массе, таким как от примерно 3000 до примерно 1000000 дальтон, предпочтительно от примерно 5000 до примерно 100000 дальтон, имеющих в зависимости от различий в материалах и конфигурациях мембраны, и, для непрерывного режима, такие размеры, чтобы иметь возможность получить желаемую степень концентрации при прохождении водного раствора белка через мембраны.

Как хорошо известно, ультрафильтрование и подобные методики с применением селективных мембран позволяют низкомолекулярным соединениям проходить сквозь них и не допускают прохождения соединений с более высокой молекулярной массой. Соединения с низкой молекулярной массой включают не только ионы пищевых солей, но также вещества с низкой молекулярной массой, экстрагированные из материала источника, такие как углеводы, пигменты, белки с низкой молекулярной массой и антипитательные факторы, такие как ингибиторы трипсина, которые сами представляют собой белки с низкой молекулярной массой. Отсечение по молекулярной массе мембраны, как правило, выбирают так, чтобы обеспечить удержание существенной доли белка в растворе, в то же время, позволяя имеющимся примесям проходить через мембрану в зависимости от различий в материалах и конфигурациях мембран.

Концентрированный раствор соевого белка затем может быть подвергнут стадии диафильтрации с применением воды или разбавленного солевого раствора. Раствор для диафильтрации может иметь свой естественный pH, или иметь pH, равный pH раствора белка, подвергаемого диафильтрации, или иметь любую промежуточную величину pH. Такая диафильтрация может быть выполнена с применением от примерно 1-го до примерно 40 объемов раствора для диафильтрации, предпочтительно от примерно 2-х до примерно 25 объемов раствора для диафильтрации. При выполнении диафильтрации дополнительные количества примесей удаляют из водного раствора соевого белка путем его пропускания с фильтратом через мембрану. Это способствует очистке водного раствора белка и также может снижать его вязкость. Операцию диафильтрации можно выполнять до тех пор, пока в фильтрате присутствуют значительные дополнительные количества примесей или видимых окрашивающих веществ, или пока концентрат не достигнет достаточной степени очистки - такой, чтобы, после высушивания, можно было обеспечить изолят соевого белка с содержанием белка, равным, по меньшей мере, примерно 90% (по массе) (N×6,25) d.b. Такая диафильтрация может быть выполнена с применением той же мембраны, которую применяли на стадии концентрирования. Однако, если это желательно, то стадию диафильтрации можно осуществить с применением отдельной мембраны с отсечением по молекулярной массе, такой как мембрана, имеющая отсечение по молекулярной массе в диапазоне, равном от примерно 3000 до примерно 1000000 дальтон, предпочтительно от примерно 5000 до примерно 100000 дальтон, в зависимости от различий в материалах и конфигурациях мембран.

Альтернативно, стадия диафильтрации может быть применена к подкисленному водному раствору белка перед концентрированием или к частично сконцентрированному подкисленному водному раствору белка. Диафильтрации также может быть применена в нескольких точках в ходе концентрирования. Если диафильтрацию применяют перед концентрированием или к частично сконцентрированному раствору, то полученный диафильтрованный раствор затем может быть дополнительно сконцентрирован. Снижения вязкости достигают многократным диафильтрованием, поскольку раствор белка концентрируется, это позволяет в итоге получить полностью сконцентрированный раствор белка. Это снижает объем материала, подлежащего высушиванию.

Стадия концентрирования и стадия диафильтрации может быть осуществлена в настоящем документе таким способом, что извлекаемый впоследствии соевый белковый продукт, будет содержать менее чем примерно 90% (по массе) белка (N×6,25) d.b., например, по меньшей мере, примерно 60% (по массе) белка (N×6,25) d.b. С помощью частичного концентрирования и/или частичного диафильтрования водного раствора соевого белка можно лишь частично удалить примеси. Данный раствор белка затем может быть высушен для обеспечения соевого белкового продукта с пониженными показателями чистоты. Соевый белковый продукт по-прежнему способен производить термостабильные растворы белков в кислых условиях.

Антиоксидант может присутствовать в среде диафильтрации в течение, по меньшей мере, части стадии диафильтрации. Антиоксидант может представлять собой любой подходящий антиоксидант, такой как сульфит натрия или аскорбиновую кислоту. Количество антиоксиданта, примененного в среде диафильтрации, зависит от примененных веществ и может варьировать от примерно 0,01 до примерно 1% (по массе), предпочтительно примерно 0,05% (по массе). Антиоксидант служит для ингибирования окисления любых фенольных соединений, присутствующих в растворе соевого белка.

Стадия концентрирования и необязательная стадия диафильтрации может быть выполнена при любой подходящей температуре, обычно при от примерно 2°C до примерно 65°C, предпочтительно от примерно 50°C до примерно 60°C, и за период времени, достаточный для достижения желаемой степени концентрации и диафильтрации. Температура и другие примененные условия до некоторой степени зависят от приспособления, в которое встроена мембрана, примененного для осуществления операции с помощью мембраны, желаемой концентрации раствора белка и эффективности удаления примесей в фильтрате.

В сое существуют два основных ингибитора трипсина, а именно: ингибитор Кунитца, который представляет собой термолабильную молекулу с молекулярной массой, равной приблизительно 21000 дальтон, и ингибитор Баумана-Бирка, более термостабильная молекула с молекулярной массой, равной от примерно 8000 дальтон. Уровень активности ингибитора трипсина в конечном соевом белковом продукте можно контролировать путем манипулирования различными технологическими параметрами.

Как было отмечено выше, тепловая обработка подкисленного водного раствора соевого белка может быть применена для инактивации термолабильных ингибиторов трипсина. Частично концентрированный или полностью концентрированный подкисленный водный раствор соевого белка также может быть подвергнут тепловой обработке для инактивации термолабильных ингибиторов трипсина. Если тепловую обработку применяют для частично концентрированного подкисленного водного раствора соевого белка, то затем полученный подвергнутый тепловой обработке раствор может быть дополнительно сконцентрирован.

Кроме того, стадии концентрации и/или диафильтрации могут быть выполнены способом, благоприятным для удаления ингибиторов трипсина в фильтрате наряду с другими примесями. Удалению ингибиторов трипсина способствует применение мембраны с порами большего размера, таких как от примерно 30000 до примерно 1000000 Да, эксплуатация мембраны при повышенных температурах, таких как от примерно 30°C до примерно 65°C, предпочтительно от 50°C до примерно 60°C, и применение больших объемов среды диафильтрации, например, от примерно 10 до примерно 40 объемов.

Получение и пропускание через мембраны раствора белка при низких pH, равного от примерно 1,5 до примерно 3, может снизить активность ингибитора трипсина по сравнению с получением и пропусканием раствора при более высоком pH, равном от примерно 3 до примерно 4,4. Если раствор белка концентрируют и диафильтруют на нижней границе pH-диапазона, то может быть желательно снизить pH концентрата перед высушиванием. pH концентрированного и диафильтрованного раствора белка может быть снижен до желаемой величины, например, до pH 3, добавлением любой подходящей пищевой щелочи, такой как гидроксид натрия.

Помимо этого снижение в активности ингибитора трипсина может быть достигнуто путем воздействия на материалы сои восстановителями, которые разрушают или перестраивают дисульфидные связи ингибиторов. Подходящие восстановители включают сульфит натрия, цистеин и N-ацетилцистеин.

Добавление таких восстановителей может быть выполнено на различных этапах всего процесса. Восстановитель может быть добавлен с источником материала соевого белка на стадии экстракции, может быть добавлен к водному раствору соевого белка с последующим удалением оставшегося материала источника соевого белка, может быть добавлен к концентрированному раствору белка перед или после диафильтрации или может быть смешан в сухом виде с высушенным соевым белковым продуктом. Добавление восстановителя может быть объединено со стадией термической обработки и стадиями пропускания через мембраны, как описано выше.

Если желательно сохранить активные ингибиторы трипсина в концентрированном растворе белка, то это может быть достигнуто путем устранения или снижения интенсивности стадий термической обработки, отказа от применения восстановителей, проведения стадий концентрирования и диафильтрации на границе высоких значений pH-диапазона, таких как от pH 3 до примерно 4,4, применяя мембрану для концентрирования и диафильтрации с меньшим размером пор, эксплуатируя мембрану при пониженных температурах и применяя меньшие объемы среды для диафильтрации.

При необходимости концентрированный и при необходимости диафильтрованный раствор белка может быть подвергнут дополнительной операции обезжиривания, как описано в патентах США №5 844086 и 6005076. Альтернативно, обезжиривание концентрированного и при необходимости диафильтрованного раствора белка может быть достигнуто с помощью любой другой подходящей процедуры.

Концентрированный и при необходимости диафильтрованный водный раствор белка может быть обработан адсорбентом, таким как порошкообразный активированный уголь или гранулированный активированный уголь, для удаления соединений, придающих цвет и/или запах. Такая обработка адсорбентом может быть осуществлена в любых подходящих условиях, обычно при температуре окружающей среды концентрированного раствора белка. Для порошкообразного активированного угля применяют количество, равное от примерно 0,025% до примерно 5% (масс./объем), предпочтительно от примерно 0,05% до примерно 2% (масс./объем). Адсорбент может быть удален из раствора соевого белка любыми подходящими способами, такими как фильтрование.

Концентрированный и при необходимости диафильтрованный водный раствор соевого белка может быть высушен с помощью любой подходящей методики, такой как сушка распылением или сублимационная сушка. Перед высушиванием раствор соевого белка может быть подвергнут стадии пастеризации. Такая пастеризация может быть выполнена в любых желаемых условиях пастеризации. Обычно, концентрированный и при необходимости диафильтрованный раствор соевого белка нагревают до температуры, равной от примерно 55°C до примерно 70°C, предпочтительно от примерно 60°C до примерно 65°C, в течение от примерно 30 секунд до примерно 60 минут, предпочтительно от примерно 10 минут до примерно 15 минут. Пастеризованный концентрированный раствор соевого белка затем может быть охлажден для высушивания предпочтительно до температуры, равной от примерно 25°C до примерно 40°C.

Сухой соевый белковый продукт имеет содержание белка, превышающее примерно 60% (по Macc.)(N×6,25) d.b. Предпочтительно сухой соевый белковый продукт представляет собой изолят с высоким содержанием белка, превышающим примерно 90% (по массе) белка, предпочтительно по меньшей мере примерно 100% (по массе) (N×6,25) d.b.

Соевый белковый продукт, полученный в настоящем документе, растворим в кислой водной среде, что делает этот продукт идеальным для включения в напитки как газированные, так и негазированные, обеспечивая их обогащение белком. Такие напитки имеют широкий спектр кислых значений pH, в пределах от примерно 2,5 до примерно 5.

Для обеспечения обогащения белком таких напитков соевый белковый продукт, обеспеченный данным документом, может быть добавлен к таким напиткам в любом подходящем количестве, например, по меньшей мере, примерно 5 г соевого белка на порцию. Добавленный соевый белковый продукт растворяется в напитке и остается растворенным после термической обработки. Соевый белковый продукт может быть смешан с порошком для приготовления напитков перед восстановлением напитка путем растворения в воде. В некоторых случаях, может быть необходима модификация по сравнению с нормальной композицией напитков для совместимости с композицией изобретения, если компоненты, присутствующие в напитке могут негативно повлиять на способность композиции изобретения оставаться растворенной в напитке.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

Данный пример иллюстрирует получение нового изолята соевого белка способом изобретения.

30 кг обезжиренных соевых белых хлопьев добавляли к 300 л раствора 0,15 М CaCl₂ при температуре окружающей среды и перемешивали в течение 30 минут для обеспечения водного раствора белка. Добавляли 300 л очищенной с помощью обратного осмоса (RO) воды и pH системы снижали до примерно 3 раствором HCl. Оставшиеся соевые белые хлопья затем удаляли, и полученный раствор белка осветляли центрифугированием и фильтрованием для обеспечения 520 л подкисленного раствора белка, с содержанием белка равным 1,63% по массе. Подкисленный раствор подвергали тепловой обработке при 90°C в течение 30 секунд, затем охлаждали до 30°C для дальнейшей обработки.

Объем подвергнутого тепловой обработке подкисленного раствора белка снижали с 520 л до 141 л концентрированием на полиэфирсульфоновой мембране, имевшей отсечение по молекулярной массе, равное 100000 дальтон, которую эксплуатировали при температуре, равной приблизительно 30°C. На этом этапе раствор белка, с содержанием белка, равным 5,02% (по массе), диафильтровали 212 литрами RO-воды, операцию диафильтрации осуществляли при приблизительно 30°C. Диафильтрованный раствор затем дополнительно концентрировали до объема, равного 71 л. Аликвоту, равную 31 л концентрированного раствора белка, диафильтровали дополнительными 225 л RO-воды, операцию диафильтрации осуществляли при приблизительно 29°C. После данной второй диафильтрации, раствор белка концентрировали от содержания белка, равного 10,12% по массе, до содержания белка, равного 12,05% по массе, затем разбавляли водой до содержания белка, равного 6,04% по массе, для облегчения распылительной сушки. Раствор белка перед распылительной сушкой извлекали с выходом, равным 38,6% (по массе) от исходного фильтрованного раствора белка. Диафильтрованный, концентрированный и разбавленный раствор белка затем высушивали с получением продукта, содержание белка в котором согласно измерениям было равно 97,40% (N×6,25) d.b. Продукту было дано наименование S017-D12-10A S704H.

Раствор S017-D12-10A S704H получали растворением такого количества порошкообразного белка, чтобы его было достаточно для получения 0,48 г белка в 15 мл очищенной с помощью обратного осмоса воды, и цвет и прозрачность оценивали с помощью спектрофотометра «HunterLab ColorQuest ХЕ», работавшего в режиме пропускания. pH раствора измеряли с помощью pH-метра.

Величины рН, цвета и прозрачности величины приведены в следующей таблице 1.

Как можно видеть из таблицы 1, раствор S017-D12-10A S704H в воде был полупрозрачным, не прозрачным.

Цвет сухого порошка также оценивали с помощью спектрофотометра «HunterLab ColorQuest ХЕ» в режиме отражения. Цветовые величины приведены в следующей таблице 2.

Как можно видеть из таблицы 2, сухой продукт был очень светлым по цвету.

Пример 2

Данный пример содержит оценку термостабильности в воде изолята соевого белка, полученного способом по примеру 1.

Раствор S017-D12-10A S704H получали растворением такого количества порошкообразного белка, чтобы его было достаточно для обеспечения 1,6 г белка в 80 мл очищенной с помощью обратного осмоса воды. Определили, что pH раствора был равен 3,37. Образец разделили на две порции и pH одной порции снизили до 3,00 раствором HCl. Прозрачность контрольного раствора и раствора с доведенным pH оценивали путем измерения мутности с помощью спектрофотометра «HunterLab ColorQuest ХЕ». Затем растворы затем нагревали до 95°C, инкубировали при данной температуре в течение 30 секунд и затем незамедлительно охлаждали до комнатной температуры на ледяной бане. Затем снова измеряли прозрачность подвергнутых тепловой обработке растворов.

Прозрачность растворов белка до и после нагревания представлена в следующей таблице 3.

Как можно видеть из результатов, представленных в таблице 3, было обнаружено, что исходные растворы S017-D12-10A S704H были довольно мутными, в особенности, при естественном pH. Однако растворы были термостабильными, с уровнем мутности, действительно снижающимся под действием тепловой обработки.

Пример 3

Данный пример содержит оценку растворимости в воде изолята соевого белка, полученного способом по примеру 1. Растворимость тестировали на основе растворимости белка (обозначено как белковый способ, модифицированная версия методики, описанной Morr et al., в работе J. Food Sci. 50: 1715-1718) и на основе общей растворимости продукта (обозначено как осадочный способ).

Достаточное для обеспечения 0,5 г белка количество порошкообразного белка отвешивали в химическом стакане и затем добавляли небольшое количество очищенной с помощью обратного осмоса (RO) воды и смесь перемешивали до тех пор, пока не происходило формирование однородной пасты. Затем добавляли дополнительное количество воды и доводили объем до приблизительно 45 мл. Содержимое химического стакана затем медленно перемешивали в течение 60 минут с помощью магнитной мешалки. pH определяли сразу после диспергирования белка и доводили до соответствующего уровня (2, 3, 4, 5, 6 или 7) разбавленным NaOH или HCl. Также готовили образец при естественном значении pH. Для доведения pH образцов, pH измеряли и периодически корректировали в течение 60 минут при перемешивании. Через 60 минут перемешивания образцы доводили RO-водой до 50 мл общего объема, получая 1%-ную (масс./объем) белковую дисперсию. Содержание белка в дисперсиях измеряли с помощью прибора для химического анализа «TruSpec N Nitrogen Determinator» от компании «Leco». Аликвоты (20 мл) дисперсий затем переносили в заранее уравновешенные центрифужные пробирки, высушивали в течение ночи в печи при 100°C, затем охлаждали в эксикаторе и пробирки закрывали крышками. Образцы центрифугировали при 7800 g в течение 10 минут, что приводило к осаждению нерастворимого материала и к получению прозрачного супернатанта. Содержание белка супернатанта измеряли с помощью анализа на оборудовании компании «Leco», затем супернатант и крышки пробирок отбрасывали и материал осадка высушивали в течение ночи в печи, установленной на 100°C. На следующее утро пробирки переносили в эксикатор и оставляли для охлаждения. Регистрировали массу полученного материала сухого осадка. Сухую массу исходного белкового порошка рассчитывали путем умножения массы примененного порошка на фактор, равный ((100 - содержание влаги в порошке (%))/100). Растворимость продукта затем рассчитывали двумя способами.

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

2) Растворимость (осадочный способ) (%)=(1 - (масса материала сухого нерастворимого осадка/((масса 20 мл дисперсии/масса 50 мл дисперсии) × исходную массу сухого белкового порошка)))×100.

Величина естественного pH изолята белка, полученного в примере 1 в воде (1% белка), показана в таблице 4.

Полученные результаты по растворимости приведены в следующих таблицах 5 и 6.

Как можно видеть из результатов, представленных в таблицах 5 и 6, продукт S704H был чрезвычайно растворим при pH 2 и также очень хорошо растворим при pH 3. Продукт не был также хорошо растворим при более высоких значениях pH.

Пример 4

Данный пример содержит оценку прозрачности в воде изолята соевого белка, полученного способом по примеру 1.

Прозрачность 1%-ных (масс./объем) растворов белка, полученных как описано в примере 3, оценивали путем измерения поглощения при 600 нм (против воды), с более низким счетом поглощения, что указывало на большую прозрачность. Анализ образцов с помощью спектрофотометра «HunterLab ColorQuest ХЕ» в режиме пропускания также обеспечил данные по мутности в процентах, другую оценку прозрачности.

Результаты по прозрачности приведены в следующих таблицах 7 и 8.

Как можно видеть из результатов, представленных в таблицах 7 и 8, растворы S704H были мутными при от pH 2 до pH 3 и непрозрачными при более высоких значениях pH, в особенности, в диапазоне 4-6.

Пример 5

Данный пример содержит оценку растворимости изолята соевого белка, полученного способом по примеру 1, в безалкогольном напитке (Sprite) и в напитке для спортсменов (Orange Gatorade). Растворимость определяют для белка, добавленного к напиткам, pH которых не был скорректирован, и снова к обогащенным белком напиткам, pH которых был доведен до уровня оригинальных напитков.

Если растворимость оценивали в напитках без коррекции pH, то в химическом стакане взвешивали такое количество белкового порошка, которое было достаточно для обеспечения 1 г белка, добавляли небольшое количество напитка и перемешивали до тех пор, пока не получали формирование однородной пасты. Для доведения объема до 50 мл добавляли дополнительный напиток, и затем растворы медленно перемешивали на магнитной мешалке в течение 60 минут и получали 2%-ую (масс./объем) дисперсию белка. Содержания белка в образцах анализировали с помощью «Leco TruSpec N Nitrogen Determinator», затем аликвоту содержащих белок напитков центрифугировали при 7800 g в течение 10 минут и измеряли содержание белка супернатанта.

Растворимость (%)=(% белка в супернатанте/% белка в исходной дисперсии) × 100 Если растворимость оценивали без коррекции pH, то измеряли pH безалкогольного напитка (Sprite) (3,43) и напитка для спортсменов (Orange Gatorade) (3,09) без белка. В химическом стакане взвешивали такое количество белкового порошка, которое было достаточно для обеспечения 1 г белка, добавляли небольшое количество напитка и перемешивали до тех пор, пока не происходило формирование однородной пасты. Для доведения объем до приблизительно 45 мл добавляли дополнительное количество напитка, и затем растворы медленно перемешивали на магнитной мешалке в течение 60 минут. pH содержащих белок напитков определяли сразу после диспергирования белка и при необходимости доводили до исходного pH раствора, не содержавшего белка, с помощью HCl или NaOH. pH измеряли и периодически корректировали в течение 60-минутного перемешивания. После 60 минут перемешивания общий объем каждого раствора доводили до 50 мл дополнительным количеством напитка и получали 2%-ную (масс./объем) белковую дисперсию. Содержание белка в образцах анализировали с помощью «Leco TruSpec N Nitrogen Determinator», затем аликвоту содержащих белок напитков центрифугировали при 7800 g в течение 10 минут и измеряли содержание белка в супернатанте.

Растворимость (%)=(% белка в супернатанте/% белка в исходной дисперсии) × 100 Полученные результаты приведены в следующей таблице 9.

Как можно видеть из результатов, представленных в таблице 9, S704H был достаточно хорошо растворим в напитках Sprite и Orange Gatorade. Растворимость несколько улучшилась за счет снижения pH обогащенного белком образца до растворимости оригинального напитка без белка.

Пример 6

Данный пример содержит оценку прозрачности изолята соевого белка, полученного способом по примеру 1, в безалкогольном напитке и в напитке для спортсменов.

Прозрачность 2%-ных (масс./объем) белковых дисперсий, полученных в безалкогольном напитке (Sprite) и в напитке для спортсменов (Orange Gatorade) по примеру 5, оценивали способом определения мутности с помощью «HunterLab», описанном в примере 4.

Полученные результаты приведены в следующей таблице 10.

Как можно видеть из результатов, представленных в таблице 10, обогащенные белком растворы Sprite и Orange Gatorade были довольно мутными. Пример 7

Данный пример содержит оценку содержание фитиновой кислоты в изоляте соевого белка, полученного способом по примеру 1.

Содержание фитиновой кислоты в S017-D12-10A S704H определяли по методике Latta и Eskin (J. Agric. Food Chem., 28: 1313-1315). Содержание фитиновой кислоты в S017-D12-10A S704H было равно 1,54% (по массе) d.b.

Краткое содержание раскрытия

В кратком изложении данного раскрытия настоящее изобретение обеспечивает методику получения соевого белкового продукта, в которой материал источника соевого белка не отделяют от водного раствора соевого белка вплоть до разбавления и закисления раствора. Возможны модификации в пределах объема настоящего изобретения.

Реферат

Группа изобретений относится к пищевой промышленности. Соевый белковый продукт с содержанием белка, равным по меньшей мере 60% (по массе) (N×6,25) по отношению к сухому весу, смешанный с растворимыми в воде порошкообразными материалами для получения водных растворов смеси, который может представлять собой порошкообразный напиток и который может быть растворен в кислом растворе. Продукт получают следующим способом. Экстрагируют источник соевого белка водным раствором хлорида кальция, при необходимости содержащим антиоксидант, для солюбилизации соевого белка и формирования смеси водного раствора. При необходимости раствор разбавляют. Доводят рН раствора до рН, равного от 1,5 до 4,4. Отделяют раствор соевого белка от оставшегося источника соевого белка. При необходимости концентрируют подкисленный раствор при одновременном поддержании ионной силы в значительной степени постоянной с помощью технологии с применением селективных мембран. При необходимости диафильтруют. Высушивают с получением продукта соевого белка. Группа изобретений обеспечивает получение продукта, который растворим в воде, термостабильный в растворе при кислых значениях pH и полезен для обогащения белком водных систем, водный раствор является прозрачным при кислых показателях. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 10 табл., 7 пр.

Формула