Стабилизация цитрусовых напитков, содержащих соевый белок - RU2562226C2

Описание

Область техники

Настоящее изобретение относится к стабилизации цитрусовых напитков, обогащенных белком.

Уровень техники

В патентной заявке US №12/603,087, поданной 21 октября 2009 г. (патентная публикация US 2010-0098818, WO 2010/045727) (S701), принадлежащей настоящему заявителю, раскрытие которой включено здесь посредством ссылки, описывается получение нового соевого белкового изолята, который дает прозрачные и термически стабильные растворы при низких показателях рН и который поэтому может использоваться для белкового обогащения, в частности, безалкогольных напитков и спортивных напитков, а также других водных систем без осаждения белка.

Обеспечиваемый там соевый белковый изолят обладает уникальной комбинацией параметров, не обнаруживаемых у других соевых изолятов. Продукт является полностью растворимым при кислотных показателях рН ниже около 4,4, а его растворы являются термически стабильными, делая возможной тепловую обработку, такую как применение горячего розлива. Никаких стабилизаторов или других добавок для поддержания белка в растворе или суспензии не требуется. Данный раствор соевого белка не имеет никакого «бобового» вкуса или неприятных запахов. Продукт имеет невысокое содержание фитиновой кислоты и никаких ферментов для получения соевого белкового изолята не требуется. Соевый белковый изолят также является хорошо растворимым при рН около 7.

Новый соевый белковый изолят, имеющий содержание белка по меньшей мере около 90 мас.% (N×6,25), предпочтительно по меньшей мере около 100 мас.% в расчете на сухую массу, производится способом, который включает:

(a) экстракционную обработку источника соевого белка водным раствором соли кальция, в частности, раствором хлорида кальция, для солюбилизации соевого белка в белковом источнике и образования водного раствора соевого белка,

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

(c) необязательно, разбавление водного раствора соевого белка;

(d) регулирование 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 прозрачного подкисленного раствора соевого белка;

(e) необязательно, тепловую обработку подкисленного раствора для снижения активности антипитательных ингибиторов трипсина и микробной нагрузки;

(f) необязательно, концентрирование прозрачного водного раствора соевого белка при поддержании его ионной силы по существу постоянной посредством применения мембранно-селективной технологии;

(g) необязательно, диафильтрацию сконцентрированного раствора соевого белка;

(h) необязательно, пастеризацию сконцентрированного раствора соевого белка для уменьшения микробной нагрузки и

(i) необязательно, сушку сконцентрированного раствора соевого белка.

При попытках применения нового соевого белкового изолята для целей белкового обогащения различных коммерческих продуктов на основе апельсинового сока наблюдалось разделение компонентов апельсинового сока, сопровождаемое быстрым появлением прозрачного или почти прозрачного (слегка мутноватого) верхнего слоя жидкости в образце сока.

Сущность изобретения

В настоящее время обнаружено, что новый соевый белковый изолят может использоваться для обеспечения обогащенных белком цитрусовых соков без быстрого образования прозрачного или почти прозрачного верхнего слоя жидкости посредством индивидуального применения солей кальция, индивидуального применения органических кислот или применения этих двух типов соединений в комбинации.

Соответственно, в одном объекте настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая:

соевый белковый продукт, имеющий содержание белка по меньшей мере около 60 мас.% (N×6,25), который является полностью растворимым в воде при кислотных показателях рН ниже около 4,4 и который является термически стабильным в водном растворе, и по меньшей мере одно из

по меньшей мере одной соли кальция и

по меньшей мере одной органической кислоты,

при этом указанная композиция является растворимой в цитрусовых соках или напитках, содержащих цитрусовые соки, без разделения компонентов цитрусового сока или напитка и быстрого образования по существу прозрачного верхнего слоя жидкости в соке или напитке.

Из следующих далее Примеров можно видеть, что существует множество возможных рецептур применения солей кальция и органических кислот для стабилизации апельсинового сока и других цитрусовых соков или других купажированных напитков, содержащих такие соки, обогащенные новым соевым белковым изолятом. Когда применяются небольшие количества органической кислоты или она вовсе не используется, для обеспечения стабильности требуются более высокие уровни содержания кальция, в то время при использовании высоких величин содержания органической кислоты кальций может применяться в меньших количествах.

В другом объекте настоящего изобретения обеспечивается обогащенный белком цитрусовый сок или напиток, содержащий цитрусовый сок, с растворенной в нем композицией изобретения. Обогащенный белком цитрусовый сок или напиток, содержащий цитрусовый сок, предпочтительно имеет композицию:

от около 0,1 до около 10 мас.% соевого белка из соевого белкового продукта, и по меньшей мере одно из

от около 0 до около 1,7 мас.% по меньшей мере одной соли кальция, и

от около 0 до около 1 мас.% по меньшей мере одной органической кислоты.

Подходящие соли кальция включают, но не ограничиваются, хлоридом кальция, лактатом кальция и двойной солью лактата кальция и глюконата кальция. Подходящие органические кислоты включают, но не ограничиваются, яблочной кислотой и лимонной кислотой. Комбинации солей кальция и/или органических кислот, которые были оценены как обладающие удовлетворительными качествами в отношении стабилизации апельсинового сока против разделения и образования по существу прозрачного верхнего слоя жидкости при его обогащении приблизительно 1,9 мас.% нового соевого белкового изолята, включают:

- 1,04 мас.% лактата кальция индивидуально;

- 0,08 мас.% лактата кальция с 0,95 мас.% яблочной кислоты;

- 0,08 мас.% лактата кальция с 0,95 мас.% лимонной кислоты;

- 0,75 мас.% лактата кальция с 0,94 мас.% яблочной кислоты;

- 0,76 мас.% лактата кальция с 0,47 мас.% яблочной кислоты;

- 1,04 мас.% хлорида кальция индивидуально;

- 0,04 и 0,19 мас.% хлорида кальция с 0,95 мас.% яблочной кислоты;

- 0,19 мас.% хлорида кальция с 0,48 мас.% яблочной кислоты;

- 0,95 и 1,23 мас.% лактата-глюконата кальция индивидуально;

- 0,09 и 0,47 мас.% лактата-глюконата кальция и 0,95 мас.% яблочной кислоты;

- 0,48 мас.% лактата-глюконата кальция и 0,48 мас.% яблочной кислоты;

- 0,95 мас.% яблочной кислоты индивидуально.

Понятно, что другие комбинации солей кальция и/или органических кислот будут действовать эквивалентным образом.

При том, что настоящее изобретение главным образом относится к применению изолятов соевого белка, предусматривается возможность использования соевых белковых продуктов меньшей чистоты, имеющих свойства, подобные данному изоляту соевого белка. Такие продукты с меньшей чистотой могут иметь концентрацию белка по меньшей мере около 60 мас.% (N×6,25) на сухие вещества.

Раскрытие изобретения

Начальная стадия способа обеспечения соевого белкового продукта, используемого в описанной здесь композиции, включает солюбилизацию соевого белка из источника соевого белка. Источник соевого белка может быть соевыми бобами, или любым соевым продуктом, или побочным продуктом, получаемым при обработке сои, включая, но не ограничиваясь молотой соей, соевыми хлопьями, соевой крупой и соевой мукой. Источник соевого белка может использоваться в полножирной форме, частично обезжиренном виде или в полностью обезжиренной форме. Когда источник соевого белка содержит значительные количества жира, как правило, в ходе реализации способа требуется стадия удаления масла. Соевый белок, извлекаемый из источника соевого белка, может быть белком, естественным образом встречающимся в сое, или же белковоподобный материал может являться белком, модифицированным генетическими манипуляциями, но обладающим характеристическими гидрофобными и полярными свойствами натурального белка.

Солюбилизация белка из материала источника соевого белка 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 соевого белка из источника соевого белка с использованием раствора соли кальция в комбинации с раствором другой соли, такой как хлорид натрия. Кроме того, экстракция соевого белка из источника соевого белка может осуществляться с помощью воды или раствора другой соли, такой как хлорид натрия, с солью кальция, впоследствии добавляемой к водному раствору соевого белка, полученному на стадии экстракции. Осадок, образующийся при добавлении соли кальция, перед последующей обработкой удаляется.

При увеличении в растворе концентрации соли кальция степень солюбилизации белка из источника соевого белка 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 выполнять солюбилизацию так, чтобы экстрагировать из источника соевого белка по существу настолько много белка, насколько это возможно, с тем чтобы обеспечить высокий суммарный выход продукта.

При непрерывном процессе экстракция соевого белка из источника соевого белка выполняется любым способом, совместимым с осуществлением непрерывной экстракции белка из источника соевого белка. В одном воплощении источник соевого белка 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 стадия 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 соевого белка, насколько это возможно. Солюбилизация в непрерывном режиме проводится при температурах между около 1°С и около 100°С, предпочтительно между около 15°С и около 60°С, наиболее предпочтительно между около 15°С и около 35°С.

Экстракция обычно проводится при рН от около 5 до около 11, предпочтительно от около 5 до около 7. рН экстракционной системы (источник соевого белка и раствор соли кальция) для применения на стадии экстракции может быть доведен по мере надобности до любой желательной величины в пределах диапазона от около 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 соевого белка в растворе соли кальция во время стадии солюбилизации может варьировать в широких пределах. Типичные величины концентрации составляют от около 5 до около 15% (отношение массы к объему).

Стадия экстракции белка водно-солевым раствором оказывает дополнительное воздействие на солюбилизацию жиров, которые могут присутствовать в источнике соевого белка, что затем приводит к жирам, присутствующим в водной фазе.

Белковый раствор, образующийся в результате проведения стадии 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 стадии экстракции, затем может быть отделена от остаточных количеств источника соевого белка любым подходящим способом, таким как применение декантирующей центрифуги или любого подходящего сетчатого фильтра, сопровождаемое дисковым центрифугированием и/или фильтрацией для удаления остатков исходного материала соевого белка. Отделенные остатки источника соевого белка могут высушиваться для последующей утилизации. В качестве варианта отделенные остатки источника соевого белка могут быть переработаны для извлечения некоторых остаточных количеств белка. Отделенные остаточные количества источника соевого белка могут быть подвергнуты повторной экстракционной обработке свежим раствором соли кальция, и осветленный раствор белка объединяется с исходным раствором белка для дальнейшей обработки согласно следующему далее описанию. В качестве варианта отделенные остатки источника соевого белка могут быть подвергнуты обработке с помощью обычной методики изоэлектрического осаждения или любой другой подходящей для извлечения такого остаточного белка методики.

В случаях, когда источник соевого белка содержит значительные количества жира, как это описывается в принадлежащих настоящему заявителю патентах US 5844086 и 6005076, раскрытие которых включено здесь посредством ссылки, к отделенному водному раствору белка могут быть применены описанные там стадии обезжиривания. В качестве варианта обезжиривание отделенного водного белкового раствора может быть достигнуто с помощью любой другой подходящей методики.

Для удаления окрашивающих и/или придающих запах соединений 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 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 соевого белка любым удобным способом, например, фильтрацией.

Полученный водный раствор соевого белка обычно может быть разбавлен водным растворителем 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 соевого белка до величины в целом ниже около 90 мС, предпочтительно от около 4 до около 18 мС. Такое разбавление обычно выполняется с использованием воды, хотя может применяться разбавленный раствор таких солей, как хлорид натрия или хлорид кальция, имеющий электропроводность вплоть до около 3 мС.

Растворитель, с которым смешивается раствор соевого белка, имеет температуру от около 2°С до около 70°С, предпочтительно от около 10°С до около 50°С, более предпочтительно от около 20°С до около 30°С.

рН разбавленного раствора соевого белка 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, приводя к прозрачному подкисленному водному раствору соевого белка. Прозрачный подкисленный водный раствор соевого белка обычно имеет удельную электропроводность ниже около 95 мС, предпочтительно от около 4 до около 23 мС.

Подкисленный прозрачный водный раствор соевого белка 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 соевого белка во время стадии экстракции. Такая стадия нагревания также обеспечивает дополнительный полезный эффект ослабления микробной нагрузки. Обычно белковый раствор нагревается до температур от около 70°С до около 160°С в течение времени от около 10 секунд до около 60 минут, предпочтительно от около 80°С до около 120°С в течение времени от около 10 секунд до около 5 минут, более предпочтительно от около 85°С до около 95°С в течение времени от около 30 секунд до около 5 минут. Подвергнутый тепловой обработке подкисленный раствор соевого белка затем может быть охлажден для дальнейшей, описанной ниже обработки, предпочтительно до температуры от около 2°С до около 60°С, предпочтительно от около 20°С до около 35°С.

Необязательно разбавленный, подкисленный и необязательно подвергнутый тепловой обработке раствор белка возможно может быть подвернут тонкой очистке с помощью любых удобных средств, таких как фильтрация, с целью удаления любых остаточных твердых частиц.

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

Прозрачный подкисленный раствор соевого белка 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 концентрированный раствор соевого белка, имеющий концентрацию белка от около 50 до около 300 г/л, предпочтительно от около 100 до около 200 г/л.

Стадия концентрирования может быть выполнена любым подходящим 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 спирально-витые мембраны с подходящими молекулярными массами отсечения, например, от около 3 000 до около 1 000 000 дальтон, предпочтительно от около 5 000 до около 100 000 дальтон, с обращением к различным материалам и конструкциям мембран, 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 пищевых солей, но также и низкомолекулярные материалы, экстрагируемые 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 молекулярная масса отсечения мембраны обычно выбирается так, чтобы гарантировать удержание значительной доли содержащегося в растворе белка, позволяя загрязнителям проходить насквозь.

Сконцентрированный раствор соевого белка после этого может быть подвергнут стадии 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 прозрачного водного раствора соевого белка пропусканием через мембрану с пермеатом удаляются дополнительные количества загрязнителей. Это очищает прозрачный водный раствор белка и может также снижать его вязкость. Операция диафильтрации может производиться до тех пор, пока в пермеате не будет присутствовать никаких значительных дополнительных количеств загрязнителей или видимого окрашивания, или же пока ретентат не будет достаточно очищен для того, чтобы после сушки обеспечивать изолят соевого белка с содержанием белка по меньшей мере около 90 мас.% (N×6,25) на сухие вещества. Такая диафильтрация может выполняться с помощью той же самой мембраны, которая применяется на стадии концентрирования. Однако, если желательно, стадия диафильтрации может производиться с использованием отдельной мембраны с другой молекулярной массой отсечения, такой как мембрана, имеющая молекулярную массу отсечения в диапазоне от около 3 000 до около 1 000 000 дальтон, предпочтительно от около 5 000 до около 100 000 дальтон, с учетом при этом различных материалов и конструкций мембраны.

В качестве варианта стадия диафильтрации может быть применена к прозрачному подкисленному водному раствору белка перед его концентрированием или к частично сконцентрированному прозрачному 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 дополнительному 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.

Стадия концентрирования и стадия диафильтрации могут здесь выполняться таким образом, чтобы извлекаемый в дальнейшем соевый белковый продукт содержал менее около 90 мас.% белка (N×6,25) на сухие вещества, например, по меньшей мере около 60 мас.% белка (N×6,25) на сухие вещества. Посредством частичного концентрирования и/или частичной диафильтрации прозрачного водного раствора соевого белка оказывается возможным лишь частичное удаление загрязняющих примесей. Такой раствор белка может быть затем высушен с обеспечением соевого белкового продукта с более низким уровнем чистоты. Тем не менее, этот соевый белковый продукт является пригодным для получения прозрачных растворов белка в кислотных условиях.

В среде для диафильтрации во время по меньшей мере части стадии 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 соевого белка.

Стадия концентрирования и необязательная стадия диафильтрации могут проводиться при любой подходящей температуре, как правило, от около 2°С до около 60°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 используемых условий до некоторой степени зависят от мембранного оборудования, применяемого при мембранной обработке раствора с целью обеспечения желательной концентрации белка и эффективного переноса загрязнителей в пермеат.

В сое имеются два основных ингибитора трипсина, а именно, ингибитор Кунитца, который является термолабильной молекулой с молекулярной массой приблизительно 21000 дальтон, и ингибитор Боумена-Берка, более теплостойкая молекула с молекулярной массой около 8000 дальтон. Уровень активности ингибитора трипсина в конечном соевом белковом продукте может регулироваться путем манипуляций с различными переменными процесса.

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

Помимо этого, стадии 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 около 30000 до около 1000000 Да, функционирование мембраны при повышенных температурах, например, от около 30°С до около 60°С и использование больших объемов среды для диафильтрации, например, от около 20 до около 40 объемов.

Подкислением и подверганием мембранной обработке разбавленного белкового раствора при более низких величинах рН от около 1,5 до около 3 активность ингибитора трипсина может быть снижена по сравнению с обработкой раствора при более высоком рН от около 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, рН 3 добавлением любой подходящей щелочи пищевой категории качества, такой как гидроксид натрия.

Кроме того, снижение активности ингибитора трипсина может быть достигнуто посредством подвергания соевых материалов 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 соевого белка на стадии экстракции, может быть добавлен к осветленному водному раствору соевого белка после удаления остатков исходного материала соевого белка, может быть добавлен к сконцентрированному белковому раствору до или после диафильтрации или же может быть в сухом виде смешан с высушенным соевым белковым продуктом. Добавление восстановителя может объединяться с описанными выше стадиями мембранной обработки или со стадией тепловой обработки.

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

Сконцентрированный и необязательно подвергнутый диафильтрации белковый раствор может быть в дальнейшем, если необходимо, подвергнут операции обезжиривания, как это описано в патентах US 5844086 и 6005076. В качестве варианта обезжиривание сконцентрированного и возможно подвергнутого диафильтрации белкового раствора может быть достигнуто с помощью любой другой подходящей методики.

Для удаления окрашивающих и/или придающих запах соединений подвергнутый концентрированию и возможно диафильтрации прозрачный 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 соевого белка любым удобным способом, например, фильтрацией.

Сконцентрированный и возможно подвергнутый диафильтрации прозрачный водный раствор соевого белка может быть высушен с помощью любой подходящей технологии, такой как распылительная сушка или лиофилизация. Перед сушкой может быть выполнена стадия пастеризации раствора соевого белка. Такая пастеризация может выполняться под любыми желательными условиями пастеризации. Как правило, сконцентрированный и, возможно, подвергнутый диафильтрации раствор соевого белка 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 соевого белка может быть затем охлажден для выполнения сушки, предпочтительно до температуры от около 25°С до около 40°С.

Сухой соевый белковый продукт имеет содержание бежа, превышающее около 60 мас.% (N×6,25) на сухие вещества. Предпочтительно сухой соевый белковый продукт является изолятом с высоким содержанием белка, превышающим около 90 мас.% белка, предпочтительно по меньшей мере около 100 мас.% (N×6,25) на сухие вещества.

Как упоминалось выше, при попытках применения этого соевого белкового изолята для белкового обогащения различных промышленно выпускаемых продуктов на основе апельсинового сока наблюдалось разделение компонентов и образование по существу прозрачного верхнего слоя жидкости в апельсиновом соке. Согласно данному изобретению, для обеспечения возможности применения соевого белкового изолята в целях получения обогащенных белком цитрусовых соков без явления быстрого образования во фруктовом соке, в частности, апельсиновом соке прозрачного или почти прозрачного верхнего слоя жидкости, могут применяться соли кальция, органические кислоты или два вида таких соединений в комбинации. Когда применяются небольшие количества органической кислоты или она вовсе не используется, для обеспечения стабильности требуются более высокие уровни содержания кальция, в то время при использовании высоких величин содержания органической кислоты кальций может применяться в меньших количествах.

Примеры

Пример 1

Этот Пример иллюстрирует получение нового кислоторастворимого соевого белкового изолята.

"а" кг обезжиренной, подвергнутой минимальной тепловой обработке соевой муки было добавлено при температуре окружающей среды к "b" л 0,15 М раствора CaCl₂ и перемешивалось в течение 60 минут для получения водного белкового раствора. Остаточные количества муки были удалены, а образовавшийся раствор белка осветлялся центрифугированием и фильтрацией с получением "с" л отфильтрованного белкового раствора, имеющего содержание белка "d" мас.%.

Отфильтрованный раствор белка после этого был добавлен к объему "е" очищенной обратным осмосом воды, и рН образца снижался разбавленной HCl до показателя "f".

Разбавленный и подкисленный экстракционный белковый раствор был уменьшен в объеме от "g" л до "h" л концентрированием на мембране "i", имеющей отсечение по молекулярной массе "j" дальтон. Сконцентрированный подкисленный белковый раствор был затем подвергнут диафильтрации с "k" л очищенной обратным осмосом воды. Конечный подвергнутый диафильтрации, подкисленный сконцентрированный белковый раствор имел содержание белка "l" мас.% и представлял выход в "m" мас.% от исходного отфильтрованного белкового раствора, "n" кг подкисленного, подвергнутого диафильтрации, сконцентрированного раствора белка было пропущено через слой гранулированного активированного угля объемом "о" л при скорости потока "р" объемов слоя в час, а затем высушено с получением продукта, содержание белка в котором составляло "q"% (N×6,25) на сухие вещества. Продукту было присвоено обозначение "r" S701C.

В таблице 1 представлены параметры от "a" до "r" для трех партий. S701C из трех партий был высушен и смешан в пропорции 46,6 мас.% S005-K18-08A S701C/40,7 мас.% S005-K24-08A S701C/12,7 мас.% S005-L08-08A S701C с образованием продукта, названного S701C смесь I.

Пример 2

Этот Пример иллюстрирует получение еще одной партии нового, кислоторастворимого соевого белкового изолята.

98,34 кг обезжиренной, подвергнутой минимальной тепловой обработке соевой муки было добавлено при температуре окружающей среды к 1 000 л 0,15 М раствора CaCl₂ г и перемешивалось в течение 30 минут для получения водного белкового раствора. Остаточные количества соевый муки были удалены, а образовавшийся раствор белка осветлялся центрифугированием и фильтрацией с получением 670,1 л отфильтрованного белкового раствора, имеющего содержание белка 2,38 мас.%.

Отфильтрованный раствор белка после этого был добавлен к 1 объему очищенной обратным осмосом воды, и рН образца снижался разбавленной HCl до величины 3,14.

Разбавленный и подкисленный экстракционный белковый раствор был уменьшен в объеме от 1350 л до 100 л концентрированием на полиэфирсульфоновой (PES) мембране, имеющей отсечение по молекулярной массе 100000 дальтон. Сконцентрированный подкисленный белковый раствор был затем подвергнут диафильтрации 1000 л очищенной обратным осмосом воды. Конечный подвергнутый диафильтрации, подкисленный сконцентрированный белковый раствор имел содержание белка 8,95 мас.% и представлял выход в 74,6 мас.% от исходного отфильтрованного белкового раствора. Подвергнутый диафильтрации подкисленный, сконцентрированный белковый раствор затем высушивался с получением продукта, содержание белка в котором было найдено равным 101,31%) (N×6,25) на сухие вещества. Продукту было присвоено обозначение S008-C02-09AS701.

Пример 3

Этот Пример иллюстрирует эффект добавления нового соевого белкового изолята к коммерческим продуктам на основе апельсинового сока.

Порошок соевого белкового изолята (S701C) из партии S005-K24-08A, приготовленный, как описано в Примере 1, добавлялся к коммерческим продуктам на основе апельсинового сока в количествах, достаточных для обеспечения содержания белка в 2% (отношение массы к объему), и солюбилизировался с помощью магнитной мешалки. Обогащенные белком продукты выдерживались в течение 24 часов при 4°С и визуально осматривались после 1 и 24 часов. Проверявшимися коммерческими продуктами на основе апельсинового сока были "Tropicana Essentials Low Acid Orange Juice", "Tropicana Essentials Calcium Orange Juice", "Tropicana Essentials Omega-3 Orange Juice", "Tropicana Premium No Pulp Orange Juice" и "Tropicana Premium Orange Juice with Pulp".

После хранения в течение одного часа при 4°С во всех образцах апельсинового сока наблюдалось небольшое выпадение осадка твердых веществ, за исключением продукта "Tropicana Essentials Calcium Orange Juice", который выглядел гомогенным без каких-либо признаков разделения. После хранения при 4°С в течение 24 часов все образцы продемонстрировали разделение с образованием прозрачного или почти прозрачного верхнего слоя жидкости (названного здесь разделением с осветлением).

Пример 4

Этот Пример иллюстрирует попытки стабилизировать продукт на основе апельсинового сока, содержащий новый соевый белковый изолят, с помощью яблочной кислоты.

Порошок соевого белка, приготовленный, как описано в Примере 2, яблочная кислота и "Sun-Rype Orange Juice" (асептически обработанный) дозировались в стеклянные сосуды в соответствии с показанными в Таблице 2 рецептурами.

Содержимое сосудов смешивалось с помощью вихревой мешалки, работавшей на средней скорости, до тех пор, пока добавленные соединения полностью не растворялись. Контрольный образец апельсинового сока заливался в стеклянный сосуд без яблочной кислоты и без соевого белка. Образцы были помещены на хранение при 4°С и визуально осмотрены через 24 часа. После выдерживания в течение 24 часов при 4°С образец с 0,48 мас.% яблочной кислоты показал разделение с осветлением. После такой же продолжительности хранения образец, содержащий 0,95 мас.% яблочной кислоты, разделения с осветлением не продемонстрировал.

По-видимому, яблочная кислота способна индивидуально стабилизировать "Sun-Rype Orange Juice", содержащий приблизительно 1,9 мас.% нового соевого белка при ее применении в количествах на уровне 0,95 мас.%.

Пример 5

Этот Пример иллюстрирует попытки стабилизировать продукт на основе апельсинового сока, содержащий новый соевый белковый изолят, с помощью лактата кальция.

Порошок соевого белка, приготовленный, как описано в Примере 1, лактат кальция и "Sun-Rype Orange Juice" (асептически обработанный) дозировались в стеклянные сосуды в соответствии с показанными в Таблице 3 рецептурами.

Содержимое сосудов смешивалось с помощью вихревой мешалки, работавшей на средней скорости, до тех пор, пока добавленные соединения полностью не растворялись. Контрольный образец апельсинового сока заливался в стеклянный сосуд без лактата кальция и без соевого белка. Образцы были помещены на хранение при 4°С и визуально осмотрены через 24 часа.

Полученные результаты представлены в таблице 4.

Как видно из представленных в Таблице 4 результатов, образцы апельсинового сока, содержавшие приблизительно 1,9 мас.% белка и 0,08 мас.%, 0,38 мас.% и 0,76 мас.%) лактата кальция, оказались неустойчивыми и продемонстрировали разделение с осветлением. Однако образец, содержавший 1,04 мас.% лактата кальция, не имел разделения с осветлением и имел внешний вид, подобный контрольному образцу.

Пример 6

Этот Пример иллюстрирует попытки стабилизировать продукт на основе апельсинового сока, содержащий новый соевый белковый изолят, с помощью лактата кальция и яблочной кислоты.

Порошок соевого белка, приготовленный, как описано в Примере 1, лактат кальция, яблочная кислота и "Sun-Rype Orange Juice" (асептически обработанный) дозировались в стеклянные сосуды в соответствии с показанными в Таблице 5 рецептурами.

Содержимое сосудов смешивалось с помощью вихревой мешалки, работавшей на средней скорости, до тех пор, пока добавленные соединения полностью не растворялись. Контрольный образец апельсинового сока заливался в стеклянный сосуд без лактата кальция, яблочной кислоты и соевого белка. Образцы были помещены на хранение при 4°С и визуально осмотрены через 24 часа.

Полученные результаты представлены в таблице 6.

Из данных в Таблице 6 видно, что образцы, содержащие 0,1 мас.% яблочной кислоты, показали разделение с осветлением, в то время как образцы с более высоким уровнями содержания яблочной кислоты разделения с осветлением не имели и выглядели подобными контрольному образцу.

Пример 7

Этот Пример иллюстрирует попытки стабилизировать продукт на основе апельсинового сока, содержащий новый соевый белковый изолят, с помощью хлорида кальция.

Была повторена методика Примера 5 с заменой лактата кальция на хлорид кальция. Составы применявшихся рецептур представлены в таблице 7.

Полученные результаты представлены в таблице 8.

Из представленных в Таблице 8 результатов видно, что образцы, содержавшие 0,04 мас.%, 0,10 мас.% и 0,19 мас.% хлорида кальция оказались неустойчивыми и показали разделение с осветлением. Однако образец с 0,38 мас.% хлорида кальция разделения с осветлением не имел и выглядел подобным контрольному образцу.

Пример 8

Этот Пример иллюстрирует попытки стабилизировать продукт на основе апельсинового сока, содержащий новый соевый белковый изолят, с помощью хлорида кальция и яблочной кислоты.

Была повторена методика Примера 6 с заменой лактата кальция на хлорид кальция. Составы применявшихся рецептур представлены в таблице 9.

Полученные результаты представлены в таблице 10.

Из результатов, представленных в Таблице 10, видно, что образцы, содержавшие 0,1 мас.% яблочной кислоты, показали разделение с осветлением, в то время как образцы с 0,95 мас.% яблочной кислоты выглядели подобными контрольному образцу.

Пример 9

Этот Пример иллюстрирует попытки стабилизировать продукт на основе апельсинового сока, содержащий новый соевый белковый изолят, с помощью лактата-глюконата кальция.

Была повторена методика Примера 5 с заменой лактата кальция на лактат-глюконат кальция (CLG). Составы применявшихся рецептур представлены в таблице 11.

Полученные результаты представлены в следующей Таблице 12.

Из представленных в Таблице 12 результатов видно, что образцы апельсинового сока, содержавшие 0,10 мас.% и 0,48 мас.% лактата-глюконата кальция, оказались неустойчивыми и показали разделение с осветлением. Образцы с 0,95 мас.% и 1,23 мас.% лактата-глюконата кальция разделения с осветлением не имели и выглядели подобными контрольному образцу.

Пример 10

Этот Пример иллюстрирует попытки стабилизировать продукт на основе апельсинового сока, содержащий новый соевый белковый изолят, с помощью лактата-глюконата кальция и яблочной кислоты.

Была повторена методика Примера 6 с заменой лактата кальция на лактат-глюконат кальция. Составы применявшихся рецептур представлены в таблице 13.

Полученные результаты представлены в таблице 14.

Из представленных в Таблице 14 результатов видно, что образцы, содержавшие 0,95 мас.% яблочной кислоты, были более устойчивыми, чем образцы, содержавшие 0,10 мас.% яблочной кислоты, и выглядели подобными контрольному образцу. Образец с 0,48 мас.% CLG и 0,1 мас.% яблочной кислоты выглядел содержащим больше выпавших в осадок твердых веществ, чем контрольный образец апельсинового сока, но имели непрозрачный верхний слой, в то время как в случае образца с 0,1 мас.% CLG и 0,1 мас.% яблочной кислоты наблюдалось разделение с осветлением.

Пример 11

Этот Пример иллюстрирует попытки стабилизировать продукт на основе апельсинового сока, содержащий новый соевый белковый изолят, с помощью яблочной кислоты наряду с лактатом кальция, хлоридом кальция или лактатом-глюконатом кальция.

Порошок соевого белка, приготовленный, как описано в Примере 1, соли кальция, яблочная кислота и "Sun-Rype Orange Juice" (асептически обработанный) дозировались в стеклянные сосуды в соответствии с показанными в Таблице 15 рецептурами.

Также были приготовлены образцы с порошком соевого белка, приготовленным, как описано в Примере 2, солями кальция, яблочной кислотой и "Sun-Rype Orange Juice" (асептически обработанным) и взвешены в стеклянные сосуды в соответствии с показанными в Таблице 16 рецептурами.

Образцы смешивались с помощью вихревой мешалки, работавшей на средней скорости, до тех пор, пока добавленные соединения полностью не солюбилизировались. Образцы были помещены на хранение при 4°С и визуально осмотрены через 24 часа. Контрольный образец был приготовлен без присутствия соевого белка, яблочной кислоты или соли кальция.

Полученные результаты представлены в таблицах 17-19.

Как видно из результатов, представленных в Таблицах 17-19, образцы с более низкими уровнями содержания кальция показали разделение с осветлением, тогда как такие же образцы с более высокими уровнями кальция разделения с осветлением не имели и выглядели подобными контрольному образцу.

Пример 12

Этот Пример иллюстрирует тепловую устойчивость продукта на основе апельсинового сока, содержащего новый соевый белковый изолят и различные количества солей кальция и яблочной кислоты.

Порошок соевого белка, приготовленный, как описано в Примере 2, соли кальция, яблочная кислота и "Sun-Rype Orange Juice" (асептически обработанный) дозировались в мерные стаканы в соответствии с показанными в Таблице 20 рецептурами.

Смеси перемешивались магнитной мешалкой в течение одного часа. Полученные образцы пастеризовались в течение 30 секунд при 85°С и затем охлаждались в ванне со льдом. Образцы были перенесены в пластмассовые пищевые бутыли и помещены на хранение при 4°С, где визуально осматривались спустя 24 часа.

Полученные результаты представлены в таблице 21.

Из результатов в Таблице 21 можно видеть, что образец, содержавший соевый белок без яблочной кислоты или соли кальция, показал разделение с осветлением. Остальные образцы разделения с осветлением не имели.

Из этих данных можно заключить, что на стабильности содержащего новый соевый белковый изолят апельсинового сока Sun-Rype, стабилизированного яблочной кислотой и солью кальция, тепловая обработка при 85°С неблагоприятным образом не сказывалась.

Пример 13

Этот Пример иллюстрирует попытки стабилизировать продукт на основе апельсинового сока, содержащий новый соевый белковый изолят, с помощью лактата кальция и лимонной кислоты.

Порошок соевого белка, приготовленный, как описано в Примере 1, лактат кальция, лимонную кислоту и "Sun-Rype Orange Juice" (асептически обработанный) дозировались в стеклянные сосуды в соответствии с показанными в Таблице 22 рецептурами.

Содержимое сосудов смешивалось с помощью вихревой мешалки, работавшей на средней скорости, до тех пор, пока добавленные соединения полностью не растворялись. Контрольный образец апельсинового сока заливался в стеклянный сосуд без лактата кальция, лимонной кислоты и соевого белка. Образцы были помещены на хранение при 4°С и визуально осмотрены через 24 часа.

Полученные результаты представлены в таблице 23.

Из представленных в Таблице 23 результатов можно видеть, что образец, содержащий соевый белок и индивидуально 0,08 мас.% лактата кальция, показал разделение с осветлением, в то время как образец с таким же уровнем содержания лактата кальция и добавкой 0,95 мас.% лимонной кислоты разделения с осветлением не имел и выглядел подобным контрольному образцу.

Подытоживая данное раскрытие, неустойчивые, обогащенные соевым белковым изолятом растворы, включающие соки цитрусовых, могут быть стабилизированы против разделения компонентов цитрусовых напитков и быстрого образования прозрачного или почти прозрачного верхнего слоя жидкости посредством применения солей кальция, органических кислот или этих двух типов соединений в комбинации. В объеме настоящего изобретения также возможны различные его модифицирования.

Реферат

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к обогащению цитрусовых соков белком, в частности, апельсинового сока, или напитков, содержащих цитрусовые соки. Композиция для применения в цитрусовом соке или напитке, содержащем цитрусовый сок, имеет содержание белка по меньшей мере около 60 мас.% (N×6,25), который является полностью растворимым в воде при кислотных показателях рН ниже около 4,4 и который является термически стабильным в водном растворе, и содержит одно из по меньшей мере одной соли кальция и по меньшей мере одной органической кислоты. Предлагаемая композиция обеспечивает повышение питательной ценности напитка без разделения сока или напитка и быстрого образования прозрачного или почти прозрачного слоя жидкости в верхней части сока или напитка. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 23 табл., 13 пр.

Формула