Способ получения растительного протеина

 

Использование: в пищевой промышленности , преимущественно при получении растительного протеина. Сущность: проводят экстрагирование растительной протеиновой муки водным щелочным раствором, смешанным с хелатообразующим агентом, центрифугирование, осаждение кислотой, промывание водой полученного осадка с образованием водного шлама, его ферментативный гидролиз и сушку. Экстракция может быть многократной. 14з.п.ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. (51>5 А 23 J 1/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (1

QQ (я)

|ф, Q

Ф фь

1 (21) 5001346/13 (22) 12.07.91 (46) 15.08.93, Бюл. М 30 (31) 552170 (32) 13,07.90 (33) US (71) Протеин текнолоджиз Интернэшнл, Инк (US) (72) Томас Дж,Мертль, Агнес Дж.Мак Кернан, Дэвид Х.Чоу и Куртис M.Àìóíäñoí (US) (56) Патент США Q 2232052, кл, 195-29, 1941.

Изобретение относится к пищевому продукту и, в частности, к получению растительных протеиновых пищевых продуктов, Способ получения растительного пищевого протеиноеого пищевого продукта, предлагаемый е соответствии с настоящим изобретением, дает соевый протеин и аналогичные пищевые протеины, которые обладают улучшенной конечной "мясной" окраской, значительно улучшенной структурой, приятным вкусом, вязкостью после эмульгирования и более высокой плотностью в сухом виде по сравнению с ранее известными растительными протеиновыми пищевыми продуктами. Эти свойства придают протеиновым продуктам структуру, более пригодную для добавления в эмульгируемые высшие продукты такие, как сосиски, копченая колбаса и мясные консервы, чем известные растительные протеиновые пищевые продукты.

Изобретение основано и реализовано. главным образом на соевых материалах ввиду некоторых особенных трудностей, которые возникают с такими соевыми материалами, Поэтому оно будет описано в

„„5U„„1834644 АЗ (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОТЕИНА (57) Использование; е пищевой промы:.тленности, преимущественно при получении растительного протеина. Сущность: проводятт экстрагироеание растительной прстеиновой муки водным щелочным раствором, смешанным с хелатообразующим агентам, центрифугирование, осаждение кислотой, промывание водой полученного осадка с образованием водного шлама, ега ферментативный гидролиз и сушку, Экстоакция может быть многократной, 14 з.п.ф-лы. основном для соевых материалов, Однако. совершенно очевидно, что можно использоватьь растительную протеиноеую муку таких растений, как сафлор красильный, семена хлопка, кунжут, подсолнух, горох и земляной орех. В более широком аспекте настоящее изобретение включает другие растительные или масличные материалы, протеиновые материалы рыб и микробиологические протеиновые продукты, Получение растительных протеиновых продуктов хороШо известно и использовалось в самых различных производствах, Ферментативные способы получения пищевой муки из растительных протеиновых материалов также хорошо известны, наиболее общий способ предложен е Патенте США

Q 22323052. Стандартные ферментативные процедуры требуют продолжительнаго времени реакции, в общем случае— несколько часов при рН, оптимальном для используемого фермента, гидролиза при специальных значениях рН и других условий, эффективных для того, чтобы подвергнуть основные протеины пратеинавага

1834644 субстрата гидролизу. Этот способ реализуют в установках периодического типа, В процессе получения протеиновых пищевых продуктов иэ, скажем,,муки соевых бобов необходимо осуществлять ряд контрольных функций таких, как контролируемая ферментативная реакция в частично гидролиэованный, деэаминированный и модифицированный протеиновый реагент.

Способ, являющийся предметом настоящего изобретения, может быть осуществлен как в соответствии с непрерывным принципом, так и периодическим. При осуществлении предлагаемого способа получают продукт с неожиданно великолепными функционэльными свойствами.

Известные способы гидролиза и/или деэаминирования при одновременном получении полезного продукта с воэможностью

его получения в промышленных масштабах не позволяли добиться конечных вкусовых и физических свойств, которые бы давали после смешения с мясом мясной продукт высшего качества. Продукт, получаемый здесь, смешивают равномерно с мясом беэ предварительной гидратации, чтобы получить продукты с исключительно высокими вкусовыми свойствами такие, как сосиски, копченые колбасы и другие мясные продукты для завтрака.

Промышленный способ, который используют в настоящее время для получения изолированных растительных протеиновых материалов, включает экстрагирование растительной протеиновой муки (крошки), используя водную щелочную ванну, образуя ликер. Затем растительный протеиновый материал осаждают из ликера подкислением, Полученный в результате осажденный растительный протеиновый материал обрабатывают полифосфатом, чтобы улучшить

его физические свойства. После обработки полифосфатом осажденный растительный протеиновый материал подвергают обработке ферментативным гидролизом. Здесь этот промышленный способ был усовершенствован, что привело к получению изолированного растительного протеинового материала, обладающего физическими свойствами столь улучшенными, что протеиновые смеси с мясом образуют продукты с улучшенными вкусовыми качествами и функциональнымии свойствами. Предлагаемый способ включает стадии экстрагирования растительного протеина из муки при помощи водного щелочного раствора, но этот раствор включает, кроме того, образующий хелат агент, чтобы удалить при помощи образования хелата во время экстрагирования протеина элементы, которые при окислении разрушают цвет и приятный запах. Далее, растительный протеин осаждают из раствора при помощи окисления. Полученный в результате растительный протеин затем подвергают ферментативному гидролизу при регулируемых времени и условиях концентрации умеренной реакции гидролиэа, которая приводит к изменению концевых групп, снижающей химическую активность протеинового материала, и к изменению свойств поверхности, что приводит к низкой вязкости при эмульгировании и более высокой плотности до эмульгирования. Эти два изменения дает растительный протеин с улучшенными вкусом, запахом и цветом, который в мясе дает более твердые мясные продукты с "более мясной" структурой.

Проведены широкие исследования с целью получения полезных пищевых продуктов из растительных масел, В результате некоторые из этих материалов в настоящее время обрабатывают с тем, чтобы получить пищевые продукты, которые больше известны под наименованием пищевые растительные протеины, Широко используемый, известный способ получения таких протеинов описан в примере а.

Пример а (известный способ). (1)

Соевые бобы измельчали и масло экстраги-, ровали гексаном, чтобы получить "чешуйки", которые известны под наименованием

"соевая мука" или "крошка". Муку добавляли в водную ванну и добавляли пищевой щелочной реагент, гидрат окиси натрия, до тех пор, пока рН не достигнет значения 10.

Этот материал экстрагировали 30 минут, а затем подвергали центрифугированию. Далее, соевый протеиновый материал осаждали из ликера добавлением хлористоводородной кислоты до тех пор. пока изоэлектрическая точка не достигнет значения примерно рН 4,5. Затем осадок промывали водой, чтобы образовать водный шлам с 15 содержанием твердых частиц (проценты весовые). (2) рН шлама обеспечивали на уровне

7,0 добавлением гидрата окиси натрия. (3) Далее, шлам пропускали через газовую плиту при давлении 85 фунтов на кв. дюйм (6 кг/см ) одновременно с впрыскиванием водяного пара из газовой плиты под давлением 95 фунтов на ка. дюйм (6,7 кг/см ) в камеру, где поддерживали qaeneние в 75 фунтов на кв. дюйм (5 3 кг/см ). Пар нагревает шлам, проходящий через газовую плиту, до температуры 305 Ф (152ОС). Спустя 9 секунд возрастающие порции нагретого шлама быстро выгружали в приемный резервуар при атмосферном давлении или ниже, что -вызывает испарение паров, со1834644

Пример1

Фермент (Бромелаин) 10

20 держащих нежелательные материалы.

Шлам охлаждали при помощи быстрого испарения, Материалы, содержащиеся в парах, удаляли из очищенного шлама. (4) Шлам сушили испарением в распылительной сушилке, чтобы содержание влаИнгредиент

Соевые чешуйки

Триполифосфэт натрия (10% раствор)

Гидрат окиси натрия

Хлористоводородная кислота

Вода ги составляло 5 массовых %.

В сответствии с примером а, 100 фунтов (45,36 кг) соевых чешуек добавляли в водную щелочную ванну, но дополнительно добавляли в ванну 0,5% триполифосфата натрия перед добавлением соевых чешуек. Материал экстрагировали 30 минут, подвергали центрифугированию и снова экстрагировэли. Далее, соевый протеиновый материал осаждали, как в примере а до тех пор, пока не будет достигнута изоэлектрическая точка при примерно рН 4.5. Осадок промывали водой.

Вместо сушки шлама, как в примере а, когда температура шлама достигала 125 Ф (52 С) (рН материала составляло 6,5), добавляли водный раствор фермента бромлаина при низкой концентрации в 0,01 весовых % протеина (сухой eec). Шламу, обработанному ферментом, давали возможность взаимодействовать в течение пятнадцати минут, при этом вязкость шлама начинает падать.

Спустя пятнадцать минут взаимодействие ферментов прекращали при помощи подъема температуры. Шлам сушили испарением в распылительной сушилке до содержания влаги в примерно 5 весовых процентов, как в примере а.

В результате обработки ликера протеина во время стадий экстрагирования, то есть, перед осаждением высвобождаются и удаляются нежелательные соединения с тем, чтобы улучшить физические свойства такие, как цвет, запах и стабильность. Умеренный ферментативный гидролиз модифицирует изолированный протеиновый продукт при помощи изменения концевых групп и характеристик поверхности с тем, чтобы получить высококачественный продукт с улучшенной структурой и "более мясным" вкусом.

Имея в виду этот пример известного способа, ниже приводятся примеры осуществления предлагаемого способа.

Количество

100 фунтов (45,36 кг)

0,5% в пересчете на вес чешуек

Сколько требуется для рН чтобы поддержать рН осаждения

1000 фунтов (454 кг), первое экстрагировэние

600 фунтов (272 кг), второе экстрагирование

0,01%

Свойства изолированного соевого протеина, полученного по способу из примера

1, приведены в табл.1.

Для того, чтобы сравнить продукт, палученный в соответствии с примером 1, с известным продуктам, полученным в примере а, ниже приведены данные испытаний, полученные с использованием известной мясной системы (см.табл.2), Мясная система включала состав говяжей сосиски, содержащей 37% высококачественного мяса, 13% органов или мяса, механически очищенного от костей, и 5,7% сортированной муки и крахмалов. Изолированный соевый протеин содержится в количестве 2,41%, Данные в табл.2 показывают, что при использовании полифосфата на стадии экстрагирования можно получить продукты высочайшего качества. Изолированный соевый протеин настоящего изобретения является более твердым и гораздо более стабильным, чем протеин из примера а. Стабильность, например, составляет 0,35 па сравнению 0,99.

Кроме того, предлагаемый продукт имеет лучшую окраску для эмульгируемого мяса и более слабый привкус сои. Он имеет также более мясной вкус и прекрасную структуру.

Пример 3. Следуя процедуре из примера 1, дополнительные протеины получали с использованием гексаметафосфата в воде для экстраги рован ия вместо триполифосфата натрия. Нет какой-либо существенной разницы в свойствах и конечное мясо имело улучшенный цвет и вкус.

Стадия хелатообразования здесь, как показано, приводит к значительному улучшению физических свойств при помощи модификации протеина, в частности, цвета и вкуса. Хотя были описаны полифосфаты, можно использовать другие образующие хе1834644 латы агенты такие, как этилендиаминтетрауксусная кислота, аскорбиновая кислота и лимонная кислота.

Контроль за рН во время получения может быть осуществлен при помощи использования известных оснований пищевых сортов и буферов таких как гидрат окиси натрия, бикарбонат натрия, карбонат аммония, триполифосфаты натрия, хлористоводородная кислота и другие известные реагенты. Оптимальное рН может несколько отличаться в зависимости от конкретного используемого фермента, но процедура эффективна в области рН от 6 до 10. Температура реакции может варьироваться от примерно 10 С (комнатная температура) до примерно 75" С, но эту процедуру можно в общем случае эффективно осуществлять внутри этой области температур, Условия оптимальных температур могут также варьироваться до некоторой степени (внутри этой области) в зависимости от конкретной системы.

Одной из стадий при образовании изолированного протеина здесь является стадия ферментативного гидролиза; это известная стадия, но было установлено, что при некоторых более умеренных условиях финальный продукт намного лучше..Такие умеренные условия включают восстановление при определенной концентрации фермента. Ферментный материал вместо того, чтобы добавлять в концентрации от примерно 0,01 до 5,0 весовых % от протеинового материала (на сухой вес), используют в концентрации от 0,01 до 0,035, чтобы осуществить умеренный гидролиз, в зависимости от используемых температуры и времени, и активности ферментов. (Активность фермента может быть определена, как количество фермента, необходимое для того, чтобы получить стандартное количество тирозина из казеина и мальтозы из крахмала при стандартных условиях). Время для стадии гидролиза составляет от примерно 5 до 30 минут, в предпочтительном варианте примерно

10-15 минут, в зависимости от концентрации и активности фермента и температуры, Ферменты, которые эффективны в соответствии с настоящим изобретением, это в общем случае такие протеолитические ферменты, которые могут быть получены из животного, растительного и микробиологического источников, Удовлетворительными оказались весьма разнообразные ферменты, Они включают папаин, трипсин, фицин и многочисленные бактериальные и грибковые протеазы. Единственным ограничением на протеазу является то, что она должна быть стабильной и не долж10

Для того, чтобы снизить и(или полностью избежать окисления экстрагированного

"творога". Дополнительно в этой процедуре можно использовать протеиновый изолят с такими известными продуктами, как разрыхляющие агенты, диспергирующие агенты, противопенные агенты и агенты, препятствующие образованию дуста. Цистеин можно добавлять в количестве от 0,05 до 0,2 весовых процентов в пересчете на твердые частицы творога в нейтральный или кислый творог.

Функциональные свойства такие, как вкус, структура и работа с известными материалами не являются удовлетворительными для многих пищевых приложений. Новый протеиновый материал, получаемый в соответствии с настоящим изобретением, имеет гораздо более высокие функциональные свойства с более хорошим вкусом и, особенно, хорошим цветом для использования с мясом. Гидролиз осуществляли при умеренных условиях, включая контролируемое время реакции, которое эффективно с точки зрения снижения вязкости и придания продукту хорошей структуры и вкуса.

В то время, как продукт можно использовать в качестве замены для производных повседневных продуктов таких, как казеинат и молоко, он, кроме того, гораздо более приспособлен для смешения с мясом, чем ранее полученные изолированные протеины. Его можно добавлять в форме суспензии или высушенный порошок может быть непосредственно добавлен в мясной продукт.

Его исключительно гладкая структура, умеренный вкус и хороший цвет делают это возможным. Полученный продукт обладает исключительной функциональностью и прекрасными свойствами смешения и он удобен в работе. Минимальное окисление, которым наделяется продукт среди других изменений, благодаря стадиям обработки полифосфатом и гидролизу, помогает этого добиться.

После того, как приведены основные свойства настоящего изобретения, возможны различные модификации его в этой хорошо известной, но до сих пор эмпирической области. Так в композициях можно использовать сульфиты, агенты, препятствующие на дезактивироваться при тех рН, которые используют в соответствии с настоящим изобретением.

Установлено также, что добавление ци5 стеина увеличивает стабильность, Исполь. зование цистеина здесь является дополнением к стадиям добавления полифосфата в ликер для экстрагирования перед осаждением и умеренного гидролиэа.

1834644

Таблица1

Результаты анализа изолированного соевого протеина

Значение

Показатель

9,0

6,3

86,6

90,5

4,3

5,1

114

7,8

4,4 образованию пены, и т,п. И, как уже было указано, могут варьироваться рН значения и температуры, Такие модификации также находятся в области притязаний заявителя, Необходимо иметь в виду, что настоящее изобретение не может быть ограничено вариантами осуществления, приведенными здесь с целью иллюстрации, а может быть ограничено только пунктами формулы изобретения, приведенной ниже и их эквивалентами.

Формула изобретения

1.Способ получения растительного протеина преимущественно для мясных продуктов, включающий экстрагирование растительной протеиновой муки водным щелочным раствором, центрифугирование, осаждение кислотой, промывание водой полученного осадка с образованием водного шлама и его сушку. отличающийся . тем, что перед экстрагированием к водному раствору щелочи добавляют хелатообразующий агент, а перед сушкой водный шлам подвергают ферментативному гидролизу.

2 Способ по и 1, отличающийся тем, что экстрагирование осуществляют многократно с проведением стадии центрифугирования после каждой экстракции.

З,Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что экстрагирование проводят дважды.

4 Способ по п.1, о т л и ч а ю щи йс я тем, что содержание сухих веществ в водном шламе, подвергнутом ферментативному гидролизу, составляет 13-207.

5 Способ по и 1, отличающийся тем, что в качестве растительной протеиновой муки используют сухую крошку сафрола.

Общее содержание твердых частиц((, ) (водный шлам) рН

Протеин (А1) Протеин (В ) Влажность ($) Зола (%). 7

Сульфит (долей на миллион) Железо (долей на миллион) Ингибитор Трипсина (Т1 V/ìã/ .4) Концевые группы (MNH /г образца) 6.Способ по п.1, отличающийся тем, что рН водного шлама, образующегося в результате ферментативного гидролиза, устанавливают 5,5 — 7,5.

5 7.Способ попп.1и 6, отл ича ю щийс я тем, что рН водного шлама, образующегося в результате ферментативного гидролиза, устанавливают преимущественно 6,5.

8 Способ поп 1, отл и ча ю щи и с я

10 тем, что в качестве растительной протеиновой муки используют соевую муку.

9.Способ по пп,1 и 8, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что ферментативный гидролиз осуществляют ферментом из группы животных, 15 растительных и микробиологических ферментов.

10 Способ по пп.1 и 9, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что в качестве растительного фермента используют растительную протеазу, 20 преимущественно бромлаин.

11.Способ по пп.1 и 8, o т л и ч а ю щ ий с я тем, что наряду с хелатообразующим агентом в водную суспензию перед ферментативным гидролизом дополнительно вно25 сят L-цистеин.

12.Способ по пп.1 и 10, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что фермент добавляют в количестве 0,01 — 0,15 в пересчете на сухую массу протеина в водном шламе.

30 13 Способпоп.1, отл ича ющийся тем, что водный шлам после проведения ферментативного гидролиза подвергают нагреванию.

14 Способ по п.1, отличающийся

35 тем, что сушку водного шлама ведут распылением до получения продукта с плотностью

0,256 — 0,320 г/смз.

15Способ поп.1, отл ича ю щий ся тем, что в качестве хелатообразующего

40 агента используют фосфат.

1834644

Продолжение табл.1

Таблица2 тандартное отклонение - пер.

Составитель А,Ульянова

Редактор В.Трубченко Техред М.Моргентал Корректор Л.Пилипенко

Производственно-издательский комбинат "Патент", г: Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2692 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5