專利名稱：從大豆(“s701”)制備可溶性蛋白溶液的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及從大豆制備蛋白溶液以及涉及新穎的大豆蛋白產品。
背景技術：
高度可溶并在低pH下產生透明溶液的蛋白分離物(protein isolate)在食品工業(yè)中十分有價值，其用于各種產品，特別是飲料(例如軟飲料和運動飲料(sports drink)) 中。以上性質與熱穩(wěn)定性組合會進一步增加所述分離物的價值。用于食品用途的蛋白可源自植物或動物來源，但植物蛋白通常較為廉價。大豆是非常普通的用于食品用途的植物蛋白來源。大豆蛋白因它們優(yōu)異的營養(yǎng)性質和健康益處而得到認可。常規(guī)通過等電沉淀方法形成大豆分離蛋白(soy protein isolates)，在所述等電沉淀方法中，通過在堿性條件下的初始提取對來自從大豆分離豆油的豆粕(meal)進行加工，然后將堿性提取物酸化至大豆蛋白的等電點，得到蛋白沉淀物?？蓪⒊恋淼拇蠖沟鞍紫礈旌?或中和，然后干燥，得到大豆分離蛋白。以干重基準(dry weight basis) (d. b.)計， 大豆分離蛋白具有至少約90wt% (Nx6. 25)的蛋白含量。據(jù)我們所知，盡管可得到一系列具有各種功能性質的大豆蛋白產品，但不存在在低PH條件下產生透明且熱穩(wěn)定的溶液的可溶性大豆分離蛋白產品。發(fā)明概述現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，有可能提供具有至少約60wt% (Nx6. 25) d. b.的蛋白含量的大豆蛋白產品，其在低PH值下產生透明的熱穩(wěn)定溶液，因此其可用于特別是軟飲料和運動飲料以及其它含水系統(tǒng)的蛋白強化，而不發(fā)生蛋白沉淀。本文提供的新穎大豆蛋白產品具有在其它大豆蛋白產品中沒有發(fā)現(xiàn)的獨特的參數(shù)組合。該產品在小于約4. 4的酸性PH值下是完全可溶的，并在該pH范圍內是熱穩(wěn)定的， 從而允許熱加工，例如熱填充(hot fill)應用?？紤]到該產品的完全可溶性，不必需穩(wěn)定劑或其它添加劑來將所述蛋白保持在溶液或懸浮液中。已將該大豆分離蛋白描述為不具有" 豆腥〃味(“beany”flaVOur)和不良氣味(off odours)。該產品的肌醇六磷酸含量低，通常小于約1.5wt%。在大豆分離蛋白的制備中不需要酶。該大豆蛋白產品優(yōu)選為具有小于約90wt%，優(yōu)選至少約100wt% (Nx6. 25)的蛋白含量的分離物。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供制備大豆蛋白產品的方法，以干重基準計，所述大豆蛋白產品具有至少約60wt% (Nx6. 25)的大豆蛋白含量，所述方法包括(a)用氯化鈣水溶液提取大豆蛋白源，以導致來自蛋白源的大豆蛋白溶解，并形成大豆蛋白水溶液，
(b)從殘留的大豆蛋白源分離所述大豆蛋白水溶液，(c)任選稀釋所述大豆蛋白水溶液，(d)將所述大豆蛋白水溶液的pH調節(jié)為約1. 5至約4. 4，優(yōu)選約2至約4的pH，以制備經酸化的澄清(clear)大豆蛋白溶液，(e)通過使用選擇性膜技術任選將所述澄清大豆蛋白水溶液濃縮，同時保持離子強度基本恒定，(f)任選將經濃縮的大豆蛋白溶液滲濾，和(g)任選將經濃縮的大豆蛋白溶液干燥。大豆蛋白產品優(yōu)選為分離物，其具有至少約90wt%，優(yōu)選至少約IOOwt % (Nx6. 25) d. b.的蛋白含量。本發(fā)明還提供新穎的大豆分離蛋白，其為水溶性的，在小于約4. 4的酸性pH值下形成熱穩(wěn)定的透明溶液，并且有用于含水系統(tǒng)(包括軟飲料和運動飲料)的蛋白強化，而不導致蛋白沉淀。所述大豆分離蛋白的肌醇六磷酸含量也是低的，通常小于約1. 5重量％。所述產品中的大豆蛋白未被水解。因此，本發(fā)明另一個方面提供大豆分離蛋白，其具有至少約90wt% (Nx6. 25) d.b.，優(yōu)選至少約100wt% (Nx6. 25) d. b.的蛋白含量，其在小于約4. 4 (優(yōu)選約1. 5至約 4. 4)的pH下基本完全可溶解在含水介質中。本文提供的大豆分離蛋白可作為其水溶液提供，所述水溶液在酸性pH值(通常為小于約4. 4，優(yōu)選約1. 5至約4. 4)下具有高澄清度(clarity)，并且其在這些pH值下是熱穩(wěn)定的。可將本發(fā)明的新穎大豆分離蛋白與粉末狀飲料共混，用于通過將它們溶解在水中來配制含水飲料或運動飲料。此類共混物可為粉末狀飲料。盡管本發(fā)明主要涉及大豆分離蛋白的制備，但預期可提供具有與所述大豆分離蛋白具有相似性質的較低純度的大豆蛋白產品。此類較低純度的產品可具有至少約60wt% (Nx6. 25) d. b.的蛋白濃度。本發(fā)明另一個方面中提供本文所提供的大豆產品的水溶液，其在小于約4. 4的pH 下是熱穩(wěn)定的。所述水溶液可為飲料，其可為其中所述大豆蛋白產品為完全可溶且透明的澄清飲料，或其中大豆蛋白產品不增加不透明度的不透明飲料。本發(fā)明還提供大豆蛋白產品，其具有至少約60wt% (Nx6. 25) d. b.(優(yōu)選至少約 90wt%，更優(yōu)選至少約IOOwt % )的蛋白含量，其在約7的pH下基本為完全可溶的。此類大豆蛋白產品可作為其水溶液(例如飲料)提供。本發(fā)明另一個方面中提供大豆蛋白產品，其具有至少約60wt% (Nx6. 25) d. b.(優(yōu)選至少約90wt%，更優(yōu)選至少約100wt% )的蛋白含量，如通過下面實施例14中描述的方法所測定，其在約2至約4的pH下，在含(w/v)蛋白的水中具有大于約95%的溶解度。此外，本發(fā)明提供大豆蛋白產品，其具有至少約60wt% (Nx6. 25) d. b.(優(yōu)選至少約90wt%，更優(yōu)選至少約100wt% )的蛋白含量，如通過下面實施例15中描述的方法所測定，其在約2至約4的pH下，在(w/v)蛋白水溶液中，對600nm處的可見光的吸光度 (A600)為小于約0. 150，優(yōu)選小于約0. 100，更優(yōu)選小于0. 050。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，提供大豆蛋白產品，其具有至少約60wt%(Nx6. 25)d.b.(優(yōu)選至少約90wt%，更優(yōu)選至少約IOOwt % )的蛋白含量，如通過下面的實施例15中描述的方法所測定，在約2至約4的pH下，其對于(w/v)蛋白水溶液具有小于約15%，優(yōu)選小于約10%，更優(yōu)選小于約5%的渾濁度讀數(shù)(haze reading)。根據(jù)本發(fā)明的又一個實施方案，提供大豆分離蛋白，其具有至少約60wt% (Nx6. 25)d.b.(優(yōu)選至少約90wt%，更優(yōu)選至少約IOOwt % )的蛋白含量，如通過下面實施例16中描述的方法所測定，在95°C下熱處理30秒后，其對于2% (w/v)蛋白水溶液具有小于15%，優(yōu)選小于約10%，更優(yōu)選小于5%的渾濁度讀數(shù)。根據(jù)本文方法制備的大豆分離蛋白缺少大豆分離蛋白特有的豆腥味并且不僅適用于酸性介質的蛋白強化，而且可用于蛋白分離物的各種各樣的常規(guī)應用中，所述常規(guī)應用包括但不限于加工食品和飲料的蛋白強化、油類的乳化、在烘焙制品中作為成形劑(body former)和在俘獲氣體的產品中作為發(fā)泡劑。此外，可使所述大豆分離蛋白形成蛋白纖維， 有用于人造肉中并可在其中蛋清(egg white)用作粘合劑的食品中用作蛋清替代品或增補劑。所述大豆分離蛋白也可用于營養(yǎng)補充劑中。大豆分離蛋白的其它用途為用于寵物食品、 動物飼料中和用于工業(yè)應用和化妝品應用中，以及用于個人護理產品中。發(fā)明的一般描述提供大豆分離蛋白的方法的初始步驟涉及從大豆蛋白源中溶解大豆蛋白。所述大豆蛋白源可為大豆或任意大豆產品或源自大豆加工的副產品，包括但不限于豆粕、豆片 (soy flake)、碎大豆(soy grit)和豆粉(soy flour)。大豆蛋白源可按全脂形式、部分脫脂形式或全脫脂形式使用。當所述大豆蛋白源含有相當大量的脂肪時，在加工期間通常需要除油步驟。從大豆蛋白源回收的大豆蛋白可為大豆中天然存在的蛋白，或者所述蛋白質物質(proteinaceous material)可為通過基因操作改性的但具有天然蛋白特有的疏水性和極性性質的蛋白。最合宜(conveniently)使用氯化鈣溶液來實施(effect)從大豆蛋白來源物質中溶解蛋白質，但可使用其它鈣鹽的溶液。此外，可使用其它堿土金屬化合物，例如鎂鹽。另外，從可通過使用與另一種鹽溶液(例如氯化鈉)組合的鈣鹽溶液來實施大豆蛋白源提取大豆蛋白。此外，可通過以下方式來實施從大豆蛋白源提取大豆蛋白使用水或其它鹽溶液 (例如氯化鈉)，隨后將鈣鹽加入到在提取步驟制備的大豆蛋白水溶液中。在隨后的加工之前，將一經加入鈣鹽即形成的沉淀物除去。隨著鈣鹽溶液的濃度增加，蛋白從大豆蛋白源的溶解程度開始增加直到達到最大值。鹽濃度的任意隨后增加不增加所溶解的總蛋白。導致最大蛋白溶解的鈣鹽溶液的濃度根據(jù)有關的鹽而變化。通常優(yōu)選利用小于約1. OM的濃度值，更優(yōu)選約0. 10至約0. 15M的值。在分批方法中，在約1°C至約100°C (優(yōu)選約15°C至約35°C )的溫度下實施所述蛋白的鹽溶解，優(yōu)選通過攪拌以減少溶解時間來完成，所述溶解時間通常為約1至約60分鐘。優(yōu)選是實施溶解，以盡可能多地從大豆蛋白源中大量提取蛋白，從而得到總的高產品收率。在連續(xù)方法中，以與從大豆蛋白源實施連續(xù)提取大豆蛋白一致的任意方式進行從大豆蛋白源提取大豆蛋白。在一個實施方案中，將大豆蛋白源與鈣鹽溶液連續(xù)混合，將混合物以一定流速傳送通過具有一定長度的管子或管道，持續(xù)一段停留時間，所述停留時間足以根據(jù)本文描述的參數(shù)實施所需的提取。在此類連續(xù)程序中，在至多約10分鐘的時間內快速實施鹽溶解步驟，優(yōu)選實施溶解，以盡可能多地從大豆蛋白源中大量提取蛋白。所述連續(xù)程序中的溶解在約1°C至約100°C (優(yōu)選約15°C至約35°C )的溫度下實施。通常在約5至約11 (約5至約7)的pH下進行所述提取?？筛鶕?jù)需要通過使用任意合宜的食品級酸(通常為鹽酸或磷酸)或食品級堿(通常為氫氧化鈉)將用于提取步驟中的提取系統(tǒng)(大豆蛋白源和鈣鹽溶液)的PH調節(jié)至任意所需的值(約5至約11的范圍內)。在溶解步驟期間，大豆蛋白源在鈣鹽溶液中的濃度可寬泛變化。典型的濃度值為約5至約15% w/vo使用鹽的水溶液的蛋白提取步驟具有溶解可能存在于大豆蛋白源中的脂肪的額外效果，其然后導致所述脂肪存在于水相中。來自提取步驟的蛋白溶液通常具有約5至約50g/L，優(yōu)選約10至約50g/L的蛋白濃度。所述鈣鹽水溶液可含有抗氧化劑。所述抗氧化劑可為任意合宜的抗氧化劑，例如亞硫酸鈉或抗壞血酸。所采用的抗氧化劑的量可從所述溶液的約0. Olwt %變化至約 lwt%，優(yōu)選約0. 05wt%。所述抗氧化劑用于抑制蛋白溶液中任意酚類化合物(phenolics) 的氧化。然后可按任意合宜的方式(例如通過采用沉降式離心機，然后通過盤式離心和/ 或過濾)將殘余的大豆蛋白源與得自提取步驟的水相分離，以除去殘余的大豆蛋白源物質。可將經分離的殘余大豆蛋白源干燥用于進行處置。或者，可對經分離的殘余大豆蛋白源進行加工以除去一些殘余的蛋白，例如通過常規(guī)的等電沉淀程序或任意其它合宜的程序， 以回收此類殘余的蛋白。當所述大豆蛋白源含有顯著量的脂肪時，如美國專利No. 5，844，086和6，005, 076 中所描述(所述專利轉讓至本文的受讓人，并通過引用將它們的公開內容并入本文)，則可對經分離的蛋白水溶液實施所述專利中描述的脫脂步驟。或者，可通過任意其它合宜的程序來實現(xiàn)經分離的蛋白水溶液的脫脂?？捎梦絼?例如粉末狀活性炭或顆粒狀活性炭)處理大豆蛋白水溶液，以除去有顏色和/或有臭味(colour and/or odour)的化合物?？稍谌我夂弦说臈l件下(通常在所述經分離的蛋白水溶液的環(huán)境溫度下)進行此類吸附劑處理。對于粉末狀活性炭，所使用的量為約0. 025<%至約5% 八，優(yōu)選約0. 05%至約2%W/v。可通過任意合宜的手段(例如通過過濾)將吸附劑從大豆溶液中除去。通?？捎眉s1至約10體積(優(yōu)選約1至約2體積)水稀釋所得大豆蛋白水溶液， 以便將大豆蛋白水溶液的電導率降低至通常低于約70mS(優(yōu)選約4至約18mS)的值。與大豆蛋白溶液混合的水可具有約2°C至約70°C的溫度，優(yōu)選約10°C至約50°C， 更優(yōu)選約20°C至約30°C。然后通過加入任意合適的食品級酸(例如鹽酸或磷酸)將經稀釋的大豆蛋白溶液的PH調節(jié)至約1. 5至約4. 4 (優(yōu)選約3)的值，以得到澄清的大豆蛋白水溶液。經稀釋及酸化的大豆蛋白水溶液具有通常低于約75MS(優(yōu)選約4至約23MS)的電導率。
經酸化的澄清大豆蛋白水溶液可經受熱處理，以使熱不穩(wěn)定的抗營養(yǎng)因子(例如胰蛋白酶抑制劑)失活，所述熱不穩(wěn)定的抗營養(yǎng)因子由于在提取步驟期間從大豆蛋白源物質提取而存在于此類溶液中。此類加熱步驟也提供降低微生物負荷(microbial load)的額外益處。通常，將蛋白溶液加熱至約70°C至約100°C (優(yōu)選約85°C至約95°C )的溫度，保持約10秒至約60分鐘，優(yōu)選約30秒至約5分鐘。然后可將經熱處理的酸化的大豆蛋白溶液冷卻至約2°C至約60°C (優(yōu)選約20°C至約35°C )的溫度，用于如下所述的進一步加工?？蓪⑺玫慕浰峄某吻宕蠖沟鞍姿芤褐苯痈稍?，以制備大豆蛋白產品。為了提供具有減少的雜質含量和降低的鹽含量的大豆分離蛋白，可在干燥之前對經酸化的澄清大豆蛋白水溶液進行加工。可濃縮經酸化的澄清大豆蛋白水溶液，以增加其蛋白濃度，同時保持其離子強度基本恒定。通常實施此類濃縮以提供具有約50至約300g/L，優(yōu)選約100至約200g/L的蛋白濃度的經濃縮的大豆蛋白溶液。可按任意合宜的與分批或連續(xù)操作一致的方式實施所述濃縮步驟，例如通過采用任意合宜的選擇性膜技術，例如使用膜(例如具有合適截留分子量(例如約3，000 至約1，000，000道爾頓，優(yōu)選約5，000至約100，000道爾頓)的中空纖維膜或螺旋膜 (spiral-wound membranes)的超濾或滲濾(根據(jù)不同的膜材料和構造)，以及對于連續(xù)操作，設計尺寸(dimensioned)，以在所述蛋白水溶液通過所述膜時允許所需程度的濃縮。如眾所周知的，超濾和類似的選擇性膜技術允許低分子量種類(species)通過， 而防止較高分子量的種類通過。所述低分子量種類不僅包括食品級鹽的離子種類，而且包括從來源物質提取的低分子量物質，例如碳水化合物、色素、低分子量的蛋白和抗營養(yǎng)因子 (例如胰蛋白酶抑制劑，其本身為低分子量蛋白)。根據(jù)不同的膜材料和構造，通常對所述膜的截留分子量進行選擇，以確保顯著比例的蛋白保留在溶液中，同時允許污染物通過。然后可使經濃縮的大豆蛋白溶液經受使用水的滲濾步驟。所述水可處于其天然pH 下或處于等于被滲濾的蛋白溶液的PH的pH下，或處于其間的任意pH值下?？墒褂眉s2至約 40體積的滲濾溶液(優(yōu)選約5至約25體積的滲濾溶液)來實施此類滲濾。在滲濾操作中， 通過使?jié)B透物通過所述膜而從所述澄清的大豆蛋白水溶液中除去另外量的污染物。這純化了所述澄清的蛋白水溶液并且也可降低其粘度?？蓪嵤B濾操作直到滲透物中不存在另外顯著量的污染物或可見顏色，或者直到保留物已經被充分純化，以致當干燥時提供蛋白含量為至少約90wt% (Nx6. 25)d.b.的大豆分離蛋白。可使用與用于濃縮步驟的膜相同的膜實施此類滲濾。然而，需要時，可使用具有不同截留分子量(molecular weight cut-off) 的單獨的膜實施所述滲濾步驟，所述膜例如為根據(jù)不同的膜材料和構造，具有約3，000至約1，000, 000道爾頓，優(yōu)選約5，000至約100，000道爾頓范圍內的截留分子量的膜?；蛘?，可在濃縮之前將所述滲濾步驟施用于澄清的經酸化的蛋白水溶液，或者施用于經部分濃縮的澄清的經酸化的蛋白水溶液。也可在濃縮過程中的多個點施用滲濾。當在濃縮之前施用滲濾時，或者對部分濃縮的溶液施用滲濾時，可然后將所得的經滲濾的溶液完全濃縮。當所述蛋白溶液被濃縮時，通過多次滲濾實現(xiàn)的粘度的降低可允許實現(xiàn)較高的最終完全濃縮的蛋白濃縮物。這減小了待干燥物質的體積?？砂措S后回收的大豆蛋白產品含有小于約90wt%蛋白(Nx6. 25)d.b (例如至少約 60wt%蛋白(Nx6.25)d.b)的方式來實施本文中的濃縮步驟和滲濾步驟。通過將澄清的大豆蛋白水溶液部分濃縮和/或部分滲濾，有可能僅部分除去污染物。然后可將該蛋白溶液干燥，以得到具有較低水平純度的大豆蛋白產品。在酸性條件下，所述大豆蛋白產品仍然能夠產生澄清的蛋白溶液。在至少一部分滲濾步驟期間，在滲濾介質中可存在抗氧化劑。所述抗氧化劑可為任意合宜的抗氧化劑，例如亞硫酸鈉或抗壞血酸。在所述滲濾介質中采用的抗氧化劑的量取決于所采用的物質，并且可從約0. Olwt %變化至約lwt%，優(yōu)選為約0. 05wt%。所述抗氧化劑用于抑制在經濃縮的大豆分離蛋白溶液中存在的任意酚類化合物的氧化。可在任意合宜的溫度(通常在約2°C至約60°C，優(yōu)選約20°C至約35°C )下實施濃縮步驟和任選的滲濾步驟，并且持續(xù)一段時間，以實施所需程度的濃縮。使用的溫度和其它條件在一定程度上取決于用于實施膜加工的膜設備、溶液的所需蛋白濃度和除去滲透物的污染物的功效。大豆中存在兩種主要的胰蛋白酶抑制劑，即，Kunitz抑制劑和Bowman-Birk抑制劑，Kimitz抑制劑為熱不穩(wěn)定分子，其分子量約為21，000道爾頓，Bowman-Birk抑制劑為較為熱穩(wěn)定的分子，分子量為約8，000道爾頓?？赏ㄟ^操縱各種工藝變量來控制最終大豆分離蛋白中的胰蛋白酶抑制劑活性水平。如上所指出，對澄清的酸化大豆蛋白水溶液的熱處理可用來使熱不穩(wěn)定的胰蛋白酶抑制劑失活。也可將經部分濃縮或完全濃縮的酸化大豆蛋白溶液熱處理，以使熱不穩(wěn)定的胰蛋白酶抑制劑失活。此外，可按有利于除去滲透物(permeate)中的胰蛋白酶抑制劑連同其它污染物的方式操作濃縮和/或滲濾步驟。可通過以下方式促進胰蛋白酶抑制劑的去除使用較大孔徑(例如30，000-1, 000, OOODa)的膜、在高溫(例如30_60°C )下操作膜并采用較大體積 (例如20至40體積)滲濾介質。相對于在較高pH(3-4. 4)下加工經稀釋的蛋白溶液，在較低pH(l. 5-3)下酸化和膜加工該溶液可降低胰蛋白酶抑制劑活性。當在所述PH范圍的低限下對蛋白溶液進行濃縮和滲濾時，可能需要在干燥前提高保留物(retentate)的pH?？赏ㄟ^加入任意合宜的食品級堿(例如氫氧化鈉)將經濃縮和滲濾的蛋白溶液的PH提高至所需的值，例如pH 3。此外，可通過將大豆物質暴露于還原劑來實現(xiàn)胰蛋白酶抑制劑活性的降低，所述還原劑破壞所述抑制劑的二硫鍵或使該二硫鍵重排。合適的還原劑包括亞硫酸鈉、半胱氨酸和N-乙酰半胱氨酸?？稍谡麄€加工的不同階段實施加入此類還原劑?？稍谔崛〔襟E中將還原劑與大豆蛋白源物質一起加入、可在除去殘余的大豆蛋白源物質后將還原劑加入到澄清的大豆蛋白水溶液中、可在干燥前將還原劑加入到經滲濾的保留物中或者可將還原劑與經干燥的大豆蛋白產品干燥共混。還原劑的加入可與如上所述的熱處理步驟組合。如果需要在經濃縮的蛋白溶液中保留活性胰蛋白酶抑制劑，這可通過以下方式來實現(xiàn)消除或降低熱處理步驟的強度、不使用還原劑、在所述PH范圍(3-4. 4)的高限下操作濃縮和滲濾步驟、使用具有較小孔徑的濃縮和滲濾膜、在較低溫度下操作所述膜和采用較少體積的滲濾介質。如果需要，可使經濃縮和任選滲濾的蛋白溶液經受進一步的脫脂操作，如美國專利No. 5，844，086和6，005, 076中所述?；蛘撸赏ㄟ^任意其它合宜的程序實現(xiàn)對經濃縮和任選滲濾的蛋白溶液的脫脂。可用吸附劑(例如粉末狀活性炭粉末或顆粒狀活性炭)處理經濃縮和任選滲濾的澄清蛋白水溶液，以除去有顏色和/或有臭味的化合物?？稍谌我夂弦说臈l件下(通常在所述經濃縮的蛋白溶液的環(huán)境溫度下)進行此類吸附劑處理。對于粉末狀活性炭，所使用的量為約0. 025%至約5% w/v，優(yōu)選約0. 05%至約2% w/Vo可通過任意合宜的手段(例如通過過濾)將吸附劑從大豆溶液中除去?？赏ㄟ^任意合宜的技術(例如噴霧干燥或冷凍干燥)將經濃縮和任選滲濾的澄清大豆蛋白水溶液干燥?？稍诟稍锴皩Υ蠖沟鞍兹芤簩嵤┌褪舷静襟E?？稍谌我馑璧陌褪舷緱l件下實施所述巴氏消毒。通常，將經濃縮和任選滲濾的大豆蛋白溶液加熱至約 55°C至約70V (優(yōu)選約60°C至約65°C )的溫度，保持約30秒至約60分鐘，優(yōu)選約10分鐘至約15分鐘。然后可將經巴氏消毒的濃縮的大豆蛋白溶液冷卻用于干燥，優(yōu)選冷卻至約 25°C至約40°C的溫度。所述干燥大豆分離蛋白具有高蛋白含量，超過約90wt%蛋白，優(yōu)選至少約 IOOwt %, (Νχ6· 25) d. b.。本文中制備的大豆分離蛋白可溶解在酸性含水環(huán)境中，使所述分離物理想用于并入飲料中(碳酸飲料和非碳酸飲料兩者)，以向其提供蛋白強化。此類飲料具有寬范圍的酸性PH值(約2. 5至約5)。可按任意合宜的量將本文提供的大豆分離蛋白加入到此類飲料中，以向此類飲料提供蛋白強化，例如每份至少約5g大豆分離蛋白。加入的大豆分離蛋白溶解在所述飲料中，并且不損壞所述飲料的澄清度(clarity)，即使在熱加工之后也如此。所述大豆分離蛋白可與經干燥的飲料共混，然后通過溶解在水中將所述飲料復原 (reconstitution)。在一些情況下，當飲料中存在的組分可能不利地影響本發(fā)明組合物保持溶解在所述飲料中的能力時，可能必需對所述飲料的常規(guī)配方進行修改，以使其耐受本發(fā)明的組合物。
實施例進行一系列測試實驗(實施例1至3)來確定暴露于鈣是否可用于產生可溶性大豆蛋白，所述可溶性大豆蛋白在低PH下產生透明、熱穩(wěn)定溶液。實施例1將干燥大豆(30g)與水、0. OlM CaCl2或0. 15M NaCl (300ml)在廚房用混合機中混合并高速加工5分鐘。然后將樣品以7，IOOg離心10分鐘，從而將提取物與脂肪和殘余固體分離。用水和氯化鈣溶液制備的樣品分離較差，因此將其以10，200g再次離心10分鐘。 測量提取物的PH，然后用0.45 μ m孔徑的針筒式過濾器過濾等分試樣，使用Leco 氮測定儀測定蛋白含量。將經過濾的提取物(NaCl和CaCl2測試)的澄清度測量為600nm處的吸光度(A600)，然后用稀HCl將一部分樣品酸化至pH為3，再次測量A600。將澄清提取物(所有測試)的等分試樣也在1 10室溫水中稀釋，測量A600和pH，然后用稀HCl將樣品酸化至PH為3，再次測量A600。用25 μ m孔徑的濾紙過濾NaCl提取物的另一等分試樣。 測量該樣品的電導率，然后通過加入氯化鈣升至19mS。將該樣品進行針筒式過濾(syringe filtered)(0.45ym)，然后針對未經稀釋的樣品和用室溫水以1 10稀釋的樣品來評價調節(jié)至PH 3對樣品澄清度的影響。
當將三種提取樣品以7，IOOg離心10分鐘時，僅氯化鈉提取樣品分離良好。對于水和氯化鈣樣品，脂肪仍高度分散在水層中。以10，200g再次離心10分鐘沒有很大促進分離。也許該差的分離為水相密度的結果，因為氯化鈉樣品比氯化鈣樣品具有多得多的溶解的鹽。通過用0.45 μ m孔徑過濾器進行針筒式過濾可使離心后的提取物進一步澄清。水提取物快速堵塞過濾器，并且氯化鈣提取物沒有顯得完全澄清。驚人地，發(fā)現(xiàn)水比所使用的鹽溶液提取更多的蛋白(下表1)。向氯化鈉提取物中加入氯化鈣，這使電導率從16. 70mS升高至19. 99mS，觀察到氯化鈣的加入引入沉淀物，并且必定隨著任意其它被移除的種類(species)而損失蛋白。表1-各種澄清的提取物樣品的蛋白含量
權利要求
1.大豆蛋白產品，其具有至少約60wt%(Nx6. 25)d.b.的蛋白含量，并且其-在小于約4. 4的酸性pH值下，在含水介質中是完全可溶的，-在小于約4. 4的酸性pH值下，在含水介質中是熱穩(wěn)定的，-不需要穩(wěn)定劑或其它添加劑來將所述蛋白產品保持在溶液或懸浮液中，-肌醇六磷酸含量低，-在其生產中不需要酶。
2.權利要求1的大豆蛋白產品，其沒有豆腥味或不良氣味。
3.權利要求1的大豆蛋白產品，其中所述大豆蛋白未被水解。
4.權利要求1的大豆蛋白產品，其胰蛋白酶抑制劑活性低。
5.權利要求1的大豆蛋白產品，其具有至少約90wt%(Nx6. 25) d. b.的蛋白含量。
6.權利要求1的大豆蛋白產品，其具有至少約100wt%(Nx6. 25) d. b.的蛋白含量。
7.權利要求1的大豆蛋白產品，其具有小于約1.5wt%的肌醇六磷酸含量。
8.具有至少約60wt%(Nx6. 25) d. b.蛋白含量的大豆蛋白產品，其在小于約4. 4的酸性PH的含水介質中是基本完全可溶的。
9.權利要求8的大豆蛋白產品，其為具有至少約90wt%(Nx6. 25) d. b.蛋白含量的大豆分離蛋白。
10.權利要求8的大豆蛋白產品，其與水溶性粉末狀物質共混，用于制備該共混物的水溶液。
11.權利要求10的共混物，其為粉末狀飲料。
12.權利要求8的大豆蛋白產品的水溶液，在小于約4.4的pH值下，其為熱穩(wěn)定的。
13.權利要求12的水溶液，其為飲料。
14.權利要求13的水溶液，其中所述飲料為澄清飲料，在所述澄清飲料中所述大豆蛋白產品為完全可溶且透明的。
15.權利要求13的水溶液，其中所述飲料為不透明飲料，在所述不透明飲料中，溶解的大豆蛋白產品不增加不透明度。
16.權利要求12的水溶液，其中所述大豆蛋白產品為具有至少約90wt%(Nx6. 25) d.b.的蛋白含量的大豆分離蛋白。
17.具有至少約60wt%(Nx6. 25) d. b.的蛋白含量的大豆蛋白產品，其在約7的pH下， 在含水介質中基本為完全可溶的。
18.大豆蛋白產品，其具有至少約60wt%(Nx6. 25) d. b.的蛋白含量，如通過實施例14 中描述的方法所測定，其在約2至約4的pH下，在含w/v蛋白的水中具有大于約95% 的溶解度。
19.具有至少約60wt%(Nx6. 25) d. b.的蛋白含量的大豆蛋白產品，如通過實施例15 中描述的方法所測定，其在約2至約4的pH下，在w/v蛋白水溶液中，對600nm處的可見光的吸光度(A600)為小于約0. 150。
20.權利要求19的大豆蛋白產品，其中所述A600讀數(shù)小于約0.100。
21.權利要求19的大豆蛋白產品，其中所述A600讀數(shù)小于約0.050。
22.具有至少約60wt%(Nx6. 25) d. b.的蛋白含量的大豆蛋白產品，如通過實施例15 中描述的方法所測定，在約2至約4的pH下，其對于w/v蛋白水溶液具有小于約15%的渾濁度讀數(shù)。
23.權利要求22的大豆蛋白產品，其中所述渾濁度讀數(shù)小于約10%
24.權利要求22的大豆蛋白產品，其中所述渾濁度讀數(shù)小于約5%.
25.具有至少約60wt%(Nx6. 25) d. b.的蛋白含量的大豆蛋白產品，如通過實施例16 中描述的方法所確定，在95°C下熱處理30秒后，其對于2% w/v蛋白水溶液具有小于15% 的渾濁度讀數(shù)。
26.權利要求25的大豆蛋白產品，其中所述渾濁度讀數(shù)小于約10%。
27.權利要求25的大豆蛋白產品，其中所述渾濁度讀數(shù)小于約5%。
28.權利要求17-25中任一項的大豆蛋白產品，其具有至少約90wt%(Nx6. 25) d. b.的蛋白含量。
29.制備大豆蛋白溶液的方法，其包括(a)用鈣鹽水溶液提取大豆蛋白源，以導致大豆蛋白從大豆蛋白源中溶解并形成大豆蛋白水溶液，(b)將大豆蛋白水溶液與殘余的大豆蛋白源分離，和(c)將大豆蛋白水溶液的PH調節(jié)為約1.5至約4. 4的pH，以制備經酸化的澄清大豆蛋白溶液。
30.權利要求四的方法，其中使用具有至少約1.OM的濃度的氯化鈣水溶液實施所述提取步驟。
31.權利要求30的方法，其中所述氯化鈣水溶液具有約0.10至約0. 15M的濃度。
32.權利要求四的方法，其中在約15°至約35°C的溫度下實施所述提取步驟。
33.權利要求四的方法，其中所述鈣鹽水溶液具有約5至約11的pH。
34.權利要求33的方法，其中所述pH為約5至約7。
35.權利要求四的方法，其中所述大豆蛋白水溶液具有約5至約50g/L的蛋白濃度。
36.權利要求35的方法，其中所述蛋白濃度為約10至約50g/L。
37.權利要求四的方法，其中所述鈣鹽水溶液含有抗氧化劑。
38.權利要求四的方法，其中在所述分離步驟之后和所述pH調節(jié)步驟之前，用吸附劑處理所述大豆蛋白水溶液，以從大豆蛋白水溶液中除去有顏色和/或有臭味的化合物。
39.權利要求四的方法，其中在所述分離步驟之后和所述pH調節(jié)步驟之前，稀釋所述大豆蛋白水溶液，使電導率小于約70mS。
40.權利要求39的方法，其中用約1至約10體積水稀釋所述大豆蛋白水溶液，以使所述大豆蛋白水溶液的電導率達到約4至約18mS。
41.權利要求39的方法，其中所述水具有約2°C至約70°C的溫度。
42.權利要求41的方法，其中所述溫度為約10°C至約50°C。
43.權利要求42的方法，其中所述溫度為約20°C至約30°C。
44.權利要求四的方法，其中所述經酸化的澄清大豆蛋白溶液具有小于約70mS的電導率。
45.權利要求44的方法，其中所述電導率為約4至約23mS。
46.權利要求四的方法，其中將所述大豆蛋白水溶液的pH調節(jié)為約2至約4的pH。
47.權利要求四的方法，其中使所述經酸化的澄清蛋白溶液經受熱處理步驟，以使熱不穩(wěn)定的抗營養(yǎng)因子失活。
48.權利要求47的方法，其中所述抗營養(yǎng)因子為熱不穩(wěn)定的胰蛋白酶抑制劑。
49.權利要求47的方法，其中所述熱處理步驟還對所述經酸化的澄清蛋白水溶液進行巴氏消毒。
50.權利要求47的方法，其中在約70°C至約100°C的溫度下實施所述熱處理約10秒鐘至約60分鐘。
51.權利要求50的方法，其中在約85°C至約95°C的溫度下實施所述熱處理約20秒至約5分鐘。
52.權利要求51的方法，其中將所述經熱處理、酸化的澄清大豆分離蛋白冷卻至約2°C 至約60 0C的溫度，用于進一步加工。
53.權利要求52的方法，其中將所述經熱處理、酸化的澄清大豆分離蛋白冷卻至約 20°C至約35°C的溫度，用于進一步加工。
54.權利要求四的方法，其中將所述經酸化的澄清大豆蛋白溶液干燥，得到具有至少約60wt% (Nx6. 25) d. b.的大豆蛋白含量的大豆蛋白產品。
55.權利要求四的方法，其中將所述經酸化的澄清大豆蛋白溶液濃縮，同時保持其離子強度基本恒定，以制備經濃縮、酸化的澄清大豆蛋白溶液，其具有約50至約300g/L的蛋白濃度，并任選對所述經濃縮、酸化的澄清大豆蛋白溶液進行滲濾。
56.權利要求55的方法，其中所述經濃縮、酸化的澄清大豆蛋白溶液具有約的100至約 200g/L的蛋白濃度。
57.權利要求55的方法，其中步驟是使用具有約3，000至約1，000,000道爾頓截留分子量的膜，通過超濾實施所述濃縮。
58.權利要求44的方法，其中所述膜具有約5，000至約100，000道爾頓截留分子量。
59.權利要求55的方法，其中在將經酸化的澄清大豆蛋白溶液部分或完全濃縮之前或之后，使用水或經酸化的水對所述經酸化的澄清大豆蛋白溶液實施滲濾步驟。
60.權利要求59的方法，其中使用約2至約40體積滲濾溶液實施所述滲濾。
61.權利要求60的方法，其中使用約5至約25體積的滲濾溶液實施所述滲濾。
62.權利要求59的方法，其中實施所述滲濾直到在滲透物中不存在顯著的額外量的污染物和可見顏色。
63.權利要求59的方法，其中實施所述滲濾直到保留物已被充分純化，以致當干燥時， 提供具有至少約90wt% (Nx6. 25)d.b.的蛋白含量的大豆分離蛋白。
64.權利要求59的方法，其中使用具有約3，000至約1，000,000道爾頓截留分子量的膜實施所述滲濾。
65.權利要求64的方法，其中所述膜具有約5，000至約100，000道爾頓截留分子量。
66.權利要求59的方法，其中在至少一部分所述滲濾步驟期間，在滲濾介質中存在抗氧化劑。
67.權利要求59的方法，其中在約2°C至約60°C的溫度下進行所述濃縮步驟和任選的滲濾步驟。
68.權利要求67的方法，其中所述溫度為約20°C至約35°C。
69.權利要求四的方法，其中將所述經酸化的澄清大豆蛋白溶液濃縮和/或滲濾，同時保持其離子強度基本恒定，以制備經濃縮和/或滲濾的酸化的澄清大豆蛋白溶液，當將其干燥時，提供具有至少約60wt% (Nx6. 25) d. b.蛋白濃度的大豆蛋白產品。
70.權利要求55的方法，其中用吸附劑處理所述經濃縮且任選經滲濾的酸化的澄清大豆蛋白溶液，以除去有顏色和/或有臭味的化合物。
71.權利要求55的方法，其中在干燥之前任選對所述經濃縮且任選經滲濾的酸化的澄清大豆蛋白溶液進行巴氏消毒。
72.權利要求71的方法，其中在約55°C至約70°C的溫度下實施所述巴氏消毒步驟約 30秒至約60分鐘。
73.權利要求71的方法，其中在約55°C至約70°C的溫度下實施所述巴氏消毒步驟約 10至約15分鐘。
74.權利要求63的方法，其中將所述經濃縮且任選經滲濾的酸化的澄清大豆蛋白溶液干燥，得到具有至少約90wt% (Nx6. 25)d.b.的蛋白含量的大豆分離蛋白。
75.權利要求74的方法，其中所述大豆分離蛋白具有至少約100wt%(Nx6. 25) d. b.的蛋白含量。
76.權利要求59的方法，其中以利于除去胰蛋白酶抑制劑的方式操作所述濃縮和/或任選的滲濾步驟。
77.權利要求四的方法，其中在提取步驟期間存在還原劑，以破壞胰蛋白酶抑制劑的二硫鍵或使胰蛋白酶抑制劑的二硫鍵重排，以實現(xiàn)胰蛋白酶抑制劑活性的降低。
78.權利要求59的方法，其中在濃縮和/或任選的滲濾步驟期間存在還原劑，以及破壞胰蛋白酶抑制劑的二硫鍵或使胰蛋白酶抑制劑的二硫鍵重排，以實現(xiàn)胰蛋白酶抑制劑活性的降低。
79.權利要求69的方法，其中在干燥之前將還原劑加入到經濃縮且任選滲濾的大豆蛋白溶液中，和/或將還原劑加入到經干燥的大豆蛋白產品中，以破壞胰蛋白酶抑制劑的二硫鍵或使胰蛋白酶抑制劑的二硫鍵重排，以實現(xiàn)胰蛋白酶抑制劑活性的降低。
全文摘要
可為分離物的大豆蛋白產品在低pH值下制備透明的熱穩(wěn)定溶液并有用于軟飲料和運動飲料的強化，而無蛋白沉淀。通過以下方式獲得所述大豆蛋白產品用鈣鹽水溶液提取大豆蛋白源物質，以形成大豆蛋白水溶液，將大豆蛋白水溶液與殘余的大豆蛋白源分離，將大豆蛋白水溶液的pH調節(jié)為約1.5至約4.4的pH，以制備經酸化的澄清大豆蛋白溶液，可在任選的濃縮和滲濾之后將該溶液干燥，得到大豆蛋白產品。
文檔編號A23J1/14GK102256496SQ200980152828
公開日2011年11月23日 申請日期2009年10月21日 優(yōu)先權日2008年10月21日
發(fā)明者B·E·格林, B·戈斯內爾, J·羅吉, K·I·塞加爾, M·施維策爾, S·梅迪娜 申請人:伯康營養(yǎng)科學(Mb)公司