專利名稱:蛋白質(zhì)的分級(jí)分離方法
本發(fā)明敘述一種蛋白質(zhì)的分級(jí)分離方法，著重?cái)⑹龃蠖沟鞍椎仁秤弥参锏鞍椎姆旨?jí)分離方法。
到目前為止，生產(chǎn)大豆分離蛋白的方法是對(duì)大豆蛋白原料的水溶液進(jìn)行適當(dāng)處理，使之分離成為水溶性或分散性的級(jí)分和不溶性或沉淀性級(jí)分(這種不溶性殘?jiān)Q為“豆渣”或“大豆渣漿”)，然后調(diào)節(jié)水溶性或分散性級(jí)分的PH值至4-5(通常是4.2-4.6)之間，進(jìn)行等電點(diǎn)沉淀，再對(duì)沉淀進(jìn)行中和和干燥等適當(dāng)處理，制成符合需要的大豆蛋白級(jí)分。
值得順便提到的是，大豆蛋白和其他許多植物蛋白一樣，是由多種具有高級(jí)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)級(jí)分所組成的。例如，依據(jù)不同蛋白質(zhì)級(jí)分具有不同沉降常數(shù)的超速離心法對(duì)大豆蛋白進(jìn)行分級(jí)分離的結(jié)果表明，大豆蛋白可分離成為2S、7S、11S和15S等多種蛋白質(zhì)級(jí)分。這些級(jí)分的物理性質(zhì)各不相同，而且是由多種亞基所組成，例如7S蛋白質(zhì)分有三個(gè)亞基，11S蛋白質(zhì)級(jí)分有十二個(gè)亞基等。許多研究表明，這些蛋白質(zhì)級(jí)分及其亞基的本質(zhì)(即它們的高級(jí)結(jié)構(gòu)和亞基之間的相互作用等等)會(huì)隨環(huán)境條件(如離子強(qiáng)度、PH值、溫度和濃度等等)的變化而變化，它們的性質(zhì)也隨之發(fā)生變化。
利用以上這些事實(shí)，人們對(duì)大豆蛋白和其他植物蛋白的分級(jí)分離提出了多種多樣的方法。利用這些方法分離得到的大豆蛋白，即使它們所處的條件(如離子強(qiáng)度、PH值、某些鹽的存在、濃度、溫度和操作步驟的差異等等)差別甚少，但它們?cè)谖锢硇再|(zhì)、功能特性和化學(xué)性質(zhì)方面仍會(huì)有很大的差別。這些差別不僅來(lái)源于上述各種蛋白質(zhì)級(jí)分(如7S、11S等)在數(shù)量比例方面的變化，而且來(lái)源于高級(jí)結(jié)構(gòu)方面的變化以及蛋白質(zhì)各個(gè)級(jí)分和或亞基相互作用的變化等等。
在這些已知的植物蛋白的分級(jí)分離方法中，有《日本特許公報(bào)》發(fā)表的第48-56843號(hào)專利，它透露了采用稀鈣鹽溶液分離大豆蛋白11S級(jí)分和7S級(jí)分的方法。《日本特許公報(bào)》第49-31843專利透露了制備大豆蛋白7S級(jí)分的方法，該方法是在PH值等于1.2-4.0的情況下利用氯化鈉或氯化鉀的作用把不溶性級(jí)分除去。《日本特許公報(bào)》第51-86149號(hào)專利透露了利用PH值約等于5.1-5.9的水對(duì)油料種子等植物蛋白原料的漿液進(jìn)行處理，從而提取出一種熱凝聚的帶有粘性的蛋白質(zhì)。《日本特許公報(bào)》第55-124457號(hào)專利透露了制備大豆蛋白7S級(jí)分的方法，該法是在PH值等于5.40-5.85時(shí)進(jìn)行蛋白質(zhì)的提取，并在PH值等于4.5時(shí)進(jìn)行等電點(diǎn)沉淀?！度毡咎卦S公報(bào)》第55-153562號(hào)專利透露了制備大豆蛋白制品的方法，該方法是在PH值為6.0-7.0時(shí)從大豆蛋白分離出第一個(gè)級(jí)分，在PH值為5.0-5.6時(shí)分離出第二個(gè)級(jí)分，在PH值為4.0-4.8時(shí)分離出第三個(gè)級(jí)分，并對(duì)第二個(gè)級(jí)分和第三個(gè)級(jí)分再作進(jìn)一步的分離?！度毡咎卦S公報(bào)》第56-64755號(hào)專利透露了制備蛋白質(zhì)制品的一種方法，該法是采用PH值約等于6.5的水溶性提取介質(zhì)對(duì)植物蛋白進(jìn)行提取，在等電點(diǎn)的情況下使之沉淀，然后在115-145°F的溫度下進(jìn)行加熱濃縮，使制品的干物質(zhì)含量達(dá)到44%或者更多。《日本特許公報(bào)》第57-132844號(hào)專利透露了制備分離蛋白質(zhì)的方法，該方法是在PH值為6.5-8.0和存在亞硫酸根離子的情況下從植物蛋白的水溶性漿液中提取出一種級(jí)分，然后進(jìn)行干燥?！度毡咎卦S公報(bào)》第58-36345號(hào)專利透露了分離7S級(jí)分和11S級(jí)分的方法，該法是將等電點(diǎn)沉淀得到的植物蛋白水溶性漿液的PH值調(diào)節(jié)到5.0-5.6，同時(shí)將鹽濃度調(diào)節(jié)為0.01-0.2M。
此外，關(guān)于大豆蛋白分級(jí)分離的實(shí)驗(yàn)性方法還有以下的文獻(xiàn)報(bào)告Roberts，R.C.和Briggs，D.R.發(fā)表的文章，載于Cereal Chem.(谷物化學(xué))，42卷第71-85頁(yè)(1965年)，Eldrige，A.C.和Wolf，W.J.，載Cereal Chem.(谷物化學(xué))，44卷第645-652頁(yè)(1967年);Wolf，W.J.和Sly，D.A.，載Cereal Chem.(谷物化學(xué))，44卷第653-668頁(yè)(1967年);Tkanh，V.H.等，載Plant Physiol.(植物生理學(xué))56卷第19-22頁(yè)(1975年)。特別值得提出的是關(guān)于Thanh V.H.的報(bào)告，該報(bào)告透露了分離大豆蛋白的7S球蛋白的方法，它使用含有β-巰基乙醇(PH7.8)的三羥甲基氨基甲烷緩沖液來(lái)對(duì)大豆粉進(jìn)行提取，然后在每分鐘10000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行離心，除去不溶性物質(zhì)，將上清液的PH值調(diào)節(jié)至6.6，進(jìn)行透析，在每分鐘10000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速下離心，分離出粗制的11S級(jí)分和7S級(jí)分，將7S級(jí)分進(jìn)行等電點(diǎn)沉淀并洗滌，然后冷凍干燥。Yamauchi，F(xiàn).等人在Agric，Biol.Chem.(農(nóng)業(yè)生物化學(xué))第39卷(1975年)上發(fā)表的報(bào)告說(shuō)，他們利用洗滌、中和和溶于緩沖溶液等方法從與Thanh等人同樣的粗制11S級(jí)分中分離出大豆蛋白的11S級(jí)分。
但是，這些已知的植物蛋白的分級(jí)分離方法并不十分適用于工業(yè)方面的應(yīng)用，特別是不大適用于大豆分離蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)。
因此，為了克服這些已知方法的缺點(diǎn)，本專利發(fā)明者進(jìn)行了深入的研究。根據(jù)本發(fā)明者的研究，這些已知方法尚存在著種種問(wèn)題，例如①僅僅采用無(wú)機(jī)酸等物質(zhì)去調(diào)節(jié)三羥甲基氨基甲烷緩沖液的PH值是很難將粗制的11S級(jí)分與粗制的7S級(jí)分分離的;②象三羥甲基氨基甲烷緩沖液和β-巰基乙醇等化學(xué)試劑是不能用于食品工業(yè)的;③特別是β-巰基乙醇，由于具有強(qiáng)烈的不愉快氣味，不可能用于食品工業(yè);④使用離心力較低的連續(xù)式工業(yè)離心機(jī)(例如沉降式離心機(jī))是很難將沉淀性漿狀物質(zhì)(粗制的11S級(jí)分)和溶液狀物質(zhì)(粗制的7S級(jí)分)成功地分離的，因?yàn)橛秒x心法除去不溶性物質(zhì)后將PH值調(diào)至6.6時(shí)所得到的溶液具有很大的粘性。
研究發(fā)現(xiàn)，這些問(wèn)題可采用以下方法去解決①在PH值為6.5或更高數(shù)值的條件下，用含有亞硫酸鹽化合物、谷胱甘肽化合物或半胱氨酸化合物的水溶液系統(tǒng)處理植物蛋白原料;②在溫度為20℃或者更低的溫度下將該系統(tǒng)的PH值調(diào)到5.5-7.0，使之分離成可溶性或分散性的級(jí)分和不溶性或沉淀性的級(jí)分。使用這種操作步驟，可以制得風(fēng)味和滋味均極為優(yōu)良但性質(zhì)上卻各不相同的蛋白質(zhì)制品。特別是在使用含有糖類的大豆蛋白時(shí)，可使用工業(yè)連續(xù)離心機(jī)(如沉降式離心機(jī)等)使各種級(jí)分容易地分離開來(lái)。
除此以外，研究還發(fā)現(xiàn)，采用電解還原法處理植物蛋白原料的水溶液也可以容易而有效地將7S蛋白級(jí)分和11S蛋白級(jí)分分離開來(lái)，而不會(huì)出現(xiàn)上述的問(wèn)題。在這一方面，雖然Komeyasu，M.等人在Nippon Shokuhin Kogyo Gakkaishi(《日本食品工業(yè)學(xué)會(huì)志》)第三十卷第十期第589-598頁(yè)(1983年)上透露了大豆蛋白的電解還原法，但他們并沒(méi)有建議采用電解還原法來(lái)分離7S蛋白質(zhì)級(jí)分和11S蛋白質(zhì)級(jí)分。
本發(fā)明的目的之一是提供一種對(duì)大豆蛋白進(jìn)行分級(jí)分離的新方法，這種方法可用于這類蛋白制品的工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種新的可用于分離植物蛋白的7S級(jí)分與11S級(jí)分的方法。
當(dāng)人們熟練地掌握下述的帶有的生產(chǎn)工藝以后，本發(fā)明的這些目的和它的優(yōu)越性將會(huì)明顯地表露出來(lái)。
圖1說(shuō)明在下文介紹的實(shí)例1中所獲得的每一種蛋白質(zhì)級(jí)分的水懸浮液的濁度和蛋白質(zhì)濃度的關(guān)系。
圖2說(shuō)明在下文介紹的實(shí)例1中所獲得的一種蛋白質(zhì)級(jí)分的產(chǎn)率與亞硫酸鈉和脫脂大豆比率之間的關(guān)系。
圖3說(shuō)明在下文介紹的實(shí)例4中所獲得的11S蛋白質(zhì)級(jí)分的產(chǎn)率與電解還原時(shí)間的關(guān)系。
圖4是在下文介紹的實(shí)例4中所獲得的蛋白質(zhì)級(jí)分的十二烷基磺酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳圖譜。
圖5是在下文介紹的實(shí)例2中所獲得的蛋白質(zhì)級(jí)分的十二烷基磺酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳圖譜。
圖6是一種酸沉淀蛋白質(zhì)級(jí)分的十二烷基磺酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳圖譜。
本發(fā)明的第一部分就是提供一種對(duì)植物蛋白進(jìn)行分級(jí)分離的方法，該法包括在PH值為6.5或更高數(shù)值的情況下用亞硫酸鹽化合物、谷胱甘肽化合物或半胱氨酸化合物處理植物蛋白原料的水溶液系統(tǒng)，然后將所得混合物在溫度為20℃或者更低的情況下將其PH值調(diào)節(jié)為5.5-7.0，使蛋白質(zhì)分離成為兩個(gè)級(jí)分一個(gè)是可溶性或分散性級(jí)分(在下文中，有時(shí)把它簡(jiǎn)稱為可溶性級(jí)分)，另一個(gè)是不溶性或沉淀性級(jí)分(在下文中，有時(shí)把它簡(jiǎn)稱為不溶性級(jí)分)。這些級(jí)分可以容易地采用以下的常規(guī)方法對(duì)它們進(jìn)行分離過(guò)濾法或離心法，特別是使用連續(xù)工業(yè)離心機(jī)(如沉降式離心機(jī)等)。分離得到的每一個(gè)級(jí)分可采用洗滌、等電點(diǎn)沉淀、中和與干燥等常規(guī)方法使之純化。
本發(fā)明的第二個(gè)部分就是提供一種改進(jìn)的將植物蛋白分離成為7S級(jí)分和11S級(jí)分的方法，這種方法是將含有7S和11S蛋白質(zhì)級(jí)分的植物蛋白原料的水溶液系統(tǒng)進(jìn)行電解還原，電解還原時(shí)的PH值最好是在中性或堿性的范圍。電解還原可以象上面第一個(gè)部分所述的那樣，在含有少量的亞硫酸鹽化合物、谷胱甘肽化合物、半胱氨酸化合物或硫酸鹽化合物的情況下進(jìn)行。然后，可以將經(jīng)過(guò)處理的混合物在溫度為20℃或者更低的情況下將其PH值調(diào)節(jié)為5.5-7.0，使之分離成為主要是由7S蛋白質(zhì)級(jí)分組成的可溶性級(jí)分和主要是由11S蛋白質(zhì)級(jí)分組成的不溶性級(jí)分。和上述一樣，這些級(jí)分可以容易地采用常規(guī)方法使之分離，分離得到的每一種級(jí)分也可用常規(guī)方法進(jìn)行純化。
從上述可以清楚地看出，本發(fā)明的第三個(gè)部分就是提供一種對(duì)植物蛋白進(jìn)行分級(jí)分離的方法，該方法是在PH值位于中性或堿性的范圍內(nèi)對(duì)植物蛋白的水溶液系統(tǒng)進(jìn)行電解還原，然后在溫度為20℃的情況下將該混合物的PH值調(diào)至5.5-7.0，使混合物分離成為可溶性級(jí)分和不溶性級(jí)分。
在本發(fā)明中，任何含有一種或多種所需植物蛋白級(jí)分的物料均可用作植物蛋白的原料?？捎米鞅景l(fā)明的植物蛋白原料的具體例子有大豆、油菜籽、花生和棉籽等油料種子，也包括來(lái)自這些油料種子的蛋白質(zhì)餅粕?？紤]到原料的供應(yīng)和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，最好能使用大豆或含有大豆其他物質(zhì)的大豆蛋白質(zhì)，如大豆片、脫脂大豆、豆乳(包括脫水豆乳)、大豆?jié)饪s蛋白或大豆分離白等。
特別要指出的是，本發(fā)明的第一部分所用的原料最好是既含有所需要的蛋白質(zhì)級(jí)分也含有不溶性碳水化合物的物料(如大豆本身、脫脂大豆、大豆?jié)饪s蛋白等等，這些物料稱為“okara”)，因?yàn)檫@樣的原料可以更容易地把可溶性級(jí)分與不溶性級(jí)分分離開來(lái)。在本發(fā)明的第二部分，所使用的原料最好是含有較少不溶性碳水化合物的物料(如豆乳等)。不過(guò)，植物蛋白原料所含的不溶性物質(zhì)均可在本發(fā)明方法的任何階段中予以除去。舉例來(lái)說(shuō)，不溶性物質(zhì)可以在使用本發(fā)明方法之前予以除去，也可以在將該水溶液系統(tǒng)的PH值調(diào)至5.5-7.0之后，把溶液分為可溶性級(jí)分和不溶性級(jí)分，然后把不溶性級(jí)分除去。
在本發(fā)明的第一部分中，我們是使用亞硫酸鹽化合物、谷胱甘肽化合物或半胱氨酸化合物來(lái)處理植物蛋白原料的。
亞硫酸鹽化合物可使用任何能在水溶液系統(tǒng)中釋放出亞硫酸根離子的化合物，這些化合物的具體例子有亞硫酸、堿性金屬的亞硫酸鹽(如亞硫酸鉀和亞硫酸鈉)、亞硫酸銨、堿性金屬的亞硫酸氫鹽(如亞硫酸氫鉀和亞硫酸氫鈉)、亞硫酸氫銨、堿性金屬的焦亞硫酸鹽(如焦亞硫酸鉀、焦亞硫酸鈉)、焦亞硫酸銨、堿性金屬的偏亞硫酸氫鹽(如偏亞硫酸氫鉀和偏亞硫酸氫鈉)、偏亞硫酸氫銨、偏亞硫酸氫銨與二氧化硫的混合物等。亞硫酸鹽化合物所使用的數(shù)量隨原料的蛋白質(zhì)含量而變化，但一般說(shuō)來(lái)，亞硫酸鹽化合物的用量宜為大豆原料重量的0.5%或者更多一點(diǎn)，最好能采用大豆蛋白原料重量的1.0%或者更多一點(diǎn)的數(shù)量，當(dāng)亞硫酸鹽化合物的用量少于0.5%(重量比)時(shí)，所制得的可溶性級(jí)分的蛋白質(zhì)純度(亦即所制得的可溶性級(jí)分的蛋白質(zhì)專一性)就會(huì)下降?？紤]到這種化合物的作用效果和經(jīng)濟(jì)成本，亞硫酸鹽化合物的用量最多不超過(guò)大豆蛋白原料重量的1.0%即已足夠。
關(guān)于谷胱甘肽化合物和半胱氨酸化合物的實(shí)際例子有谷胱甘肽、谷胱甘肽鹽類如鹽酸谷胱甘肽、半胱氨酸、半胱氨酸鹽類如鹽酸半胱氨酸等。一般來(lái)說(shuō)，這些化合物的用量為每100克大豆蛋白原料使用5毫摩爾或者更多一點(diǎn)，最好使用10毫摩爾或者更多一點(diǎn)。這些化合物的用量最多不超過(guò)每100克大豆蛋白原料50毫摩爾即已足夠。與傳統(tǒng)方法使用的巰基乙醇相比，這些化合物沒(méi)有任何強(qiáng)烈的氣味，它們能使蛋白質(zhì)制品具有極優(yōu)良的滋味和氣味，而不存在任何衛(wèi)生問(wèn)題。
使用上述化合物對(duì)蛋白原料進(jìn)行處理是在蛋白原料的分散液或懸濁液等水溶液系統(tǒng)中進(jìn)行的，PH值為6.5或者更高，較好的是采用7.1-9，最好能采用7.5-8.5。該系統(tǒng)的PH值可采用常規(guī)方法進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如可采用氫氧化鈉或碳酸鈉等堿性化合物以及鹽酸等酸類物質(zhì)。當(dāng)PH值低于6.5時(shí)，上述化合物將不發(fā)生任何作用，而且可溶性級(jí)分的產(chǎn)率下降。另一方面，如果PH值大于9，由于堿性條件的關(guān)系，可能會(huì)產(chǎn)生一種明顯的異味。這種處理可以在適于溶解蛋白質(zhì)或從蛋白原料中提取蛋白質(zhì)的現(xiàn)有的混合器或攪拌器中進(jìn)行。在該水溶液系統(tǒng)中，蛋白質(zhì)原料的濃度并無(wú)特殊的限制，當(dāng)濃度較低時(shí)，有利用于蛋白質(zhì)的溶解和提取。不過(guò)，如果蛋白質(zhì)原料濃度太低，就難以把不溶性級(jí)分與可溶性級(jí)分分離開來(lái)。因此，蛋白質(zhì)原料的濃度最好是它的水溶液系統(tǒng)總重量的3%或者更多一點(diǎn)(重量比)，在通常情況下，可采用8-20%的數(shù)值(重量比)。
在本發(fā)明的第二部分中提到了要對(duì)蛋白質(zhì)原料的水溶液系統(tǒng)進(jìn)行電解還原處理。這種處理就是把蛋白質(zhì)原料置于還原的條件下，而這種條件是利用電解還原作用而在陰極附近產(chǎn)生的，所使用的水溶液系統(tǒng)可和本發(fā)明第一部分所采用的完全一樣。
電解還原作業(yè)可使用已知的電解還原裝置進(jìn)行。這種裝置通常是由裝有陰極的陰極池和裝有陽(yáng)極的陽(yáng)極池組成，在兩個(gè)池之間，有一薄膜相隔或是把兩者橋接起來(lái)。這個(gè)隔膜可使用任何能夠讓離子通過(guò)的材料，例如，可以使用超濾膜(UF)，反向滲透膜(RO)，半透膜，粘土板或陶土圓筒等陶磁材料，也可以使用制成凝膠狀態(tài)的高分子材料或含有電解質(zhì)的瓊脂薄膜等等。將蛋白質(zhì)原料的水溶液系統(tǒng)加入陰極池中，采用常規(guī)的方法即可使之發(fā)生還原反應(yīng)。陰極池中水溶液系統(tǒng)的PH值最好位于中性至堿性的范圍。
還原反應(yīng)的程度和速度可以容易地采用調(diào)節(jié)電流密度、電極電位或電解還原時(shí)間來(lái)進(jìn)行控制。例如，當(dāng)還原反應(yīng)是按每100毫升豆乳用100毫安的電流進(jìn)行電解還原時(shí)，大約需要六小時(shí)就可獲得所需的還原程度，在這種情況下，如果增加電流密度或提高電極電位，電解還原時(shí)間就可以減少。
除此而外，添加少量氧化還原電勢(shì)低的物質(zhì)或者在電解還原條件下能使氧化還原電勢(shì)降低的物質(zhì)也可以縮短電解還原時(shí)間。這些物質(zhì)的具體例子有上面提到的亞硫酸鹽化合物、谷胱甘肽化合物、半胱氨酸化合物以及硫酸鹽化合物(如硫酸鈉)等，硫酸鹽化合物在水溶液中能釋放出硫酸根離子。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)每100毫升豆乳添加了10毫克亞硫酸氫鈉(SBS)時(shí)，只需要4小時(shí)就可以達(dá)到上述6小時(shí)電解還原時(shí)間所能達(dá)到的還原程度。如果SBS(亞硫酸氫鈉)的添加量增加為60毫克，則可在2小時(shí)左右就可達(dá)到同樣的還原程度。
本發(fā)明的第二部分內(nèi)容具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)可以在不使用或只使用少量的不宜在食品中使用的化學(xué)物質(zhì)的情況對(duì)植物蛋白進(jìn)行分級(jí)分離;(2)該水溶液系統(tǒng)的PH值可以在不添加任何堿性物質(zhì)的情況下維持在中性或堿性的范圍，因?yàn)樵陔娊膺€原條件下，該系統(tǒng)的PH值將位于這個(gè)范圍;(3)可以容易地對(duì)主要是由7S蛋白質(zhì)級(jí)分構(gòu)成的級(jí)分和主要是由11S蛋白質(zhì)級(jí)分構(gòu)成的級(jí)分進(jìn)行分離。
從上述可以清楚地看出，在本發(fā)明所采用的方法中，植物蛋白原料是在水溶液系統(tǒng)中并在還原條件以及PH值最好位于中性或堿性的范圍內(nèi)受到處理的。
按照本發(fā)明第一部分或第二部分所述的步驟，在還原條件下經(jīng)過(guò)上述處理的水溶液系統(tǒng)隨后便在溫度為20℃或者更低的情況下把它的PH值調(diào)到5.5-7.0，最好是6.0-6.9，從而使之分離成為主要由7S蛋白質(zhì)級(jí)分構(gòu)成的可溶性級(jí)分(以下簡(jiǎn)稱為S-1級(jí)分)和主要由11S級(jí)分構(gòu)成的不溶性級(jí)分(以下簡(jiǎn)稱為P-1級(jí)分)。當(dāng)PH值低于5.5時(shí)，S-1級(jí)分的產(chǎn)率下降;如果PH值大于7.0，P-1級(jí)分將難于沉淀，而且S-1級(jí)分的純度下降。如果溫度高于20℃，S-1級(jí)分與P-1級(jí)分的分離將變得困難。水溶液系統(tǒng)的溫度必需保持在凍結(jié)點(diǎn)以上，因?yàn)槿绻l(fā)生凍結(jié)，就難以對(duì)各個(gè)級(jí)分進(jìn)行分離。
對(duì)所得級(jí)分進(jìn)行分離可采用已知的方法進(jìn)行，如過(guò)濾、薄膜分離和離心分離等。特別是，可以采用連續(xù)式離心機(jī)(如沉降式離心機(jī)和噴嘴分離器等)等設(shè)備而容易地實(shí)現(xiàn)S-1級(jí)分和P-1級(jí)分的連續(xù)分離作業(yè)。當(dāng)然，也可以采用分批作業(yè)式的離心機(jī)。如果在還原條件處理以后的水溶液系統(tǒng)的PH值未能調(diào)節(jié)到5.5-7.0，就很難把S-1級(jí)分與P-1級(jí)分分離，除非使用轉(zhuǎn)速高達(dá)10000轉(zhuǎn)/分的高速離心力才能使它們分離，這個(gè)轉(zhuǎn)速比工業(yè)離心機(jī)的轉(zhuǎn)速高得多(如沉降式離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為2000-2500轉(zhuǎn)/分)。
由此制得的S-1級(jí)分還含有不是7S蛋白質(zhì)級(jí)分的其他水溶性成分，如乳清(上層清液)等，這些成分可直接當(dāng)作7S蛋白乳來(lái)使用。如果需要也可以采用現(xiàn)有的工藝對(duì)這些成分進(jìn)行分離，以獲得粗制的7S蛋白質(zhì)級(jí)分。
當(dāng)P-1級(jí)分含有“豆渣(okara)”等不溶性物質(zhì)時(shí)，這些不溶性物質(zhì)可以直接當(dāng)作11S蛋白質(zhì)濃縮物來(lái)使用，如果需要，也可以采用現(xiàn)有的工藝從這些不溶性物質(zhì)中分離出粗制的11S蛋白質(zhì)級(jí)分。比較理想的情況是，將由此制得的P-1級(jí)分制成溫?zé)岬乃芤合到y(tǒng)，從而獲得11S蛋白質(zhì)級(jí)分處于分散狀態(tài)或溶解狀態(tài)的級(jí)分(以下簡(jiǎn)稱為S-2級(jí)分)。為了使S-2級(jí)分處于良好的分散狀態(tài)或溶解狀態(tài)，溫?zé)崴芤合到y(tǒng)的溫度應(yīng)為11℃或者更高，較好的數(shù)值是21℃或者更高，最好是30°-60℃，該系統(tǒng)的PH值應(yīng)為6或者更高，最好是6.7-9。S-2級(jí)分可直接當(dāng)作粗制的11S蛋白質(zhì)級(jí)分來(lái)使用。
除此而外，利用上法制得的S-1，P-1和S-2級(jí)分，還可采用已知的工藝使之濃縮和干燥，制成性質(zhì)和普通分離蛋白不同的植物分離蛋白。例如，可以采用等電點(diǎn)沉淀法對(duì)每一個(gè)級(jí)分進(jìn)行濃縮，回收所得的沉淀，必要時(shí)還可用水洗滌沉淀以除去各種雜質(zhì)。也可以采用超濾薄膜來(lái)進(jìn)行濃縮。另一種濃縮方法是，將每一個(gè)級(jí)分進(jìn)行等電點(diǎn)沉淀，把所得沉淀中和后，再采用HTST(高溫短時(shí)殺菌)和UHT(超高溫殺菌)等已知工藝對(duì)沉淀進(jìn)行滅菌處理，或者將所得沉淀進(jìn)行酶學(xué)處理。在一般情況下，最好把所需的制品分離并制成無(wú)菌和干燥的產(chǎn)品。
下面介紹的實(shí)驗(yàn)將表明，利用上述方法制得的分離蛋白產(chǎn)品與普通制品相比，在性質(zhì)上有許多不同的地方，因此，這些制品將會(huì)有廣泛的應(yīng)用。
下面敘述的實(shí)施例、參考例和實(shí)驗(yàn)將對(duì)本發(fā)明作出更詳細(xì)的說(shuō)明，但這決不意味著這是構(gòu)成對(duì)本發(fā)明應(yīng)用范圍的限制。在以下的實(shí)施例、參考例和實(shí)驗(yàn)中，所有的“分”均是指重量分量，除非另有說(shuō)明。
實(shí)例1將脫脂大豆(90分)、水(900分)和亞硫酸氫鈉(1.26分)混合，在PH值的7.8的條件下攪拌30分鐘。向混合物中加入6N鹽酸，使該混合物的PH值變?yōu)?.25，將混合物用冷水冷卻，在5℃或更低的溫度下讓該混合物靜置30分鐘。用沉降式離心機(jī)在每分鐘2500轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速下將混合物離心，使混合物分離成為可溶性級(jí)分(S-1級(jí)分)和不溶性級(jí)分(D-1)。將S-1級(jí)分的PH值調(diào)節(jié)為4.5，進(jìn)行等電點(diǎn)沉淀，把沉淀分離出來(lái)，向沉淀中加入水500分，將混合物攪勻，用水洗滌，然后在和上述條件相同的情況下進(jìn)行離心，收集沉淀下來(lái)的級(jí)分，將這個(gè)級(jí)分進(jìn)行中和，在135℃下加熱30秒鐘，再進(jìn)行噴霧干燥，制得一干燥制品(12.6分，以下簡(jiǎn)稱D-1級(jí)分)。
另一方面，將上述獲得的P-1級(jí)分加入溫水(500份)中，水溫要維持50℃，PH值為8.0，用沉降式離心機(jī)將所得沉淀除去，收集所得級(jí)分(以下簡(jiǎn)稱S-2級(jí)分)。將S-2級(jí)分的PH值調(diào)至4.5，進(jìn)行等電點(diǎn)沉淀，將所得沉淀中和、加熱和噴霧干燥，得到一干燥產(chǎn)品(12.8分，以下簡(jiǎn)稱D-2級(jí)分)。
在生產(chǎn)過(guò)程中以及所制得的產(chǎn)品，即S-1，S-2，D-1和D-2級(jí)分，均未察覺(jué)有任何不愉快的氣味。
實(shí)驗(yàn)1對(duì)實(shí)例1制得的D-1級(jí)分和D-2級(jí)分與常規(guī)方法制得的大豆分離蛋白(SPI)在性質(zhì)方面進(jìn)行比較。
大豆分離蛋白(SPI)的制備。
向?qū)嵗?所用的脫脂大豆(1分)中加入水(10分)，將混合物攪勻，用離心機(jī)把“豆渣”除去，將所得豆乳進(jìn)行等電點(diǎn)沉淀，得到凝乳狀沉淀，向沉淀內(nèi)加入水(10份)，用水洗滌該混合物，中和以后，按實(shí)例1的同樣操作步驟進(jìn)行加熱和噴霧干燥，制得大豆分離蛋白(SPI)。
氮溶解度指數(shù)(NSI)的測(cè)定將被測(cè)樣品(3.5克)分散于水(100毫升)中，在40℃下攪拌(450轉(zhuǎn)/分)60分鐘。將所得混合物在2500轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行離心，收集第一次上清液，所得沉淀按同樣的操作步驟再次進(jìn)行處理，收集第二次上清液，將兩部分上清液合并，用凱氏定氮法測(cè)定上清液和原來(lái)樣品的粗蛋白含量。合并以后的上清液的粗蛋白含量與整個(gè)樣品的粗蛋白含量的百分比，就是該樣品的氮溶解度指數(shù)(NSI)。測(cè)定結(jié)果表明，D-1級(jí)分和D-2級(jí)分的氮溶解度指數(shù)分別為92和93，這些數(shù)值和大豆分離蛋白的氮溶解度指數(shù)一樣高。
凝膠形成能力和粘度的測(cè)定向粉狀樣品(12克)中加入水或2.5%的氯化鈉溶液(88毫升)，將混合物在1200轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下勻漿3分鐘，用離心法在2500轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下離心去泡沫10分鐘，然后在80℃下加熱30分鐘。使用凝乳測(cè)定儀(日本IIO K.K.公司制造)測(cè)定所得凝膠的強(qiáng)度(克/厘米2)，或者使用Brookfield粘度計(jì)(日本東京Keiki K.K.公司制造)測(cè)定所得凝膠的粘度(厘泊)，結(jié)果如表1所示。
表1級(jí)分名稱 不加氯化鈉的凝膠 加氯化鈉的凝膠D-1級(jí)分 61克/厘米2100，000厘泊D-2級(jí)分 91克/厘米24，480厘泊大豆分離蛋白質(zhì) 74克/厘米2100，000厘泊從表1可知，D-1級(jí)分在加有氯化鈉時(shí)其凝膠十分脆弱，如果不加氯化鈉，則具有很高的粘度。另一方面，D-2級(jí)分在加有氯化鈉時(shí)其凝膠的強(qiáng)度很高，如果不加氯化鈉，其粘度甚低。
透明度的測(cè)定在600毫米處測(cè)定了含有D-1級(jí)分、D-2級(jí)分或大豆分離蛋白的各種濃度的水懸濁液的濁度(光密度)，每一種級(jí)分或大豆分離蛋白的濁度與濃度的關(guān)系如圖1所示。
這些試驗(yàn)的結(jié)果表明，與大豆分離蛋白相比，D-1級(jí)分和D-2級(jí)分在凝膠形成能力、粘度和透明度等方面是與大豆分離蛋白不同的。需要順便指出的是，D-2級(jí)分能形成白色的較硬的凝膠，這種凝膠和日本一種典型的魚糕制品(稱為“Kamaboko”)十分相似。
實(shí)例2按照與實(shí)例1完全相同的操作步驟制備D-2級(jí)分，但亞硫酸氫鈉的重量與脫脂大豆的重量比例是變化的，圖2表示出D-2級(jí)分的產(chǎn)率與該重量比例之間的關(guān)系。在圖2中，D-2的產(chǎn)率采用相對(duì)數(shù)值表示，假定實(shí)例1中D-2級(jí)分的產(chǎn)率等于100。
從圖2可以看出，亞硫酸氫鈉與脫脂大豆的重量比至少應(yīng)等于0.5%，最好是1.0%或者更多一些。此外，從圖中還可清楚地看出，如果不使用亞硫酸氫鈉，就很難將D-1與D-2級(jí)分分離開來(lái)。
實(shí)例3按照實(shí)例1完全相同的操作步驟制備D-1與D-2級(jí)分，唯一的例外之處是按每100克脫脂大豆使用15毫摩爾的鹽酸半胱氨酸或谷胱甘肽來(lái)取代亞硫酸氫鈉。表2例出了D-2級(jí)分的產(chǎn)率。在表2中，產(chǎn)率采用相對(duì)數(shù)值表示，假定實(shí)例1中D-2級(jí)分的產(chǎn)率等于100。
表2D-2級(jí)分的產(chǎn)率實(shí)例1 100鹽酸半胱氨酸 88谷胱甘肽 97參考實(shí)例1向脫脂大豆(1份)內(nèi)加入63毫克分子的三羥甲基氨基甲烷-鹽酸緩沖溶液，該緩沖液含有10毫克分子的β-巰基乙醇(PH7.8，15份)，將此混合物攪拌并在10000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下離心以除去不溶性雜質(zhì)(“豆渣”)。用2N鹽酸將可溶性級(jí)分的PH，值調(diào)至6.6，用冰水冷卻在2-3℃下靜置3小時(shí)，再用沉降式離心機(jī)將該級(jí)分分離成為一個(gè)分散性級(jí)分和一個(gè)沉淀性級(jí)分，但未能成功。然后，使用分批作業(yè)式離心機(jī)(10000轉(zhuǎn)/分)將該級(jí)分分離成為上清液(S-1級(jí)分)和沉淀兩部分，將沉淀分散于磷酸緩沖液(PH7.6)中以制備S-2級(jí)分。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，S-1和S-2級(jí)分由于含有巰基乙醇，兩者都具有不愉快的氣味，而且還含有緩沖液，因此，它們不宜用于食品方面的用途。
實(shí)例4向脫脂大豆中加入體積為其15倍的水，在PH值為6.8的條件下將混合物攪拌1小時(shí)制成豆乳。將豆乳(300毫升)放入電解還原儀器的陰極池內(nèi)，在陽(yáng)極池內(nèi)則加入0.4M氯化鈉溶液(300毫升)。用含有0.4M氯化鈉的1.5%瓊脂橋接管將陰極池和陽(yáng)極池聯(lián)接起來(lái)。在陰極池中的液體不斷受到攪拌的情況下進(jìn)行電解還原8小時(shí)(電流數(shù)值100毫安/100毫升豆乳)。
隨著電解還原時(shí)間的增加，PH值也會(huì)上升(在兩小時(shí)內(nèi)，PH值由7上升為8.7)，此時(shí)應(yīng)加入2N鹽酸使PH值位于7.0-7.5的范圍。
電解還原完成以后，將豆乳的PH值調(diào)至6.2，用冰水冷卻在10℃或更低的溫度下靜置2小時(shí)以形成沉淀，用2500轉(zhuǎn)/分的離心法收集所得沉淀，測(cè)定沉淀的數(shù)量。圖3表示出電解還原時(shí)間和沉淀回收數(shù)量的關(guān)系。在圖3中，沉淀的數(shù)量是用相對(duì)數(shù)值表示的，假定電解還原6小時(shí)后所回收的沉淀數(shù)量等于100。
從圖3可以看出，沉淀是在電解還原進(jìn)行了2小時(shí)以后才開始形成的，如果不進(jìn)行電解還原，就不會(huì)形成沉淀。
將沉淀分散于中性溫水中，在PH4.5的條件下進(jìn)行電等點(diǎn)沉淀，所得沉淀經(jīng)水洗、中和、在140℃加熱20秒鐘，然后干燥，制得一種主要由11S蛋白質(zhì)級(jí)分組成的分離蛋白。另一方面，在電解還原時(shí)獲得的分散性級(jí)分也要在PH4.5的條件下進(jìn)行等電點(diǎn)沉淀，所得沉淀經(jīng)水洗、中和、在140℃加熱20秒鐘，然后干燥，制得一種主要是由7S蛋白質(zhì)組成的分離蛋白。
參考實(shí)例2用63mM(毫克分子)的三羥甲基氨基甲烷-鹽酸緩沖液對(duì)脫脂大豆進(jìn)行提取，該緩沖液含有10mM(毫克分子)的β-巰基乙醇(PH7.8)，提取是在攪拌狀態(tài)下持續(xù)進(jìn)行一小時(shí)，然后在10000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下離心15分鐘，把“豆渣”除去;用2N鹽酸將提取液的PH值調(diào)至6.6，用冰水冷卻使溫度降為2-3℃維持3小時(shí)后，在10000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下離心20分鐘，以獲得一種主要是由11S蛋白質(zhì)級(jí)分組成的不溶性級(jí)分和一種主要是由7S蛋白質(zhì)級(jí)分組成的可溶性級(jí)分。將不溶性級(jí)分溶于磷酸緩沖液中(PH7.6)，然后進(jìn)行等電點(diǎn)沉淀，所得沉淀經(jīng)過(guò)水洗、中和、制得一種主要是由11S蛋白制級(jí)分組成的蛋白質(zhì)級(jí)分。將可溶性級(jí)分進(jìn)行等電點(diǎn)沉淀以便把上清液除去，所得沉淀經(jīng)過(guò)水洗、中和、制得一種主要是由7S蛋白質(zhì)級(jí)分組成的蛋白質(zhì)級(jí)分。
實(shí)驗(yàn)2將實(shí)例4制得的主要是由11S蛋白質(zhì)級(jí)分組成的分離蛋白和參考實(shí)例2制得的主要是由11S蛋白質(zhì)級(jí)分組成的級(jí)分進(jìn)行十二烷基磺酸鈉-聚丙烯酰胺電泳，所用方法是按照Laemmly U.K.，Nature，227，680，1970和Weber，K.與Osborn，.M，J.B.C.，244，4406，1969所發(fā)表的方法進(jìn)行。所得電泳圖譜如圖4和圖5所示。
作為參考比較，在實(shí)例4中利用等電點(diǎn)沉淀和水洗方法從豆乳制得的酸沉淀蛋白質(zhì)的十二烷基磺酸鈉-聚丙烯酰胺電泳圖譜。
根據(jù)電泳圖譜的著色情況并進(jìn)行定量測(cè)定后得知，實(shí)例4的主要是由11S蛋白質(zhì)級(jí)分組成的分離蛋白，其所含的11S蛋白質(zhì)級(jí)分的數(shù)量為88%(重量比)，而實(shí)例4的主要是由7S蛋白質(zhì)級(jí)分組成的分離蛋白，其所含的7S蛋白質(zhì)級(jí)分的數(shù)量為88%(重量比)。
實(shí)例5按與實(shí)例4完全相同的操作步驟對(duì)豆乳進(jìn)行處理，唯一的例外就是向豆乳加入亞硫酸氫鈉。
當(dāng)用相對(duì)的數(shù)值表示主要是由11S蛋白質(zhì)級(jí)分組成的分離蛋白的產(chǎn)率時(shí)，我們是把實(shí)例4中電解還原進(jìn)行6小時(shí)以后的產(chǎn)率作為100的。當(dāng)每100毫升豆乳使用10毫克亞硫酸氫鈉時(shí)，該分離蛋白的產(chǎn)率是電解還原之前為14，電解還原2小時(shí)后為56，電解還原4小時(shí)后為100;如果每100毫升豆乳使用60毫克亞硫酸氫鈉，則電解還原前為75，電解還原2小時(shí)后為100。這就是說(shuō)，使用亞硫酸氫鈉可以改善電解還原的效率，即便在電解還原時(shí)間減少的情況下也是如此。研究還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，電解還原處理可以減少亞硫酸氫鈉的用量，因而也就減少了亞硫酸氫鈉在產(chǎn)品中殘留的數(shù)量。
實(shí)例6按照實(shí)例4的步驟處理豆乳，唯一的例外是向豆乳加入半胱氨酸。當(dāng)要使主要是由11S蛋白質(zhì)級(jí)分組成的分離蛋白的產(chǎn)率達(dá)到實(shí)例4中電解還原6小時(shí)后的同樣數(shù)值時(shí)，如果每100毫升豆乳使用10毫克半胱氨酸，則所需電解還原時(shí)間只有5小時(shí)，如果每100毫升豆乳使用30毫克半胱氨酸，則電解還原時(shí)間只需3小時(shí)。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)植物蛋白進(jìn)行分級(jí)分離的方法，其特征在于該法包括在PH值為6.5或者更高的情況下用一種亞硫酸鹽化合物、一種谷胱甘肽化合物或一種半胱氨酸化合物去處理植物蛋白原料的水溶液系統(tǒng)，然后將所得混合物在20℃或更低的溫度下將其PH值調(diào)至5.5-7.0，將該混合物分離成為一個(gè)可溶性或分散性的級(jí)分和一個(gè)不溶性或沉淀性的級(jí)分。
2.一種按照權(quán)利要求
1所敘述的方法，其中所指的植物蛋白是大豆蛋白。
3.一種按照權(quán)利要求
1所敘述的方法，在該方法中，亞硫酸鹽化合物從以下一組化合物中選擇亞硫酸、堿金屬亞硫酸鹽、亞硫酸銨、堿金屬亞硫酸氫鹽、亞硫酸氫銨、堿金屬焦亞硫酸鹽、焦亞硫酸銨、堿金屬偏亞硫酸氫鹽、偏亞硫酸氫銨和二氧化硫。
4.一種按照權(quán)利要求
1所敘述的方法，在該方法中，谷胱甘肽化合物或半胱氨酸化合物從以下化合物中選擇谷胱甘肽、鹽酸谷胱甘肽、半胱氨酸和鹽酸半胱氨酸。
5.一種按照權(quán)利要求
1所敘述的方法，在該方法中，還進(jìn)一步包括對(duì)不溶性級(jí)分進(jìn)行分離，把不溶性級(jí)分分散于溫水中，以除去其中的沉淀。
6.一種按照權(quán)利要求
1所敘述的方法，在該方法中，還進(jìn)一步包括對(duì)可溶性級(jí)分進(jìn)行分離，它對(duì)可溶性級(jí)分進(jìn)行等電點(diǎn)沉淀處理，把沉淀分離出來(lái)，所得沉淀經(jīng)過(guò)中和、加熱、最后把它干燥。
7.一種對(duì)由7S和11S蛋白質(zhì)級(jí)分組成的植物蛋白進(jìn)行分級(jí)分離的方法，該方法包括對(duì)植物蛋白原料的水溶液系統(tǒng)進(jìn)行電解還原處理。
8.一種按照權(quán)利要求
7所敘述的方法，其中所指的植物蛋白是大豆蛋白。
9.一種按照權(quán)利要求
7所敘述的方法，在該方法中，電解還原處理是在存在著一種亞硫酸鹽化合物、一種硫酸鹽化合物、一種谷胱甘肽化合物或一種半胱氨酸化合物的情況下進(jìn)行的。
10.一種按照權(quán)利要求
7所敘述的方法，在該方法中，亞硫酸鹽化合物從以下一組化合物中選擇亞硫酸、堿金屬亞硫酸鹽、亞硫酸銨、堿金屬亞硫酸氫鹽、亞硫酸氫銨、堿金屬焦亞硫酸鹽、焦亞硫酸銨、堿金屬偏亞硫酸氫鹽、偏亞硫酸氫銨和二氧化硫。
11.一種按照權(quán)利要求
7所敘述的方法，在該方法中，硫酸鹽化合物、谷胱甘肽化合物或半胱氨酸化合物從以下化合物中選擇硫酸鈉、谷胱甘肽、鹽酸谷胱甘肽、半胱氨酸和鹽酸半胱氨酸。
12.一種按照權(quán)利要求
7所敘述的方法，在該方法中，還進(jìn)一步包括在PH值為5.5-7.0和在20℃或更低的溫度下對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行電解還原處理，使該系統(tǒng)分離成為一個(gè)可溶性或分散性的級(jí)分和一個(gè)不溶性或沉淀性的級(jí)分。
13.一種對(duì)植物蛋白進(jìn)行分級(jí)分離的方法，該方法是使植物蛋白原料的水溶液系統(tǒng)在PH值位于中性或堿性范圍的情況下接受還原條件的處理，然后在20℃或更低的溫度下把該系統(tǒng)的PH值調(diào)至5.5-7.0，使該系統(tǒng)分離成為一個(gè)可溶性或分散性的級(jí)分和一個(gè)不溶性或沉淀性的級(jí)分。
14.一種按照權(quán)利要求
13所敘述的方法，其中所指的植物蛋白是大豆蛋白。
專利摘要
一種用于對(duì)大豆蛋白等植物蛋白進(jìn)行分級(jí)分離的方法，該法包括使植物蛋白原料的水溶液系統(tǒng)接受還原條件的處理，例如接受一種亞硫酸鹽化合物、一種谷胱甘肽化合物或半胱氨酸化合物的處理，或者在pH值位于中性或堿性范圍的條件下接受電解還原處理，然后在20℃或更低的溫度下將該系統(tǒng)的pH值調(diào)至5.5-7.0，使該系統(tǒng)分離成為一個(gè)可溶性或分散性的級(jí)分和一個(gè)不溶性或沉淀性的級(jí)分。
文檔編號(hào)A23J1/00GK86100959SQ86100959
公開日1986年8月13日 申請(qǐng)日期1986年2月14日
發(fā)明者厷塚元彥, 寺正彥, 谷口等 申請(qǐng)人:不二制油株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan