專利名稱：油料種子蛋白質(zhì)分離物的生產(chǎn)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)油料種子蛋白質(zhì)分離物(特別是卡諾拉(canola)蛋白質(zhì)分離物)的一些改進方法。
背景技術：
美國專利No.5,844,086和No.6,005,076(“Murray II”)(已經(jīng)轉讓給了本發(fā)明的受讓人，其公開在此引入作為參考)描述了從含有大量脂肪成分的油料種子(包括含有這種成分的卡諾拉種子)粗粉中分離蛋白質(zhì)分離物的方法。這一方法中涉及的步驟包括從油料種子粗粉中溶解蛋白質(zhì)物質(zhì)(同時粗粉中的脂肪也會溶解出來)，并將脂肪從蛋白質(zhì)水溶液中去除。蛋白質(zhì)水溶液和油料種子粗粉殘渣的分離可以在脫脂步驟之前進行，也可以在該步驟之后進行。使脫脂的蛋白質(zhì)溶液濃縮，在保留離子強度穩(wěn)定的同時增加蛋白質(zhì)濃度。然后，蛋白質(zhì)濃縮液再次脫脂。將蛋白質(zhì)濃縮液稀釋，使之形成由高度相關的蛋白質(zhì)分子(微膠粒形式的、離散的蛋白質(zhì)微滴)組成的云狀物質(zhì)。這些蛋白質(zhì)微膠粒沉降形成聚集的、集結的、致密的、不定形的、膠粘的、面筋樣的蛋白質(zhì)分離物團塊，稱為“蛋白質(zhì)微膠粒團(proteinmicellar mass，PMM)”。將蛋白質(zhì)微膠粒團從殘余的水相分離出來，并加以干燥。
蛋白質(zhì)分離物的蛋白質(zhì)含量(按照Kjeldahl Nx6.25測定)至少大約90wt％，基本上未變性(通過差式掃描量熱器檢測)，并且殘留的脂肪含量較低。本文使用的術語“蛋白質(zhì)含量”指的是蛋白質(zhì)在蛋白質(zhì)分離物中的量(以干重為基礎計算)。利用這一方法所獲得的蛋白質(zhì)分離物(干燥的蛋白質(zhì)分離物)的產(chǎn)量(指蛋白質(zhì)從油料種子粗粉中的提取率)通常少于40wt％，典型地在20wt％左右。
前面提到的Murray II專利中描述的方法是對美國專利No.4,208,323(Murray IB)中描述的方法(從包括油料種子的各種蛋白質(zhì)來源的物質(zhì)獲得蛋白質(zhì)分離物)的修改和改進。1980年公布美國專利No.4,208,323的時候，能夠獲得的油料種子粗粉不包括Murray II專利時能夠獲得的(污染有脂肪的)卡諾拉油料種子粗粉。因此，美國專利No.4,208,323中的方法不能夠從(按照Murray II方法加工的)這種油料種子粗粉中產(chǎn)生蛋白質(zhì)含量高于90wt％的蛋白質(zhì)物質(zhì)。美國專利No.4,208,303中沒有介紹用油菜籽(卡諾拉)粗粉為原材料進行實驗的任何方法。
美國專利No.4,208,323本身的目的是改進美國專利No.4,169,090和No.4,285,862(Murray IA)中所介紹的方法。它在稀釋形成PMM之前引入了濃縮步驟。Murray IA專利介紹了涉及到油菜籽的一個實驗，但是沒有提供有關產(chǎn)物純度的數(shù)據(jù)。Murray IB中介紹的濃縮步驟目的是將蛋白質(zhì)分離物的產(chǎn)量從(利用Murray IA加工方法所獲得)20％左右加以提高。
發(fā)明概述我們發(fā)現(xiàn)將以前的蛋白質(zhì)分離物加工方法用于油料種子，特別是卡諾拉時，可以對這些方法加以改進以獲得高產(chǎn)量的干蛋白質(zhì)分離物，使蛋白質(zhì)從油料種子中的提取率至少為大約40wt％，通常更高一些(至少大約80wt％)；使蛋白質(zhì)分離物的純度更高，至少大約100wt％(根據(jù)Kjeldahl氮轉換率Nx6.25計算)。
我們還發(fā)現(xiàn)在Murray IA和IB以及Murray II的方法中，從粗粉中提取的很大部分的卡諾拉蛋白質(zhì)在PMM形成的步驟中隨上清液一起丟掉。本文介紹了對前面方法的進一步改進，提高了蛋白質(zhì)的總產(chǎn)量，其中存在于上清液中的蛋白質(zhì)通常通過濃縮方法去除雜質(zhì)，并對濃縮物加以干燥進行回收。從上清液中獲得的產(chǎn)物中蛋白質(zhì)含量(Nx6.25)通常高于100％，是一種新的卡諾拉蛋白質(zhì)分離產(chǎn)物。這種新的產(chǎn)物提供了本發(fā)明的另一個方面。
對以前方法的另一個改進之處是，濃縮的上清液可以和PMM相混合，對混合物加以干燥。另一種方案是，部分的濃縮上清液和部分PMM相混合，對混合物加以干燥。后一種產(chǎn)物是新的卡諾拉蛋白質(zhì)分離物，構成本發(fā)明的另一個方面。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了制備蛋白質(zhì)分離物的方法，包括(a)在至少大約5℃(優(yōu)選高達大約35℃)的溫度下提取油料種子粗粉，使油料種子粗粉中的蛋白質(zhì)溶解，產(chǎn)生蛋白質(zhì)含量為大約5g/L至大約25g/L、pH值為大約5～6.8的蛋白質(zhì)水溶液；(b)將蛋白質(zhì)水溶液和油料種子粗粉殘渣相分離；(c)利用選擇性膜技術使所述蛋白質(zhì)水溶液中的蛋白質(zhì)濃度增加到至少大約200g/L，而保持離子強度大致恒定，產(chǎn)生蛋白質(zhì)濃縮液；(d)將所述的蛋白質(zhì)濃縮液在溫度低于大約15℃的冷水中稀釋，使形成蛋白質(zhì)微膠粒；(e)使蛋白質(zhì)微膠粒沉降形成不定形的、膠粘的、凝膠狀、面筋樣的蛋白微膠粒團；和(f)從上清液中回收蛋白質(zhì)微膠粒團，以干重為基礎根據(jù)Kjeldahl氮x6.25計算，蛋白質(zhì)含量至少為大約100wt％。回收的蛋白質(zhì)微膠粒團加以干燥。通過差式掃描量熱器檢測，蛋白質(zhì)分離物基本上未變性。
本文將蛋白質(zhì)微膠粒團形式的蛋白質(zhì)分離產(chǎn)物描述為“面筋樣”。這種描述是為了說明分離物的外觀及感覺和有活性的(vital)小麥面筋相似，而不是指它在化學上和面筋相同。
在該方法的一個實施方案中，沉降步驟產(chǎn)生的上清液進一步濃縮，干燥產(chǎn)生的濃縮上清液，形成蛋白質(zhì)含量至少為大約90wt％的蛋白質(zhì)分離物(在干重基礎上根據(jù)Kjeldahl Nx6.25計算)。這種蛋白質(zhì)分離產(chǎn)物是一種新的產(chǎn)物，構成了本發(fā)明的另一個方面。
在該方法的另一個實施方案中，沉降步驟產(chǎn)生的上清液進一步濃縮，在干燥之前將產(chǎn)生的濃縮上清液和蛋白質(zhì)微膠粒團相混合，產(chǎn)生的混合物干燥形成蛋白質(zhì)含量至少為大約90wt％的蛋白質(zhì)分離物(在干重基礎上根據(jù)Kjeldahl Nx6.25計算)。這種蛋白質(zhì)分離產(chǎn)物是一種新的產(chǎn)物，構成了本發(fā)明的另一個方面。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，將產(chǎn)生的上清液濃縮，在干燥之前部分的濃縮上清液和至少部分的蛋白質(zhì)微膠粒團相混合，產(chǎn)生本發(fā)明的另一種新的蛋白質(zhì)分離物，蛋白質(zhì)含量至少為大約90wt％(在干重基礎上根據(jù)Kjeldahl Nx6.25計算)。
本發(fā)明方法和獲得比以前產(chǎn)量更高的純度至少為100wt％的蛋白質(zhì)分離物的能力中的一個關鍵步驟，是將蛋白質(zhì)溶液濃縮至蛋白質(zhì)含量至少為大約200g/L，這一含量比上面描述的在先方法中的值要高得多。另一個關鍵步驟是蛋白質(zhì)濃縮液在冷水中稀釋(稀釋比小于1∶15，這時只有蛋白質(zhì)微膠粒團得以回收)之前進行加熱。這些參數(shù)的特定組合在現(xiàn)有技術中未見報道，如此高的蛋白質(zhì)產(chǎn)率和蛋白質(zhì)分離物純度也未見報道。提高蛋白質(zhì)產(chǎn)量(特別是利用卡諾拉粗粉的情況下)的另一個步驟是從PMM形成和沉降步驟中產(chǎn)生的上清液中進一步回收蛋白質(zhì)。
在本發(fā)明的另一個方面中，提供了一種制備色素含量較少的卡諾拉蛋白質(zhì)分離物的方法，包括(a)在至少5℃的溫度下提取卡諾拉油料種子粗粉，使所述卡諾拉油料種子粗粉中的蛋白質(zhì)溶解，產(chǎn)生蛋白質(zhì)含量為大約5g/L～25g/L、pH值為大約5～6.8的蛋白質(zhì)水溶液；(b)將蛋白質(zhì)水溶液和油料種子粗粉殘渣相分離；(c)將蛋白質(zhì)水溶液中的色素去除；(d)利用選擇性膜技術使所述蛋白質(zhì)水溶液中的蛋白質(zhì)濃度增加到至少大約200g/L，而保持離子強度大致恒定，產(chǎn)生蛋白質(zhì)濃縮液；(e)將所述的蛋白質(zhì)濃縮液在溫度低于大約15℃的冷水中稀釋，形成蛋白質(zhì)微膠粒；(f)使蛋白質(zhì)微膠粒沉降形成不定形的、膠粘的、凝膠狀、面筋樣的蛋白微膠粒團；和(g)從上清液中回收蛋白質(zhì)微膠粒團，以干重為基礎按照Kjeldahl氮x6.25計算，蛋白質(zhì)含量至少為大約100wt％。
按照本文的方法產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分離物可以用于蛋白質(zhì)分離物的常規(guī)用途，比如食品的蛋白質(zhì)強化、油的乳化、烘焙品中的成形劑、含氣產(chǎn)品的泡沫劑等。另外，蛋白質(zhì)分離物可以形成在肉類仿制品中有用的蛋白質(zhì)纖維，用作蛋清的替代品，或者在蛋清用作結合劑的食品中用作增補劑(extender)?？ㄖZ拉蛋白質(zhì)分離物可以用作營養(yǎng)添加劑?？ㄖZ拉蛋白質(zhì)分離物還可用于寵物食品、動物飼料、工業(yè)產(chǎn)品、化妝品和個人護理產(chǎn)品等。
附圖簡述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案生產(chǎn)油料種子蛋白質(zhì)分離物和其他產(chǎn)品的流程圖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明方法的起始步驟是使蛋白質(zhì)物質(zhì)從油料種子粗粉，特別是卡諾拉粗粉中溶解出來，但是這種方法也適用于其他油料種子粗粉，如大豆、傳統(tǒng)意義上的油菜籽、傳統(tǒng)意義上的亞麻籽(flax)、亞麻籽(linola)、向日葵籽、芥菜籽等油料種子粗粉。本文特別地描述針對卡諾拉種子粗粉的發(fā)明。
從卡諾拉種子粗粉中回收的蛋白質(zhì)物質(zhì)可以是卡諾拉種子或其他油料種子中天然存在的蛋白質(zhì)，也可以是經(jīng)遺傳操作修飾的、但具有天然蛋白質(zhì)疏水特征和極性的蛋白質(zhì)?？ㄖZ拉粗粉可以是卡諾拉油料種子通過熱己烷提取法或冷榨提油法去除油后得到的、含有不同水平非變性蛋白質(zhì)的卡諾拉粗粉?？ㄖZ拉油從卡諾拉油料種子中的去除和本發(fā)明中回收蛋白質(zhì)分離物的操作是相互獨立的。
由于鹽的存在可以促進可溶性蛋白質(zhì)從油料種子粗粉中的溶解，使用食品級的鹽溶液可以更有效地實現(xiàn)蛋白質(zhì)的溶解。食品級的鹽通常是氯化鈉。但也可以使用氯化鉀之類的其他鹽。食品級的鹽溶液離子強度至少為0.10左右，優(yōu)選至少0.15左右，這樣可以實現(xiàn)大量蛋白質(zhì)的溶解。隨著鹽溶液離子強度的增加，油料種子粗粉中蛋白質(zhì)溶解程度也隨之增加，直至達到最大值。再增加離子強度則不能增加溶解的總蛋白量。導致最大蛋白質(zhì)溶解性的食品級鹽溶液的離子強度取決于鹽的種類和油料種子粗粉的選擇。
但是，如果增加離子強度，就需要進行對蛋白質(zhì)鹽溶液進行更大程度的稀釋以形成蛋白質(zhì)沉淀。因此優(yōu)選使用的離子強度值小于0.8左右，更優(yōu)選的是0.15～0.6左右。
蛋白質(zhì)的鹽溶作用可以在至少5℃左右的溫度下進行，優(yōu)選高達35℃左右的溫度。優(yōu)選同時進行攪動以縮短溶解時間。溶解時間通常是大約10分鐘～大約60分鐘。只有從油料種子粗粉中最大限量地提取蛋白質(zhì)，才能獲得高的總產(chǎn)量。
溫度下限之所以選擇大約5℃，是因為低于這一溫度會影響蛋白質(zhì)的溶解；而優(yōu)選的溫度上限之所以選擇35℃左右，是因為在更高的溫度下進行批量生產(chǎn)，從經(jīng)濟意義上講不合算。
含水的食品級鹽溶液和油料種子粗粉具有大約5～6.8的天然pH值。這樣可以使蛋白質(zhì)分離物以微膠粒途徑形成，下文會對這一點加以詳述。產(chǎn)生最大蛋白質(zhì)分離物產(chǎn)量的最適pH值取決于所選用的油料種子粗粉。
當pH值處于pH范圍的上下限，或接近pH范圍的上下限時，只能通過微膠粒途徑形成部分蛋白質(zhì)分離物，產(chǎn)量比pH處于pH范圍內(nèi)其他位置時要低。由于這些原因，優(yōu)選大約5.3～6.2的pH值。
可以根據(jù)需要，使用任何便于得到的食品級酸(通常是鹽酸)或食品級堿(通常是氫氧化鈉)將食品級鹽溶液的pH值調(diào)整到用于提取步驟中的、大約5～6.8之間的值。
在溶解步驟中，油料種子粗粉在食品級鹽溶液中的濃度可以變化很大。典型的濃度值為大約5％～15％(w/v)。
使用含水鹽溶液提取蛋白質(zhì)的步驟存在溶解卡諾拉粗粉中脂肪的附加作用。這樣水相中就會有脂肪存在。
提取步驟產(chǎn)生的蛋白質(zhì)溶液中蛋白質(zhì)含量通常為大約5g/L～30g/L，優(yōu)選大約10g/L～25g/L。
可以使用任何便于操作的方式將提取步驟產(chǎn)生的水相和卡諾拉粗粉殘渣相分離。比如采用真空過濾，然后離心和/或過濾去除粗粉殘渣。分離的粗粉殘渣可以加以干燥，進行處理。
通過將粉末狀的活性炭或其他色素吸附劑和蛋白質(zhì)水溶液相混合，并進一步通過便于操作的過濾法去除吸附劑，產(chǎn)生蛋白質(zhì)溶液，從而使最終獲得的卡諾拉蛋白質(zhì)分離物顏色得到改進，為光亮的淺黃色。對分離的蛋白質(zhì)水溶液進行滲濾也可去除色素。
這種脫色素步驟可以在任何方便的條件下進行。通常是在分離的蛋白質(zhì)水溶液的環(huán)境溫度下，采用任何合適的色素吸附劑進行脫色。對于活性炭來說，用量為大約0.025％～5％(w/v)，優(yōu)選大約0.05％～2％(w/v)。
如Murray II專利所述，在卡諾拉種子粗粉含有大量脂肪的情況下，可以對分離的蛋白質(zhì)水溶液和濃縮的蛋白質(zhì)水溶液進行其中所述的脫脂步驟。如果進行顏色改進步驟，則該步驟在第一次脫脂步驟之后進行。
利用含水的食品級鹽溶液提取油料種子粗粉的替代方案是單獨用水進行提取。只是和用含水的食品級鹽溶液提取相比，單獨用水提取得到的蛋白質(zhì)較少。當采用這種替代方案時，可以在蛋白質(zhì)溶液和油料種子粗粉殘渣相分離之后，加入上述濃度的食品級鹽以維持下述濃縮步驟中蛋白質(zhì)在溶液中的存在。如果進行脫色步驟和/或第一次脫脂步驟，則通常在這些操作完成后加入食品級鹽。
另一個替代方法是利用pH值在大約6.8～9.8(相對較高pH)的食品級鹽溶液提取油料種子粗粉?？梢允褂帽阌诘玫降氖称芳墘A，如氫氧化鈉水溶液將食品級鹽溶液pH值調(diào)至堿性pH范圍。當使用這種替代方法時，油料種子粗粉提取步驟產(chǎn)生的水相和卡諾拉粗粉殘渣通過便于操作的方法相分離。比如采用真空過濾法，然后進行離心和/或過濾去除粗粉殘渣。分離的粗粉殘渣加以干燥，并進行處理。
在進行如下所述的進一步加工之前，將高pH提取步驟產(chǎn)生的蛋白質(zhì)水溶液pH值調(diào)至上述的大約5～6.8，優(yōu)選大約5.3～6.2。這種pH值的調(diào)整可以使用便于得到的食品級酸，如鹽酸來實現(xiàn)。
然后將蛋白質(zhì)水溶液濃縮，在維持其離子強度恒定的同時增加其中蛋白質(zhì)的含量。這種濃縮可以產(chǎn)生蛋白質(zhì)含量至少為大約200g/L，優(yōu)選至少為大約250g/L的濃縮蛋白質(zhì)溶液。
這種濃縮可以通過任何便于操作的選擇性膜技術(比如超濾或滲濾)來實現(xiàn)。選擇性膜技術使用具有適當截止分子量(如大約3000～50,000道爾頓，取決于不同膜材料和配置)的中空纖維膜或螺旋纏繞膜。
濃縮步驟可以在任何便于操作的溫度，通常是大約20℃～60℃的溫度下進行。濃縮時間以達到所需的濃度為準。所用的溫度和其他條件取決于實現(xiàn)濃縮的膜裝置和溶液中所需的蛋白質(zhì)濃度。
這一步驟將蛋白質(zhì)溶液中的蛋白質(zhì)濃度濃縮到了大約200g/L以上，遠大于采用Murray I和Murray II方法所期望和能達到的水平，不僅將產(chǎn)量提高到了大約40wt％以上，優(yōu)選大約80wt％以上(以干燥蛋白質(zhì)分離物形式回收的蛋白質(zhì)比例)；而且還降低了干燥之后最終蛋白質(zhì)分離物中的鹽濃度?？刂品蛛x物中鹽濃度的能力對于分離物的應用是非常重要的。鹽濃度的變化會影響特定食品的功能特征和感覺特征。
如人們所公知的，超濾和類似的選擇性膜技術能夠使低分子量的物質(zhì)透過膜，而截流較高分子量的物質(zhì)。低分子量的物質(zhì)不僅包括食品級鹽離子，還包括從原材料中提取的低分子量的物質(zhì)，如碳水化合物、肽、色素、抗營養(yǎng)因子和低分子量蛋白質(zhì)等。通常要選擇膜的截止分子量以保證使雜質(zhì)通過的同時截流溶液中的大量蛋白質(zhì)。這種選擇要考慮到不同的膜材料和配置。
根據(jù)濃縮步驟所采用的溫度，蛋白質(zhì)濃縮液可以加熱到至少大約20℃的溫度，最高大約60℃，優(yōu)選大約25℃～40℃，以降低濃縮蛋白質(zhì)溶液的粘度，促進隨后稀釋步驟的進行和微膠粒的形成。蛋白質(zhì)濃縮液不能加熱到太高的溫度，以免在冷水中稀釋時蛋白質(zhì)濃縮液形不成微膠粒?？梢愿鶕?jù)需要，將蛋白質(zhì)濃縮液按照Murray II中所述方法再次脫脂。
通過將濃縮步驟和可選的脫脂步驟產(chǎn)生的濃縮蛋白質(zhì)溶液加入(達到稀釋程度所需的)一定體積的水中，實現(xiàn)微膠粒的形成。根據(jù)卡諾拉蛋白質(zhì)需要形成微膠粒的比例和在上清液中的比例，濃縮蛋白質(zhì)溶液的稀釋程度可以有所變動。較高的稀釋水平通常會使水相中保留有較多的卡諾拉蛋白質(zhì)。
當需要提供最大比例的微膠粒形式的蛋白質(zhì)時，蛋白質(zhì)濃縮液以大約15倍或更小的比例稀釋，優(yōu)選大約10倍或更小。
待加入濃縮蛋白質(zhì)溶液的水溫應低于大約15℃，通常是大約3℃～15℃，優(yōu)選低于大約10℃。在所用的稀釋率下，利用這些較低的溫度會提高蛋白質(zhì)微膠粒團形式形成的蛋白質(zhì)分離物產(chǎn)量。
濃縮蛋白質(zhì)溶液的稀釋和隨后離子強度的降低形成由高度相關的蛋白質(zhì)分子(微膠粒形式的、離散的蛋白質(zhì)微滴)組成的云狀物質(zhì)。蛋白質(zhì)微膠粒沉降形成聚集的、集結的、致密的、不定形的、膠粘的、面筋樣蛋白質(zhì)微膠粒團。沉降可以借助離心來實現(xiàn)。這種離心降低了蛋白質(zhì)微膠粒團中的液體含量，因此將總微膠粒團中的濕度從通常大約70％～95％(重量比)降低到了通常大約50％～80％(重量比)。通過這種方式降低濕度還降低了微膠粒團中吸藏的鹽含量，進而降低了干燥分離物中的鹽含量。
將蛋白質(zhì)溶液濃縮至蛋白質(zhì)含量至少為大約200g/L和稀釋率小于大約15的加工參數(shù)聯(lián)用，和以前文中的任何一種方法(Murray IA、Murray IB和Murray II)相比，能產(chǎn)生更高的產(chǎn)量(經(jīng)常是顯著高的產(chǎn)量，產(chǎn)物指的是以蛋白質(zhì)微膠粒團形式從原始粗粉提取物中回收的蛋白質(zhì))和更純的分離物(指的是蛋白質(zhì)含量)。
可以通過將殘余的水相從沉降物質(zhì)中傾析或離心，使不定形的、聚集的、膠粘的、凝膠狀、面筋樣蛋白質(zhì)團形式沉降的分離物(稱為“蛋白質(zhì)微膠粒團”或PMM)和殘余的水相或上清液相分離。PMM可以在濕的狀態(tài)下使用，也可以通過便于操作的技術，如噴霧干燥、冷凍干燥或真空干燥等加以干燥，形成干燥的PMM。干燥的PMM具有高的蛋白質(zhì)含量，超過大約100wt％的蛋白質(zhì)(按照KjeldahlNx6.25計算)，并且大都是非變性的(通過差式掃描量熱器測定)。當采用Murray II的脫脂方法時，從含脂肪的油料種子粗粉獲得的干燥PMM分離物中殘留脂肪的含量也較低，低于大約1wt％。
根據(jù)本發(fā)明的特別適用于卡諾拉蛋白質(zhì)的一個方面，發(fā)現(xiàn)PMM形成和沉降產(chǎn)生的上清液中含有大量的、在稀釋步驟中沒有沉淀的卡諾拉蛋白質(zhì)。在以前的Murray IA、Murray IB和Murray II專利中都沒有提到從上清液中回收更多的蛋白質(zhì)，這些專利中也沒有觀察到上清液中潛在的蛋白質(zhì)含量。根據(jù)本發(fā)明的這一方面，采用了相應的步驟從上清液中回收卡諾拉蛋白質(zhì)。
在這一方法中，稀釋步驟中去除PMM之后產(chǎn)生的上清液可以進行濃縮，以增加其中的蛋白質(zhì)濃度。這種濃縮使用任何便于操作的膜技術，如超濾法進行。該技術使用具有適當截止分子量(允許低分子量的分子，包括食品級鹽和其他從原材料中提取的非蛋白類低分子量物質(zhì)通過膜，而截止溶液中的卡諾拉蛋白質(zhì))的膜進行。根據(jù)使用的膜和配置，超濾膜的截止分子量在大約3000～10,000道爾頓之間。通過這種方式對上清液的濃縮還減少了干燥(以回收蛋白質(zhì))所需的液體體積，進而減少了干燥所需能量。干燥前，上清液通常濃縮至蛋白質(zhì)含量為大約100g/L～400g/L的濃度，優(yōu)選大約200g/L～300g/L。
濃縮的上清液可以通過任何便于操作的技術，如噴霧干燥、冷凍干燥或真空干燥等進行干燥，產(chǎn)生更多的卡諾拉蛋白質(zhì)分離物。這種卡諾拉蛋白質(zhì)分離物具有高的蛋白質(zhì)含量，通常超過大約90wt％的蛋白質(zhì)(按照Kjeldahl Nx6.25計算)，并且大都是非變性的蛋白質(zhì)(通過差式掃描量熱器測定)?？梢愿鶕?jù)需要，將濕的PMM和濃縮的上清液合并，然后利用任何便于操作的技術將合并的蛋白質(zhì)流體加以干燥，產(chǎn)生合并的卡諾拉蛋白質(zhì)分離物。合并的卡諾拉蛋白分離物具有高的蛋白質(zhì)含量，超過大約90wt％(按照Kjeldahl Nx6.25計算)，并且大都是非變性的蛋白質(zhì)(通過差式掃描量熱器測定)。
另一個替代方法是，部分濃縮的上清液和至少部分PMM相混合，產(chǎn)生的混合物加以干燥。剩余的濃縮上清液可以如剩余的PMM一樣進行干燥。另外，干燥的PMM和干燥的上清液也能夠以干燥的形式、以任一相對比例相混合。
通過這種方式進行操作，卡諾拉蛋白質(zhì)分離物能夠以干燥的PMM、干燥的上清液，以及PMM、上清液以各種重量比(通常是重量比大約5∶95～95∶5，根據(jù)要達到的功能和營養(yǎng)特征而變動)相混合的干燥混合物的形式得以回收。
如上所述將濃縮蛋白質(zhì)溶液在冷水中稀釋，并對產(chǎn)生的沉淀和上清液進行加工的方法可以替換為對濃縮蛋白質(zhì)溶液進行透析以減少其中的鹽含量，回收濃縮蛋白質(zhì)溶液中的蛋白質(zhì)。濃縮蛋白質(zhì)溶液中鹽含量的減少導致透析管中蛋白質(zhì)微膠粒的形成。透析后，如上所述對蛋白質(zhì)微膠粒進行沉降、收集并干燥。如上所述對蛋白質(zhì)微膠粒沉降步驟產(chǎn)生的上清液進行加工，從其中回收更多的蛋白質(zhì)。另一種方案是，透析管中的成分直接進行干燥。需要在實驗室提取少量蛋白質(zhì)時，后一種替代方案較為有用。
優(yōu)選實施方案的描述圖1是本發(fā)明的一個實施方案的流程圖。卡諾拉油料種子粗粉和含水提取介質(zhì)通過線10加入提取容器12中，在該容器中油料種子粗粉得以提取，產(chǎn)生蛋白質(zhì)水溶液。蛋白質(zhì)水溶液和油料種子粗粉殘渣的混合漿通過線14進入分離油料種子粗粉殘渣的真空過濾帶16，油料種子粗粉殘渣通過線18得以去除。蛋白質(zhì)水溶液通過線20進入澄清操作裝置，其中蛋白質(zhì)水溶液經(jīng)過離心，過濾去除細小顆粒，細小顆粒通過線24得以回收。
澄清的蛋白質(zhì)水溶液通過線26泵經(jīng)超濾膜28，產(chǎn)生線30上稱作截留物的濃縮蛋白質(zhì)溶液，和通過線32移出的透過物。蛋白質(zhì)濃縮液通過線36加入含有冷水的沉淀容器34。沉淀容器34中形成的蛋白質(zhì)微膠粒團通過線38得以分離，經(jīng)過噴霧干燥器40產(chǎn)生干燥的卡諾拉蛋白質(zhì)分離物42。
沉淀容器34中的上清液通過線44得以移出，泵壓通過超濾膜46產(chǎn)生線48上的稱作截留物的濃縮蛋白質(zhì)溶液，和通過線50移出的透過物。蛋白質(zhì)濃縮液經(jīng)過噴霧干燥器52產(chǎn)生更多干燥的卡諾拉蛋白質(zhì)分離物54。
作為一種替代方案，線48上的濃縮蛋白質(zhì)溶液可以通過線56和蛋白質(zhì)微膠粒團相混合，在噴霧干燥器40中進行干燥。
實施例實施例1此實施例例示本發(fā)明的方法。
在室溫下，“a”Kg商品化卡諾拉粗粉加入“b”L 0.15mol/L NaCl溶液中，攪拌30分鐘使形成蛋白質(zhì)含量為“c”g/L的蛋白質(zhì)水溶液。移出卡諾拉粗粉殘渣并在真空過濾帶上清洗。產(chǎn)生的蛋白質(zhì)溶液通過離心使之澄清，產(chǎn)生“d”L蛋白質(zhì)含量為“e”g/L的澄清蛋白質(zhì)溶液。
利用截止分子量為“h”道爾頓的膜，通過超濾系統(tǒng)使蛋白質(zhì)提取液或“f”L的蛋白質(zhì)提取液體積減小至“g”L。產(chǎn)生的濃縮蛋白質(zhì)溶液中蛋白質(zhì)的含量為“i”g/L。
溫度為“j”℃的濃縮溶液用4℃的水稀釋“k”倍。白色云狀的蛋白質(zhì)微膠粒會立即形成，并得以沉降。移出上層用于稀釋的水，沉淀的、粘稠的、膠粘的物質(zhì)(PMM)從容器的底部得以回收，產(chǎn)量為“l(fā)”wt％蛋白質(zhì)，并加以干燥。干燥的蛋白質(zhì)中蛋白質(zhì)含量為“m”wt％(Nx 6.25)d.b。產(chǎn)物命名為“n”。表I中列出了參數(shù)“a”至“n”。
表I

注(1)所有的蛋白質(zhì)提取液都是濃縮的；(2)未測定；(3)濃縮的截留物是利用6倍體積的0.15mol/L NaCl滲濾的，在稀釋之前將體積控制在40L。
實施例2改變上述方法中的條件重復實施例1的過程。研究了多個參數(shù)。
(a)提取參數(shù)改變提取參數(shù)，以確定它們對于所獲得的濃縮蛋白質(zhì)溶液的影響。結果如表II所示。
表II


(b)稀釋參數(shù)改變稀釋參數(shù)，以確定它們對于稀釋步驟中PMM產(chǎn)量的影響。結果如表III所示。
表III

實施例3此實施例例示稀釋用水的溫度對產(chǎn)生的蛋白分離物產(chǎn)量的影響。
在室溫下，1200Kg商品化卡諾拉粗粉加入8000L 0.15mol/LNaCl溶液中，攪拌30分鐘使形成蛋白質(zhì)含量為17.4g/L的蛋白質(zhì)水溶液。移出卡諾拉粗粉殘渣并在真空過濾帶上清洗。產(chǎn)生的蛋白質(zhì)溶液通過離心使之澄清，產(chǎn)生7464L蛋白質(zhì)含量為14.8g/L的澄清蛋白質(zhì)溶液。
利用截止分子量為3000道爾頓的膜，通過超濾系統(tǒng)使?jié)饪s蛋白質(zhì)提取液體積減小。產(chǎn)生的濃縮蛋白質(zhì)溶液中蛋白質(zhì)的含量為230g/L。
50ml的等分(aliquot)濃縮溶液加溫到30℃，然后以1∶10稀釋到15℃的自來水中。由非常小的微膠粒組成的少量白色云狀物質(zhì)形成，并得以沉降。移去上層的稀釋用水，剩余非常少量的沉淀。50ml的等分濃縮溶液中僅回收到了4.5wt％的蛋白質(zhì)，而在4℃自來水中稀釋時回收率為典型的50wt％。50ml等分溶液是從命名為BW-AH012-H14-01A的大批樣品中得到的。關于稀釋比的上表III中列出了這一實施例的數(shù)據(jù)。
實施例4此實施例例示濃縮溶液的溫度對稀釋產(chǎn)量的影響。
在室溫下，1200Kg商品化卡諾拉粗粉加入8000L 0.15mol/LNaCl溶液中，13℃的溫度下攪拌30分鐘使形成蛋白質(zhì)含量為“a”g/L的蛋白質(zhì)水溶液。移出卡諾拉粗粉殘渣并在真空過濾帶上清洗。產(chǎn)生的蛋白質(zhì)溶液通過離心使之澄清，產(chǎn)生蛋白質(zhì)含量為“b”g/L的澄清蛋白質(zhì)溶液。
利用截止分子量為“e”道爾頓的膜，通過超濾系統(tǒng)使澄清的蛋白質(zhì)提取液或“c”等分的蛋白質(zhì)提取液體積減小至“d”L。產(chǎn)生的濃縮蛋白質(zhì)溶液中蛋白質(zhì)的含量為“f”g/L。樣品編號為“g”。
表IV中列出了參數(shù)“a”至“g”。
表IV

注(1)所有的蛋白質(zhì)提取液都是濃縮的。
BW-AL011-J16-01A的50mL等分截留物液加溫到30℃和60℃，然后以1∶10的比例稀釋到4℃的水中。兩種情況下，白色云狀的蛋白質(zhì)微膠粒都會立即形成，并得以沉降。移去上層的稀釋用水，對沉淀的、粘稠的、膠粘的物質(zhì)(PMM)加以干燥?；厥崭鲗嶒灥腜MM，計算稀釋步驟的產(chǎn)量。截留物溫度為30℃的情況下，蛋白質(zhì)回收率為57.1％；截留物溫度為60℃的情況下，蛋白質(zhì)回收率為23.7％。
BW-AL017-D11-02A的5mL等分截留物加溫到30℃和60℃，然后以1∶10或1∶15稀釋到4℃的水中。兩種情況下，白色云狀的蛋白質(zhì)微膠粒都會立即形成，并得以沉降。移去上層的稀釋用水，對沉淀的、粘稠的、膠粘的物質(zhì)(PMM)加以干燥?；厥崭鲗嶒灥腜MM，計算稀釋步驟的產(chǎn)量。表V中列出了所得的結果。
表V

如表中所示，在中度升高的溫度下產(chǎn)量較高，而更高的溫度有降低產(chǎn)量的趨勢。
實施例5此實施例例示如何利用不同的參數(shù)組合及用粉末狀的活性炭處理，制備更多卡諾拉蛋白質(zhì)分離物。
在室溫下，“a”Kg商品化卡諾拉粗粉加入“b”L 0.15mol/L NaCl溶液中，攪拌“c”分鐘使形成蛋白質(zhì)含量為“d”g/L的蛋白質(zhì)水溶液。移出卡諾拉粗粉殘渣并在真空過濾帶上清洗。產(chǎn)生的蛋白質(zhì)溶液通過離心使之澄清，產(chǎn)生蛋白質(zhì)含量為“e”g/L的澄清蛋白質(zhì)溶液。
“f”wt％粉末狀的活性炭(PAC)加入澄清的溶液中。將懸液混合15分鐘，然后通過過濾去除活性炭，產(chǎn)生“g”L的“h”g/L提取物。
利用截止分子量為30,000道爾頓的膜，通過超濾系統(tǒng)使“i”L經(jīng)PAC處理的蛋白質(zhì)提取液體積減小至“j”L。產(chǎn)生的濃縮蛋白質(zhì)溶液中蛋白質(zhì)的含量為“k”g/L。
溫度為“l(fā)”℃的濃縮溶液以l∶“m”的比例稀釋到4℃的水中。白色云狀的蛋白質(zhì)微膠粒會立即形成，并得以沉降。移出上層用于稀釋的水，對沉淀的、粘稠的、膠粘的物質(zhì)(PMM)加以干燥。所形成的干燥蛋白質(zhì)中蛋白質(zhì)含量為“n”wt％(Nx6.25 d.b.)?？偟牡鞍踪|(zhì)回收率(即干燥蛋白質(zhì)分離物的平均數(shù)，表示為提取步驟中所溶解蛋白質(zhì)的百分率)為“o”wt％。產(chǎn)物命名為CPI“p”。
表VI中列出了這些不同蛋白質(zhì)產(chǎn)物樣品的“a”～“p”參數(shù)。
表VI

注(1)未測定下面的實施例7顯示了活性炭的加入對卡諾拉蛋白質(zhì)分離物顏色的影響。
實施例6此實施例例示了本發(fā)明的另一個實施方案，其中提取階段中使用水，之后加入鹽。
在13℃的溫度下，150Kg商品化卡諾拉粗粉加入1000L水中，攪拌30分鐘使形成蛋白質(zhì)含量為4.5g/L的蛋白質(zhì)水溶液。移出卡諾拉粗粉殘渣并在真空過濾帶上清洗。產(chǎn)生的蛋白質(zhì)溶液通過離心使之澄清，產(chǎn)生蛋白質(zhì)含量為3.8g/L的1100L蛋白質(zhì)溶液。
粉末狀的活性炭(PAC)預先包被在濾孔上。然后過濾澄清的溶液，產(chǎn)生1000L的3.2g/L提取物。
往后來獲得的蛋白質(zhì)溶液中加入氯化鈉至濃度為0.15mol/L。利用截止分子量為30,000道爾頓的膜，通過超濾系統(tǒng)使蛋白質(zhì)提取液體積減小至10L。濃縮蛋白質(zhì)溶液中蛋白質(zhì)的含量為292g/L。部分的濃縮蛋白質(zhì)加熱到30℃，然后以1∶3的比例稀釋到4℃的水中。
白色云狀的蛋白質(zhì)微膠粒會立即形成，并得以沉降。移出上層用于稀釋的水，對沉淀的、粘稠的、膠粘的物質(zhì)(PMM)加以干燥。干燥的蛋白質(zhì)分離物(命名為CPI A07-18)中蛋白質(zhì)含量為96wt％(Nx6.25)?；厥盏鞍踪|(zhì)為最初提取蛋白質(zhì)的59wt％。
實施例7此實施例將本文產(chǎn)生的卡諾拉蛋白質(zhì)分離物的顏色，和噴霧干燥的蛋清、傳統(tǒng)的大豆蛋白質(zhì)分離物和按照Murray II方法獲得的產(chǎn)物加以比較。
使用Minolta比色計測定蛋白質(zhì)分離物樣品的亮度(L)和色彩(a和b)。在Lab色譜上，設定的值為0～100，其中100為白色，0為黑色。色彩分為a和b，它們都有最大值+60和-60，其中+a為紅色方向，-a為綠色方向，+b為黃色方向，-b為藍色方向。
下面的表VII列出了所獲得的結果。
表VII


表VII中的結果說明使用粉末狀的活性炭對顏色有改善，黃色較淺，更偏向白色。
實施例8此實施例例示制備更多的卡諾拉蛋白質(zhì)分離物，包括從上清液中回收的蛋白質(zhì)。
在室溫下，“a”Kg商品化卡諾拉粗粉加入“b”L 0.15mol/L NaCl溶液中，攪拌30分鐘使形成蛋白質(zhì)含量為“c”g/L的蛋白質(zhì)水溶液。移出卡諾拉粗粉殘渣并在真空過濾帶上清洗。產(chǎn)生的蛋白質(zhì)溶液通過離心使之澄清，產(chǎn)生蛋白質(zhì)含量為“d”g/L的澄清蛋白質(zhì)溶液。然后加入1wt％粉末狀的活性炭(PAC)。
將懸液混合15分鐘，然后通過過濾去除活性炭，產(chǎn)生“e”L的“f”g/L提取物。
利用截止分子量為30,000道爾頓的膜，通過超濾系統(tǒng)使“g”L經(jīng)PAC處理的蛋白質(zhì)提取液體積減小至“h”L。產(chǎn)生的濃縮蛋白質(zhì)溶液中蛋白質(zhì)的含量為“i”g/L。
“j”℃的濃縮溶液以l∶“k”的比例稀釋至4℃的水中。白色云狀的蛋白質(zhì)微膠粒會立即形成，并得以沉降?；厥丈蠈佑糜谙♂尩乃?，利用截止分子量為3000道爾頓的膜，通過超濾減小其體積，體積減小系數(shù)為“l(fā)”。濃縮產(chǎn)物和沉淀的、粘稠的、膠粘的物質(zhì)(PMM)相混合。對混合物加以干燥。所形成的干燥蛋白質(zhì)混合物中蛋白質(zhì)含量為“m”wt％(Nx6.25 d.b.)。產(chǎn)物命名為CPI“n”。
表VIII中列出了兩個不同蛋白質(zhì)產(chǎn)物樣品的“a”～“n”參數(shù)。
表VIII

實施例9此實施例進一步例示制備更多的卡諾拉蛋白質(zhì)分離物，包括從不經(jīng)PAC處理的上清液中回收的蛋白質(zhì)。
在室溫下，“a”Kg卡諾拉粗粉加入“b”L 0.15mol/L NaCl溶液中，攪拌30分鐘使形成蛋白質(zhì)含量為“c”g/L的蛋白質(zhì)水溶液。移出得到的卡諾拉粗粉并在真空過濾帶上清洗。產(chǎn)生的蛋白質(zhì)溶液通過離心使之澄清，產(chǎn)生蛋白質(zhì)含量為“d”g/L的澄清蛋白質(zhì)溶液。
利用截止分子量為“f”道爾頓的膜，通過超濾系統(tǒng)使蛋白質(zhì)提取液或“e”L蛋白質(zhì)提取液體積減小。產(chǎn)生的濃縮蛋白質(zhì)溶液中蛋白質(zhì)的含量為“g”g/L。
“h”℃的濃縮溶液用“j”℃的水稀釋“i”倍。白色云狀的蛋白質(zhì)微膠粒會立即形成，并得以沉降?；厥丈蠈佑糜谙♂尩乃?，利用截止分子量為3000道爾頓的膜，通過超濾加以濃縮，產(chǎn)生蛋白質(zhì)含量為“k”g/L的濃縮上清液。濃縮上清液和沉淀的、粘稠的、膠粘的物質(zhì)(PMM)相混合。對混合物進行干燥。
所形成的干燥的蛋白質(zhì)混合物中蛋白質(zhì)含量為“l(fā)”wt％(Nx6.25)。從蛋白質(zhì)溶液提取物中獲得的卡諾拉蛋白質(zhì)分離物的產(chǎn)量為“m”wt％。產(chǎn)物命名為“n”。
表IX中列出了兩個不同蛋白質(zhì)產(chǎn)物樣品的“a”～“n”參數(shù)。
表IX

注(1)所有的蛋白質(zhì)提取溶液都是濃縮的；(2)未測定。
實施例10此實施例例示在相對較高的pH條件下提取卡諾拉蛋白質(zhì)粗粉，并從上清液中回收蛋白質(zhì)。
在室溫下，150Kg商品化卡諾拉粗粉加入2000L、pH值調(diào)整至為9.5(通過加入氫氧化鈉)的0.15mol/L NaCl溶液中，攪拌30分鐘使形成蛋白質(zhì)含量為13.2g/L的蛋白質(zhì)水溶液。離心、過濾去除卡諾拉粗粉殘渣，產(chǎn)生1210L的、蛋白質(zhì)含量為12.1g/L的澄清蛋白質(zhì)溶液。
通過加入鹽酸將澄清蛋白質(zhì)溶液的pH調(diào)至6.2。利用截止分子量為3000道爾頓的膜，通過超濾系統(tǒng)使900L蛋白質(zhì)提取液體積減小至50L。產(chǎn)生的濃縮蛋白質(zhì)溶液中蛋白質(zhì)的含量為276.2g/L。
溫度為30℃的濃縮溶液以1∶15的比例稀釋至4℃水中。白色云狀的蛋白質(zhì)微膠粒會立即形成，并得以沉降?；厥丈蠈佑糜谙♂尩乃?，利用截止分子量為3000道爾頓的膜，通過超濾使390L上清液濃縮至24L。產(chǎn)生蛋白質(zhì)含量為149.0g/L的濃縮上清液。濃縮上清液和沉淀的、粘稠的、膠粘的物質(zhì)(PMM)相混合。對混合物進行干燥。
所形成的干燥的蛋白質(zhì)混合物中蛋白質(zhì)含量為103.3wt％(Nx6.25)。從蛋白質(zhì)溶液提取物中獲得的卡諾拉蛋白質(zhì)分離物的產(chǎn)量為48.3wt％。產(chǎn)物命名為BW-AL017-D08-02A。
實施例11此實施例例示通過對上清液進行加工制備卡諾拉蛋白質(zhì)分離物。
在室溫下，“a”Kg商品化卡諾拉粗粉加入“b”L 0.15mol/L NaCl溶液中，攪拌30分鐘使形成蛋白質(zhì)含量為“c”g/L的蛋白質(zhì)水溶液。移出卡諾拉粗粉殘渣并在真空過濾帶上清洗。產(chǎn)生的蛋白質(zhì)溶液通過離心使之澄清，產(chǎn)生蛋白質(zhì)含量為“d”g/L的澄清蛋白質(zhì)溶液。
利用截止分子量為3000道爾頓的膜，通過超濾系統(tǒng)使澄清蛋白質(zhì)提取液的體積減小。產(chǎn)生的濃縮蛋白質(zhì)溶液中蛋白質(zhì)的含量為“e”g/L。
“f”℃的濃縮溶液用4℃的水稀釋“g”倍。白色云狀的蛋白質(zhì)微膠粒會立即形成，并得以沉降?；厥丈蠈佑糜谙♂尩乃?，沉淀的、粘稠的、膠粘的物質(zhì)(PMM)從容器的底部加以回收并進行干燥。干燥的蛋白質(zhì)中蛋白質(zhì)含量為“k”wt％(Nx6.25)d.b。
利用截止分子量為3000道爾頓的膜，通過超濾減小所移出的上層稀釋用水的體積，產(chǎn)生蛋白質(zhì)含量為“i”g/L的濃縮液。濃縮液加以干燥。所形成的干燥蛋白質(zhì)中蛋白質(zhì)含量為“j”wt％(Nx6.25)。產(chǎn)物命名為“l(fā)”。
表X中列出了兩個不同蛋白質(zhì)產(chǎn)物樣品的“a”～“l(fā)”參數(shù)。
表X

注(1)所有的蛋白質(zhì)提取液都是濃縮的；(2)未測定；(3)以體積減小系數(shù)為16的比例對上清液進行濃縮。
實施例12此實施例說明如何使用本發(fā)明的方法加工冷榨的卡諾拉粗粉，并從上清液中回收更多的蛋白質(zhì)。
榨取50Kg的卡諾拉粗粉，獲得13L油。在20℃的溫度下，30Kg榨過的粗粉加入300L 0.15mol/L NaCl溶液中，將混合物攪拌40分鐘，然后沉降30分鐘。獲得200L蛋白質(zhì)含量為19.5g/L的蛋白質(zhì)水溶液。
按照Murray II的方法，將蛋白質(zhì)水溶液冷卻至4℃，并在該溫度下放置16小時，分離存在于粗粉中及提取步驟中提取的脂肪。去除浮于蛋白質(zhì)水溶液表面的脂肪層。剩余的蛋白質(zhì)水溶液通過孔徑為20μm的濾膜進行過濾，去除殘留的殼粒、細胞壁物質(zhì)和脂肪顆粒。獲得200L蛋白質(zhì)含量為14.6g/L的濾液。
利用截止分子量為10,000道爾頓的膜，通過超濾系統(tǒng)使蛋白質(zhì)水溶液體積減小至10.5L。產(chǎn)生的濃縮蛋白質(zhì)溶液中蛋白質(zhì)含量為200g/L，相當于從卡諾拉粗粉中獲得的蛋白質(zhì)粗提物的67wt％。再次將10.5L蛋白質(zhì)濃縮液冷卻至4℃，并在該溫度下放置16小時。然后將溶液以10,000×g的轉速離心5分鐘，將脂肪從蛋白質(zhì)溶液中分離出來。
蛋白質(zhì)溶液加溫到30℃，然后以1∶9的比例稀釋到15℃的水中。沉降過夜后，倒出85L上清液，剩余大約9L沉淀的、粘稠的、膠粘的物質(zhì)(PMM)。通過10,000×g離心5分鐘，將PMM進一步濃縮。部分經(jīng)離心沉淀的PMM進行冷凍干燥，并測定其蛋白質(zhì)含量。冷凍干燥的PMM中蛋白質(zhì)含量為105.5wt％(Nx6.25)。
利用截止分子量為10,000道爾頓的膜，通過超濾系統(tǒng)使形成PMM過程中產(chǎn)生的上清液濃縮至11L。濃縮液中蛋白質(zhì)含量為89.7mg/ml。部分濃縮液進行冷凍干燥，并測定其蛋白質(zhì)含量。冷凍干燥的蛋白質(zhì)中蛋白質(zhì)含量為101.7wt％(Nx6.25)。
從卡諾拉粗粉蛋白質(zhì)提取物中獲得蛋白質(zhì)(包括PMM和從上清液中回收的蛋白質(zhì))的總產(chǎn)量為50wt％。
實施例13此實施例例示將本發(fā)明的方法用于高芥子酸含量的油菜籽。
在15℃的溫度下，將35Kg商品化高芥子酸含量的油菜籽粗粉加入350L 0.3mol/L NaCl溶液中(10％w/v)，并攪拌1小時，獲得蛋白質(zhì)含量為7.71g/L的蛋白質(zhì)水溶液。在相同條件下進行第二次提取，獲得蛋白質(zhì)含量為7.36g/L的蛋白質(zhì)水溶液。將提取液倒出，通過孔徑為20μm的濾膜進行過濾使之澄清，產(chǎn)生550L濾液。
利用截止分子量為10,000道爾頓的膜，通過中空纖維超濾系統(tǒng)使蛋白質(zhì)水溶液濃縮至9L。產(chǎn)生的濃縮蛋白質(zhì)溶液中蛋白質(zhì)含量為232g/L。
30℃的濃縮蛋白質(zhì)溶液以1∶9的比例稀釋到4℃的水中。白色云狀的物質(zhì)會立即形成，并4℃沉降16小時。倒出80L上清液，通過滲濾濃縮成為體積減小至7L的濃縮上清液，其蛋白質(zhì)含量為47.7g/L。
收集沉降了的粘稠、膠粘的物質(zhì)(PMM)，并加以冷凍干燥。將1L的濃縮上清液加以冷凍干燥。所產(chǎn)生的1393g冷凍干燥的PMM中蛋白質(zhì)含量為106wt％(Nx6.25)。1L冷凍干燥的濃縮上清液產(chǎn)生67g蛋白質(zhì)，因此7L濃縮上清液含有469g干燥的蛋白質(zhì)。從油料種子粗粉的蛋白質(zhì)提取物中獲得的蛋白質(zhì)總產(chǎn)量為47wt％。冷凍干燥的濃縮蛋白質(zhì)中蛋白質(zhì)含量為83wt％(Nx6.25)。因此以干重計算，PMM和濃縮上清液所回收蛋白質(zhì)的混合物中蛋白質(zhì)含量為102wt(Nx6.25)。
實施例14此實施例例示本發(fā)明對芥菜種子的應用。
在20℃的溫度下，將75g商品化的芥菜種子粗粉加入750mL0.15mol/L NaCl溶液中(15％w/w)，并攪拌30分鐘。提取物勻漿10,000×g離心10分鐘，將粗粉殘渣和提取的蛋白質(zhì)相分離。產(chǎn)生的500mL蛋白質(zhì)溶液中蛋白質(zhì)含量為18.05g/L。使用Whatman#4濾紙對蛋白質(zhì)溶液進行過濾，使之更加澄清。
利用截止分子量為10,000道爾頓的膜，使用Millipore微型超濾攪拌室(stirred cell)系統(tǒng)將澄清的溶液濃縮至27mL。產(chǎn)生的濃縮蛋白質(zhì)溶液中蛋白質(zhì)含量為218g/L。
將27mL蛋白質(zhì)溶液中的22.2mL加溫到30℃，然后以1∶9的比例稀釋到4℃的自來水中。白色云狀的物質(zhì)會立即形成，并4℃沉降16小時。倒出200mL上清液。
收集沉降了的粘稠、膠粘的物質(zhì)(PMM)，10,000×g離心5分鐘，減少沉淀物中的濕度。然后加以冷凍干燥。獲得4.48g冷凍干燥的沉淀物，冷凍干燥的沉淀物中的蛋白質(zhì)占油料種子粗粉蛋白質(zhì)提取物中蛋白質(zhì)的50wt％(如果27mL截留物全部加以稀釋，終產(chǎn)量估計能達到約60wt％)。該過程獲得的冷凍干燥的PMM中蛋白質(zhì)含量為103wt％(Nx6.25)。
實施例15此實施例例示使用本發(fā)明中的方法從未經(jīng)遺傳修飾(non-GMO)的卡諾拉中提取蛋白質(zhì)分離物。
在20℃的溫度下，將450g商品化的未經(jīng)遺傳修飾的卡諾拉粗粉加入3L 0.15mol/L NaCl溶液中(15％w/w)，并攪拌30分鐘，產(chǎn)生蛋白質(zhì)含量為8.08g/L的蛋白質(zhì)水溶液。混合物靜置30分鐘，使粗粉殘渣和蛋白質(zhì)水溶液相分離。倒出蛋白質(zhì)溶液，10,000×g離心10分鐘，并使用Whatman#4濾紙過濾，使溶液更加澄清。
利用截止分子量為10,000道爾頓的膜，使用中空纖維超濾系統(tǒng)將澄清的溶液濃縮至17mL。產(chǎn)生的濃縮蛋白質(zhì)溶液中蛋白質(zhì)含量為205g/L。
將14mL截留物加溫到30℃，然后以1∶9的比例稀釋到4℃的自來水中。白色云狀的物質(zhì)會立即形成，并得以沉降。倒出上清液，收集沉降了的粘稠、膠粘的物質(zhì)(PMM)，并加以冷凍干燥。獲得2.3g冷凍干燥的PMM，其蛋白質(zhì)含量為103wt％(Nx6.25)。
產(chǎn)生的總蛋白質(zhì)占油料種子粗粉蛋白質(zhì)提取物中蛋白質(zhì)的41wt％。如果17mL截留物全部加以稀釋，估計能回收2.66g干燥的蛋白質(zhì)，產(chǎn)量能達到46wt％。
實施例16此實施例例示通過透析回收卡諾拉蛋白質(zhì)分離物。
在室溫下，“a”Kg商品化卡諾拉粗粉加入“b”L 0.15mol/L NaCl溶液中，攪拌30分鐘使形成蛋白質(zhì)含量為“c”g/L的蛋白質(zhì)水溶液。在真空過濾帶上將卡諾拉粗粉殘渣去除并清洗。產(chǎn)生的蛋白質(zhì)溶液通過離心使之澄清，產(chǎn)生“d”L蛋白質(zhì)含量為“e”g/L的澄清蛋白質(zhì)溶液。
利用截止分子量為“h”道爾頓的膜，通過超濾系統(tǒng)使“f”L澄清蛋白質(zhì)提取液的體積減小至“g”L。產(chǎn)生的濃縮蛋白質(zhì)溶液中蛋白質(zhì)的含量為“i”g/L。產(chǎn)生的濃縮溶液命名為“j”。表XI中列出了“a”～“j”參數(shù)。
表XI

BW-AL017-D17-02A中3.5L截留物在120L的4℃水透析。每天換水，持續(xù)數(shù)天，最后兩天使用流動水。截留物的導電性從6.89ms(millisiemens)降至0.32ms。隨著導電性的降低，截留物中微膠粒逐漸形成。在透析結束時，各透析管底部都存在有大量PMM。PMM得以回收并干燥?？ㄖZ拉蛋白質(zhì)分離物中蛋白質(zhì)含量為103wt％d.b。
使用同樣的方法對截留物BW-AL017-D22-02A進行操作，只是透析在60℃的水中進行。隨著導電性的降低，溶液變得渾濁，但是形成非常少的微膠粒。透析溶液一旦冷卻至10℃，微膠粒就會立即形成。產(chǎn)生的PMM干燥后蛋白質(zhì)含量為106wt％d.b。
總結綜上所述，本發(fā)明提供了一種從油料種子中分離蛋白質(zhì)的新方法，其產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量比以前所能達到的高。在本發(fā)明的范圍內(nèi)作一些修改是可能的。
權利要求
1.一種制備蛋白質(zhì)分離物的方法，包括(a)在至少5℃的溫度下提取油料種子粗粉，使所述卡諾拉油料種子粗粉中的蛋白質(zhì)溶解，產(chǎn)生蛋白質(zhì)含量為大約5g/L～30g/L、pH值為大約5～6.8的蛋白質(zhì)水溶液；(b)將蛋白質(zhì)水溶液和油料種子粗粉殘渣相分離；(c)利用選擇性膜技術使所述蛋白質(zhì)水溶液中的蛋白質(zhì)濃度增加到至少大約200g/L，并保持離子強度大致恒定，產(chǎn)生蛋白質(zhì)濃縮液；(d)將所述的蛋白質(zhì)濃縮液在溫度低于大約15℃的冷水中稀釋，形成蛋白質(zhì)微膠粒；(e)使蛋白質(zhì)微膠粒沉降形成不定形的、膠粘的、凝膠狀、面筋樣的蛋白微膠粒團；以及(f)從上清液中回收蛋白質(zhì)微膠粒團，以干重為基礎按照Kjeldahl Nx6.25測定，蛋白質(zhì)含量至少為大約100wt％。
2.權利要求1的方法，其中所述油料種子粗粉的所述提取物通過使用離子強度至少大約0.10、pH值大約5～6.8的含水的食品級鹽溶液獲得。
3.權利要求2的方法，其中所述食品級鹽溶液離子強度為大約0.15～0.6。
4.權利要求2的方法，其中所述食品級鹽溶液pH值為大約5.3～6.2。
5.權利要求2的方法，其中所述油料種子粗粉的所述提取物通過將所述含水食品級鹽溶液攪拌大約10～20分鐘來實現(xiàn)。
6.權利要求5的方法，其中所述提取步驟中油料種子粗粉在所述含水食品級鹽溶液中的濃度為大約5％～15％。
7.權利要求2的方法，其中提取步驟產(chǎn)生的蛋白質(zhì)水溶液濃度為大約10g/L～25g/L。
8.權利要求1的方法，其中所述油料種子粗粉的所述提取通過使用離子強度至少大約0.10、pH值大約6.8～9.8的含水食品級鹽溶液，并且在將所述的蛋白質(zhì)水溶液和油料種子殘渣分離后，將蛋白質(zhì)水溶液的pH調(diào)至大約5.3～6.2來進行。
9.權利要求8的方法，其中所述食品級鹽溶液離子強度為大約0.15～0.6。
10.權利要求8的方法，其中蛋白質(zhì)水溶液的pH調(diào)至大約5.3～6.2。
11.權利要求1的方法，其中所述油料種子粗粉是卡諾拉油料種子粗粉，在所述的蛋白質(zhì)水溶液和卡諾拉種子粗粉殘渣分離后，對蛋白質(zhì)水溶液進行脫色。
12.權利要求11的方法，其中所述的脫色步驟通過對蛋白質(zhì)水溶液加以滲濾實現(xiàn)。
13.權利要求11的方法，其中所述的脫色步驟通過將色素吸附劑和蛋白質(zhì)水溶液混合，然后將色素吸附劑從蛋白質(zhì)水溶液中去除來實現(xiàn)。
14.權利要求13的方法，其中色素吸附劑是粉末狀的活性炭。
15.權利要求1的方法，其中所述的油料種子粗粉使用水進行提取，隨后往蛋白質(zhì)水溶液中加入食品級鹽，產(chǎn)生離子強度至少大約0.10的蛋白質(zhì)水溶液。
16.權利要求1的方法，其中所述的濃縮步驟通過在大約20℃～60℃的溫度下進行超濾實現(xiàn)，產(chǎn)生蛋白質(zhì)含量至少為大約250g/L的濃縮蛋白質(zhì)溶液。
17.權利要求1的方法，其中所述的濃縮蛋白質(zhì)溶液加熱到至少大約20℃的溫度，以降低濃縮蛋白質(zhì)溶液的粘度；但是不能升高太高的溫度，以免稀釋時不形成微膠粒。
18.權利要求17的方法，其中所述的濃縮蛋白質(zhì)溶液加熱到大約25℃～40℃的溫度。
19.權利要求1的方法，其中所述的濃縮蛋白質(zhì)溶液以15倍或更低的比例、通過將蛋白質(zhì)濃縮液加到達到所需稀釋程度所需的一定體積水中進行稀釋。
20.權利要求19的方法，其中所述的水的溫度低于大約10℃。
21.權利要求20的方法，其中所述的濃縮蛋白質(zhì)溶液以大約10倍或更低的比例稀釋。
22.權利要求1的方法，其中回收的蛋白質(zhì)微膠粒團干燥成蛋白質(zhì)粉。
23.權利要求1的方法，其中所述的油料種子粗粉是卡諾拉種子粗粉，從中回收蛋白質(zhì)微膠粒團，并對上清液進行加工，回收更多的蛋白質(zhì)分離物。
24.權利要求23的方法，其中所述的更多的蛋白質(zhì)分離物是通過將上清液濃縮至蛋白質(zhì)濃度為大約100g/L～400g/L，優(yōu)選200g/L～300g/L，將濃縮的上清液加以干燥而回收的。
25.權利要求23的方法，其中所述的更多的蛋白質(zhì)分離物是通過將上清液濃縮至蛋白質(zhì)濃度為大約100g/L～400g/L，優(yōu)選200g/L～300g/L，將濃縮的上清液和回收的蛋白質(zhì)微膠粒團相混合并加以干燥而回收的。
26.權利要求23的方法，其中所述的更多的蛋白質(zhì)分離物是通過將上清液濃縮至蛋白質(zhì)濃度為大約100g/L～400g/L，優(yōu)選200g/L～300g/L，將部分的所述濃縮上清液和至少部分的、經(jīng)回收的蛋白質(zhì)微膠粒團相混合并加以干燥而回收的。
27.權利要求26的方法，其中將剩余的濃縮上清液進行干燥，將任何剩余的、經(jīng)回收的蛋白質(zhì)微膠粒團進行干燥。
28.權利要求1的方法，其中作為對所述稀釋、沉降和回收步驟的替代方案，對蛋白質(zhì)濃縮液加以透析以降低其中的鹽含量，使形成蛋白質(zhì)微膠粒，從透析后的濃縮蛋白質(zhì)溶液中回收蛋白質(zhì)分離物。在干重基礎上根據(jù)Kjeldahl 氮x6.25計算，透析后的濃縮蛋白質(zhì)溶液中蛋白質(zhì)含量至少為100wt％。
29.權利要求28的方法，其中所述的蛋白質(zhì)分離物的回收是通過將透析蛋白質(zhì)濃縮液加以干燥來實現(xiàn)的。
30.權利要求1的方法，其中所述的油料種子粗粉是卡諾拉油料種子粗粉。
31.權利要求30的方法，其中卡諾拉油料種子粗粉是經(jīng)過冷榨的卡諾拉油料種子粗粉。
32.權利要求30的方法，其中卡諾拉油料種子粗粉來源于未經(jīng)遺傳修飾的卡諾拉油料種子。
33.權利要求1的方法，其中油料種子粗粉是油菜籽粗粉。
34.權利要求1的方法，其中所述的油料種子粗粉是芥菜種子粗粉。
35.通過權利要求24的方法產(chǎn)生的卡諾拉蛋白質(zhì)分離物，以干重為基礎按照Kjeldahl 氮x6.25計算，其蛋白質(zhì)含量至少為大約90wt％。
36.通過權利要求25的方法產(chǎn)生的卡諾拉蛋白質(zhì)分離物，以干重為基礎按照Kjeldahl 氮x6.25計算，其蛋白質(zhì)含量至少為大約90wt％。
37.通過權利要求26的方法產(chǎn)生的卡諾拉蛋白質(zhì)分離物，以干重為基礎按照Kjeldahl 氮x6.25計算，其蛋白質(zhì)含量至少為大約90wt％。
38.通過權利要求29的方法產(chǎn)生的卡諾拉蛋白質(zhì)分離物，以干重為基礎按照Kjeldahl 氮x6.25計算，其蛋白質(zhì)含量至少為大約90wt％。
39.制備含有較少色素的卡諾拉蛋白質(zhì)分離物的方法，包括(a)在至少5℃的溫度下提取油料種子粗粉，使所述卡諾拉油料種子粗粉中的蛋白質(zhì)溶解，產(chǎn)生蛋白質(zhì)含量為大約5g/L～25g/L、pH值為大約5～6.8的蛋白質(zhì)水溶液；(b)將蛋白質(zhì)水溶液和油料種子粗粉殘渣相分離；(c)對蛋白質(zhì)水溶液進行脫色；(d)利用選擇性膜技術使所述蛋白質(zhì)水溶液中的蛋白質(zhì)濃度增加到至少大約200g/L，并保持離子強度大致恒定，產(chǎn)生蛋白質(zhì)濃縮液；(e)將所述的蛋白質(zhì)濃縮液在溫度低于15℃的冷水中稀釋，形成蛋白質(zhì)微膠粒；(f)使蛋白質(zhì)微膠粒沉降形成不定形的、膠粘的、凝膠狀、面筋樣的蛋白微膠粒團；以及(g)從上清液中回收蛋白質(zhì)微膠粒團，以干重為基礎按照Kjeldahl Nx6.25計算，其蛋白質(zhì)含量至少為大約90wt％。
40.權利要求39的方法，其中所述的脫色步驟通過對蛋白質(zhì)水溶液加以滲濾來實現(xiàn)。
41.權利要求39的方法，其中所述的脫色步驟通過將色素吸附劑和蛋白質(zhì)水溶液相混合，隨后將色素吸附劑從蛋白質(zhì)水溶液中去除來實現(xiàn)。
42.權利要求41的方法，其中所述的色素吸附劑是粉末狀的活性炭。
全文摘要
本發(fā)明以至少大約100wt％(Nx6.25)的高純度產(chǎn)生了油料種子蛋白質(zhì)分離物，特別是卡諾拉蛋白質(zhì)分離物，在所用的方法中，油料種子蛋白質(zhì)從油料種子粗粉中提取，產(chǎn)生的蛋白質(zhì)水溶液濃縮至蛋白質(zhì)含量至少為大約200g/L，蛋白質(zhì)濃縮液加入溫度低于大約15℃的冷水中形成蛋白質(zhì)微膠粒，這些蛋白質(zhì)微膠粒沉降形成蛋白質(zhì)微膠粒團(PMM)。蛋白質(zhì)微膠粒團和上清液分離，并可以被干燥?？梢酝ㄟ^將上清液濃縮并干燥的方法對上清液進行加工，回收更多的油料種子蛋白質(zhì)分離物，產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分離物中蛋白質(zhì)的含量至少為大約90wt％。濃縮的上清液可以和至少部分PMM以不同的比例相混合，對混合物加以干燥產(chǎn)生蛋白質(zhì)的含量至少為大約90wt％的蛋白質(zhì)分離物中。
文檔編號A23L1/305GK1523961SQ02813483
公開日2004年8月25日 申請日期2002年5月3日 優(yōu)先權日2001年5月4日
發(fā)明者L·D·巴克, R·W·馬滕斯, E·D·默里, L D 巴克, 馬滕斯, 默里 申請人:伯康營養(yǎng)科學(Mb)公司