專利名稱：用于制造可溶性和功能性植物蛋白的方法、獲得的產(chǎn)物和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造可溶性和功能性植物蛋白的方法，這些植物蛋白因此更適用于食品組合物中。
現(xiàn)有技術(shù)每日蛋白需要量占食物量的12%和20%。這些蛋白由產(chǎn)品動(dòng)物源產(chǎn)品(肉類、魚類、蛋類、乳產(chǎn)品)和由植物食品(谷物、豆科 植物、藻類))這二者提供。然而，在工業(yè)化國家中，蛋白供給物主要是動(dòng)物源蛋白的形式。現(xiàn)在，眾多研究已經(jīng)證明，有害于植物蛋白的過量消費(fèi)動(dòng)物源蛋白是癌癥和心血管疾病增加的原因之一。此外，動(dòng)物蛋白，就其變應(yīng)原性、尤其對(duì)于源自乳或蛋類的蛋白，以及就與過度放牧的有害影響有關(guān)的環(huán)境問題而言，具有眾多缺點(diǎn)。因此，大宗生產(chǎn)者對(duì)于以下植物源化合物存在日益增加的需要，這些復(fù)植物源化合物具有有利的營養(yǎng)和功能特性，而沒有動(dòng)物源化合物的缺點(diǎn)。本申請中考慮的植物源化合物可以衍生自含油植物、豆科植物、谷物或淀粉性植物，通過減少或移除一些主要非蛋白組分(水、油、纖維、礦物質(zhì)、淀粉和其他碳水化合物)以獲得60%或更大的蛋白含量(N625)。蛋白含量是在維生素和礦物鹽以外的干重的基礎(chǔ)上計(jì)算的。植物蛋白材料增長地用于食品應(yīng)用中。這要求，這些蛋白材料不僅具有令人滿意的營養(yǎng)特性，還具有可接受的味道及可接受的功能特性(例如，良好的溶解度)以及還有充分的乳液化、膠化、持水、起泡和組織特征。通常，術(shù)語食品成分的“功能特性”意指任何非營養(yǎng)特性。這些不同的特性對(duì)獲得食品的希望的最終特征做出了貢獻(xiàn)。用于制備植物蛋白組合物的方法的選擇對(duì)所獲得的蛋白組合物的起泡、乳液化液化、乳化或膠化特性具有直接影響。例如，就乳蛋白(酪蛋白、酪蛋白酸鹽)而言，乳清蛋白的功能特性可以通過將介質(zhì)改性(電滲析、超濾、離子交換)、通過在中性或酸性pH熱變性，以分批模式或經(jīng)由連續(xù)處理法(刮面熱交換器、烹煮-擠出)進(jìn)行改進(jìn)。這些處理，特別是熱處理(Klepacka (克萊帕卡)等人· Effect of heat treatment on chemically modifiedproteins of legume seeds (熱處理對(duì)化學(xué)改性的豆科植物種子的蛋白的影響).Foodchem.(食品化學(xué))1997 ;58:219_22)，導(dǎo)致天然蛋白的變性。天然蛋白的這種變性可以導(dǎo)致分子的全部折疊。水的存在促進(jìn)變性。因此，在包括親水相和疏水相的一個(gè)系統(tǒng)中，因溫度作用而變性的蛋白使自身置于親水/疏水界面。蛋白的變性因此改性了它們的特性，特別是通過解蔽疏水基團(tuán)誘導(dǎo)溶解度降低。對(duì)于蛋白組合物的在水中溶解度的關(guān)鍵方面而言，天然蛋白總體上被水解或蛋白酶解以增加它們的溶解度。此外，產(chǎn)業(yè)正在尋求簡化用于制造蛋白產(chǎn)物的方法，這尤其反映在限制產(chǎn)品制造時(shí)間和降低成本。然而，制造方法的這種簡化必須不損害蛋白組合物的質(zhì)地的或功能的、營養(yǎng)性的、感覺的和感官的特性。本發(fā)明的主要目的因此是找到一種用于制造具有良好乳液化液化、乳化和膠化容量的可溶性植物蛋白的簡單并廉價(jià)的方法，旨在用于多種食品或非食品組合物中。已經(jīng)進(jìn)行不同嘗試以達(dá)到這個(gè)目的。特別是，在專利US2489208和US3889001中描述了天然蛋白的直接酶性水解。該方法正常在延長的反應(yīng)時(shí)段內(nèi)使用少量的酶。在這些方法中可溶性功能性蛋白的產(chǎn)率通常是低的，并且產(chǎn)物就其味道而言具有平庸的品質(zhì)。在專利US3857966和3876806中描述了已經(jīng)事先熱處理的蛋白的酶處理。在這些專利的第一個(gè)中，熱沉淀并分離的蛋白最初經(jīng)歷在高溫的堿性水解，并且然后經(jīng)歷使用堿性及中性微生物蛋白酶和源自種子的植物蛋白酶這二者的一系列蛋白酶水解，除去脂肪。所述蛋白因此被初始熱處理以摧毀營養(yǎng)細(xì)胞并且然后經(jīng)歷酶性水解以形成可溶性蛋白。水不溶性物質(zhì)的分離在蛋白酶解之后而非之前進(jìn)行，并且產(chǎn)物因此不僅含有可溶性蛋白，還 含有在用作蛋白源的材料中存在的水溶性雜質(zhì)。此外，對(duì)問題是對(duì)基本上不變性的植物蛋白施用官能化方法時(shí)，這個(gè)問題變得甚至更困難，其中這些植物蛋白具有基于干重大于60%的蛋白含量、大于15%的固形物含量和大于或等于IOOOOmPa. s的20° C粘度。專利EP0013093描述了一種方法，其中通過在高溫(50° C至150° C)和在6. 5和9之間的pH處理而改進(jìn)大豆蛋白溶解度。在以連續(xù)加壓/空化循環(huán)為特征的該方法中，高剪切力和高壓是必需的。這種剪切力誘導(dǎo)大量蛋白變性，這對(duì)應(yīng)于蛋白空間結(jié)構(gòu)的瓦解。構(gòu)成蛋白的多肽鏈然后部分地或全部地解折疊。這種剪切力也可以誘導(dǎo)共價(jià)鍵、特別是肽鍵的切割。構(gòu)成蛋白的多肽鏈然后部分地或全部地遭受切割。專利申請F(tuán)R2202652描述了一種變性熱處理方法，該方法可以應(yīng)用于低濃度蛋白懸液(按重量計(jì)6%至8%蛋白)。所述的變性處理之后是一個(gè)酶水解以獲得溶解的多肽。在專利EP0522800中描述了一種“高溫(80° C至95° C)長時(shí)間(I至120分鐘)”熱處理，以便產(chǎn)生具有改進(jìn)功能性的蛋白。所述蛋白尤其具有非常好的乳化容量，但是水溶
解度差。專利US4530788也描述了一種用于使植物蛋白官能化的“高溫(70° C至121° C)長時(shí)間(15至45分鐘)”熱處理。然而，這種處理施用于具有低固形物含量(約5%至10%，優(yōu)選地3. 5%至9. 5%)的蛋白溶液。所述文獻(xiàn)更披露了最大加熱時(shí)間，取決于蛋白濃度。就這篇文獻(xiàn)而言，它因此違背了想像一種持續(xù)期很短的蛋白官能化方法的技術(shù)預(yù)想，這種蛋白官能化方法可以施用于具有高固形物含量和并且尤其具有按重量計(jì)大于15%的固形物含量的蛋白提取物。來自所有前述看，得出結(jié)論，對(duì)于基本上未變性的植物蛋白存在未滿足的需要，這些植物蛋白具有基于干重大于60%的蛋白含量和大于90%的固形物含量并且還具有良好(即大于500g/l，也就是說50%)的水溶解度(馬鈴薯蛋白例外，它的良好溶解度與大于250g/l、也就是說25%的溶解度相對(duì)應(yīng))，并且具有值得注意的功能特性，如它們的乳液化、乳化和膠化容量。發(fā)明概述本申請人公司已經(jīng)值得稱道地發(fā)現(xiàn)，基本上未變性的植物蛋白可以令人驚訝地同時(shí)具有良好的水溶解度和良好的功能特性。本申請人公司也已經(jīng)出乎意料地發(fā)現(xiàn)，用于制造可溶性和功能性植物蛋白的方法可以施用于具有高蛋白含量、高固形物含量和高粘度的蛋白提取物。本申請人公司已經(jīng)成功通過提出一種用于制造可溶性和功能性植物蛋白的方法，調(diào)和迄今被認(rèn)為幾乎不相容的所有這些目標(biāo)，其特征在于它包括由O. 01至Is處理組成的至少一個(gè)官能化步驟，所述處理由以下步驟組成-將可溶性植物蛋白加熱到100°C至160° C溫度的步驟；-冷卻所述加熱的植物蛋白的步驟。本發(fā)明也涉及一種用于將無功能性植物蛋白轉(zhuǎn)化成功能性植物蛋白的方法，其特征在于它包括由如上所述的O. 01至Is處理組成的至少一個(gè)官能化步驟。本發(fā)明的一個(gè)主題也是植物蛋白，特征在于它們具有 -根據(jù)試驗(yàn)A所測量的大于50%并且優(yōu)先并且優(yōu)選地在55%和95%之間的水溶解度；-對(duì)于直接在4°C放置24小時(shí)的樣品，根據(jù)試驗(yàn)C所測量的在700000mPa. s和1200000mPa. s并且優(yōu)先之間并且優(yōu)選地750000mPa. s和1200000mPa. s之間的乳液化容量，以及對(duì)于在75° C處理并然后在4° C放置24小時(shí)的樣品，500000mPa. s和IlOOOOOmPa. s之間的乳液化容量；-根據(jù)試驗(yàn)B所測量的在70%和95%之間的乳化容量。本發(fā)明的一個(gè)主題也是馬鈴薯蛋白，其特征在于它們具有-大于25%的水溶解度；-根據(jù)試驗(yàn)C測量，對(duì)于直接在4°C放置24小時(shí)的樣品，在400000mPa. s和600000mPa. s之間的乳液化容量，以及對(duì)于在75° C處理并然后在4° C放置24小時(shí)的樣品，在500000mPa. s和IlOOOOOmPa. s之間的乳液化容量；-根據(jù)試驗(yàn)B所測量的在70%和95%之間的乳化容量。此外，本發(fā)明的一個(gè)主題是一種組合物，其特征在于它包括根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的或具有根據(jù)本發(fā)明的溶解度特征及乳液化和乳化容量的至少一種植物蛋白。本發(fā)明的該組合物最具體地意圖用于人和動(dòng)物食品中，還意圖任意用于多樣化領(lǐng)域，如制藥、化妝品、農(nóng)業(yè)化學(xué)、建筑材料、膠粘劑(adhesive glue)和紙板。本發(fā)明因此也包括根據(jù)本發(fā)明的可溶性和功能性植物蛋白在先前提到的不同技術(shù)領(lǐng)域中并且特別是在食品制造中的用途。更具體地，根據(jù)本發(fā)明的植物蛋白可以用于制造動(dòng)物飼料及人類食品，尤其用于嬰兒食品領(lǐng)域、還用于多個(gè)領(lǐng)域，例如賦形劑的發(fā)酵和生產(chǎn)。詳細(xì)說明本發(fā)明涉及一種用于制造可溶性和功能性植物蛋白的方法。所述方法特征在于，它包括由以下組成的至少一個(gè)官能化步驟加熱事先置于懸液中的天然植物蛋白至100° C至160° C的溫度，并且然后快速冷卻所述加熱的植物蛋白，因此這個(gè)官能化步驟不超過一秒。優(yōu)選地，以蛋白提取物形式使用的所述蛋白具有基于干重大于60%的蛋白含量(N625 )、大于15%的固形物含量和根據(jù)試驗(yàn)E所測量的在IOOOOmPa. s和IOOOOOmPa. s之間20° C±2° C的粘度。在本發(fā)明中，通過根據(jù)Dumas(仲馬)Α·，183，Annalesde chimie et de physique,號(hào) 2· 47，第 198-213 頁的方法(如 Buckee (巴吉)，1994,在 Journal of the Institute ofBrewing (釀造學(xué)會(huì)志)，100，第57-64頁中援引)驗(yàn)定可溶性氮部分測定蛋白含量(N6.25),然后因此確定并表述為干產(chǎn)物重量百分比的所述氮部分乘以系數(shù)6. 25。該方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。在本發(fā)明中，術(shù)語“植物蛋白”指衍生自谷物、含油植物、豆科植物或塊莖植物的任何蛋白。這些蛋白可以單獨(dú)或作為混合物使用，選自相同的科或來自不同的科。為了本發(fā)明的目的,術(shù)語“豆科植物”意指屬于蘇木科(Cesalpiniaceae)、含羞草科或蝶形花科的任何植物，并且尤其屬于蝶形花科的任何植物，例如豌豆、菜豆、蠶豆、馬蠶豆、濱豆、苜蓿、三葉草或羽扇豆。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，植物蛋白是豆科植物蛋白。根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，豆科植物蛋白選自包括豌豆、菜豆、蠶豆和馬蠶豆及其混合物的組。 甚至更優(yōu)選地，所述豆科植物蛋白是豌豆蛋白。術(shù)語“豌豆”在此以其最廣泛接受的意義考慮并且具體包括-“光滑型豌豆”的所有野生品種，和-“光滑型豌豆”和“皺皮豌豆”的所有突變品種，無論這些品種的用途總體上意為什么(人類食品、動(dòng)物營養(yǎng)和/或其他用途)。本發(fā)明中使用的術(shù)語“可溶性蛋白”指具有根據(jù)試驗(yàn)A所測量的在35%和99%之間、更優(yōu)選在45%和90%之間和甚至更優(yōu)選在50%和90%之間的水溶解度的任何蛋白(除馬鈴薯蛋白外)，它是天然或非天然的，尤其是任何粉狀蛋白(處于粉末形式)或任何蛋白提取物。在本發(fā)明中施用于馬鈴薯蛋白時(shí)，術(shù)語“可溶性蛋白”指其溶解度根據(jù)試驗(yàn)A大于25%的任何馬鈴薯蛋白。該試驗(yàn)A在于經(jīng)由以下方法確定在pH 7. 5的水中的固形物含量在蒸餾水中分散蛋白或蛋白提取物的測試樣品，并且分析離心后獲得的上清液。將準(zhǔn)確的2. Og測試樣品和磁棒(參考號(hào)ECN 442-4510/VWR公司)置于一個(gè)400ml燒杯中。標(biāo)出整體皮重并且然后添加在20° C±° C的lOO.Og蒸餾水。將pH用IN HCl或IN NaOH調(diào)節(jié)至7. 5，并且將混合物用蒸餾水準(zhǔn)確補(bǔ)足至200. Og0將這種混合物攪拌30分鐘并且隨后以3000 Xg離心15分鐘。在離心后，準(zhǔn)確抽取25. Og上清液至預(yù)先標(biāo)定皮重的結(jié)晶皿中。將結(jié)晶皿置于103° C的烘箱中至恒定質(zhì)量。借助以下等式計(jì)算水溶解度
(ml-m2) X 200 x 100 逾値虜=________
m3 κ P其中ml=以g計(jì)的干燥后結(jié)晶皿質(zhì)量m2=以g計(jì)的空結(jié)晶皿質(zhì)量m3=以g計(jì)的上清液占據(jù)的質(zhì)量
P=以g計(jì)的測試樣品質(zhì)量本發(fā)明中使用的術(shù)語“功能性”指除溶解度之外的任何非營養(yǎng)特性。根據(jù)本發(fā)明植物蛋白的這些不同特性對(duì)獲得摻入它們的產(chǎn)品的所需最終特征做出貢獻(xiàn)。在本申請中，術(shù)語“功能性”更具體地與根據(jù)本發(fā)明的植物蛋白的乳液化、乳化和膠化容量相關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的制造方法構(gòu)成一種用于制造可溶性和功能性植物蛋白的簡單和廉價(jià)的手段?？梢酝ㄟ^進(jìn)行不同制備方法獲得經(jīng)歷根據(jù)本發(fā)明的方法的植物蛋白。有利地，經(jīng)由下文描述的方法制備它們。優(yōu)選制備方法的第一步驟在于如果涉及磨碎的塊莖植物，在水中懸浮植物粉末或碎末。在本發(fā)明中，術(shù)語“植物粉末”以廣義意思理解，無論它是否為實(shí)際的植物粉末或塊 莖植物碎末，尤其馬鈴薯碎末。確切地，所述植物粉末可以衍生自谷物、含油植物、豆科植物或塊莖植物，單獨(dú)或作為混合物使用，選自選自相同的科或來自不同的科。懸浮步驟之后是淀粉和纖維的提取，從而獲得固形物含量按重量計(jì)3%至15%的蛋白懸液。然而，在該步驟，當(dāng)植物是小麥或馬鈴薯時(shí)，首先提取蛋白，同時(shí)在第二階段提取淀粉和纖維。然后從蛋白懸液提取植物蛋白，從而獲得固形物含量按重量計(jì)大于15%的可溶性天然蛋白提取物。在本發(fā)明中，術(shù)語“天然蛋白”指從植物來源中分離并且基本上未變性的任何蛋白，從而使它保留良好的水溶解度，即大于50%的溶解度(對(duì)于馬鈴薯蛋白例外，它的良好溶解度與大于25%的溶解度相對(duì)應(yīng))。本發(fā)明的有利方面是在維持其良好溶解度的同時(shí)，官能化植物蛋白。分離步驟(也常稱作提取步驟)，可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于獲得蛋白提取物的任何方法(例如等電析出或浸潰，隨后是經(jīng)由篩分、過濾、離心的分離技術(shù)，或任何其他等同技術(shù))組成。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，分離步驟通過絮凝，即通過等電析出法進(jìn)行，隨后借助板式分離器和/或離心傾析器(DA 250分離器，GEA Westfalia (基伊埃韋斯伐里亞分離機(jī)有限公司)；和CA 505傾析器，GEA Westfalia (基伊埃韋斯伐里亞分離機(jī)有限公司))回收絮凝的蛋白。如此獲得的天然植物蛋白提取物然后經(jīng)歷由兩個(gè)不同步驟組成的官能化步驟(i )加熱步驟，有利地通過與水蒸氣的熱交換而進(jìn)行，和(ii )冷卻步驟，優(yōu)先地通過降低壓力低于絕對(duì)值300mbar進(jìn)行。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體方法中，加熱步驟在灌注室(infusionchamber)中發(fā)生。然而，可能利用任何適合的加熱系統(tǒng)。特別是，加熱步驟可以通過噴射而非通過灌注進(jìn)行。噴射加熱方法也是一種直接交換方法，即，產(chǎn)品和熱交換器之間接觸的的方法，并且溫度因此瞬時(shí)上升。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，熱交換器對(duì)應(yīng)于水蒸氣。植物蛋白提取物直接傳輸至灌注室中。確切地，本申請人公司通過施用該方法至蛋白提取物而違反一個(gè)技術(shù)預(yù)想，該蛋白提取物具有根據(jù)試驗(yàn)E所測量的在IOOOOmPa. s和IOOOOOmPa. s之間的20° C±2° C粘度。提取物的高粘度及其在該室表面形成“殼”的傾向提示本領(lǐng)域技術(shù)人員，熱處理設(shè)備不適合進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的方法。此外，經(jīng)歷官能化步驟的天然植物蛋白提取物優(yōu)先具有基于干重大于60%的蛋白含量和大于15%的固形物含量。根據(jù)本發(fā)明的方法，Moineau型容積泵(在商標(biāo)名PCM下出售)轉(zhuǎn)移該蛋白提取物至灌注室中，確保該室的恒定及穩(wěn)定壓力和給料速率。蛋白提取物在20° C至70° C的溫度抵達(dá)該室。通過在壓力下，在水蒸氣中，循環(huán)地分散蛋白提取物進(jìn)行加熱步驟。該加熱步驟因此對(duì)應(yīng)于直接交換方法。蛋白提取物垂直流動(dòng)并且與蒸氣混合，而沒有與灌注室的熱壁接觸的任何風(fēng)險(xiǎn)。蛋白提取物的每條流是確保與接合的交換表面高效傳熱的流體位點(diǎn)(siteof a flow)。蛋白提取物在小于0. I秒內(nèi)被瞬間加熱至100° C和160° C之間的溫度。灌注室中的加熱方法必須是非常精確的。在該加熱步驟期間，在達(dá)到所需溫度后，可以需要確保精確的適應(yīng)時(shí)間，例如O. I至O. 8秒。在本發(fā)明中的，術(shù)語“適應(yīng)”指其中蛋白提取物在100° C和160° C之間的溫度 停留持續(xù)精確時(shí)間的任何操作。在灌注室中加熱后，加熱的蛋白提取物直接落入容積泵(轉(zhuǎn)子泵)中。在離開該泵時(shí)，在比加熱期間所用更低的壓力下，通過減壓冷卻加熱的蛋白提取物同時(shí)迅速轉(zhuǎn)移熱分散體到減壓室中，或進(jìn)入膨脹容器中，來使空腔室中的蒸汽釋放。優(yōu)選地，蛋白提取物通過在膨脹容器中降低壓力而冷卻。在該步驟中，需要獲得最大氣化，并且可能選擇使可能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的的壓力或減壓(真空)。因此可能通過蒸發(fā)掉可變量的水改變干提取物的量。同時(shí)，借助蒸氣的放出，獲得大幅度除臭。在該步驟中特別是，本申請人公司開始對(duì)抗眾多提取問題，尤其有關(guān)用于真空下提取置于膨脹容器出口處的蛋白提取物的泵。確切地，鑒于植物蛋白，尤其是豌豆蛋白的觸變性質(zhì)，它違反了一項(xiàng)開展施用于此類蛋白提取物的根據(jù)本發(fā)明的方法的技術(shù)預(yù)想。盡管該預(yù)想，在大量研究后，本申請人公司使用直接安裝在膨脹容器出口處的Moineau型容積泵(在商標(biāo)名PCM下出售)。所述泵，優(yōu)先與膨脹容器出口處用于剪切蛋白提取物的攪拌轉(zhuǎn)子結(jié)合，使得能夠穩(wěn)定生產(chǎn)可溶性和功能性植物蛋白。蛋白提取物的PH可以在官能化步驟之前或之后糾正。因此優(yōu)先使蛋白提取物的pH在6. 2和9pH單位之間。有利地，可溶性和有功能的蛋白提取物可以在官能化步驟后經(jīng)歷刮面熱交換器。使用Contherm刮面熱交換器(TetraPack (瑞典利樂公司))分別以70° C±2° C和95° C±2° C的入口溫度和出口溫度，并且以IOOrpml分鐘，獲得了優(yōu)異的結(jié)果。衍生自根據(jù)本發(fā)明的制造方法的可溶性和功能性蛋白在官能化步驟后，及就在這個(gè)熱處理之后具有-大于50%的水溶解度(對(duì)于馬鈴薯蛋白例外，它具有大于25%的溶解度)；-對(duì)于直接在4°C放置24小時(shí)的樣品，根據(jù)試驗(yàn)C所測量的在700000mPa. s和1200000mPa. s并且優(yōu)先之間并且優(yōu)先在750000mPa. s和1200000mPa. s之間的乳液化容量，以及對(duì)于在75° C處理并隨后在4° C放置24小時(shí)的樣品，500000mPa. s和IlOOOOOmPa. s之間的乳液化容量；-根據(jù)試驗(yàn)B所測量的在70%和95%之間的乳化容量(對(duì)于馬鈴薯蛋白例外，它具有在65%和95%之間并且優(yōu)選地在70%和95%之間的乳化容量)；-根據(jù)試驗(yàn)E所測量的大于或等于23000mPa.s的20° C±2° C粘度。最后，源自本發(fā)明制造方法的可溶性和功能性蛋白經(jīng)歷干燥步驟，從而獲得粉狀蛋白。干燥步驟根據(jù)技術(shù)例如霧化法、造粒法、擠出法或通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其他干燥手段，并且在適合所選擇設(shè)備的條件下進(jìn)行。優(yōu)選地，衍生自根據(jù)本發(fā)明的制造方法的可溶性和功能性蛋白重溶于水中并且經(jīng)歷霧化步驟。該蛋白的pH可以在霧化之前根據(jù)最終應(yīng)用所需的目標(biāo)pH糾正。在官能化步驟和干燥步驟之間，根據(jù)本發(fā)明的制造方法也可以包括對(duì)功能性植物蛋白的剪切處理，如高壓均化或高剪切泵。使用APV-SPX 二段高壓均化器(150巴和40巴)獲得優(yōu)異的結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施使可能在制造方法(根據(jù)本發(fā)明的植物蛋白粉末)后獲得一種植物蛋白，它具有根據(jù)試驗(yàn)A所測量的大于50%的良好溶解度，即20° C±2° C溶解度(對(duì)于馬鈴薯蛋白例外，它的良好溶解度與大于25%的溶解度相對(duì)應(yīng))，并且還具有根據(jù)試驗(yàn)C的優(yōu)異乳液化容量和根據(jù)試驗(yàn)B的乳化容量。更確切地，根據(jù)本發(fā)明的粉狀植物蛋白除馬鈴薯蛋白之外在干燥步驟后具有-大于50%的水溶解度(對(duì)于馬鈴薯蛋白例外，它具有大于25%的溶解度)；-對(duì)于直接在4°C放置24小時(shí)的樣品，在700000mPa. s和1200000mPa. s并且優(yōu)先之間并且優(yōu)先在750000mPa. s和1200000mPa. s之間的乳液化容量(對(duì)于馬鈴薯蛋白例夕卜，對(duì)于直接在4° C放置24小時(shí)的樣品，它具有在400000mPa. s和600000mPa. s之間的乳液化容量)，以及對(duì)于在75° C處理并然后在4° C放置24小時(shí)的樣品，500000mPa. s和IlOOOOOmPa. s之間的乳液化容量；-在70%和95%之間的乳化容量(對(duì)于馬鈴薯蛋白例外，它具有在65%和95%之間并且優(yōu)先在70%和95%之間的乳化容量)；-對(duì)于具有16%固形物含量的產(chǎn)品，大于或等于21000mPa.s的20° C粘度。根據(jù)本發(fā)明的粉狀馬鈴薯蛋白在干燥方法后具有-大于25%的水溶解度；-對(duì)于直接在4°C放置24小時(shí)的樣品，在400000mPa. s和600000mPa. s之間的乳液化容量，以及對(duì)于在75° C處理并然后在4° C放置24小時(shí)的樣品，在500000mPa. s和IlOOOOOmPa. s之間的乳液化容量；-在65%和95%之間并且優(yōu)先在70%和95%之間的乳化容量。根據(jù)本發(fā)明的粉狀植物蛋白在干燥方法后具有大于92%的固形物含量。在本發(fā)明中，使用Polytron均化器(PT 45-80型，配備有容易-清潔分散聚集物參考(Easy-clean dispersing aggregate reference) B99582/Bioblock 公司)，作為蛋白和油的某個(gè)濃度的函數(shù)，乳化容量(以下稱作“EC”)對(duì)應(yīng)于離心后形成的穩(wěn)定乳液“膏體”的百分比。更確切地，這個(gè)試驗(yàn)(稱作試驗(yàn)B)在于-一個(gè)高邊2L罐(深23.5cm，直徑11. 5cm)中制備等同于250ml脫礦質(zhì)水中2. 0%
蛋白N625的蛋白溶液，-引入磁棒(參考號(hào)ECN442-4510/VWR公司)，
-在IKAeRCTClassic牌磁力攪拌器上以IlOOrpm的速度混合蛋白溶液10分鐘，-準(zhǔn)備250ml食品級(jí)菜籽油，-取出磁棒，-將Polytron分散聚集物(PT45-80)浸入這種蛋白溶液至蛋白溶液的一半高度，-設(shè)定攪拌速度至5.5 (在5和6之間)，即,15200rpm和15450rpm之間，-開始攪拌并且經(jīng)I分鐘傾倒至250ml菜籽油中，-轉(zhuǎn)移乳液至燒杯中，
-在兩個(gè)50ml刻度離心管中精確稱量出2份35.Og乳液，-在20°C以1500g離心5分鐘，-測量離心后泡沫的體積，-測量離心后的總體積(沉淀物+水+泡沫)，-檢查兩只管之間和兩個(gè)相同試驗(yàn)之間的可重復(fù)性。借助以下等式，通過計(jì)算確定乳化容量
1 心Ii I泡沫的體枳
CE = .............................................................................................................................. X 100
離心后的總體枳根據(jù)本發(fā)明的功能性植物蛋白優(yōu)選具有根據(jù)試驗(yàn)B所測量的在65%和95%之間并且優(yōu)先在70%和95%之間的乳化容量。在本發(fā)明中，乳液化容量根據(jù)以下描述的試驗(yàn)C測量-通過在20°C±2° C在250g蒸餾水中摻入50g樣品(霧化的功能性植物蛋白粉末)伴隨以250rpm的速度劇烈攪拌2分鐘，制備蛋白懸液；-向這個(gè)懸液經(jīng)30秒滴加摻入250g向日葵油，伴隨以250rpm的速度的連續(xù)劇烈攪拌；-攪拌2.5分鐘；-添加Ilg細(xì)食鹽至蛋白/7jC /油/混合物；-以250rpm繼續(xù)攪拌30秒；-用蛋白/水/油/鹽/混合物填充3個(gè)儲(chǔ)存罐；-卷邊密封這些罐；-將第一個(gè)罐在4°C±2° C于冰箱中放置24小時(shí)；-將第二個(gè)罐在75°C±2° C的水浴上巴氏消毒I小時(shí)30分鐘，并且然后將它置于冷水浴中I小時(shí)，并且將所述罐在4° C±2° C在冰箱中儲(chǔ)存24小時(shí)；-將第三個(gè)罐在高壓釜中在120°C滅菌I小時(shí)，并且然后將該罐置于冷水浴中I小時(shí)，并且將所述罐在4° C±2° C在冰箱中儲(chǔ)存24小時(shí)；-在24小時(shí)儲(chǔ)存后，測量每個(gè)罐中的粘度(Brookfieldhelipath-攪拌速度5rpm)。根據(jù)本發(fā)明的功能性植物蛋白優(yōu)選具有對(duì)于直接在4° C放置24小時(shí)的樣品，根據(jù)試驗(yàn)C所測量的在700000mPa. s和1200000mPa. s之間并且優(yōu)先750000mPa. s和1200000mPa. s之間的乳液化容量(對(duì)于馬鈴薯蛋白例外，對(duì)于直接在4° C放置24小時(shí)的樣品，它具有在400000mPa. s和600000mPa. s之間的乳液化容量)，以及對(duì)于在75° C處理并隨后在4° C放置24小時(shí)的樣品，500000mPa. s和IlOOOOOmPa. s之間的乳液化容量。當(dāng)它們處于蛋白粉末形式(粉狀蛋白)時(shí)，基于干重，根據(jù)本發(fā)明的功能性植物蛋白有利地具有90%和95%之間并且優(yōu)先大于92%的固形物含量，和大于60%的總蛋白含量。為確定總蛋白含量，根據(jù)Dumas方法進(jìn)行樣品中所含有的可溶性氮部的測定，并且然后通過表述為干燥產(chǎn)物重量百分?jǐn)?shù)的氮含量乘以系數(shù)6. 25獲得總蛋白含量。該方法是本領(lǐng)域那些技術(shù)人員熟知的。根據(jù)本發(fā)明的功能性植物蛋白有利地具有對(duì)于直接在4° C放置24小時(shí)的樣品，根據(jù)試驗(yàn)D所測量在IOOOOmPa. s和250000mPa. s之間，并且優(yōu)先在IOOOOmPa. s和50000mPa. s之間的膠化容量，以及對(duì)于在75° C處理并然后在4° C放置24小時(shí)的樣品，在IOOOOmPa. s和50000mPa. s之間的膠化容量。在本發(fā)明中，膠化容量根據(jù)下文描述的試驗(yàn)D測量 -通過在20°C±2° C在250g蒸餾水中摻入50g樣品(霧化的功能性植物蛋白粉末)伴隨以250rpm的速度劇烈攪拌2分鐘，制備蛋白懸液；-用蛋白/水混合物填充3個(gè)儲(chǔ)存罐；-卷邊密封這些罐；-將第一個(gè)罐在4°C±2° C于冰箱中放置24小時(shí)；-將第二個(gè)罐在75°C±2° C的水浴上巴氏消毒lhr30分鐘，并且然后將該罐置于冷水浴中I小時(shí)，并且將所述罐在4° C±2° C在冰箱中儲(chǔ)存24小時(shí)；-將第三個(gè)罐在高壓釜中在120°C滅菌I小時(shí)，并且然后將這個(gè)罐置于冷水浴中I小時(shí)，并且將所述罐在4° C±2° C在冰箱中儲(chǔ)存24小時(shí)；-在24小時(shí)儲(chǔ)存后，測量每個(gè)罐中的粘度(Brookfieldhelipath-攪拌速度5rpm)。在粉狀形式下，根據(jù)本發(fā)明的功能性植物蛋白有利地具有根據(jù)試驗(yàn)E所測量的大于或等于20000mPa. S、優(yōu)先大于或等于21000mPa. s,并且甚至更優(yōu)先在21000mPa. s和IOOOOOmPa. s 之間的 20° C±2° C 粘度。在本發(fā)明中的，粘度根據(jù)下文描述的試驗(yàn)E測量-通過在20°C±2° C在250g蒸餾水中摻入50. Og樣品(霧化的功能性植物蛋白粉末)伴隨以250rpm的速度劇烈攪拌2分鐘，制備蛋白懸液；-用蛋白/水混合物填充一個(gè)儲(chǔ)存罐；-在20°C±2° C測量這個(gè)罐的內(nèi)容物的粘度(Brookfield helipath-攪拌速度5rpm)0當(dāng)?shù)鞍滓呀?jīng)處于液體形式或提取物形式時(shí)，在一個(gè)儲(chǔ)存罐中放置250ml的所述液體或提取物，并且在20° C±2° C測量該罐的內(nèi)容物的粘度(Brookfield helipath-攪拌速度5rpm)。本發(fā)明的功能性植物蛋白也沒有傾析，即具有優(yōu)異的懸浮行為，這大大促進(jìn)它們用于工業(yè)方法中并且因此代表一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。在250ml刻度量筒中測量懸浮行為。在重構(gòu)250ml含有15%根據(jù)本發(fā)明的粒狀粉末的溶液后(霧化的植物蛋白在脫礦質(zhì)水中水合10分鐘以便克服離子力)，每小時(shí)測量傾析體積，持續(xù)7小時(shí)，并且然后在24小時(shí)和48小時(shí)后，測量傾析體積。不存在粒狀粉末的傾析，甚至在等待48小時(shí)后。有利地，根據(jù)本發(fā)明的功能性植物蛋白具有小于50ng/g的己醛含量，和-小于15pg/g并且優(yōu)先小于10pg/g的2-甲氧基_3-(1_甲基丙基)吡嗪(標(biāo)注為PD的含量，和-小于15pg/g并且優(yōu)先小于10pg/g的2-甲氧基_3_異丙基_5或6_甲基卩比嗪(標(biāo)注為P2)的含量，和-小于15pg/g并且優(yōu)先小于10pg/g的2-甲氧基_3_異丙基卩比嗪(標(biāo)注為P3)的
含量。 根據(jù)本發(fā)明的或可以經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的功能性植物蛋白使可能制備以下組合物成，這些組合物特別適于多樣化的領(lǐng)域，如食品部門、制藥、化妝品、農(nóng)業(yè)化學(xué)、建筑材料和紙板。因此，本發(fā)明特別涉及了包括根據(jù)本發(fā)明的或經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明方法獲得的至少一種植物蛋白的組合物，特別是食品的、藥物的、化妝品的或農(nóng)業(yè)化學(xué)的組合物。特別是，本發(fā)明也涉及根據(jù)本發(fā)明的或經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明方法獲得的植物蛋白在制造食品中的用途。當(dāng)閱讀以下實(shí)例時(shí)，將更清楚地理解本發(fā)明，這些實(shí)例意在通過簡單呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案和某些有利特性而是說明性的，并且不是限制性的。實(shí)例I :根據(jù)本發(fā)明的可溶性和功能性豌豆蛋白的制備通過在配備有100 μ m格柵的Alpine錘磨機(jī)上研磨去皮飼用豌豆制備豌豆粉。然后在水中浸泡含有87%固形物的300kg粉末至基于干重25%終濃度，pH 6. 5。含有25%固形物(即，因此為261kg干粉)的1044kg粉末懸液然后與500kg水一起導(dǎo)入中由14級(jí)組成的水力旋流器組中。它在第5級(jí)與粉末懸液一起進(jìn)料。該分離導(dǎo)致與第I級(jí)輸出物相對(duì)應(yīng)的輕質(zhì)相產(chǎn)生。它由蛋白、內(nèi)部纖維和可溶性物質(zhì)的混合物組成。作為混合物(基于總干重142kg)，在水力旋流器出口處的這種輕質(zhì)相含有纖維(按重量計(jì)約14. 8%,即21kg干重)、蛋白(按重量計(jì)約42. 8%,即60. 8kg干重)和可溶性物質(zhì)(按重量計(jì)約42. 4%，即60. 2kg干重)。該部分具有10%的固形物含量。在用于加工馬鈴薯的工業(yè)用淀粉單元中所用的Westfalia離心傾析器上分離出纖維。離開離心傾析器的輕質(zhì)相含有蛋白和可溶性物質(zhì)的混合物，而重質(zhì)相含有豌豆纖維。重質(zhì)相含有105kg纖維，該纖維含有20%固形物。應(yīng)當(dāng)指出，幾乎所有纖維實(shí)際上發(fā)現(xiàn)于該部分中。就蛋白和可溶性物質(zhì)部分而言，它含有在溶液中的可溶性物質(zhì)和蛋白的1142kg混合物(含有6%固形物的部分)。通過調(diào)節(jié)離開離心傾析器的輕質(zhì)相至pH 4.5并加熱至50° C，使蛋白至其等電點(diǎn)絮凝。因此絮凝的蛋白在熟化罐中留置10分鐘。然后在離心傾析器上進(jìn)行可溶性物質(zhì)/蛋白的分離。
在熟化罐出口處獲得混合物然后以5m3/h的流速送入離心傾析器。獲得重質(zhì)相或“可溶性天然蛋白提取物”，它具有25%的固形物含量、85%的蛋白含量(N6.25)和30000mPa. s的20° C±2° C粘度。通過添加氫氧化鈉糾正蛋白提取物的pH 4. 5至值6. 6。如此獲得的蛋白提取物經(jīng)歷在Simplex SDH注入器或灌注室中122° C熱處理O. 2秒，并且然后通過在真空下的膨脹容器中減壓或瞬時(shí)冷卻法冷卻至45. 5° C。最后，在MSD塔(多級(jí)干燥器)上，在以下條件下進(jìn)行霧化。選擇MSD霧化塔，并且用衍生自Simplex注入器的豌豆蛋白填充。干燥空氣以180° C進(jìn)入，并且以80° C離開，用80° C的空氣加熱在該塔底部處的固定床。
在霧化塔的出口處，產(chǎn)物行進(jìn)到振動(dòng)流化床上，在這里它冷卻至室溫?？梢杂欣剡M(jìn)行細(xì)屑的再循環(huán)。 該套操作允許生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的豌豆蛋白粉末，它具有200 μ m平均直徑和O. 4平均密度。實(shí)例2:根據(jù)本發(fā)明的可溶性和功能性馬鈴薯蛋白的制備清洗IOOkg馬鈴薯并且在Nivoba牌挫上磨碎。磨碎的馬鈴薯懸浮在IOkg飲用水中。在Westfalia離心傾析器上，從磨碎的馬鈴薯和水的混合物提取85kg紅色水，所述紅色水具有4. 5%的固形物含量和約55%的蛋白含量。通過添加鹽酸(37%)調(diào)節(jié)紅色水至pH 5，使紅色水中含有的蛋白至其等電點(diǎn)絮凝。在Westfalia離心傾析器中提取蛋白。獲得I. 14kg純的蛋白，將該蛋白重懸于水中，從而獲得含有35%固形物和85%蛋白含量(N6. 25)的蛋白提取物。通過添加氫氧化鈉糾正蛋白提取物的pH至值7. O。如此獲得的蛋白提取物經(jīng)歷在Simplex SDH注入器或灌注室中125° C熱處理O. 8秒，并且然后通過在真空下的膨脹容器中減壓或瞬時(shí)冷卻法冷卻至65° C。最終在配備有渦輪機(jī)的NiiO塔上霧化，無細(xì)粒子再循環(huán)。該套操作允許根據(jù)生產(chǎn)本發(fā)明的馬鈴薯蛋白粉末，它具有80 μ m平均直徑和O. 4平均密度。實(shí)例3 :熱處理之前的比較實(shí)例(豌豆蛋白)在表I中，將根據(jù)本發(fā)明和通過使用實(shí)例I中描述的方法制備的豌豆蛋白SF與未曾經(jīng)歷根據(jù)本發(fā)明官能化方法的豌豆蛋白(對(duì)照s)進(jìn)行比較。
權(quán)利要求
1.一種用于制造可溶性和功能性植物蛋白的方法，其特征在于它包括由O. Ol至Is處理組成的至少一個(gè)官能化步驟，由以下步驟組成 -將可溶性植物蛋白加熱到100° C至160° C溫度的一個(gè)步驟； -冷卻所述加熱的植物蛋白的一個(gè)步驟。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于蛋白加熱步驟通過與水蒸氣的熱交換進(jìn)行。
3.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于冷卻加熱的蛋白的步驟通過降低壓力使低于絕對(duì)值300mbar進(jìn)行。
4.如權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于官能化步驟之前，它包括由以下組成的步驟 1)使一種植物粉末懸浮于水中； 2)從懸液中的植物粉末提取淀粉和纖維，從而獲得具有固形物含量按重量計(jì)3%至15%的一種蛋白懸液； 3)從所述蛋白懸液提取具有固形物含量按重量計(jì)大于15%的一種蛋白提取物。
5.如權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于官能化步驟之前或之后，它包括校正蛋白提取物的pH至6. 2和9之間的一個(gè)步驟。
6.如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于經(jīng)歷官能化步驟的蛋白提取物具有基于干重大于60%的一個(gè)蛋白含量。
7.如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于經(jīng)歷官能化步驟的蛋白提取物具有根據(jù)試驗(yàn)E所測量的在IOOOOmPa. s和IOOOOOmPa. s之間的20° C±2° C粘度。
8.如權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于它還包括霧化重溶于水中的這一加熱的功能性植物蛋白的一個(gè)步驟。
9.一種用于將無功能性植物蛋白轉(zhuǎn)化成功能性植物蛋白的方法，其特征在于它包括由O.01至Is處理組成的至少一個(gè)官能化步驟，由以下步驟組成 -將可溶性植物蛋白加熱到100° C至160° C溫度的一個(gè)步驟； -冷卻所述加熱的可溶性植物蛋白的一個(gè)步驟。
10.一種植物蛋白，其特征在于它具有 -根據(jù)試驗(yàn)A所測量的大于50%的一個(gè)水溶解度； -對(duì)于在4 ° C放置24小時(shí)的一個(gè)樣品，根據(jù)試驗(yàn)C所測量的在700000mPa. s和1200000mPa. s之間并且優(yōu)先750000mPa. s和1200000mPa. s之間的一個(gè)乳液化容量，以及對(duì)于在75° C巴氏消毒并然后在4° C放置24小時(shí)的一個(gè)樣品，在500000mPa. s和IlOOOOOmPa. s之間的一個(gè)乳液化容量； -根據(jù)試驗(yàn)B所測量的在70%和95%之間的一個(gè)乳化容量。
11.一種馬鈴薯蛋白，其特征在于它具有 -根據(jù)試驗(yàn)A所測量的大于25%的一個(gè)水溶解度； -對(duì)于在4 ° C放置24小時(shí)的一個(gè)樣品，根據(jù)試驗(yàn)C所測量的在400000mPa. s和600000mPa. s之間的乳液化容量，以及對(duì)于在75° C巴氏消毒并然后在4° C放置24小時(shí)的一個(gè)樣品，在500000mPa. s和IlOOOOOmPa. s之間的一個(gè)乳液化容量； -根據(jù)試驗(yàn)B所測量的在65%和95%之間并且優(yōu)先在70%和95%之間的乳化容量。
12.如權(quán)利要求10或11所述的植物蛋白，其特征在于它具有對(duì)于在4°C放置24小時(shí)的一個(gè)樣品，根據(jù)試驗(yàn)D所測量在IOOOOmPa. s和250000mPa. s之間的，并且優(yōu)先在IOOOOmPa. s和50000mPa. s之間的一個(gè)膠化容量，以及對(duì)于在75° C巴氏消毒并然后在4° C放置24小時(shí)的一個(gè)樣品，在IOOOOOmPa. s和500000mPa. s之間的一個(gè)膠化容量。
13.如權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的植物蛋白，其特征在于它具有基于干重大于60%的一個(gè)總蛋白含量。
14.如權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的植物蛋白，其特征在于它具有根據(jù)試驗(yàn)E所測量的大于或等于20000mPa. s的20° C±2° C粘度。
15.如權(quán)利要求10至14中任一項(xiàng)所述的植物蛋白，其特征在于它具有小于50ng/g的一個(gè)己醛含量和以下物質(zhì)的含量 -小于15pg/g并且優(yōu)先小于10pg/g的2-甲氧基-3-(1-甲基丙基)卩比嗪,和 -小于15pg/g并且優(yōu)先小于10pg/g的2-甲氧基-3-異丙基-5-甲基卩比嗪或或2-甲氧基-3-異丙基-6-甲基吡嗪，和 -小于15pg/g并且優(yōu)先小于10pg/g的2-甲氧基-3-異丙基卩比嗪。
16.一種組合物，其特征在于它包括根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)或根據(jù)權(quán)利要求10至15中任一項(xiàng)所述的方法所獲得的至少一種植物蛋白。
17.一種蛋白在制造食品中的用途，所述蛋白如權(quán)利要求10至15中的任一項(xiàng)所述或可以經(jīng)由實(shí)施如權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)所述的方法獲得。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造可溶性和功能性植物蛋白的方法，其特征在于它包括由0.01s至1s處理組成的至少一個(gè)官能化步驟，由以下步驟組成在100℃至160℃的溫度加熱植物蛋白的步驟，以及冷卻加熱的植物蛋白的步驟。本發(fā)明還涉及用于將無功能性植物蛋白轉(zhuǎn)化功能性蛋白的方法。本發(fā)明的另一個(gè)主題是植物蛋白，其特征在于它具有大于50%的水中溶解度(其中馬鈴薯蛋白例外，它的水溶解度是25%)、對(duì)于直接在4℃放置24小時(shí)的樣品而言700000mPa.s和1200000mPa.s之間的乳化容量(其中馬鈴薯蛋白例外，對(duì)于直接在4℃放置24小時(shí)的樣品，它的乳化容量在400000mPa.s和600000mPa.s之間)和對(duì)于在75℃處理然后在4℃放置24小時(shí)的樣品而言500000mPa.s和1100000mPa.s之間的乳液化容量和70%和95%之間的乳化容量。本發(fā)明的另一主題是所述植物蛋白在制造食品中的用途。
文檔編號(hào)A23J3/14GK102858186SQ201180018209
公開日2013年1月2日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者克萊爾·達(dá)雷恩, 達(dá)米恩·帕斯 申請人:羅蓋特兄弟公司