ВЫСОКОРАСТВОРИМЫЙ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СОЕВЫЙ БЕЛОК Российский патент 2005 года по МПК A23J3/16 A23J3/14 A23L1/305 A23L2/66 A23C11/10 

1. Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к соевому белку высокой молекулярной массы. Высокомолекулярный соевый белок имеет требуемые вкусовые и функциональные свойства, например высокую водорастворимость, эмульгируемость, низкий коэффициент седиментации и вязкости.

2. Описание известного уровня техники

Преимущества соевого белка имеют хорошее документальное подтверждение. Холестерин вызывает серьезную озабоченность потребителей всего промышленно развитого мира. Хорошо известно, что продукты растительного происхождения не содержат холестерина. Проводимые в течение десятков лет исследования по гигиене питания показывают, что включение соевого белка в рацион фактически снижает уровни содержания холестерина в сыворотке людей, относящихся к группе риска. Чем выше уровень содержания холестерина, тем эффективнее этот уровень снижается соевыми белками.

Соя имеет наивысшее содержание белка из всех зерновых и растений из семейства бобовых. В частности, соя имеет около 40% белка, в то время как его содержание у растений из семейства бобовых составляет 20-30%, а у зерновых содержание белка достигает, приблизительно, 8-15%. Соя содержит также около 20% масла, в то время как остальное сухое вещество представляет также около 20% масла, в то время как остальное сухое вещество представляет собой, главным образом, углеводы (35%). Соя, в пересчете на сырую массу (как есть), содержит около 35% белка, 17% масла, 31% углеводов и 4,4% зольного вещества.

Как запасной белок, так и липидные тела у сои находятся в используемой мякоти (называемой семядолями). Клеточные стенки семядолей содержат также сложные углеводы (или диетическую клетчатку). Наружный слой клеток (называемый семенной оболочкой) составляет около 8% общей массы сои. Сырая лущеная соя состоит, в зависимости от сорта, на приблизительно 18% из масла, на 15% из растворимых углеводов, на 15% из нерастворимых углеводов, на 14% из влаги и зольного вещества и на 38% из белка.

В процессе технологической обработки сою вначале тщательно отбирают по цвету и величине. Затем сою чистят, кондиционируют (для облегчения удаления шелухи), дробят, лущат и плющат на вальцах с получением хлопьев. Хлопья подвергают обработке в ванне с растворителем для удаления масла. Растворитель удаляют, хлопья сушат с получением обезжиренных соевых хлопьев, которые являются основой любых соевых белковых продуктов. Несмотря на большое количество продуктов на рынке, существует всего лишь три типа соевых белков: соевая мука, дериват, содержащий соевый белок, и соевый белковый концентрат.

Соевая мука представляет собой простейшие формы соевого белка, содержание которого в муке составляет приблизительно 50%. Соевую муку получают посредством простого помола и просеивания обезжиренных хлопьев. Посредством этой простой обработки получают соевую муку с многими характеристиками сои. Фактически весь белок соевой муки находится в натуральной форме и имеет молекулярную массу менее приблизительно 800000, как показано на Фиг.4. Недостатки технологии являются причиной того, что соевая мука крайне различается по качеству.

Соевая мука и крупа производятся в больших количествах и используются, главным образом, в хлебобулочных изделиях, закусочных пищевых продуктах и кормах для домашних животных, где высокие вкусовые характеристики не являются проблемой. Гранулированная соевая мука представляет собой начальную попытку имитации либо улучшения консистенции мясных продуктов. Структурирование не изменяет состава соевой муки и лишь слегка снижает вкусовые характеристики. Основное применение гранулированная соевая мука находит в производстве недорогих мясных продуктов либо кормов для домашних животных.

Дериваты, содержащие соевый белок, получают посредством стандартного химического выделения, извлечения белка из обезжиренных хлопьев посредством солюбилизации (щелочное экстрагирование при рН 7-10) и отделения с последующим изоэлектрическим осаждением. В результате этого дериваты, в пересчете на сухое вещество, на 90% состоят из белка. Дериваты можно получать с высоким процентным содержанием растворимого белка и низкими вкусовыми характеристиками. Они не содержат диетической клетчатки и иногда имеют высокое содержание натрия, т.е. обладают свойствами, которые ограничивают их применение. Технологическая обработка, включающая выделение, является сравнительно сложным процессом, и большая часть соевого белка теряется в процессе центрифугирования, что и обусловливает высокую стоимость дериватов. Основное применение дериваты находят в суррогатах молочных продуктов, например в рецептурах молочных продуктов для детей и заменителях молока.

Соевые концентраты содержат как минимум 60% белка, и, как правило, этот показатель достигает приблизительно 70%. Разработано огромное количество вариантов применения соевых белковых и гранулированных концентратов в технологических процессах переработки пищевых продуктов, мяса, птицы, рыбы, зерновых и молочных продуктов.

Соевые белковые концентраты получают посредством удаления растворимых углеводов из обезжиренной мякоти сои. Наиболее распространенными способами удаления углеводов является экстрагирование водным спиртом (60-80% этиловый спирт) либо кислотное выщелачивание (изоэлектрический раствор, рН 4,5). Однако как при экстрагировании водным спиртом, так и при кислотном выщелачивании по сути весь белок становится нерастворимым. Растворимость белка в случае кислотного выщелачивания можно восстановить путем нейтрализации.

В патенте США №4,234,620 (на имя Говарда (Howard) и др.) описывается способ получения водорастворимых агрегатов белка растительного происхождения из соевых белковых концентратов, полученных посредством экстрагирования водным раствором спирта. Профиль молекулярной массы растворимых белков продукта, полученного согласно способу Говарда и др., изображен на Фиг.3. Сравнивая представленный профиль с профилем молекулярной массы немодифицированной коммерческой соевой муки (Фиг.4), видно, что значительное количество растворимых белков в продукте, полученном согласно способу Говарда и др., превращено в высокомолекулярные агрегаты.

Говард и др. описывает соевые продукты, коэффициент растворимости азота (″NSI″) которых составляет самое большее 72. Говард и др. описывает также соевые белки с высоким коэффициентом растворимости азота, которые включают самое большее около 50% (мас.) растворимых белков, или самое большее около 36% от общего количества белков, с молекулярной массой более одного миллиона. Говард и др. описывает также соевые белковые агрегаты, значительная часть белка которых имеет молекулярную массу в пределах 1000-380000.

Настоящее изобретение представляет собой композицию из материала растительного происхождения, содержащую высокорастворимые, высокомолекулярные агрегаты белка растительного происхождения, где структура белка не подвергалась модификации органическим растворителем, например водным раствором спирта. В частности, в соответствии с настоящим способом соевая мука используется в качестве исходного материала с последующим агрегированием низкомолекулярных белков соевой муки в высокомолекулярные белки без применения органического растворителя, например водного раствора спирта, для модифицирования структуры белка.

Целью настоящего изобретения является получение высокорастворимых, высокомолекулярных агрегатов белка растительного происхождения из соевой муки без применения спирта или других органических растворителей для модифицирования структуры белков.

Дополнительной целью настоящего изобретения является получение агрегатов соевого белка с высоким коэффициентом растворимости азота, состоящих приблизительно на три четверти из растворимых белков, или на 64% от общей массы белка, с молекулярной массой более 800000.

Дополнительной целью настоящего изобретения является получение соевых белков с коэффициентом растворимости азота более чем 85.

Дополнительной целью настоящего изобретения является получение соевого белкового продукта, по сути не имеющего белков в диапазоне молекулярной массы 1000-380000, благодаря чему продукт включает, главным образом, высокомолекулярные белковые агрегаты и по сути не имеет остатков немодифицированного натурального белка.

Дополнительной целью настоящего изобретения является получение соевых белков, имеющих высокую степень оседания и низкую вязкость.

Согласно другому варианту осуществления настоящее изобретение относится к способу получения белкового продукта, включающему:

а) получение соевого материала, обезжиренного гексаном; b) регулирование рН упомянутого материала; с) нагревание упомянутого материала при эффективной температуре в течение эффективного периода времени; d) удаление клетчатки из упомянутого материала; е) тепловую обработку упомянутого материала; и f) высушивание упомянутого материала. Упомянутый продукт в последующем может использоваться в жидких или сухих концентратах для приготовления безалкогольных напитков, пищевых или кормовых продуктах.

Согласно одному из вариантов осуществления настоящим изобретением предоставляется композиция из материала растительного происхождения, включающая высокорастворимые, высокомолекулярные агрегаты белков растительного происхождения, где структура белков не подвергалась модификации органическим растворителем.

Согласно другому своему варианту настоящим изобретением предоставляется соевый белковый продукт, полученный из соевого материала, имеющего менее приблизительно 5% (мас.) белка молекулярной массы, превышающей приблизительно 800000, где растворитель для модифицирования структуры белка упомянутого материала не используется и где продукт имеет как минимум приблизительно 55% (мас.) белка от общей сухой массы упомянутого продукта, коэффициент растворимости азота (NSI) как минимум около 85 и как минимум около 65% (мас.) белка упомянутого продукта имеет молекулярную массу более приблизительно 800000.

Согласно другому варианту настоящее изобретение предоставляет способ получения соевого белкового продукта из соевого материала, включающий стадии суспендирования соевого материала в воде, причем упомянутый материал является по существу обезжиренным; регулирования рН упомянутого материала; удаления клетчатки из упомянутого материала и нагревания упомянутого материала.

Согласно другому варианту настоящее изобретение предоставляет жидкий или сухой концентрат для приготовления безалкогольных напитков, пищевой или кормовой продукт, включающий соевый белковый продукт, полученный способом, включающим стадии суспендирования соевого материала в воде, причем упомянутый материал является по существу обезжиренным; регулирования рН упомянутого материала; удаления клетчатки из упомянутого материала и нагревания упомянутого материала.

Согласно другому варианту настоящее изобретение предоставляет композицию из материала растительного происхождения, включающую высокорастворимые, высокомолекулярные агрегаты белка растительного происхождения, где упомянутая композиция имеет коэффициент растворимости азота (NSI) более чем приблизительно 85.

Согласно другому варианту настоящее изобретение предоставляет композицию из материала растительного происхождения, включающую высокорастворимые, высокомолекулярные агрегаты белка растительного происхождения, где приблизительно 75% (мас.) агрегатов белка имеют молекулярную массу более 380000.

Согласно еще одному из вариантов настоящее изобретение предоставляет композицию из материала растительного происхождения, включающую высокорастворимые, высокомолекулярные агрегаты белка растительного происхождения, где как минимум около 65% (мас.) агрегатов белка имеют молекулярную массу более чем приблизительно 800000.

Вышеупомянутые и другие отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения, а также способа их достижения, станут более очевидными и само изобретение будет более понятным со ссылкой на последующее описание вариантов осуществления настоящего изобретения в сочетании с прилагаемыми рисунками, на которых:

На Фиг.1 изображен профиль молекулярной массы продукта, полученного в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, где клетчатка была удалена из соевой муки, а белки агрегированы с получением соевого белкового концентрата, имеющего высокомолекулярные белковые агрегаты, благодаря чему около 75% белков имеют молекулярную массу более 800000;

На Фиг.2 изображен профиль молекулярной массы продукта, полученного в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, где профиль углеводородов настоящего изобретения был модифицирован с помощью фермента;

На Фиг.3 изображен профиль молекулярной массы коммерческого соевого белкового концентрата, полученного по способу Говарда и др. (патент США №4,234,620);

На Фиг.4 изображен профиль молекулярной массы коммерческой соевой муки, почти все белки которой имеют молекулярную массу менее 800000;

На Фиг.5 изображен профиль молекулярной массы коммерческого деривата, содержащего соевый белок, приблизительно 85% белков которого имеют молекулярную массу менее 800000;

На Фиг.6 изображен профиль молекулярной массы продукта, полученного в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, подобный представленному на Фиг.1, но без варки паром, где приблизительно 92% белков упомянутого продукта имеют молекулярную массу менее чем 800000.

Примеры, приведенные в настоящем описании, иллюстрируют предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, и эти примеры не должны рассматриваться как ограничивающие каким-либо образом объем настоящего изобретения.

Композиция из материала растительного происхождения, полученная согласно настоящему изобретению, включает высокорастворимые, высокомолекулярные агрегаты белка растительного происхождения, где структура белка не подвергалась модификации с помощью растворителя, например, водного раствора спирта.

Настоящий способ производства белкового продукта включает: а) получение соевого материала, обезжиренного гексаном; b) регулирование рН упомянутого материала; с) нагревание упомянутого материала при эффективной температуре в течение эффективного периода времени; d) удаление клетчатки из упомянутого материала; е) тепловую обработку упомянутого материала; и f) высушивание упомянутого материала. Упомянутый продукт в последующем может использоваться в жидких или сухих концентратах для приготовления безалкогольных напитков, пищевых или кормовых продуктов.

Настоящий способ также, в целом, включает: 1) лущение цельной сои; 2) плющение лущеной сои на вальцах с получением хлопьев; 3) экстрагирование соевого масла из превращенной в хлопья сои гексаном, растворителем; 4) удаление растворителя из обезжиренных соевых хлопьев без высокотемпературного нагревания или заваривания с получением "светлых" хлопьев; 5) размол хлопьев с получением соевой муки; и 6) удаление клетчатки из соевой муки и ее белков. Вышеописанные стадии 1-4 обычно называют процессом экстрагирования сои. Общая процедура осуществления вышеописанных стадий 1-5 хорошо понятна (см. патент США №5,097,017 на имя Конвински (Konwinski) и патент США №3,897,574 на имя Пасса (Pass), каждый из которых переуступлен владельцу настоящего изобретения, которые специально включены в настоящее описание в виде ссылки; "Extraction of Oil from Soybeans", J. Am. Oil Chem. Soc., 58, 157 (1981) и "Solvent Extraction of Soybeans", J. Am. Oil. Chem. Soc., 55, 754 (1978).

Первой вышеописанной стадией является лущение. Лущение представляет собой процесс, в ходе которого с цельной сои удаляется соевая шелуха. Перед лущением соя тщательно очищается с целью удаления инородных примесей для того, чтобы продукт не оказался загрязненным красящими веществами. Соя перед лущением обычно дробится на приблизительно 6-8 кусочков.

Шелуха, как правило, составляет около 8% массы цельной сои. Лущеная соя включает около 10% воды, 40% белка, 20% жира, а остальную часть составляют, главным образом, углеводы, клетчатка и минеральные вещества.

Второй вышеописанной стадией является процесс плющения на вальцах с получением хлопьев. Соя перед плющением кондиционируется путем регулирования влажности и температуры для того, чтобы придать кусочкам сои достаточную пластичность. Кондиционированные кусочки сои пропускают через плющильные вальцы с получением хлопьев толщиной около 0,25-0,30 мм.

Третьей вышеописанной стадией является удаление соевого масла из хлопьев. Соевые хлопья обезжириваются посредством их контактирования с гексаном для удаления соевого масла. Соевое масло используется в маргарине, шортенинге и других пищевых продуктах и является хорошим источником лецитина, который находит много вариантов полезного применения в качестве эмульгатора.

На четвертой вышеописанной стадии из обезжиренных гексаном соевых хлопьев удаляется растворитель (гексан) без зажаривания с получением "светлых" хлопьев. Этот процесс отличается от традиционных способов извлечения соевого масла гексаном, где хлопья зажариваются и используются на корм животным.

На пятой вышеописанной стадии светлые хлопья размалываются с получением соевой муки. Соевая мука, которая может использоваться в качестве исходного материала для настоящего изобретения, является легко коммерчески доступным продуктом. Коммерческая соевая мука, как правило, включает в своем составе как минимум 50% (52,5%) белка (индекс питательной ценности 6,25); около 30-40% (34,6%) углеводов; около 5-10% (6%) влаги; около 5-10% (6%) зольного вещества; около 2-3% (2,5%) сырой клетчатки и менее 1% (0,9%) жира (экстрагирование эфиром).

Показатель диспергируемости белка (PDI) соевой муки может достигать 90, для соевой муки-прохода через сито №80. Показатель диспергируемости белка определяется Американским Обществом Нефтехимиков (AOCS) по методу Ва 10-65. Показатель диспергируемости белка 90 будет иметь ферментативно активная соевая мука, не подвергавшаяся тепловой обработке. Номер 80 означает, что более 95% соевой муки проходит через сито 80 меш (0,178 мм) в соответствии с стандартом США.

Следующая стадия настоящего изобретения включает удаление клетчатки из упомянутого материала и агрегирование входящих в его состав белков. Исходный материал вначале предпочтительно суспендируется в воде. В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения вода предварительно подогревается. Подходящая температура составляет 50°С, и суспензия включает около 10-20% твердых веществ.

Для того чтобы суспендировать исходный материал, его, как правило, необходимо несколько взбалтывать или перемешивать. Одним из приспособлений для осуществления перемешивания является пропеллерная мешалка.

Следующей описываемой операцией является удаление клетчатки для получения как минимум 50-60% содержания белка в продукте (в пересчете на общее сухое вещество), в более предпочтительном варианте 66% содержания белка с приблизительно 70% выходом продукта. Одним из способом удаления клетчатки является регулирование рН суспензии до уровня приблизительно 7-7,5, согласно более предпочтительному варианту 7,4, с помощью гидроксида натрия; нагревание до температуры приблизительно 32,2°С в течение как минимум 30 мин и разделение суспензии с получением осадка и жидкости.

Разделение может осуществляться посредством целого ряда способов физического разделения, например посредством центрифугирования с помощью отстойной центрифуги.

Продукт, полученный после удаления клетчатки, подвергают тепловой обработке. Одним из способов тепловой обработки является паровая варка, которая предпочтительно может осуществляться при температуре как минимум около 110°С и выше или же которая может осуществляться при температуре в пределах 100-150°С. Согласно еще одному из вариантов осуществления суспензия может выдерживаться в двустенном котле с паровой рубашкой. Тепловая обработка производится с целью возбуждения образования агрегатов белка, а также для того, чтобы продукт в случае проверки давал отрицательный результат на сальмонеллу и имел приемлемый микробный профиль. Согласно еще одному из вариантов осуществления продукт с удаленной клетчаткой может концентрироваться с получением более высокого содержания белка, например около 80% белка в пересчете на общее сухое вещество, посредством ультрафильтрации.

Упомянутый продукт имеет множество вариантов использования. Например, он может использоваться в качестве заменителя молока, а также в сухих смесях для приготовления безалкогольных напитков, например шоколадного напитка, ванильного и ананасового напитков; в молочных продуктах, например в йогурте с фруктовыми добавками; в кормовых и лечебных продуктах, например в белковых батончиках; для шприцевания мяса оптовой разделки; в продуктах из рыбного фарша; в эмульгированном мясе; в зерновых продуктах, например блюдах из зернового продукта для завтрака; в хлебобулочных продуктах, например в круглых черничных пышках, а также других жидких или сухих смесях для приготовления безалкогольных напитков, пищевых или кормовых продуктов.

Осадок факультативно высушивают с получением побочного продукта с высоким содержанием клетчатки. В состав побочного продукта входит около 20-25% белка.

Высушенные продукты могут покрываться коммерческим лецитином или другими поверхностно-активными веществами пищевого сорта, например монодиглицеридами, для повышения водорастворимости и снижения комкования упомянутого продукта. Такая покровная добавка может составлять около 0,5%, и ее нанесение может осуществляться в процессе совместной распылительной сушки жидкости и покровного материала.

Методы и Стандарты

1. Метод определения коэффициента растворимости азота (NSI) - метод Американского Общества Нефтехимиков Ва 11-65.

2. Метод определения показателя диспергируемости белка (PDI) - метод Американского Общества Нефтехимиков Ва 10-65.

3. Метод определения коэффициента растворимости: описан в Standard Grades For Dry Milks Including Methods of Analysis, Бюллетень 916, Американский институт молочных продуктов.

4. Метод определения молекулярной массы:

Профиль молекулярной массы определяли с помощью гель-хроматографической колонки (Bio-Sil SEC-400, номер по каталогу 125-0064, Bio-Rad Laboratories, 3300 Regatta Blvd., Richmond, шт. Калифорния, 94804) на высокоэффективной жидкостной хроматографической системе. Подвижная фаза и экстракционный буфер включали 0,4 М раствор NaCl, 0,1 М раствор трис-буфера (гидроксиметиламинометан) и 0,02% раствор NaN₃, рН 7,60. Условия перегонки образца: впрыскивание 20 мкл образца; скорость потока 0,3 мл/мин, изократический раствор. Элюирование контролировали с помощью УФ-детектора Vis (Shimadzu SPD-10Avp/10AVvp) при 292λ. Колонку калибровали и стандартные кривые получали для каждого прогона с помощью белков известной молекулярной массы, что позволяло определять молекулярную массу белков образца (см. П.Эндрюс (Р.Andrews) (1965) Biochem. J., 96, 595-606 "The Gel-Filtration Behavior of Proteins Related to Their Molecular Weight over a Wide Range"). В стандартный набор для гель-фильтрации (номер по каталогу 151-1901, Bio-Rad Laboratories) входили стандартные белки: тиреоглобулин (крупного рогатого скота), γ-глобулин (крупного рогатого скота), овальбумин (куриный), миоглобин (лошадиный) и витамин В12.

Для сравнения, с помощью стандартных кривых молекулярной массы белка были выбраны зоны молекулярной массы, а именно: >8×10; <8×10>1350; и <1350. Эти зоны интегрировали как площадь пиков с помощью программы Shimadzu Chromatography (Class-VPv5.032). Пики, наблюдавшиеся в зоне <1350, считались небелковыми пиками, образованными, главным образом, растворимыми соевыми сахарами. Для вычисления процентного состава общего белка использовали только площадь под белковыми пиками (>1350), наблюдавшимися в определенных зонах.

Образцы для хроматографирования получали следующим образом: 10 г образец экстрагировали в течение 1 ч при комнатной температуре в экстракционном буфере. Вначале образцы диспергировали с помощью лопатки посредством медленного размешивания. Диспергирование некоторых образцов облегчали посредством разбрызгивания в контейнере перед добавлением образца небольшого количества средства, уменьшающего липкость ("Pam"). После диспергирования образцы перемешивали с помощью магнитной мешалки в течение 9 мин, затем рН с помощью 10 N раствора NaOH доводили до 7,6. Перемешивание с помощью магнитной мешалки осуществляли в течение 50 мин. Образцы центрифугировали при 12000×g в течение 30 мин при температуре 10°С и аликвоты супернатантов впрыскивали в гель-хроматографическую колонку.

5. Метод определения вязкости:

450 г воды отвешивали в 800 мл химический стакан с 50 г белкового продукта. Смесь перемешивали с помощью мешалки Biomixer с перемешивающей насадкой (Biospec Products, Box 722, Bartlesville, шт. Оклахома, 74005, номер по каталогу Fisher Scientific 11-504-204) на II скорости в течение 15 с. Боковые стенки химического стакана очищали с помощью лопатки с целью суспендирования несмешанного материала. Смешивание дополнительно осуществляли в течение 15 с. Содержимое отстаивали в течение 10 мин, затем посредством отсасывания удаляли слой пены, в случае ее наличия. Вязкость определяли с помощью вискозиметра Brookfield (модель LVT) с валом №1 при частоте вращения 60 об/мин. Для определения коэффициента вязкости (сантипуазы) по переводной таблице использовали средние показания двух определений, каждое из которых определяли после 60 с вращения.

Упомянутые и прочие аспекты настоящего изобретения можно будет проще понять со ссылкой на один или несколько из последующих примеров.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

22,7 кг соевой муки, имеющей показатель диспергируемости белка (PDI) 86, диспергировали в 235,4 кг воды при температуре 32,2°С и рН доводили до 7,5 с помощью гидроксида натрия. Суспензию перемешивали в течение 30 мин при температуре 32,2°С, после чего центрифугировали в отстойной центрифуге при 6000 оборотов в минуту (об/мин) и частоте вращения дифференциального винта 6 об/мин. Нерастворимый осадок после центрифугирования отбрасывали, супернатант подвергали тепловой обработке в пароварочном аппарате при температуре 115°С с временем выдерживания продукта в аппарате в течение 15 с. После этого полученную суспензию охлаждали до температуры 140°F (60°C) в сосуде с рубашкой, и рН доводили до 7,4 с помощью хлористоводородной кислоты. Затем полученную суспензию подвергали распылительной сушке. Продукт, подвергнутый распылительной сушке, включал 59,0% белка, 1,5% сырой клетчатки, 0,2% жира, 8,0% зольного вещества и 3% влаги.

Профиль молекулярной массы продукта, определенный, как обсуждалось в вышеприведенном разделе "Методы и Стандарты", представлен на Фиг.1, где около 75% белков полученного продукта имеют молекулярную массы более 800000.

Пример 2

22,7 кг соевой муки, имеющей показатель диспергируемости белка (PDI) 86, диспергировали в 235,4 кг воды при температуре 60°C и рН доводили до 7,5 с помощью гидроксида натрия. Суспензию перемешивали в течение 30 мин при температуре 60°C, после чего центрифугировали в отстойной центрифуге. Нерастворимый осадок после центрифугирования отбрасывали, супернатант подвергали тепловой обработке в пароварочном аппарате при температуре 121°С с временем выдерживания продукта в аппарате в течение 15 с. После этого полученную суспензию охлаждали до температуры 48,9°С в сосуде с рубашкой и рН доводили до 7,0 с помощью хлористоводородной кислоты. Затем полученную суспензию подвергали ультрафильтрации на спиральной мембране с полосой пропускания молекулярной массы (MWCO), ограниченной 10000, для удаления приблизительно 75% объема подачи в виде растворенного вещества. Осадок на мембране подвергали тепловой обработке в пароварочном аппарате при температуре 93,3°С с временем выдерживания продукта в аппарате в течение 15 с. После этого осадок охлаждали до температуры 60°С в сосуде с рубашкой и подвергали распылительной сушке.

Осадок имел следующий состав:

Белок (в пересчете на сухое вещество) (%)79,79Влага (%)1,23Зольное вещество (как есть) (%)6,87Сырая клетчатка (как есть) (%)0,8Коэффициент растворимости азота (NSI)96,99

Пример 3

Каждый из продуктов, а именно продукт, полученный согласно Примеру 1; продукт, полученный согласно Примеру 1 без паровой варки; продукт, полученный согласно Примеру 2; образец обезжиренных соевых хлопьев (Central Soya Company) с высоким показателем диспергируемости белка; и коммерческий дериват, содержащий соевый белок (SUPRO 500 Е, Protein Technologies, Incorporated), экстрагировали согласно вышеописанному методу определения молекулярной массы. После этого аликвоты экстрагируемого (растворимого) материала подвергали гель-хроматографированию согласно приведенному ранее описанию. Полученные профили молекулярной массы, профили растворимости белка и профили коэффициента растворимости представлены в таблице 1.

Таблица 1 % распределения молекулярных масс белка во фракциях, растворимых в буфереМолекулярная масса белкаЭкспериментальный продукт Примера 1Экспериментальный продукт Примера 1 без паровой варкиЭкспериментальный продукт Примера 2Обезжиренные соевые хлопья с высоким показателем диспергируемости белкаДериват, содержащий соевый белок>80000073,58,874,51,315,6<80000026,591,225,598,784,4Растворимость белка88 (коэффициент растворимости азота)90 (коэффициент растворимости азота)90 (коэффициент растворимости азота)90 (показатель диспергиру-емости белка)70 (коэффициент растворимости азота)Коэффициент растворимостиОсадок
0,5 млОсадок
0,5 млОсадок
0,5 мл(не определялся)Осадок
20 мл

Профиль молекулярной массы продукта Примера 1 без паровой варки, определенный, как обсуждалось в вышеприведенном разделе "Методы и Стандарты", показан на Фиг.6, где около 92% белков упомянутого продукта имеют молекулярную массу менее 800000.

Профиль молекулярной массы вышеупомянутого коммерческого деривата, содержащего соевый белок, определенный, как обсуждалось в вышеприведенном разделе "Методы и Стандарты", показан на Фиг.5, где около 85% белков упомянутого деривата имеют молекулярную массу менее 800000.

Пример 4

Вязкость экспериментального продукта, полученного согласно процедуре Примера 1, сравнивали с вязкостью коммерческого соевого белкового концентрата и двух коммерческих дериватов, содержащих соевый белок, один из которых имел высокий, а другой низкий коэффициент вязкости. Для определения коэффициента вязкости экспериментального продукта, концентрата и деривата с низким коэффициентом вязкости использовали вышеописанный метод определения вязкости. Подобный же метод, с применением вискозиметра Brookfield модели RVT, использовали в случае деривата с высоким коэффициентом вязкости. Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2Коэффициент вязкости, сП (Па·с)Продукт Примера 1Коммерческий соевый белковый концентратКоммерческий дериват, содержащий соевый белок, с низким коэффициентом вязкостиКоммерческий дериват, содержащий соевый белок, с высоким коэффициентом вязкости8 (0,8)88 (8,8)16 (1,6)300 (30)

Пример 5

Продукт, имеющий профиль молекулярной массы, представленный на Фиг.2, углеводородный профиль которого был модифицирован с помощью фермента, получали следующим образом.

22,7 кг соевой муки, имеющей показатель диспергируемости белка (PDI) 86, диспергировали в 235,4 кг воды при температуре 60°С и рН доводили до 6,0 с помощью хлористоводородной кислоты. К полученной суспензии добавляли 22,7 г фермента альфа-галактозидазы (концентрат VALIDASE AGS 25, Valley Research, Inc., South Bend, Индиана) с последующим перемешиванием в течение 2 ч. С помощью гидроксида натрия рН суспензии доводили до 7,0, после чего центрифугировали в отстойной центрифуге при 6000 об/мин и частоте вращения дифференциального винта 6 об/мин. Нерастворимый осадок после центрифугирования отбрасывали, супернатант подвергали тепловой обработке в пароварочном аппарате при температуре 115°С с временем выдерживания продукта в аппарате в течение 15 сек. После этого полученную суспензию подвергали распылительной сушке. Продукт, подвергнутый распылительной сушке, включал 58,5% белка, 1,5% сырой клетчатки, 0,2% жира, 8,5% зольного вещества и 4% влаги.

Пример 6

Продукт Примера 2 использовали для получения вегетарианского искусственного мяса с 0,5% жира и 3,0% жира (растительное масло), как показано в представленной таблице 3.

Таблица 3Рецептура%%Вода62,3463,34Белковый продукт Примера 21717Натуральная клейковина пшеницы¹105Инулин24Сахар22Соль1,911,91Метилцеллюлоза²1,51,0Говяжий привкус 535557³1,251,25Привкус жирной свинины с корочкой 535087³1,251,25Растительное масло0,53Привкус булочки с горячей сосиской ("хот-дог")³0,250,2¹фирма Midwest Grain Products, Inc.²фирма Dow Chemical Company.³фирма Givaudan Roure.

Предварительно желированный продукт получали посредством смешивания всего инулина (18,1 г) с 420,5 г воды. Остальные ингредиенты, за исключением масла, смешивали после этого с остатком воды при температуре 0°С в вакууме в дробилке-смесителе фирмы Stephan, модель UMC 5 Electronic при 2400 об/мин в течение 90 с. После этого добавляли предварительно приготовленную смесь инулина и масло с последующим дополнительным 90 с перемешиванием. Смесью заполняли сосисочные оболочки, формовали цепочку сосисок, после чего погружали в коптильную жидкость типа Р24, которая представляла собой смесь 1 части коптильной жидкости с 10 частями воды. Затем смесь подвергали тепловой обработке в камере копчения ALKAR по следующей схеме: 8 мин с шариком сухого термометра при температуре 73,9°С, с шариком смоченного термометра при температуре 55,5°С; 10 мин с шариком сухого термометра при температуре 82,2°С, с шариком смоченного термометра при температуре 70,6°С; 10 мин с шариком сухого термометра при температуре 87,8°С, с шариком смоченного термометра при температуре 82,2°С; 11 мин с шариком сухого термометра при температуре 93,3°С, с шариком смоченного термометра при температуре 93,3°С до внутренней температуры 87,8°С; холодный душ в течение 30 мин с шариком сухого термометра при температуре 68,3°С, с шариком смоченного термометра при температуре 51,2°С.

Предварительно подвергнутая варке или кулинарной обработке смесь, в которой был использован белковый продукт, описанный в Примере 2, имела полужидкую консистенцию, легко смешивалась, подвергалась перекачиванию и легко заполняла сосисочные оболочки. Предварительно подвергнутая варке или кулинарной обработке смесь, в которой был использован дериват, содержащий соевый белок, имела высокую вязкость и с трудом заполняла сосисочные оболочки. Продукты, полученные с использованием белкового продукта Примера 2, имели плотную, но упругую консистенцию, разжевываемость и вкус, которые очень напоминали обычные сосиски. Продукты, изготовленные с использованием деривата, содержащего соевый белок, были плотными, однако не имели упругости, разжевываемости и консистенции обычных сосисок.

Пример 7

Безалкогольные напитки из соевого молока, включающие ингредиенты, представленные в таблице 4, получали из продукта Примера 2 и деривата, содержащего соевый белок (SUPRO 760, Protein Technologies, Inc.).

Таблица 4 *Продукт Примера 2*Дериват, содержащий соевый белокРецептура%%Вода89,75690,10Белковый продукт*3,8323,29Сахароза3,7924,00Соевое масло1,2371,23Карбоксиметилцеллюлоза0,4800,48Карбонат кальция0,2990,30Ванильная эссенция0,4000,40Ирисовая эссенция0,080,08Хлорид натрия0,080,08Каррагенан0,040,04Витаминная смесь (A/D/B₂/B₁₂)0,004- 100,000100,00

100% воды нагревали до температуры 65,6°С и поддерживали при этой температуре с перемешиванием до тех пор, пока не были добавлены все ингредиенты. Белковый продукт добавляли с взбалтыванием и перемешивали до растворения. Сахарозу, карбоксиметилцеллюлозу и каррагенан смешивали в сухом состоянии, после чего добавляли к белковой суспензии и перемешивали до растворения. Добавляли и диспергировали карбонат кальция и хлорид натрия. После этого добавляли соевое масло, затем ароматизаторы и витаминную смесь. рН системы доводили до 6,80-7,00 с помощью HCl или NaOH, в зависимости от потребности. После этого полученные продукты подвергали обработке в установке для ультравысокотемпературной кратковременной обработки при температуре 143°С в течение 10 сек. Затем продукты гомогенизировали на 2-ступенчатом гомогенизаторе при давлении 2000/500 фунт/дюйм² (13,79/3,45 МПа), охлаждали, разливали в чистые бутылки и хранили в холодильнике.

Продукт, полученный с использованием продукта Примера 2, при органолептическом анализе имел слабовыраженный однородный чистый вкус без примеси соевых нот и не имел признаков разделения или расслоения после нескольких недель хранения в холодильнике. У продукта, полученного из деривата, содержащего соевый белок, вначале признаков разделения не наблюдалось, однако после недельного хранения на его поверхности появился слабый масляный слой. Хотя в процессе органолептического анализа вкус продукта сочли хорошим, обнаруживались, однако, ноты металлического, терпкого, горького вкуса, которые проявились еще более после недельного хранения. По определению дегустационной комиссии продукт из деривата, содержащего соевый белок, имел более высокий коэффициент вязкости.

Пример 8

В рецептуру жидкого забеливателя для кофе, включающую ингредиенты, указанные в таблице 5, входил продукт Примера 2.

Таблица 5Ингредиент%Вода79,87Соевое салатное масло11,22Белковый продукт Примера 21,09Твердые частицы кукурузной патоки3,96Лецитин (Centrophase HR-2B, Central Soya Co., Inc.)0,51Сахароза3,04Дикалия фосфат0,31 100,00

Вначале в масле диспергировали лецитин, затем в воде растворили дикалия фосфат. После этого в воде со взбалтыванием диспергировали белковый продукт, затем добавили твердые частицы кукурузной патоки, сахарозу и смесь лецитина и масла. После этого полученную смесь нагревали до температуры 71°С, выдерживали при этой температуре в течение 30 мин, после чего охлаждали до температуры 63°С. Затем смесь гомогенизировали на 2-ступенчатом гомогенизаторе при давлении 2000/500 фунт/дюйм² (13,79/3,45 МПа), быстро охлаждали до температуры 4°С и хранили при этой температуре.

Продукт подвергали микроскопическому исследованию и определяли устойчивость к разделению после центрифугирования. Продукт Примера 2 продемонстрировал хорошие поверхностно-активные свойства, поскольку в нем были равномерно диспергированы сферические жировые капли диаметром менее 10 мкм, которые не отделялись ни после недельного хранения в холодильнике, ни в процессе центрифугирования при 2000 об/мин в течение 10 мин.

В то время как в данном описании представлены предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, оно, тем не менее, может подвергаться дополнительным модификациям в пределах своей сущности и объема. Предполагается, таким образом, что эта заявка включает любые изменения, примеры использования либо варианты приспособления с использованием основных принципов изобретения. Кроме того, предполагается, что эта заявка включает такие отклонения от настоящего описания, которые входят в известные либо традиционные практические способы, относящиеся к той отрасли, которой принадлежит настоящее изобретение, и которые входят в пределы, определяемые прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к получению соевых продуктов. Предлагаемый соевый белок имеет коэффициент растворимости азота ("NSI") около 85, причем белков, имеющих молекулярную массу более 800000, содержится как минимум 65% (мас.). Высокомолекулярный соевый белок имеет требуемые вкусовые и функциональные свойства, например высокую водорастворимость, эмульгируемость, низкий коэффициент седиментации и вязкость. В способе получения белка используется соевая мука с агрегированием низкомолекулярных белков муки в высокомолекулярные без применения водного раствора спирта для модифицирования структуры белка. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 табл., 6 ил.

1. Соевый белковый продукт, отличающийся тем, что коэффициент растворимости азота (NSI) составляет как минимум около 85 и содержание белков составляет от приблизительно 65,0 мас.% до приблизительно 85,0 мас.%, причем как минимум около 65,0 мас.% белков имеют молекулярную массу более приблизительно 800000, а также тем, что он по существу не содержит белков, которые бы имели молекулярную массу в пределах от приблизительно 1000 до приблизительно 380000.2. Соевый белковый продукт по п.1, отличающийся тем, что дисперсия упомянутого соевого белкового продукта в воде в количестве около 10,0 мас.% твердых веществ при температуре 21°С имеет вязкость от приблизительно 6,0 сП (0,6 Па·с) до приблизительно 40,0 сП (4,0 Па·с).3. Соевый белковый продукт по п.1 или 2, отличающийся тем, что он характеризуется как минимум одной из следующих характеристик: коэффициент растворимости составляет менее приблизительно 1,0 мл; содержание сырой клетчатки составляет менее приблизительно 1,5 мас.%.4. Искусственное мясо, включающее соевый белковый продукт по п.1 или 2.5. Молочный продукт, включающий соевый белковый продукт по п.1 или 2.6. Способ получения соевого белкового продукта по п.1, включающий стадии a) подготовки по существу обезжиренного соевого материала; b) диспергирования упомянутого материала в воде; c) регулирования рН дисперсии в пределах от приблизительно 7,0 до приблизительно 7,5 и экстрагирования растворимых белков из упомянутого материала; d) удаления нерастворимых веществ с получением жидкости; e) тепловой обработки полученной жидкости при температуре выше приблизительно 93°С.7. Способ по п.6, дополнительно включающий дополнительную стадию: f) высушивание упомянутой жидкости с получением соевого белкового продукта в сухой твердой форме.8. Способ по п.6, отличающийся тем, что упомянутая стадия диспергирования (b) включает диспергирование материала в воде при температуре от приблизительно 32°С до приблизительно 60°С и в количестве от приблизительно 10,0 мас.% до приблизительно 20,0 мас.% твердых веществ.9. Способ по п.6, отличающийся тем, что упомянутая стадия тепловой обработки (е) включает тепловую обработку жидкости при температуре в пределах от приблизительно 100°С до приблизительно 150°С.10. Способ по п.8, отличающийся тем, что соевый белковый продукт характеризуется как минимум одной из следующих характеристик: коэффициент растворимости азота (NSI) как минимум около 85; коэффициент растворимости менее приблизительно 1,0 мм и содержание сырой клетчатки менее приблизительно 1,5 мас.%.11. Способ по п.8, отличающийся тем, что дисперсия соевого белкового продукта в воде в количестве около 10,0 мас.% твердых веществ при температуре 21°С имеет вязкость от приблизительно 6,0 до приблизительно 40,0 сП (4,0 Па·с).12. Способ по п.7, дополнительно включающий, перед упомянутой стадией тепловой обработки (d), дополнительную стадию удаления низкомолекулярных растворимых веществ посредством ультрафильтрации.13. Способ по п.7, дополнительно включающий перед упомянутой стадией регулирования (с) дополнительную стадию обработки дисперсии ферментом.