ПРОИЗВОДСТВО БЕЛКОВОГО ИЗОЛЯТА ИЗ СЕМЯН МАСЛИЧНЫХ КУЛЬТУР Российский патент 2008 года по МПК A23J1/14 A23J3/14 

Ссылка на заявки, относящиеся к предмету настоящего изобретения

Настоящая заявка претендует на дату приоритета в соответствии с 35 USC 119(е) одновременно находящихся на рассмотрении заявок на патенты США №№60/288415 (дата подачи заявки: 4 мая 2001), 60/326987 (5 октября 2001), 60/331066 (7 ноября 2001), 60/333494 (26 ноября 2001).

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к усовершенствованным способам производства белкового изолята из семян масличных культур, в частности белкового изолята из семян канолы.

Уровень техники

В патентах США №№5844086 и 6005076 ("Murray II"), права на которые переданы правопреемнику настоящего изобретения и раскрытие которых включено в данное описание путем отсылки, описан способ выделения белковых изолятов из муки из семян масличных культур, имеющей достаточно высокое содержание жира, включая также муку из семян канолы, имеющую такое содержание. Способ предусматривает сомобилизацию белкового материала из муки из семян масличных культур, сопровождающееся также сомобилизацией содержащегося в муке жира, и удаление жира из полученного водного белкового раствора. Отделение водного белкового раствора от остаточной муки из семян масличных культур может проводиться до или после стадии удаления жира. Обезжиренный раствор белка концентрируется с целью повышения концентрации белка в нем при поддержании ионной силы раствора по существу постоянной, после чего концентрированный белковый раствор может подвергаться следующей стадии удаления жира. Затем концентрированный белковый раствор разбавляется с целью вызвать образование подобной мути массы из тесно ассоциированных белковых молекул в виде дискретных белковых капель в мицеллярной форме. Белковые мицеллы оставляют отстаиваться с образованием агрегированной, коалесцирующей, плотной, аморфной, клейкой, похожей на клейковину массы белкового изолята, обозначаемой термином "белковая мицеллярная масса", или БММ, которая отделяется от остаточной водной фазы и высушивается.

Белковый изолят имеет содержание белка (при определении по Кьельдалю N × 6,25) по меньшей мере 90 мас.%, представляет собой по существу неденатурированный белок (что подтверждено методом дифференциальной сканирующей калориметрии) и имеет низкое остаточное содержание жира. Используемый здесь термин "содержание белка" означает количество белка в белковом изоляте в пересчете на сухое вещество. Выход белкового изолята, полученного описанным способом, рассчитанный как доля белка, экстрагированного из муки из семян масличных культур, приходящаяся на сухой белковый изолят, составляет менее 40 мас.%, обычно 20 мас.%

Способ, описанный в вышеуказанном патенте "Murray II", был разработан с целью модификации и усовершенствования способа получения белкового изолята из разнообразных источников белка, включая семена масличных культур, описанного в патенте США №4208323 (Murray IB). Мука из семян масличных культур, которая вырабатывалась в 1980 г., когда был выдан патент США №4208323, не содержала таких уровней жировых примесей, как мука из семян канолы, которая выпускалась в период публикации патентов "Murray II", и, следовательно, способ, описанный в патенте США №4208323, не может давать из такой муки из семян масличных культур, обработанной согласно способу "Murray II", белковый материал с содержанием белка более 90 мас.%. В патенте США №4208323 отсутствует описание каких-либо специальных экспериментов, проводившихся с использованием рапсовой муки (канолы) в качестве исходного сырья.

Патент США №4208323 сам по себе был задуман для усовершенствования способа, описанного в патентах США №№4169090 и 4285862 (Murray IA), путем введения стадии концентрирования перед стадией разбавления для получения БММ (белковой мицеллярной массы). В патентах Murray IA описан только один эксперимент с использованием семян рапса, но не указана степень чистоты продукта. Стадия концентрирования, описанная в патенте Murray IA, служит для повышения выхода белкового изолята выше приблизительно 20%, который дает способ Murray IA.

Раскрытие изобретения

В настоящее время установлено, что можно значительно усовершенствовать эти известные из уровня техники способы производства белкового изолята из семян масличных культур, в частности канолы, в отношении повышения выхода сухого белкового изолята, выраженного как доля белка, экстрагированного из семян масличных культур, по меньшей мере до около 40 мас.% или зачастую намного выше, по меньшей мере до около 80 мас.%, и в отношении получения белкового изолята с повышенной степенью чистоты, т.е. с повышенным содержанием белка в сухом веществе, по меньшей мере около 100 мас.%, при определении его по Кьельдалю с использованием коэффициента пересчета азота на белок N × 6,25.

Установлено также, что значительная доля белка канолы, экстрагированного из муки по способу Murray IA и IB и Murray II, применительно к муке из семян канолы, теряется при удалении надосадочной фазы на стадии образования БММ. Настоящим изобретением обеспечивается дальнейшее усовершенствование ранее запатентованного способа, которое повышает общий выход белка, заключающееся в том, что белок, находящийся в надосадочной фазе, извлекается, в общем, путем концентрирования, с целью удаления примесей, и сушки концентрата. Продукт, полученный из надосадочной фазы, обычно имеет содержание белка (N × 6,25) более 100% и представляет собой новый продукт изолята белка канолы. Этот новый продукт и является одним из аспектов настоящего изобретения.

Дальнейшее усовершенствование способа из уровня техники заключается в том, что концентрированная надосадочная фаза может смешиваться с БММ и подвергаться сушке. В качестве альтернативы часть концентрированной надосадочной фазы может смешиваться по меньшей мере с частью БММ с последующей сушкой полученной смеси. Последние продукты представляют собой новые продукты изолята белка канолы, которые составляют еще один аспект настоящего изобретения.

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения обеспечивается способ получения белкового изолята, который предусматривает (а) экстракцию муки из семян масличных культур при температуре по меньшей мере около 5°С, предпочтительно до около 35°С, для сомобилизации белка, содержащегося в указанной муке из семян масличных культур, и образования водного белкового раствора с содержанием белка от около 5 до около 25 г/л и рН от около 5 до около 6,8; (б) отделение водного белкового раствора от остаточной муки из семян масличных культур; (в) повышение концентрации белка в указанном водном белковом растворе по меньшей мере до около 200 г/л при поддержании ионной силы раствора по существу постоянной с использованием селективной мембранной технологии для получения концентрированного белкового раствора; (г) разбавление указанного концентрированного белкового раствора охлажденной водой с температурой ниже приблизительно 15°С с целью вызвать образование белковых мицелл; (д) отстаивание белковых мицелл с получением аморфной, клейкой, студенистой, похожей на клейковину, белковой мицеллярной массы; (е) отделение от надосадочной фазы белковой мицеллярной массы с содержанием белка по меньшей мере 100 мас.% в сухом веществе при определении его по Кьельдалю (N×6,25). Полученная белковая мицеллярная масса может быть высушена. Белковый изолят представляет собой по существу неденатурированный белок по данным дифференциальной сканирующей калориметрии.

Продукт белкового изолята в виде белковой мицеллярной массы описывается здесь как "похожий на клейковину". Это описание предназначено для того, чтобы указать на то, что по внешнему виду и на ощупь изолят схож с нативной пшеничной клейковиной, но не предназначено указывать на его химическую идентичность клейковине.

В одном из воплощений данного способа надосадочная фаза со стадии отстаивания концентрируется, и полученная концентрированная надосадочная фаза высушивается с получением белкового изолята с содержанием белка по меньшей мере 90 мас.% (N × 6,25) в сухом веществе. Полученный белковый изолят представляет собой новый продукт и обеспечивается в соответствии с последующим аспектом настоящего изобретения.

В другом воплощении данного способа надосадочная фаза со стадии отстаивания концентрируется, полученная концентрированная надосадочная фаза перед сушкой смешивается с белковой мицеллярной массой и полученная смесь высушивается с получением белкового изолята с содержанием белка по меньшей мере 90 мас.%(N × 6,25) в сухом веществе. Полученный белковый изолят представляет собой новый продукт и обеспечивается в соответствии с последующим аспектом настоящего изобретения.

В последующем воплощении изобретения надосадочная фаза с конечной стадии концентрируется и только часть полученной концентрированной надосадочной фазы смешивается перед сушкой по меньшей мере с частью белковой мицеллярной массы с целью получения других новых белковых изолятов по изобретению с содержанием белка по меньшей мере 90 мас.% (N × 6,25) в сухом веществе.

Ключевой стадией способа настоящего изобретения, обеспечивающей возможность получения более высокого выхода белкового изолята с чистотой по меньшей мере 100 мас.% в отличие от достигавшихся ранее, является стадия концентрирования белкового раствора до концентрации белка по меньшей мере около 200 г/л, т.е. намного выше, чем в описанных ранее способах. Другой ключевой стадией является стадия нагревания (при необходимости) концентрированного белкового раствора перед его разбавлением охлажденной водой в соотношении менее 1:15, когда извлекается только белковая мицеллярная масса. Ни эта специфическая комбинация параметров не описана в уровне техники, ни полезный результат, заключающийся в высоком выходе белка и высокой чистоте белкового изолята, не описаны там. Дополнительной стадией, способствующей повышению выхода белка, особенно при использовании муки из семян канолы, является извлечение дополнительного количества белка из надосадочной фазы, образующейся на стадиях образования БММ и отстаивания.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечен способ получения изолята белка канолы с пониженным содержанием пигментов, который предусматривает (а) экстракцию муки из семян канолы при температуре по меньшей мере 5°С с целью вызвать сомобилизацию белка, содержащегося в указанной муке из семян канолы, с получением водного белкового раствора с содержанием белка от около 5 до около 25 г/л и рН от около 5 до около 6,8; (б) отделение водного белкового раствора от остаточной муки из семян канолы; (в) удаление пигментов из водного белкового раствора; (г) повышение концентрации белка в указанном водной белковом растворе по меньшей мере до около 200 г/л при поддержании ионной силы раствора по существу постоянной с использованием селективной мембранной технологии для получения концентрированного белкового раствора; (д) разбавление указанного концентрированного белкового раствора охлажденной водой с температурой ниже приблизительно 15°С с целью вызвать образование белковых мицелл; (е) отстаивание белковых мицелл с получением аморфной, клейкой, студенистой, похожей на клейковину пшеницы, мицеллярной массы; (ж) отделение от надосадочной фазы белковой мицеллярной массы с содержанием белка по Кьельдалю (N × 6,25) по меньшей мере 90 мас.% в сухом веществе.

Белковый изолят, полученный способом настоящего изобретения, можно использовать для тех же целей, что и обычные белковые изоляты, т.е. для обогащения белком пищевых продуктов, для эмульгирования масел, в качестве текстурообразователей в хлебобулочных изделиях и пенообразователей в производстве взбитых продуктов. Дополнительно белковый изолят можно формовать в виде белковых волокон для использования в производстве аналогов мяса; его можно использовать в качестве заменителя яичного белка или наполнителя в пищевых продуктах, в которых яичный белок используется как связующий агент. Белковый изолят канолы может использоваться также как питательная добавка. К другим сферам его применения относятся производство кормов для домашних животных и сельскохозяйственного скота, промышленная переработка, производство косметических изделий.

На чертеже представлена схема технологического процесса производства белкового изолята из семян масличных культур, а также других продуктов согласно одному из воплощений настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Начальной стадией способа настоящего изобретения является сомобилизация белкового материала из муки из семян масличных культур, в частности из муки из семян канолы, хотя способ может быть применен также для обработки муки из семян других масличных культур, например соевой, традиционной рапсовой муки, традиционной льняной муки, льняной дробины, муки из семян подсолнечника и горчицы. Описание изобретения приведено более детально применительно к муке из семян канолы.

Белковый материал, извлекаемый из муки из семян канолы, может представлять собой природный белок семян канолы или других масличных культур, либо белковый материал может представлять собой генетически модифицированный белок, но обладающий характерными гидрофобными и полярными свойствами природного белка. Мука из семян канолы может представлять собой любую муку из предварительно обезжиренных семян канолы с различным уровнем содержания неденатурированного белка, например муку из семян после их экстракции горячим гексаном или после холодного прессования масла. Удаление масла из семян канолы обычно является отдельной операцией по отношению к процедуре получения белкового изолята настоящего изобретения.

Сомобилизация белка осуществляется наиболее эффективно при использовании раствора пищевой соли, поскольку присутствие соли увеличивает отделение растворимого белка из муки из семян масличных культур. В качестве пищевой соли обычно используется хлорид натрия, хотя можно использовать и другие соли, например хлорид калия. Ионная сила раствора пищевой соли составляет по меньшей мере около 0,10, предпочтительно по меньшей мере около 0,15 для обеспечения достижения сомобилизации значительных количеств белка. С увеличением ионной силы раствора соли степень сомобилизации белка муки из семян масличных культур первоначально повышается, пока не достигнет максимального значения. Любое дальнейшее увеличение ионной силы не способствует повышению общего количества сомобилизированного белка. Ионная сила раствора пищевой соли, которая обеспечивает максимальную степень сомобилизации белка, варьирует в зависимости от используемых соли и муки из семян масличных культур.

С учетом того, что с ростом ионной силы требуется более высокая степень разбавления для осаждения белка, обычно предпочтительно, чтобы ионная сила не превышала приблизительно 0,8, более предпочтительно, чтобы она составляла от около 0,15 до около 0,6.

Сомобилизация белка в присутствии соли осуществляется при температуре по меньшей мере около 5°С, предпочтительно до около 35°С, и предпочтительно должно сопровождаться перемешиванием с целью сокращения времени сомобилизации, которое обычно составляет от 10 до 60 минут. Предпочтительно, чтобы сомобилизация проводилась при таких режимах, которые способствуют экстрагированию по существу максимального количества белка из муки из семян масличных культур, чтобы обеспечить высокий общий выход продукта.

В качестве нижнего температурного предела выбрана температура около 5°С, так как при температуре, ниже указанной, сомобилизация идет настолько медленно, что проводить его с практической точки зрения не целесообразно, в то время как в качестве верхнего температурного предела выбрана температура 35°С, поскольку при более высоких температурах осуществление процесса сомобилизации в периодическом режиме становится экономически не выгодным.

Водный раствор пищевой соли и мука из семян масличных культур имеют естественный рН от около 5 до около 6,8, что делает возможным образование белкового изолята по мицеллярному механизму, как описано более подробно ниже. Оптимальная величина рН для достижения максимального выхода белкового изолята варьирует в зависимости от вида используемой муки из семян масличных культур.

При предельных, или близких к предельным, значениях рН указанного диапазона образование белкового изолята по мицеллярному механизму происходит только частично и выход его более низкий, чем при других величинах рН вышеуказанного диапазона, поэтому предпочтительно, чтобы рН составлял от около 5,3 до около 6,2.

Величину рН раствора пищевой соли можно при необходимости устанавливать на любом требуемом уровне в диапазоне от около 5 до около 6,8 для применения на стадии экстракции с помощью любой пищевой кислоты, например соляной, или пищевой щелочи, например гидроксида натрия, как потребуется.

Концентрация муки из семян масличных культур в растворе пищевой соли на стадии сомобилизации может варьировать в широких пределах, обычно от около 5% до около 15% (мас./об.).

Стадия экстракции белка водным раствором соли оказывает дополнительный эффект, а именно: она способствует сомобилизации жиров, которые могут присутствовать в муке канолы, что приводит к присутствию жиров в водной фазе.

Белковый раствор, получаемый на стадии экстракции, обычно имеет концентрацию белка от около 5 до около 30 г/л, предпочтительно от около 10 до около 25 г/л.

Полученная на стадии экстракции водная фаза затем может быть отделена от остальной муки из семян канолы любым пригодным для этой цели способом, например вакуум-фильтрацией с последующим центрифугированием и/или фильтрацией для удаления остаточной муки. Отделенная остаточная мука может быть высушена перед утилизацией.

Цвет конечного белкового изолята канолы можно улучшить, т.е. сделать его слабо окрашенным и менее интенсивным желтым, путем смешивания активированного угля в порошке или другого агента, адсорбирующего пигменты, с отделенным водным белковым раствором с последующим удалением адсорбентов, обычно путем фильтрации, с получением белкового раствора. Удаление пигментов можно проводить также диафильтрацией отделенного водного белкового раствора.

Стадию удаления пигментов можно проводить в любых, удобных для этой цели условиях, обычно при комнатной температуре водного белкового раствора с использованием любого пригодного адсорбента пигментов. Активированный уголь в порошке обычно добавляется в количестве от около 0,025% до около 5% (мас./об.), предпочтительно от около 0,05% до около 2% (мас./об.).

Если мука из семян канолы содержит значительные количества жира, как описано в патентах "Murray II", то можно проводить описанные там стадии обезжиривания отделенного водного белкового раствора и концентрированного водного белкового раствора. При необходимости улучшения цвета изолята эту стадию можно проводить после первой стадии обезжиривания.

В качестве альтернативы экстракции муки из семян масличных культур водным раствором пищевой соли можно проводить экстракцию ее одной водой, хотя использование одной воды приводит к извлечению меньшего количества белка из муки из семян масличных культур, чем при использовании водного раствора пищевой соли. При использовании указанного альтернативного способа пищевую соль в вышеуказанной концентрации можно добавлять к белковому раствору после его отделения от остаточной муки из семян масличных культур с целью сохранения белка в растворе в процессе концентрирования, описанного ниже. Если проводятся стадия удаления пигментов и/или первая стадия обезжиривания, то пищевая соль обычно добавляется после завершения указанных операций.

Другим альтернативным способом является экстракция муки из семян масличных культур раствором пищевой соли при относительно высоком значении рН, например, выше приблизительно 6,8, обычно до около 9,8. Величина рН раствора пищевой соли может быть установлена на уровне щелочного рН с помощью любой подходящей пищевой щелочи, например водного раствора гидроксида натрия. При использовании этого альтернативного способа водная фаза, полученная на стадии экстракции муки из семян масличных культур, отделяется затем от остаточной муки любым удобным способом, например вакуум-фильтрацией с последующим центрифугированием и/или фильтрацией для удаления остаточной муки. Отделенная остаточная мука может быть высушена перед дальнейшей утилизацией.

Величина рН водного белкового раствора, полученного на стадии экстракции при высоком рН, может быть установлена в диапазоне рН от около 5 до около 6,8, предпочтительно от около 5,3 до около 6,2, как указывалось выше, перед дальнейшей обработкой, как обсуждается ниже. Для указанного доведения рН можно использовать любую пищевую кислоту, например соляную.

Затем водный белковый раствор концентрируется с целью увеличения концентрации белка в нем при поддержании ионной силы раствора по существу постоянной. Стадия концентрирования проводится таким образом, чтобы концентрация белка в концентрированном белковом растворе составляла по меньшей мере около 200 г/л, предпочтительно около 250 г/л.

Стадия концентрирования может проводиться с использованием любой, подходящей селективной мембранной технологии, например ультрафильтрации или диафильтрации, с использованием мембран, например мембран из полых волокон или свернутых в виде спиралей, с подходящим пределом пропускания по молекулярной массе, например от около 3000 до около 50000 дальтон в зависимости от материала и конфигурации мембран.

Стадия концентрирования может проводиться при любой удобной температуре, обычно от около 20°С до около 60°С, в течение периода времени, достаточного для достижения требуемой степени концентрирования. Температура и другие параметры зависят в определенной степени от используемого мембранного оборудования и требуемой концентрации белка в растворе.

Концентрирование белкового раствора до концентрации белка выше приблизительно 200 г/л на этой стадии, т.е. значительно выше уровней, предусматриваемых и достигаемых при использовании способов Murray I и Murray II, не только повышает выход продукта до более чем приблизительно 40 мас.%, выраженный как доля экстрагированного белка, приходящаяся на сухой белковый изолят, предпочтительно до более чем приблизительно 80 мас.%, но также снижает концентрацию соли в готовом белковом изоляте после сушки. Возможность контроля концентрации соли в изоляте имеет важное значение при таком использовании этого изолята, когда колебания в концентрации соли могут отрицательно сказаться на его функциональных и органолептических свойствах при производстве пищевых продуктов.

Хорошо известно, что ультрафильтрация и аналогичные мембранные технологии позволяют соединениям с низкой молекулярной массой проходить через мембрану, в то же время препятствуя соединениям с высокой молекулярной массой делать это. К низкомолекулярным видам относятся не только ионы пищевых солей, но и низкомолекулярные материалы, экстрагированные из исходного материала, такие как углеводы, пептиды, пигменты и антипитательные факторы, а также любые низкомолекулярные формы белка. Предел пропускания мембран по молекулярной массе обычно выбирается с учетом необходимости удерживания значительной доли белка в растворе, в то же время давая возможность загрязняющим веществам свободно проходить, и определяется материалом и конфигурацией мембран.

В зависимости от температуры, используемой на стадии концентрирования, концентрированный белковый раствор можно нагревать до температуры по меньшей мере от около 20°С до около 60°С, предпочтительно от около 25°С до около 40°С, с целью снижения вязкости концентрированного белкового раствора, что повышает эффективность последующей стадии разбавления и образования мицелл. Концентрированный белковый раствор не следует нагревать до температуры, выше которой температура концентрированного белкового раствора будет позволять мицеллам белка образовываться при разбавлении концентрированного белкового раствора охлажденной водой. Концентрированный белковый раствор, при необходимости, может подвергаться последующей операции обезжиривания, как описано в патентах "Murray II".

Концентрированный белковый раствор, полученный на стадии концентрирования и, при необходимости, стадии обезжиривания, разбавляется затем с целью вызвать образование мицелл путем добавления концентрированного белкового раствора к достаточному для достижения требуемой степени разбавления объему воды. Степень разбавления концентрированного белкового раствора может колебаться в зависимости от доли белка канолы, которую желательно получить по мицеллярному механизму, и доли, получаемой из надосадочной фазы. Обычно чем выше уровень разбавления, тем большая доля белка канолы остается в водной фазе.

При необходимости получения максимально возможного количества белка по мицеллярному механизму концентрированный белковый раствор следует разбавлять приблизительно в 15 раз или меньше, предпочтительно приблизительно в 10 раз или меньше.

Объем воды, в который подается концентрированный белковый раствор, имеет температуру ниже приблизительно 15°С, обычно от около 3°С до около 15°С, предпочтительно ниже приблизительно 10°С, поскольку именно при такой температуре при указанной степени разбавления обеспечивается повышенный выход белкового изолята в виде белковой мицеллярной массы.

Разбавление концентрированного белкового раствора и, как следствие, уменьшение его ионной силы служат причиной образования похожей на муть массы из прочно связанных молекул белка в виде дискретных белковых капель в мицеллярной форме. Белковым мицеллам дают отстояться с образованием агрегированной, коалесцирующей, плотной, аморфной, клейкой белковой мицеллярной массы, похожей на клейковину. Осаждение можно ускорить, например, центрифугированием. При таком индуцированном осаждении снижается содержание жидкости в белковой мицеллярной массе, т.е. снижается ее влагосодержание от около 70 мас.% - около 95 мас.% до обычно около 50 мас.% - около 80 мас.% общей массы. Снижение влагосодержания мицеллярной массы таким путем влечет за собой и уменьшение содержания окклюдированной соли в мицеллярной массе и, следовательно, содержания соли в сухом изоляте.

Комбинация параметров процесса концентрирования белкового раствора до содержания белка по меньшей мере около 200 г/л и степени разбавления менее 15 обеспечивает более высокий выход, зачастую значительно более высокий выход белка, в смысле извлечения белка в виде белковой мицеллярной массы из исходного экстракта муки, и значительно более чистые изоляты в смысле содержания белка, чем достигаются при использовании любого из ранее упомянутых способов из уровня техники ("Murray IA", "Murray IB" и "Murray II).

Осевший изолят в виде аморфной, агрегированной, клейкой, студенистой, похожей на клейковину, белковой массы, обозначенной термином "белковая мицеллярная масса", или БММ, отделяется от остаточной водной фазы, или надосадочной фазы, например, декантацией остаточной водной фазы с осажденной массы или центрифугированием. БММ может использоваться во влажном состоянии или может быть высушена любым, пригодным для этих целей способом сушки, например, распылительной сушкой, сублимационной сушкой или вальцевой вакуум-сушкой. Сухая БММ имеет высокое содержание белка, свыше приблизительно 100 мас.% в сухом веществе (по Кьельдалю N × 625), причем в основном неденатурированного (по данным дифференциальной сканирующей калориметрии). Сухая БММ, полученная из муки из жиросодержащих семян масличных культур, имеет также низкое остаточное содержание жира, которое может быть менее приблизительно 1 мас.% при использовании способа, описанного в патентах "Murray II".

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, в частности применительно к белку из семян канолы, было установлено, что надосадочная фаза со стадии образования и осаждения БММ содержит значительное количество белка канолы, не осаждающегося на стадии разбавления. Ранее в патентах "Murray IA", "Murray IB" и "Murray II" не предлагалось предпринять попытку извлечения дополнительного белка из надосадочной фазы, и в уровне техники не сообщалось о потенциальном содержании белка в указанной фазе. В соответствии с данным аспектом настоящего изобретения предпринимаются шаги по извлечению белка канолы из надосадочной фазы.

В таком процессе надосадочная фаза со стадии разбавления, после отделения БММ может подвергаться концентрированию, с целью повышения концентрации белка в ней такое концентрирование может осуществляться с применением любой, пригодной для этой цели селективной мембранной технологии, например ультрафильтрации, с использованием мембран с соответствующим пределом пропускания по молекулярному весу, позволяющим низкомолекулярным веществам, включая пищевую соль и другие небелковые низкомолекулярные компоненты, экстрагирующиеся из исходного сырья, проходить через мембрану, при этом удерживая белок канолы в растворе. Можно использовать ультрафильтрационные мембраны с пределом пропускания по молекулярной массе от 3000 до 10000 дальтон в зависимости от материала и конфигурации мембран. Концентрирование надосадочной фазы указанным методом позволяет снизить также объем жидкости, который необходимо высушить для извлечения белка, и, следовательно, энергозатраты на сушку. Обычно надосадочная фаза концентрируется перед сушкой до содержания белка от около 100 до около 400 г/л, предпочтительно от около 200 до около 300 г/л.

Сушка концентрированной надосадочной фазы до сухого вещества может осуществляться любым подходящим способом, например распылительной сушкой, сублимационной сушкой или вальцевой вакуум-сушкой, с получением дополнительного белкового изолята канолы. Такой дополнительный изолят белка канолы имеет высокое содержание белка - обычно более приблизительно 90 мас.%(по Кьельдалю N × 6,25), и преимущественно является неденатурированным (по данным дифференциальной сканирующей калориметрии). При необходимости влажная БММ может быть объединена с концентрированной надосадочной фазой до высушивания объединенных белковых потоков любым подходящим способом с получением объединенного изолята белка канолы. Комбинированный изолят белка канолы имеет высокое содержание белка, выше приблизительно 90 мас.%(по Кьельдалю N×6,25) и является главным образом не денатурированным (по данным дифференциальной сканирующей калометрии).

Согласно другому альтернативному способу только часть концентрированной надосадочной фазы можно смешать по меньшей мере с частью БММ и полученную смесь подвергнуть сушке. Оставшуюся часть концентрированной надосадочной фазы можно высушить, равно как и любую оставшуюся часть БММ. Кроме того, можно смешивать в любом требуемом соотношении высушенную БММ и высушенную надосадочную фазу.

Действуя таким образом, можно извлечь несколько видов белковых изолятов канолы - в виде сухой БММ, в виде сухой надосадочной фазы и в виде сухой смеси из БММ и надосадочной фазы, взятых в различных соотношениях по массе, обычно от 5:95 до 95:5, что может быть желательно для достижения различных функциональных и питательных свойств.

В качестве альтернативы разбавлению концентрированного белкового раствора охлажденной водой и обработке полученных осадка и надосадочной фазы, как описано выше, извлечение белка из концентрированного белкового раствора можно проводить методом диализа концентрированного белкового раствора с целью снижения содержания соли в нем. Снижение содержания соли в концентрированном белковом растворе приводит к образованию белковых мицелл в диализных трубках. После диализа можно проводить осаждение белковых мицелл, их сбор и сушку, как описано выше. Надосадочную фазу со стадии осаждения белковых мицелл можно обрабатывать, как описано выше, для извлечения из нее дополнительного белка. Альтернативно можно высушивать напрямую содержимое диализных трубок. Эта последняя альтернативная процедура полезна для получения небольшого количества белка в лабораторных масштабах.

Описание предпочтительного воплощения

На чертеже представлена схема технологического процесса согласно одному из воплощений изобретения. Мука из семян канолы и водная экстракционная среда подаются по трубопроводу 10 в экстрактор 12, где осуществляется экстракция белка из муки из масличных семян и образование водного белкового раствора. Кашица из водного белкового раствора и остаточной муки из масличных семян подается по трубопроводу 14 на ленточный вакуум-фильтр 16 для отделения остаточной муки из масличных семян, удаляемой по трубопроводу 18. Водный белковый раствор подается затем по трубопроводу 20 на осветление 22, где водный белковый раствор центрифугируют и фильтруют для удаления тонкодисперсных частиц, которые отводятся по трубопроводу 24.

Осветленный водный белковый раствор прокачивается по трубопроводу 26 через ультрафильтрационную мембрану 28 с получением концентрированного белкового раствора в качестве ретентата в трубопроводе 30, тогда как пермеат отводится по трубопроводу 32. Концентрированный белковый раствор поступает в осадочный чан 34, куда подается охлажденная вода по трубопроводу 36. Белковая мицеллярная масса, образующаяся в осадочном чане 34, отводится по трубопроводу 38 и подается в распылительную сушилку 40 для получения сухого белкового изолята канолы 42.

Надосадочная фаза из осадочного чана 34 отводится по трубопроводу 44 и подается насосом через ультрафильтрационные мембраны 46 с получением концентрированного белкового раствора в качестве ретентата в трубопроводе 48, тогда как пермеата отводится по трубопроводу 50. Концентрированный белковый раствор поступает на сушку в распылительную сушилку 52 с получением дополнительного сухого белкового изолята канолы 54.

В качестве альтернативы концентрированный белковый раствор в трубопроводе 48 может поступать по трубопроводу 56 для смешивания с белковой мицеллярной массой перед тем, как смесь затем высушивается в распылительной сушилке 40.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

Данный пример иллюстрирует способ согласно изобретению.

′а′ кг муки из семян канолы промышленного производства добавляли к ′б′ литров 0,15 М раствора NaCl при комнатной температуре и перемешивали в течение 30 минут для получения водного белкового раствора с содержанием белка ′в′ г/л. Остаточную муку канолы удаляли и промывали на ленточном вакуум-фильтре. Полученный белковый раствор осветляли центрифугированием с получением ′г′ литров осветленного белкового раствора с содержанием белка ′д′ г/л.

Объем раствора белкового экстракта, или аликвотной пробы (′е′ л) раствора белкового экстракта, сокращали до ′ж′ литров путем концентрирования в ультрафильтрационной системе с использованием мембран с пределом пропускания по молекулярной массе ′з′ дальтон. Полученный концентрированный белковый раствор имел содержание белка ′и′ г/л.

Концентрированный раствор при ′к′ °С разбавляли водой с температурой 4°С в соотношении ′л′. Сразу происходило образование белой мути из белковых мицелл, которой давали осесть. Удаляли верхний слой воды, использованной для разбавления, а осевшую вязкую, клейкую массу (БММ) извлекали со дна емкости с выходом по отношению к экстрагированному белку ′м′ мас.% и высушивали. Установлено, что высушенный белок содержал ′н′ мас.% белка (N × 6,25) в сухом веществе. Продукту присваивали обозначение ′о′. Параметры от ′а′ до ′о′ приводятся в таблице I.

Таблица IоабвгдежзиклмнCPIA06-13300250013,0116010,5(1)1330000303(2)1:10(2)106,5BW-AH12-G 16-01225150019,6(2)17,5600303000245301:15(2)104,1BW-AL016-
К15-01(3)120
0800014,9(2)10,44004010000257301:1546106,9CPI-A06-33300200010,818008,7(1)5530000217(2)1:10(2)104,3АН-04300200023,2177221,710005230000240341:15(2)107,2Примечания: (1) Был концентрирован весь раствор белкового экстракта. (2) Не определялся.(3) Концентрированный ретентат подвергали диафильтрации с 6 объемами 0,15 М NaCl при поддержании объема 40 л перед разбавлением.

Пример 2: Способ осуществлялся так же, как в примере 1, но с изменением условий процедуры. Был изучен ряд параметров.

(а) Параметры экстракции:

Параметры экстракции изменяли с целью выяснения их влияния на концентрацию получаемого белкового раствора. Результаты приводятся в таблице II.

Таблица IIКонцентрация при экстракцииТемпература экстракцииВремя экстракцииКонцентрация раствора NaClрН экстракционного раствораКонцентрация белка5 мас.%/об.13°С30 мин0,15М6,45,3 г/л15 мас.%/об.13°С30 мин0,15 М6,212,7 г/л15 мас.%/об.8°С30 мин0,15 М 6,6 г/л15 мас.%/об.34°С30 мин0,15 М 14,6 г/л15 мас.%/об.22°С10 мин0,15 М5,910,5 г/л15 мас.%/об.13°С60 мин0,15 М5,910,6 г/л10 мас.%/об.15°С30 мин0,15 М 9,7 г/л10 мас.%/об.13°С70 мин0,15 М 9,3 г/л10 мас.%/об.13°С30 мин0,15 М5.39,8 г/л10 мас.%/об.13°С30 мин0,15 М6,210,6 г/л

(б) Параметры разбавления:

Параметры разбавления изменяли с целью выяснения их влияния на выход БММ на стадии разбавления. Результаты приводятся в таблице III.

Таблица IIIКонцентрация белкаТемпература воды для разбавленияСоотношение при разбавленииВыход БММ206 г/л4°С1:1051,7%258 г/л4°С1:1061,8%283 г/л4°С1:1042,6%230 г/л15°С1:104,5%249 г/л4°С1:540,4%249 г/л4°С1:330,7%

Пример 3:

Настоящий пример иллюстрирует влияние температуры воды для разбавления на выход продукта - белкового изолята.

1200 кг муки из семян канолы промышленной выработки добавляли к 8000 л 0,15 М раствора NaCl при комнатной температуре и перемешивали в течение 30 минут для получения водного раствора белка с содержанием белка 17,4 г/л. Остатки муки канолы удаляли и промывали на ленточном вакуум-фильтре. Полученный белковый раствор осветляли центрифугированием с получением 7464 л осветленного белкового раствора с содержанием белка 14,8 г/л.

Объем раствора белкового экстракта сокращали путем концентрирования его в ультрафильтрационной системе с использованием мембран с пределом пропускания 3000 дальтон. Полученный концентрированный белковый раствор имел содержание белка 230 г/л.

Аликвотную пробу 50 мл концентрированного раствора нагревали до 30°С, затем разбавляли в соотношении 1:10 водопроводной водой с температурой 15°С. Сразу происходило образование легкой белой мути из очень мелких мицелл, которой давали осесть. Верхний слой воды, использованной для разбавления, удаляли; оставалось очень небольшое количество осадка. Осадок составлял только 4,5 мас.% белка в аликвотной пробе 50 мл концентрированного раствора вместо обычного выхода 50 мас.%, достигаемого при разбавлении водопроводной водой с температурой 4°С. Аликвотную пробу 50 мл отбирали из партии, обозначенной BW-AH012-H14-01A. Результаты, полученные в настоящем примере, также приводятся в таблице III (см. выше) для сравнения при той же степени разбавления.

Пример 4:

Настоящий пример показывает влияние температуры концентрированного раствора на выход при разбавлении.

1200 кг муки из семян канолы промышленного производства добавляли к 8000 л 0,15 М раствора NaCl при комнатной температуре и перемешивали 30 минут при 13°С для получения водного белкового раствора с содержанием белка ′а′ г/л. Остатки муки из семян канолы удаляли и промывали на ленточном вакуум-фильтре. Полученный белковый раствор осветляли центрифугированием с получением осветленного раствора с содержанием белка ′б′ г/л.

Объем осветленного белкового раствора или аликвотной пробы ′в′ раствора белкового экстракта сокращали до ′г′ литров в ультрафильтрационной системе с использованием мембран с пределом пропускания по молекулярной массе ′д′ дальтон. Полученный концентрированный белковый раствор имел содержание белка ′е′ г/л. Партиям присваивали обозначение ′ж′.

Параметры от ′а′ до ′ж′ приводятся в таблице IV.

Таблица IVжBW-AL011-J16-01ABW-AL017-D11-02Aа24,426,3б20,318,0в(1)2000г 152д30005000е287285,9

Примечание: (1) Концентрировали весь раствор белкового экстракта.

Аликвотные пробы ретентата объемом 50 мл из партии BW-AL011-J16-01A нагревали до 30°С и 60°С перед их разбавлением водой с температурой 4°С в соотношении 1:10. В каждом случае мгновенно происходило образование белой мути из белковых мицелл, которой давали осесть. Верхний слой воды, использованной для разбавления, удаляли, а осевшую вязкую, клейкую массу (БММ) высушивали. В каждом эксперименте извлекали БММ и рассчитывали ее выход на стадии разбавления. При температуре ретентата 30°С выход белка составил 57,1 мас.%, в то время как при 60°С выход составил 23,7 мас.%

Аликвотные пробы ретентата объемом 5 мл из партии BW-AL017-D11-02A нагревали до различной температуры в диапазоне от 30°С до 60°С, после чего разбавляли водой с температурой 4°С в соотношении 1:10 или 1:15. В каждом случае мгновенно происходило образование белой мути из белковых мицелл, которой давали осесть. Верхний слой воды, взятой для разбавления, удали, а осевшую вязкую, клейкую массу (БММ) высушивали. В каждом эксперименте извлекали БММ и рассчитывали ее выход на стадии разбавления. Полученные результаты приводятся в таблице V.

Таблица VТемпература ретентатаСоотношение при разбавленииВыход БММ30°С1:1049%40°С1:104950°С1:104760°С1:103530°С1:155140°С1:155150°С1:153960°С1:1539

Из таблицы V видно, что более высокий выход достигается при умеренно повышенных температурах, в то время как при более высоких температурах заметна тенденция к снижению выхода.

Пример 5: Настоящий пример иллюстрирует получение дополнительных изолятов белка канолы при использовании различных комбинаций параметров и дополнительно включающее обработку активированным углем в порошке.

′а′ кг муки из семян канолы промышленного производства добавляли к ′б′ л 0,15 М раствора NaCl при комнатной температуре и перемешивали в течение ′в′ минут до получения водного белкового раствора с содержанием белка ′г′ г/л. Остатки муки из семян канолы удаляли и промывали на ленточном вакуум-фильтре. Полученный белковый раствор осветляли центрифугированием с получением осветленного белкового раствора с содержанием белка ′д′ г/л,

Затем в осветленный раствор вносили ′е′ мас.% активированного угля в порошке (ПАУ). Суспензию перемешивали в течение 15 минут, затем удаляли ПАУ фильтрацией с получением ′ж′ литров экстракта с концентрацией ′з′ г/л.

Аликвотную пробу объемом ′и′ литров раствора белкового экстракта со стадии ПАУ-обработки сокращали по объему до ′к′ литров в ультрафильтрационной системе с использованием мембран с пределом пропускания по молекулярной массе 30000 дальтон. Полученный концентрированный белковый раствор содержал ′л′ г/л белка.

Концентрированный раствор при температуре ′м′ °С разбавляли водопроводной водой с температурой 4°С в соотношении 1: ′н′. Мгновенно образовавшейся белой мути давали осесть. Верхний слой воды, взятой для разбавления, удаляли, а осевшую вязкую, клейкую массу высушивали. Полученный сухой белок содержал ′о′ мас.% белка в сухом веществе (N × 6,25). Общий выход белка, т.е. средний выход сухого белкового изолята в процентном выражении от белка, сомобилизированного на стадии экстракции, составил ′п′ мас.%. Продукт обозначали как изолят белка канолы ′р′.

Параметры от ′а′ до ′р′ для этих различных образцов белкового продукта приводятся в таблице VI.

Таблица VIРабвгдежзиклмнопА07-1515010003014,013,127008,9460212463010103,544А07-22150100012013,012,348008,28009490205106,9(1)А08-02300200030014,014,50,06130013,84806421255105,8(1)A10-1330020004528,624,91215022,71000801762010109,2(1)Примечание: (1) - не определялся.

Влияние добавления активированного угля в порошке на цвет изолята белка канолы показано в примере 7 (см. ниже).

Пример 6:

Настоящий пример иллюстрирует воплощение изобретения, в котором на стадии экстракции используется вода, а соль добавляется впоследствии.

150 кг муки из семян канолы промышленного производства добавляли к 1000 л воды при 13°С, перемешивали в течение 30 минут с получением белкового раствора с концентрацией 4,5 г/л. Остатки муки из семян канолы удаляли и промывали на ленточном вакуум-фильтре. Водный раствор белка осветляли центрифугированием с получением 1100 л экстракта с концентрацией 3,8 г/л.

Фильтровальные подушки предварительно покрывали активированным углем в порошке (ПАУ) перед фильтрацией осветленного раствора с получением 1000 л экстракта с концентрацией 3,2 г/л.

К последнему раствору белка добавляли хлорид натрия до концентрации 0,15 М. Объем белкового раствора сокращали до 10 л путем концентрирования в ультрафильтрационной системе с использованием мембран с пределом пропускания 30000 дальтон. Содержание белка в концентрированном растворе составляло 292 г/л. Аликвотную пробу концентрированного белкового раствора нагревали до 30°С с последующим разбавлением водой с температурой 4°С в соотношении 1:3.

Мгновенно образовывалось белое помутнение, которому давали осесть. Затем удаляли верхний слой воды, использованной для разбавления, а осевшую вязкую, клейкую массу (БММ) высушивали. Сухой изолят белка канолы, обозначенный CPI А07-18, имел содержание белка 96 мас.% в сухом веществе (N × 6,25). Выход белка составил 59 мас.% от первоначально экстрагированного белка.

Пример 7:

В настоящем примере проводится сравнительная оценка окраски некоторых изолятов белка канолы, полученных заявленным способом, и сухого яичного белка, обычного соевобелкового изолята и продуктов, полученных по способу, описанному в патентах Murray II.

Образцы белкового изолята оценивали по индексу светлости (L) и цветовым индексам (′а′ и ′b′) с применением колориметра Minolta. В цветовом пространстве L a b индекс принимает значения от 0 до 100, при этом 100 означал белый, а 0 - черный. Цветовые координаты ′а′ и ′b′ обе имеют максимальные значения +60 и -60, причем +а соответствует красному направлению, -а - зеленому, +b - желтому, -b - синему.

Полученные результаты приводятся в таблице VII.

Таблица VIIОбразецLаbПримечаниеЯичный белок90,34-2,7321,43     Значения ′а′ и ′b′ не были так близки кСоевобелковый изолят85,10-0,90614,67значениям ′а′ и ′b′ яичного белка, как в случае обработанного ПАУ изолята белка канолы (CPI)CPIA07-15(Пример 5)82,77-2,1322,98Экстракция NaCl с обработкой высокой    концентрацией ПАУ (2%)CPI A07-18(Пример 6)82,80-2,6925,19Водная экстракция с ПАУ-обработкойCPI A06-3375,600,40426,51Экстракция NaCI без ПАУ-обработки(Пример 1)    CPI A08-02 (Пример 5)80,04-2,8723,37Экстракция NaCl с обработкой низкой концентрацией ПАУ (0,06%)Murray II65,810,96218,27Продукт относительно темного цветаПАУ=активированный уголь в порошке

Результаты, представленные в таблице VII, показывают, что использование активированного угля в порошке благоприятно влияет на окраску продукта, а именно: он приобретает более белую, менее желтую окраску.

Пример 8

В настоящем примере проиллюстрировано получение дополнительного изолята белка канолы, содержащего белок, извлеченный из надосадочной фазы.

′а′ кг муки из семян канолы промышленного производства добавляли к ′б′ литрам 0,15 М раствора NaCl при комнатной температуре и перемешивали в течение 30 минут для получения водного белкового раствора с содержанием белка ′в′ г/л. Остатки муки из семян канолы удаляли и промывали на ленточном вакуум-фильтре. Оставшийся белковый раствор осветляли центрифугированием с получением осветленного белкового раствора с содержанием белка ′г′ г/л, с последующим добавлением 1 мас.% активированного угля в порошке (ПАУ).

Суспензию перемешивали в течение 15 минут, затем удаляли ПАУ фильтрацией, получая ′д′ литров экстракта с концентрацией ′е′ г/л.

Объем аликвотной пробы ′ж′ литров раствора белкового экстракта, полученного на стадии ПАУ-обработки, сокращали до ′з′ литров в ультрафильтрационной системе с использованием мембран с пределом пропускания по молекулярной массе 30000 дальтон. Полученный концентрированный белковый раствор имел содержание белка ′и′ г/л.

Концентрированный раствор при температуре ′к′ °С разбавляли водой с температурой 4°С в соотношении 1: ′л′. Мгновенно образовывалось белое помутнение, которому давали осесть. Верхний слой воды, использованной для разбавления, удаляли и сокращали ее объем ультрафильтрацией через мембраны с пределом пропускания по молекулярной массе 3000 дальтон, при этом кратность сокращения объема составляла ′м′. Концентрат добавляли к осевшей вязкой, клейкой массе и полученную смесь высушивали. Содержание белка в полученной сухой белковой смеси составило ′н′ мас.% (N × 6,25). Продукт обозначали как CPI ′о′.

Конкретные параметры от ′а′ до ′о′ для двух различных образцов белкового продукта приводятся в таблице VIII.

Таблица VIIIоaбвгдежзиклмнА10-04300200028,427,6133016,320018186281011100,3A10-05300200027,721,9132021,930020267271521102,3

Пример 9

В настоящем примере показано получение дополнительного изолята белка канолы, содержащего белок, извлеченный из надосад очной фазы, без ПАУ-обработки.

′а′ кг муки из семян канолы промышленного производства добавляли к ′б′ литров 0,15 М раствора NaCl при температуре 20°С и перемешивали в течение 30 минут для получения водного белкового раствора с содержанием белка ′в′ г/л. Остатки муки из семян канолы удаляли и промывали на ленточном вакуум-фильтре. Полученный белковый раствор осветляли путем центрифугирования и фильтрации с получением осветленного белкового раствора с содержанием белка ′г′ г/л.

Объем раствора белкового экстракта или аликвотной пробы объемом ′д′ литров раствора белкового экстракта сокращали в ультрафильтрационной системе с использованием мембран с пределом пропускания по молекулярной массе ′е′ дальтон. Полученный концентрированный белковый раствор содержал ′ж′ г/л белка.

Концентрированный раствор при температуре ′з′ °С разбавляли водой с температурой ′к′ °С в соотношении ′и′. Мгновенно образовавшееся белое помутнение осаждали отстаиванием. Удаляли верхний слой воды, использованной для разбавления, и концентрировали его ультрафильтрацией с использованием мембран с пределом пропускания по молекулярной массе 3000 дальтон, получая концентрированную надосадочную фазу с содержанием белка ′л′ г/д. Концентрат добавляли к осевшей вязкой, клейкой массе и полученную смесь высушивали.

Установлено, что содержание белка в высушенный белковой смеси составило ′м′ мас.% (N × 6,25). Выход изолята белка канолы из раствора белкового экстракта составил ′н′ мас.%. Продукт был обозначен ′о′.

Конкретные параметры от ′а′ до ′о′ для двух различных образцов белкового продукта приводятся в таблице IX.

Таблица IXоBW-AL11-121-01AA11-01а1200300б80002000в24,523,7г17,820,7д(1)400е300030000ж284,7200,233132и1:101:15к84л279,0104,7м100,2102,8н68,1(2)Примечания: (1) Весь раствор белкового экстракта был подвергнут
концентрированию.(2) Не определялся.

Пример 10:

В настоящем примере проиллюстрированы экстракция белка из муки из семян канолы при относительно высоком рН и извлечение белка из надосадочной фазы.

150 кг муки из семян канолы промышленного производства добавляли к 2000 л 0,15 М раствора NaCl, доведенного до рН 9,5 добавлением гидроксида натрия, при комнатной температуре, перемешивали в течение 30 минут для получения водного белкового раствора с содержанием белка 13,2 г/л. Остаточную муку из семян канолы удаляли и промывали на ленточном вакуум-фильтре. Полученный белковый раствор осветляли центрифугированием и фильтрацией с получением 1210 л осветленного белкового раствора с содержанием белка 12,1 г/л.

рН осветленного белкового раствора доводили до 6,2 путем добавления соляной кислоты. Объем аликвотной пробы 900 л раствора белкового экстракта сокращали до 50 л путем концентрирования в ультрафильтрационной системе с использованием мембран с пределом пропускания по молекулярной массе 3000 дальтон. Полученный концентрированный белковый раствор содержал 276,2 г/л белка.

Концентрированный раствор при 30°С разбавляли водой с температурой 4°С в соотношении 1:15. Мгновенно образующееся белое помутнение осаждали отстаиванием. Верхний слой воды, использованной для разбавления, удаляли и 390 л этой надосадочной фазы концентрировали ультрафильтрацией до 24 л с использованием мембран с пределом пропускания по молекулярной массе 3000 дальтон с получением концентрированной надосадочной фазы с содержанием белка 149,0 г/л. Концентрат добавляли к осевшей вязкой, клейкой массе, и смесь высушивали.

Установлено, что содержание белка в высушенной белковой смеси составило 103,3 мас.%(N × 6,25). Выход изолята белка канолы из раствора белкового экстракта составил 48,3 мас.%. Продукт был обозначен как BW-AL017-D08-02A.

Пример 11:

В настоящем примере показано получение изолята белка канолы путем обработки надосадочной фазы.

′а′ кг муки из семян канолы промышленного производства добавляли к ′б′ литров 0,15 М раствора NaCl при комнатной температуре и перемешивали в течение 30 минут для получения водного белкового раствора с содержанием белка ′в′ г/л. Остатки муки из семян канолы удаляли и промывали на ленточном вакуум-фильтре. Полученный белковый раствор осветляли центрифугированием с получением осветленного белкового раствора с содержанием белка ′г′ г/л.

Объем осветленного белкового раствора сокращали в ультрафильтрационной системе с использованием мембран с пределом пропускания по молекулярной массе 3000 дальтон. Полученный концентрированный раствор содержал белка ′д′ г/л.

Концентрированный раствор при температуре ′е′ °С разбавляли водой с температурой 4°С в соотношении ′ж′. Мгновенно образующееся белое помутнение осаждали отстаиванием. Верхний слой воды, использованной для разбавления, удаляли, а осевшую вязкую, клейкую массу (БММ) извлекали со дна емкости и высушивали. Установлено, что содержание белка в сухом белке составило ′л′ мас.%(N × 6,25) в сухом веществе.

Объем удаленного верхнего слоя воды, использованной для разбавления, сокращали путем ультрафильтрации с использованием мембран с пределом пропускания по молекулярной массе 3000 дальтон до концентрации белка ′и′ г/л. Затем концентрат высушивали. Полученный высушенный белок имел содержание белка ′к′ мас.% (N × 6,25). Продукт был обозначен как ′м′.

Параметры от ′а′ до ′м′ для двух различных образцов белкового продукта приводятся в таблице X.

Таблица ХмAL016-J24AL011-J16-01Aа12001200б80008000в22,724,4г16,920,3д281287е3728ж1:101:10и(3)265к103,9101,5л(2)101,6Примечания: (2) Не определялся.(3) Объем надосадочной фазы сокращали 16-кратным концентрированием.

Пример 12:

В настоящем примере проиллюстрированы применение способа согласно изобретению к муке из семян канолы, обработанной методом холодного прессования, и извлечение дополнительного белка из надосадочной фазы.

50 кг муки из семян канолы прессовали и извлекали 13 л масла. 30 кг полученной прессованной муки добавляли к 300 л 0,15 М раствора NaCl при 20°С, смесь перемешивали в течение 40 минут, после чего проводили 30-минутное отстаивание. Получали 200 л водного белкового раствора с содержанием белка 19,5 мг/мл.

Водный белковый раствор охлаждали до 4°С и выдерживали при этой температуре в течение 16 часов с целью дать возможность жиру, присутствующему в муке и экстрагированному на стадии экстракции, отделиться в соответствии со способом, описанным в патентах Murray II. Образовавшийся слой жира удаляли с поверхности водного белкового раствора. Оставшийся водный белковый раствор фильтровали через фильтр-пресс с фильтровальной подушкой с диаметром отверстий 20 мкм с целью удаления остатков шелухи и материала клеточных стенок, а также оставшихся частиц жира. Получали 200 л фильтрата с содержанием белка 14,6 мг/мл.

Объем водного белкового раствора сокращали до 10,5 л путем концентрированна в ультрафильтрационной системе с использованием мембран с пределом пропускания по молекулярной массе 10000 дальтон. Полученный концентрированный белковый раствор содержал белка 200 г/л, что соответствует выходу белка 67 мас.% от массы первоначально экстрагированного белка из муки канолы. Полученные 10,5 л раствора вновь охлаждали до 4°С и выдерживали при этой температуре 16 часов. Затем раствор центрифугировали при 10000 × g в течение 5 минут и удаляли из концентрированного белкового раствора отделившийся жир.

Белковый раствор нагревали до 30°С и разбавляли водой с температурой 4°С в соотношении 1:9. После отстаивания в течение ночи, 85 л надосадочной фазы декантировали с получением примерно 9 л осевшей вязкой, клейкой массы (БММ). БММ дополнительно концентрировали центрифугированием при 10000 × g в течение 5 минут, после чего аликвотную пробу центрифугированной БММ подвергали сублимационной сушке для определения содержания белка. Установлено, что содержание белка в высушенной сублимацией БММ составило 105,5 мас.%(N × 6,25).

Надосадочную фазу со стадии образования БММ концентрировали до объема 11 л в ультрафильтрационной системе с использованием мембран с пределом пропускания по молекулярной массе 10000 дальтон. Последний концентрированный раствор имел концентрацию белка 89,7 мг/мл. Аликвотную пробу этого концентрированного раствора подвергали сублимационной сушке для определения содержания белка. Установлено, что содержание белка в лиофилизированном белке составило 101,8 мас.%(N × 6,25).

Общий выход белка в виде БММ и извлеченного из надосадочной фазы белка составил 50 мас.% от массы белка, экстрагированного из муки из семян канолы.

Пример 13:

В настоящем примере показано осуществление способа согласно изобретению применительно к семенам рапса с высоким содержанием эруковой кислоты.

35 кг рапсовой муки промышленного производства с высоким содержанием эруковой кислоты добавляли к 350 л 0,3 М раствора NaCl (10 мас.%/об.) при 15°С и перемешивали в течение одного часа для получения водного белкового раствора с содержанием белка 7,71 г/л. Второй вариант проводили при тех же условиях с получением водного белкового раствора с содержанием белка 7,36 г/л. Растворы экстрактов подвергали декантации и осветляли путем фильтрации через фильтровальные подушки с диаметром отверстий 20 мкм с целью удаления остатков муки с получением фильтрата общим объемом 550 л.

Полученный фильтрат концентрировали до объема 9 л в ультрафильтрационной системе с использованием мембран из полых волокон с пределом пропускания по молекулярной массе 10000 дальтон. Содержание белка в полученном концентрированном белковом растворе составило 232 г/л.

Концентрированный белковый раствор при температуре 30°С разбавляли водой с температурой 4°С в соотношении 1:9. Мгновенно образующееся белое помутнение оставляли оседать в течение 16 часов при 4°С. Сливали с осадка 80 л надосадочной фазы и сокращали ее объем до 7 л путем концентрирования диафильтрацией. Содержание белка в концентрированной надосадочной фазе составило 47,7 г/л.

Осевшую вязкую, клейкую массу (БММ) собирали и подвергали сублимационной сушке. Порцию концентрированной надосадочной фазы в 1 литр подвергали сублимационной сушке. В ходе процесса было получено 1393 г лиофилизированной БММ с содержанием белка 106 мас.% (N × 6,25). Выход белка из 1 л высушенной сублимацией концентрированной надосадочной фазы составил 67 г, так что 7 л концентрированной надосадочной фазы содержали 469 г сухого белка, а общий выход белка составил 47 мас.% от массы белка, экстрагированного из муки из семян масличных культур. Содержание белка в высушенной сублимацией концентрированной надосадочной фазе составило 83 мас.% (N × 6,25), так что содержание белка в смеси из БММ и белка из концентрированной надосадочной фазы составило 102 мас.% (N × 6,25) в сухом веществе.

Пример 14:

В настоящем примере показано осуществление изобретения применительно к муке из семян горчицы.

75 г муки из семян горчицы промышленного производства добавляли к 750 мл 0,15 М раствора NaCl (10 мас.%/масс.) при 20°С и перемешивали в течение 30 минут. Полученную кашицу центрифугировали при 10000 × g, 10 минут, для отделения использованной муки от экстрагированного белка. Полученные 500 мл белкового раствора с содержанием белка 18,05 мг/мл фильтровали через бумажный фильтр Whatman #4 с целью дальнейшего осветления раствора.

Осветленный раствор концентрировали до объема 27 мл в миниультрафильтрационной ячейке Millipore с перемешиванием с использованием мембран с пределом пропускания по молекулярной массе 10000 дальтон. Концентрация белка в полученном концентрированном белковом растворе составила 218 г/л.

22,2 мл от общего (27 мл) объема концентрированного белкового раствора при температуре 30°С разбавляли водопроводной водой с температурой 4°С в соотношении 1:9. Мгновенное образовавшееся белое помутнение осаждали отстаиванием в течение 16 часов при 4°С. 200 мл надосадочной жидкости сливали с осадка.

Осевшую вязкую, клейкую массу (БММ) собирали, центрифугировали при 10000 × g в течение 5 минут с целью снижения влагосодержания в осадке и подвергали сублимационной сушке. Получали 4,48 г высушенного осадка, что соответствует выходу белка в лиофилизированном осадке 50 мас.% от массы белка, экстрагированного из муки из семян масличной культуры (при разбавлении всего количества ретентата 27 мл конечный выход, рассчитанный экстраполяцией, составил бы примерно 60 мас.%). Высушенная сублимацией БММ, полученная согласно описанному способу, содержала белка 103 мас.%(N × 6,25).

Пример 15:

В настоящем примере показано осуществление способа применительно к муке из семян генетически не модифицированной (не-ГМО) канолы.

450 г муки из семян генетически не модифицированной канолы добавляли к 3 л 0,15 М раствора NaCl (15 мас.%/масс.) при 20°С и перемешивали в течение 30 минут для получения водного белкового раствора с содержанием белка 8,08 г/л. Смесь отстаивали в течение 30 минут с целью разделения остаточной муки и белкового раствора. Белковый раствор сливали с осадка, центрифугировали 10 минут при 10000×g и фильтровали через бумажный фильтр Whatman #4 для дополнительного осветления раствора.

Фильтрат концентрировали до объема 17 мл в системе для ультрафильтрации с использованием мембран из полых волокон с пределом пропускания по молекулярной массе 10000 дальтон. Полученный концентрированный белковый раствор содержал белка 205 г/л.

Образец ретентата объемом 14 мл при температуре 30°С разбавляли водопроводной водой с температурой 4°С в соотношении 1:9. Мгновенно образовавшееся белое помутнение осаждали отстаиванием. Сливали надосадочный слой с осадка, а осевшую вязкую, клейкую массу (БММ) собирали и подвергали сублимационной сушке. В ходе процесса получали 2,3 г лиофилизированной БММ с содержанием белка 103 мас.%(N × 6,25).

Общий выход белка по отношению к экстрагированному из муки из семян канолы белковому экстракту составил 41 мас.%. При разбавлении всего объема ретентата 17 мл было бы извлечено приблизительно 2,66 г высушенного белка, что соответствует выходу 46 мас.%.

Пример 16:

В настоящем примере проиллюстрировано получение изолята белка из семян канолы методом диализа.

′а′ кг муки из семян канолы промышленного производства добавляли к ′б′ литров 0,15 М раствора NaCl при комнатной температуре и перемешивали в течение 30 минут для получения водного белкового раствора с содержанием белка ′в′ г/л. Остатки муки из семян канолы удаляли и промывали на ленточном вакуум-фильтре. Полученный белковый раствор осветляли центрифугированием с получением ′г′ литров осветленного белкового раствора с содержанием белка ′д′ г/л.

Брали аликвотную пробу ′е′ раствора белкового экстракта и сокращали ее объем до ′ж′ литров путем концентрирования в системе для ультрафильтрации с использованием мембран с пределом пропускания по молекулярной массе ′з′ дальтон. Полученный концентрированный раствор содержал белка ′и′ г/л. Ретентату присваивали обозначение ′к′. Параметры от ′а′ до ′к′ приводятся в таблице XI.

Таблица XIкBW-AL017-D17-02ABW-AL017-D22-02Aа150150б10041003в25,127,1г10801132д18,016,5е7101092ж22,531,5з50005000и291,6362,5

3,5 л ретентата из BW-AL017-D17-02A подвергали диализу против 120 л воды с температурой 4°С. Воду меняли ежедневно в течение нескольких дней, в последние два дня использовали проточную воду. Проводимость ретентата падала с 6,89 миллисименс (мс) до 0,32 мс. По мере снижения проводимости происходило образование в ретентате мицелл. По окончании диализа на дне каждой из диализных трубок отмечалось наличие большого количества БММ. БММ извлекали и высушивали. Изолят белка из семян канолы содержал 103,0 мас.% белка в сухом веществе.

Способ повторяли с использованием ретентата BW-AL017-D22-02A, с тем исключением, что диализ проводили в воде с температурой 60°С. По мере снижения проводимости раствор становился мутным, но образование мицелл было очень слабым. Как только диализованный раствор охладили до 10°С, происходило образование мицелл. Полученная БММ после сушки содержала 106 мас.% белка в сухом веществе.

Краткое изложение раскрытия изобретения. Настоящее изобретение обеспечивает новый способ выделения белка из семян масличных культур с более высоким выходом и более высоким содержанием белка, чем достигалось ранее. Возможны модификации способа, входящие в объем притязаний данного изобретения.

Изобретение относится к пищевой промышленности, конкретнее к получению белковых изолятов из семян масличных культур. Белковые изоляты из семян масличных культур, в частности белковые изоляты из семян канолы, с высокой степенью чистоты, по меньшей мере около 100 мас.% (N×6,25), получают путем экстракции муки из семян масличных культур. Водный белковый раствор концентрируют до содержания белка в нем по меньшей мере 200 г/л и концентрированный белковый раствор разбавляют охлажденной водой с температурой ниже 15°С с образованием белковых мицелл, которые осаждают для получения белковой мицеллярной массы (БММ). Белковую мицеллярную массу отделяют от надосадочной фазы, причем ее можно высушить. Надосадочную фазу можно подвергнуть обработке, с целью извлечения дополнительного количества белкового изолята семян масличных культур, путем концентрирования надосадочной фазы и последующей сушки концентрированной надосадочной фазы с получением белкового изолята с содержанием белка по меньшей мере 90 мас.%. Концентрированную надосадочную фазу можно смешать в различных соотношениях по меньшей мере с частью БММ, и смесь высушить с получением белкового изолята, имеющего содержание белка по меньшей мере 90 мас.%. Предлагаемый белковый изолят имеет высокую степень чистоты. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 ил., 11 табл.

1. Способ получения белкового изолята, характеризующийся следующими стадиями:

(а) экстракция муки из семян масличных культур при температуре по меньшей мере 5°С с целью вызвать солюбилизацию белка, содержащегося в указанной муке из семян масличных культур, и получить водный белковый раствор с содержанием белка от 5 до 30 г/л и рН от 5 до 6,8;

(б) отделение водного белкового раствора от остаточной муки из семян масличных культур;

(в) повышение концентрации белка в указанном водном белковом растворе по меньшей мере до 200 г/л при поддержании его ионной силы по существу постоянной путем применения селективной мембранной технологии для получения концентрированного белкового раствора;

(г) разбавление указанного концентрированного белкового раствора охлажденной водой с температурой ниже 15°С с целью вызвать образование белковых мицелл;

(д) отстаивание белковых мицелл с образованием аморфной, клейкой, студенистой, похожей на клейковину мицеллярной массы; и

(е) отделение белковой мицеллярной массы с содержанием белка в сухой веществе по меньшей мере 100 мас.%, при определении его по азоту по Кьельдалю × 6,25 от надосадочной фазы.

(а) экстракция муки из семян канолы при температуре по меньшей мере 5°С с целью вызвать солюбилизацию белка, содержащегося в указанной муке из семян канолы, и получить водный белковый раствор с содержанием белка от 5 до 25 г/л и рН от 5 до 6.8;

(б) отделение водного белкового раствора от остаточной муки из семян канолы;

(в) удаление пигментов из водного белкового раствора;

(г) повышение концентрации белка в указанном водном белковом растворе по меньшей мере до 200 г/л при поддержании его ионной силы по существу постоянной путем применения селективной мембранной технологии для получения концентрированного белкового раствора;

(д) разбавление указанного концентрированного белкового раствора охлажденной водой с температурой ниже 15°С с целью вызвать образование белковых мицелл;

(е) отстаивание белковых мицелл с получением аморфной, клейкой, студенистой, похожей на клейковину мицеллярной массы; и

(ж) отделение белковой мицеллярной массы, имеющей содержание белка по меньшей мере 90 мас.% в сухом веществе при определении его по азоту по Кьельдалю × 6,25, от надосадочной фазы.

Приоритет по пунктам и признакам: