Способ обработки соевого белкового продукта, содержащего нерастворимую белковую фракцию Советский патент 1993 года по МПК A23J3/16 

Изобретение относится к способу обработки соевого белкового продукта, содержащего нерастворимую белковую фракцию, предусматривающую гидролиз и дезамини- рование водной взвеси соевого белка путем ее обработки протеолитическим ферментом.

Цель изобретения состоит в предоставлении ферментативного способа переработки соевых белковых материалов, с образованием желательных съедобных белковых продуктов, которые обладают высокой растворимостью - необходимым функциональным свойством.

Способ по изобретению эффективно улучшает растворимость белка и усиливает его функциональные свойства, с сохранением качества конечного продукта.

Способ по изобретению отличается от известного тем, что перед гидролизом, рН водной взвеси соевого белка доводят до 9 - 11, а протеолитический фермент используют в количестве 0,01 - 5 и полученную смесь выдерживают при температуре 10 - 75°С в течение 10 - 240 мин, белок дезами- нируют на 5 - 48%, и конечный продукт имеет 60 - 100%-ную растворимость в воде при рН 7.

Восприятие растворительных белковых материалов, таких как соевые бобы, земляные орехи, сафлор, семена хлопчатника, семена кунжута, сафлоровые семена и другие, зависит от модифицирования этих материалов с целью придания им функциональных свойств. Были проведены обширные исследования этих материалов с целью создания полезных пищевых продуктов. В результа00

го ю

О

о сл

Сл)

те, некоторые из этих материалов в настоящее время могут перерабатываться с получением пищевых продуктов, обычно называемых съедобными растительными белками. Однако функциональные свойства, такие как вкус и растворимость, и пено- образующие и эмульсионные свойства этих материалов не были удовлетворительными для промышленного пищевого использования. Заявитель произвел новый белковый материал, который имеет сильно улучшенную растворимость, без введения горьких вкусовых добавок. Растворимость может быть весьма высокой - до 100%. Этот результат был достигнут заявителем посредст- вом ферментативного гидролиза и частичного деаминирования практически всего белкового субстрата. Уровни деаминирования могут изменяться примерно между 5 и 48%. Гидролиз осуществляется при комнатной температуре или повышенной температуре и при регулируемом повы- шенном значении рН, которое эффективно для придания растворимости белковому субстрату, и в особенности без избыточного гидролиза или разложения невнутренней части субстрата. Более того, растворимость продукта заявителя расширяется, чтобы заключить больший интервал значений рН. Когда гидролиз по изобретению пройдет до желаемой степени, реакция может быть прекращена посредством инактивации фермента, например нагреванием. Условия процесса регулируются таким образом, чтобы минимизировать или предотвратить образование нежелательных LAL-соединений, ь частности, посредством поддержания рИ реакции примерно ниже 12.

Вообще значение рН процесса регулируется между 9 и 11 в ходе процесса. Особенно эффективным,как было установлено, является значение рН 10. Регулирование значения рН может быть осуществлено с использованием традиционных оснований и буферов пищевого сорта, таких как гидроксид натрия, бикарбонат натрия, карбонат аммония, триполифосфаты натрия, соляная кислота и другие традиционные реагенты. Оптимальное значение рН может изменяться в некоторой степени для каждого конкретного фермента, использованного в процессе, но способ эффективен внутри этого интервала рН. Температура реакции может изменяться примерно от 10°С (комнатная температура) до 75°С, но процесс также эффективен внутри этого температурного интервала. Аналогично, время реакции также может изменяться внутри эффективного интервала примерно между 10 мин и 4 ч, причем могут

иметься различные оптимальные значения, для конкретной системы, времени, рН и конкретного фермента, внутри эффективного интервала.

5Ферменты, которые являются эффективными в способе заявителя, обычно пред- ставляют собой протеолитмческие ферменты, которые могут быть получены из животных, растительных и микробных источников. Удовлетворительными оказались множество ферментов. Они включают папа- ин, трипсин, фицин и множество бактериальных и грибковых протеаз, Единственным ограничением для протеазы является то, что

5 она должна быть стабильной и не дезактивироваться при значениях рН, используемых для этого процесса.

Ферментный материал может быть добавлен в предпочтительной концентрации

0 примерно от 0,01 до 5,0 вес.% от веса белкового материала (сухого), в зависимости от температуры и времени, которые используются, активности ферментов и желаемой степени гидролиза.

5Активность фермента может быть определена как количество фермента, требуемое для производства стандартного количества тирозина из казеина и мальтозы из крахмала s стандартных условиях. Могут приме0 няться концентрации фермента свыше 1,0%, однако затрать: могут стать чрезмерно высокими для некоторых ферментных материалов. При концентрациях ниже 0,05% ферментативная реакция может протекать

5 слишком медленно для некоторых ферментных систем.

Обработанная белковая суспензия и масса ферментного реагента обычно взаимодействуют в емкости, которая обеспечи0 вает достаточное время пребывания реагентов для практического завершения реакции. Когда ферментативная реакция протекает в течение достаточного периода времени, реакция прекращается, например

5 посредством нагревания суспензии до температуры, достаточной для дезактивации ферментов. Температуры выше, чем,например,180°F (82,2°С) достаточны для подавления активности фермента. Стадия

0 нагревания может быть осуществлена посредством пропускания прореагировавшего материала через теплообменник, посредством струевого прожаривания, или с помощью наиболее традиционной опера5 ции нагревания. После дезактивации рН продукта может устанавливаться на желаемом уровне, или рН может регулироваться до дезактивации.

Образовавшийся суспендированный

гфодукт может использоваться непосредственно вместо пищевых продуктов. Он представляет собой привлекательный светлоокрашенный продукт. Альтернативно, он может быть высушен, причем высушенный продукт имеет превосходную растворимость в водной среде.

Если суспензия высушивается, то предпочтительно высушивают мгновенно (флэш- метод), чтобы получить однородно мелкий, порошкообразный продукт, тем самым осуществляется экономичная непрерывная обработка и превосходные характеристики растворимости порошка. Из методик мгновенного высушивания обычно применяется распылительная сушка. Продукт может быть высушен вымораживанием, однако это более дорого. Высушенный порошок способен быстро и просто гидратироваться повторно с образованием суспензии, посредством добавления воды при перемешивании, благодаря своей высокой растворимости. Этот продукт может использоваться в качестве заменителя для производных молочных продуктов, даже высушенного снятого молока, для множества назначений. Этот продукт имеет превосходную гладкую текстуру и вкус. Продукт остается в растворе и не осаждается на дно емкости, когда смешивается в водной суспензии.

Хотя изобретательские замыслы можно легко понять из предшествующего описания для любого обычного специалиста в этой области техники, следующие иллюстративные примеры даны для полного обеспечения понимания замысла.

Пример 1. 860 фунтов (390 кг) водного творога из выделенного соевого белка, который имеет содержание твердого вещества 14 вес.%, обрабатывают при установленном значении рН 8,0 с использованием 50%-ного раствора гидроксида натрия, и нагревают до 152°С, используя струевую печь. Длительность нагревания составляет около 9 с. После термической обработки творог охлаждают до 40°С. Доводят значение рН охлажденного творога до 10 посредством добавления 50%-ного раствора гидроксида натрия при быстром перемешивании. Добавляют 1,5% папаина (фирма Амано), в расчете на сухой вес белка, в виде водной суспензии и перемешивают быстрой мешалкой. Смесь подвергают взаимодействию в течение 50 мин, при поддержании значения рН 10с помощью 50%-ного раствора гидроксида натрия. Затем рН прореагировавшей реакционной смеси устанавливают равным 7,5 - 7,9 с помощью концентрированной соляной кислоты, и нагревают, чтобы дезактивировать фермент. Дезактивация осуществляется путем нагревания смеси до 152°С. Длительность нагревания составляет около 9 с, и общее время дезактивации реакционной смеси равно примерно 43 минутам. Затем дезактивированную смесь подвергают распылительной сушке. Свойства материала, высушенного распылением, сообщены в табл. 1.

Пример 2. Творог из примера 1 после струевого прожаривания охлаждают до

0 46°С, доводят рН до 10 и обрабатывают 2% панкреатина (фирма Роом Королазе™) в расчете на сухой вес творога, как описано в примере 1. Значение рН поддерживают равным 10 в течение времени реакции (37 мин)

5 смеси. Затем рН реакционной смеси доводят до 7,5. Продукт подвергают термической дезактивации и распылительной сушке, как описано в примере 1. Свойства продукта указаны в табл. 1.

0П р и м е р 3. Творог из примера 1 после

струевого прожаривания охлаждают до 46°С, доводят до рН 10 и обрабатывают 5% алкалазы 2,4L (фирма Ново Лабораториз) в расчете на сухой вес творога. Значение рН

5 поддерживают равным 10 в течение времени реакции (82 мин) смеси. Затем рН реакционной смеси доводят до 7,6. Продукт подвергают термической дезактивации и распылительной сушке, как описано в при0 мере 1. Свойства продукта указаны в табл. 1.

Пример 4. Творог примера 1 при комнатной температуре подщелачивают до рН 10 и обрабатывают 1,5% папаина (фирма

5 Амано) в расчете на сухой вес творога, как описано в примере 1. Значение рН поддерживают равным 10 в течение времени реакции смеси (52 мин). Затем рН реакционной смеси доводят до 7,5. Продукт подвергают

0 термической дезактивации, и распылительной сушке, как описано в примере 1. Свойства продукта указаны в табл. 1.

Пример 5. Творог примера 1 при комнатной температуре охлаждают до 10°С,

5 доводят значение рН до 10 и обрабатывают 1,5% панкреатина (Роом Королазе ), в расчете на вес сухого творога, как описано в примере 1. Значение рН поддерживают равным 10 в течение реакции смеси (60 мин).

0 Затем рН смеси доводят до 7,5. Продукт подвергают термической дезактивации и сушке вымораживанием. Свойства продукта указаны в табл.1.

Пример 6. Творог примера 1 при

5 комнатной температуре доводят до рН 10 и обрабатывают 0,6% алкалазы 2,4 Д (Ново Лабораториз), в расчете на сухой вес творога, как описано в примере 1. Значение рН поддерживают равным 10 в течение времени реакции смеси (20 мин). Затем рН реакционной смеси доводятдо 7,5. Продукт подвергают термической дезактивации и сушке вымораживанием. Свойства продукта указаны в табл. 1.

Пример 7, Творог примера 1 при 5 комнатной температуре доводят до рН 10 и обрабатывают 0,25% папаина, в расчете на сухой вес творога, как описано в примере 1. Значение рН 10 поддерживают в течение времени реакции смеси (90 мин). Затем рН 10 реакционной смеси доводятдо 7,5. Продукт подвергают термической дезактивации и сушке вымораживанием. Свойства продукта указаны в табл. 1.

Пример 8. Творог примера 1 при 15 комнатной температуре доводят до рН 9 и обрабатывают 1,0% папаина в расчете на сухой вес таорога, как описано в примере 1, значение рН 9 поддерживают в течение времени реакции смеси (90 мин). Затем рН ре- 20 акционной смеси доводят до 7,5. Продукт подвергают термической дезактивации и сушке вымораживанием. Свойства продукта указаны в табл. 1.

Пример 9. Творог примера 1 при 25 комнатной температуре доводят до рН 11 и обрабатывают 1,0% папаина, в расчете на сухой вес творога, как описано в примере 1, Значение рН 11 поддерживают в течение времени реакции смеси (90 мин). Затем рН 30 реакционной смеси доводят до 7,5. Продукт подвергают термической дезактивации и сушке вымораживанием. Свойства продукта указаны в табл. 1.

Пример 10. Творог примера 1 при 35 комнатной температуре нагревают до 65°С, доводят его рН до 10 и обрабатывают 1,0% папаина, в расчете на сухой вес творога, как описано в примере 1. Значение рН поддерживают равным 10 в течение времени воз- 40 действия смеси (45 мин). Затем рН реакционной смеси доводятдо 7.5. Продукт подвергают термической дезактивации и сушке вымораживанием. Свойства продукта указаны Б табл. 1.45

Пример 11. Творог примера 1 при комнатной температуре нагревают до 90°С в течение 5 мин, охлаждают до комнатной температуры, доводят его рН до 10 и обрабатывают 0,25% трипсина (фирма Сигма 50 Т8253), в расчете на сухой вес творога, как описано в примере 1. Значение рН поддерживают равным 10 в течение времени взаи- модействия смеси (30 мин). Затем рН реакционной смеси доводят до 7,5. Продукт 55 подвергают термической дезактивации и сушке вымораживанием. Свойства продукта указаны в табл. 1.

Пример 12. Творог примера 1 после струевого прожаривания охлаждают до комнатной температуры, разбавляют до ссдер жания твердого вещества 10% буфером с рЬ 10 и обрабатывают 1,0% химотрипсинг (Сигма С4129), в расчете на сухой вес тзоро га, как описано в примере 1. Значение рН 1C поддерживают в течение времени взаимо действия смеси (120 мин). Затем рН реакционной смеси доводят до 7,5. Продукт подвергают термической дезактивации v сушке вымораживанием. Свойства продукте указаны в табл. 1.

Пример 13. Творог примера 1 после струевого прожаривания доводятдо рН 1C и обрабатывают 1,5% папаина, в расчете на сухой вес творога, как описано в примере 1. Значение рН 10 поддерживают в течение времени взаимодействия смеси (30 мин). Продукт термически дезактивируют при рН 10 и подвергают распылительной сушке, как описано в примере 1. Свойства продукта указаны в табл. 1.

Пример 14. Творог примера 1 при комнатной температуре доводят до рН 10 и обрабатывают 0,75% папаина, в расчете на сухой вес творога, фермент и гидроксид натрия добавляют последовательно в непрерывную систему. Значение рН поддерживают равным 10 в ходе добавления. Реакция протекает в двух емкостях, причем время пребывания в первой емкости равно 15 мин и во второй емкости - 45 мин. Затем рН реакционной смеси последовательно доводят до 7,5, Продукт подвергают термической дезактивации и распылительной сушке, как описано в примере 1. Свойства продукта указаны в табл. 1,

Пример 15, В целях сравнения тзорог примерз 1, прожаренный струей, доводят до рН и обрабатывают 1.0% бромелинз. 8 ходе гидролиза позволяют снижаться рМ среды. Спустя 30 мин взаимодействия фермент подвергают термической дезактивации и распылительной сушке, как описано в примере 1. Свойства продукта описаны s табл. 1.

Пример 16. В целях сравнения творог примера 1 при комнатной температуре обрабатывают традиционным способом, который описан в патенте США 3694 221, Творог, содержащий 12% твердого вещества, доводят до рН 7,0 и прожаривают струей при 152°С в течение 9 с и охлаждают до 49°С, Затем рН творога повышают до 8.5 и творог обрабатывают 1,0% алкалазы в расчете на сухой вес творога, Смесь реагирует в течение 120 мин и затем подвергается струевому прожариванию при 152°С в течение 9 с, чтобы дезактивировать фермент.

Как показано в табл. 1, способ заявителя дает возможность квалифицироаанному специалисту выбрать желаемое сочетание и степень характеристик полученного продукта. Например, потребитель может выбрать, внутри пределов, степень растворимости и желаемую степень деамидирования для конкретного конечного продукта, как требует его окончательное использование.

Функциональные свойства представительных продуктов, полученных по способу заявителя, обобщены в табл. 2-4.

Специалисты в этой области техники смогут признать, что могут быть произведены различные модификации в пределах замысла изобретения. Это изобретение не следует ограничивать конкретными вариантами воплощения, которые описаны здесь с целью иллюстрации, но его следует ограничивать только объемом прилагаемых притязаний и их эквивалентами.

Формула изобретения 1. Способ обработки соевого белкового продукта, содержащего нерастворимую белковую фракцию, предусматривающий гидролиз и дезаминирование водной взвеси соевого белка путем обработки ее протеоли- тическим ферментом, отличающийся тем, что, с целью повышения растворимости белка и усиления его функциональных свойств с сохранением качества готового продукта, перед проведением гидролиза устанавливают рН водной взвеси соевого белка 9 - 11, протеолитический фермент вносят в количестве 0,01 - 5% с выдержкой полученной смеси при 10 - 75°С в течение 10 - 240 мин с последующим дезаминированием белка на 5 - 48%, при этом готовый продукт имеет растворимость 60 - 100% в воде с рН 7.

2.Способ по п. отличающийся тем, что рН водкоС; взвеси соевого белка устанавливают преимущественно 10.

3.Способ поп. 1,о т л имеющийся тем. что, с целью дезактивации фермента,

смесь после выдэижки нагревают,

4.Способ по п. 1. о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в качества прогеолитического фермента используют один из ферментов: пзпаин, панкреатин, злькзлззу. трипсин, химотрипсини бромелин

5.Способ по п. 1, с v л v, чающийся тем, что смесь выдерживают до получения растворимости белка в воде с рН 7, превышающей преимущественно 80%.

6.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что смесь выдерживают до получения растворимости белка в воде с рН 8, превышающей преимущественно 90%.

7. Способ по пп. 1-3. отличающийся тем. что после выдержки полученной смеси ее подвергают сушке.

8.Способ по п. 1. о л «чающийся тем, что соевый белок после выдержки имеет мол. м, преимущественно 800 - 4000.

9.Способ по п, 1,о т л и чающийся тем, что в качестве водной смеси соевого белка используют соевый творог, стерилизованный нагреванием преимущественно в

течение 9 с при 152°С.

10.Способ по пп. 1 м 7. отличающийся тем, что сушку ведут распмлен -зм.

Использование: в пищевой промышленности при получении соевой белковой пищи с высокой растворимостью. Сущность изобретения: устанавливают рН водной взвеси соевого белка 9-11, преимущественно 10, и обрабатывают ее протеолитическим ферментом в количестве 0,01 -5% при температуре 10 - 75°С в течение 10 - 240 мин. В качестве протеолитического фермента используют один из ферментов: папаин, панкреатин, алькалазу, трипсин, химотрипсин и бромелин. Дезаминирование белка идет на 5 - 48%, при этом готовый продукт имеет растворимость 60 - 100% в воде с рН 7 (преимущественно 80 или 90%). Соевый белок после выдержки имеет мол. м. 800 - 4000. Смесь после выдержки подвергают нагреванию и сушат преимущественно распылением. В качестве водной смеси соевого белка можно использовать соевый творог, стерилизованный нагреванием преимущественно в течение 9 с при 152°С. 9 з.п. ф-лы. 4 табл. сл

Обобщение свойств

3 О Л t s Ц Ь

а Для измерения аммиака, выделившегося после нагревания суспензии продукта (1,25%), в 3 н. соляной кислоте в запаянной ампуле, 3 ч при 110°С, использовался диффузионный метод Конвзя и О Маллей. Стандарт для нуль-процентного деамидирования составляет 18,3 мг аммиака на 1 г недеамидированного белка.

b Моли концевых групп на 105 г белка, которые измерены по методу Р. Филдза. Негидро- лизированные соевые белки имеют среднее значение TNBS 30.

с Метод Дж. Л. Шена, Cereal Chem., 1975, т. 53, с. 902.

Молекулярно-весовое распределение определяли с помощью жидкостной хроматографии высокого давления в 6М растворе Gu-HCI и дитиотреитола с использованием колонки исключения размера TSK 2000.

Мп - среднечисленный молекулярный вес в единицах Дальтона.

Mw - средневесовой молекулярный вес в единицах Дальтона.

е Степень горечи оценивали с помощью дегустаторов, пробовавших 3%-ные суспензии в воде при рН 7,0 и 50°С. Оценка 0 - наименьшая горечь, 10 - наибольшая горечь.

Таблица 2 Профиль растворимости в зависимости от рН

а Метод растворимости Дж. Л. Шена, Cerea Chem. 1976, т. 53, с. 902

Продолжение табл.1

13

Плотность пены

Способ получения пены - следующий. 15 г продукта суспендируют в 135 г воды и взбивают проволочными билами в течение 6 мин при наивысшей скорости (10), используя кухонный вспомогательный миксер, модель К5А. После взбивания измеряют плотность, используя чашу Соло, емкостью 5 унций (141,5 г).

Эмульсионная емкость при рН 7°

Способ определения следующий. 100 мл суспензии 0,5% продукта в воде переносят в 1 л смесительный стакан, В эту суспензию подмешивают соевое масло при постоянной скорости течения (49 мл/ мин) и перемешивании смесителем Уаринг (модель 70129) при скорости 15 300 об/мин до тех пор, пока не произойдет инверсия фаз от масло в воде до эмульсии воды в масле. Конечный момент определяется по потере проводимости. Эмульсионную емкость рассчитывают после вычитания значения для холостого опыта для воды.

1829905

14 Таблица 3

Таблица 4