Способ получения растительного протеина

(9 1)5 А ОБР Е СТИТЕЛЬНОИнтернэшнл, Инк гнес Дж.Мак Керс М.Амундсон (03)052,вий нут ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕК ПАТЕНТУ(56) Патент США ГЬ 223кл, 195-29, 1941. Изобретение относится к пищевому продукту и, в частности, к получению растительных протеиновых пищевых продуктов, Способ получения растительного пищевого протеиноеого пищевого продукта, предлагаемый е соответствии с настоящим изобретением, дает соевый протеин и аналогичные пищевые протеины, которые обладают улучшенной конечной "мясной" окраской, значительно улучшенной структурой, приятным вкусом, вязкостью после эмульгирования и более высокой плотностью в сухом виде по сравнению с ранее известными растительными протеиновыми пищевыми продуктами, Эти свойства придают протеиновым продуктам структуру, более пригодную для добавления в эмульгируемые высшие продукты такие, как сосиски, копченая колбаса и мясные консервы, чем известные растительные протеиновые пищевые продукты,Изобретение основано и реализовано. главным образом на соевых материалах ввиду некоторых особенных трудностей, которые возникают с такими соевыми материалами, Поэтому оно будет описано в 1834644 АЗ(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАГО ПРОТЕИНА(57) Использование; в пищевой промышленности, преимущественно при получениирастительного протеина. Сущность: проводятт экстрагироеание растительной прстеиновой муки водным щелочным раствором, смешанным с хелатообразующим агентам, центрифугирование, осаждение кислотой, промывание водой полученного осадка с образованием водного шлама, его ферментативный гидролиз и сушку, Экстракция может быть многократной, 14 з.п.ф-лы. основном для соевых материалов, Однако, совершенно очевидно, что можно использоватьь растительную протеиноеую муку таких растений, как сафлор красильный, семена хлопка, кунжут, подсолнух, горох и земляной орех. В более широком аспекте настоящее изобретение включает другие растительные или масличные материалы, протеиновце материалы рыб и микробиологические протеиновые продукты,Получение растительных протеиновых продуктов хороШо известно и использовалось в самых различных производствах, Ферментативные способы получения пищевой муки из растительных протеиновых материалов также хорошо известны, наиболее общий способ предложен е Патенте США Ь 22323052. Стандартные ферментатиеные процедуры требуют продолжительного времени реакции, в общем случае - несколько часов при рН, оптимальном для используемого фермента, гидролиза при специальных значениях рН и других усло, эффективных для того, чтобы подвергь основные протеинц пратеинаеагасубстрата гидролизу. Этот способ реализуют в установках периодического типа, В процессе получения протеиновых пищевых продуктов иэ, скажеммуки соевых бобов необходимо осуществлять ряд контрольных функций таких, как контролируемая ферментативная реакция в частично гидролиэованный, деэаминированный имодифицированный протеиновый реагент, Способ, являющийся предметом настоящего изобретения, может быть осуществлен как в соответствии с непрерывным принципом, так и периодическим. При осуществлении предлагаемого способа получают продукт с неожиданно великолепными функционэльными свойствами.Известные способы гидролиза и/или деэаминирования при одновременном получении полезного продукта с воэможностью его получения в промышленных масштабах не позволяли добиться конечных вкусовых и физических свойств, которые бы давали после смешения с мясом мясной продукт высшего качества. Продукт, получаемый здесь, смешивают равномерно с мясом беэ предварительной гидратации, чтобы получить продукты с исключительно высокими вкусовыми свойствами такие, как сосиски, копченые колбасы и другие мясные продукты для завтрака.Промышленный способ, который используют в настоящее время для получения изолированных растительных протеиновых материалов, включает экстрагирование растительной протеиновой муки (крошки), используя водную щелочную ванну, образуя ликер. Затем растительный протеиновый материал осаждают из ликера подкислением, Полученный в результате осажденный растительный протеиновый материал обрабатывают полифосфатом, чтобы улучшить его физические свойства. После обработки полифосфатом осажденный растительный протеиновый материал подвергают обработке ферментативным гидролизом. Здесь этот промышленный способ был усовершенствован, что привело к получению изолированного растительного протеинового материала, обладающего физическими свойствами столь улучшенными, что протеиновые смеси с мясом образуют продукты с улучшенными вкусовыми качествами и функциональными свойствами. Предлагаемый способ включает стадии экстрагирования растительного протеина из муки при помощи водного щелочного раствора, но этот раствор включает, кроме того, образующий хелат агент, чтобы удалить при помощи образования хелата во время экстрагирования протеина элементы, которые при окислении разрушают цвет и приятный запах, Далее, растительный протеин осаждают из раствора при помощи окисления. Полученный в результате растительный протеин затем подвергают ферментативному гидролизу при регулируемых времени и условиях концентрации умеренной реакции гидролиэа, которая приводит к изменению концевых групп, снижающей химическую активность протеинового материала, и к изменению свойств поверхности, что приводит к низкой вязкости при эмульгировании и более высокой плотности до эмульгирования. Эти два изменения дает растительный протеин с улучшенными вкусом, запахом и цветом, который в мясе дает более твердые мясные продукты с "более мясной" структурой.Проведены широкие исследования с целью получения полезных пищевых продуктов из растительных масел, В результате некоторые из этих материалов в настоящее время обрабатывают с тем, чтобы получить пищевые продукты, которые больше известны под наименованием пищевые растительные протеины, Широко используемый, известный способ получения таких протеинов описан в примере а.П р и м е р а (известный способ). (1) Соевые бобы измельчали и масло экстраги-, ровали гексаном, чтобы получить "чешуйки", которые известны под наименованием "соевая мука" или "крошка", Муку добавляли в водную ванну и добавляли пищевой щелочной реагент, гидрат окиси натрия, до тех пор, пока рН не достигнет значения 10. Этот материал экстрагировали 30 минут, а затем подвергали центрифугированию. Далее, соевый протеиновый материал осаждали из ликера добавлением хлористоводородной кислоты до тех пор, пока изоэлектрическая точка не достигнет значения примерно рН 4,5. Затем осадок промывали водой, чтобы образовать водный шлам с 15 содержанием твердых частиц (проценты весовые).(2) рН шлама обеспечивали на уровне 7,0 добавлением гидрата окиси натрия.(3) Далее, шлам пропускали через газовую плиту при давлении 85 фунтов на кв. дюйм (6 кг/см 2) одновременно с впрыскиванием водяного пара из газовой плиты под давлением 95 фунтов на ка. дюйм (6,7 кг/см ) в камеру, где поддерживали уавление в 75 фунтов на кв, дюйм(5,3 кг/см ). Пар нагревает шлам, проходящий через газовую плиту, до температуры 305 ф (152 С). Спустя 9 секунд возрастающие порции нагретого шлама быстро выгружали в приемный резервуар при атмосферном давлении или ниже, что вызывает испарение паров, со1834644 Пример 1 Фермент (6 ромел вин) 10 20 держащих нежелательные материалы. Шлам охлаждали при помощи быстрого испарения, Материалы, содержащиеся в парах, удаляли из очищенного шлама,(4) Шлам сушили испарением в распылительной сушилке, чтобы содержание влаИнгредиентСоевые чешуйкиТриполифосфэт натрия (1 0 раствор)Гидрат окиси натрияХлористоводородная кислотаВода ги составляло 5 массовых .В сответствии с примером а, 100 фунтов (45,36 кг) соевых чешуек добавляли в водную щелочную ванну, но дополнительно добавляли в ванну 0,5 О триполифосфата натрия перед добавлением соевых чешуек. Материал экстрагировали 30 минут, подвергали центрифугированию и снова экстрагировэли. Далее, соевый протеиновый материал осаждали, как в примере а до тех пор, пока не будет достигнута изоэлектрическая точка при примерно рН 4,5. Осадок промывали водой,Вместо сушки шлама, как в примере а, когда температура шлама достигала 125 Ф (52 С) (рН материала составляло 6,5),добавляли водный раствор фермента бромлаина при низкой концентрации в 0,01 весовыхпротеина (сухой вес). Шламу, обработанному ферментом, давали возможность взаимодействовать в течение пятнадцати минут, при этом вязкость шлама начинает падать.Спустя пятнадцать минут взаимодействие ферментов прекращали при помощи подъема температуры. Шлам сушили испарением в распылительной сушилке до содержания влаги в примерно 5 весовых процентов, как в примере а. В результате обработки ликера протеина во время стадий экстрагирования, то есть, перед осаждением высвобождаются и удаляются нежелательные соединения с тем, чтобы улучшить физические свойства такие, как цвет, запах и стабильность. Умеренный ферментативный гидролиз модифицирует изолированный протеиновый продукт при помощи изменения концевых групп и характеристик поверхности с тем, чтобы получить высококачественный продукт с улучшенной структурой и "более мясным" вкусом,Имея в виду этот пример известного способа, ниже приводятся примеры осуществления предлагаемого способа,Количество100 фунтов (45,36 кг)0,5 в пересчете на вес чешуекСколько требуется для рНчтобы поддержать рН осаждения1000 фунтов(454 кг), первое экстрэгирование600 фунтов (272 кг), второе экстрагирование0,01 С Свойства изолированного соевого протеина, полученного по способу из примера 1, приведены в табл.1. Для того, чтобы сравнить продукт, полученный в соответствии с примером 1, с известным продуктом, полученным в примере а, ниже приведены данные испытаний, полученные с использованием известной мясной системы (см.табл,2), Мясная система включала состав говяжей сосиски, содержащей 37 высококачественного мяса, 13 оь органов или мяса, механически очищенного от костей, и 5,7 О сортированной муки икрахмалов, Изолированный соевый протеинсодержится в количестве 2,41 ф,Данные в табл.2 показывают, что при использовании полифосфата на стадии экстрагирования можно получить продукты высочайшего качества, Изолированный соевый протеин настоящего изобретения является более твердым и гораздо более стабильным, чем протеин из примера а. Стабильность; например, составляет 0,35 по сравнению 0,99.Кроме того, предлагаемый продукт имеет лучшую окраску для эмульгируемого мяса и более слабый привкус сои. Он имеет также более мясной вкус и прекрасную структуру.П р и м е р 3, Следуя процедуре из примера 1, дополнительные протеины получали с использованием гексаметафосфата в воде для экстраги рован ия вместо триполифосфата натрия. Нет какой-либо существенной разницы в свойствах и конечное мясо имело улучшенный цвет и вкус.Стадия хелатообразования здесь, как показано, приводит к значительному улучшению физических свойств при помощи модификации протеина, в частности, цвета и вкуса. Хотя были описаны полифосфаты, можно использовать другие образующие хе 25 30 35 40 45латы агенты такие, как этилендиаминтетрауксусная кислота, аскорбиновая кислота и лимонная кислота.Контроль за рН во время получения может быть осуществлен при помощи использования известных оснований пищевых сортов и буферов таких как гидрат окиси натрия, бикарбонат натрия, карбонат аммония, триполифосфаты натрия, хлористоводородная кислота и другие известные реагенты. Оптимальное рН может несколько отличаться в зависимости от конкретного используемого фермента, но процедура эффективна в области рН от 6 до 10. Температура реакции может варьироваться от примерно 10 С (комнатная температура) до примерно 75" С, но эту процедуру можно в общем случае эффективно осуществлять внутри этой области температур, Условия оптимальных температур могут также варьироваться до некоторой степени (внутри этой области) в зависимости от конкретной системы.Одной из стадий при образовании изолированного протеина здесь является стадия ферментативного гидролиза; это известная стадия, но было установлено, что при некоторых более умеренных условиях финальный продукт намного лучше, .Такие умеренные условия включают восстановление при определенной концентрации фермента. Ферментный материал вместо того, чтобы добавлять в концентрации от примерно 0,01 до 5,0 весовыхот протеинового материала (на сухой вес), используют в концентрации от 0,01 до 0,035, чтобы осуществить умеренный гидролиз, в зависимости от используемых температуры и времени, и активности ферментов. (Активность фермента может быть определена, как количество фермента, необходимое для того, чтобы получить стандартное количество тирозина из казеина и мальтозы из крахмала при стандартных условиях). Время для стадии гидро- лиза составляет от примерно 5 до 30 минут, в предпочтительном варианте примерно 10-15 минут, в зависимости от концентрации и активности фермента и температуры,Ферменты, которые эффективны в соответствии с настоящим изобретением, это в общем случае такие протеолитические ферменты, которые могут быть получены из животного, растительного и микробиологического источников, Удовлетворительными оказались весьма разнообразные ферменты, Они включают папаин, трипсин, фицин и многочисленные бактериальные и грибковые протеазы. Единственным ограничением на протеазу является то, что она должна быть стабильной и не долж 1015 20 25 3035 40 45 50 Для того, чтобы снизить и(или полностьюизбежать окисления экстрагированного "творога". Дополнительно в этой процедуре можно использовать протеиновый изолят с такими известными продуктами, как разрыхляющие агенты, диспергирующие агенты, противопенные агенты и агенты, препятствующие образованию дуста. Цистеин можно добавлять в количестве от 0,05 до 0,2 весовых процентов в пересчете на твердые частицы творога в нейтральный или кислый творог,Функциональные свойства такие, как вкус, структура и работа с известными материалами не являются удовлетворительными для многих пищевых приложений. Новый протеиновый материал, получаемый в соответствии с настоящим изобретением, имеет гораздо более высокие функциональные свойства с более хорошим вкусом и, особенно, хорошим цветом для использования с мясом. Гидролиз осуществляли при умеренных условиях, включая контролируемое время реакции, которое эффективно с точки зрения снижения вязкости и придания продукту хорошей структуры и вкуса,В то время, как продукт можно использовать в качестве замены для производных повседневных продуктов таких, как казеинат и молоко, он, кроме того, гораздо более приспособлен для смешения с мясом, чем ранее полученные изолированные протеины. Его можно добавлять в форме суспензии или высушенный порошок может быть непосредственно добавлен в мясной продукт. Его исключительно гладкая структура, умеренный вкус и хороший цвет делают это возможным. Полученный продукт обладает исключительной функциональностью и прекрасными свойствами смешения и он удобен в работе. Минимальное окисление, которым наделяется продукт среди других изменений, благодаря стадиям обработки полифосфатом и гидролизу, помогает этогодобиться.После того, как приведены основные свойства настоящего изобретения, возможны различные модификации его в этой хорошо известной, но до сих пор эмпирической области. Так в композициях можно использовать сульфиты, агенты, препятствующие на дезактивироваться при тех рН, которые используют в соответствии с настоящим изобретением.Установлено также, что добавление ци 5 стеина увеличивает стабильность, Исполь. зование цистеина здесь являетсядополнением к стадиям добавления полифосфата в ликер для экстрагирования перед осаждением и умеренного гидролиэа.10 1834644 Таблица 1 Результаты анализа изолированного соевого протеина Значение Показатель 9,0 6,3 Зе,Е 90,5 4,3 5,1 2 114 7,8 4,4 образованию пены, и т,п. И, как уже былоуказано, могут варьироваться рН значенияи температуры,Такие модификации также находятся вобласти притязаний заявителя, Необходимо иметь в виду, что настоящее изобретениене может быть ограничено вариантами осуществления, приведенными здесь с цельюиллюстрации, а может быть ограниченотолько пунктами формулы изобретения,приведенной ниже и их эквивалентами.Ф о р мул а изобретен ия1,Способ получения растительного протеина преимущественно для мясных продуктов, включающий экстрагированиерастительной протеиновой муки воднымщелочным раствором, центрифугирование,осаждение кислотой, промывание водойполученного осадка с образованием водного шлама и его сушку, о т л и ч а ю щ и й с я. тем, что перед экстрагированием к водномураствору щелочи добавляют хелатообразующий агент, а перед сушкой водный шламподвергают ферментативному гидролизу.2,Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что экстрагирование осуществляютмногократно с проведением стадии центрифугирования после каждой экстракции.3 Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что экстрагирование проводятдважды.4 Способ поп,1, отл ич а ющи йсятем, что содержание сухих веществ в водном шламе, подвергнутом ферментативному гидролизу, составляет 13-20.5,Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестве растительной протеиновой муки используют сухую крошку сафролв. Общее содержание твердых частиц( ф )водный шлам) рн ПротеинА 1) ПротеинВ ) Влажность ф) Зола (ф 6). 7 Сульфит ( долей на миллион) Железо (долей на миллион) Ингибитор Трипсина ( Т 1 Ч/мг/ .4 Концевые группы (мМН /г образца)6.Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что рН водного шлама, образующегосяв результате ферментативного гидролиза,устанавливают 5,5 - 7,5.5 7.Способ по пп.1 и 6, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что рН водного шлама, образующегося в результате ферментативного гидролиза, устанавливают преимущественно 6,5.8 Способ поп 1, отл ича ющийс я10 тем, что в качестве растительной протеиновой муки используют соевую муку.9.Способ по пп,1 и 8, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что ферментативный гидролиз осуществляют ферментом из группы животных,15 растительных и микробиологических ферментов.10 Способ по пп.1 и 9, отл и ч а ю щий с я тем, что в качестве растительного фермента используют растительную протеазу,20 преимущественно бромлаин,11.Способ по пп.1 и 8, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что наряду с хелатообразующимагентом в водную суспензию перед ферментативным гидролизом дополнительно вно 25 сят 1:цистеин.12,Способ по пп,1 и 10, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что фермент добавляют в количестве 0,01 - 0,15в пересчете на сухую массупротеина в водном шламе.30 13.Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что водный шлам после проведенияферментативного гидролиза подвергают нагреванию.14,Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я35 тем, что сушку водного шлама ведут распылением до получения продукта с плотностью0,256 - 0,320 г/смз,15.Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестве хелатообразующего40 агента используют фосфат.1834644 12 Продолжение табл,1 бл е отклонение - пер ан Составитель А,Ульянова ктор В.Трубченко Техред М.Моргентал Корректор Л.Пилипенодственно-издательский комбинат "Патент", г: Ужгород, ул,Гагарина, 101 каз 2692 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5