專利名稱：新的功能性食品組分的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新的功能性食品組分，一種用于生產(chǎn)新的功能性食品組分的方法，和使用這種新的功能性食品組分的方法。
植物蛋白用作功能性食品組分，并且在提高食品所需的性質(zhì)上具有許多用途。特別地，大豆蛋白原料在功能性食品組分中具有廣泛的應(yīng)用前景。大豆蛋白原料用作肉中的乳化劑，包括牛肉香腸、香腸、波洛尼亞香腸、磨碎和切碎的肉和肉餡餅-與肉混合使之具有好的結(jié)構(gòu)和硬的嚼感。另一個大豆蛋白原料作為功能性食品組分的普通應(yīng)用是用于乳油汁、肉汁、和酸奶，其中大豆蛋白原料作為增稠劑和對食品提供乳狀的粘度。大豆蛋白原料也作為功能性食品組分用于很多其他的食品產(chǎn)品如調(diào)味液、奶制品、金槍魚、面包、蛋糕、通心面、糖果、攪打的乳脂、焙烤制品和一些其他的應(yīng)用。
植物蛋白濃縮物和植物蛋白分離物是最通常使用于功能性食品組分的植物蛋白原料，這是由于1其高蛋白含量；和2其較低的寡糖/碳水化合物含量。植物蛋白濃縮物和植物蛋白分離物是最高度精制的可商用的含大豆蛋白產(chǎn)品。植物蛋白濃縮物和植物蛋白分離物兩者都經(jīng)加工以增加大豆蛋白含量和降低寡糖含量，這是相對于整個大豆和相對地未經(jīng)處理的大豆蛋白原料如大豆絮片、大豆粗粒、大豆粗粉和大豆砰粉而言。大豆蛋白濃縮物被加工到含從65％到80％大豆蛋白或有或幾乎沒有水溶性寡糖/碳水化合物，其中大豆蛋白濃縮物的主要的非蛋白質(zhì)組分是纖維。大豆蛋白的分離物，最精制的大豆蛋白產(chǎn)品，經(jīng)加工以包含至少90％的大豆蛋白或沒有水溶性寡糖/碳水化合物或纖維。
大豆蛋白濃縮物和大豆蛋白分離物是特別有效的功能性食品組分，這是由于大豆蛋白的多用途(和在大豆蛋白濃縮物和分離物其中相對高的含量)，并且由于缺乏天然存在于大豆中的棉子糖和水蘇糖寡糖。大豆蛋白的膠凝作用性質(zhì)對磨碎和肉糜產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生貢獻。凝膠狀結(jié)構(gòu)對烹制過的肉糜提供形穩(wěn)性，其賦予烹制過的肉糜以牢固的結(jié)構(gòu)和給其帶來耐咀嚼性，也提供了用于保持水分和脂肪的基質(zhì)。也將大豆蛋白當作乳化劑用于各種食品上的應(yīng)用，因為大豆蛋白是表面活性的并且集中在油-水界面，限制脂肪和油滴的并合。大豆蛋白的乳化性質(zhì)能使物質(zhì)中含有大豆蛋白的產(chǎn)品被用于增稠食品如湯和肉汁。大豆蛋白進一步吸收脂肪，可能是因為其乳化性質(zhì)的功能，并且促進脂肪約束在烹制的食品中，由此降低了在烹制的過程中的“脂肪逸出”。大豆蛋白也具有吸收水分并且在生產(chǎn)食品產(chǎn)品中保持住水分的功能，這是由于沿著大豆蛋白肽主鏈的大多數(shù)極性側(cè)鏈的天然親水性。可以將大豆蛋白的水分保持性質(zhì)利用在肉生產(chǎn)中降低水分的烹制損失，得到烹制后肉重量的增益。也將生產(chǎn)食品產(chǎn)品中的保持水分用于對產(chǎn)品產(chǎn)生更嫩的口感。
棉子糖和水蘇糖寡糖導(dǎo)致人類的腸氣和腸胃氣脹，由此處理大豆蛋白濃縮物和大豆蛋白分離物以去除這些成分。便宜的但是相對地未加工的粉碎的整粒大豆和大豆粉末、粗粉、粗粒和絮片含有高水平的碳水化合物，特別是棉子糖和水蘇糖。人類缺乏α-半乳糖苷酶，此酶是將復(fù)雜的寡糖如棉子糖和水蘇糖破壞和消化成簡單的碳水化合物如葡萄糖、果糖和蔗糖所必需的，所得降解產(chǎn)物很容易地被腸吸收。大豆棉子糖和水蘇糖不是被腸吸收，而是進入腸的下部，在那兒被細菌發(fā)酵導(dǎo)致腸氣和腸胃氣脹。因此，常常優(yōu)選大豆蛋白濃縮物和大豆蛋白分離物作為食品配料，優(yōu)于較少處理過的含大豆蛋白的物質(zhì)如粉碎的整粒大豆和大豆粉末、大豆粗粉、大豆粗粒和大豆絮片。
使用大豆蛋白濃縮物和分離物作為功能性食品組分的最顯著的缺點是其費用，其與需要的在大豆蛋白原料食品配料中提供高水平的蛋白質(zhì)和低水平的寡糖之期望的加工程度直接相關(guān)。通過用含水醇溶液或酸性水溶液洗滌絮片以從蛋白質(zhì)和纖維中去除水溶性碳水化合物，來從大豆絮片中形成大豆蛋白濃縮物。在商用規(guī)模，操作和處理與由含有可溶性碳水化合物的洗滌液組成的廢液相關(guān)的成本是相當可觀的。
甚至更深度加工大豆蛋白分離物，需要進一步的費用，特別地在商用規(guī)模上。通過用堿性含水萃取劑從大豆絮片和大豆粉末中提取大豆蛋白分離物和水溶性碳水化合物來形成大豆蛋白分離物。從提取物中不溶的原料(主要為纖維)中分離出水性提取物，以及可溶性蛋白質(zhì)和可溶性碳水化合物。然后用酸處理提取物以調(diào)節(jié)提取物的pH值到蛋白質(zhì)的等電點來使蛋白質(zhì)從提取物中沉降下來。從提取物中分離被沉降的蛋白質(zhì)，其含有可溶性碳水化合物，并且在將pH值調(diào)節(jié)到中性后將其干燥，或不進行pH值調(diào)節(jié)就干燥。在商用規(guī)模上，這些步驟導(dǎo)致明顯的成本。
因此，當可能降低成本時，在一些食品配料應(yīng)用中使用相對地未經(jīng)處理的植物蛋白原料如植物粉末、植物粗粒、植物絮片和植物粗粉。通過磨碎絮片到希望的微粒粒度從大豆絮片生產(chǎn)大豆粉末、大豆粗粒和大豆粗粉，并且熱處理磨碎的物質(zhì)以使存在大豆中的影響營養(yǎng)的成份如Bowman-Birk和Kunitz胰蛋白酶抑制劑失活。通過磨碎在如錘磨機或空氣噴射碾磨機的設(shè)備中研磨和制粉的絮片來粉碎絮片。用干燥加熱或濕熱蒸汽處理碾磨過的絮片來“烤”碾磨的絮片。在很大量水存在的情況下避免熱處理碾磨過的絮片，防止原料中的大豆蛋白變性和避免從大豆原料中添加和除水涉及的成本的增加。
所形成的碾磨、熱處理的原料是大豆粉末、大豆粗?；虼蠖勾址?，這要依據(jù)原料的平均微粒粒度來看。大豆粉末、粗粒域粗粉含有從約45％到約55％重量份的大豆蛋白，并且也含有大量的纖維。常規(guī)的大豆粉末、粗粒和粗粉也含有大量的寡糖，包括棉子糖和水蘇糖，因為沒有采取除去它們的步驟。
將常規(guī)的大豆粉末、粗?；虼址塾糜诠δ苄允称方M分以增加粘度，吸收脂肪、水，和它們的乳化性質(zhì)，與大豆蛋白濃縮物和大豆蛋白分離物有很多相同的應(yīng)用。可以將常規(guī)的大豆粉末、粗粒或粗粉通過蒸鍋擠壓機和水一起擠出以進一步加工，用作象肉的纖維的應(yīng)用，這是一種在剪切存在時壓力下烹制大豆粉末、粗?；虼址鄣姆椒?，導(dǎo)致原料中的大豆蛋白基本上變性。基本上變性的蛋白質(zhì)不溶于水，并且提供了烹制后具有咀嚼性質(zhì)構(gòu)的大豆粉末、粗粒或粗粉。
但是，常規(guī)的植物粉末、粗粒和粗粉在食品配料應(yīng)用中作為植物蛋白濃縮物和植物蛋白分離物不總是有效的，這是由于相對于濃縮物和分離物而言在大豆粉末、粗?；虼址壑兄参锏鞍缀拷档?。并且相對缺乏植物粉末、粗粒或粗粉的功能性。在某種食品配料應(yīng)用中，特別是膠凝作用和發(fā)泡應(yīng)用中，大豆粉末、粗?；虼址壑写蠖沟鞍紫鄬θ狈υ斐蓱?yīng)用中功能失效，然而大豆蛋白濃縮物和分離物具有足夠的大豆蛋白含量以有效地行使功能。
常規(guī)的大豆粉末、粗粒或粗粉也具有強的豆腥、苦味，這是由于在大豆物質(zhì)中存在易揮發(fā)的化合物如己醛、丁二酮、戊醛、正戊烷和辛醛。這些味道的存在使得大豆粉末、粗粒粗粉和粉碎的整粒大豆在作為功能性食品組分方面不具有吸引力。
常規(guī)的大豆粉末、粗粒和粗粉作為功能性食品組分也是不可取的，由于其相對高的棉子糖和水蘇糖含量。當大量的在食品應(yīng)用中利用大豆粉末、粗粒或粗粉時這就顯得更明顯，作為原料中存在棉子糖和水蘇糖寡糖的結(jié)果，使用大豆粉末、粗?；虼址勰軐?dǎo)致腸氣、不舒服和腸胃脹氣。
因此獲得一種具有如下蛋白質(zhì)、纖維和碳水化合物的組成的粗植物蛋白原料是可取的，其組成與植物粉末、植物絮片或植物粗粉的相似，其具有的作為食品配料的功能與植物蛋白濃縮物或植物蛋白分離物濃度相似，在生產(chǎn)植物蛋白濃縮物或分離物中不會遭至伴隨的成本增加。從大豆中獲得這樣一種粗植物蛋白原料是特別可取的，粗大豆蛋白原料具有相似于大豆粉末、大豆粗?；虼蠖勾址鄣慕M成并且具有相似于大豆蛋白分離物和大豆蛋白濃縮物的功能，特別地用在乳狀肉和奶油濃湯的應(yīng)用中。進一步地獲得具有低棉子糖和水蘇糖寡糖含量的粗大豆蛋白原料，同時在生產(chǎn)大豆蛋白濃縮物或分離物中不會遭至伴隨的成本增加是可取的。
一方面，本發(fā)明是一種含有粗植物蛋白原料的功能性食品組分。這種粗植物蛋白原料形成凝膠，在約15℃到約25℃的溫度下，5盎司的5份水與1份粗植物蛋白原料(重量比)的混合物中凝膠重量(gel weight)至少為30克。優(yōu)選粗植物蛋白原料是粗大豆蛋白原料。
在另一方面，本發(fā)明是一種含有粗植物蛋白原料的功能性食品組分，當混合1份(重量份)粗植物蛋白物質(zhì)和5份(重量份)水時，形成一種具有至少50克冷凍凝膠強度(refrigerated gel strength)的粗植物蛋白物質(zhì)原料/水混合物。
再一方面，本發(fā)明是一種含有粗植物蛋白原料的功能性食品組分，其中粗植物蛋白原料具有從30％到80％的氮溶解指數(shù)(nitrogen solubility index)。粗植物蛋白原料也形成一種含水漿液，當7份(重量份)水與1份(重量份)粗植物蛋白原料混合時，其在溫度15℃到25℃下具有至少500厘泊的粘度。優(yōu)選粗植物蛋白原料是一種粗大豆蛋白原料。
再一方面，本發(fā)明是一種含有粗植物蛋白原料的功能性食品組分，其具有從30％到80％的氮溶解指數(shù)，并且具有至少是粗植物蛋白原料重量的3.75倍的水合能力。優(yōu)選粗植物蛋白原料是粗大豆蛋白原料。
再一方面，本發(fā)明是一種含有粗植物蛋白原料的功能性食品組分，其具有從30％到80％的氮溶解指數(shù)，并且具有從30％到80％鹽容指數(shù)(salt toleranceindex)。優(yōu)選粗植物蛋白原料是粗大豆蛋白原料。
在本發(fā)明的其它系列實施方案中，可以通過以下方法獲得上述的每一個功能性食品組分，用至少2份水對1份粗植物蛋白原料水合微粒狀或絮片狀粗植物蛋白原料，使所說的已水合的粗植物蛋白原料中包含的至少部分植物蛋白部分變性，并且干燥所說的已水合的部分變性的粗植物蛋白原料，以生產(chǎn)具有所需物理特性的粗植物蛋白原料。使水合的粗植物蛋白原料部分變性的步驟導(dǎo)致粗植物蛋白原料中部分變性的植物蛋白的聚集。
在本發(fā)明上述方面的每一個優(yōu)選實施方案中，粗大豆蛋白原料每克大豆原料中至少含有20微摩爾的棉子糖和35微摩爾的水蘇糖，并且粗大豆蛋白原料源自低水蘇糖含量的可遺傳表型的大豆株之大豆。更優(yōu)選地，粗大豆蛋白原料每克大豆原料中至多含有10微摩爾的棉子糖和10微摩爾的水蘇糖，最優(yōu)選每克大豆原料含有至少200微摩爾蔗糖。
在本發(fā)明上述方面的每一個進一步優(yōu)選實施方案中，功能性食品組分進一步含有三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、樹膠(包括瓜爾膠)或其混合物。
本發(fā)明的組合物是一種功能性食品組分，即粗植物蛋白原料，其具有的物理特性使得植物蛋白原料作為食品組分具有高度有效的功能性。這些物理特性包括高凝膠重量、高凝膠強度、高粘度、從約30％到約80％的氮溶解指數(shù)、至少是原料重量3.75倍的水合能力、0.3或更小的水活度、6％或更小的含濕量、低胰蛋白酶抑制劑和脂肪氧化酶活性，和優(yōu)選的低棉子糖和水蘇糖分量。粗植物蛋白原料也包含纖維和碳水化合物(包括水溶性和不溶性的碳水化合物)。
定義本發(fā)明應(yīng)用于植物蛋白原料，特別是將粗植物蛋白原料用作功能性食品組分。將作為用于此處的術(shù)語“粗植物蛋白原料”定義為一種源自植物的原料，其含有蛋白質(zhì)和碳水化合物(水溶性和不溶性的碳冰化合物均可)，其中以干物質(zhì)計算的話，至少原料重量的5％由水溶性碳水化合物組成。可以出現(xiàn)在粗植物蛋白原料中的水溶性碳水化合物包括但不局限于果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖、水蘇糖和棉子糖。典型地出現(xiàn)在粗植物蛋白原料中的水不溶性碳水化合物包括植物纖維，且可以包括但是不局限于多糖、纖維素、半纖維素和果膠。
本發(fā)明的“粗植物蛋白原料”與如植物蛋白濃縮物和植物蛋白分離物的“精植物蛋白原料”有區(qū)別，至少粗植物蛋白原料中存在相對高水平的水溶碳水化合物，而精植物蛋白原料含有較少或不含水溶性碳水化合物。也可以通過其蛋白質(zhì)含量來區(qū)別本發(fā)明的粗植物蛋白原料與精植物蛋白原料，折干計算的話典型地少于65％蛋白質(zhì)，并且通常比如植物蛋白濃縮物或植物蛋白分離物的精植物蛋白原料中的相對蛋白質(zhì)含量低。也可以通過其纖維含量來區(qū)別本發(fā)明的粗植物蛋白原料與一些更為精制的植物蛋白原料，這是由于一些精蛋白質(zhì)原料被加工成不含有不溶于水的纖維。
優(yōu)選粗植物蛋白原料是粗大豆蛋白原料，其物理特性使粗大豆蛋白原料作為功能性食品組分有用。術(shù)語“粗大豆蛋白原料”定義為含有蛋白質(zhì)和碳水化合物的大豆原料，其中大豆原料包含至少5％的水溶性碳水化合物(基于無水基的重量)。粗大豆蛋白原料也可以含有少于65％的大豆蛋白質(zhì)(基于無水基的重量)。
由于本發(fā)明主要地針對于粗大豆蛋白原料功能性食品組分，此處針對粗大豆蛋白原料來描述本發(fā)明。但是可以將其它粗植物蛋白原料用于本發(fā)明中來代替粗大豆蛋白原料，并且本發(fā)明的范圍包括大豆之外的植物蛋白原料。植物蛋白原料可以是任何源自植物的粗蛋白原料，只要粗植物蛋白原料具有此處特別提到的必需功能性。典型的但不是唯一的，這樣的植物蛋白原料包括含有豌豆蛋白的原料、含有羽扇豆(lupin)的原料、含有油籽油菜蛋白的原料、含有各種豆科植物蛋白的原料和含有小麥谷蛋白的原料。
作為此處使用的術(shù)語“大豆原料”定義為不含有源自非大豆來源添加物而源自完整大豆的原料。當然可以將這樣的添加物加入到大豆原料中，以對大豆原料或用作食品組分的大豆原料的食品進一步提供功能性。術(shù)語“大豆”指Glycinemax、Glycine soja種或與Glycine max相容的有性雜交的任何種。用于此處的術(shù)語“蛋白質(zhì)含量”指大豆原料的相對蛋白質(zhì)含量，由A.Q.C.S.(美國油化學(xué)協(xié)會)公認的方法Bc4-91(1997),Aa5-91(1997)，或Ba4d-90(1997)確定，此處將其全文引入以作參考，其以氨來確定大豆原料的總氮含量，并且蛋白質(zhì)含量是樣品總氮量的6.25倍。
用于測定蛋白質(zhì)含量的A.O.C.S.的氮-氨-蛋白質(zhì)改良凱氏方法Bc4-91(1997),Aa5-91(1997)，或Ba4d-90(1997)可以按照如下用大豆原料樣品來進行。用標準凱氏瓶將0.0250-1.750克的大豆原料稱出。將市售的催化劑混合物16.7克的硫酸鉀、0.6克的二氧化鈦、0.01克的硫酸銅和0.3克的浮石加入燒瓶。然后將30毫升濃硫酸加入到燒瓶中。將沸石加入到混合物中，并且通過在沸水浴中加熱樣品約45分鐘來消化樣品。在消化過程中應(yīng)該至少旋轉(zhuǎn)燒瓶3次。將300毫升的水加入到樣品中，并且將樣品冷卻到室溫。將標定的0.5N鹽酸和蒸餾水加入到餾出液接收燒瓶中足以在蒸餾結(jié)束時覆蓋住接收燒瓶底部出口管的底端。將氫氧化鈉溶液加入到消化燒瓶中，其量足以使消化溶液變成強堿性。然后立即將消化燒瓶連接在蒸餾出口管上，通過搖晃將消化燒瓶的內(nèi)含物充分混合，并且在大約7.5-min的沸騰率下加熱消化燒瓶直到至少收集150毫升餾出液。利用3或4滴甲基紅指示溶液(0.1％乙醇)用0.25N氫氧化鈉溶液滴定接收燒瓶的內(nèi)含物。與樣品同時將各方面相似的全部反應(yīng)物進行空白測定，并且做關(guān)于測定反應(yīng)物的空白校正。根據(jù)A.O.C.S.公認的方法Ba2a-38所描述的工藝測定碾磨過的樣品的水分含量。樣品氮含量的測定是根據(jù)如下的公式氮(％)=1400.67×[[(標準酸的當量濃度)×(用于樣品的標準酸的體積(毫升))]-[(滴定1毫升標準酸所需的標準堿的體積-通過方法且蒸餾進1毫升標準酸進行滴定試劑空白所需標準堿的體積(ml))×(標準堿的當量濃度)]-[(用于樣品的標準堿的體積(ml)×(標準堿的當量濃度)]]/(樣品的毫克數(shù))。蛋白質(zhì)含量是樣品氮含量乘以6.25。
此處使用的術(shù)語“大豆粉末”意思是一種粗大豆蛋白原料，其為一種微粒的大豆原料，含有少于65％的大豆蛋白含量(基于無水基的重量)，由去殼大豆形成并且平均顆粒粒度為150微米或更小。大豆粉末可以含有大豆中固有的脂肪或可以被脫脂。
此處使用的術(shù)語“大豆粗?！币馑际且环N粗大豆蛋白原料，其為一種微粒的大豆原料，含有少于65％的大豆蛋白含量(基于無水基的重量)，由去殼大豆形成并且平均顆粒粒度為150微米到1000微米。大豆粗?？梢院写蠖怪泄逃械闹净蚩梢员幻撝?br> 此處使用的術(shù)語“大豆粗粉”意思是一種粗大豆蛋白原料，其為一種微粒的大豆原料，含有少于65％的大豆蛋白含量(基于無水基的重量)，由去殼大豆形成并且與大豆粉末或大豆粗粒的定義不同。此處旨在利用術(shù)語大豆粗粉作為含有少于65％蛋白的微粒狀含大豆蛋白質(zhì)原料(基于無水基的重量)而不適于定義為大豆粉末或大豆粗粒的所有各類物料的總稱。大豆粗粉可以含有大豆中固有的脂肪或可以被脫脂。
此處使用的術(shù)語“大豆絮片”意思是一種粗大豆蛋白原料，其為一種絮片狀的大豆原料，含有少于65％的大豆蛋白含量(基于無水基的重量)，通過將去殼大豆刨片形成。大豆絮片可以含有大豆中固有的脂肪或可以被脫脂。
此處使用的術(shù)語“粉碎的整粒大豆原料”指顆?；蛐跗拇蠖乖希ㄟ^創(chuàng)片和碾磨完整的大豆形成，包括大豆的外殼和胚。磨碎的整粒大豆原料可以含有大豆中固有的脂肪或可以被脫脂。
此處使用的術(shù)語“基于無水基的重量”指干燥到完全去除水分后原料的重量，即原料的水分含量是0％。明確地，通過將大豆原料放在45℃爐中直到大豆原料恒重后能得到大豆原料的基于無水基的重量。
此處使用的術(shù)語“水分含量”指原料中的水分含量。能通過A.O.C.S.(美國油化學(xué)協(xié)會)方法Ba2a-38(1997)測定大豆原料中的水分含量，此處引入其全文以作參考。根據(jù)這種方法，可以通過如下方法測定大豆原料的水分含量，將1000克大豆原料樣品經(jīng)過一個6×6的有槽分配器(riffle divider)，可以得自Seedboro設(shè)備公司的產(chǎn)品，Chicago,Illinois，并且減少樣品到100克。然后立刻將100克樣品放進一個氣密的容器中并且稱重。在稱重盤上稱5克樣品(最小30線規(guī)，大約50×20毫米，帶有一個氣密合適的劃蓋-可從Sargent-Welch公司得到)。將含有樣品的盤放置在鼓風爐中并且在130+/-3℃下干燥2小時。然后從爐中移走盤，立即上蓋，并且在干燥器中冷卻到室溫。然后將盤稱重。根據(jù)如下公式來計算水分含量水分含量(％)=100×[(質(zhì)量損失(克))/樣品質(zhì)量(克)]此處使用的術(shù)語“氮溶解指數(shù)”定義為(含蛋白質(zhì)樣品的水溶性氮百分數(shù)/含蛋白質(zhì)的樣品的總氮百分數(shù))×100。氮溶解指數(shù)是含蛋白質(zhì)原料中水溶性蛋白質(zhì)相對于總蛋白質(zhì)的百分數(shù)量度。大豆原料的氮溶解指數(shù)由標準分析方法測定，特別是A.O.C.S.方法Ba11-65，其全部引入本文以作參考。根據(jù)方法Ba11-65，將5克大豆原料樣品磨碎到足以使至少95％的樣品能通過美國級別的100目篩網(wǎng)(平均顆粒粒度小于約150微米)，其懸浮在200毫升蒸餾水中，在120轉(zhuǎn)/分30℃下攪拌2小時，然后再添加蒸餾水稀釋到250毫升。如果大豆原料是全脂物質(zhì)，樣品僅需要磨碎到足以使至少80％的樣品能通過美國級別的80目篩網(wǎng)(約175微米)，和90％的樣品能通過美國級別的60目篩網(wǎng)(約205微米)。在磨碎過程中需添加干冰以阻止樣品的變性。倒出40毫升的樣品提取液并且在1500轉(zhuǎn)/分下離心10分鐘，分析上層清液部分凱氏蛋白(PRKR)來測定在大豆原料中水溶性氮的百分比，用上述的A.O.C.S.公認的方法Bc4-91(1997)、Ba4d-90或Aa5-91。然后通過PRKR方法來分析大豆原料樣品獨立部分的總蛋白質(zhì)以測定樣品中的總氮量。將水溶性氮百分比和總氮百分比的結(jié)果值用在上述的公式中來計算出氮溶解指數(shù)。
此處使用的術(shù)語“鹽容指數(shù)(salt tolerance index)”定義為在鹽的存在下大豆原料中的可分散氮含量(用蛋白質(zhì)表示)。鹽容指數(shù)是在鹽存在下蛋白質(zhì)溶解性的量度。根據(jù)下列方法測定鹽容指數(shù)。稱0.75克氯化鈉并且加到400毫升燒杯中。將150毫升30+/-1℃水加入到燒杯中，并且使鹽完全溶解到水中。將鹽溶液加入到混合室中，并且將5克大豆原料樣品加到混合室的鹽溶液中。樣品和鹽溶液在7000+/-200rpm下攪拌5分鐘。將所得漿液轉(zhuǎn)到400毫升的燒杯中，并且用50毫升水清洗混合室。將50毫升清洗液加入到漿液中。將漿液的燒杯放置在30℃的水浴中并且在120rpm下攪拌60分鐘。然后將燒杯的內(nèi)含物使用去離子水定量地轉(zhuǎn)移到250毫升容量瓶中。用去離子水將漿液稀釋到250毫升，并且通過幾次的翻轉(zhuǎn)容量瓶來將容量瓶的內(nèi)含物完全混合。將45毫升的漿液轉(zhuǎn)移到50毫升離心管中并且在500×g下離心10分鐘。將離心管中的上層清液通過濾紙過濾到一個100毫升燒杯中。然后根據(jù)上述的A.O.C.S.公認的方法Bc4-91(1997)、Ba4d-90或Aa5-91對濾出液和原始干大豆原料樣品進行蛋白質(zhì)含量分析。鹽容指數(shù)根據(jù)如下公式計算STI(％)=(100)×(50)[(可溶性蛋白質(zhì)百分比(濾出液中))/(總蛋白質(zhì)百分比(干大豆原料樣品的))]此處使用的術(shù)語“粘度”指由利用大圓環(huán)的旋轉(zhuǎn)軸粘度計測定的漿液或溶液的表觀粘度，其特別優(yōu)選的旋轉(zhuǎn)軸粘度計是Brookfield粘度計。測定大豆原料的表觀粘度是通過稱得大豆原料樣品和水的重量以獲得大豆原料對水的已知比率(優(yōu)選1份大豆對7份水，重量份)，在混合器或攪拌器中結(jié)合和混合大豆原料和水以形成大豆原料和水的均勻漿液，并且用利用大圓環(huán)的旋轉(zhuǎn)軸粘度計測定漿液的表觀粘度。
此處使用的術(shù)語“水合能力”定義為在低速離心(2000×g)下原料能吸收的最大水量。大豆原料的水合能力由以下幾步測定1、稱重大豆原料樣品；2、根據(jù)上述的A.O.C.S.方法Ba2a-38測定樣品的水分含量；3、確定大豆原料樣品的大約水合能力，這是通過向離心管中樣品間斷添加水直到樣品全部潤濕時，在2000×g下離心濕樣品，傾倒出過量的水，重新稱重樣品，并且由未水合樣品的重量除(水合樣品的重量-未水合樣品的重量)，計算大約水合能力；4、制備4個重量相同的大豆原料樣品(如用于步驟1中測定的未經(jīng)水合的大豆原料樣品)，并且具有計算的含有大約的水合能力值的水體積，其中水體積的毫升數(shù)根據(jù)如下公式確定(大約水合能力×步驟1中未經(jīng)水合樣品的重量)+Y，其中Y=-1.5,-0.5,0.5，和1.5，分別對應(yīng)于4個樣品；5、離心4個樣品并且確定其中兩個的水合能力，其中一個具有稍過量的水，另一個不含過量水；和6、由如下公式計算水合能力水合能力(％)=100×[(向具有過量水的樣品中添加的水體積+向不具有過量水的樣品中添加的水體積)]/[(2)×(大豆原料的固體含量)]。用在計算水合能力之大豆原料的固體含量是由如下公式確定的固體含量(％)=(在步驟1中測定的大豆原料樣品的重量)×[1.0-(在步驟2中測定的大豆原料的水分含量/100)]。
此處使用的術(shù)語“水活度”是在含大豆蛋白質(zhì)的原料中未結(jié)合的、游離水的量度，所說的水其可以用于支持生物和化學(xué)反應(yīng)，特別是細菌生長和酶反應(yīng)。在含大豆蛋白原料中不是全部的水或水分量可用于支持生物和化學(xué)反應(yīng)，因為部分水被束縛在蛋白質(zhì)和如碳水化合物的其它分子上。大豆原料的水活度是大豆原料可提供的細菌生長和酶活力的大小的量度。此處定義的水活度用冷鏡露點技術(shù)測定。在室溫下將大豆原料的樣品放置在上部空間有限的一個杯子中。將這個杯子插入到分析儀器的樣品室中，優(yōu)選AquaLab CX2(得自在華盛頓特區(qū)的DecagonDevices)，通過重復(fù)地加熱和冷卻樣品室中的樣品，平衡樣品室中從樣品到鏡上的水分汽化。用儀器測定每次露滴在鏡上形成的溫度和水活度，直到當水活度讀數(shù)相差低于0.001時確定為最終水活度。
此處使用的術(shù)語“冷凍凝膠強度”為在-5℃到5℃冷凍足以使凝膠與冷卻溫度相平衡的一段時間后的大豆原料凝膠強度的量度。冷凍凝膠強度的測定是通過將具有1∶5的大豆原料∶水之比率(重量比，在水的重量中含有了大豆原料的水分含量)之大豆原料和水的樣品混合足以使凝膠成型的一段時間；將凝膠填充到3塊307×113毫米的鋁罐并且用蓋封住罐；在-5℃到5℃的溫度下將罐冷凍16到24小時；打開罐并且將罐與冷凍的凝膠分開，將凝膠留在罐底；用儀器測凝膠的強度，即用一個探針插入凝膠中直到凝膠破碎并且測定凝膠的破碎點(優(yōu)選具有36mm圓盤群針的英斯特朗(Instron)通用測試儀器，型號1122)；并且從記錄的凝膠破碎點計算凝膠強度。根據(jù)下列公式計算凝膠強度凝膠強度(克)=(454)(破碎凝膠所需的儀器的全刻度負荷)×(記錄的凝膠的破碎點(在儀器的圖表單元超出100圖表單元是可能的))/100。
此處使用的“凝膠重量”指由1份大豆原料經(jīng)與5份水混合而形成的凝膠的量，如在15℃到25℃溫度下從5液體盎司的混合大豆原料/水所得凝膠重量來測定。通過混合1份大豆原料與5份水(重量份)并且全部地將大豆原料混合在水中來測定大豆原料的凝膠重量。用大豆原料和水的漿液將5流體盎司的杯子完全裝滿，并且刮掉杯子的任何多余的漿液。將杯子側(cè)傾以使任何非凝膠物質(zhì)可以從杯子中流出。5分鐘后，任何多余的延伸到杯子蓋之外的漿液物質(zhì)被去除并且將杯子中剩余的漿液總量稱重以給出凝膠重量。
作為此處使用的術(shù)語“胰蛋白酶抑制劑活性”是指以胰蛋白酶抑制單位(TIU)量度的大豆原料組分抑制胰蛋白酶活性之活性。可以根據(jù)A.O.C.S.公認的方法Ba12a-75(1997)測定大豆原料的胰蛋白酶抑制劑活性，此處引入本文以作參考。根據(jù)此方法，將1克大豆原料與50毫升0.01N的氫氧化鈉水溶液混合3小時來從大豆原料中提取胰蛋白酶抑制組分。將等分量的提取物懸浮液稀釋到在410nm下每1毫升等分量分析的吸光率是0毫升分析(對照)的0.4到0.6倍。將0,0.6,1.0,1.4和1.8毫升等分量的稀釋懸浮液加入到檢驗試管的副本中，并且加入足夠量的水以使每個試管達到20毫升。每個試管中混入2毫升胰蛋白酶溶液并且培養(yǎng)幾分鐘以使胰蛋白酶抑制因子與所加的胰蛋白酶反應(yīng)。將5毫升等分量的苯甲酰-D,L-精氨酸-對硝基苯胺(BAPNA)溶液(可從Sigma化學(xué)公司，St.Louis,Missouri商購獲得)加入到每一個試管中。未經(jīng)抑制的胰蛋白酶催化BAPNA的水解反應(yīng)，形成黃顏色的對硝基苯胺。又制備2毫升稀釋懸浮液的空白和5毫升的BAPNA。在正好反應(yīng)10分鐘后，通過添加1毫升的醋酸使稀釋的懸浮液和空白的水解反應(yīng)停止。然后將2毫升胰蛋白酶溶液加入到對照中并且混合在其中。由濾紙過濾每一個試管和空白的內(nèi)含物，并且在10000rpm下離心5分鐘。在410nm下用分光光度法測定黃色上層清液的吸光度。從空白和樣品之間的BAPNA水解程度的不同來估計胰蛋白酶抑制劑的活性，其中將一個TIU定義為相當于每10毫升終反應(yīng)體積反應(yīng)10分鐘后在410nm下增加0.01吸光度單位的量。每毫升稀釋樣品懸浮液的胰蛋白酶抑制劑單位可以根據(jù)如下公式計算YIU/ml=100×[(空白的吸光度)-(樣品溶液的吸光度)]/(用于反應(yīng)的稀釋樣品懸浮液的毫升數(shù))。
此處使用的術(shù)語“株”指具有相似親代的一組植物，個體之間至少在一種性狀上顯示出很少或不顯示出遺傳變異性。可以通過一代或幾代的自授粉和篩選，或用包括組織或細胞培養(yǎng)技術(shù)在內(nèi)的方法從單親進行無性繁殖來創(chuàng)造這樣的株。“突變”指不是由分離或遺傳重組導(dǎo)致的可察覺的和可遺傳的遺傳改變(自發(fā)或誘導(dǎo)的)?！巴蛔冃汀敝妇哂型蛔儌€體或個體世系類型。
術(shù)語“核酸”指能為單鏈或雙鏈的大分子，含有糖、磷酸和嘌呤或嘧啶的單體(核苷酸)?！昂怂崞巍笔墙o定核酸分子的片段?！盎パa”指組成核酸的嘌呤和嘧啶堿基的特異性配對腺嘌呤和胸腺嘧啶配對，鳥嘌呤和胞嘧啶配對。這樣，第一個核酸片段的“互補物”指第二個核酸片段，其核苷酸序列與第一個核酸序列的互補。
在高等植物中，核糖核酸(RNA)參與從DNA到蛋白質(zhì)的信息傳遞，脫氧核糖核酸(DNA)是遺傳物質(zhì)。“基因組”是含于每個有機體細胞中的遺傳物質(zhì)的整體。術(shù)語“核苷酸序列”指DNA或RNA聚合體的序列，其可以是單鏈或雙鏈的，可選擇的包含合成的、非天然的或能摻入DNA或RNA聚合體的改變了的核苷酸堿基。
“基因”指表達特定蛋白質(zhì)的核酸片段，包括在編碼區(qū)域之前的(5’非-編碼)和之后的(3’非-編碼)調(diào)控序列?！癛NA轉(zhuǎn)錄物”指從RNA聚合酶催化的DNA序列的轉(zhuǎn)錄得到的產(chǎn)物?！胺戳xRNA”指互補于一種RNA轉(zhuǎn)錄物的全部或部分的一種RNA轉(zhuǎn)錄物，所述RNA轉(zhuǎn)錄物與初級耙轉(zhuǎn)錄物的全部或部分互補、且阻斷靶基因的表達，方法是通過干擾其初級轉(zhuǎn)錄物的加工、轉(zhuǎn)運和/或翻譯。反義RNA的互補性可以針對特定基因轉(zhuǎn)錄物的任何部分，那就是說，在5’非-編碼序列、3’非-編碼序列、內(nèi)含子或編碼序列。“反義抑制”指能阻止目標蛋白質(zhì)表達的反義RNA轉(zhuǎn)錄物的產(chǎn)生?！肮惨种啤敝府愒椿虻谋磉_，該基因與內(nèi)源靶基因基本上同源，導(dǎo)致外源和內(nèi)源基因的表達抑制。
“啟動子”指基因中的DNA序列，通常位于其編碼序列上游(5’)，其通過提供RNA聚合酶和其它轉(zhuǎn)錄因子的識別來控制編碼序列的表達。啟動子也可含DNA序列，該序列參與蛋白質(zhì)因子的結(jié)合，所述蛋白質(zhì)因子控制響應(yīng)生理或進化條件的轉(zhuǎn)錄起始的有效性。
“棉子糖糖類”指這樣的寡糖家系，其通式為O-β-D-吡喃半乳糖基-(1-6)n-α-吡喃葡萄糖基-(1-2)-β-D-呋喃果糖苷，其中=1到4。在大豆種子中，此術(shù)語更明確地指這樣的家系成員，其包含一個(棉子糖)和兩個(水蘇糖)半乳糖殘基盡管高級的半乳糖聚合體是已知的(例如，毛蕊糖和筋骨草糖)，在大豆中這些高級聚合物的含量低于標準檢測方法，并且因此不會對總的棉子糖糖類的含量產(chǎn)生有效的貢獻。用作或在食品組分組合物中有用的新大豆原料本發(fā)明的功能性食品組分組合物的大豆原料是粗大豆蛋白原料。不象精大豆蛋白原料，本發(fā)明的粗大豆蛋白原料除了大豆蛋白和纖維之外還含有大量的水溶性碳水化合物。本發(fā)明的粗大豆蛋白原料基于無水基至少含有5％的水溶性碳水化合物(重量份)。
一般地，粗大豆蛋白原料將具有基于無水基少于65％(重量份)的大豆蛋白含量-少于精大豆蛋白原料如大豆蛋白濃縮物和大豆蛋白分離物中的含量。假如粗大豆蛋白原料源于具有高存儲量蛋白質(zhì)含量表型大豆株的大豆，則粗大豆蛋白原料基于無水基可以含有65％或更大(重量份)的大豆蛋白含量。但是，本發(fā)明的粗大豆蛋白原料(基于無水基沒有達到蛋白含量為65％或更大)作為食品組分具有與深度加工的大豆蛋白濃縮物和大豆蛋白分離物相類似的功能性。
粗大豆蛋白原料具有基于無水基少于65％(重量份)的大豆蛋白含量，且可含有基于無水基少于60％(重量份)的大豆蛋白含量或少于55％(重量份)的大豆蛋白含量，這取決于生產(chǎn)大豆原料的起始物質(zhì)。例如，粗大豆蛋白原料可以是粉碎的整粒大豆原料(包含具有相對低大豆蛋白含量的大豆殼和大豆胚)。優(yōu)選粗大豆蛋白原料具有基于無水基至少20％(重量份)大豆蛋白的蛋白質(zhì)含量，和更優(yōu)選粗大豆蛋白原料具有基于無水基至少25％(重量份)的大豆蛋白。特別優(yōu)選粗大豆蛋白原料是大豆粉末、大豆粗粉、大豆粗粒和大豆絮片，將其處理以提供用作食品組分所需的功能性。
本發(fā)明的功能性食品組分組合物的大豆原料可以包含一定量的精大豆蛋白原料，如大豆蛋白分離物或大豆蛋白濃縮物，其與粗大豆蛋白原料相混合以將大豆原料的蛋白質(zhì)濃度提高到基于無水基高于65％(重量份)。但是優(yōu)選利用粗大豆蛋白原料作為功能性食品組分組合物的大豆原料中的唯一的大豆蛋白源，以將大豆原料的商業(yè)生產(chǎn)成本降到最低。
本發(fā)明的功能性食品組分的粗大豆蛋白原料含有大量的部分變性的大豆蛋白，其給大豆原料提供了基本的功能性。天然狀態(tài)的大豆蛋白是由親水殼包圍的具有疏水核的球形蛋白質(zhì)。由于它的親水殼，天然大豆蛋白非常易溶于水。本發(fā)明的粗大豆蛋白原料中部分變性的大豆蛋白被部分地展開和重新排列，以使鄰近蛋白質(zhì)的疏水和親水部分可能重疊。但是部分變性的大豆蛋白不能被變性到蛋白質(zhì)不能溶解在水性溶液中這樣的程度。在水性溶液中，大豆蛋白原料中部分變性的大豆蛋白形成大的聚合體，其中暴露的部分變性蛋白的疏水部分互相排列成以減少疏水部分對溶液的暴露。這些聚合體促進凝膠的形成，增加凝膠的強度，并且增加大豆原料的粘度。
部分地，通過在水性溶液中蛋白質(zhì)的溶解性測定在粗大豆蛋白原料中大豆蛋白的變性程度，所述溶解性涉及粗大豆蛋白原料的氮溶解指數(shù)。含有高度水可溶性大豆蛋白的大豆原料具有的氮溶解指數(shù)大于80％，但是含有大量水不溶性大豆蛋白的氮溶解指數(shù)少于25％。本發(fā)明的食品組分組合物的粗大豆蛋白原料的氮溶解指數(shù)從約30％到約80％。更優(yōu)選地，粗大豆蛋白原料的氮溶解指數(shù)從約35％到約75％，和最優(yōu)選地從約40％到約70％。
本發(fā)明功能性食品組分的粗大豆蛋白原料中的大豆蛋白在含鹽(氯化鈉)的水相系統(tǒng)中保持其部分的溶解性。這是發(fā)明的功能性食品組分的粗大豆蛋白原料的一個特別重要的特性，因為粗大豆蛋白原料可用于包含大量鹽的食品體系中作為食品組分。在水性體系中，當將大量鹽加入到水性體系中時，可溶的或部分可溶的大豆蛋白具有變成不可溶或鹽析的趨勢。在包含相對高量的鹽食品體系如肉糜或湯中，由“鹽析”造成的不可溶的大豆蛋白是很不所需的。
本發(fā)明食品組分的粗大豆蛋白原料含有不易受“鹽析”的影響的大豆蛋白。本發(fā)明的粗大豆蛋白原料具有的鹽容指數(shù)(在含鹽體系中測定的可與氮溶解指數(shù)相類比的蛋白質(zhì)溶解性的量度)其為30％到80％。更優(yōu)選地，本發(fā)明食品組分的粗大豆蛋白原料具有的鹽容指數(shù)從約35％到約75％，并且最優(yōu)選地從約40％到約70％。
本發(fā)明食品組分的粗大豆蛋白原料能在水溶液中形成大量的凝膠，這部分是由于粗大豆蛋白原料的部分變性蛋白質(zhì)的聚集。在水性環(huán)境中的大量凝膠的形成是本發(fā)明食品組分組合物所需的質(zhì)量，由于粗大豆蛋白原料的膠凝性質(zhì)對肉產(chǎn)品的質(zhì)地和結(jié)構(gòu)作出貢獻(肉產(chǎn)品中使用了粗大豆蛋白原料)，又提供了用以保持肉產(chǎn)品中的水分和脂肪的基質(zhì)，來使烹制后的包含粗大豆蛋白原料的肉產(chǎn)品能在烹制過程中保持住它的汁。
本發(fā)明食品組分組合物的粗大豆蛋白原料在水溶液中形成凝膠的程度可以被定量，就是通過水中的粗大豆蛋白原料形成凝膠的凝膠重量來定量。優(yōu)選粗大豆蛋白原料在從約15℃到約25℃的溫度下具有的凝膠重量至少為30克，其中通過混合1份粗大豆蛋白原料和5份水形成5液體盎司的粗大豆蛋白原料和水的混合物來形成凝脫。更優(yōu)選地，5液體盎司的粗大豆蛋白原料和水的混合物以1∶5(重量比)的比率在從約15℃到約25℃的溫度下具有的凝膠重量至少為50克，并且最優(yōu)選地在從約15℃到約25℃的溫度下具有的凝膠重量至少為100克。
本發(fā)明食品組分的粗大豆蛋白原料也能形成具有明顯冷凍凝膠強度和巴氏凝膠強度的凝膠。粗大豆蛋白原料的凝膠強度是重要的，其能使食品組分組合物提供給肉糜堅固的結(jié)構(gòu)。用不具有固定的結(jié)構(gòu)的脫骨肉和脂肪形成用于形成如牛肉香腸、香腸和午餐肉的肉產(chǎn)品的肉糜，形成強凝膠的含大豆蛋白原料可用于賦予肉糜以所需的堅固質(zhì)構(gòu)。
本發(fā)明食品組分的粗大豆蛋白原料能形成具有足夠凝膠強度的凝膠，所以能將粗大豆蛋白原料用在肉糜中以提供具有堅固質(zhì)構(gòu)的肉糜。當5份水與1份粗大豆蛋白原料結(jié)合時，粗大豆蛋白原料具有至少50克的冷凍凝膠強度。更優(yōu)選地，在水∶大豆蛋白原料為5∶1的混合物中粗大豆蛋白原料具有的冷凍凝膠強度至少為100克，并且最優(yōu)選地在水∶大豆原料為5∶1的混合物中的冷凍凝膠強度至少為200克。在水∶大豆蛋白原料為5∶1的混合物中粗大豆蛋白原料具有的巴氏凝膠強度至少為500克，并且最優(yōu)選地在這樣的混合物中具有的巴氏凝膠強度至少為700克。
本發(fā)明食品組分組合物的粗大豆蛋白原料也能為水基溶液提供很大的粘度。粗大豆蛋白原料相對高的粘度部分是由于粗大豆蛋白原料變性的大豆蛋白的聚合造成的，并且部分是由于粗大豆蛋白原料的水合能力。在水性介質(zhì)中粗大豆蛋白原料的高粘度特性促進和幫助凝膠的形成。其如上所述是所需的，特別是在肉制品應(yīng)用中使用。在水性體系中粗大豆蛋白原料的高粘度也能使食品組分用作肉汁、酸乳和湯中的增稠劑，特別地在奶油湯中，并且被用在焙烤應(yīng)用中。含有12.5％(重量比)(7份水∶1份大豆原料)的食品組分組合物的粗大豆蛋白原料之水性溶液在15℃到25℃的溫度下具有至少500厘泊的粘度。更優(yōu)選地，含有12.5％(重量)的粗大豆蛋白原料的水性溶液在15℃到25℃的溫度具有至少1000厘泊的粘度，并且最優(yōu)選地在15℃到25℃的溫度下的粘度至少為1500厘泊。
本發(fā)明食品組分組合物的粗大豆蛋白原料也具有相當?shù)乃夏芰?。水合能力，即物質(zhì)吸收和保持水分能力的直接量度，在使用在肉糜中的食品組分中是所需的，因為具有相對高水合能力的原料吸收和保持在烹制中肉原料損失的水分，由此保持烹制后肉的汁和提供在烹制過程中肉糜重量的改善。在肉糜中包含粗大豆蛋白原料，因此導(dǎo)致改良了烹制后肉糜的味道和嫩感，并且相對于不包含具有高水合能力的食品組分的烹制肉糜而言烹制的重量產(chǎn)率增加。
據(jù)信本發(fā)明食品組分的粗大豆蛋白原料相對高的水合能力是由于粗大豆蛋白原料中纖維的水合能力增強，這是相對于常規(guī)的粗大豆蛋白原料中的纖維來說的，也是由于本發(fā)明的食品組分的粗大豆蛋白原料中大豆蛋白的部分變性。在下文中述及的形成粗大豆蛋白原料的方法是，將大豆原料暴露在相對高的溫度中，其在水存在下使纖維膨脹并且使粗大豆蛋白原料中的蛋白質(zhì)變性。迅速地將粗大豆蛋白原料干燥，其導(dǎo)致纖維保持其已經(jīng)膨脹的結(jié)構(gòu)并且蛋白質(zhì)保持其變性的結(jié)構(gòu)。一旦將粗大豆蛋白原料添加到水性體系中，已膨脹的纖維和已變性的蛋白質(zhì)吸收大量的水，導(dǎo)致粗大豆蛋白原料相對高的水合能力。優(yōu)選地，粗大豆蛋白原料具有的水合能力至少是粗大豆蛋白原料重量的3.75倍，并且更優(yōu)選地至少是粗大豆蛋白原料重量的4倍。
本發(fā)明食品組分組合物的粗大豆蛋白原料還具有相對低的水活度。水活度表示物質(zhì)中可支持生物活性(如微生物的生長和酶活性)的水分含量。在食品組分中微生物的生長是不希望的，因為其導(dǎo)致變質(zhì)，并且縮短食品組分的保質(zhì)期。在大豆原料食品組分中酶活性也是不希望的，特別是脂氧化酶和胰蛋白酶抑制劑酶的活性。脂氧化酶氧化多聚不飽和酸，其反過來進一步經(jīng)歷反應(yīng)以在大豆原料中形成不希望的味道。胰蛋白酶抑制劑是存在在大豆原料中的破壞營養(yǎng)的因素，其抑制胰蛋白酶的活性，其與生長抑制和使胰腺活性過度活躍相關(guān)。
本發(fā)明功能性食品組分的粗大豆蛋白原料具有低的可支持這樣的生物活性的水活度，優(yōu)選水活度為0.3或更小，并且更優(yōu)選水活度為0.2或更小。據(jù)信粗大豆蛋白原料的低水活度是由于粗大豆蛋白原料的低水分含量，并且在處理大豆原料的過程中粗大豆蛋白原料中大豆蛋白的結(jié)構(gòu)改變和重新排列。通過有水存在下加熱蛋白質(zhì)造成大豆蛋白從球形到展開形的結(jié)構(gòu)改變。因為蛋白質(zhì)是展開形的，非結(jié)合水被排出蛋白質(zhì)，并且蛋白質(zhì)重新排列成聚集體，其共有重疊的疏水亞基和親水亞基，降低了蛋白質(zhì)的水活度。通過迅速地干燥所得聚集體使其部分地變性來阻止蛋白質(zhì)成為更順從地接受非結(jié)合水的結(jié)構(gòu)，所以粗大豆蛋白原料保持了其低水活度。
本發(fā)明食品組分組合物的粗大豆蛋白原料也具有低胰蛋白酶抑制劑活性。如上指出的，大豆原料含胰蛋白酶抑制劑，其為破壞營養(yǎng)的因素，其抑制胰蛋白酶的活性，并且與抑制生長和胰腺活性過度活躍相關(guān)。胰蛋白酶抑制劑是具有酶活力的蛋白質(zhì)，并且采用與大豆原料中大豆蛋白變性相同的方法通過有水存在下加熱胰蛋白酶抑制劑使其變性。變性的胰蛋白酶抑制劑在酶催化中失去了作用，這是因為抑制劑酶催化活性的結(jié)構(gòu)已經(jīng)變性了。據(jù)信本發(fā)明粗大豆蛋白原料的胰蛋白酶抑制劑活性比常規(guī)的大豆粗粒。大豆粗粉和大豆碎粉中的低，這是由于大量水存在下變性胰蛋白酶抑制劑，而不只是進行了濕加熱。優(yōu)選本發(fā)明食品組分組合物的粗大豆蛋白原料具有的胰蛋白酶抑制劑活性至多每毫克大豆原料10胰蛋白酶抑制劑單元。
優(yōu)選地，本發(fā)明食品組分組合物的粗大豆蛋白原料也具有低脂氧化酶活性。如上邊提到的，大豆包含氧化不飽和酸的脂氧化酶，然后其經(jīng)歷進一步的反應(yīng)以形成給大豆原料帶來不所需味道的化合物。除了粗大豆蛋白原料的低水活度，其限制脂氧化酶活性，在粗大豆蛋白原料中的脂氧化酶活性是有限的，這是由于在處理大豆原料的過程中脂氧化酶失活。如上述提到的，通過在水中加熱大豆原料處理粗大豆蛋白原料以部分地使大豆蛋白變性，也使存在于大豆原料中的脂氧化酶變性。變性的脂氧化酶是失活的，并且不會氧化多不飽和酸而產(chǎn)生不所需味道的化合物。
而且，優(yōu)選本發(fā)明功能性食品組分組合物的粗大豆原料具有低的水分含量。低的水分含量對于增加含有粗大豆蛋白原料的食品的保質(zhì)期來說是所需的，這是因為大豆原料中的較低的水分含量對微生物生長提供較少的供給，降低由食物組分導(dǎo)入食品的可以導(dǎo)致食品變質(zhì)的微生物。優(yōu)選本發(fā)明功能性食品組分的粗大豆原料具有的水分含量小于6％(重量份)，更優(yōu)選小于5％(重量份)。
本發(fā)明功能性食品組分組合物的粗大豆原料也優(yōu)選具有低濃度的揮發(fā)性組分，其給常規(guī)的大豆粉末和大豆粗粒帶來差的風味，特別是豆腥味和/或苦味。明確地，本發(fā)明功能性食品組分的粗大豆原料具有低濃度的正戊烷、丁二酮、戊醛、己酸2-庚酮、2-戊基呋喃和辛醛。優(yōu)選粗大豆蛋白原料包含少于20份每百萬份(ppm)的正戊烷、少于50ppm的丁二酮、少于50ppm的戊醛、少于650ppm的己醛、少于10ppm的2-庚酮、少于10ppm的2-戊基呋喃和少于10ppm的辛醛。
在特別優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明食品組分的粗大豆蛋白原料包含低含量的棉子糖和水蘇糖寡糖。如上述提到的，棉子糖和水蘇糖是存在于大豆中的不消化的寡糖，其可在人的腸中發(fā)酵，引起腸氣、腸不適和腸胃脹氣。將低棉子糖、低水蘇糖的粗大豆蛋白原料使用在本發(fā)明食品組分中，如果攝入含有上述的食品組分，相對于使用了常規(guī)的大豆粉末、大豆粗粉、大豆粗粒和大豆絮片的食物而言，會減少或防止腸氣和腸胃脹氣的產(chǎn)生。在特別優(yōu)選的實施方案中，低棉子糖、低水蘇糖的粗大豆蛋白原料源自具有低水蘇糖含量可遺傳表型的大豆株的大豆。
此處使用的“低棉子糖”大豆原料是每克大豆原料包含至多20μmol的棉子糖，優(yōu)選每克大豆原料包含至多10μmol的棉子糖，和最優(yōu)選每克大豆原料包含至多5μmol的棉子糖。低棉子糖大豆原料優(yōu)選固有的含量之低達到不用處理以去除棉子糖的水平。此處使用的“低水蘇糖”大豆原料是每克大豆原料包含至多35μmol的水蘇糖，優(yōu)選每克大豆原料包含至多10μmol的水蘇糖，和最優(yōu)選每克大豆原料包含至多5μmol的水蘇糖。低水蘇糖大豆原料優(yōu)選固有的含量之低達到不用處理以去除水蘇糖的水平。
更優(yōu)選地，低棉子糖、水蘇糖的粗大豆蛋白原料也含有高蔗糖含量以對粗大豆蛋白原料提供附加的風味和功能性。此處使用的“高蔗糖”大豆原料是原本含有至少200μmol/g的蔗糖，和更優(yōu)選含有至少210μmol/g的蔗糖的大豆原料。
本發(fā)明食品組分組合物的粗大豆蛋白原料也可以含有其它的可選擇的特征，其改善大豆原料的風味、外觀或功能性。這些特征可以單獨或與低棉子糖、低水蘇糖和/或高蔗糖特征一起或與其它優(yōu)選的特征聯(lián)合出現(xiàn)在粗大豆蛋白原料中。這些特征包括低脂氧化酶含量(提高風味)；改良的種子貯藏含量(改變的營養(yǎng)結(jié)構(gòu))；低植酸和植酸鹽的含量(提高營養(yǎng)結(jié)構(gòu))；黃臍(hylum)含量(提高外觀)；和提高的異黃酮含量(提供健康益處)。
本發(fā)明的食品組分組合物也可以包含提高粗大豆蛋白原料功能性和流動特性的物質(zhì)。在優(yōu)選的實施方案中，功能性食品組分含有三縮聚磷酸鈉(“STPP”)。STPP與粗大豆蛋白原料中的胺基相互作用，并且促進水溶液中變性大豆蛋白的溶解性，由此加強了粗大豆蛋白原料凝膠和乳糜的形成能力。STPP也具有螫合劑作用，其可減緩或阻止不所需的氧化反應(yīng)。在特別的優(yōu)選實施方案中，食品組分組合物含有少于約3％(重量份)的STPP。焦磷酸鈉(“SAPP”)、磷酸三鈉和樹膠，優(yōu)選瓜爾膠，也可以少于5％(重量份)的量包含在食品組分組合物中以改變組合物的流動特性。
在優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的功能性食品組分是具有大豆蛋白含量基于無水基少于65％(重量份)的粗大豆蛋白原料，更優(yōu)選少于60％并且多于20％，其具有從約30％到約80％的氮溶解指數(shù)，更優(yōu)選從35％到75％，并且最優(yōu)選從40％到70％的氮溶解指數(shù)，并且具有至少下列特性中的一種在從18℃到25℃的溫度下粘度至少500厘泊，更優(yōu)選至少1000厘泊并且最優(yōu)選至少1500厘泊；水合能力至少為粗大豆蛋白原料重量的3.75倍，更優(yōu)選為粗大豆蛋白原料重量的4.0倍；水活度為0.3或更小，并且更優(yōu)選0.2或更小；鹽容指數(shù)為從約30％到約80％，更優(yōu)選從約35％到約75％，并且最優(yōu)選從約40％到約70％；或胰蛋白酶抑制劑活性至多每毫克粗大豆蛋白原料10TIU。當粗大豆蛋白以每份大豆原料五份水(重量比)結(jié)合時優(yōu)選食品組分具有冷凍凝膠強度至少50克，優(yōu)選具有冷凍凝膠強度至少100克，并且最優(yōu)選具有的冷凍凝膠強度至少200克。進一步地，優(yōu)選食品組分在約15℃到約25℃下具有的凝膠重量至少為30克，更優(yōu)選至少50克，和最優(yōu)選至少100克。更優(yōu)選地，食品組分粗大豆蛋白原料的水分含量少于6％(重量份)，并且更優(yōu)選至多5％(重量份)；并且含有少于20ppm的正戊烷、50ppm的丁二酮、650ppm的己醛、10ppm的2-庚酮、10ppm的2-戊基呋喃和10ppm的辛醛。在最優(yōu)選的實施方案中粗大豆蛋白原料是低棉子糖、低水蘇糖的大豆原料，其源自具有低水蘇糖含量可遺傳表型的大豆株上的大豆、也優(yōu)選食品組分含有至少一種選自三縮聚磷酸鈉、焦磷酸鈉和樹膠的添加劑。
在另一個優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明的功能性食品組分是含有基于無水基少于65％大豆蛋白(重量份)的粗大豆蛋白原料，更優(yōu)選少于60％且多于20％，具有至少下列的特性之一在約15℃到約25℃下具有的凝膠重量至少為30克，更優(yōu)選至少50克，和最優(yōu)選至少100克；或者在水∶大豆蛋白原料為5∶1(重量份)的混合物中粗大豆蛋白原料具有至少50克的冷凍凝膠強度。更優(yōu)選地，至少為100克，并且最優(yōu)選至少為200克。功能性食品組分的粗大豆蛋白原料也優(yōu)選具有至少下列的特性之一氮溶解指數(shù)從30％到80％。更優(yōu)選地，粗大豆蛋白原料的氮溶解指數(shù)從35％到75％，和最優(yōu)選地從40％到70％。從30％到80％的鹽容指數(shù)，更優(yōu)選從35％到75％，并且最優(yōu)選地從40％到70％。在從18℃到25℃的溫度下，粘度至少500厘泊，更優(yōu)選至少1000厘泊，并且最優(yōu)選至少1500厘泊；水合能力至少為大豆原料重量的3.75倍，更優(yōu)選為大豆原料重量的4.0倍；水活度為0.3或更小，并且更優(yōu)選0.2或更小，或胰蛋白酶抑制劑活性至多每毫克的大豆原料10TIU。優(yōu)選地，食品組分粗大豆蛋白原料的水分含量少于6％(重量份)，并且更優(yōu)選少于5％(重量份)；并且含有少于20ppm的正戊烷、50ppm的丁二酮、50ppm的戊醛、650ppm的己醛、10ppm的2-庚酮、10ppm的2-戊基呋喃和10ppm的辛醛。在最優(yōu)選的實施方案中粗大豆蛋白原料是低棉子糖、低水蘇糖的大豆原料，其源自具有低水蘇糖含量的可遺傳表型的大豆株的大豆。也優(yōu)選食品組分含有至少一種選自三縮聚磷酸鈉、焦磷酸鈉和樹膠的添加劑。制備新大豆原料的方法本發(fā)明也涉及利用本發(fā)明的食品組分組合物制備新粗植物蛋白原料的方法。在第一個實施方案中，水合粗大豆蛋白原料，其中將至少兩份水加入一份粗大豆蛋白原料中以水合大豆原料。至少包含在水合粗大豆蛋白原料中的部分大豆蛋白部分地發(fā)生了不可逆的變性，并且將大豆原料干燥以使粗大豆蛋白原料具有從約30％到約80％的氮溶解指數(shù)。
在工藝中用作起始物質(zhì)的大豆原料可以是任何粗大豆蛋白原料，其含有大豆蛋白、纖維和碳水化合物，其中水溶性碳水化合物占至少5％(基于干重)的粗大豆蛋白原料。優(yōu)選粗大豆蛋白原料具有基于無水基少于65％(重量份)的大豆蛋白含量，并且更優(yōu)選少于60％大豆蛋白，且優(yōu)選含有多于20％的大豆蛋白，并且最優(yōu)選多于25％的大豆蛋白。用作起始原料的粗大豆蛋白原料包括但不局限于含大豆蛋白物質(zhì)，如粉碎的整粒大豆和大豆粉末、大豆粗粒、大豆絮片和大豆粗粉。更優(yōu)選地，用作這個方法的起始原料的粗大豆蛋白原料是脫脂大豆粉末、脫脂大豆粗粒、脫脂大豆絮片或脫脂大豆粗粉。這樣的粗大豆蛋白原料可以產(chǎn)生自如下所述的整粒大豆，或商購獲得。
可以通過將整粒大豆除雜、破碎除雜大豆的殼、將大豆脫殼，來生產(chǎn)用于本發(fā)明方法的大豆絮片；如果需要的話，從胚軸分離脫殼大豆有子葉的部分；使大豆有子葉的部分成為薄片；并且如果需要的話，對所得的大豆絮片脫脂。在形成大豆絮片的全部步驟中，可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中用傳統(tǒng)設(shè)備形成大豆絮片的方法進行。
大豆除雜是將大豆通過磁力分離器以去除鐵、鋼和其它可磁性吸引的物質(zhì)，隨后在逐漸變小的孔篩上震動以去除土渣、豆莢、枝干、雜種、過小的大豆和其它雜質(zhì)。將大豆通過粉碎軋輥來粉碎除雜的大豆、粉碎軋輥是螺旋切割帶皺折的圓筒狀物，其令大豆通過軋輥使殼去掉并且將大豆原料破碎成碎片。優(yōu)選粉碎的大豆在63到74℃下經(jīng)控制具有10％到11％水分含量以提高大豆原料的保存期?？梢酝ㄟ^吸氣將破碎的大豆去殼。胚軸比大豆的子葉小很多，可以通過在篩孔足夠小的孔篩上震動脫殼大豆來去除胚軸并且留住子葉。不必將胚軸去除，因為它們僅占大豆重量的約2％，而子葉占大豆的90％(重量)，但優(yōu)選將胚軸去除，因為它們與豆腥味道有關(guān)。然后通過將大豆經(jīng)過剝落軋輥來將有或沒有胚軸的去殼大豆制成薄片。剝落輥是光滑的圓筒形的軋輥，其用以形成大豆絮片，當大豆經(jīng)過時具有的厚度從約0.01英寸到約0.015英寸。
然后將絮片脫脂，如果需要脫脂大豆的話可以部分地脫脂，或如果全脂大豆是所需的可以不進行脫脂。大豆絮片和任何由此產(chǎn)生的大豆原料如大豆粉末、大豆粗粒或大豆粗粉可以是從全脫脂到全脂的大豆原料。優(yōu)選絮片脫脂，以用在本發(fā)明功能性食品組分中，確保終產(chǎn)品的優(yōu)良質(zhì)量并且允許適當?shù)拇蠖乖辖M合物的加工。
絮片脫脂可通過用合適的溶劑萃取絮片來將油從絮片中去除。優(yōu)選在逆流萃取中使用正己烷或正庚烷萃取絮片。脫脂絮片應(yīng)該包含少于1.5％(重量份)的脂肪或油含量，并且優(yōu)選少于0.75％。然后用常規(guī)的脫溶劑方法將用溶劑萃取的脫脂大豆脫溶劑以除去殘留溶劑，方法包括用閃脫溶劑-脫味汽提塔、蒸汽脫溶劑真空脫味器或通過下行脫溶劑法來脫溶劑。另外，可以通過常規(guī)的機械驅(qū)逐代替溶劑萃取來脫脂絮片。
優(yōu)選地，然后將脫脂絮片粉碎成大豆粉末或大豆粗粒以用作加工的起始物質(zhì)。用常規(guī)的制粉和磨碎設(shè)備如錘磨機或空氣噴射碾磨機磨碎絮片到所需的顆粒粒度來磨碎絮片。大豆粗粉具有這樣的顆粒粒度，其中至少97％(重量份)的粗粉具有的顆粒粒度為150微米或更低(能經(jīng)過100號美國標準篩)。比大豆粗粉更粗糙磨碎的大豆粗粒，被磨到平均顆粒粒度從150微米到1000微米。
盡管優(yōu)選將去殼和去胚芽的大豆原料作為本發(fā)明的起始物質(zhì)，如果需要的話，也可以將含有殼和胚軸(胚芽)的磨碎的整粒大豆用在此方法中。用上述方法將整粒大豆除雜，并且然后通過用常規(guī)的制粉和磨碎設(shè)備如錘磨機成空氣噴射碾磨機磨碎來粉碎。另外，可以將整粒大豆去殼和磨碎，有或沒有胚軸，形成大豆粗粉或大豆粗粒而不必首先使大豆成為薄片。
在特別優(yōu)選的實施方案中，用作本發(fā)明方法的起始物質(zhì)的大豆原料是低棉子糖、低水蘇糖大豆原料，低棉子糖、低水蘇糖大豆原料源自具有低水蘇糖含量可遺傳表型的的大豆株的大豆。最優(yōu)選低棉子糖、低水葡糖大豆每克含有至少200微摩爾的高蔗糖含量。
低棉子糖、低水蘇糖大豆原料可以是任何粗大豆蛋白原料，包括磨碎的整粒大豆、大豆粉末、大豆粗粒、大豆絮片和大豆粗粉。優(yōu)選粗大豆蛋白原料具有少于65％的大豆蛋白含量(基于無水基的重量)。更優(yōu)選地，用作本發(fā)明方法的起始物質(zhì)的低棉子糖、低水蘇糖粗大豆蛋白原料是低棉子糖、低水蘇糖的脫脂的大豆粉末、大豆粗粒、大豆粗粉和大豆絮片原料。這樣的大豆原料可以由低棉子糖、低水蘇糖的整粒大豆制備，所述大豆其源自具有低水蘇糖含量可遺傳表型的的大豆株，制備方式如上所述與從傳統(tǒng)商品大豆得到大豆粉末、大豆粗粒、大豆粗粉和大豆絮片的方式相同。
用作本發(fā)明方法低棉子糖、低水蘇糖大豆原料源自具有低水蘇糖含量可遺傳表型的的大豆株的大豆。通過一系列的酶催化反應(yīng)從葡萄糖或蔗糖起始物質(zhì)中產(chǎn)生棉子糖、水蘇糖，其中肌醇和肌醇半乳糖苷是棉子糖、水蘇糖形成的主要中間物。在大豆中，肌醇-1-磷酸合酶催化從蔗糖(或葡萄糖)形成肌醇。利用肌醇形成肌醇半乳糖苷與UDP半乳糖結(jié)合，其中肌醇半乳糖苷合酶催化此反應(yīng)。棉子糖從肌醇半乳糖苷形成，由棉子糖合酶催化，并且水蘇糖由棉子糖和肌醇半乳糖苷形成，由水蘇糖合酶催化。
能將在大豆中的水蘇糖和棉子糖累積減少或消除，這是通過篩選或形成其中形成水蘇糖和棉子糖所需要的酶表達不足、表達缺陷或不表達的大豆株。肌醇-1-磷酸合酶或肌醇半乳糖苷合酶表達不足、表達缺陷或不表達的大豆株的選育和形成是特別優(yōu)選的，以增加大豆中的蔗糖含量，同時降低或去除棉子糖和水蘇糖濃度。
PCT出版物WO98/45448(1998年10月15日)(引入此處以作參考)提供了生產(chǎn)大豆植物的方法，所述植株具有棉子糖加上水蘇糖一起小于14.5μmol/g的種子含量，并且蔗糖含量大于200μmol/g的可遺傳表型的種子，其中此表型是由于在植物種子中肌醇-1-磷酸的合成能力降低的緣故。在一個方法中，用誘變劑來處理大豆種子，優(yōu)選MMU(N-亞硝基N-甲脲)，將處理后的大豆種子播種和自授粉幾代，并且最終篩選的大豆植株具有所需的表型。具有期望表型的大豆植物為純合的，其中至少一個基因編碼具有降低的肌醇-1-磷酸合成能力之突變的肌醇-1-磷酸合酶，其賦予該大豆中具有低水蘇蘇糖、低棉子糖和高蔗糖濃度的可遺傳表型。
LR33(保藏號ATCC97988，保藏日1997年4月17日)是在PCT公開文本W(wǎng)O98/45448中公開的具有低水蘇糖、低棉子糖、高蔗糖表型的大豆株，其由上述突變方法制備。優(yōu)選的，具有期望表型的大豆株如LR33與一種農(nóng)業(yè)經(jīng)濟性良種大豆株雜交，產(chǎn)生雜合體，然后該雜合體自交至少一代，篩選自交的雜合體子代，鑒別純合的大豆株，其中其少一種基因碥碼具有降低的肌醇-1-磷酸合成能的肌醇-1-磷酸酶，其賦予種子中棉子糖加水蘇糖一起的含量低于14.5μmol/g，且種子的蔗糖含量大于200μmol/g。所得雜合體優(yōu)選具有低棉子糖和水蘇糖含量和高蔗糖含量的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟性良種。
在PCT公開文本W(wǎng)O98/45448中提供的第二種方法，可使遺傳修飾大豆植物以實現(xiàn)肌醇-1-磷酸合酶的基因沉默，具有相關(guān)的種子表型。申請的說明書中提供了負責肌醇-1-磷酸合酶表達的基因之核苷酸序列，其可用于形成帶有適于共抑制或肌醇-1-磷酸合酶表達不足的調(diào)節(jié)序列之嵌合基因。如該申請所述方法可將嵌合基因插入大豆植物基因組，以提供這樣的大豆植物，其中嵌合基因?qū)е戮幋a大豆肌醇-1-磷酸合酶的天然基因表達下降。具有肌醇-1-磷酸合酶表達降低的大豆植物其大豆種子中水蘇糖、棉子糖低，而蔗糖含量高。
Kerr等人的美國專利5,648,210(全文引入此處以作參考)提供了從綠皮密生西葫蘆和大豆中得到的肌醇半乳糖苷合酶的核苷酸序列，和將這樣的核苷酸序列摻入大豆植株中以產(chǎn)生具有低棉子糖、低水蘇糖和高蔗糖的可遺傳表型的轉(zhuǎn)基因大豆株的方法。提供的核苷酸序列如上所述對大豆種子的肌醇半乳糖苷合酶編碼，其是從肌醇和UDP-半乳糖形成棉子糖和水蘇糖寡糖的關(guān)鍵酶。將大豆中編碼肌醇半乳糖苷合酶的核苷酸序列轉(zhuǎn)移到具有合適調(diào)節(jié)序列的大豆植株中，其轉(zhuǎn)錄與肌醇半乳糖苷合酶mRNA互補的反義RNA或其前體，這將導(dǎo)致內(nèi)源性肌醇半乳糖苷合酶基因表達的抑制，和相對于未轉(zhuǎn)化的大豆描株而言棉子糖和水蘇糖及肌醇半乳糖苷合酶量的減少。相似地，將與肌醇半乳糖苷合酶基因基本上同源的外源基因插入到具有合適調(diào)節(jié)序列的大豆植株中，可用于通過共抑制來抑制內(nèi)源肌醇半乳糖苷合酶基因的表達。
外源基因，如在’210專利中提供的植物中肌醇半乳糖苷合晦的核苷酸序列的插入和表達是成熟的。見De Blaere等人的(1987)酶學(xué)方法(Meth.Enzymol.)153:277-291。將呈反義構(gòu)象的肌醇半乳糖苷合酶核苷酸序列插入到大豆植株中的各種方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員周知。這樣的方法包括那些基于土壤桿菌屬的種的Ti和Ri質(zhì)粒。特別優(yōu)選使用這些載體的二元型。Ti來源載體轉(zhuǎn)化廣泛的高等植物，包括單子葉的和雙子葉的植物，如大豆、棉花和油菜。[Pacciotti等人(1985)生物/技術(shù)3:241；Byrne等人(1987)植物細胞，組織和器官培養(yǎng)8:3；Sukhapinda等人(1987)植物分子生物學(xué)。8:209-216；Lorz等人(1985)Mol.Genn.Genet199:178；Potrykus等人(1985)Mol.Gen.Genet199:183]。其它轉(zhuǎn)化方法可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員周知的方法如外源DNA構(gòu)建體的直接攝取[見EPO公開物0295959A2]，電穿孔的技術(shù)[見Fromm等人(1986)自然(London)319:719]，或用核酸構(gòu)建體包衣的金屬粒子高速度沖擊的轟擊[見Kline等人(1987)自然(London)327:70，和US4]。一旦轉(zhuǎn)化，可由本領(lǐng)域技術(shù)人員將細胞再生。
優(yōu)選選擇啟動子、增強子和調(diào)節(jié)序列，其能與反義肌醇半乳糖苷合酶的核苷酸序列或基本上同源的共抑制外源基因結(jié)合來形成核酸構(gòu)建體，其能最有效的抑制肌醇半乳糖苷合酶的表達而對大豆植株的破壞最小。特別優(yōu)選的啟動子是組成型啟動子，并且其允許種子特異性表達，如大豆儲藏蛋白的α-和β-亞基的基因的啟動子，如’210專利中描述，優(yōu)選的增強子是一種從β-conglycinin的α-亞基基因中分離的DNA序列元件，其能賦予對組成型啟動子40倍的種子特異性增強。
Kerr等人的美國專利5,710,365(全文引入此處以作參考)進一步提供了具有低棉子糖和水蘇糖含量的大豆株，其含有特別的大豆基因，稱為stclx，其帶來相對于常規(guī)的商用大豆而言低棉子糖和低水蘇糖含量的可遺傳的表型。可能stclx基因是突變基因，其編碼缺陷棉子糖合酶和水蘇糖合酶，因此從stclx大豆株中抑制了大豆植株中棉子糖和水蘇糖的產(chǎn)生。stclx大豆株通過如下方法獲得1、針對帶來低水蘇糖糖含量的基因源從存在的大豆種質(zhì)收集物中進行徹底的篩選2、通過化學(xué)誘變誘導(dǎo)傳統(tǒng)大豆株的stclx基因的突變；或3、將通過方法1或2的方法來獲得的stclx大豆株雜交，以發(fā)現(xiàn)具有修飾基因的大豆株，其通過加強stclx基因的表達來進一步減少大豆植株中棉子糖和水蘇糖的產(chǎn)生。通過方法1發(fā)展了大豆株LR28并且通過第二個方法發(fā)展了大豆株LR484(保藏號ATCC75325)。
將用于本發(fā)明的組合物和方法中的低棉子糖、低水蘇糖大豆原料疊加以包含其它選擇性的特征，其改善了粉末或磨碎的整粒大豆原料的風味、外觀或功能性。例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以基因修飾大豆株，以產(chǎn)生具有修飾的種子儲存蛋白含量的大豆(用于改變營養(yǎng)結(jié)構(gòu))；或含有很少或不含脂氧化酶(為了加強風味)；或含有很少或不含植酸和/或植酸酯(為了加強營養(yǎng)結(jié)構(gòu))；或含有黃臍(為了改善外觀)；或具有相對于傳統(tǒng)商品大豆提高了異黃酮的含量(提供附加的營養(yǎng)效用)。
將粗大豆原料起始物質(zhì)水合，無論其是否為低棉子糖、低水蘇糖大豆原料，源自具有高種子存儲蛋白含量的大豆的大豆原料，還是來自常規(guī)商品的大豆的大豆原料。當水合后，最優(yōu)選地粗大豆蛋白原料是微粒形式，如用如上方法制備的大豆粗粉、大豆粗粒。另外，粗大豆蛋白原料水合時可以是非微粒形式的，例如大豆絮片或整粒大豆原料，其中水合后將大豆原料粉碎成微粒形式，例如通過攪拌或混合水合后的大豆原料以將其破碎成更小的碎片。
一旦對水合的粗大豆蛋白原料加熱處理使大豆蛋白部分變化后，在水合步驟中將足量的水加入粗大豆蛋白原料以促進大豆蛋白重新排列。據(jù)信部分地變性后大豆蛋白在水中的重排以形成蛋白質(zhì)聚集體或聚合體前體。由于部分變性的蛋白質(zhì)減少了新暴露的蛋白質(zhì)疏水亞基和水的相互作用，而形成了聚集體或聚合體前體，這是通過向能量有利方向移動的內(nèi)蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)間疏水-疏水和親水-疏水亞基的相互作用。粗大豆蛋白原料的充分水合對確保大豆蛋白能重排是重要的，因為用干熱或濕熱(但是水分不足，例如蒸汽)對大豆原料中的大豆蛋白處理將導(dǎo)致大豆蛋白原料中的大豆蛋白變性或部分變性，但是不會得到所需產(chǎn)品，因為缺乏足夠的水時變性的大豆蛋白不能重排以促進大豆蛋白變成有利的能量構(gòu)型。優(yōu)選至少將兩份水加入到一份粗大豆蛋白原料中(重量比)以水合大豆原料。更優(yōu)選地至少將四份、六份或八份水對1份大豆原料(重量比)用于水合粗大豆蛋白原料，和更優(yōu)選地至少將九份水對1份大豆原料用于水合粗大豆蛋白原料。
在優(yōu)選的實施方案中，用于水合粗大豆蛋白原料的水溫度為從50℃到85℃。溫水促進粗大豆蛋白原料水合及大豆蛋白在水中分散。
含至多33％固體(重量比)的大豆原料含水漿液之水合的粗大豆蛋白原料，將其完全混合以確保將大豆原料分散在水中。可使用任何常規(guī)的能對蛋白質(zhì)漿液攪拌、攪動或混合的工具通過攪拌、攪動或混合漿液來混合漿液。
如果需要的話，可將三縮聚磷酸鈉(“STPP”)加入到水合的粗大豆蛋白原料的含水漿液中，在這之后將大豆原料放于對粗大豆蛋白原料中大豆蛋白的部分變性有效的條件下。在蛋白質(zhì)的部分變性之前或之后，STPP與大豆蛋白中的胺基互相作用，并且提高了粗大豆蛋白原料在水性溶液中的溶解性。用STPP對粗大豆蛋白原料的處理是特別優(yōu)選的，因為STPP處理的產(chǎn)品相對于未經(jīng)STPP處理的產(chǎn)品具有改良的凝膠形成性質(zhì)、改良的凝膠強度和降低的氧化活性。將一定量的STPP加入到水性漿液中，不超過漿液中粗大豆蛋白原料重量的3％(重量比)，并且優(yōu)選占漿液中粗大豆蛋白原料重量的0.5％到1.5％(重量比)。
然后處理粗大豆蛋白原料漿液以使至少一部分水合的粗大豆蛋白原料中的大豆蛋白發(fā)生不可逆的部分變性。如上所述，在粗大豆蛋白原料中的大豆蛋白部分地變性以展開蛋白質(zhì)，并且誘導(dǎo)蛋白質(zhì)重排以形成蛋白質(zhì)聚合體或聚合體前體，其提高了大豆原料的凝膠和乳液形成性質(zhì)。在水合的粗大豆蛋白原料中的大豆蛋白是部分變性的，這是通過在較高的溫度下處理粗大豆蛋白原料的含水漿液足以使至少一部分大豆蛋白部分變性的一段時間。優(yōu)選在從約75℃到約160℃的溫度下處理粗大豆蛋白原料的含水漿液從約2秒到約2小時的時間，以使大豆原料中大豆蛋白部分變性，而將水合的粗大豆蛋白原料在較低的溫度下加熱較長的一段時間以使大豆原料中大豆蛋白部分變性。更優(yōu)選在更高的溫度和大于常壓的正壓下處理水合的粗大豆蛋白原料以使大豆原料中大豆蛋白部分變性。
水合的粗大豆蛋白原料中不可逆部分變性大豆蛋白的優(yōu)選方法是如此處理大豆原料的含水漿液，其在高于室溫下通過將增壓的蒸汽注入到漿液中足以使大豆原料中大豆蛋白至少部分變性的一段時間，此后將其稱作“噴射蒸煮”。下列描述噴射蒸煮水合的粗大豆蛋白原料漿液的優(yōu)選方法，但是，本發(fā)明不局限于所描述的方法，并且包括任何可由本領(lǐng)域技術(shù)人員得到的明顯的改進方法。
將水合的粗大豆蛋白原料引入到噴射蒸煮加料槽中，其中用攪拌大豆原料漿液的混合器使大豆原料保持懸浮。漿液從加料槽導(dǎo)入泵中，其推動漿液通過反應(yīng)器管道。當漿液進入反應(yīng)器管道時，壓力下蒸汽注入粗大豆蛋白原料漿液中，立即將漿液加熱到所需的溫度。通過調(diào)節(jié)注入蒸汽的壓力來控制溫度，并且優(yōu)選從約75℃到約160℃，更優(yōu)選從約100℃到約155℃。將漿液在高溫下處理約5秒到約15秒，在較低的溫度下處理更長的時間，用漿液通過管道的流速來控制處理時間。優(yōu)選流速約18.51bs./分鐘，并且在約150℃下蒸煮時間約9秒。
通過放于較高溫度下使至少一部分粗大豆蛋白原料中的大豆蛋白發(fā)生不可逆的部分變性之后，以有效的保持大豆蛋白中引起的結(jié)構(gòu)和排列變化的方式干燥水合的粗大豆蛋白原料，所述變化由水合條件下大豆蛋白部分變性引起。為了保持粗大豆蛋白原料中所需的蛋白結(jié)構(gòu)，迅速地將水從大豆原料中蒸發(fā)。優(yōu)選將水合的粗大豆蛋白原料干燥以使最終干燥的粗大豆蛋白原料漿液具有的氮溶解指數(shù)從約30％到約80％，更優(yōu)選地從約35％到約75％，并且最優(yōu)選地從約40％到約70％。
在本發(fā)明的一個實施方案中，用兩步將水合的粗大豆蛋白原料干燥噴霧干燥大豆原料后進行閃蒸步驟。將水合的部分變性的粗大豆蛋白原料閃蒸，這是通過將水合的大豆原料引入真空室中，其具有比用于加熱處理大豆原料的溫度更低的內(nèi)部溫度并且具有比大氣壓明顯低得多的壓力。優(yōu)選真空室的內(nèi)部溫度從15℃到85℃并且壓力從約25mm到約100mmHg，并且更優(yōu)選壓力從約25mm到約30mmHg。水合后部分變性的粗大豆蛋白原料進入真空室立刻導(dǎo)致大豆原料的壓力下降，使部分水從水合后的大豆原料中蒸發(fā)。
最優(yōu)選將水合后粗大豆蛋白原料漿液從噴射蒸煮反應(yīng)器管道中排放到真空室，導(dǎo)致瞬時的巨大壓力和溫度下降，這導(dǎo)致從水合后粗大豆蛋白原料中蒸發(fā)了很大部分的水。優(yōu)選真空室具有高達約85℃的高溫，以阻止水合粗大豆蛋白原料進入真空室后粗大豆蛋白原料的膠凝作用。
申請人相信閃蒸步驟令粗大豆蛋白原料具有低濃度的與豆腥味、大豆苦味相關(guān)的揮發(fā)性化合物，如正戊烷、丁二酮、戊醛、己醛、2-庚酮、2-戊基呋喃和辛醛。在壓力下熱處理隨后為快速壓力降低和水的蒸發(fā)也導(dǎo)致這些揮發(fā)性組分的大量蒸發(fā)，從粗大豆蛋白原料中去除揮發(fā)性組分，并且由此改良大豆原料的味道。
然后可以噴霧干燥閃蒸后的粗大豆蛋白原料漿液以產(chǎn)生本發(fā)明的干燥的粗大豆蛋白原料食品組分。應(yīng)該調(diào)節(jié)噴霧干燥條件以避免粗大豆蛋白原料中大豆蛋白的進一步變性。優(yōu)選噴霧干燥機是并流干燥器，其中熱的進氣和大豆原料漿液(在壓力下通過噴霧器被注入到干燥器中而被霧化)在并流中經(jīng)過干燥器。粗大豆蛋白原料中的大豆蛋白不會進一步受到熱變性，因為當其干燥時從大豆原料中蒸發(fā)的水冷卻了原料。
在優(yōu)選的實施方案中，通過噴口噴霧器將閃蒸后粗大豆蛋白原料的漿液注入到干燥器中。盡管優(yōu)選噴口噴霧器，也可使用其它的噴霧干燥器如旋轉(zhuǎn)式噴霧器。在足夠的壓力下將漿液注入到干燥器中以霧化漿液。優(yōu)選在約3000磅/平方英寸到約4000磅/平方英寸下霧化漿液，并且最優(yōu)選約3500磅/平方英寸。
通過熱空氣進口將熱空氣注入到干燥器中，這樣進入干燥器的熱空氣與從霧化器噴出的霧化了的粗大豆蛋白原料漿液漿液并流。熱空氣的溫度約285℃到約315℃，并且優(yōu)選溫度約290℃到約300℃。
從噴霧干燥器收集干燥的粗大豆蛋白原料產(chǎn)品?？梢允褂贸Ｒ?guī)的方式和方法收集大豆原料，包括離心式除塵器、袋式過濾器、靜電除塵器和重力收集器。
本發(fā)明的另一個實施方案中，在沒有閃蒸中間步驟下，水合的大豆原料中大豆蛋白部分變性的步驟后，直接將已水合的部分變性的粗大豆蛋白原料漿液噴霧干燥。相對于閃蒸的粗大豆蛋白原料漿液來說，噴霧干燥非閃蒸粗大豆蛋白原料漿液的條件與上述的相同。
在一個可供選擇的實施方案中，如果水合部分變性的粗大豆蛋白原料的固體含量過高影響噴霧干燥的話，不論有或沒有閃蒸步驟，依照本發(fā)明通過同時地磨碎和干燥部分變性的大豆原料，將高固體含量的粗大豆蛋白原料漿液迅速干燥。優(yōu)選地，當將其干燥時，在常規(guī)的使用干空氣和磨碎大豆原料的錘式磨或流體能量磨中，將高固體含量的粗大豆蛋白原料漿液干燥。
如果需要的話，可以將附加物質(zhì)加入到干燥的粗大豆蛋白原料中以改良作為食品組分的大豆原料的性能。可加入焦磷酸鈉和/或樹膠，優(yōu)選瓜爾膠以改良粗大豆蛋白原料的流動性質(zhì)。優(yōu)選地，如果加的話可將至多5％(重量比)的焦磷酸鈉和/或至多5％(重量比)的樹膠添加到粗大豆蛋白原料中。其它組分如風味劑和著色劑也可被加入到粗大豆蛋白原料中。不甚優(yōu)選地，更多精制的大豆蛋白產(chǎn)品如大豆蛋白分離物和大豆蛋白濃縮物可以與功能性粗大豆蛋白結(jié)合使用，以增加產(chǎn)品的蛋白質(zhì)含量，在某種意義上，增加了產(chǎn)品的功能性。
在第二個實施方案中，提供了用于形成功能性食品組分的方法，其中粗大豆蛋白原料是水合的；至少水合的粗大豆蛋白原料中部分大豆蛋白是部分不可逆變性的，方法是將水合的蛋白原料在至少40℃下受到剪切；并且將部分變性的粗大豆蛋白原料干燥，所以干燥后的大豆原料具有從約30％到約80％的氮溶解指數(shù)。本發(fā)明的這個實施方案不同于上述的方法，其需要較少的水用來水合粗大豆蛋白原料，因為粗大豆蛋白原料受到的剪切促進部分變性的蛋白質(zhì)重新排列。
本發(fā)明的第二個實施方案方法的用作起始物質(zhì)的粗大豆蛋白原料可選自上述的本發(fā)明第一個實施方案的用作起始物質(zhì)的粗大豆蛋白原料。最優(yōu)選地，第二個實施方案方法的用作起始物質(zhì)的粗大豆蛋白原料是低棉子糖、低水蘇糖、高蔗糖的大豆粉末。
向大豆原料里加水來水合粗大豆蛋白原料。水合粗大豆蛋白原料所需水的量是足以使粗大豆蛋白原料中大豆蛋白重新排列和聚集并且促進混合使大豆原料受到剪切的量。應(yīng)將粗大豆蛋白原料水合，以使大豆蛋白在水/大豆原料混合物中的固體含量冰平為約15％到約80％(重量份)。優(yōu)選至少1份水加入到四份大豆原料(重量比)，以水合粗大豆蛋白原料。更優(yōu)選地，至少1份水加入到三份大豆原料(重量比)，最優(yōu)選地，至少1份水加入到兩份大豆原料(重量比)，以水合粗大豆蛋白原料。在一個優(yōu)選實施方案中，用于水合粗大豆蛋白原料的水溫度為從50℃到85℃。溫水促進大豆原料的水合。
如果需要的話，在上述的部分變性步驟之前可將三縮聚磷酸鈉加入到水合的粗大豆蛋白原料中，以提高大豆原料產(chǎn)品的乳化和凝膠形成性質(zhì)。
然后水合的粗大豆蛋白原料中至少一部分的大豆蛋白被不可逆部分變性，方法是通過水合的粗大豆蛋白原料受到高溫和機械剪切作用，盡管在大豆原料中大豆蛋白熱變性后水合的粗大豆蛋白原料可受到機械剪切作用，但優(yōu)選同時作用。當水合的粗大豆蛋白原料同時受到熱變性和機械剪切作用，水合的粗大豆蛋白原料發(fā)生部分不可逆的變性，這是在至少40℃下處理水合的大豆原料一段時間，其足以使粗大豆蛋白原料中一部分蛋白質(zhì)發(fā)生部分變性，一般地，時間是從5秒到10分鐘。更優(yōu)選地，在同時發(fā)生熱變性和機械剪切的條件下，在水合的的粗大豆蛋白原料中的大豆蛋白部分變性，方法是通過在從約70℃到約100℃處理水合粗大豆蛋白原料。當熱變性后將機械剪切施于水合的粗大豆蛋白原料，粗大豆蛋白原料中的大豆蛋白可以部分變性，方法是通過在從約75℃到約160℃處理水合粗大豆蛋白原料，如上述關(guān)于沒有機械剪切的粗大豆蛋白原料的部分不可逆變性來說的。
可以使用常規(guī)的用于混合、攪拌及剪切蛋白質(zhì)原料的含水漿液的設(shè)備，使水合的粗大豆蛋白原料受到機械剪切的作用。在特別優(yōu)選的實施方案中，粗大豆蛋白原料中的大豆蛋白之部分變性是由通過單螺桿或雙螺桿蒸煮擠出器將水合粗大豆蛋白原料擠出造成的，例如TX57型Wenger雙螺桿、共旋轉(zhuǎn)、全內(nèi)網(wǎng)孔蒸煮擠出器(得自Wenger Mfg,Sabetha,KS)，其中將熱處理和機械剪切同時施于水合的粗大豆蛋白原料。在另一個優(yōu)選的實施方案中，水合的粗大豆蛋白原料中的大豆蛋白部分變性，其是通過在夾套σ攪拌機中混合大豆原料，其中同時將熱和機械剪切應(yīng)用于水合的粗大豆蛋白原料。
在同時接觸高溫和機械剪切的條件下，在水合的粗大豆蛋白原料中的至少一部分大豆蛋白變性，以有效的保持結(jié)構(gòu)和排列的變化的方式將水合的粗大豆蛋白原料干燥，所述變化用機械剪切在水合條件下部分變性大豆蛋白得到。為了保持粗大豆蛋白原料中所需的蛋白結(jié)構(gòu)，將水從粗大豆蛋白原料中迅速地蒸發(fā)。優(yōu)選將水合的粗大豆蛋白原料干燥，以使所得干燥的大豆原料具有從約30％到約80％的氮溶解指數(shù)，更優(yōu)選從約35％到約75％，最優(yōu)選從約40％到約70％。
如果部分變性的水合粗大豆蛋白原料具有高固體含量，例如水合的部分變性大豆蛋白原料中每份原料包含少于兩份的水，通過同時磨碎和干燥部分變性的大豆原料將粗大豆蛋白原料漿液迅速干燥。優(yōu)選地，當將其干燥時，在常規(guī)的使用干空氣和磨碎大豆原料的錘式磨或流體能量磨中，將高固體含量的粗大豆蛋白原料漿液干燥。如果部分變性的水合粗大豆蛋白原料不具有高固體含量，將部分變性的大豆原料干燥，參照本發(fā)明中用于生產(chǎn)新粗大豆蛋白原料的第一個方法，用上述的方式噴霧干燥大豆原料。
如果需要的話，可以將附加物質(zhì)加入到干燥的粗大豆蛋白原料中以改良作為食品組分的大豆原料的性能。可加入焦磷酸鈉和/或樹膠，優(yōu)選瓜爾膠以改良粗大豆蛋白原料的流動性質(zhì)。優(yōu)選地，如果加得話，至多將5％(重量比)的焦磷酸鈉和/或至多5％(重量比)的樹膠添加到粗大豆蛋白原料中。其它組分如風味劑和著色劑也可被加入到粗大豆蛋白原料中。不甚優(yōu)選地，精制的大豆蛋白產(chǎn)品如大豆蛋白分離物和大豆蛋白濃縮物可以與功能性粗大豆蛋白結(jié)合使用，以增加產(chǎn)品的蛋白質(zhì)含量，在某種意義上，增加了產(chǎn)品的功能性。含有功能性食品組分的食品本發(fā)明的粗植物蛋白原料的功能性食品組分在很多的食品應(yīng)用中用來提供食品的增稠、乳化和結(jié)構(gòu)性質(zhì)。功能性食品組分可以用在肉制品中，特別是肉糜、湯、肉汁、酸乳、乳制品和面包。
在一個特別優(yōu)選的應(yīng)用中，本發(fā)明的食品組分用在肉糜中?？蓪⒐δ苄允称方M分用于肉糜中以給肉糜提供結(jié)構(gòu)，其提供給肉糜以耐嚼感和似肉的質(zhì)構(gòu)。通過易于吸收水分，功能性食品組分也降低了肉糜烹制時的水分損失，由此阻止了肉中脂肪的“脂肪逸出”，使烹制的肉有汁液。
與本發(fā)明功能性食品組分組合物結(jié)合使用以形成肉糜的肉原料優(yōu)選用于形成香腸、牛肉香腸或其它肉制品的肉，所述肉制品通過將肉原料添入腸衣形成，或是使用在磨制肉應(yīng)用如漢堡包、肉面包和肉餡制品中的肉原料。特別優(yōu)選與功能性食品組分組合物結(jié)合使用的肉原料包括得自雞、牛肉和豬肉的機械脫骨肉；豬肉下腳料；牛肉下腳料；和豬肉背膘。
含有肉原料和粗植物蛋白原料功能性食品組分組合物的肉糜包含一定量的每一個組分，選擇每一組分以對肉糜提供所需的肉狀特性，特別是堅固的質(zhì)構(gòu)和耐嚼感。優(yōu)選存在于肉糜中功能性食品組分組合物的量為從約3％到約30％(重量份)，更優(yōu)選從約5％到約20％(重量份)。優(yōu)選存在于肉糜中肉原料的量為從約35％到約70％(重量份)，更優(yōu)選從約40％到約60％(重量份)。肉糜也含有水，其優(yōu)選存在量為從約25％到約55％(重量份)，更優(yōu)選從約30％到約40％(重量份)。
肉糜也含有其它組分，其對肉糜提供防腐性、風味或顏色性質(zhì)。例如，肉糜可含有鹽，優(yōu)選從約1％到約4％(重量份)；調(diào)味劑，優(yōu)選從約0.01％到約3％(重量份)；和防腐劑如硝酸鹽，優(yōu)選從約0.01％到約0.5％(重量份)。
優(yōu)選肉糜配方在下列兩種配方實施例中提供。
配方1組分重量百分比功能性食品組分組合物-粗大豆蛋白原料 8.2-三縮聚磷酸鈉 0.4豬肉90 10.0機械脫骨雞肉(18％脂肪) 22.0豬肉背膘18.3豬肉皮糜7.0水 28.6鹽 2.0調(diào)料混合物 0.4碳水化合物(右旋糖，玉米糖漿固體)3.0防腐劑 0.1配方2組分 重量百分比功能性食品組分組合物-粗大豆蛋白原料 4.6-三縮聚磷酸鈉 0.5牛肉90/10 7.5豬肉下腳料70/30 10.0豬肉背膘5/9516.8豬肉皮糜50∶50 19.9機械脫骨雞肉15.8水 22.8鹽 2.0調(diào)料0.02色素0.03防腐劑 0.05
功能性食品組分組合物和肉原料可形成肉糜產(chǎn)品，方法是通過混合或剁碎肉原料、功能性食品組分組合物和水一起形成肉糜并且將肉糜添入腸衣。在上述設(shè)置的范圍內(nèi)選擇一定量肉原料、水和功能性食品組分組合物，將其一起加入混合或剁碎筒體中，并與任何附加的所需組分如風味劑、色素和防腐劑混合。然后混合物的混合是通過攪拌、攪動或混合混合物一段時間，以足以形成均一的肉糜，從包含肉蛋白的細胞中將其提取出來。另外，在每個在先的組分完全混合進混合物后，能分別地加入組分，例如，能將水和肉原料完全混合，在均一地混合肉原料、水后，將食品組分組合物加入并混合到混合物中，并且將其它的組分加入并混合到混合物中，將食品組分組合物一起均勻混和。
用于攪拌、攪動或混合混合物的常規(guī)方法可以用于實行混合。優(yōu)選的用于混合肉糜的方式包括切刀轉(zhuǎn)鼓，其用刀具剁碎在混合物中的原料，和混合器/乳化器，其磨碎在混合物中的原料。優(yōu)選的切刀轉(zhuǎn)鼓是Hobart食品刀具型號為84142的刀具，速度為1725rpm。
在將混合物混合以形成肉糜后，肉糜可用于制備肉產(chǎn)品?？蓪⑷饷佑糜谔畛湓先饽c衣以形成香腸、牛肉香腸和相似的產(chǎn)品。優(yōu)選將原料腸衣裝入冰水約30分鐘，并且然后烹制以形成肉產(chǎn)品。可使用任何常規(guī)的用于烹制肉的方法來烹制原料腸衣，并且優(yōu)選在從約70℃到約90℃的內(nèi)部溫度下烹制。優(yōu)選通過將腸衣在優(yōu)選地約80℃熱水中加熱到內(nèi)部溫度約70℃-80℃來烹制原料腸衣。最優(yōu)選在水釜蒸鍋中烹制原料腸衣。
相對于用商品粗大豆蛋白原料如大豆粉末、大豆粗粉、大豆粗粒和大豆絮片形成的肉糜來說，含有功能性食品組分組合物的最終肉糜產(chǎn)品具有改良的硬度、質(zhì)構(gòu)、彈性和咀嚼性，并且具有比得上用精大豆蛋白原料(如大豆蛋白分離物和大豆蛋白濃縮物)形成的肉糜特性。在含有較低和中等量肉的(很少結(jié)構(gòu)功能性的肉)的肉糜中，含有功能性食品組分組合物的肉糜產(chǎn)品顯示了明顯的壓縮穩(wěn)定性，表明通過食品組分組合物形成堅固凝膠。
另一個特別優(yōu)選的功能性食品組分組合物的應(yīng)用是奶油濃湯。功能性食品組分對湯提供了很大的粘度，扮演了乳化劑的角色，并且對湯提供了所需的質(zhì)構(gòu)。
下列實旋例說明了本發(fā)明的新大豆原料功能性食品組分組合物和用于生產(chǎn)新粗大豆蛋白原料的方法。這些實施例意在說明新大豆原料功能性食品組分組合物的作用和效能，并且不應(yīng)該解釋為對本發(fā)明范圍的限制。實施例1制備一種本發(fā)明的新粗大豆蛋白原料功能性食品組分組合物。將50磅可商購獲得的商品大豆絮片與200磅水在約85℃下在攪拌混合罐中混合。將水和大豆絮片在混合罐中混合20分鐘。通過一個反應(yīng)器管道在每分鐘12磅的流率下將最終的大豆原料漿液在約154℃下噴氣蒸煮約9秒鐘，使大豆原料漿液中大豆蛋白部分變性和重排。通過從噴氣蒸煮反應(yīng)器管道將漿液排出到真空室(壓力約24mmHg，溫度約54℃)將漿液閃蒸。通過噴口霧化器在進料壓力3500磅/平方英寸下利用噴霧干燥將閃蒸后的大豆原料的漿液干燥，并且排出溫度約90℃。從噴霧干燥器收集7磅新大豆原料(在下文中為“CV大豆原料”)。
表1
豆粉20和豆粉90含有典型的大豆粉蛋白質(zhì)內(nèi)含物，Arcon S含有的蛋白質(zhì)水平大于65％(重量份)，顯示了用來形成大豆蛋白濃縮物的更充分的加工。CV和HS大豆原料含有的大豆蛋白少于65％(重量比)，并且大約接近豆粉中的大豆蛋白含量。
表2
CV和HS大豆原料的氮溶解指數(shù)示出這些原料在原料中大豆蛋白部分變性的結(jié)果下，在水溶液具有中等的大豆蛋白溶解性。通過如上所述部分變性和重排的大豆蛋白的凝聚，CV和HS大豆原料的中等溶解性促進凝膠的形成。豆粉20和Arcon S大豆蛋白濃縮物的NSI說明了豆粉20和Arcon S在水溶液中也具有中等溶解性。豆粉90的NSI示出了豆粉90中的蛋白質(zhì)在水中是易溶的，并且主要可能是未經(jīng)變性的其原本的球形形式。
制備5個樣品，方法是通過在每個樣品中將0.75克氯化鈉與150毫升30℃去離子水混合，直到鹽完全溶解在水中。將5克CV和HS大豆原料加入到單獨的樣品中，并且將5克Arcon S加入另一個樣品中，將4克豆粉20加入另一個樣品中，將4.3豆粉90克加入到最后的樣品中。在7000rpm下于混合室中將每個樣品混合，以混合大豆蛋白原料和樣品的鹽溶液。將50毫升的去離子水加入到每個樣品中并且在30℃120rpm下攪拌樣品60分鐘。用去離子水將樣品進一步稀釋到總體積250ml，并且將樣品進一步混合。將45毫升的每份樣品在500×g下離心10分鐘。用濾紙過濾上層清液來收集每一樣品的上層清液。將等量份分別放入凱氏燒瓶中，同時加入催化混合物(16.7克K2SO4,0.6克TiO2,0.01硫酸銅和0.3克浮石)和30ml濃硫酸，通過分析25ml等份的每一樣品的蛋白質(zhì)含量來確定每一樣品上層清液中蛋白質(zhì)含量。通過將燒瓶放入熱水浴中并且偶爾翻轉(zhuǎn)燒瓶將燒瓶中內(nèi)含物消化45分鐘。消化完成后，每個燒瓶中加入300ml水，并且將燒瓶冷卻到室溫。將氫氧化鈉溶液(sp.gr.1.5)加入到每個燒瓶中使消化液呈強堿性。將蒸餾水和標定的0.5N鹽酸加入每個樣品接收瓶的餾出液中(對全部樣品使用25ml的HCl)。然后將消化后的溶液蒸餾，直到接收瓶中收集150ml的餾出液。用甲基紅作指示劑用0.25N的NaOH溶液滴定每個接收瓶的內(nèi)含物。從堿性滴定劑的需要量來確定樣品上清液的蛋白質(zhì)量，并且在上述的定義部分提供了公式用于計算蛋白質(zhì)含量。鹽容指數(shù)是根據(jù)如下公式確定鹽容指數(shù)(％)=(100)×(50)×[(可溶性蛋白質(zhì)百分含量(在上層清液中)]/[總氮量百分比(干樣品)]，其中干樣品的總氮量百分比由上述實施例3的表1提供。在下表3中示出了結(jié)果。
表3
CV和HS大豆原料的鹽容指數(shù)示出鹽的存在不太影響原料中蛋白質(zhì)的溶解性。但是對Arcon S原料略有影響，但不到導(dǎo)致原料中蛋白質(zhì)變得不溶解或影響原料功能性的程度。鹽的存在對豆粉20產(chǎn)生明顯的影響，并且在鹽存在時大大降低了蛋白質(zhì)的溶解性。鹽的存在也大大影響了豆粉90，蛋白質(zhì)由非鹽水性溶液體系中的基本上可溶變成鹽存在時僅部分地溶解。
表4
CV和HS大豆原料和Arcon S大豆蛋白濃縮物形成了大量的凝膠，其由凝膠重量說明。豆粉20和豆粉90不能形成大量的凝膠。CV和HS大豆原料的凝膠重量示出了這些原料在肉糜食品應(yīng)用中用于提供結(jié)構(gòu)，特別是考慮到具有少于65％的大豆蛋白含量之含大豆蛋白的原料，如豆粉20和豆粉90。
表5
如上述結(jié)果所示，在冷凍的條件下，CV和HS大豆原料和Arcon S大豆蛋白濃縮物具有很大的凝膠強度。但是豆粉20和豆粉90太軟以至無法測定其凝膠強度，并且不形成具有任何可應(yīng)用凝膠強度的冷凍凝膠。
表6
在12.5％(重量比)的含大豆蛋白原料的水溶液中CV和HS大豆原料和ArconS大豆蛋白濃縮物在25℃下具有很大的粘度。高粘度的CV和HS大豆原料能在食品中，特別是在奶油濃湯中用作增稠劑。豆粉20和豆粉90大豆粉末在相似的條件下幾乎沒有提供粘度。
用HS大豆原料、豆粉20和豆粉90將樣品杯裝到1/3到1/2盛滿之間，并且將樣品杯插入從Decagon Devices的AquaLab CX2的樣品室中。將樣品室門關(guān)上，并且通過AquaLab CX2用冷凍露點技術(shù)測定水活度。HS大豆原料、豆粉20和豆粉90的結(jié)果在下表7中示出。
HS大豆原料比豆粉20和豆粉90原料的AW低很多。
為了確定原料的水合能力，首先確定原料的固體含量。將每份5克的CV和HS原料、豆粉20、豆粉90和Arcon S到去皮重的水分皿上稱重。將皿放在爐上并且在130℃下干燥2小時。然后在干燥器中將皿冷卻到室溫。將皿再次稱重以確定無水樣品的重量。根據(jù)下面公式計算樣品的水分含量水分含量(％)=100×[質(zhì)量損失(克)/原始樣品的質(zhì)量(克)]。根據(jù)下面公式從水分含量計算樣品的固體含量固體含量(％)=5×[1-(水分含量/100)]。
然后測定每份4克的CV和HS原料、豆粉20、豆粉90和Arcon S并且作為樣品。得到每個樣品的離心試管的皮重，并且然后將樣品分別放入各自的離心試管中。以2ml增量向每個樣品中添加去離子水直到樣品完全潤濕。然后將樣品在2000×g下離心10分鐘。離心每個樣品后立刻檢查過量的水。如果樣品中不含多余的水，則以2ml增量向每個樣品中再添加去離子水直到樣品完全潤濕，并且然后將樣品在2000×g下離心10分鐘。將此過程重復(fù)直到每個樣品含有過量的水。
然后將過量的水倒出，并且將試管和其內(nèi)含物稱重。用水合后樣品的重量與4克的差除以4來計算每個樣品的大約水合能力。然后每份樣品準備4個離心試管，并且將4克的每個樣品加入到4個試管里。將一定量的水加入到4個試管的每個樣品中，其中用于第一個試管中的水體積等于(大約的水合能力×4)-1.5；第二個試管中的水量比第一個試管中多1ml，并且第三個試管中的水量比第二個試管中多1ml，第四個試管中的水量比第三個試管中多1ml。然后將4個樣品的試管在2000×g下離心10分鐘。檢查離心試管以確定哪一個試管反映了水合能力-其中一個反映了水合能力的試管將含有少量的過量水，而其它的試管不含過量的水。根據(jù)下面的公式計算水合能力水合能力(％)=100×[(具有過量水的樣品中的加水量+沒有過量水的樣品中的加水量)/(樣品的固體含量)×2]。樣品的水合能力在下表8中示出。
表8
CV和HS大豆原料的水合能力明顯比豆粉20和豆粉90的水合能力大，并且接近大豆蛋白濃縮物的水合能力。實施例11-胰蛋白酶抑制劑活性測定CV和HS大豆原料、豆粉20、豆粉90和Arcon S大豆蛋白濃縮物的胰蛋白酶抑制劑活性。胰蛋白酶抑制劑活性指大豆原料中抑制胰蛋白酶活性組分的活性。在大豆食品組分組合物中低胰蛋白酶抑制劑活性是所需的，因為胰蛋白酶抑制與過度活動的胰腺活性和生長抑制相關(guān)。
根據(jù)上述定義部分中提供的方法來測定CV和HS大豆原料、豆粉20、豆粉90和Arcon S大豆蛋白濃縮物的胰蛋白酶抑制劑活性。結(jié)果在下表9中示出。
表9
如表9所示，與Arcon S大豆蛋白濃縮物相類似，CV和HS大豆原料具有低胰蛋白酶抑制劑活性。CV和HS大豆原料比大豆粉末(包括高熱處理的豆粉20)具有更低的胰蛋白酶抑制劑活性。申請人相信即使相對于經(jīng)高熱處理的大豆粉末而言，CV和HS大豆原料具有特別低的胰蛋白酶抑制劑活性，這是由于在大量水存在時熱處理CV和HS大豆原料。水有助于對大豆原料中胰蛋白酶蛋白組分導(dǎo)熱，由此有助于這些組分的變性和失活。實施例12-揮發(fā)性化合物的濃度測定HS大豆原料中和豆粉20、豆粉90原料中與大豆原料的苦味、豆腥味相關(guān)的揮發(fā)性組分的濃度。將5克每份原料加入反應(yīng)瓶中并且每個瓶中加入異丁酸乙酯內(nèi)標準(Aldrich Cat.24,608-5)。然后立即用隔膜將每份樣品的反應(yīng)瓶密封并且用手用力搖晃15秒以使之混合，直到瓶中的漿液混合均一。將每份樣品的反應(yīng)瓶混合后立即將其放于80℃的通風爐中30分鐘。在將樣品放入爐中后將用于每個樣品的潔凈注射器放入爐中27分鐘。從爐中拿出樣品和注射器并且將每份5ml的樣品分別注入帶有火焰電離檢測器Pekin-Elmer Sigma300氣-液相色譜儀中。通過用GC/LC測量確定的儀器的峰值積分來測定揮發(fā)性化合物的濃度，以丁酸乙酯溶液作標準。結(jié)果在下表10中示出。
表10
如表10所示，相對于豆粉20和豆粉90，HS大豆原料具有低濃度的正戊烷、丁二酮、戊醛、己醛、2-庚酮、2-戊基呋喃和辛醛基團。
表11
向CV和HS大豆原料添加STPP明顯增加了大豆原料的粘度和水合能力。STPP也明顯增加了水溶液中大豆原料的蛋白質(zhì)的溶解性，如相對于非STPP CV和HS大豆原料而言的STPP CV和HS大豆原料的NSI和STI值所示。因此，當在大豆原料用于食品組分的食品原料中這樣的特性是所需的時，可向CV和HS大豆原料添加STPP。實施例14-合有大豆蛋白功能性食品組分的肉麇用根據(jù)實施例13中所述的方法形成的STPP HS大豆原料來配制肉糜。以正確的重量百分比來測量下列組分，這樣總?cè)饷又?000g。
將豬肉90、機械脫骨雞肉、豬肉背膘和豬肉皮糜在10℃溫育過夜。然后將豬肉90和豬肉背膘在具有1/8英寸盤的研磨機中磨碎到1/8英寸。在具有真空和溫度探針的Stephen切割器中在低速下將豬肉90、機械脫骨雞肉、1/2水和1/2功能性食品組分剁30秒。加入剩余的組分，并且抽成真空同時在低速下剁30秒，然后在高速下剁碎組分，直到產(chǎn)品溫度達到14℃。然后將剁碎的組分裝入48mm寬、30cm長的PVDC盒中。將裝滿的盒放入冰水中至少30分鐘，并且然后在80℃水釜蒸鍋中烹制達到內(nèi)部溫度73℃。然后將烹制后的肉糜放在冰水中冷卻。實施例15-用功能性食品組分形成的肉糜與用大豆蛋白濃縮物形成的肉糜的比較將根據(jù)實施例14形成的肉糜與大豆蛋白濃縮物肉糜在質(zhì)構(gòu)的堅固性方面做比較。用大豆蛋白濃縮物形成兩份肉糜，一個用Arcon S，并且另一個用大豆蛋白濃縮物Maicon，其可從Soya Mainz GmbH商購獲得。用如實施例13中描述的相同方式形成大豆蛋白濃縮物肉糜，除了大豆蛋白濃縮物用功能性食品組分代替。
從每種肉糜-本發(fā)明的功能性食品組分肉糜以及Arcon S和Maicon取出8×1英寸的樣品，并且在Instron Two Cycle TPA上估計樣品的第一次壓縮硬度。通過用一個盤壓縮肉糜直到肉糜破碎，來測定第一次壓縮硬度。肉糜破碎點是第一次壓縮硬度。第一次壓縮硬度說明了肉糜有多么硬，和肉糜的質(zhì)構(gòu)。每個樣品內(nèi)糜的結(jié)果在表12中示出。
表12
STPP HS大豆原料肉糜在用更高蛋白質(zhì)含量的大豆蛋白濃縮物第一次壓縮硬度測試中表現(xiàn)很好。第一次壓縮硬度測試說明STPP HS大豆原料能對肉糜提供需要的結(jié)構(gòu)，盡管其與大豆蛋白濃縮物比較相對缺少蛋白質(zhì)。
上述描述意在說明本發(fā)明，但不是限制本發(fā)明。因此，可以理解以上描述的實施方案對本發(fā)明的范圍而言是說明性的而不是限制性的，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要球界定，其可根據(jù)專利法的原理(包括等同法則)解釋。
權(quán)利要求
1．一種含有粗植物蛋白原料的功能性食品組分，在15℃到25℃的溫度下在5流體盎司的5份水與1份粗植物蛋白原料(重量比)的混合物中，其中所說的粗植物蛋白原料形成具有至少30克凝膠重量的凝膠。
2．一種含有粗植物蛋白原料的功能性食品組分，當將5份水與1份粗植物蛋白原料(重量比)混合時，其中所說的粗植物蛋白原料形成具有至少50克冷凍凝膠強度的粗植物蛋白原料/水混合物。
3．一種含有粗植物蛋白原料的功能性食品組分，其中所說的粗植物蛋白原料具有從30％到80％的氮溶解指數(shù)，并且在15℃到25℃的溫度下，當將7份水與1份粗植物蛋白原料(重量比)混合時，其中所說的粗植物蛋白原料形成具有至少500厘泊粘度的含水漿液。
4．一種含有粗植物蛋白原料的功能性食品組分，其中所說的粗植物蛋白原料具有從30％到80％的氮溶解指數(shù)，并且其中所說的粗植物蛋白原料具有至少為粗植物蛋白原料重量3.75倍的水合能力。
5．一種含有粗植物蛋白原料的功能性食品組分，所說的原料具有從30％到80％的氮溶解指數(shù)，并且具有從30％到80％的鹽容指數(shù)。
6．一種功能性食品組分，該組分含有粗大豆蛋白原料，所說的原料選自大豆粉末、大豆粗粉、大豆粗粒和大豆絮片，所說的粗大豆蛋白原料(a)在15℃到約25℃的溫度下，在5流體盎司的5份水與1份粗大豆蛋白原料(重量比)的混合物中，形成具有至少30克凝膠重量的凝膠；(b)當將5份水與1份粗大豆蛋白原料混合時，形成具有至少50克冷凍凝膠強度的粗大豆蛋白原料/水混合物；(c)具有從30％到80％的氮溶解指數(shù)；(d)當將7份水與1份粗大豆蛋白原料(重量比)混合時，在15℃到25℃的溫度下，形成具有至少500厘泊粘度的含水漿液；(e)具有至少為粗大豆蛋白原料重量3.75倍的水合能力；和(f)具有從30％到80％的鹽容指數(shù)。
7．一種含有粗植物蛋白原料的功能性食品組分，其通過如下方法獲得用至少2份水對1份粗植物蛋白原料水合微粒狀或絮片狀粗植物蛋白原料，使所說的已水合的粗植物蛋白原料中包含的至少部分植物蛋白部分變性，干燥所說的已水合的、部分變性的粗植物蛋白原料，當與水混合時，其中所說的干燥的部分變性的粗植物蛋白原料有效地形成凝膠。
8．一種含有粗植物蛋白原料的功能性食品組分，其通過如下方法獲得用至少2份水對1份粗植物蛋白原料水合微粒狀或絮片狀粗植物蛋白原料，使所說的已水合的粗植物蛋白原料中包含的至少部分植物蛋白部分變性，并且干燥所說的已水合的部分變性的粗植物蛋白原料，其中所說的干燥的部分變性的粗植物蛋白原料具有從30％到80％的氮溶解指數(shù)，并且在將7份水與1份干燥的部分變性的粗植物蛋白原料混合時，其在15℃到25℃的溫度下有效地形成具有至少500厘泊的粘度的含水漿液。
9．一種含有粗植物蛋白原料的功能性食品組分，其是通過如下方法獲得的用至少2份水對1份粗植物蛋白原料水合微粒狀或絮片狀粗植物蛋白原料，使所說的已水合的粗植物蛋白原料中包含的至少部分植物蛋白部分變性，并且干燥所說的已水合的部分變性的粗植物蛋白原料，其中所說的干燥的部分變性的粗植物蛋白原料具有從30％到80％的氮溶解指數(shù)，并且具有至少為已干燥的部分變性的粗植物蛋白原料重量3.75倍的水合能力。
10．一種含有粗植物蛋白原料的功能性食品組分，其是通過如下方法獲得的用至少2份水對1份粗植物蛋白原料水合微粒狀或絮片狀粗植物蛋白原料，使所說的已水合的粗植物蛋白原料中包含的至少部分植物蛋白部分變性，并且干燥所說的已水合的部分變性的粗植物蛋白原料，其中所說的干燥的部分變性的粗植物蛋白原料具有從30％到80％的氮溶解指數(shù)，并且具有從30％到80％的鹽容指教。
11．一種含有粗植物蛋白原料的功能性食品組分，其是通過如下方法獲得的用至少2份水對1份粗植物蛋白原料水合微粒狀或絮片狀粗植物蛋白原料，使所說的已水合的粗植物蛋白原料中包含的至少部分植物蛋白部分變性，以形成所說的部分變性植物蛋白的聚合體，并且干燥所說的水合的部分變性的粗植物蛋白原料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新功能性食品組分,其含有粗植物蛋白原料,其中粗植物蛋白原料具有從30%到80%的氮溶解指數(shù),且具有至少下列性質(zhì)之一:從約30%到約80%的鹽容指數(shù);至少為粗植物蛋白原料重量4倍的水合能力;或在15℃到25℃下至少為500厘泊的粘度?；蛘呔哂兄辽傧铝行再|(zhì)之一在約15℃到約25℃下,5盎司的5份水與1份粗植物蛋白原料(重量比)的含水漿液中凝膠重量至少為30克;或當將5份水與1份大豆原料(重量比)混合時具有至少50克的冷凍凝膠強度?？赏ㄟ^用至少2份水對1份(重量份)粗植物蛋白原料水合粗植物蛋白原料,并且干燥制得。粗植物蛋白原料是粗大豆蛋白原料。
文檔編號A23J1/00GK1318315SQ0111786
公開日2001年10月24日 申請日期2001年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月29日
發(fā)明者A·G·阿爾特穆勒, B·F·戈瓦拉 申請人:蛋白質(zhì)技術(shù)國際公司