專利名稱：向日葵種子的蛋白制品及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從向日葵種子獲得蛋白制品的方法以及用該方法制備的具有改良的應(yīng)用特性的蛋白制品。
背景技術(shù)：
蛋白制品廣泛用作食品的營養(yǎng)生理或功能性添加劑。具有特別高蛋白品質(zhì)的蛋白制品用作高等級食品添加劑(如嬰兒食品、特種食品、運動營養(yǎng))。而且，大體上這些蛋白制品在需要保證提供高品質(zhì)蛋白的動物飼料的配制中也備受關(guān)注。其他蛋白制品表現(xiàn)出優(yōu)良的功能特性并適合于例如穩(wěn)定泡沫或乳劑或者用于制備凝膠。這些蛋白制品非常適合用作食品添加劑，而且還用作特種食品或用于功能性用途。基本上，能夠區(qū)分動物和植物源的蛋白制品。動物源蛋白制品的實例如制備自雞蛋、牛奶、乳清的蛋白制品以及來自屠宰場廢棄物的明膠。此類蛋白產(chǎn)品的缺陷是它們自身特有的味道和氣味，因此受限于某些用途。它們常常生產(chǎn)成本高又容易引起過敏，此外由于倫理原因而為某些顧客所排斥。在植物蛋白制品方面，蛋白濃縮物與蛋白分離物的區(qū)別在于它們制備的基礎(chǔ)。與蛋白含量為60% -90%的植物蛋白濃縮物相比，蛋白分離物的高蛋白含量至少為90%。為了制備蛋白分離物，將蛋白質(zhì)溶于水然后從水溶液分離。與提取的植物種子相比，它們具有改良的氨基酸組成和改良的營養(yǎng)及功能特性。市場上主要的植物蛋白制品有大豆蛋白制品即大豆蛋白濃縮物和分離物以及小麥面筋制品。此外，還有來自其他豆科蛋白的蛋白制品，如豌豆蛋白濃縮物。其他市場上已知的植物蛋白制品主要有來自諸如油菜種子和向日葵種子的脫油含油種子的蛋白濃縮物和蛋白分離物?，F(xiàn)在這些種子幾乎完全地用于生產(chǎn)油料。與大豆相反，所得的壓榨和提取殘留物(油餅和谷粉)盡管具有高營養(yǎng)功能和功能性潛力，但至今也未用于食品領(lǐng)域。原因之一是諸如多酚的令人討厭的次生物質(zhì)的比例會破壞產(chǎn)品的味道和顏色。按照現(xiàn)有技術(shù)，用己烷將含油種子和豆科作物脫油。豆科作物種子經(jīng)過去皮、切片并在提取設(shè)備中用己烷進(jìn)行提取。含油種子經(jīng)去皮并直接脫油或者通過機械部分脫油(預(yù)壓榨)并通過提取完全脫油，由此需要將油餅在提取前破碎以允許進(jìn)行提取。還進(jìn)行完全壓榨至殘留油含量為約5%而無需后續(xù)提取，由此壓榨機中的殘留油含量(油餅、谷粉)降低了貯藏穩(wěn)定性。目前，主要將向日葵種子的全部或最多2/3的脫殼部分用于脫油。更具體地，對于壓榨即完全壓榨或作為部分脫油的預(yù)壓榨，高外殼含量被認(rèn)為是必要的。油餅和谷粉在這些情況下是暗色的并具有極高的粗纖維含量。因此，它們不適合制備高價值的蛋白粉末和濃縮物。有幾種從制備向日葵油的殘留物中分離蛋白質(zhì)的方法。首要問題是去除有問題的多酚，主要是綠原酸，其會破壞向日葵蛋白分離物的顏色。迄今為止有用包括水和醇在內(nèi)的各種溶劑進(jìn)行提取來從脫油的向日葵谷粉除去多酚。從向日葵種子和油餅或谷粉獲得蛋白分離物特別困難，這是因為向日葵蛋白的低溶解度而需要使用堿或鹽。這涉及用于蛋白制品的特別大的用水量(洗滌)，以及相關(guān)的高蛋白損失，這增加了蛋白分離物的制備成本并由此減少了它們的應(yīng)用范圍。為了后續(xù)的蛋白提取以及從這樣預(yù)處理的材料獲得蛋白分離物，從脫油的向日葵種子除去顏色活性酚物質(zhì)，測試了各種水醇混合物，更具體地，測試了與含鹽酸的水的各種比例的丁醇、95% (ν/ν)比例的乙醇、異丙醇(70% ν/ν)和甲醇(80% ν/ν)。用這些溶劑提取的缺陷是通過溶劑處理的大量蛋白變性，從而蛋白的溶解度大大地降低。結(jié)果是蛋白分離物制備中的蛋白后續(xù)提取以及它們的功能特性大大受限。W002/060273A1公開了一種從向日葵種子中獲得蛋白含量大于90 %的蛋白分離物的方法。為此，將蛋白以水性方式提取并通過在低溫下用醇沉淀而獲得蛋白。這些方法由于冷卻的能源消耗而成本高昂，并因此限制了其應(yīng)用。通過干和濕加工從向日葵種子獲得蛋白濃縮物，由此蛋白保留在殘留物中。高比例的不期望次生物質(zhì)限制了它們在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用?？傮w而言，具有低純化水平的已知植物蛋白濃縮物在它們的功能特性方面受到限制，和/或含有一定比例的不利組分，這對包含它們的食物的營養(yǎng)價值、顏色、氣味和/或味道有非常不利的影響。因此，向日葵種子的蛋白濃縮物具有有限的應(yīng)用并僅能以低濃度使用。本發(fā)明的目的在于提供一種制備感官上具有吸引力并能廣泛應(yīng)用的蛋白制品的低成本方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過完成權(quán)利要求1所述的方法而實現(xiàn)的。其他權(quán)利要求提供了所述方法的實施方式的優(yōu)選實例、可以用所述方法制備的蛋白制品及其優(yōu)選實施方式、以及可以用所述蛋白制品制備的產(chǎn)品。在本發(fā)明從向日葵種子獲得蛋白制品的方法中，進(jìn)行至少以下步驟-將向日葵種子脫殼至殘留外殼含量為<5重量％，或者提供殘留外殼含量為 <5重量％的脫殼向日葵種子(在每種情況中為脫殼后立即獲得的相對于種子部分的總質(zhì)量)；-通過壓榨將脫殼向日葵種子機械脫油至所述脫殼向日葵種子的脂肪或油含量為 10-35重量％ ；以及-通過用至少一種溶劑進(jìn)行一個或多個提取步驟以獲得作為蛋白制品的脫油含蛋白粉末。進(jìn)行所述方法的提取步驟的中至少一個，從而使得部分脫油的脫殼向日葵種子進(jìn)
一步脫油?？梢酝ㄟ^低殘留外殼含量與機械部分脫油至指定殘留油含量的組合而獲得的蛋白濃縮物，在外觀和功能上均具有非常有利的特性以用作食品和動物飼料。所述方法允許特別溫和地處理蛋白，其中在機械和/或進(jìn)一步脫油過程中避免了可能導(dǎo)致不期望的蛋白修飾和風(fēng)味變化的過高溫度。優(yōu)選將向日葵種子機械脫油至指定殘留油含量，從而獲得厚度為0. 24cm、優(yōu)選 0. 5-2cm的機械性質(zhì)上穩(wěn)定的油餅。這使得后續(xù)加工步驟簡化，因為進(jìn)一步的提取可能由于油餅的孔隙率和厚度而省去。本發(fā)明的方法允許溫和地產(chǎn)生制品，其中以給定的方式允許蛋白變性。以這樣的方式進(jìn)行部分脫油和一個或多個提取步驟脫油含蛋白粉末中的蛋白變性程度(相對于所述方法的起始產(chǎn)品)為最大40%，優(yōu)選10%-30%。這可以獲得具有廣泛應(yīng)用范圍的高品質(zhì)和良好感官價值的蛋白制品。優(yōu)選在幾個提取步驟用溶劑或溶劑混合物進(jìn)行提取，所述提取步驟包括使用親脂溶劑或溶劑混合物的至少一個親脂提取步驟與使用親水溶劑或溶劑混合物的至少一個親水提取步驟的組合。此外，優(yōu)選在最后的提取步驟中提高提取溶劑的濃度至這樣的程度隨后的干燥可以以特別簡單和溫和的方式進(jìn)行?？梢赃@種方法從向日葵種子制備的蛋白制品的蛋白含量為至少50%。低成本制備是可能的，因為可以避免如在蛋白分離物情況下所需的高程度純化。令人驚奇地，盡管有高比例的非蛋白物質(zhì)，所述蛋白制品所表現(xiàn)的特性與從這些原料制備已知蛋白分離物很相似，或者比它們應(yīng)用方面更廣。由于水化形式的淺色以及平衡的功能譜、油結(jié)合和乳化功能特性，所述蛋白制品可以廣泛地用于包括食品和動物飼料在內(nèi)的領(lǐng)域，以結(jié)合水和/或油和/或形成乳劑。所述蛋白制品適合替代原先用于這些功能和諸如雞蛋、牛奶、大豆蛋白分離物形式的大豆等的動物或植物源的其他制品。即使是生產(chǎn)成本特別低的向日葵種子粉末的形式即直接用所述方法獲得的脫油含蛋白粉末，蛋白制品在顏色和功能特性方面也具有令人驚訝的特性，這允許蛋白粉末直接用于許多食品和動物飼料。如果蛋白制品沒有植物或種子自身的香味，更具體地說，如果其基本上無氣味和/ 或基本上是味道中性(geschmacksneutral)的，則這些蛋白制品的用途范圍還可以進(jìn)一步擴(kuò)大。這防止將蛋白制品加入到食物或飼料產(chǎn)品中時發(fā)生不期望的味道和氣味變化。應(yīng)用范圍還可拓展到起泡功能，從而蛋白制品可以用于代替例如雞蛋清或其他起泡添加劑以制備泡沫樣食品。優(yōu)選地，蛋白制品具有低脂肪含量以保證蛋白制品的良好儲存穩(wěn)定性。優(yōu)選地，蛋白制品還具有低含量的肌醇六磷酸、低聚糖和/或酚酸。這樣可以降低消化時破壞營養(yǎng)物質(zhì)利用的物質(zhì)的含量。


下面將結(jié)合附圖對所述制備方法及制備的蛋白制品進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中圖1示出本發(fā)明方法的工藝順序?qū)嵗牧鞒虉D，其包括含有油中的酚酸的向日葵種子、多酚和蛋白濃縮物的分級以及任選地進(jìn)一步分級為蛋白分離物；斜體表示各個級分可能的用途；圖2是確定對于機械穩(wěn)定性以及保留油餅可提取性和所得制品功能特性的最佳壓榨程度的示意圖；以及圖3示出本發(fā)明方法的加工順序的另一實例，其包括以下階段脫殼、壓榨和己烷提取(或者用Sc(X)2或醇脫油)，隨后的醇-水提取、醇-水置換干燥，以及隨后的精磨和 /或篩分。
具體實施例方式本發(fā)明的方法可以通過例如下面的方式完成。首先，優(yōu)選可食用類型的向日葵種子或具有淺色外殼的向日葵種子。但是也可以使用普通和高油類型的向日葵種子。在不溶解或僅溶解非常少量的蛋白的條件下，在提取器中用不同溶劑連續(xù)地提取準(zhǔn)備的原料。這減少了蛋白的損失和修飾。特別有利的是用諸如乙醇、丙醇、異丙醇的醇進(jìn)行溶劑提取。對于各種溶劑可以使用幾種提取裝置。這同樣適用于干燥裝置。整體方法示于圖1，其包括三個步驟原料的選擇和準(zhǔn)備、機械部分脫油以及提取。圖3示出了另一具體實例。1.原料的選擇和準(zhǔn)備通過適合的脫殼技術(shù)大量地將外殼分離，從而殘留外殼含量相對于獲得的脫殼種子部分為<5重量％，優(yōu)選< 1重量％。特別有利地，選擇容易脫殼的原料類型和品種，更特別地選擇可食用的種子而不是油類種子。在本專利申請中，殘留外殼含量的細(xì)節(jié)與脫殼后就獲得的種子部分的總質(zhì)量有關(guān)。2.機械部分脫油通過螺桿壓榨機壓榨具有低殘留外殼含量的向日葵種子，控制溫度/冷卻至低于 80°C，優(yōu)選低于60°C，更優(yōu)選低于50°C。通過這種方法減少了美拉德反應(yīng)和其他蛋白的修飾，這是諸如多酚的其他次生物質(zhì)與蛋白的反應(yīng)。進(jìn)行壓榨至殘留油含量為10-35重量％，優(yōu)選12-25重量％，特別優(yōu)選17-25重量％。用一定壓榨形狀或管口(dilse)進(jìn)行壓榨，這允許形成穩(wěn)定的油餅，如粒料(Pellet) 或條帶形式，盡管沒有過度壓榨在一起但仍表現(xiàn)出一定的孔隙率。通過選擇合適的壓榨配置(特別是管口形狀)，具有上述殘留油含量的粒料令人驚奇地良好結(jié)合在一起，盡管低外殼含量允許用溶劑進(jìn)一步脫油然后進(jìn)行粉碎。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由于螺桿壓榨機中的上述機械部分脫油，實現(xiàn)了良好的種子浸漬和用于提取的有利產(chǎn)品形式，從而可以省去用于隨后的提取階段的進(jìn)一步粉碎或準(zhǔn)備。如圖2所示，據(jù)發(fā)現(xiàn)， 實現(xiàn)的殘留油含量與機械特性有關(guān)，因為油餅特征在理想情況下存在最佳的脫油程度。在該實例中，脫油的最佳程度是殘留油含量為約17-20重量％。對進(jìn)一步的提取步驟的效率特別有利的是，將機械部分脫油進(jìn)行至所述脫殼向日葵種子中的脂肪或油含量，其中通過壓榨獲得的穩(wěn)定油餅的厚度為0. 24cm，優(yōu)選 0. 5-2cm。以一定的壓榨形狀或管口進(jìn)行壓榨，這允許形成穩(wěn)定的油餅，如粒料或條帶形式。 特別有利地，使用具有圓孔凹模或管口的螺桿壓榨機或者具有圓形管口的擠壓機進(jìn)行壓榨，從而獲得的壓榨產(chǎn)品是圓形截面直徑為5-20mm的條帶形式。通過選擇合適程度的壓榨使殘留脂肪含量為12-25%，獲得具有對提取仍然足夠的孔隙率和良好穩(wěn)定性的壓榨產(chǎn)品。 獲得的壓榨條帶的斷裂強度為2-10N/mm2，理想地為4_8N/mm2，并且容重為300_500kg/m3。3.準(zhǔn)備的種子或油餅粒料的提取優(yōu)選地，以這樣的方式通過至少兩種不同極性的提取溶劑的組合進(jìn)行進(jìn)一步提取在油之前、與油一起或在油之后提取獲得的親水次生物質(zhì)。下面，將可以用于提取的所有純流體和溶液(例如有機溶劑或水和水溶液或超臨界氣體)和流體混合物指定為提取溶劑。通過提取溶劑的連續(xù)進(jìn)行至少兩次極性交換。這可以通過將之前存在的提取溶劑與后一提取溶劑混合，或由后一提取溶劑代替而突然或持續(xù)地完成。因此，可以考慮符合食品法規(guī)的所有溶劑和混合物，更具體地為下列按極性或水中的溶解性降低順序(從親水至親脂)的水、酸、醇、酯、諸如丙酮的酮、醚、諸如正己烷和異己烷的烷烴，以及超臨界流體和氣體，如scC02(超臨界CO2)),其最大的臨界點趨向于是親脂的，而且其極性可以通過增加壓力向親水方向改變，以及通過提高溫度而進(jìn)一步改變。因此，可以例如進(jìn)行下面的步驟，由此優(yōu)選地以這樣的方式選擇親水和親脂步驟的順序總提取產(chǎn)生最大收率(即用純?nèi)軇┇@得至少90%的收率)。-中等親水次生物質(zhì)的提取，更具體地以蛋白不會溶解或僅有微小程度溶解的濃度通過醇優(yōu)選異丙醇、乙醇或甲醇來提取酚酸和芳香物質(zhì)。為此，醇濃度設(shè)定為為大于 60%，優(yōu)選為60-80% (醇在提取溶劑中的ν/ν濃度)。也可以使用ScCO2作為溶劑，優(yōu)選溫度為40-80°C，壓力為大于300xl05Pa，更優(yōu)選的壓力為350_800xl05Pa，由此增加壓力表現(xiàn)出更大親水特性。-用親脂溶劑提取親脂組分以完全脫油至殘留油含量為最大5%(根據(jù)Caviezel 的BUchi方法)?？梢栽?1-60°C的溫度和74-350x10^1的壓力下，使用例如己烷、純醇 (> 95% )或Sc(X)2作為親脂溶劑。通過這種方法特別地提取油、磷脂和諸如類胡蘿卜素的其他親脂組分。-如果必要，在第二提取后重復(fù)第一提取。如果必要，在親水提取前也可以進(jìn)行親脂提取。在初步處理后，更具體地在機械初步脫油和/或在油提取時，通過存在的殘留水有利地改變提取溶劑的極性，從而在提取過程中以單獨加入的溶劑獲得實際提取混合物的不同極性。當(dāng)使用超臨界氣體，更具體地超臨界二氧化碳(ScCO2)時，僅通過改變壓力和溫度就可以改變極性，從而無需加入另一溶劑。通過連續(xù)地置換結(jié)合原料的水，能夠或多或少地連續(xù)改變極性。特別有利地，首先設(shè)定更多的親水極性，從而原料中結(jié)合的殘留水可以以這樣的方式用于調(diào)節(jié)極性可以提取親水物質(zhì)而無需進(jìn)一步加入水或僅加入很少的水。令人驚奇地，在向親脂階段轉(zhuǎn)換時，這同時減少了殘留水含量，從而有利于親脂提取。由于在第一提取之前或期間除去了水，所以可以省去通常在脫油前其他方式的干燥。通常，壓榨后的調(diào)濕 (Konditionierung)是必要的，因為隨著油餅中相對水含量的增加，用親脂溶劑脫油會變得更加困難，這是因為降低的油含量和所得的較低的總質(zhì)量。特別有利地，第一溶劑或第一溶劑的殘留物如醇或醇-水混合物由隨后的第二溶劑置換。有必要用醇完全置換水以避免水在隨后提取中的負(fù)面影響。增加第一提取中的醇濃度直至醇可以被更親脂的溶劑所溶解。利用ScCO2，各種壓力階段的選擇性分離允許大幅度地分離醇相。由于原料中所含的水或加入的水或其他共溶劑，可以進(jìn)一步調(diào)整溶液性質(zhì)以獲得中等極性的物質(zhì)。通過組合高壓(> 500xl05Pa)和40-60°C的溫度，可以實現(xiàn)酚酸和次生油物質(zhì)更好的提取速率。向超臨界相中引入第二溶劑(除了水之外)也可以改進(jìn)酚酸和諸如色素和芳香物質(zhì)的其他次生物質(zhì)的提取。特別有利地，設(shè)定使用Sc(X)2的提取條件，從而水和醇?xì)埩粑镒暂陀辔?Raffinat)中被連續(xù)地置換，并在高溫下溶解然后變得過剩。通過這種方法，即使當(dāng)利用水作為夾帶劑/改性劑時，也可以省去萃余物隨后的干燥。通過提取溶劑進(jìn)行水性醇提取的幾個提取步驟，由此至少在最后的從一個至下一個提取步驟的轉(zhuǎn)換中，提取溶劑中的醇含量增加至最大，即高達(dá)水性共沸物的濃度，例如在乙醇的情況下為96% (ν/ν)，從而提取混合物中的醇濃度增加至大于90% (ν/ν)。這由于要除去的殘留水比例的降低而允許隨后特別溫和的干燥，其蒸發(fā)比醇更緩慢而且溫度更高?？梢杂脙H一種溶劑進(jìn)行進(jìn)一步的提取(在機械部分脫油后)，更具體地用己烷，以獲得脫油含蛋白粉末。在這樣的條件下進(jìn)行提取，即沒有或僅有少量蛋白溶解，和沒有或僅有最少的蛋白破壞，和沒有或僅有少量的不期望的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，如美拉德反應(yīng)或酚酸的邁克爾加成 (例如可測量的最多少20%的游離酚酸和/或可用的賴氨酸和/或可減少的糖和/或最大多10%的賴丙氨酸或美拉德產(chǎn)物)。而且，在設(shè)置的溫度下不會有加熱引起提取的物質(zhì)的芳香改變發(fā)生。為此，保持溫度低于80°C，更佳地<60°C，理想地低于40°C。如果，進(jìn)行己烷脫油，則可以通過施加真空(100-800hPa，優(yōu)選200-500hPa，特別優(yōu)選200hPa)來進(jìn)行完全的脫溶劑化，由此可以在最高60°C下進(jìn)行脫溶劑化。對于其他的溶劑也可以有利地施加真空以允許在較低的溫度下進(jìn)行脫溶劑化。已證實，對于向日葵種子蛋白，相對于所述方法起始產(chǎn)品的蛋白，限定的變性為 5% -40%，有利地為10% -30% (例如，對于諸如蛋白溶解性的功能特性，可測量的偏差為最大30 %，更佳20 %，最佳10 % ；以及用諸如DSC的熱分析的方法測量，最多30 %的更多蛋白變性)，是特別適合在更廣的范圍中應(yīng)用的。提取順序也可以相反地進(jìn)行，如果例如提取物有特殊的用途。在第一步驟中完全脫油對于獲得作為功能性食品添加劑或用于化妝品或技術(shù)應(yīng)用的次生物質(zhì)是有利的。特別有利的是用超臨界CO2脫油、隨后的(水性)醇溶劑提取和最后的SCCO2處理的組合以同時脫溶劑和干燥來穩(wěn)定終產(chǎn)品。優(yōu)選地使用上述組合，從而所有提取連續(xù)地在一個容器中進(jìn)行，并僅改變?nèi)軇?、溫度和壓力。令人驚奇地，可以同時獲得有價值的蛋白和酚級分，并用于各種食品用途。醇中所含的次生物質(zhì)可以直接用于高價值用途或進(jìn)一步加工。特別有利地還有在提取多酚之前或期間使用scC02，因為通過氧氣的置換作用而防止氧化。還令人驚奇發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用醇時，與純己烷提取相比，可以改善磷脂的損耗，這進(jìn)一步提高脫油粉末的感官質(zhì)量。還證實，可以獲得不含加熱導(dǎo)致的芳香物質(zhì)的蛋白級分，并且通過感官上中性的蛋白產(chǎn)品的使用可以改善在食品中的應(yīng)用。同時保留了蛋白的功能特性。通過上述制備方法，可以獲得一種向日葵蛋白制品，與例如經(jīng)過水性分級和繁瑣的分離方法獲得的蛋白分離物相比，其特征在于平衡的營養(yǎng)價值特征和功能應(yīng)用譜。無需為例如獲得高蛋白含量的蛋白分離物而進(jìn)一步加工，所述蛋白制品依然適合用作食品或動物飼料添加劑。令人驚奇地，即使其并非蛋白分離物，所述蛋白制品仍具有蛋白分離物的功能特性。所述蛋白制品是中性、淺色的，并基本上不含感官上不期望和破壞營養(yǎng)的次生物質(zhì)。更具體地，向日葵蛋白濃縮物幾乎沒有自身的氣味或味道。特別令人驚奇地，甚至脫油的向日葵蛋白粉末(SFPF)具有非常吸引人的顏色和非常顯著的功能特征，并且還適合于眾多食品和動物飼料應(yīng)用。下面，為了定量表征制備的蛋白制品，使用下面的測定方法-蛋白含量蛋白含量定義為通過氮的測定乘以系數(shù)6. 25而計算的含量。蛋白含量可以表示為例如相對于干物質(zhì)(Trockenmasse，TS)的百分比。-顏色觀察到的顏色通過使用CIE-LW顏色測量(cf. DIN 6417)定義，其中L*軸表示亮度(黑為0，白為100)，f軸表示紅和紅部分，b*軸表示藍(lán)和黃部分。-蛋白溶解度蛋白溶解度的測定使用Morr等人1985年的測定方法(參見文獻(xiàn)Morr C. V.， German B. , Kinsella J. Ε. , Regenstein J. Μ. , Van Buren J. P. , Kilara Α. , Lewis B. Α., Mangino Μ. Ε. "A Collaborative Study to Develop a Standardized Food Protein Solubility Procedure，，·Journal of Food Science, vol.50(1985)pages 1715-1718)。 為此，將蛋白制品在室溫下懸浮于0. IM NaCl溶液中至質(zhì)量體積比為1 25_1 50 (w/v) (即l_2g的蛋白制品比50ml溶液)，用0. IMHCl或NaOH溶液在pH值為7的條件下保持約 60分鐘，并以約200rpm攪拌，然后在2萬倍重力加速度(20，000g)下將不溶沉淀離心15分鐘?？梢杂美绨俜直缺硎镜鞍兹芙舛龋渲械牡鞍兹芙舛仁侵?，如果使用上述方法，在澄清上清中發(fā)現(xiàn)制品中的蛋白。-水合水合能力使用下述測定方法確定(以下也稱為AACC測定方法)=American Association of Cereal Chemists,"Approved methods of the AACC"10th edition,AACC. St Paul, MN, 2000b ；Method 56-20. "Hydration capacity of pregelatinized cereal products”。水合能力以ml/g表示，即每克制品結(jié)合水的毫升數(shù)，按照AACC測定方法是通過如下步驟確定在20°C下，將約40ml水與約2g蛋白制品混合10分鐘并以IOOOg離心15 分鐘后，水飽和的沉淀的重量減去干燥制品的重量。-油結(jié)合油結(jié)合能力的測定按照下述測定方法進(jìn)行(以下也稱為脂肪結(jié)合測定方法) Ludwig I. , Ludwig E. , Pingel B. "A micromethod for determining the fat binding capacity，，Nahrung/Food 1989，33 (1)，99。油結(jié)合能力可以以ml/g表示，即每克制品結(jié)合油的毫升數(shù)，按照上述測定方法通過以下步驟確定在20°C下，將15ml玉米種子油與1. 5g蛋白制品混合1分鐘并以700g離心15分鐘后，結(jié)合了油的沉淀的體積。-乳化能力乳化能力的測定是通過這樣的測定方法進(jìn)行(以下稱為電導(dǎo)率測量方法)其中在PH為7的條件下，將玉米種子油加入100ml的蛋白制品懸浮液中直至水包油乳液的相轉(zhuǎn)化。乳化能力定義為該懸浮液的最大油吸收能力，這通過相轉(zhuǎn)化時電導(dǎo)率的自發(fā)降低而狽Ij定(參見文獻(xiàn)Wasche A, Miiller K，Knauf U. "New processing of lupin protein isolate and functional properties，，，Nahrung/Food，2001，45，393-395)，并且可以表不為ml油/g，即每克蛋白制品乳化的油的毫升數(shù)。
-泡沫活性泡沫活性以百分比表示，即測量如下攪拌的pH7的5%溶液的體積增加在帶有攪拌器(金屬絲攪拌器)的Hobart 50N標(biāo)準(zhǔn)食物加工機(5L體積的鋼制容器)中以3檔 (59 Irpm)攪拌8分鐘。-泡沫密度泡沫密度以g/ml表示，即每單位體積的泡沫質(zhì)量，并且在如下攪拌pH7的5%溶液后測量在帶有攪拌器(金屬絲攪拌器)的Hobart 50N標(biāo)準(zhǔn)食物加工機(5L體積的鋼制容器)中以3檔(591rpm)攪拌8分鐘。-泡沫穩(wěn)定性泡沫穩(wěn)定性以百分比表示，并測量為如下攪拌pH7的5%溶液后1小時內(nèi)，IOOml 泡沫的體積減小在帶有攪拌器(金屬絲攪拌器)的Hobart 50N標(biāo)準(zhǔn)食物加工機(5L體積的鋼制容器)中以3檔(59Irpm)攪拌8分鐘。-脂肪含量脂肪含量在樣品的浸漬和脂肪酸的皂化后進(jìn)行測定，例如按照Caviezel方法 (描述于 DGF “Method of Caviezel ” DGF K-I 2c (00) · In the Deutsche Gesellschaft fiir Fettwissenschaft e. V. Miinster. DGF standard methods, 2ndedition, Stuttgart :WVG 2004)-為了比較目的，使用了下述商業(yè)制備的產(chǎn)品-Pisane⑧豌豆蛋白分離物(Cosucra生產(chǎn))-SUPRO EX33大豆蛋白分離物(DuPont生產(chǎn))-酪蛋白鈉(噴霧干燥)，Rovita的FN5S按照本發(fā)明的制備方法，可以從向日葵種子制備具有下述特性的蛋白制品外觀-可流動形式，如薄片、顆粒、粉末或其他顆粒形式-顏色是白色至米黃色，淺灰或淺黃，可能具有最大5%w/w、優(yōu)選低于2% w/w比例的較深顏色顆粒。亮度ΙΛ按照CIE-LW顏色測量方法測量為至少70的值，即L* > = 70。下面為L*、a*和b*值的典型實例L* > = 80，-5 < a* < +5，-5 < b* < +20 ；優(yōu)選L* > = 85，-3 < a* < +3，-2 < b* < +15 ；特別優(yōu)選L* >= 90，-1 < a* <+1,0 < b* <+10。組成-相對于干物質(zhì)(TS)，TS中的蛋白含量低于90%，優(yōu)選低于80%。通常蛋白含量相對于TS為50-70% O-相對于TS，總疏松材料含量為10-40%，優(yōu)選相對于TS為10-30%。-通過例如索格利特提取后的重量測定，相對于TS，脂肪含量低于3%，優(yōu)選低于1%。-相對于TS，總糖含量低于15%，優(yōu)選低于5%，特別優(yōu)選低于2%。-不期望的物質(zhì)，更具體地為破壞營養(yǎng)的物質(zhì)的含量 相對于TS，肌醇六磷酸含量低于5%，優(yōu)選低于2%，特別優(yōu)選低于1%。
相對于TS，棉子糖含量低于5%，優(yōu)選低于2. 5 %，更優(yōu)選低于0. 5%。 相對于TS，酚酸含量(綠原酸測定)低于5%，優(yōu)選低于2%，特別優(yōu)選低于 0. 5%。-相對于TS，木素含量低于6%，優(yōu)選低于4%，特別優(yōu)選低于3 %。-通常，向日葵蛋白粉末(SFPF)中的蛋白和木素含量低于向日葵蛋白濃縮物 (SFPC)，而SFPF中的脂肪、糖和酚酸含量則比SFPC高。功能特件-蛋白溶解度按照PNG測定方法測定的蛋白溶解度為大于30%，優(yōu)選大于40%。通常的蛋白溶解度為30-60%。-水合按照AACC測定方法測定的水合能力為至少aiil/g，優(yōu)選至少:3ml/g。對照測量表明，按照AACC測定方法測定，制品的水合能力是Pisane 的水合能力的至少30%。-油結(jié)合按照脂肪結(jié)合測定方法測定的油結(jié)合能力為至少lml/g，優(yōu)選至少％il/g。對照測量表明，按照相同的方法測定，油結(jié)合能力是Pisane⑧或Supro EX33的油結(jié)合能力的至少 100%。-乳化能力按照電導(dǎo)率測量方法測定的乳化能力為至少400ml油/g，優(yōu)選至少500ml油/g。 對照測量表明，按照相同的方法測定，乳化能力是酪蛋白鈉FN5S的乳化能力的至少40%。-起泡特性 泡沫活性泡沫活性為至少1000%。在帶攪拌器的Hobart 50N標(biāo)準(zhǔn)食物加工機中以3檔攪拌3分鐘的新鮮雞蛋清的對照測量表明，蛋白制品的泡沫活性為雞蛋清泡沫活性的至少 50%，或者甚至至少60%。 泡沫密度泡沫密度為80_110g/l。在帶攪拌器的Hobart 50N標(biāo)準(zhǔn)食物加工機中以3檔攪拌3分鐘的新鮮雞蛋清的對照測量表明，泡沫密度為攪成糊狀的雞蛋清泡沫密度的 80-110%。 泡沫穩(wěn)定性泡沫穩(wěn)定性為至少80%，優(yōu)選至少90%。其通常相當(dāng)于攪成糊狀的雞蛋清的泡沫穩(wěn)定性的至少90 %，這通過在帶攪拌器的Hobart 50N標(biāo)準(zhǔn)食物加工機中以3檔攪拌3分鐘后1小時內(nèi)，IOOml攪成糊狀的雞蛋清的體積減少來測量。感官特性除了顏色淺，蛋白制品特別是SFPC形式的蛋白制品基本上沒有氣味并且是味道中性的。更具體地，其沒有植物和種子固有的香味。因此，不存在豆樣或草的氣味和味道， 而且也感覺不到苦味。感官測試由經(jīng)訓(xùn)練的測試人員比較蛋白制品和合適的參考物質(zhì)的特定味道或香味印象并以1-10尺度進(jìn)行評價(1 =沒有感覺，10 =感覺強烈)，其中參考物質(zhì)的選擇使得要測試的味道或香味印象評價為至少8，表明蛋白制品的值是3或更小(通常為1)。要測試的味道或香味的實例為-用大豆比較豆樣味道-用青椒或青豌豆比較綠草的味道-用0.咖啡因水溶液比較苦味。蛋白制品的顏色、固有味道和固有氣味是這樣的當(dāng)加入食品和動物飼料時，不會對最終制品的外觀、氣味或味道產(chǎn)生以正態(tài)統(tǒng)計方法顯著的負(fù)面變化。感官測試表明，使用蛋白制品在食品中產(chǎn)生的味道和香味的變化限制為這樣程度與不含蛋白制品的食品相比，經(jīng)訓(xùn)練的測試人員可以在1-10尺度的最多3個步驟，更好地最多1個步驟(幾乎不再有可感覺的變化)中確定上述味道和香味的變化。在所述方法中，通過使用醇或與種子自身的水混合的醇溶液，除去了大部分植物芳香物質(zhì)和諸如酚酸的其他次生植物物質(zhì)。通過這種方法獲得了淺色、褪色穩(wěn)定并且?guī)缀鯚o氣味和味道中性的粉末。令人驚奇地，通過用其他低分子量組分，更具體地是所含的糖的聯(lián)合提取使得萃余物/萃余物/粉末的蛋白含量可以增加至大于或等于60%的比例，從而無需進(jìn)一步加工階段就獲得了高質(zhì)量的穩(wěn)定蛋白濃縮物。醇、水或水-醇相中可以存在糖/低聚糖和諸如酚酸的次生植物物質(zhì)。特別有利地，例如在后續(xù)干燥中，為了制備其他應(yīng)用形式，糖物質(zhì)可以用作酚物質(zhì)的載體物質(zhì)。通過選擇性吸附、結(jié)晶或沉淀，可以進(jìn)一步純化或分離兩種級分以分別使用這兩種級分。本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，在脫油谷粉/粉末的進(jìn)一步濕加工中用ScCO2提取由于減少了令人討厭的次生物質(zhì)的量而具有特別的優(yōu)點，因為谷粉中所含的(X)2還在后續(xù)加工中由于限制了氧化過程而具有穩(wěn)定效果。如果在Sc(X)2處理后直接包裝獲得的制品則可見另一優(yōu)點。令人驚奇地，它們在未提供額外的保護(hù)氣體的情況下受到直接抗氧化的保護(hù)作用。部分通風(fēng)或與其他的保護(hù)氣體的組合仍然具有優(yōu)勢。還發(fā)現(xiàn)可以通過調(diào)節(jié)粒徑來改變蛋白制品的功能特性。通過向日葵蛋白粉末或濃縮物的合適精細(xì)粉碎或者通過粒徑或顆粒密度的分級，可以為滿足不同需求而具體地調(diào)節(jié)水合或乳化能力。特別有利地，設(shè)定< 500 μ m的粒徑或分離粒徑< 500 μ m的級分。按照本發(fā)明的方法可以利用最少量的水來制備高質(zhì)量向日葵蛋白制品，其令人驚奇地具有與蛋白分離物同樣好的特性，盡管它們具有較低的蛋白含量。借助該技術(shù)，向日葵種子幾乎完全地分級至用于能量和技術(shù)用途的營養(yǎng)和功能上具有價值的食品成分和級分中，由此蛋白的收率特別高。還發(fā)現(xiàn)獲得的含糖醇溶劑可以直接用于發(fā)酵為生物乙醇。本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)通過非極性反應(yīng)獲得并含有己烷的油可以不經(jīng)進(jìn)一步加工就用于加入或制備生物柴油，或直接用作燃料。在本發(fā)明方法另一有利實施方式中，連續(xù)地安排提取，從而可以用超臨界CO2同時提取結(jié)合于谷粉中的殘留醇，因而可以省去后續(xù)的蒸餾或純化階段。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過非極性提取獲得并含有醇?xì)埩粑锏挠土钊梭@奇地適合于進(jìn)一步加工為生物柴油，并能直接用于脂肪的基于使用醇的酶促再酯化過程。在一特別有利的方式中，夾帶入油中的任何醇部分未被除去，而是留在其中并在再酯化過程后用于油的進(jìn)一步加工為生物柴油。實施例實施例1 脫油的脫殼向日葵種子的醇提取的向日葵種子蛋白濃縮物在約40°C (士 5°C)的溫度下，在具有5mm直徑管口的螺桿壓榨機中，將純度為 99. 9%即外殼含量<0. 的脫殼可食用種子脫油至殘留脂肪含量為23%，并且將獲得的條帶狀壓榨產(chǎn)物用己烷在索格利特提取器中脫油36小時并在室溫下干燥以去除己烷殘留物。將從含有酚酸的脫殼可食用種子獲得的己烷脫油的向日葵谷粉在索格利特提取器中用甲醇(95%)提取，由此醇濃度通過水的提取由最初的約80% (ν/ν)增加至約95%。油浴的溫度為約85°C，提取溫度為20°C (冷卻)至最高65°C (甲醇的沸點=65°C )。12個循環(huán)后終止提取，幾個循環(huán)后提取物不再顯現(xiàn)黃色。這樣獲得的向日葵蛋白濃縮物為精細(xì)的淺色粉末，其蛋白含量為>60%。下表示出了組成
權(quán)利要求
1.從向日葵種子獲得蛋白制品的方法，其包括至少以下步驟-將所述向日葵種子脫殼至殘留外殼含量為<5重量％，或者提供殘留外殼含量為<5 重量％的脫殼向日葵種子；-通過壓榨將所述脫殼向日葵種子機械部分脫油；-進(jìn)行使用至少一種溶劑的一個或多個提取步驟以獲得作為蛋白制品的脫脂含蛋白粉末，其中所述提取步驟中的至少一個使得部分脫油的脫殼向日葵種子進(jìn)一步脫油；-其中將所述機械脫油進(jìn)行至所述脫殼向日葵種子的脂肪或油脂含量為10-35重量％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述部分脫油進(jìn)行至所述脫殼向日葵種子的脂肪或油含量，其中通過壓榨獲得了厚度為0. 24cm、優(yōu)選0. 5-2cm的油餅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中將所述部分脫油進(jìn)行至所述脫殼向日葵種子的脂肪或油含量為12-25重量％，優(yōu)選17-25重量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其中所述部分脫油產(chǎn)生了條帶形式的油餅， 其具有直徑為0. 44cm、優(yōu)選0. 5-2cm的大致上圓形截面，或者在至少一個維度上邊長為 0. 44cm，優(yōu)選0. 5-2cm的多邊形截面，所述油餅的斷裂強度為2_10N/mm2、更佳為4_8N/mm2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的方法，其中將所述向日葵種子脫殼至殘留外殼含量為 < 1重量％，或者提供殘留外殼含為< 1重量％的脫殼向日葵種子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的方法，其中使用可食用的向日葵種子。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的方法，其中在所述部分脫油和進(jìn)一步脫油中，將所述脫殼向日葵種子的溫度保持為10°c -80°c。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述的方法，其中在所述部分脫油和進(jìn)一步脫油中，將所述脫殼向日葵種子的溫度保持為彡70°C，優(yōu)選彡60°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一所述的方法，其中所述部分脫油和所述一個或多個提取步驟的進(jìn)行使得所述脫脂含蛋白粉末中的蛋白的變性程度為最大40%、優(yōu)選10% -30%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9之一所述的方法，其中幾個提取步驟包括使用親脂溶劑的至少一個親脂提取步驟與使用親水溶劑的至少一個親水提取步驟的組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中通過所述親水提取步驟從所述含蛋白粉末除去非蛋白物質(zhì)，并且蛋白主要保持不溶(即最大10%蛋白損失)，其中使用每升溶劑的醇部分為600-800ml的水性醇溶劑作為親水溶劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中用含醇的溶劑進(jìn)行幾個親水提取步驟， 其中在至少一個從一個到下一個親水提取步驟的轉(zhuǎn)換中，增加了所述含醇的溶劑中的醇含量。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中在第一親水提取步驟后殘留水含量為20-30%， 并且通過使用親水溶劑的進(jìn)一步提取使其降低至5-10%。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13之一所述的方法，其中改變了所述含蛋白粉末的粒徑，或者通過粒徑或顆粒密度分離所述含蛋白粉末，以改變所述含蛋白粉末的功能特征。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中將所述含蛋白粉末的粒徑減小至<500μπι，或者分離具有這種粒徑的級分。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15之一所述的方法，其中通過在低于70°C的溫度下施加真空來除去提取殘留物中保留的溶劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中設(shè)置了200-800hI^的真空和40_65°C的溫度。
18.從向日葵種子制備的蛋白制品，相對于干物質(zhì)，其蛋白含量低于90%，由此所述蛋白制品按照CIE-LW顏色測量所測定的亮度L*為至少70，并且表現(xiàn)出至少水合、油結(jié)合和乳化功能特征。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的蛋白制品，其中按照CIE-LW顏色測量所測定的亮度L* 為至少80，優(yōu)選至少85，并且特別優(yōu)選至少90 ；和/或a*與b*的值為-5 < a* < +5、_5 < b* < +20，優(yōu)選-3 < a* < +3,-2 < b* < +15，并且特別優(yōu)選-1 < a* < +1,0 < b* < +10。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的蛋白制品，其中所述蛋白制品按照AACC測定方法所測定的水合能力為至少2ml/g干物質(zhì)，優(yōu)選至少;3ml/g ；和/或按照脂肪結(jié)合測定方法所測定的油結(jié)合能力為至少lml/g，優(yōu)選至少％il/g ；和/或按照前述電導(dǎo)率測量方法所測定的乳化能力為至少400ml油/克，優(yōu)選至少500ml油/克。
21.根據(jù)權(quán)利要求18-20之一所述的蛋白制品，其中所述蛋白制品表現(xiàn)的利用前述按照Morr的方法所測定的蛋白溶解度為大于40%，優(yōu)選大于50%。
22.根據(jù)權(quán)利要求18-21之一所述的蛋白制品，其中如前述在Hobart食物加工機中攪拌后測定時，所述蛋白制品具有以下起泡特性中的至少一種相當(dāng)于雞蛋清泡沫活性的至少50%的泡沫活性；相當(dāng)于攪成糊狀的雞蛋清泡沫密度的至少50%和/或最大200%的泡沫密度；相當(dāng)于攪成糊狀的雞蛋清泡沫穩(wěn)定性的至少80%、優(yōu)選至少90%并且特別優(yōu)選至少100%的泡沫穩(wěn)定性。
23.根據(jù)權(quán)利要求18-22之一所述的蛋白制品，其中所述蛋白制品相對于干物質(zhì)的粗纖維含量為至少5 %，優(yōu)選至少10 %和/或最大40 %，優(yōu)選至少30 %。
24.根據(jù)權(quán)利要求18-22之一所述的蛋白制品，其中利用按照Caviezel的Bilchi方法測定，所述蛋白制品相對于干物質(zhì)的脂肪含量低于5%，優(yōu)選低于2%,特別優(yōu)選低于1 %。
25.根據(jù)權(quán)利要求18-M之一所述的蛋白制品，其中所述蛋白制品具有至少一種、優(yōu)選全部下述物質(zhì)含量相對于干物質(zhì)低于10%、優(yōu)選低于2%、特別優(yōu)選低于的肌醇六磷酸含量；相對于干物質(zhì)低于10%、優(yōu)選低于5%、特別優(yōu)選低于2%的低聚糖含量；相對于干物質(zhì)低于8%、優(yōu)選低于3%、特別優(yōu)選低于0. 5%的酚酸含量。
26.根據(jù)權(quán)利要求18-25之一所述的蛋白制品，其中所述蛋白制品的氨基酸組成與用于所述制品的向日葵種子的氨基酸組成基本上相同。
27.根據(jù)權(quán)利要求1-17之一所述的方法獲得的蛋白制品，其相對于干物質(zhì)的蛋白含量為 50-70% (N χ 6. 25)。
28.根據(jù)權(quán)利要求18-27之一所述的制品作為食品和動物飼料中的成分的應(yīng)用。
29.根據(jù)權(quán)利要求18-27之一所述的制品作為食品和動物飼料中用于乳化或泡沫穩(wěn)定或用于改善質(zhì)地的功能性成分的應(yīng)用。
30.用根據(jù)權(quán)利要求18-27之一所述的蛋白產(chǎn)品和/或用根據(jù)權(quán)利要求1-17之一所述的方法獲得的蛋白制品制備的以下形式的產(chǎn)品向日葵種子蛋白粉末、蛋白濃縮物、相對于干物質(zhì)的蛋白含量為至少90%的蛋白分離物、食品、動物飼料，更具體地魚飼料、食品和 /或動物飼料的成分、或者化妝品產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從向日葵種子獲得蛋白制品的方法以及用所述方法制備的蛋白制品。在所述方法中，將向日葵種子脫殼至殘留外殼含量為≤5重量％，或者提供殘留外殼含量為≤5重量％的脫殼向日葵種子。通過壓榨將脫殼向日葵種子機械部分脫油至所述脫殼向日葵種子的脂肪或油含量為10-35重量％。進(jìn)行使用至少一種溶劑的一個或多個提取步驟后，獲得了作為蛋白制品的脫脂含蛋白粉末。所述蛋白制品具有極有利的外觀和功能特征，這允許其直接用于食品或動物飼料產(chǎn)品。
文檔編號A61K8/64GK102333454SQ201080009656
公開日2012年1月25日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者C·皮卡特, F·維爾德, K·米勒, P·艾斯納, S·巴德爾 申請人:弗勞恩霍弗應(yīng)用技術(shù)研究院