專利名稱：用于制備植物蛋白的堿性水解產(chǎn)物的方法
用于制備植物蛋白的堿性水解產(chǎn)物的方法 本發(fā)明涉及一種用于制備植物蛋白的堿性水解產(chǎn)物的方法。本發(fā)明還涉及植物蛋白的堿性水解產(chǎn)物，其特征在于它們的pH 7. 5下的溶解度，它們的肽鏈的平均長度，它們的PH 7下的乳化能力以及它們的豐度(richness)。植物或動(dòng)物蛋白以及植物或動(dòng)物蛋白的水解產(chǎn)物常常被用作食物產(chǎn)品(值得注意地在糖果)中的發(fā)泡劑，原樣蛋白質(zhì),被選擇作為隨著時(shí)間穩(wěn)定的發(fā)泡劑，蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物，它們的發(fā)泡能力高于蛋白質(zhì)。許多文獻(xiàn)描述了蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物的發(fā)泡特性。最近的文獻(xiàn)討論了蛋白質(zhì)的酶水 解，而早期的著作描述了蛋白質(zhì)的堿性水解。例如，已經(jīng)描述了乳蛋白質(zhì)的堿性水解產(chǎn)物，它們?cè)跍缁鹌髋菽谢蛘咦鳛槁训鞍椎奶娲吩诔錃馐澄锂a(chǎn)品中使用。美國專利US 2，522，050描述了一種生產(chǎn)發(fā)泡劑的方法，該方法是通過在包含氫氧化鈣或氫氧化鎂的水溶液中，PH至少為10以及溫度據(jù)稱最好低于100°C (35°C -40°C )下，長時(shí)間地(至少二天)對(duì)大豆蛋白質(zhì)或乳蛋白質(zhì)進(jìn)行堿性水解，以便獲得具有令人滿意的發(fā)泡性能的產(chǎn)品。由此，應(yīng)當(dāng)指出該文件建議了 選擇反應(yīng)溫度小于或等于40°C，優(yōu)選鈣或鎂的氫氧化物，并且尤其是鈣的氫氧化物，以便獲得顯示最佳發(fā)泡特性的蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物，優(yōu)選長的反應(yīng)時(shí)間。由此，英國專利GB 670，413描述了一種通過在室溫下將蛋白質(zhì)水解至少24小時(shí)來制備發(fā)泡劑的方法，使用氫氧化鈣進(jìn)行水解。在該專利中還提到，雖然有可能在較高的溫度(約100°C和更高的溫度)下水解蛋白質(zhì)，但這將會(huì)對(duì)所希望的發(fā)泡性能不利。然而，雖然經(jīng)常推薦用氫氧化鈣水解，但所生產(chǎn)的水解產(chǎn)物具有非常不好的味道，這是一個(gè)嚴(yán)重的缺陷?？傮w上它們其實(shí)是白堊的并且苦的，而且還具有硫磺的以及橡膠的味道。在用氫氧化鈣水解時(shí)提高溫度可以減少反應(yīng)時(shí)間，但也增加了這些不想要的味道的形成。考慮到所有這些需要，因此，歐洲專利EP I, 327，390提出一種使用植物蛋白的水解產(chǎn)物作為發(fā)泡劑對(duì)包含糖類的食物產(chǎn)品進(jìn)行充氣的方法，所述水解產(chǎn)物是通過在PH至少為10的水溶液中對(duì)植物蛋白進(jìn)行水解而獲得的。這種堿性水解產(chǎn)物則具有從5到20個(gè)氨基酸的肽鏈的平均長度并且所具有的游離氨基酸的量小于源自蛋白質(zhì)的總物質(zhì)的15wt%。然而，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)結(jié)果，歐洲專利EP I, 327，390中所描述的堿性水解的原始方
法要求將堿金屬氫氧化物與堿土金屬氫氧化物結(jié)合，即，將至少一種堿金屬氫氧化物(例如NaOH或Κ0Η)與至少一種堿土金屬氫氧化物(例如Ca (OH) 2或Mg (OH) 2)進(jìn)行結(jié)合。根據(jù)所述歐洲專利EP I, 327，390的術(shù)語，因此有效的堿性水解只能通過一種相當(dāng)特別的進(jìn)行水解的方式而獲得。國際專利申請(qǐng)WO 95/25437描述了一種用于生產(chǎn)具有改進(jìn)的著色的植物蛋白的水解產(chǎn)物的方法，該方法是通過在高于蛋白質(zhì)的等電PH的pH下，可選地是在吸附劑存在下，提取包含在植物淀粉中的蛋白質(zhì)，并且在吸附劑與堿、酸和/或酶存在下，以描述為“本身公知”(known per se)的方式水解由此獲得的蛋白質(zhì)而實(shí)現(xiàn)的。然后，由此獲得的蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物可以值得注意地被用作表面活性劑。推薦用于堿性水解的方法其實(shí)在于用鈣氧化物或氫氧化物對(duì)分離蛋白的堿性水懸浮液進(jìn)行再處理。
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然后，必須對(duì)獲得的溶液進(jìn)行過濾以去除殘余物。為了獲得這樣的肽類，必須用氫氧化鈉或氫氧化鉀進(jìn)一步處理鈣鹽形式的肽類，并且然后必須去除殘余的鈣，例如硫酸鈣形式的鈣。最后，必須在過濾器和壓濾器上在助濾劑存在下對(duì)這些具有低溶解度的鹽類進(jìn)行分離。濃縮后，由此獲得的水解產(chǎn)物具有從100到30000道爾頓，優(yōu)選的是100到10000道爾頓并且尤其是從2000到5000道爾頓變化的平均分子量，以及從5到50wt%的干物質(zhì)含量。專利EP 1，909，592描述了一種用于生產(chǎn)富錳的蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物的方法，這些蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物擬在畜牧業(yè)中作為受控的錳的供應(yīng)源，由此使得有可能避免在動(dòng)物的飲食中過量配料，并且減少所有干擾其他膳食成分的現(xiàn)象。為了獲得這些富錳的蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物，在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)描述了例如用石灰在一定的壓力和溫度條件下，對(duì)源自制革廠中處理過的皮膚的結(jié)締組織進(jìn)行處理。專利EP 1，909，592而是提出通過使用常規(guī)的植物有機(jī)物質(zhì)作為起始材料來獲得富錳的蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物，并且值得注意地是用石灰對(duì)它進(jìn)行處理。然后，對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行錳富集是通過對(duì)蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物的鈣鹽在高溫下用錳硫酸鹽或其他錳鹽處理，預(yù)先溶解在硫酸溶液中。進(jìn)一步，有必要用碳酸氫銨、碳酸氫鈉或者直接用二氧化碳和/或其他沉淀劑(例如草酸和磷酸)對(duì)殘余的鈣鹽進(jìn)行沉淀。國際專利申請(qǐng)WO 2008/001183描述了棒狀糖(stick)、薄脆餅干狀或擠出產(chǎn)品(extruded product)，這些食品富含動(dòng)物或植物源性的蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物，添加有或混有賦形劑或食品級(jí)稀釋劑。這些植物或動(dòng)物蛋白的水解產(chǎn)物所具有的蛋白含量是大于或等于60wt%。這些水解產(chǎn)物是由植物蛋白、動(dòng)物蛋白或發(fā)酵產(chǎn)生的蛋白生產(chǎn)的。它們是肽或多肽，大部分在從3到11的pH范圍內(nèi)可溶于水。根據(jù)專利申請(qǐng)WO 2008/001183的水解產(chǎn)物優(yōu)選的是通過蛋白水解酶的作用生產(chǎn)的。水解產(chǎn)品的分子量在200與100000道爾頓之間，其中分子量優(yōu)選在200與20000
道爾頓之間。
專利申請(qǐng)WO 2007/079458提出了替代脂肪和糖類的蛋白質(zhì)。然而，以它們天然的形式，蛋白質(zhì)所具有的物理和感官特性讓它們的味道非常不好。為了使作為脂肪的替代品的蛋白質(zhì)更具吸引力，主要通過蛋白酶類型的酶將天然蛋白質(zhì)水解成肽和多肽。這些蛋白質(zhì)片段更易溶于水。然后，它們可以被并入飲料(獲得所謂的“蛋白質(zhì)濃縮的”飲料)，或者被添加到固體食物中以減少它們的堊白味。然而，天然蛋白質(zhì)的酶水解有一個(gè)主要缺點(diǎn)蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物仍然很苦的并且它們并不都是熱穩(wěn)定的。為了減少苦味，提出了許多方案，但仍然相當(dāng)不能令人滿意。例如，已經(jīng)嘗試過延長蛋白質(zhì)的水解，從而獲得很短的肽、二肽、或甚至游離氨基 酸。蛋白質(zhì)的強(qiáng)化水解可以顯著地減少苦味，但會(huì)產(chǎn)生肥“皂樣的”味道。而且，苦的和白堊的余味甚至在水解后仍然存在。于是，在專利申請(qǐng)WO 2007/079458中建議回到更傳統(tǒng)的堿性水解的方法，但將它
與酶水解的反應(yīng)相聯(lián)合。這種雙水解反應(yīng)的結(jié)果則是獲得短肽鏈。這個(gè)申請(qǐng)中所描述的方法其實(shí)在于制備蛋白質(zhì)溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH至10. 4或更高的值以形成蛋白質(zhì)的堿性溶液，并且將蛋白酶加到其中。于是，如此獲得的蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物具有非常低的分子量，平均從2000到10000道爾頓。這些組合物可以在至少87. 8°C (190 T )溫度下熱穩(wěn)定至少5分鐘，并且具有減少了的苦味。至于專利申請(qǐng)WO 2008/110515，它描述了一種部分水解的谷物蛋白的組合物。于是，這些蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物具有在20被％與80wt%之間的至多25000道爾頓的部分水解的蛋白質(zhì)以及大約8wt%的至多1400道爾頓的部分水解的蛋白質(zhì)。這種特別的重量分布，即相對(duì)高的分子量部分給予這些谷物蛋白的部分水解產(chǎn)物與乳蛋白質(zhì)相當(dāng)?shù)奶匦?，但是比乳蛋白質(zhì)更少的缺點(diǎn)。而且，這樣的部分水解的谷物蛋白具有爽口的質(zhì)地并且是容易消化的。然而，基礎(chǔ)材料優(yōu)選的是活性小麥面筋，并且該工藝要求對(duì)酶水解進(jìn)行精細(xì)控制，從而實(shí)現(xiàn)從3到8的水解度。這種部分水解通常在一種或多種肽鏈外切酶和肽鏈內(nèi)切酶存在下進(jìn)行。最后，專利GB 705489描述了通過氫氧化鈉在82°C下水解花生蛋白30分鐘，用HCl進(jìn)行中和并且獲得“溶脹”的水解產(chǎn)物，而美國專利US 2999753披露在pH 10. 7-10. 8，37°C -80°C (100 0F -175 0F )下處理8到20小時(shí)后獲得植物蛋白的堿性水解產(chǎn)物。從前述可知仍然需要豌豆、土豆和玉米蛋白的水解產(chǎn)物，它們具有優(yōu)異的溶解度、分子量分布和水解度，允許它們顯示出卓越的乳化能力以及還有良好的感官特性。而且，應(yīng)當(dāng)有可能通過一種實(shí)施起來廉價(jià)而且簡單的，換言之經(jīng)濟(jì)上和工業(yè)上可行的方法來生產(chǎn)這些水解產(chǎn)物。因此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的水解產(chǎn)物和方法的缺點(diǎn)，并且本申請(qǐng)公司在大量研究后能發(fā)現(xiàn)這個(gè)目的可以通過提出一個(gè)特別的用于制備植物蛋白的堿性水解產(chǎn)物的方法來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的用于制備植物蛋白的堿性水解產(chǎn)物的這種方法包括以下步驟I)制備一種具有干物質(zhì)含量在10%與15%之間的植物蛋白的懸浮液，這些植物蛋白是選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成豌豆蛋白、土豆蛋白以及玉米蛋白，2)使用作為唯一堿劑的一種或多種堿金屬氫氧化物，在攪拌下調(diào)節(jié)pH至在9. 5與10. 5之間的值，這些堿金屬氫氧化物是選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成氫氧化鈉以及氫氧化鉀，3)在70°C和80°C之間的溫度下加熱該如此獲得的懸浮液4到6小時(shí)，4)用一種礦物酸，優(yōu)選鹽酸，對(duì)所述加熱過的懸浮液進(jìn)行中和，
5)干燥該中和過的懸浮液以獲得該堿性水解產(chǎn)物。根據(jù)本發(fā)明的用于獲得堿性水解產(chǎn)物的方法的第一步驟在于制備具有干物質(zhì)含量(以下為“DM”)在10%與15%之間的植物蛋白的懸浮液。根據(jù)本發(fā)明的用于獲得堿性水解產(chǎn)物的方法的第二步驟由以下操作組成用氫氧化鈉或氫氧化鉀，在攪拌下將具有從10%到15% DM的植物蛋白的懸浮液的pH調(diào)節(jié)至在
9.5與10. 5之間的值，優(yōu)選地至值10. O。調(diào)節(jié)反應(yīng)混合物至pH約為10 (它可以，例如，涉及提供大約I. 2 %干重/豌豆蛋白干重的氫氧化鈉)，使得有可能獲得在溶解度和乳化能力(以下為“EC”)方面顯示最佳特性的產(chǎn)品。此外，本申請(qǐng)公司發(fā)現(xiàn)反應(yīng)6小時(shí)后溶解度以及EC的這些值沒有顯示出任何明顯的進(jìn)一步的變化。至于堿度，僅通過堿金屬的氫氧化物來提供，優(yōu)選的是氫氧化鈉(NaOH)或氫氧化鉀(KOH)。因此，將不會(huì)使用堿土金屬的氫氧化物，例如氫氧化鈣。該方法的第三步驟在于在70°C和80°C之間的溫度下加熱該懸浮液4到6小時(shí)。從55到90°C進(jìn)行試驗(yàn)后，最終選定反應(yīng)溫度是在70°C和80°C之間的值，優(yōu)選的是約 75。。。至于反應(yīng)時(shí)間，它固定在4和6小時(shí)之間。通過以這種方式繼續(xù)，本申請(qǐng)公司在以下意義上克服了現(xiàn)有技術(shù)的偏見-反應(yīng)時(shí)間很短，容易工業(yè)化因此不再需要進(jìn)行24到48小時(shí)，或甚至更長時(shí)間的反應(yīng)，-沒有提出使用鈣或鎂的氫氧化物。相反，本申請(qǐng)公司發(fā)現(xiàn)使用石灰對(duì)獲得的蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物的品質(zhì)產(chǎn)生不利影響。根據(jù)本發(fā)明的用于獲得堿性水解產(chǎn)物的方法的第四步驟在于通過一種礦物酸，優(yōu)選鹽酸，中和pH。例如，在攪拌下將IN鹽酸添加到混合物中，以便調(diào)節(jié)pH至7。根據(jù)本發(fā)明的用于獲得堿性水解產(chǎn)物的方法的第五步驟在于對(duì)如此獲得的堿性水解產(chǎn)物進(jìn)行干燥。例如，在一個(gè)NIRO型渦輪噴霧干燥器中用并流操作對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行干燥。這種噴霧干燥器沒有細(xì)料回收系統(tǒng)；因此它是一種單級(jí)干燥。進(jìn)入噴霧塔的空氣被加熱到180°C。將塔的進(jìn)料速率調(diào)節(jié)為使塔出口處的空氣處于大約80°C到85°C的溫度。這些噴霧條件產(chǎn)生具有6 %到7 %的殘留水分的粉末。通過采用根據(jù)本發(fā)明的方法，有可能獲得顯示顯著的功能特點(diǎn)的植物蛋白的堿性水解產(chǎn)物。由此這些植物蛋白的堿性水解產(chǎn)物的特征在于 pH 7. 5下在60%與100%之間，優(yōu)選地在80%與98%之間的水溶解度的值，在60%與90%之間，優(yōu)選地在65%與85%之間的乳化能力，在10與20個(gè)氨基酸之間的肽鏈的平均長度，在60%與95%之間，優(yōu)選地在80%與85%之間的豐度。根據(jù)本發(fā)明的堿性水解產(chǎn)物的特征在于它們的溶解度(通過試驗(yàn)A確定的)。這個(gè)試驗(yàn)A在于通過將試樣分散在蒸餾水中并且在離心后分析獲得的上清液的方法來確定PH 7. 5下的水溶性物質(zhì)的含量。由此，值得注意的是它如下來進(jìn)行。將精確2g試樣和經(jīng)過磁化的棒(例如來自VWR公司的索引號(hào)ECN 442-4510)放在400_ml燒杯中。找到整個(gè)的皮重(tare)，然后添加IOOg 的 20°C ±2°C蒸餾水。用IN HCl或IN NaOH調(diào)節(jié)pH至7. 5，并且用蒸餾水將它精確補(bǔ)足至200g。將它攪拌30分鐘，然后3000g下離心15分鐘。離心后，取精確25g的上清液到預(yù)先校準(zhǔn)的結(jié)晶皿中。將它保持在103°C爐中直至恒重。從以下公式計(jì)算水溶解度
(wl-w2) X 200 X 100
溶解度
25 X 2其中，wl =干燥后結(jié)晶皿中以g計(jì)的重量w2 =空的結(jié)晶皿中以g計(jì)的重量因此，根據(jù)本發(fā)明的堿性水解產(chǎn)物具有在60%與100%之間，優(yōu)選地在80%與98%之間的溶解度。根據(jù)本發(fā)明的堿性水解產(chǎn)物的特征還在于它們的乳化能力(根據(jù)試驗(yàn)B確定的)。這個(gè)試驗(yàn)在于使用均質(zhì)器，例如P0LYTR0N品牌均質(zhì)器和PT 45-80型均質(zhì)器(優(yōu)選的是配備有容易清潔的轉(zhuǎn)軸(索引B99582)/Bioblock公司)確定乳化能力(以下為“EC”)，乳化能力對(duì)應(yīng)離心后形成的穩(wěn)定乳液“乳劑”(cream)的百分比隨蛋白質(zhì)和油的某一濃度的變化而變化。更準(zhǔn)確地，這個(gè)試驗(yàn)包括以下項(xiàng)在一個(gè)高的2-升罐中(即例如具有23. 5cm的高度和11. 5cm的直徑)，制備相當(dāng)于2.0%的蛋白質(zhì)(N X 6. 25蛋白質(zhì)的重量/體積)的堿性蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物的溶液。引入經(jīng)過磁化的棒(值得注意地是在來自VWR公司的索引號(hào)ECN442-4510)。
在磁力攪拌器，例如品牌IKA RCTClassiC磁力攪拌器上，以1100轉(zhuǎn)/分鐘的最高速度將該堿性蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物混合10分鐘。制備250ml的食品級(jí)菜籽油。移除該經(jīng)過磁化的棒。將均質(zhì)器的轉(zhuǎn)軸浸入溶液中，到堿性蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物的溶液的半高度。設(shè)定旋轉(zhuǎn)速度在15200和15450轉(zhuǎn)/分鐘之間。接通攪拌器并且在I分鐘內(nèi)倒入250ml的菜籽油中。將乳液轉(zhuǎn)移到燒杯中。
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兩次稱取精確35g的乳液到兩個(gè)50-ml有刻度的離心管中。在20°C，1500g下離心5分鐘。測量離心后乳液“乳劑”的體積。測量離心后的總體積(沉淀物+水+乳液乳劑)。檢查2個(gè)管之間以及2個(gè)相同的試驗(yàn)之間的可重復(fù)性。使用以下公式通過計(jì)算測定乳化能力
權(quán)利要求
1.一種用于制備植物蛋白的堿性水解產(chǎn)物的方法，其特征在于，它包括以下步驟 1)制備一種具有干物質(zhì)含量在10%與15%之間的植物蛋白的懸浮液，這些植物蛋白是選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成豌豆蛋白、土豆蛋白以及玉米蛋白， 2)使用作為唯一堿劑的一種或多種堿金屬氫氧化物，在攪拌下調(diào)節(jié)pH至在9.5與10.5之間的值，這些堿金屬氫氧化物是選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成氫氧化鈉以及氫氧化鉀， 3)在70與80°C之間的溫度下將該如此獲得的懸浮液加熱4到6小時(shí)， 4)通過一種礦物酸，優(yōu)選鹽酸，對(duì)所述加熱過的懸浮液進(jìn)行中和， 5)干燥該中和過的懸浮液以獲得該堿性水解產(chǎn)物。
2.通過如權(quán)利要求I所述的方法可獲得的植物蛋白的堿性水解產(chǎn)物，其特征在于，它們具有 pH 7. 5下在60%與100%之間，優(yōu)選地在80與98%之間的水溶解度的值， 在60%與90%之間，優(yōu)選地在65%與85%之間的乳化能力， 在10%與20個(gè)氨基酸之間的肽鏈的平均長度， 在60%與95%之間，優(yōu)選地在80%與85%之間的豐度。
3.如權(quán)利要求I和2中任一項(xiàng)所述的水解產(chǎn)物，其特征在于，它們具有在150%與250%之間的發(fā)泡能力。
4.如權(quán)利要求2和3中任一項(xiàng)所述的，或者通過實(shí)施如權(quán)利要求I所述的方法可獲得的堿性水解產(chǎn)物，在人或動(dòng)物食品工業(yè)、制藥工業(yè)、化妝品工業(yè)以及化學(xué)工業(yè)的部門中，特別是在食品部門中，作為乳化劑的用途。
5.一種食品組合物，包含如權(quán)利要求2和3中任一項(xiàng)所述的，或者通過實(shí)施如權(quán)利要求I所述的方法可獲得的堿性水解產(chǎn)物。
6.如權(quán)利要求5所述的食品組合物，其特征在于，它是一種通過所述堿性水解產(chǎn)物乳化的乳液。
全文摘要
本發(fā)明的主題是一種用于制備植物蛋白的堿性水解產(chǎn)物的方法，其特征在于，它包括以下步驟1)制備一種干物質(zhì)含量在10％和15％之間的植物蛋白的懸浮液，這些植物蛋白是選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成豌豆蛋白、土豆蛋白以及玉米蛋白；2)使用作為唯一堿劑的一種或多種堿金屬氫氧化物，在攪拌下調(diào)節(jié)pH至在9.5與10.5之間的值，這些堿金屬氫氧化物是選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成氫氧化鈉以及氫氧化鉀；3)在70與80℃之間的溫度下加熱由此獲得的懸浮液4到6小時(shí)；4)使用一種無機(jī)酸，優(yōu)選鹽酸，對(duì)所述加熱過的懸浮液進(jìn)行中和；5)干燥該中和過的懸浮液以獲得該堿性水解產(chǎn)物。
文檔編號(hào)A23L1/035GK102905552SQ201180025149
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月20日
發(fā)明者C·達(dá)萊納, S·德勒皮埃爾 申請(qǐng)人:羅蓋特公司