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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Eiweissproduktes aus Sojabohnen.
Sojabohnen stellen eine reiche Eiweissquelle dar und die Abtrennung bzw. Extraktion der Eiweissstoffe aus den Sojabohnen ist insbesondere für die Entwicklungsländer von grosser Bedeutung.
Es ist bekannt, dass das Eiweiss aus Sojabohnen auf folgende Weise erhalten werden kann. Die Sojabohnen werden zunächst für eine längere Zeit in Wasser eingeweicht, anschliessend werden die gequollenen Sojabohnen zu einem Brei vermahlen ; daraufhin wird der Brei zentrifugiert, um die unlöslichen Bestandteile von den löslichen zu trennen und um aus der beim Zentrifugieren erhaltenen Flüssigkeit das Eiweiss auszufällen. Das Ausfällen der Eiweissstoffe aus der Flüssigkeit wird erreicht, indem man den pH-Wert der Flüssigkeit auf etwa 4, 5 einstellt, d. h. auf den isoelektrischen Punkt, bei welchem ein grosser Teil der Eiweissstoffe - jedoch nicht das gesamte Eiweiss-in der Flüssigkeit unlöslich wird und aus der Lösung ausfällt.
Ein kleinerer, aber wichtiger Teil des Sojaproteins bleibt auch bei dem isoelektrischen Punkt löslich und wird normalerweise als Abfallprodukt weggeworfen. Das auf diese Weise aus den Sojabohnen durch Fällung erhaltene Proteinprodukt besitzt ferner keineswegs optimale Eigenschaften hinsichtlich des Aromas, des Nährwertes und der Fähigkeit, Wasser zu absorbieren bzw. zu binden, was insbesondere dann wünschenswert ist, wenn Sojaprotein beispielsweise in Backwaren oder Fleischprodukten verwendet werden soll.
Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung eines neuen Eiweissproduktes aus Sojabohnen vorzuschlagen.
Nach diesem Verfahren wird ein Eiweissprodukt aus Sojabohnen hergestellt, welches die Nachteile der bekannten Eiweissprodukte nicht mehr aufweist.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Herstellen eines Eiweissproduktes, welches neben Eiweissstoffen, welche beim isoelektrischen Punkt (pH-Wert etwa 4,5) des Sojaproteins unlöslich sind, weitere Eiweissstoffe (Molke-Proteine), welche bei dem isoelektrischen Punkt löslich sind, enthält, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass zunächst eine wässerige Dispersion von entfetteten Sojabohnenteilchen hergestellt wird, welche dann unter Druck homogenisiert wird, worauf die unlöslichen Bestandteile von der Flüssigkeit getrennt werden, und die abgetrennte Flüssigkeit schliesslich der umgekehrten Osmose unterworfen wird.
Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden entfettete Sojabohnen, vorzugsweise in zerkleinerter Form, beispielsweise gemahlen, als Flocken oder geschrotet in Wasser aufgeschlämmt.
Dabei werden vorzugsweise 80 bis 99 oder mehr Teile Wasser/Teil des zerkleinerten Sojabohnenmaterials verwendet, um die Schlämme herzustellen und letztere wird kräftig gemischt, um eine gute Verteilung sicherzustellen bzw. eine Dispersion zu erzeugen. Die Temperatur des Wassers ist nicht kritisch. Das Wasser kann Zimmertemperatur oder eine höhere Temperatur haben. Der pH-Wert der Schlämme ist vorzugsweise gleich dem pH-Wert der Sojaflocken, kann jedoch je nach dem speziellen Verwendungszweck eingestellt werden.
Nach dem sorgfältigen Mischen wird die Schlämme bzw. der Brei durch ein Homogenisiergerät oder ein anderes Zerkleinerungsgerät geleitet, um eine relativ feine Sojabohnendispersion in Wasser zu erhalten. Für diesenHomogenisiervorgang kann jedes übliche Homogenisiergerät verwendet werden, beispielsweise ein Homogenisiergerät, wie es in Molkereien zum Homogenisieren von Milch Verwendung findet. Befriedigende Ergebnisse werden mit einem Homogenisierdruck zwischen 100 und 700 kg/cm2 und bei Einstellung einer Spaltbreite von etwa 0, 25mm zwischen dem Rotor und dem Stator des Homogenisiergerätes erreicht.
Eine im wesentlichen sofortige Proteinfreisetzung wird erreicht, wenn man die Homogenisierung oder Zerkleinerung so durchführt, dass sichergestellt ist, dass der grösste Teil der Sojabohnenpartikel eine Grösse besitzt, die nicht über einen Durchmesser von etwa 25000 jim hinausgeht. Diese gewünschte Teilchengrösse kann in dem Fachmann geläufiger Weise ohne weiteres durch geeignete Einstellung der Homogenisier- bzw. Zerkleinerungsvorrichtung erreicht werden.
Die während des Homogenisiervorganges erhaltene feine Dispersion wird einem Trennvorgang unterworfen, um die löslichen Proteine und Kohlenhydrate von den unlöslichen Bestandteilen zu trennen. Die Trennung kann mit Vorteil mit Hilfe einer Zentrifuge durchgeführt werden. Die beim Trennvorgang erhaltenen unlöslichen Bestandteile können weggeworfen werden oder, falls dies erwünscht ist, in etwa 1 bis 10 Volumen Wasser erneut dispergiert werden und wieder zentrifugiert werden od. dgl., um so eine maximale Ausbeute an löslichen Proteinen zu erhalten, welche sich nach dem ersten Trennvorgang noch bei den unlöslichen Bestandteilen befanden.
Die während eines oder mehrerer Trennschritte erhaltenen Rückstände können immer noch eine kleine Menge von Proteinen enthalten und können somit unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten zur Fütterung von Tieren od. dgl. verwendet werden.
Die bei den vorangehenden Trennschritten gewonnene Flüssigkeit wird anschliessend einem Verfahren unterworfen, welches als sogenannte umgekehrte Osmose, als Ultrafiltration oder als Membranfilterung bekannt ist. Das bekannte Prinzip dieses Verfahrens besteht darin, Wasser oder Wasser und relativ kleine Moleküle eines gelösten Stoffes unter Druck durch eine semipermeable Membran zu pressen. Es werden also Wasser und ausgewählte Stoffe aus einer stärker konzentrierten in eine stärker verdünnte Lösung transportiert. Im Handel sind verschiedene Typen von Membranen erhältlich, welche das Hindurchtreten bestimmter gelöster Stoffe zusammen mit dem Lösungsmittel durch die Membran in die verdünntere Lösung gestatten, während andere gelöste Stoffe von ihnen in der konzentrierteren Lösung bzw. im Rückstand zurückerhalten werden.
Für die Zwecke der
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Erfindung wird eine Membran gewählt, welche für die auftretenden Salze, Kohlenhydrate und Stickstoffverbindungenrelativ kleiner Molekulargrösse eine schnelle Diffusion in die verdünntere Lösung gestattet. Gleichzeitig wird eine Membran gewählt, die "fein" genug ist, um die Proteine höherer molekularer Grösse, welche als Endprodukt erwünscht sind, zurückzuhalten.
Geeignete Ausrüstungen für die Durchführung der umgekehrten Osmose sind im Handel erhältlich. Die Wahl einer geeigneten Membran ist für den Fachmann eine Routine-Angelegenheit, die durch die oben aufgestellten Erwägungen bestimmt wird.
Beider praktischen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann das homogenisierte Sojamaterial, wenn dies erwünscht ist, während der umgekehrten Osmose gewaschen und/oder konzentriert werden. Unter Waschen versteht man dabei die Zugabe von Wasser zu dem System während der Durchführung der umgekehrten Osmose, u. zw. in einer Menge, die jeweils der durch die Membran hindurchtretenden Wassermenge entspricht.
Auf der Seite der Membran, auf welcher sich die konzentriertere Lösung befindet, wird also stets im wesentlichen das gleiche Volumen aufrecht erhalten. Dieses Verfahren bringt es mit sich, dass Stoffe mit relativ geringer Molekulargrösse in die dünnere Lösung auf der andern Seite der Membran diffundieren, wodurch die Proteine auf der ersten Seite der Membran gereinigt werden. Eine Konzentration wird dagegen während der umgekehrten Osmose dadurch erreicht, dass man einfach ein Abnehmen des Volumens der konzentrierteren Lösung zulässt, während die Materialien, für welche die Membran durchlässig ist, sowie Wasser ohne Zugabe von zusätzlichem Wasser durch die Membran hindurchtreten.
Ein Waschen der zurückgehaltenen Proteine mit etwa 0, 5 bis 4, 0 Volumina Wasser ist im allgemeinen ausreichend, um während des nachfolgenden Trocknungsvorganges ein isoliertes Soja-Protein hoher Qualität zu erhalten. Die Konzentration führt sowohl zu einer Reinigung als auch zu einer Wirtschaftlichkeit bei der Verarbeitung. Eine dreifache oder noch stärkere Konzentration kann in der Praxis sinnvoll sein.
Der bei der umgekehrten Osmose erhaltene Rückstand wird aus dem Gerät herausgenommen und dann getrocknet, um das erfindungsgemäss hergestellte Eiweissprodukt zu gewinnen.
Der Rückstand bzw. das Produkt, welches bei der umgekehrten Osmose von der Membran zurückgehalten wird, besitzt eine Anzahl von sehr wichtigen Eigenschaften. Der Rückstand enthält im allgemeinen etwa 9 bis 14% mehr von der gesamten Proteinmenge der Sojabohnen als das Produkt, welches durch übliche Fällung der Proteinbestandteile erhalten wird. Diese erhöhte Proteinausbeute ist nun aber nicht nur vom wirtschaftlichen Standpunkt wesentlich, sondern zusätzlich deshalb, weil das erfindungsgemäss hergestellte Produkt einen verbesserten Nährwert besitzt, da das erhaltene Proteinerzeugnis grosse Mengen von schwefelhaltigen Aminosäuren enthält.
Das erfindungsgemässe Verfahren führtbei der Herstellung des neuen Eiweissproduktes zu wirtschaftlichen Vorteilen hinsichtlich der Kosten der Ausrüstung, hinsichtlich der Betriebskosten und hinsichtlich der Gesamtkosten.
Nachstehend soll die Erfindung noch an Hand einiger Beispiele näher erläutert werden.
Beispiel 1 : Mit kaltem Leitungswasser wird ein Brei von "weissen" Sojabohnenflocken hergestellt, wel- cher 5 Gew.-%Flocken pro Volumeneinheitenthält. Nach vollständigem Mischen der Flocken mit dem Wasser wird der Brei kontinuierlich in ein Dreifach-Pumpen-Homogenisiergerät eingegeben und bei einem Druck von etwa 210 kg/cm2 homogenisiert. Der homogenisierte Sojabohnenbrei wird dann in einer mehr oder weniger konventionellen Zentrifuge zentrifugiert, um die Flüssigkeit von den unlöslichen Rückständen zu trennen. Die unlöslichen Rückstände werden dannweggeworfen und die Flüssigkeit wird durch Anwendung der umgekehrten Osmose, welche mit Hilfe einer Membran in einem geeigneten Gerät zur Durchführung der umgekehrten Osmose durchgeführt wird, vierfach konzentriert.
Anschliessend wird der Rückstand mit zwei bis drei Volumina Wasser während der umgekehrten Osmose gewaschen. Der Rückstand wird dann aus dem Gerät entnommen und mit einem üblichen Sprühtrocknungsgerät getrocknet, um das nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Eiweissprodukt aus Sojabohnen zu gewinnen.
Dieses Produkt ist durch folgende Eigenschaften gekennzeichnet :
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Hoher Nährwert
Hohe Proteinlöslichkeit ( > 75% NSI)
Hervorragender Geschmack
Helle Farbe (weiss oder hellbraun) Überlegene Fähigkeit, Wasser zu binden (Viskosität der Zeigen Lösung = 12 cP bei 30 C)
Vorliegen im wesentlichen ( > 75%) aller
Proteine in einer natürlichen (nicht denaturierten)
Form
Verbesserte Stabilität bei Hitze ( < 200/0 denaturierte
Proteine bei 99 C für 5 min)
Verbesserte Fettemulgiereigenschaften ( > 200 ml emulgiertes Sojaöl/g des isolierten Eiweissproduktes.
Kontrollierbare Wärmegelatinierungseigenschaften.
Ein typisches und sehr wichtiges Merkmal des erfindungsgemäss hergestellten Eiweissproduktes besteht in dessen Gelatinierungseigenschaften. Nach den früheren Verfahren hergestellte Eiweissprodukte bilden im allgemeinen in 7%igen wässerigen Lösungen bei 650C Gele, u. zw. innerhalb eines Zeitraumes von 10 bis 15 min.
Eiweissprodukte, welche nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt wurden, gelieren unter diesen Umständen jedoch nicht, selbst wenn man die Zeit stark verlängert. Um eine Wärmegelatinierung zu ermöglichen, ist es bei dem erfindungsgemäss hergestellten Eiweissprodukt erforderlich, dass dieses pro Gramm etwa 0, 2 mg lösliches Calcium aufnimmt. Im allgemeinen führt die Zugabe von etwa 0, 3 mg löslichem Calcium/Gramm des erfindungsgemäss hergestellten Eiweissproduktes zum Gelieren einer 7% eigen Lösung desselben bei Raumtemperatur (250C), u. zw. innerhalb 30 min. Diese Eigenschaft ist von grossem Wert, wenn das Eiweissprodukt für Nahrungsmittel verwendet wird, beispielsweise für Fleischerzeugnisse, wo sowohl die Bindung von Calcium als auch die Wärmegelatinierung erwünscht ist.
Andere zweiwertige Kationen, wie z. B. Magnesium und Mangan sowie einwertige Kationen, wie z. B. Natrium und Kalium haben im wesentlichen keinen Einfluss auf die Wärmegelatinierung des erfindungsgemäss erhältlichen Eiweissproduktes.
Die nach dem Verfahren gemäss der Erfindung hergestellten Eiweissprodukte haben des weiteren typische Aminosäureprofile, welche unter dem Gesichtspunkt der Nahrhaftigkeit besonders wünschenswert sind. Die nachfolgende Tabelle gibt einen typischen Vergleich des Aminosäureprofils eines erfindungsgemäss erhaltenen Eiweissproduktes aus Sojabohnen mit einem durch Fällung gewonnenen Eiweissprodukt aus Sojabohnen.
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Tabelle Typische Aminosäurezusammensetzung von Soja-Eiweissprodukten
EMI4.1
<tb>
<tb> Aminosäure <SEP> g <SEP> Aminosäure/16 <SEP> g <SEP> Stickstoff
<tb> Soja-Eiweissprodukt
<tb> gemäss <SEP> der <SEP> Erfindung
<tb> hergestellt <SEP> bekannt
<tb> Alanin <SEP> 3, <SEP> 9 <SEP> 3, <SEP> 9
<tb> Arginin <SEP> 6. <SEP> 4 <SEP> 7. <SEP> 8
<tb> Asparginsäure <SEP> 11, <SEP> 2 <SEP> 11. <SEP> 9 <SEP>
<tb> Zystin <SEP> 1,3 <SEP> 1,2
<tb> Glutaminsäure <SEP> 18, <SEP> 4 <SEP> 20,5
<tb> Glyzin <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Histidin <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2.
<SEP> 5
<tb> Isoleuzin <SEP> 5, <SEP> 2 <SEP> 4, <SEP> 9 <SEP>
<tb> Leuzin <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP> 7,7
<tb> Lysin <SEP> 6, <SEP> 6 <SEP> 6, <SEP> 0
<tb> Methionin <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Phenylalanin <SEP> 5,5 <SEP> 5, <SEP> 4 <SEP>
<tb> Prolin <SEP> 5, <SEP> 2 <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Serin <SEP> 5, <SEP> 8 <SEP> 5,5
<tb> Threonin <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP> 3,7
<tb> Tryptophan <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Tyrosin <SEP> 4, <SEP> 3 <SEP> 1,7
<tb> Valin <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 4, <SEP> 8 <SEP>
<tb>
EMI4.2
Der Brei wird kontinuierlich durch ein Zerkleinerungsgerät geleitet, bei welchem zwischen dem Rotor und dem Stator ein Spalt von etwa 0, 25mm eingestellt wird.
Der sich dabei ergebende Brei wird dann in eine Reihe von Flüssigkeitszyklonen eingeleitet, um die löslichen Bestandteile von den unlöslichen zu trennen. Die die Sojaproteine enthaltende Flüssigkeit wird dann während der umgekehrten Osmose vierfach konzentriert und mit vier Volumina Wasser gewaschen. Der Rückstand bzw. das dabei erhaltene Produkt wird daraufhin aus der Anlage für die umgekehrte Osmose herausgenommen und getrocknet. Das isolierte Sojaprotein besass ähnliche Eigenschaften wie das Produkt gemäss Beispiel 1.
Beispiel 3 : Ein weiterer Nachweis für die verbesserte Proteinausbeute bei Anwendung des Verfahrens der umgekehrten Osmose ergab sich in zwei getrennten Experimenten. Bei beiden Versuchen wurde eine Schlämme von rohen, entfetteten, enthülsten Sojabohnenflocken in Wasser bei einem Druck von etwa 176 kg/cm2 bzw.
35, 2 kglcm2 inder ersten und zweiten Stufe eines Homogenisiergeräts homogenisiert. Der so erhaltene Brei wurde dann sorgfältig gerührt, und es wurden Proben entnommen und sorgfältig analysiert, um den Proteingehalt und den Gesamtgehalt an Feststoffen zu ermitteln. Der Brei wurde dann 10 min lang bei einer Beschleunigung von 1000 g zentrifugiert, um die löslichen Bestandteile des Sojabohnenbreis von den unlöslichen zu trennen. Beide Teile wurden gewogen und bezüglich ihres Proteingehalts sowie ihres gesamten Feststoffgehaltes analysiert.
Die löslichen Bestandteile des Sojabohnenbreies waren in der beim Zentrifugieren erhaltenen Flüssigkeit enthalten. Bei beiden Versuchen wurde die Flüssigkeit dann in zwei annähernd gleiche gewogene Teile geteilt.
Der eine Teil wurde der umgekehrten Osmose unterworfen, während der andere Teil nach dem Verfahren der Säurefällung bearbeitet wurde. Der durch Säurefällung bearbeitete Teil wurde auf einen pH-Wert von 4, 5 eingestellt, u. zw. durch Zugabe von verdünnter Salzsäure. Der angesäuerte Brei wurde dann zentrifugiert, um saure Molke und Protein zu erhalten. Das Protein wurde dann zum Trocknen auf einen pH-Wert von 6, 8 eingestellt. Bei jedem Verfahrenszug und Verfahrensschritt wurden geeignete Wägungen durchgeführt, und es wurden geeignete Proben entnommen.
Es wurde ein Eiweissprodukt unter Anwendung des Verfahrens der umgekehrten Osmose hergestellt. Bei dem ersten Experiment wurde die beim Zentrifugieren erhaltene Flüssigkeit für 30 min bei einer Temperatur zwischen 60 und 650C pasteurisiert. Die pasteurisierte Flüssigkeit wurde dann in einer Laboranlage für die umgekehrte Osmose bei 20 bis 250C unter Verwendung von Membranen der umgekehrten Osmose unterworfen. Der Eiweissproduktrückstand (aus der zuvor gewonnenen Flüssigkeit) wurde vierfach konzentriert, dannmitl, 4 Volumina Leitungswasser gewaschen und schliesslich getrocknet. Bei diesem ersten der zwei Versuche führte die AnwendungderumgekehrtenOsmose zur Gewinnung von 95, 3% des löslichen Sojabohnenproteins.
Ein vergleich-
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barer Wert für die nach dem bekannten Verfahren durch Fällung gewonnenen Eiweissprodukte lag bei einer Ausbeute von 82, 2% des in der Flüssigkeit enthaltenen Proteins. Die Ausbeute an löslichen Sojabohnenproteinen wurde somit um 13% verbessert.
Bei dem zweiten der zwei Experimente wurden bei Anwendung der umgekehrten Osmose 94, 70/0 des löslichen Eiweisses erhalten, u. zw. im Vergleich zu 83% des löslichen Eiweisses, die nach dem bekannten Verfahren gewonnen wurden. Insgesamt wurde somit eine Verbesserung der Ausbeute um 12% erzielt.
Die Proteine, die bei dem früheren Verfahren, d. h. bei der Fällung verloren gingen, die jedoch bei Anwendung des Verfahrens der umgekehrten Osmose gemäss der Erfindung erhalten bleiben, sind die säurelöslichen Proteine, welche nahrhafter sind als die Proteine, die nach den bekannten Verfahren gewonnen wurden.
Beispiel 4 : Ein Brei von nicht erhitzten, enthülsten, entfetteten Sojabohnenflocken und Wasser mit 10 Gew.-% Flocken pro Volumeneinheit wurde hergestellt, indem die Flocken mit kaltem Leitungswasser gemischt wurden. Der Brei wurde kontinuierlich durch ein Homogenisiergerät geleitet, welches den Brei einem Druck von etwa 352kg/cm2 aussetzte. Der homogenisierte Brei wurde dann durch ein-oder mehrmaliges Zentrifugieren in die Flüssigkeit und die festen Rückstände getrennt. Die Flüssigkeit wurde einer minimalen Wärmebehandlung ausgesetzt, um jeden möglicherweise vorhandenen Anti-Trypsin-Faktor zu inaktivieren.
Die Flüssigkeit wurde dann schnell auf Zimmertemperatur abgekühlt und durch umgekehrte Osmose unter Verwendung einer Membranin einer rohrförmigen Anlage zur Durchführung der umgekehrten Osmose durch Anwendung der umgekehrten Osmose gewaschen. Der Rückstand bzw. das Eiweissprodukt wurde mit 3 Volumina Wasser gewaschen, wobei sich ein Rückstand ergab, der entweder getrocknet oder vor dem Trocknen auf andere Weise weiter konzentriert werden konnte. Der Rückstand wurde schliesslich aus der Anlage entnommen und getrocknet.
Das gemäss diesem Versuch gewonnene Sojabohnen-Eiweissprodukt besass die gleichen Eigenschaften, die bereits in Verbindung mit Beispiel 1 erläutert wurden.
Beispiel 5 : Durch Mischen von nicht erwärmten, enthülsten, entfetteten Sojabohnenflocken mit Lei- tungswasser von einer Temperatur von 40 OC wurde ein Brei mit 5 Gew.-% Flocken pro Volumen hergestellt. Der Brei wurde kontinuierlich durch ein Homogenisiergerät geleitet, welches ihn einem Druck von etwa 211 kg/cm2 aussetzte. Der Brei enthielt das gesamte Protein der Flocken. Der homogenisierte Brei wurde dann einer Zentrifugalkraft von annähernd 1000 RCF ausgesetzt, u. zw. für 10 min, um die löslichen und unlöslichen Bestandteile voneinander zu trennen. Es wurde festgestellt, dass der lösliche Anteil 80% des ursprünglichen Sojabohnenproteins enthielt.
Der lösliche Anteil wurde dann so weit konzentriert, dass sich eine Proteinkonzentration von ungefähr 8% ergab, und während der umgekehrten Osmose durch eine Membran mit 1, 5 Volumina Wasser gewaschen. Der bei der umgekehrten Osmose erhaltene Rückstand enthielt nach dem Trocknen ungefähr 94% des ursprünglich löslichen Proteins. Demgegenüber ergab sich unter idealen Laboratoriumsbedingungennur eine Ausbeute von 80% des ursprünglich löslichen Proteins, wenn man zur Herstellung der isolierten Eiweissstoffe das vorbekannte Verfahren der Säurefällung anwandte. Der Unterschied von 14% in der Eiweissausbeute kann nur teilweise den 9% Sojabohnenprotein zugeschrieben werden, welche bei der Säurefällung des Proteins verloren gingen.
Vergleichsbeispiel : Ein typisches bekanntes Verfahren zum Erhalten von Sojabohnenprotein durch Säurefällung verläuft wie folgt : a) 95 Teile Wasser + 5 Teile entfettete Sojabohnenflocken + Natriumhydroxyd bis zu einem pH-Wert von 8, 0 b) Extraktion 4 h c) Zentrifugierung in einer Zentrifuge dl) restliches Flockenmaterial d) proteinhaltiger Extrakt e) Ansäuerung des proteinhaltigen Extrakts mit Salzsäure bis zu einem PH- Wert von 4.
6 f) Fällung des Sojabohnenproteins g) Zentrifugierung (in einer Entschlammungszentrifuge) h1) saure Molke h) ausgefälltes Sojabohnenprotein i) sorgfältiges Umrühren des ausgefällten Sojabohnenproteins in 1 bis 5 Volumina Wasser (Waschen) j) Zentrifugieren (in einer Entschlammungszentrifuge)
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kl) Waschwasser kz) ausgefälltes Sojabohnenprotein l) Zugabe von Natriumhydroxyd bis zu einem pH-Wert von
7,0 ¯0,3 zum ausgefällten Sojabohnenprotein m) Sprühtrocknen n) Verpacken
Die nachfolgende Tabelle enthält einen Vergleich der Eigenschaften eines typischen Eiweissproduktes aus Sojabohnen gemäss der Erfindung mit einem Eiweissprodukt aus Sojabohnen welches gemäss dem Vergleichsbeispiel erhalten wurde.
EMI6.1
<tb>
<tb>
Eigenschaften <SEP> Aus <SEP> Sojabohnen <SEP> gemäss <SEP> Eiweissprodukt <SEP> aus
<tb> der <SEP> Erfindung <SEP> erhaltenes <SEP> Sojabohnen <SEP> gemäss
<tb> Eiweissprodukt <SEP> bekanntem <SEP> Verfahren
<tb> Proteinlöslichkeit <SEP> 75-100% <SEP> 20-60% <SEP>
<tb> Geschmack <SEP> Hervorragend, <SEP> sehr <SEP> Bohnengeschmack,
<tb> schwach <SEP> adstringierend <SEP> trocken,
<tb> adstringerend
<tb> Farbe <SEP> weiss <SEP> bis <SEP> hellbraun <SEP> weiss <SEP> bis <SEP> hellbraun
<tb> es <SEP> kann <SEP> ein <SEP> Anflug
<tb> von <SEP> grüner <SEP> Farbe
<tb> auftreten
<tb> Proteindenaturierung <SEP> 0-25% <SEP> 40-80% <SEP>
<tb> denaturiert <SEP> denaturiert
<tb> Wärmestabilität
<tb> (denaturierter <SEP> Anteil
<tb> in <SEP> % <SEP> in <SEP> 5 <SEP> min <SEP> bei
<tb> zirka <SEP> 98,
9 C <SEP> 0-20 <SEP> 40-60
<tb> Fett-Emulgierungsfähigkeit
<tb> (ml <SEP> Öl/g <SEP> Eiweiss) <SEP> 200 <SEP> - <SEP> 300 <SEP> 90 <SEP> - <SEP> 130 <SEP>
<tb> Viskosität <SEP> der <SEP> 2% <SEP> igen <SEP>
<tb> Lösung <SEP> (cP <SEP> bei <SEP> 30 C) <SEP> 12. <SEP> 0 <SEP> 9.5
<tb> Gelatinierung
<tb> (niedrigste <SEP> Konzentration
<tb> für <SEP> eine <SEP> Gelatinierung <SEP> bei <SEP> geliert <SEP> nicht
<tb> 65 C)
<tb>
Die Erfindung bietet zahlreiche Vorteile von denen die folgenden besonders erwähnt werden sollen : a) Es wird ein Sojabohnen-Eiweissprodukt erhalten, welches einige Proteine enthält, die bei einem pH-Wert von 4, 5 unlöslich sind und andere Proteine, welche bei diesem pH-Wert löslich sind ;
b) Die Ausbeute an wertvollen Proteinen aus Sojabohnen wird erhöht ; c) Das erhaltene Eiweissprodukt ist in keinem nennenswerten Umfang denaturiert ; d) Das Eiweissprodukt besitzt aussergewöhnlich gute Eigenschaften bezüglich des Geschmacks, der Wasserlöslichkeit, des Nährwerts, der Fett-Emulgierungsfähigkeit, der Steuerbarkeit der Wärmegelatinierung und der Fähigkeit Wasser zu binden ; e) Das Eiweissprodukt kann aus den Sojabohnen schnell extrahiert werden, wodurch die Produktionsgeschwin- digkeiten gesteigert werden.
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f) Es werden Proteine gewonnen, die normalerweise als Abfallprodukt verlorengehen, wodurch einerseits wirtschaftliche Vorteile erzielt werden und anderseits die Probleme der Umweltverschmutzung, die sich beim Wegschütten der Molke ergeben, verringert werden ;
g) Es wird ein Eiweissprodukt mit einem verbesserten Aminosäureprofil erhalten ; h) Das Verfahren ist insofern besser, als dabei die Verwendung starker Chemikalien vermieden wird.
Erfindungsgemäss werden somit die entfetteten Sojabohnen in Wasser aufgeschlämmt, wobei man eine mechanische Homogenisierung durchführt. Das verwendete Wasser ist im wesentlichen frei von Natriumchlorid, da eine Extraktion mittels Salzwasser zu einem Sojabohnen-Eiweissprodukt führen würde, welches weder in der Ausbeute noch in den Eigenschaften mit dem Sojabohnenprodukt vergleichbar wäre, welches mit dem erfindunggemässen Verfahren erhalten wird. Die Unterschiede zwischen der Gewinnung eines Sojabohneneiweissproduktes durch mechanische Homogenisierung einerseits und durch Extraktion mittels Salzwasser anderseits, sowohl hinsichtlich der Ausbeute als auch hinsichtlich der Eigenschaften, werden im nachstehenden erläutert.
Ein Teil entfetteter Sojabohnenflocken wurde mit 10 Teilen einer 10% igen Salzlösung verrührt, zentrifugiert und in die Proteinbestandteile sowie die übrigen Bestandteile getrennt. Die Proben wurden dann gefriergetrocknet. Für die mechanische Homogenisierung wurde ein Teil der gleichen Charge von Sojabohnenflocken mit 10 Teilen Wasser gemischt und durch eine mechanische Homogenisiervorrichtung hindurchgeleitet. Das dabei erhaltene Erzeugnis wurde dann zentrifugiert und die Bestandteile wurden getrennt und in ähnlicher Weise gefriergetrocknet. Die bei den beiden Verfahren erzielten Ergebnisse sind in Tabelle II wiedergegeben.
Ein Teil jedes der Eiweissprodukte wurde dialysiert, so dass sich für beide die gleiche ionische Umgebung ergab. Anschliessend wurden die dialysierten und die nicht dialysierten Anteile beider Extrakte auf ihre Gelatinierungseigenschaften und auf ihre Fett-Emulgierfähigkeit untersucht.
Für den Gelatinierungstest wurde eine 7%ige Proteinlösung für 20 min auf 1000C erhitzt. Die Ergebnisse sind in Tabelle III wiedergegeben. Die Dialyse erhöhte die Stärke des Gels bei beiden Proben. Noch wichtiger ist es, dass sowohl mit als auch ohne Dialyse das durch mechanische Homogenisierung bereitete Eiweissprodukt ein stärkeres Gel bildete als das mittels einer Salzlösung extrahierte Eiweissprodukt.
Es soll darauf hingewiesen werden, dass die bezüglich der Gelatinierung auf Seite 4, Zeilen 15ff angegebenen Ergebnisse bei 650C erhalten wurden, während die hier besprochenen Ergebnisse bei 1000C erhalten wurden. Die angewandten Temperaturen waren erforderlich um die Unterschiede zwischen den untersuchten Proben zu zeigen. Wenn der Versuch auf Seite 4 bei 1000C ausgeführt worden wäre, wäre es zu einer Gelatinierung beider Proben gekommen, wodurch der tatsächlich vorhandene Unterschied zwischen den beiden Proben verdeckt worden wäre. Im vorliegenden Fall wäre nun bei Durchführung der Prüfungen bei einer Temperatur von 650C bei keiner der Proben eine Gelatinierung eingetreten, wodurch in ähnlicher Weise wieder der tatsächlich bestehende Unterschied zwischen den Proben verdeckt worden wäre.
Die Ergebnisse der Prüfung der Öl-Emulgierfähigkeit sind in Tabelle IV angegeben. Wie bei dem Gelatinierungstest erhöhte die Dialyse den Wert bei beiden Proben und es ergab sich, dass sowohl mit als auch ohne Dialyse die durch Homogenisation gewonnene Probe mehr Öl emulgierte als die durch Extraktion mittels einer Salzlösung gewonnene Probe.
Tabelle II
Ergebnisse der Extraktion von Eiweissprodukten aus Sojabohnenflocken
EMI7.1
<tb>
<tb> Extraktionsverfahren <SEP> Bestandteil <SEP> Proteinausbeute <SEP> (lo) <SEP> Proteinreinheit <SEP> (%)
<tb> Versuch <SEP> Versuch
<tb> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP>
<tb> Mittels <SEP> Salzlösung <SEP> Eiweissprodukt <SEP> 55 <SEP> 60 <SEP> 61 <SEP> 24 <SEP> 25 <SEP> 26
<tb> Rückstand <SEP> 45 <SEP> 40 <SEP> 39 <SEP> 33 <SEP> 30 <SEP> 31
<tb> Durch <SEP> Homogenisierung <SEP> Eiweissprodukt <SEP> 74 <SEP> 75 <SEP> 72 <SEP> 65 <SEP> 63 <SEP> 65
<tb> Rückstand <SEP> 26 <SEP> 25 <SEP> 28 <SEP> 37 <SEP> 36 <SEP> 40
<tb>
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Tabelle III Ergebnisse des Gelatinierungstests
EMI8.1
<tb>
<tb> Extraktionsverfahren <SEP> Behandlung <SEP> Ergebnisse
<tb> Mittels <SEP> Salzlösung <SEP> Keine <SEP> Kein <SEP> Gel <SEP> (fliesst <SEP>
beim
<tb> Stürzen)
<tb> Durch <SEP> Homogenisierung <SEP> Keine <SEP> Mittleres <SEP> Gel <SEP> (verliert
<tb> beim <SEP> Stürzen <SEP> langsam <SEP> die
<tb> Form)
<tb> Mittels <SEP> Salzlösung <SEP> Dialysiert <SEP> Schwaches <SEP> Gel <SEP> (fliesst
<tb> beim <SEP> Stürzen)
<tb> Durch <SEP> Homogenisierung <SEP> Dialysiert <SEP> Starkes <SEP> Gel <SEP> (keine <SEP> Ver-
<tb> änderung <SEP> der <SEP> Form <SEP> beim
<tb> Stürzen)
<tb>
Tabelle IV Ergebnisse des Öl-Emulgierfähigkeitstests
EMI8.2
<tb>
<tb> Extraktionsverfahren <SEP> Behandlung <SEP> ml <SEP> Öl <SEP> (emulgiert) <SEP> pro <SEP> g <SEP> Protein
<tb> Mittels <SEP> Salzlösung <SEP> Keine <SEP> 244
<tb> Durch <SEP> Homogenisierung <SEP> Keine <SEP> 305
<tb> Mittels <SEP> Salzlösung <SEP> Dialysiert <SEP> 303
<tb> Durch <SEP> Homogenisierung <SEP> Dialysiert <SEP> 361
<tb>