CH635489A5

CH635489A5 - Verfahren zur herstellung von proteine als zusatzstoffe enthaltenden zubereitungen.

Info

Publication number: CH635489A5
Application number: CH505577A
Authority: CH
Inventors: David John Phillips; David Thomas Jones; Douglas Emlyn Palmer
Original assignee: Bio Isolates Ltd
Priority date: 1976-04-23
Filing date: 1977-04-22
Publication date: 1983-04-15
Also published as: CA1107119A; IT1115929B; DK177177A; ES458087A1; DE2718046C2; NZ183853A; FR2348737A1; GB1585111A; ZA772444B; SE7704673L; US4218490A; NO144814C; IE45190L; FR2348737B1; AU519540B2; NL7704329A; AU2458077A; IL51922A; IE45190B1; JPS52151200A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Zubereitung, welches einen Vorgang einschliesst, der durch ein gereinigtes funktionelles Proteinmaterial mit oberflächenaktiven Eigenschaften gefördert oder unterstützt wird.

Als «funktionell» bezeichnete man ein Protein nach allgemeiner Sprachregelung in der Proteinchemie dann, wenn es infolge Auswahl, Isolierung oder Modifizierung Eigenschaften - sog. «funktionelle» Eigenschaften - aufweist, welche es für eine technische Verwendung geeignet machen.

Es wurde bereits vorgeschlagen Proteine, beispielsweise Eialbumin als Schaummittel in Verfahren zur Herstellung von Nahrungsmitteln, beispielsweise Meringue, zu verwenden. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, Proteine als Schaummittel bei der Herstellung von Baumaterialien, beispielsweise Beton oder Mörtel, zu verwenden. Solche Verwendungen von Proteinen basieren in erster Linie oder ausschliesslich auf ihren funktionellen Eigenschaften und nicht auf ihrem Nährwert.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Beobachtung, dass Proteine, welche aus einem proteinhaltigen Ausgangsmaterial durch Komplexieren des Proteinmaterials mit einem Ionenaustauscher und Gewinnung des Proteins vom Ionenaustauscher durch Extraktion erhalten worden sind, im allgemeinen eine oder mehrere überraschend gute funktionelle Eigenschaften, die von den ursprünglichen Eigenschaften des eingesetzten Proteinmaterials mitabhängen, aufweisen.

Gegenstand der Erfindung ist demnach das im Patentanspruch 1 definierte Verfahren. Bevorzugte Ausführungsfor-men sind in den Ansprüchen 2 bis 7 umschrieben.

Das erfindungsgemäss als oberflächenaktives Mittel verwendete funktionelle Proteinmaterial kann ein einzelnes Protein, ein Gemisch von mehreren Proteinen oder ein Gemisch von einem oder mehreren Proteinen mit Abbauprodukten s von Proteinen sein.

Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst insbesondere die Verwendung von funktionellem Proteinmaterial, welches eine oder mehrere der nachfolgend genannten oberflächenaktiven Eigenschaften aufweist: Schaumbildungsver-io mögen, Schaumstabilisierungsvermögen, Fettbindever-mögen und Geliervermögen. Die Isolierung von Protein aus einem Proteinmaterial auf die erwähnte Weise ein Protein-isolat, das, verglichen mit Proteinen die aus dem gleichen Ausgangsmaterial mit anderen Methoden isoliert wurden 15 (insbesondere Ultrafiltration, Diafiltration und Ausfalltechniken), verbesserte und/oder in einem weiteren Bereich verwendbare Eigenschaften, insbesondere jene, die von der Oberflächenaktivität abhängig sind, aufweist. Besonders gute Resultate werden bezüglich der Schaumbildung und 2o Gelierung mit Proteinisolaten, welche durch Ionenaustauscherextraktion aus Milchmolke gewonnen wurden, erhalten.

Der Grund für die unerwartet guten Eigenschaften des erfindungsgemäss zu verwendenden funktionellen Protein-25 materials, ist nicht vollständig klar. Es wird jedoch vermutet, dass sie zum Teil durch den relativ niedrigen Gehalt an Verunreinigungen in Proteinmaterialien, welche durch Ionen-austauscherextraktion erhalten werden, und zum Teil durch Änderungen in der tertiären Struktur des Proteins, welche 30 durch das Ionenaustauscherverfahren bewirkt wird, verursacht werden. Währenddem bei Laboratoriumsarbeiten versucht wird, die Proteinstruktur in ihrer ursprünglichen Form während der Isolierung in ihrer ursprünglichen Form zu erhalten, nützt die vorliegende Erfindung im allgemeinen die 35 absichtlich hervorgerufenen Änderungen der Proteinstruk-tur aus.

Die Löslichkeit der Proteinmaterialien ist selbstverständlich von beträchtlicher Wichtigkeit und bestimmt in einem gewissen Grad die Nützlichkeit des Proteins. Die erfindungs-40 gemäss durch Ionenaustauscherextraktion erhaltenen Pro-teinisolate sind im allgemeinen über einen pH-Bereich löslich, der sich von jenen, bei denen Proteinkonzentrate oder -isolate, die aus den gleichen Ausgangsmaterialien nach anderen Verfahren erhalten wurden, löslich sind, unterscheidet. 45 Die Löslichkeit kann auch bei einem gegebenen pH-Wert verschieden sein. Die Löslichkeitseigenschaften des Protein-isolates können bis zu einem gewissen Grad durch Variieren der Bedingungen des Ionenaustauscherverfahrens verändert werden. Die erfindungsgemäss zu verwendenden Protein-50 materialien beeinflussen die physikalischen Eigenschaften der damit hergestellten Zubereitungen und können aus diesem Grund als physikalische Modifikatoren betrachtet werden, obwohl sie selbstverständlich in bestimmten Fällen auch einen gewissen Nährwert haben.

55 Die übrigen Bestandteile der herzustellenden Zubereitung werden durch die Art dieser Zubereitung bestimmt. Dabei kann es sich beispielsweise um Füllstoffe, Verdünnungsmittel, Gerüststoffe, Verstärkungsmittel, Nahrungsbestandteile, Bindemittel, Porenbildner usw. handeln. Das Pro-6o teinmaterial kann als physikalischer Modifikator an irgendeiner geeigneten Stelle des Herstellungsverfahrens der Zubereitung zugegeben werden.

Besonders wichtige Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens ergeben sich bei der Nahrungs- und Futtermittel-65 herstellung.

Je nach den Eigenschaften des funktionellen Protein-materials kann es als Schaummittel, beispielsweise in porösen Nahrungs- und Futtermitteln, wie Meringue, Biskuit-

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cake, Brotarten, Marshmallows und Makkaroni, eingesetzt werden, oder es kann als stabilisierend wirkendes wasser-oder fettbindendes Mittel in Wurstfüllungen, Pâtés, Presskopf, Truthahnrollen und allgemein in stückigen, aus Einzelteilchen zusammengesetzten Fleisch-, Fisch- oder Gemüseprodukten verwendet werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren kann jedoch auch auf anderen Gebieten Anwendung finden, beispielsweise bei der Herstellung von geschäumten Baumaterialien, insbesondere solcher auf Wasserbasis, wie beispielsweise Beton, Mörtel und Zementen.

Erfindungsgemäss können die durch Ionenaustausch gewonnenen funktionellen Proteinmaterialien beispielsweise als alleiniges Schaum- oder Bindemittel oder aber zusammen mit einem oder mehreren anderen Zusatzstoffen, beispielsweise Schaummitteln, eingesetzt werden. Eine besonders nützliche Eigenschaft des durch Ionenaustausch gewonnenen funktionellen Proteinmaterials ist es, dass eine relativ kleine Menge - beispielsweise 10%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusatzstoffe - die Eigenschaften der Zusatzstoffe, wie Schaummittel, welche durch andere Methoden erhalten wurden, beispielsweise durch Konzentrationsverfahren wie durch Ultrafiltration erhaltene Protein-materialien, wirksam verbessert. Die Verbesserung der Ei- • genschaften der Zusatzstoffe auf diese Weise ist im allgemeinen grösser als sie auf Grund der Addierung der Eigenschaften der verwendeten Stoffe erwartet wurde. Optimale oder fast optimale Verbesserung der Eigenschaften kann durch die Zugabe von 25 bis 30% des durch Ionenaustausch gewonnenen Proteins zu den anderen Zusatzstoffen erhalten werden. Ähnliche Verbesserungen der Eigenschaften, die auf der Oberflächenaktivität beruhen, können beobachtet werden, wenn das durch Ionenaustausch gewonnene Proteinmaterial zusammen mit anderen oberflächenaktiven Modifi-katoren eingesetzt wird.

Unter proteinhaltigen Ausgangsmaterialien werden im allgemeinen Flüssigkeiten, die vorzugsweise Wasser enthalten, worin das Proteinmaterial zusammen mit einer oder mehreren anderen Substanzen vorliegt, verstanden.

Die proteinhaltigen Ausgangsmaterialien können von Tieren, Fischen oder Pflanzen stammen. Als Ausgangsmaterialien können beispielsweise Eiklar oder Milch oder ein flüssiger Extrakt oder flüssiger Abfall, wie Soja, Molke, Extrakte von Rapssamen, Erdnüssen, Palmnüssen, Sonnenblumenkernen, Oliven oder Blut (beispielsweise flüssige Schlachthausabfälle), vorzugsweise jedoch Molke, verwendet werden. Somit kann das extrahierte Protein, beispielsweise ein Albumin, beispielsweise Eialbumin, Lactalbumin oder Serumalbumin oder ein Globulin, beispielsweise Lacto-globulin oder Casein sein. Besonders gute Eigenschaften weisen Proteine mit einer oder mehreren S- oder SH- enthaltenden Aminosäuren in der Polypeptidkette auf.

Gewünschtenfalls kann die Konzentration des Proteins im proteinhaltigen Ausgangsmaterial durch geeignete Verfahren, beispielsweise durch Ultrafiltration, vor der Extraktion durch Ionenaustauscher, erhöht werden. Andere mögliche Verfahren für die Konzentration sind das kontrollierte Verdampfen, beispielsweise teilweise Gefriertrocknen und/ oder Vakuumverdampfen.

Bei der Gewinnung des im erfindungsgemässen Verfahren einzusetzenden funktionellen oberflächenaktiven Proteinmaterials geht man zweckmässig so vor, dass man das Proteinmaterial in einem proteinhaltigen Ausgangsmaterial durch in Berührungbringen mit einem Ionenaustauscher komplexiert und das Proteinmaterial vom Ionenaustauscher durch Extraktion gewinnt.

Vorzugsweise wird für das Isolierverfahren ein Cellulo-seionenaustauscher verwendet und das Ionenaustauschermaterial ist vorzugsweise eine Regeneratcellulose, die mit Ionenaustauschergruppen substituiert ist. Insbesondere wird ein durch Umsetzung von Cellulose oder eines Cellulosederi-vats mit einer aktivierenden Substanz, welche der Cellulose Ionenaustauscheigenschaften verleihen kann und nachfolgende Regeneration des substituierten Cellulosereaktions-produktes in'der gewünschten physikalischen Form gewonnenes Ionenaustauschermaterial bevorzugt. Solche Rege-neratcelluloseionenaustauscher (beschrieben in der GB-PS 1 387 265) haben besonders gute Austauschereigenschaften für Proteine und weisen auch gute Strömungseigenschaften auf. Beim Ionenaustauscher kann es sich auch um Materialien handeln, die durch Aktivieren und Vernetzen von bereits regenerierter Cellulose erhalten wurden, wie es beispielsweise in der GB-PS 1 226 448 beschrieben ist.

Um Regeneratcellulose und andere Ionenaustauschermaterialien mit bestimmten physikalischen Eigenschaften bezüglich Dimensionsstabilität und Unlöslichkeit zu erhalten, kann es wünschenswert sein, das Ionenaustauschermaterial beispielsweise bis zu 0,1 bis 10 Gew.-% zu vernetzen. Die Vernetzung wird dabei durch das Gewichtsverhältnis des verwendeten Vernetzungsmittels zu Trockengewicht der Regeneratcellulose ausgedrückt. Höhere Vernetzungsgrade können zur Erzielung bestimmter Sonderstrukturen geeignet sein.

Es können auch andere Polysaccharid-Ionenaustauscher-materialien, beispielsweise substituierte Stärken, Dextrane, Agarosen (beispielsweise «Sepharose») eingesetzt werden. Im allgemeinen können Ionenaustauschermaterialien mit einer hydrophilen Oberfläche eingesetzt werden, welche Protein durch Ionenaustauscherwirkung adsorbieren können. Beispielsweise kann das Ionenaustauschermaterial ein Poly-vinylalkohol sein. Anderseits ergeben Zeolite und andere harzartige Ionenaustauschermaterialien (beispielsweise auf Basis von Phenolformaldehydharzen) im allgemeinen nicht so befriedigende Resultate.

Die Ionenaustauscherextraktion kann in einem geeigneten System, beispielsweise in einem Festbettsystem (wie es in der GB-PS 1 227 906 beschrieben ist) oder in einem bewegten Strömungssystem, wie es in der GB-PS 1 436 547 beschrieben ist, ausgeführt werden. Dabei kann beispielsweise a) die Ionenaustauscherextraktion unter Bewegung in einem Gefäss, das einen Filter über wenigstens einen Teil seiner Base aufweist, ausgeführt werden, wobei das Ionenaustauschermaterial mit dem adsorbierten Protein im Gefäss zurückgehalten, währenddem das Ausgangsmaterial durch den Filter entfernt wird; oder b) das Gemisch aus behandeltem Ausgangsmaterial und Ionenaustauschermaterial mit dem adsorbierten Protein kann durch eine ausserhalb des Extrak-tionsgefässes angeordneten Abtrennvorrichtung behandelt werden.

Eine allgemeine Form des Isolierverfahrens für die Herstellung der Proteinmaterialien für die erfindungsgemässe Verwendung kann beispielsweise die nachfolgenden Schritte aufweisen:

a) ein flüssiges proteinhaltiges Ausgangsmaterial (beispielsweise Molke) wird mit einem Ionenaustauschermaterial (vorzugsweise einem Regeneratcellulose-Ionenaustau-scher, wie regenerierte Carboxymethyl- oder Diäthylamino-äthylcellulose, welche durch Verleihung von Ionenaustauschereigenschaften vor dem Regenerieren erhalten wurden) zur Extraktion des Proteins behandelt;

b) das Protein wird durch ein Desorptionsverfahren aus dem Ionenaustauschermaterial gewonnen, wodurch im allgemeinen eine verdünnte Lösung mit etwa 1 bis 5% Protein erhalten wird;

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c) die Lösung wird bis zu einem Gehalt von etwa 10 bis 30% Protein beispielsweise durch Ultrafiltration aufkonzentriert und d) die konzentrierte Lösung wird beispielsweise durch Sprüh- oder Gefriertrocknen getrocknet. Dabei wird ein trockenes Proteinprodukt mit im allgemeinen weniger als 1% Fett (etwa 0,2 bis 0,3%) und etwa 3% Aschegehalt zusätzlich zum Proteinmaterial erhalten. Höhere Aschegehalte sollten, sofern möglich, vermieden werden, da sie die erwünschten Eigenschaften nachteilig beeinflussen könnten.

Gewünschtenfalls kann vor Schritt a) ein Konzentrationsschritt, beispielsweise durch Ultrafiltration oder durch kontrolliertes Verdampfen, eingeschaltet werden.

Unter bestimmten Temperatur-, Druck-, pH- und Konzentrationsbedingungen kann in Schritt c) eine Gelierung des proteinhaltigen Materials erfolgen. Der Mechanismus dieser Gelbildung, welche irreversibel sein kann, ist nicht bekannt, aber es kann sich dabei um einen der Polymerisation analogen Vorgang handeln. Das gelierte Proteinprodukt kann nur schwer getrocknet werden, es kann jedoch in manchen Fällen mit oder ohne Trocknen als oberflächenaktives Mittel gemäss der Erfindung nützlich sein.

Versuche, bei denen Protein durch Ionenaustauscherextraktion und nachfolgender Ultrafiltration aus Molke gewonnen wurde, haben gezeigt, dass die Gelierung eher bei Isolierungsverfahren, die bei relativ hohen Temperaturen ausgeführt werden, erfolgt. Es kann auch gefunden werden, dass S- oder SH- enthaltende Proteine eher während der Ultrafiltration zur Gelbildung neigen.

Im allgemeinen hängen die Eigenschaften des Proteiniso-lates bis zu einem gewissen Grad von der Temperatur, vom Druck, vom pH-Wert und von der Ionenstärke beim Isolierverfahren ab. Beispielsweise ergibt Protein, das mit einem Verfahren bei 50 °C aus Molke isoliert wurde, einen wirksamen Ersatz für Eiklar, wogegen das gleiche Verfahren bei 20 °C ein geeignetes Proteinmaterial für die Verwendung in alkoholfreien und anderen Getränken ergibt.

Proteinhaltige Produkte, welche aus Ausgangsmaterialien wie Molke durch direkte Anwendung solcher Verfahren wie Ultrafiltration oder Diafiltration erhalten werden, enthalten zusätzlich zum Protein wesentliche Anteile (bis etwa 35%) anderer Materialien wie Lactose und Fette. Demgegenüber können Proteinmaterialien durch das Ionenaustauscherverfahren in relativ nichtverunreinigtem Zustand gewonnen werden.

Vergleichsversuche mit durch Ultrafiltration oder Diafiltration und nach dem erfindungsgemässen Verfahren durch Ionenaustauscherextraktion gewonnenen Proteinen haben qualitativ und quantitativ gezeigt, dass beispielsweise die Schaumbildungseigenschaften der erfindungsgemässen Isolate besser sind. Der Grund für die besseren Eigenschaften ist nicht bekannt.

Im allgemeinen ist es wünschenswert, dass das Proteinmaterial für die erfindungsgemässe Verwendung als oberflächenaktives Mittel einen Proteingehalt von 90 Gew.-% oder mehr aufweist. Durch die Ionenaustauscherextraktion werden Proteingehalte von bis zu etwa 96 Gew.-% erhalten. In Ionenaustauscherverfahren, bei welchen das vom Protein befreite lonenaustauschermaterial dem Verfahren wieder zugeführt wird, kann eine gewisse Kontrolle des Proteingehaltes des Produktes durch Variieren des Ausmasses des Waschens vom Ionenaustauschermaterial nach der Adsorption und vor der Desorption des Proteins erzielt werden. Ein gründli-5 cheres Waschen ergibt ein Proteinisolat mit einem entsprechend höheren Proteingehalt. Eine gewisse Regeneration des Ionenaustauschermaterials vor der Wiedereinführung in das Verfahren, kann notwendig oder wünschenswert sein. Für das Vermischen mit trockenen pulverförmigen Maio terialien sowie für Transportzwecke wird das Proteinmaterial zweckmässigerweise getrocknet. Es kann jedoch mit den übrigen Bestandteilen der Zubereitung in nassem, trockenem oder gelöstem Zustand vermischt werden.

ls Beispiel 1

Protein wurde aus Molke nach einem Verfahren, das eine Ionenaustauscherextraktion unter Verwendung eines Cel-lulose-Ionenaustauschermaterials und anschliessende Gewinnung, Konzentrieren und Trocknen des Proteinmaterials 20 umfasste, extrahiert. Das trockene Proteinmaterial wurde mit Wasser vermischt und das Gemisch zu einem Schaum geschlagen. Das Schaumvolumen und das Volumen der ab-fliessenden Flüssigkeit wurden nach 30 Minuten gemessen. Sowohl ein hohes Schaumvolumen als auch ein geringes Vo-25 lumen abfliessender Flüssigkeit zeigten die guten Schaumeigenschaften des verwendeten Mittels an. _

Zum Vergleich wurden die Versuche unter Verwendung eines Proteinkonzentrats wiederholt, das aus der gleichen Molke durch Ultrafiltrieren erhalten worden war, und eines 30 Gemisches, das aus 90% besagten Materials und 10% durch Ionenaustauscherextraktion erhaltenem Proteinmaterial bestand. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle gezeigt:

35

ultrafiltriertes Produkt durch

Ionenaustausch erhaltenes

Material

Gemisch

Schaumvolumen 40 (30 Minuten)

Volumen der abfliessenden Flüssigkeit 45 (30 Minuten)

0 140

(d.h. zusammengefallen)

50 28

130

30

Man sieht, dass nicht nur das Proteinmaterial gemäss der Erfindung bessere Schaumeigenschaften besitzt, sondern dass auch das gemischte Schaummittel, das nur 10% des so Proteinmaterials enthält, fast so gute Eigenschaften zeigt.

Beispiel 2

Bei einem Ionenaustauschverfahren zur Herstellung von Proteinmaterial aus Molke wurde Proteinmaterial mit ver-55 schiedenen Proteingehalten durch Waschen des Ionenaustauschermaterials in verschiedenem Masse nach Adsorption des Proteins und vor dessen Desorption erhalten. Die Schaumstabilitätseigenschaften der Produkte wurden wie im nachstehenden Beispiel 4 angegeben, ausgewertet und liefer-60 ten folgende Ergebnisse:

Produkt Proteingehalt Lactosegehalt Aschegehalt Nach 30 Minuten verbleibender

Gew./Gew.-% Gew./Gew.-% Gew./Gew.-% Schaum %

A 90.3 0,09 3,8 28

B 71,3 12,10 10,5 12

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b) Gemische von Proteinmaterial mit ultrafiltriertem Konzentrat

Produkt B hat bezüglich Schaumstabilität deutlich einen geringeren Wert als Produkt A.

Beispiel 3

Ein Proteinmaterial wurde aus Molke durch Ionenaustauscherextraktion, anschliessende Desorption und Konzentration gewonnen und lieferte eine wässrige Lösung mit einem Proteingehalt von etwa 12%, wobei die Isolierung bei 50 °C durchgeführt wurde und ähnlich der im nachfolgenden Beispiel 5 beschriebenen war.

In Standardversuchen bildete die erhaltene Proteinlösung einen Schaum, der für praktische Zwecke bezüglich Schaumvolumen und Schaumstabilität demjenigen äquivalent war, der aus einer Lösung von frischem Eiklar gleichen Proteingehalts erhalten wurde. Wie die Ergebnisse der folgenden Tabelle zeigen, sind die Schaumeigenschaften des durch Ionenaustausch gemäss der Erfindung erhaltenen Proteinmaterials sehr viel besser als diejenigen, die bei den Vergleichsversuchen ein typisches Proteinkonzentrat, welches durch Ultrafiltrieren aus der gleichen Molke erhalten wurde, aufweist. Das ultrafiltrierte (U.F.) Konzentrat enthielt etwa 60% Protein, 30% Lactose und 2 bis 3% Fett zusätzlich zu den üblichen Ascheresten.

Lösungen Schaum- abgelaufene Volumen (ml)

(bezogen auf Volumen cm3 Flüssigkeit 30 Minuten 12 % Protein) 5 Min.

50 cm3 Ionenaustauschermaterial 50 cm3 frisch. Eiklar (Proteingehalt 12%) 50 cm3 U.F. Konzentrat

180

175

145

12 10 50

30 30

Schaum zusammengefallen

Sowohl ein hohes Schaumvolumen als auch ein niedriges Volumen abfliessender Flüssigkeit zeigen die guten Schaumeigenschaften an.

Beispiel 4

50 ccm-Portionen wässriger Lösungen (mit einem Proteingehalt von etwa 12%) verschiedener Gemische des durch Ionenaustausch aus Molke erhaltenen Proteinmaterials, wobei der Isolierungsprozess bei 50 °C und ähnlich wie in Beispiel 5 durchgeführt wurde, mit a) getrockneter entrahmter Milch und b) getrocknetem Konzentrat, das aus der gleichen Molke durch Ultrafiltrieren erhalten wurde, wurden unter Standardbedingungen 3 Minuten zu Schaum geschlagen. Man Hess die Schäume 30 Minuten stehen, nachdem etwa entstandene Flüssigkeit abgeleitet wurde. Der verbleibende Schaum wurde gewogen und die Differenz zum ursprünglichen Gewicht des Schaumes als ein Mass des prozentualen Verlusts genommen.

Man erhielt folgende Ergebnisse:

a) Gemische von Proteinmaterial mit entrahmter Milch

% Material Gew./Gew.-% Schaum im Gemisch nach 30 Minuten

0 Schaum zusammengefallen

10 10

25 32

90 34

100 39

% Material Gew./Gew.-% Schaum

5 im Gemisch nach 30 Minuten

0 Schaum zusammengefallen

10 12

25 28

io 75 34

90 38

In jedem Fall ergab die Einverleibung von nur 10% Proteinmaterial eine sehr deutliche Verbesserung der Schaumstabilität des Gemisches, und die Gemische, die nur 25% 15 Proteinmaterial enthielten, zeigten eine Verbesserung, die nahe an das maximal Erreichbare herankommt. Die Verbesserungen waren in allen Fällen grösser, als auf Grund der schaumstabilisierenden Eigenschaften der einzelnen Komponenten der Gemische erwartet werden konnte.

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Beispiel 5

Molke wurde 15 Sekunden bei 72 °C pasteurisiert und dann mit einem Ionenaustauschermaterial (regenerierte Carboxymethylcellulose, gemäss der britischen Patentschrift 25 Nr. 1 387 265 hergestellt) 20 Minuten bei 50 °C und pH 3,0 in Berührung gebracht. Das extrahierte Protein wurde vom Ionenaustauschermaterial nach dem Waschen durch in Berührungbringen mit einer wässrigen Lösung bei pH 9,0 während 20 Minuten desorbiert. Die erhaltene wässrige Protein-30 lösung wurde durch Ultrafiltrieren bei pH 9,0 und 50 °C konzentriert. Wenn die Konzentration des Proteins 12% betrug, bildete sich ein Gel. Es wurde gefunden, dass dieses Gel funktionelle Eigenschaften ähnlich denen von Eiklar zeigt. Die Gesamtzeit vom Beginn der Ionenaustauscherisolation 35 bis zur Gelbildung betrug 4 Stunden.

Eine weitere Menge der gleichen Molke wurde dem gleichen Ionenaustausch und Ultrafiltrieren unterworfen wie oben, jedoch wurde das Verfahren bei 20 anstatt bei 50 °C durchgeführt. Während des Ultrafiltrierens bildete sich kein 40 Gel, obwohl die Endkonzentration des Proteins 25% betrug. Das erhaltene Produkt zeigte funktionelle Eigenschaften, die es insbesondere für die Verwendung in alkoholfreien Getränken oder anderen Getränken als Suspendierungsmittel oder Schutzkolloid zur Herstellung einer beständigen Sus-45 pension oder «Trübung» geeignet machen.

Die Wirkung der verschiedenen Temperaturen, die bei den Isolierungs- und Konzentrationsprozessen verwendet werden, auf die funktionellen Eigenschaften wird durch die folgenden sehr verschiedenen Zahlen für die Löslichkeit der 50 Proteinmaterialien bei pH 4,5 verdeutlicht:

Löslichkeit bei pH 4,5

ss Produkt 50 °C 30%

Produkt 20 °C 88%

Beispiel 6

Ein Proteinmaterial wurde aus Molke durch Ionenaus-60 tauscherextraktion, anschliessende Desorption und Konzentration der erhaltenen wässrigen Lösung bis zu einem Proteingehalt von 12% erhalten.

Eine andere 12%ige Proteinlösung wurde aus einem handelsüblichen Sojaproteinmaterial (hergestellt durch Extrak-65 tion mit Ätznatron und nachfolgendes iso-elektrisches Ausfallen) erhalten.

Um die Gelierungseigenschaften der Proteinmaterialien zu prüfen, wurden die 12%igen Proteinlösungen je 10 Minu-

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ten auf 60 °C erhitzt. Zum Vergleich wurde der gleiche Versuch mit frischem Eiklar, das 12% Protein enthielt, und mit einer Lösung (ebenfalls mit einem Proteingehalt von 12%) eines Proteinkonzentrats, das aus Molke durch Ultrafiltrieren (U.F.) erhalten wurde, durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle gezeigt:

Lösung Nach Erhitzen auf 60°

während 10 Minuten

Molkeionenaustauschermaterial festes beständiges Gel handelsübliches Sojamaterial etwas verdickt

Eiklar festes beständiges Gel

U. F. Konzentrat keine Wirkung

Während das durch Ionenaustausch erhaltene Proteinmaterial mit Eiklar vergleichbar war, zeigte das Sojamaterial eine geringe Gelbildung und das ultrafiltrierte Konzentrat keine Gelbildung.

Beispiel 7

Eine wässrige Sojalösung wurde durch Zugabe von 10 Gew./Gew.-% Sojagries zu Wasser und Halten des pH-Wertes bei 9,0 während 1 Stunde unter Verwendung von 2molarem Natriumhydroxyd hergestellt. Die erhaltene Lösung wurde dann zu mit Diäthylaminoäthyl (DEAE) regeneriertem Celluloseionenaustauschermaterial im Verhältnis 3 Teile Sojaproteinlösung zu einem Teil gequollenem DÉAE-Cellulosekuchen zugesetzt und der pH-Wert nochmals 1 Stunde bei 9,0 gehalten. Das Ionenaustauschermaterial, das aus der Lösung durch iso-elektrische Adsorption extrahiertes Sojaprotein enthielt, wurde durch Filtrieren abgetrennt. Das extrahierte Protein wurde dann aus dem Cellulo-s sematerial in eine wässrige Lösung, die bei pH 3,0 gehalten wurde, desorbiert. Die so erhaltene Proteinlösung (die 1% Sojaprotein enthielt) wurde durch Ultrafiltrieren bis zu einem Proteingehalt zwischen 4 und 5% konzentriert.

Die DEAE-Cellulose war ein Material, das nach einem io Verfahren hergestellt wurde, welches die Reaktion der Cellulose mit Diäthylaminoäthylchlorid und die anschliessende Regenerierung des substituierten Produkts umfasste (s. britische Patentschrift Nr. 1 387 265).

Ungleich dem im Handel erhältlichen Sojaproteinmateri-15 al, das nach üblichen Fällungstechniken erhalten wurde, umfassend das anfängliche Aufschliessen von Sojagries mit Natriumhydroxyd bei pH 9 bis 10 und anschliessendes Ausfällen beim iso-elektrischen Punkt, d.h. bei ca. pH 4,0, bleibt das durch Ionenaustausch isolierte Sojeprotein im pH-Be-20 reich von 3,0 bis 4,0 löslich, was die verbesserte Funktions-fahigkeit durch Ionenaustauscherisolierung zeigt.

Auch die folgenden Ergebnisse wurden in vergleichenden Schaumstabilitätsversuchen erhalten:

25 Proteinlösung bei 15°C % Schaum, der nach mit einem Proteingehalt von 12% 20 Minuten verbleibt

Sojaionenaustauschermaterial 61 %

handelsübliches Sojamaterial kein Schaum fällt zusammen s

Claims

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1. Verfahren zur Herstellung einer Zubereitung, welches einen Vorgang einschliesst, der durch ein gereinigtes funktionelles Proteinmaterial mit oberflächenaktiven Eigenschaften gefördert oder unterstützt wird, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Proteinmaterial verwendet, das durch Kom-plexieren eines Proteinmaterials in einem proteinhaltigen Ausgangsmaterial mit einem Ionenaustauscher und Gewinnung des Proteins vom Ionenaustauscher erhältlich ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Proteinmaterial verwendet, das aus Molke gewonnen wurde.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Ionenaustauscher einen Cellulose-Io-nenaustauscher verwendet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man das proteinhaltige Ausgangsmaterial vor dem in Berührungsbringen mit dem Ionenaustauscher konzentriert.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Nahrungs- oder Futtermittel herstellt, wobei geschäumt, ein Schaum stabilisiert, Wasser gebunden, Fett gebunden und/oder geliert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man Meringue, Biskuitkuchen, Brot, Marshmallows, Makkaroni oder stückige, aus Einzelteilchen zusammengesetzte, Fleisch-, Fisch- und Gemüseprodukte herstellt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Getränk, enthaltend eine Suspension des Proteinmaterials, herstellt.