CN1028107C - 制作低肌醇六磷酸盐大豆分离蛋白的方法 - Google Patents
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Abstract
高质量的、显著地降低了铝含量的基本上不含肌醇六磷酸和肌醇六磷酸盐配合物的大豆分离蛋白的制作，是通过在pH8至10、温度65℃以上用水萃取脱脂大豆颗粒，分离萃取后在pH略高于其等电点，即在pH5.3时，蛋白从溶液中沉淀出来。
Description
本发明涉及适用于食品的种子类分离蛋白。
先有技术已经广泛地涉及大豆蛋白的分离，提纯及改善大豆蛋白的营养质量、味道的问题。原始状态的大豆蛋白味道不好，并且由于妨碍哺乳动物吸收矿物质的肌醇六磷酸配合物的存在和包括胰蛋白酶等妨碍哺乳动物对蛋白质消化吸收的破坏营养要素的存在，削弱了大豆蛋白的营养质量。先有技术已经涉及通过热处理破坏胰蛋白酶抑制剂和除去肌醇六磷酸，也已经涉及通过提纯大豆原料中的大豆分离蛋白而提高蛋白质的产量。
麦金尼（Mckinney）等人在《生物化学杂志》第178卷，第117～132页（1949），公开了肌醇六磷酸钙镁在碱性为pH值11.0至11.5时慢慢从大豆蛋白中分离出，并可通过离心除去。
艾科巴西（Iacobucci）等人的美国专利第3，736，147号，公开了制备大豆分离蛋白的一种超滤方法，使肌醇六磷酸的含量降低，这一方法包括各种化学处理与广泛的超滤作用的结合。化学处理包括：在中性条件下于超滤前通过肌醇六磷酸酶将肌醇六磷酸酶解，超滤在有钙离子的情况下于低pH值进行;或者在高pH值使用乙二胺四乙酸。
博利（Bolley）等人的美国专利第2，732，395号，公开了一种从各种含油种子中分离肌醇六磷酸钙镁的方法。该方法包括用酸溶液对无油种子粕或粉进行的酸萃取，酸溶液pH值接近特定的种子蛋
白的等电点，一般为pH4.5。蛋白从凝乳中回收，肌醇六磷酸钙镁从可溶性部分回收。凝乳是在pH值高于8时对不可溶部分萃取，而后再在澄清后的碱性蛋白溶液中加酸至蛋白的等电点使蛋白凝结得到的。该方法适用于各种含油种子，包括脱脂大豆料，以提供通常所说的不含有机磷类化合物的纯化蛋白质。
萨拉（Sair）的美国专利第3.001，875号，包括了在pH值6至10.5对脱脂大豆片的水萃取，形成大豆蛋白溶液，除去不溶部分后，在pH4.5沉淀被萃取的蛋白，在pH6再溶解凝乳并干燥。
约翰逊（Johnson）的美国专利第3，397，991号，通过温度在150°F至200°F，pH值9至12，从由植物粕（包括大豆粕）萃取的溶剂混合物中制成大豆分离蛋白，在水中用胶体增溶蛋白，分离不溶部分，并采取干燥或在等电点内酸沉淀的方法从水溶液中回收增溶的蛋白质，分离出的蛋白中含有所要得到的氨基酸组分。
罗宾斯（Robbins）等人的美国专利第3，261，822号阐述了大豆分离蛋白的加工方法：酸性为pH值3.5至5.5，用水萃取脱脂大豆粉，除去可溶部分，再于pH值6至11的水中溶解蛋白凝乳。
古德耐特（Goodnight，Jr，）等人的美国专利第4，072，670号，公开了前面举例说明的博利（Bolley）等人和罗宾斯（Robbins）等人的专利中酸沉淀大豆分离蛋白方法的先有技术的主要缺点。先有技术是在有肌醇六磷酸存在的情况下用酸沉淀胚片中的大豆蛋白。古德耐特（Goodnight）等人发现在这种条件下蛋白和肌醇六磷酸形成一种在碱中稳定的配合物，这种配合物阻碍肌醇六磷酸钙镁在pH值为上述麦金尼（Mckinney）等人的文章中所公开的碱性pH值时从大豆蛋白中分离出来。古德耐特（Goodnight）等人利用先有技术，在pH值10.6至14时，沉淀出肌醇六磷酸盐并将其从蛋白中分离出来，然后在蛋白的等电点，例如pH4.5时沉淀蛋白，解决了上述方法存在的部分问题。
古德耐特（Goodinght）等人描述的加工方法的不足之处是蛋白处于极高的碱性pH值，这将严重影响蛋白的营养价值，并且工业连续离心机不能分离在高碱性pH时形成的很轻的、悬浮的肌醇六磷酸沉淀物。
先有技术所述的加工方法在试验室的小规模范围内降低大豆分离蛋白中的肌醇六磷酸盐含量方面取得了一定成绩。但上述各种方法没有一种能以低成本的工业规模生产低肌醇六磷酸的大豆蛋白。
本发明提供了一种用于制作具有极低肌醇六磷酸含量的、真正可口的、容易吸收的、高营养质量的、低杂质的改进了的纯化大豆蛋白的加工方法。不仅如此，本加工方法还大大降低了大豆制品中的铝含量。大豆制成的婴儿食品中的铝含量往往大大高于人乳中的铝含量。所以，用这种大豆分离蛋白制成的婴儿食品更利于营养吸收。
这里所用的“含低肌醇六磷酸的大豆分离蛋白”一词是指按重量算含大豆蛋白88%左右或更多，肌醇六磷酸盐（以肌醇六磷酸计）少于0.3%的大豆蛋白制品。更好的大豆蛋白制品中，每100克蛋白少于0.2克肌醇六磷酸盐。肌醇六原单磷酸酯，在谷物和含油种子中很大一部分是以钙镁盐的形式存在的，即肌醇六磷酸钙镁。在大豆粕的总含磷量中，肌醇六磷酸钙镁大概占70%。按脱脂大豆粕的磷含量为0.6%计算，在脱脂大豆粕中含有重量接近2%的肌醇六磷酸钙镁。肌醇六磷酸在加工过程中将形成一种肌醇六磷酸矿物蛋白的配合物。已经表明这种配合物能降低各种矿物质的生物效力，如锌、镁、钙、铁等。在大豆分离蛋白的制作过程中，许多肌醇六磷酸和肌醇六磷酸盐仍然与蛋白结合形成配合物，肌醇六磷酸盐和肌醇六磷酸盐类物质在这里是指肌醇六磷酸的各种盐或肌醇六磷酸与大豆的其它成分的分子配合物。就目前可以得到的工业大豆分离蛋白来说，诸如Edi-ProA（Ralston Purina）和ArdexF（Archer Daniel Midland），含有重量2～2.5%的肌醇六磷酸盐。需要从大豆分离蛋白中除去肌醇六磷酸盐，因为肌醇六磷酸盐的磷作为营养体对人体是没有用的，并且它妨碍必不可少的多价阳离子的营养吸收，如钙、铁、锌等。婴儿不能利用肌醇六磷酸盐的磷，并且这种较高含量的无用磷的存在，还会导致不适当的骨头矿化。因此应当脱除或降低大豆制成的婴儿食品中的肌醇六磷酸盐含量。
概括地讲，本发明包括在pH值为8.0～10.0，温度高于65℃时通过对含有大豆蛋白的大豆原料进行水萃取制成大豆蛋白水溶液。脱脂大豆
颗粒是较好的大豆蛋白原料，如脱脂大豆粉、粗粉、胚片等。以前以天然大豆原料与酸接触使肌醇六磷酸盐和蛋白之间形成键，在等电点或酸性条件下处理大豆蛋白原料，这些都不适宜于本发明。
上面的萃取条件使肌醇六磷酸类物质的萃取和蛋白肌醇六磷酸配合物的形成减少到最低限度。它也使蛋白在稍微高于等电点的pH值易于沉淀。
上面大豆蛋白的萃取液可用离心、过滤或其它已知的方法澄清，然后通过酸化在pH值5.0至5.5时将大豆蛋白沉淀，并回收沉淀物。在该pH值条件下，肌醇六磷酸从乳清中被除去。
在典型的工业加工方法中，大豆蛋白是在pH值稍为碱性的情况下从大豆粕或大豆粉中萃取的。这样，蛋白的主要部分是通过将pH值调整至蛋白的等电点（pH4.5），从澄清的萃取液中沉淀出来的。由于在这一pH值时蛋白是不溶的，因此通过离心蛋白可以从可溶的糖类、盐类等物质中分离出来。为完成离心，蛋白凝乳在这一等电点pH值至少水洗一次，然后在pH为中性时喷干蛋白，或在增溶后喷干蛋白。在这种条件下，大豆胚片中肌醇六磷酸的主要部分将与蛋白结合并将存在于大豆分离蛋白中。典型的工业大豆分离蛋白含有占重量2.0%至2.5%的肌醇六磷酸，有时达到3%。
在高碱性（pH11.6）时处理大豆蛋白会严重影响这种蛋白的营养价值和安全性。在许多普通的工业加工大豆分离蛋白的方法中，蛋白是在大约pH4.5时进行沉淀的。然而，在这一pH值，肌醇六磷酸与蛋白产生强烈的相互作用，多数肌醇六磷酸将与蛋白一起沉淀，导致大豆分离蛋白含有2%以上的肌醇六磷酸。
本发明进一步完善了以前的工业加工方法，不采用强碱，更重要的是首次提供了高产的、含肌醇六磷酸浓度为重量的0.3%或更少的经济的用于生产大豆分离蛋白的加工方法。
加工大豆蛋白的原料是脱脂大豆颗粒，优先选用脱脂大豆粉或脱脂大豆胚片。加工包括在碱性pH值条件下，以含大豆蛋白的原料制成大豆蛋白水溶液。本发明不限于任何一种原料，也不限于最初大豆萃取液的任何特定的加工方法，因为可以根据各种加工目的作出许多修改。
在搅拌条件下，将一份重量的含大豆蛋白原料加10至20份重量的pH值为8至10，温度为65℃的水浆介质制得最初的萃取浆液。虽然可以采用较高的pH值，但已经发现在较高的pH值时不需要的细胞溶素丙氨酸的形成有增加的趋势。较好的是使pH值保持在8.5至9.5，温度在70℃至85℃，75℃至80℃更好。虽然在萃取时温度高于85℃也是令人满意的，但已经发现在这种较高的温度下不需要的细胞溶素丙氨酸的形成有增加的趋势。萃取浆液在需要的pH值和温度下要保持1到15分钟，保持2到5分钟更好。
此后，温度迅速降至25℃到65℃，降至50℃到60℃更好，降至55℃到60℃最好，萃取浆液在这一温度下再保持10到60分钟，保持10到30分钟更好，继续从原料中萃取大豆蛋白。
含有大量肌醇六磷酸和碳水化合物的不溶部分，可通过过滤、离心等常用的固体分离单元过程从增溶的蛋白部分中分离出去。
上述温度范围是使可溶的大豆蛋白从肌醇六磷酸配合物中分离出来并保持肌醇六磷酸和肌醇六磷酸衍生物大量不溶的最合适的条件。然而在一些人为的条件下，其它温度范围可能会更合适，因为这一温度对形成肌醇六磷酸的溶解性这一物理性质有影响，因而影响肌醇六磷酸的过滤和离心特性。最适合肌醇六磷酸增溶的温度的经验选择对任何人为的安排来说当然是可以满意的。
用无毒的水溶液，如盐酸，把增溶蛋白部分的pH值调整到5.0至5.5，pH5.2至5.4更好，5.3最好，使增溶了的大豆蛋白沉淀。虽然pH值高于5.5也可以，但会降低大豆蛋白的产量。蛋白从溶解的蛋白部分中沉淀出来的温度是25℃到65℃，50℃到60℃更好。
沉淀了的蛋白从糖类、可溶的肌醇六磷酸等物质中通过离心或其它常用的方法分离出来。这一选定的pH值将使对热很敏感的蛋白沉淀，而使可溶的肌醇六磷酸在乳清中被洗去。因为在这一pH值蛋白和肌醇六磷酸所带的电荷是相互排斥的，所以，不会形成蛋白与肌醇六磷酸的配合物。这种配合物在低于或等于pH4.5时会形成。
用水洗涤沉淀分离蛋白，这时蛋白可能会重新悬浮在水中，带水碾磨悬浮的蛋白，然后喷干或冷冻干燥。还有一种方法，可将蛋白凝乳在超过等电点的pH值的稀释水溶液中重新溶解，并象已知的在生产所谓大豆蛋白盐的方法中那样制成喷干的溶液。
最后，比喷干更好的手段是可将沉淀分离蛋白在超过等电点的pH值条件下重新溶解，将制成的大豆蛋白盐溶液不经干燥而按配方加入需要的碳水化合物和脂肪配料，如果需要，再加入维生素、矿物质和香料等制成食品。这不仅从各种配料结合的观点来看是一种方便的操作方法，而且提供的液态食品改善了功能特性，如溶解性、悬浮性、粘性、口感和胶状稳定性等。
已经发现，在实施本发明的方法时，萃取温度、萃取pH值、沉淀pH值、沉淀温度和水洗量对获得预期的结果是很重要的。产量也受萃取时间的长短和对大豆粉的再萃取次数的影响。
实施例1
1公斤脱脂大豆粉溶于16公斤pH值为9的热水中形成水浆，并使温度保持在75℃两分钟。然后将水浆迅速冷却至50℃至60℃，并萃取10至30分钟。不溶物通过离心而被分离。把澄清后的液体的pH值用盐酸调整至5.3，将沉淀出的不溶的蛋白凝乳通过离心分离出去。然后将凝乳在10至16公斤pH值5.3至5.4，温度50℃至60℃的水中悬浮清洗一次，而后再进行离心分离。将清洗过的凝乳收集起来喷干，或者先用适当的碱使其成为中性后喷干。
实施例2
将实施例1的加工方法重复进行六次，其结果如下：
根据本发明的加工方法制成的大豆分离蛋白的产量（%）和肌醇六磷酸（%）
肌醇六磷酸（%）①产量（%）（大豆分离蛋白（克）/100克大豆粉）
0.02 31.3
0.03 28.9
0.05 30.5
0.05 30.9
0.11 29.9
0.07 30.4
①工业大豆分离蛋白含有2%至2.5%的肌醇六磷酸，这些数值说明本发明的大豆分离蛋白制品只含有工业大豆分离蛋白肌醇六磷酸含量的1%至5%。
大豆分离蛋白铝含量比较
根据本发明的加工方法制成的大豆分离蛋白与工业大豆分离蛋白（Edipro A）比较
试样1 试样2 Edipro A
铝含量（mcg/g） 7.5 6.2 24～40
肌醇六磷酸（%） 0.11 0.13 ＞2
以上数据清楚地表明该方法生产基本上不含肌醇六磷酸的大豆分离蛋白的能力，并且在较高产量下显著地降低了铝含量。
实施例3
列于下表的大豆分离蛋白的试样是根据实施例1的方法，以不同的萃取温度和pH值，不同的沉淀pH值制成的。包括大豆分离蛋白的产量和制成的大豆分离蛋白中肌醇六磷酸的百分含量。（表见文后）
如上所示，在本专利申请所述的实验条件下生产大豆分离蛋白可以使肌醇六磷酸的含量达到很低。如果部分地采用本申请所述方法，可以达到中等数值的肌醇六磷酸含量，如工业萃取条件与本申请的酸沉淀条件相结合（试样8），或本申请的蛋白萃取条件与典型的沉淀pH值相结合（试样9）等等。试样10表明典型的工业大豆分离蛋白的制作条件和其成品中的高肌醇六磷酸含量。
试样号 萃取 沉淀 成品中肌醇六 产量
温度（℃） pH值 pH值 磷酸含量（%） （%）
1 75 9.0 5.3 0.02 31.3
2 65 9.0 5.3 0.46 32.7
3 88 9.0 5.3 0.04 29.9
4 75 8.0 5.3 0.20 28.6
5 75 10.0 5.3 0.08 32.5
6 75 9.0 5.2 0.06 31.4
7 75 9.0 5.5 0.02 29.4
8 40 8.0 5.3 0.41 28.0
9 75 9.0 4.5 0.54 31.3
10 40 8.0 4.5 1.96 32.9
Claims (12)
1、一种用于制备显著地除低了铝含量，且基本上不含肌醇六磷酸盐的大豆分离蛋白的方法，该方法包括：以pH值为8至10范围内的水介质处理大豆蛋白的脱脂大豆原料制成水浆，其中1份原料用16份所述水介质，并在65℃-85℃保持1-15分钟，使大豆蛋白增溶；将上述水浆分离成含有大部分多糖类和不溶性肌醇六磷醇盐类的不溶部分与含有增溶的大豆蛋白的可溶部分；调整可溶部分的pH值高于等电点至5.3，以沉淀大豆蛋白，从而得到含有可溶的肌醇六磷酸盐的乳清部分和肌醇六磷酸盐浓度低于0.3%的大豆蛋白固体部分；在水介质中洗涤所述大豆蛋白固体部分；从所述洗涤介质中分离所述的悬浮的大豆蛋白固体部分。
2、根据权利要求1的方法，其中干燥所述的大豆蛋白部分。
3、根据权利要求1的方法，其中所述的大豆蛋白部分被制成pH值超过所述的大豆蛋白等电点的水溶液。
4、根据权利要求3的方法，其中干燥所述的大豆蛋白部分。
5、根据权利要求1的方法，其中所述的大豆蛋白原料在所述水浆中于70℃至85℃保持1至15分钟，将上述水浆温度调整到50℃至60℃后再保持10至60分钟。
6、根据权利要求5的方法，其中在温度于约50℃至60℃分离出无用固体后，将所述的可溶部分的pH值调整到5.3。
7、根据权利要求1的方法，其中所述的脱脂大豆原料是脱脂大豆胚片。
8、根据权利要求8的方法，其中（按重量计）所述的一份原料与16份pH值调整到9的水制成浆液，在温度75℃保持2分钟，然后将浆液冷却至60℃，再搅拌10分钟，而后，将浆液分离成不溶部分与可溶部分，丢弃不溶部分，将可溶部分的pH值调整到5.3，从而使蛋白凝乳从浆液中沉淀出来，分离蛋白凝乳，用（按重量计）10份pH值为5.3的水洗涤蛋白凝乳，将洗涤过的蛋白凝乳从洗涤水中分离出来。
9、根据权利要求9的方法，其中将所述的被洗涤过的蛋白凝乳干燥。
10、根据权利要求9的方法，其中将洗涤过的蛋白凝乳制成pH值超过大豆蛋白等电点的水溶液。
11、根据权利要求1的方法，其中步骤（1）是在pH值8.5至9.5、于70℃至85℃保持1至15分钟的条件下实施的;步骤（2）是在温度为50℃至60℃保持10至60分钟的条件下实施的;步骤（4）是在pH值5.3温度为50℃至60℃的条件下实施的。
12、根据权利要求1的方法，其中步骤（1）是在pH值8.5至9.5、温度为75℃至80℃保持2至5分钟的条件下实施的;步骤（2）是在温度为55℃至60℃保持10至30分钟条件下实施的;步骤（4）是在pH5.3、温度为50℃至60℃的条件下实施的。
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