CN109068681A - 冷冻浓缩的根或块茎汁 - Google Patents
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Abstract
本发明提供处理根或块茎汁的方法,其包括:a)对根或块茎汁进行预处理,以去除根或块茎脂质至低于28g/kg干重的水平;b)将根或块茎汁冷却至‑0.3℃至‑16℃的温度,以形成冰晶;以及c)将所述冰晶从根或块茎汁中分离,以获得浓缩的根或块茎汁作为第一根或块茎汁产品。此外,本发明提供获得蛋白耗尽型根或块茎汁产品的方法,以及包含根或块茎游离氨基酸的产品及其用途。
Description
本发明属于处理根或块茎汁,特别是马铃薯汁的领域。根或块茎汁是来自根或块茎的含水液体,其可以例如在从马铃薯块茎中分离淀粉之后作为副产物获得,或者从来自制做例如炸薯条中处理马铃薯的切割和加工的侧流中获得。根或块茎汁富含多种功能肽以及其它组分。此外,由于根或块茎(尤其是马铃薯)的加工规模,它可以大规模获得。这使得根或块茎汁成为潜在受关注的多种组分来源。
然而,根或块茎汁的缺点是它本身不稳定。根或块茎原汁含有大量天然酶,其中许多具有受关注的特性。然而,这些酶中的一些是蛋白水解性的,因此这些酶降解根或块茎汁中的其它蛋白和肽。因此,根或块茎原汁在一小时内失去其天然性质。诸如通过加热或酸处理使这些酶失活是不可取的,因为这会使酶变性,并破坏与天然状态相关的受关注的功能组分和期望特性。
此外,根或块茎汁容易氧化。根或块茎原汁含有许多酚酸,多不饱和脂肪酸以及硫辛酸和磺氨基酸,它们在空气中的氧气和/或酶的影响下降解为各种有毒和/或有色物质。氧化还导致酚类化合物转化为醌,其迅速结合成深色聚合物残余物。在氧化过程反应期间,蛋白可以部分交联,这显着降低了蛋白的溶解度和天然状态。
此外,根或块茎汁的味道受此类过程的负面影响。
除非也应用昂贵的纯化技术,否则这些降解过程阻碍了使用甚至轻度降解的根或块茎汁来分离食品级组分。
此外,将根或块茎汁用于形成美拉德(Maillard)产物。美拉德产物由升高温度下的游离胺和还原糖在一系列复杂的连锁反应中形成,所述反应导致材料变深并出现挥发性风味。虽然在一些食品中非常需要所述反应,但不受控制的美拉德反应产生令人不快的带有“烧焦”气味的深色产品。干燥过程特别易于产生美拉德产物。
上述水解和氧化反应因根或块茎汁中内源酶特别是马铃薯糖蛋白(patatin)、多酚氧化酶和脂氧合酶的存在而加剧。此外,蛋白水解将蛋白降解为苦味肽。此外,根或块茎汁可以包含来自受感染块茎的高水平的非期望微生物。如果有时间和机会,这些生物将会破坏所述汁。期望的化合物如5’-核苷酸被去磷酸化为核苷。
从包含不稳定的化合物的水性分散液或溶液中去除水分的已知技术是冷冻浓缩。在WO 01/28958中已经提到了冷冻浓缩马铃薯浓汁来分离晶体物质,特别是硝酸钾或磷酸钾,但是当使用新鲜马铃薯汁时,其中提及的工艺未产生可接受的结果,因为它导致马铃薯蛋白变性,这在本发明的上下文中是非期望的(马铃薯浓汁是热凝固的马铃薯汁,其中已经去除凝固的(变性的)蛋白并随后进行浓缩)。
此外,根或块茎汁通常包含多种干扰冰形成和生长的化合物。此类化合物的存在还易于干扰过滤,因为容易阻塞过滤器。
发明概述
本发明提供处理根或块茎汁的方法,其包括:
a)对根或块茎汁进行预处理,以去除根或块茎的脂质至低于28g/kg干重的水平;
b)将根或块茎汁冷却至-0.3℃至-16℃的温度,以形成冰晶;以及
c)将所述冰晶从根或块茎汁中分离,以获得浓缩的根或块茎汁作为第一根或块茎汁产品。此外,本发明提供获得蛋白耗尽型根或块茎汁产品的方法,以及包含根或块茎游离氨基酸的产品及其用途。
附图描述
图1:马铃薯汁的凝固点对可溶性固体含量的依赖性。
图2:带式过滤器出口的视图。用冷冻浓缩处理的未经预处理的马铃薯汁导致滤布阻塞。
图3:带式过滤器出口的视图。获自脂质去除预处理之后冷冻浓缩的过滤和洗涤的冰饼。
图4:通过Amano SD-C100S(Amano,JP)将gln转化为glu。
图5:通过PreventAse(DSM)将gln转化为glu。
图6:将glu转化为GABA。
图7:冷冻浓缩物质的乳化能力(EC)对比HC PI和TPI的乳化能力(EC)。总体而言,冷冻浓缩物质具有比HC PI更高的EC,并且具有比TPI更高的EC,其中HC PI根本就不能使乳液稳定。
图8:pH 3下冷冻浓缩的马铃薯和蛋白浓缩物的乳化能力(EC)与总蛋白分离物进行比较。
图9:以7wt%的蛋白浓度,pH 7.0和pH 3下冷冻浓缩的TPC、TPoC、dTPC与TPI 1的胶凝强度比较。
图10:冷冻浓缩的蛋白样品与蛋白样品TP1和TP2的溶解度比较。
发明详述
本发明提供处理根或块茎汁的方法,其包括:
a)对根或块茎汁进行预处理以去除根或块茎的脂质至低于28g/kg干重的水平;
b)将根或块茎汁冷却至-0.3℃至-16℃的温度,以形成冰晶;以及
c)将所述冰晶从根或块茎汁中分离,以获得浓缩的根或块茎汁作为第一根或块茎汁产品。
在本发明中,根或块茎汁是来自根或块茎的汁液,并且在下文中也可称为“汁液”。根和块茎包括下述物种:马铃薯(Solanum tuberosum或白马铃薯,在全世界温带地区种植的季节性作物);甘薯(Ipomoea batatas,在热带和亚热带地区种植的季节性作物,主要用作人类食物);木薯属(包括Manihot esculenta,同名.M.utilissima,也称树薯、木薯(mandioca)或木薯(yuca),并且还包括甜种木薯(M.palmate同名.M.dulcis),也称为甜酒木薯(yuca dulce),其是在热带和亚热带地区种植的半永久性作物);薯蓣属物种(Dioscorea spp),其作为淀粉类主食在整个热带地区广泛种植;箭叶黄体芋(包括几种主要在加勒比地区种植的植物组,一些植物具有可食用的块茎,其它植物具有可食用的茎,包括黄体芋属物种,也称为黄肉芋、新芋艿、箭叶黄体芋(ocumo),还包括箭叶黄体芋(X.sagittifolium);芋头(Colocasia esculenta,一组为其可食用的淀粉球茎或地下茎而栽培的天南星科植物,其在整个热带地区作为食物种植,也称为芋头(dasheen),eddoe,大芋头(taro)或老芋艿);秘鲁胡萝卜(arracacha)(Arracacoa xanthorrhiza);竹芋(Marantaarundinacea);油莎草(Cyperus esculentus);西谷椰子(Metroxylon spp.);oca和乌卢库薯(块茎酢浆草(Oxalis tuberosa)和乌卢库薯(Ullucus tuberosus));豆薯(yam bean)和豆薯(jicama)(豆薯(Pachyrxhizus erosus)和P.angulatus);块茎金莲花(Tropaeolumtuberosum);菊芋(洋姜,Helianthus tuberosus)。
优选地,根或块茎是马铃薯、甘薯、木薯或山药,并且更优选地,根或块茎是马铃薯(Solanum tuberosum)。
在本发明中,根或块茎汁是通过例如压榨、研磨和过滤、脉冲电场处理来自根或块茎的含水液体,其是用于生产加工的根或块茎产品(如炸薯条和炸薯片)水射流的径流或者通过本领域已知其它方法来自根或块茎的含水液体。在根或块茎汁中基本不存在沉淀的不溶性固体,但是所获得的汁液通常包含悬浮固体或通过及时降解天然形成固体的可溶性前体,其不会或几乎不会通过重力沉淀,并且是汁液的浊度成因。总悬浮固体(TSS)表示以分散形式存在于根或块茎汁中的所有固体物质。该固体材料足够小以致不通过下沉到底部而与溶液发生相分离,但也不以分子形式溶解。简言之,TSS是根或块茎汁中未溶解但分散的固体的总量。
本发明中的根或块茎汁是根或块茎原汁,即其中组分以其天然状态存在的根或块茎汁。这可以通过分析蛋白是否处于其天然状态来判断,其可以通过(重新)溶解度测试或动态量热法扫描进行测试(Walstra,P.(2003).Proteins.In Physical Physical ofFoods(pp.221)-267).New York:Marcel Dekker Inc.)。此外,本发明中的根或块茎汁优选地基本上没有颜色。这可以通过分析根或块茎汁的总体颜色看出来。
将总体颜色确定为4.5wt.%固体的溶液在420、520和620nm处的吸光度之和。对于具有不同固体含量的汁液,溶液可以例如稀释至4.5wt.%以直接确定总体颜色,或者例如在汁液的固体含量低于4.5wt.%的情况下,可以通过调节固体含量以数学方法获得总体颜色。
本发明中的汁液可以如所获得的使用。然而,本发明中的根或块茎汁可能已经过某些处理,这些处理不会或几乎不会影响汁液组分的原始、天然状态。
因此,在本发明方法之前,可以任选地将根或块茎汁稀释或浓缩。稀释可以通过添加非蛋白变性溶剂(优选水)来实现,所述非蛋白变性溶剂包含比待稀释的根或块茎汁更少的蛋白和/或盐。最优选地,非蛋白变性溶剂是常规的水,其pH可以为4至8。在别处限定了达到该pH的合适的酸和/或盐。
可以通过常规方法实现根或块茎汁的浓缩。合适的方法包括蒸发、膜浓缩(也称为“反渗透”)、以及可选地基于膜的分离,如膜蒸馏(MD)和渗透蒸发(PER)。
蒸发通常使用气液相分离,并且相对廉价。技术人员非常清楚使用蒸发导致汁液浓缩的方法。
使用蒸发,可能获得高达大约100wt.%的任何干物质含量,但是也可以通过蒸发获得具有高干物质含量如高达50wt.%的溶液。然而,蒸发具有使蛋白变性的风险,并且通常相对缓慢。为了保留蛋白的天然结构,蒸发必须在相对较低的温度下进行,如在约室温下进行,但是即使这样,发生蒸发的缓慢速率也会导致较低质量的产品。
因此,蒸发优选与导致变性的分离蛋白的技术如热凝固联合使用,然而它可以与用于分离天然蛋白的技术联合使用(参见下文)。
反渗透(RO)基于半透膜的分子筛机制,其保留固体和溶解的化合物以及浓缩汁液(保留物),但允许水通过(渗透物)。使用反渗透,存在的干物质含量的上限大约为25wt.%,这是由来源汁液所引起的。
反渗透可以以两种方式进行:在连续模式中,需要逐步增加浓度的多个膜分离单元。在分批模式中,保留物再循环回RO单元,直至达到期望的浓度。技术人员非常清楚如何为某种汁液配置反渗透单元以达到某种期望的浓度。
此外,考虑将已经经过使汁液的分子组分处于其未加工状态(即保留天然功能)的其它处理的根或块茎汁用于本发明。此类处理的实例为淀粉去除、pH调节、盐的添加或去除、消泡、根或块茎纤维的去除、过滤或膨胀床层析。
可以通过本领域已知的任何方法实现根或块茎汁pH的调节,如通过添加例如强酸,通过添加弱酸,通过添加强碱或者通过添加弱碱或上述酸的合适的共轭碱,所述强酸如HCl、H2SO4、H3PO4,所述弱酸如乙酸、柠檬酸、甲酸、乳酸、葡萄糖酸、丙酸、苹果酸、琥珀酸、己二酸、酒石酸、亚硫酸氢钠(由气态SO2或NaHSO3形成)、所述强碱如NaOH、KOH,所述弱碱如氨、苏打、碳酸钾。还可以添加这些酸和碱的组合,例如以获得根或块茎缓冲汁。
在本发明的上下文中,HCl是优选的强酸,己二酸是优选的弱酸(因为它终止从谷氨酸至GABA的转化),以及氢氧化钠或氢氧化钾是优选的强碱。
另一种处理是向根或块茎汁中添加盐或者从根或块茎汁中去除盐。可以添加盐以稳定根或块茎原汁、控制化学和酶促反应、调节电导率或者调节不同离子种类的溶解度。合适的盐包括例如来自阳离子钠、钾、镁、钙和阴离子氯化物、磷酸盐、亚硫酸盐和乙酸盐的盐。优选地,添加的盐是氯化钠或氯化钾、磷酸钙、亚硫酸钠或亚硫酸钾以及乙酸钠。
还可以通过诸如渗滤、电渗析或电容去离子化的方法去除盐。此外,可以添加其它化合物,如例如蛋白水解酶的抑制剂化合物。此类化合物在本领域众所周知。
另一种处理为例如去除淀粉,如通常用于工业上获得淀粉颗粒的处理。去除淀粉的方法众所周知。本发明中的根或块茎汁优选是来自淀粉分离的根或块茎汁副产品。换言之,本发明中的根或块茎汁优选包含至多1.0wt.%淀粉,更优选0.5wt.%,最优选0.01wt.%淀粉。最优选地,在本发明中,根或块茎汁已经过淀粉去除和一种或多种处理:过滤、反渗透、絮凝,沉降、驻波超声分离或离心。
优选地,本发明的方法涉及以工业规模处理根或块茎汁,如每条生产线的根或块茎汁量为至少0.01m3/h,优选至少0.1m3/h,更优选至少1m3/h,甚至更优选至少10m3/h。
已经发现为了能够以可接受且经济的工艺冷冻浓缩根或块茎原汁,必须在冷冻浓缩之前从根或块茎汁中去除根或块茎脂质。应将根或块茎脂质去除至低于28g/kg干重,优选低于25g/kg干重,更优选低于23g/kg干重,更优选低于21g/kg干重,更优选低于19g/kg干重,最优选低于16g/kg干重的水平。优选地,被去除的根或块茎脂质是不饱和脂质。根或块茎汁中的根或块茎脂质的量可以通过Matyash及其同事的方法(Matyash V.,Liebisch G.,Kurzchalia TV,Shevchenko A.,&Schwudke D.(2008),J Lipid)Res.49(5):1137-46“Lipid extraction by methyl-tert-butyl ether for high-throughput lipidomics”)来确定。
去除根或块茎脂质的预处理必须不会或几乎不会影响汁液的“原始”性质,即根或块茎汁中的蛋白的天然状态。技术人员知道在不影响蛋白天然状态的情况下实现根或块茎脂质的去除的多种方法。这些方法包括例如絮凝、沉降、浮选、离心或微滤。
絮凝可以通过以下来实现:使用Fe-电极的电絮凝,或者通过添加天然或合成的聚离子化合物,优选天然和/或合成的聚阴离子和聚阳离子化合物的组合。更优选地,如申请PCT/NL2015/050605中所述,絮凝通过以下来实现:使根或块茎汁与凝固剂和凝聚剂接触以形成絮凝物质,其中
a)所述凝固剂包括阳离子凝固剂,并且所述凝聚剂包括阴离子聚丙烯酰胺,其比粘度为4-6mpa·s且电荷密度为45-75%;或者
b)所述凝固剂包括式SiO3 2-的聚合硅酸盐,并且所述凝聚剂包括阳离子聚丙烯酰胺,其比粘度为3-5mPa·s且电荷密度未至多30%;或者
c)所述凝固剂包括阳离子凝固剂,并且所述凝聚剂包括卡拉胶;
以及其中随后从汁液中分离絮凝物质以获得澄清的根或块茎汁和絮凝物质。
优选的絮凝方法是使用聚丙烯酰胺(如Kemira的Superfloc A150)与聚单宁(polytannine)(如Servyeco的Bio20)和k-卡拉胶(如FMC biopolymer的Gelcarin GP812)的组合。
可选的优选絮凝方法是使用羧甲基纤维素(如Walocel CRT 60.000 PA 07(DowChemicals))与聚单宁(如BioSO 3(Servyeco))和k-卡拉胶(如Gelcarin GP812)的组合。
优选地絮凝在低于22℃,更优选低于18℃或更低,如例如在15-18℃的温度下进行。在低于22℃的温度下,根或块茎汁中的脂质降解速率显著降低,这确保分离的产物包含较少的脂质氧化产物。
在高于18℃的温度时,来自根或块茎汁絮凝物的一部分显示出“漂浮”的趋势,这阻碍了分离。在18℃或更低的温度时,不存在这种趋势。
脂质的存在通常会在任何可行的程度上阻止冷冻浓缩,因此必须将脂质去除至低于28g/kg干重的量。然而,在本发明中的脂质去除可能是不完整的。然而,对于高质量的产品,优选至少尽可能多地去除不饱和脂质。不饱和脂质通常具有高于饱和脂质的降解速率,因此去除不饱和脂质对分离产品纯度的影响大于去除饱和脂质的影响。然而,通常将脂质去除至低于28g/kg干重的量就足分离出高质量的产品。
沉降可以通过重力和离心力来实现,并且使用静态超声波来增强沉降。
可以通过添加微泡或通过根或块茎汁的老化来实现浮选。优选通过添加微泡来实现浮选。
可以通过例如碟片离心机或转筒离心机实现离心。优选通过碟片片离心机实现离心。
可以通过例如微滤、超滤或纳滤或者通过预涂覆的旋转真空过滤器实现过滤。优选通过预涂覆的旋转真空过滤器实现过滤。
在实现根或块茎脂质去除的方法中,优选絮凝、沉降或离心,最优选絮凝和沉降。
优选地,本发明的方法还包括在冷却根或块茎汁形成冰晶之前去除总悬浮固体(TSS)的处理。TSS的量可以通过测定干物质含量为4.5wt.%的汁液在620nm处的吸光度来确定。
优选将TSS去除至以620nm处的吸光度表示低于3.2,优选低于2.7,更优选低于2.4,甚至更优选低于2.1,更优选低于1.7,甚至更优选低于0.6,最优选低于0.2的水平。
可以通过大容量工业叠片式分离器、高速离心或微滤将TSS去除至这些水平。
优选地,TSS可以通过高速离心或微滤来去除。
更优选去除根或块茎脂质以及TSS两者的预处理。此类方法包括例如絮凝、沉降、浮选、离心或微滤。在该背景下,一种特别优选的预处理是絮凝。
通过所述的一种或多种预处理从根或块茎汁中去除根或块茎脂质以及任选的TSS之后,将根或块茎汁冷却至-0.3℃至-14℃的温度以形成冰晶。优选地,将根或块茎汁冷却至-1.5℃至-12℃的温度,更优选冷却至-4℃至-9℃的温度,甚至更优选冷却至-6℃至-9℃的温度。
根或块茎汁的凝固点取决于可溶性固体的浓度和类型。以马铃薯汁为例,不同可溶性固体浓度下的根或块茎汁的凝固点值如图1所示。对于具有相对较低的蛋白含量的汁液,使用冷冻浓缩可以达到的最大干物质含量(其为可溶性固体的量)为60wt.%。对于具有较高蛋白含量的汁液,如本发明的原始汁液,可以达到至少30wt.%,优选至少40wt.%或者更优选至少50wt.%的干物质含量。
在任选实施方案中,将根或块茎汁冷却至低共熔点,以使处于其低共熔点的晶体组分与冰晶共结晶。低共熔点是盐水混合物相图中的特征点。在低共熔点处,冰、盐(或其它可结晶物质)与具有特定(恒定)浓度的溶液之间存在平衡。该特定浓度被称为共晶浓度,并且发现该平衡温度是共晶温度。结晶化合物的低共熔点取决于根或块茎汁中结晶固体的浓度。
具体结晶化合物的低共熔点可以通过观察冰和其它组分的同时结晶来确定。如不能直接观察时,当无论输入系统中的能量以进一步冷却时系统的最终温度均不再变化,此时可以检测低共熔点时。
一种可与冰晶共结晶的化合物是天冬酰胺。为此,必须将根或块茎汁冷却至+5℃至-10℃,优选-2℃至-8℃,更优选-3℃至-7℃的温度,浓度为15-30g天冬酰胺/L。最优选地,含有约30g/L天冬酰胺的根或块茎汁的低共熔点约为-4℃。
可以通过该方法获得的天冬酰胺产品通常为粉末,其中干物质含量为至少90wt.%,优选至少95wt.%,更优选至少98wt.%。干物质包含至少53wt.%,优选至少86wt.%的游离氨基酸。以游离氨基酸的wt.%计,氨基酸包含至少90wt.%的天冬酰胺,优选至少95wt.%。
可以通过本领域已知的任何方法冷却根或块茎汁以获得冰以及任选的其它晶体。优选地,通过悬浮结晶、层(膜)结晶或块状结晶(block crystallization)实现冷却。
在一个实施方案中,通过悬浮结晶实现冷却,其包括冰核形成的初始阶段(成核),随后是涉及溶液中冰核生长的第二阶段。这可以适当地在刮面式换热器中进行。在刮面式换热器中,壁被冷却,因此冰晶倾向于粘附于冷却壁上。移动刮刀连续去除那些晶体,防止冰附着在换热器上。
在另一实施方案中,通过层结晶实现冷却。这可以通过使汁液流过表面使冷表面上汁液中存在的水结晶来实现,从而形成冰层并将汁液浓缩。
当液体溶液完全冷冻并且产品中心的温度大大低于凝固点时,发生块状结晶。之后,将整个冷冻溶液解冻,并通过重力辅助或其它技术将浓缩的部分与冰部分分离,以提高分离效率。
优选的冷却方法是悬浮结晶和层结晶,最优选为悬浮结晶,因为它使得冰晶能够快速生长,并且具有更好的传热速率,因此具有更高的能量效率。
优选使用尽可能高的冷却速率来实现根或块茎汁的冷却,如至少4℃/min,优选至少8℃/min,更优选至少12℃/min,并且甚至更优选至少15℃/min。还优选在2至10分钟内冷却至指定温度。所述冷却优选或多或少地与时间呈线性,但不排除在不同时间使用多种速率进行冷却。
任选地,在将根或块茎汁冷却至以上限定的温度之后,将根或块茎汁保持在该温度,持续一段时间,以允许形成的冰晶生长。在此期间,不能将汁液保持静止,这可以通过例如混合来实现。优选地,可将根或块茎汁在指定温度下维持1分钟至24小时。优选地,可将根或块茎汁在指定温度下维持30分钟至12小时,更优选1-6小时。
此外,在冷却期间,优选将汁液混合,优选通过搅拌,如在200-2000rpm,优选在400-1500rpm,更优选在700-1100rpm下搅拌混合。优选的搅拌速率低于1100rpm,优选低于1000rpm,以使发泡最小化。
本方法的第二步骤导致形成冰晶。冰晶优选基本上为纯水,如至少70wt.%,优选至少80wt.%,更优选至少90wt.%,最优选至少97wt.%的水。冰晶的尺寸优选为1毫米至10微米,更优选为1毫米至500微米,最优选为900-200微米。贯穿全文,微米(micron)等于微米(micrometer)。在这种情况下,冰晶的尺寸可以通过测定冰晶的最长直线直径如例如通过显微内联激光探针测量或者目视检查来确定。
在形成冰晶之后,将冰晶与根或块茎汁分离,以获得浓缩的根或块茎汁作为第一根或块茎汁产品。从根或块茎汁中分离冰晶的合适方法为本领域众所周知的,并且包括例如过滤、水力洗涤柱和离心。
过滤优选使用10-500微米,优选为20-200微米,更优选为40-100微米的过滤器来实现。过滤可以以连续或分批过程实现,但优选地,其为连续过程。
在又一优选实施方案中,如本领域所熟知的,通过真空辅助过滤。
可选地,可以通过水力洗涤实现冰晶的分离。这可以通过使用水力洗涤柱来实现。
在水力洗涤中,通过洗涤柱底部的过滤器挤压浓缩物。以这种方式形成填充的冰晶床。随后将填充床向上推。在洗涤柱的顶部,将冰刮掉并融化,并且将部分融化的水用于洗涤填充床。在水力洗涤的变型中,使用活塞压迫冰/水混合物通过底部过滤器,在这种情况下,该技术有时被称为活塞洗涤。
进一步可选地,可以通过离心实现冰晶的分离。这可以通过使用刮刀离心机来实现。
将流体泵送至离心过滤-净化系统,在该系统中,其经受高g力(高达重力的7500倍),将汁液分离为重相(母液)和轻相(冰)。由于产生的高离心力,液相与冰分离,并通过位于离心机壁上的过滤器。通过刮刀去除压缩的冰饼,其将剥离的冰输送到排冰连接件中。任何残留的固体可从手动清洁单元手动分离和去除,或者用自动自洁型单元自动排出。
如果根或块茎汁的冷却与可结晶化合物(例如天冬酰胺)的共结晶有关,将该化合物从根或块茎汁以及冰晶中分离出来。可以通过融化冰来分离,然后通过已知方法来分离可结晶化合物,如例如结晶或干燥。
冰晶从根或块茎汁中分离出来之后,获得了浓缩的根或块茎汁。浓缩的根或块茎汁包含至少30wt.%的蛋白,优选至少35wt.%,更优选至少40wt.%,如30-50wt.%的蛋白,优选30-60wt.%,更优选30-70wt.%的蛋白。浓缩的根或块茎汁中的蛋白含量表示为基于汁液中的干物质的wt.%。可以通过SprintTM快速蛋白分析仪测定基于干物质的蛋白含量。浓缩的根或块茎汁中的蛋白基本上是天然蛋白。
本发明的一个明显优势是通过冷冻浓缩获得的蛋白比已知的蛋白产品降解更少并因此具有更高的质量。通过冷冻浓缩获得的蛋白比如通过吸附层析或微滤的其他方法获得的蛋白氧化和水解的程度更低。这可以通过例如羰基含量看出。蛋白降解产生羰基,因此羰基的量(“羰基含量”)反映了蛋白的降解状态。羰基越少,蛋白降解越少。相比通过其他方法分离的蛋白,利用本发明所述的冷冻浓缩可能获得具有较低羰基含量因而降解程度较低的根或块茎分离物。
此外,茴香胺值可以用来反映蛋白的质量。茴香胺值反映了脂质氧化产物的量,因此,茴香胺值越高指示产品质量越差。使用如前所述的冷冻浓缩,可能获得更高质量的根或块茎分离物。
因此,本发明同样涉及包含具有高质量和纯度并且不被降解的蛋白的根或块茎分离物。该根或块茎分离物可以通过小于4.7mmol/kg可溶性蛋白,优选小于4mmol/kg可溶性蛋白的羰基含量来表征。此类根或块茎分离物优选是天然的。进一步优选地,根或块茎分离物的总颜色小于0.7,优选小于0.5。
浓缩的根或块茎汁可以任选地进一步浓缩,以产生具有更高蛋白含量的浓缩的根或块茎汁。这可以通过例如渗滤或双水相分配来实现。这可以产生浓缩的根或块茎汁,其包含基于干物质的至少50wt.%蛋白,优选至少60wt.%蛋白,更优选至少65wt.%蛋白或者甚至至少70wt.%蛋白,如50-90wt.%,优选60-85wt.%,更优选65-85wt.%的蛋白。
可以通过2-15kDa膜,优选3-8kDa膜,最优选4-6kDa膜实现对水或盐溶液的渗滤。渗滤期间浓缩汁液的温度不应超过30℃,优选不超过25℃,并且更优选不超过18℃。
如Yuzugullu Y.和Duman Y.A.((2015)Prep Biochem Biotechnol.;45(7):696-711.,“Aqueous two-phase(PEG4000/Na2SO4)extraction and characterization of anacid invertase from potato tuber(Solanum tuberosum)”)所述,双水相分配基于目标蛋白主要分配于一相而污染物基本上全部存在于另一相中。
本发明的方法的一个优势是冷冻浓缩过程几乎不会导致根或块茎汁的任何生物污染。因此,获自本发明方法的根或块茎汁和粉末的微生物计数保持较低,并且在处理期间没有明显的着色。
此外,处理之后根或块茎汁或粉末的TGA水平较低,并且在处理期间根或块茎汁或粉末基本上不产生美拉德产物。
此外,相对于浓缩根或块茎汁的其它方法,设备的结垢和腐蚀最小化。
此外,用本发明的方法处理的根或块茎汁以及从此类汁液中获得的产品基本上没有颜色。这与现有技术产品不同,由于化学和微生物污染现有技术产品总是具有明显的棕黄色至深棕色。
此外,酚酸的含量通常较低。
另一优点是通过本发明的方法获得的根或块茎汁产品以及根或块茎粉末不含过敏原,并且通常不来自遗传修饰的生物体。
可以进一步处理使用本发明的方法获得的浓缩的根或块茎汁以获得多种产品。一种此类产品可以是根或块茎蛋白分离物。分离根或块茎蛋白分离物的同时还产生包含游离氨基酸的蛋白耗尽型根或块茎汁作为第二根或块茎汁产品。
在一个实施方案中,根或块茎蛋白分离物是变性分离物。可以适当地通过浓缩的根或块茎汁的凝固,优选热凝固或化学凝固获得变性的根或块茎蛋白分离物。
热凝固可以通过将浓缩的根或块茎汁加热至高于任何现有的根或块茎蛋白的最高变性温度来实现。优选地,热凝固获得变性的根或块茎蛋白分离物通过将浓缩的根或块茎汁加热至至少80℃,优选至少90℃的温度持续至少15分钟,优选至少30分钟,更优选至少60分钟的时间来实现。这导致根或块茎蛋白的变性和随后的凝固,其随后可以从浓缩的根或块茎汁中分离出来。
可选地,可通过化学凝固获得变性的根或块茎蛋白。化学凝固可以通过添加化学物质来实现,所述化学物质导致根或块茎蛋白变性。合适的化学物质包括酸、硫酸铵、羧甲基纤维素、乙醇、氯化锰和氯化铁。如本领域中已知的合适的酸包括例如盐酸、硫酸、乙酸或柠檬酸。优选地,化学凝固是酸凝固。随后,可将包含凝固的变性根或块茎蛋白的根或块茎汁用于进一步加工,如例如分离变性的根或块茎蛋白分离物。
可以通过任何合适的方法实现凝固之后从浓缩的根或块茎汁中分离变性的根或块茎蛋白,如例如过滤或离心。
变性的根或块茎蛋白的过滤优选使用20-250微米,更优选30-200微米,甚至更优选40-100微米的过滤器来实现。过滤可以以连续或分批过程实现,但优选地,其为连续过程。
可选地,通过离心实现变性的根或块茎蛋白的分离。
变性的根或块茎蛋白分离物任选地可在进一步处理或清洗之后使用,例如作为牛饲料,作为根或块茎蛋白水解物的来源或者作为基于蛋白的粘合剂的来源。
在另一实施方案中,根或块茎蛋白分离物是天然的根或块茎蛋白分离物。在这方面,天然意味着基本上所有蛋白均保留了其天然酶活性,所以根或块茎蛋白分离物基本上是天然的。
可以通过多种方法从浓缩的根或块茎汁中获得天然的根或块茎蛋白分离物。合适的方法包括例如过滤、吸附、层析、泡沫萃取或低温分离。
从浓缩的根或块茎汁中获得天然的根或块茎蛋白分离物的过滤优选超滤。可以通过将浓缩的根或块茎汁置于截留天然蛋白的过滤装置来实现过滤。
应用过滤的优选方式是使用超滤(UF)。超滤分离出分子量范围为5kDa至500kDa的溶解物,因此可用于分离悬浮固体、胶体、细菌和病毒。这包括过滤去除残留的酶,例如天冬酰胺酶和谷氨酰胺酶。
UF膜的孔径为1至20nm。优选的UF膜是各向异性UF膜。超滤膜截留大分子的能力传统上是根据其截留分子量值(MWCO)来指定的。MWCO值为10kDa意味着膜可以截留进料溶液中90%分子量为10kDa的分子。在本发明中优选的MWCO是5-500kDa膜,优选5-100kDa,更优选5-30kDa,更优选5-10kDa。
从浓缩的根或块茎汁中吸附获得天然的根或块茎蛋白分离物可以通过层析来实现,如填充床层析,膨胀床层析,移动床层析或膜层析。优选地,天然根或块茎蛋白的吸附包括膨胀床吸附、流化床吸附或填充床吸附。这产生天然的根或块茎蛋白分离物溶液。
可以通过Weijenberg,D.C.,Mulder,J.J.,和Drinkenburg,A.A.H.((1978).Ind.Eng.Chem.Process Des.Dev,17(2),209-213“The Recovery of Protein fromPotato Juice Waste Water by Foam Separation”)所述的方法实现从浓缩的根或块茎汁中泡沫萃取获得天然的根或块茎蛋白分离物。
可以通过低温预处理和低温浓缩实现从浓缩的根或块茎汁中低温分离获得天然的根或块茎蛋白分离物。
在分离天然的或变性的根或块茎蛋白分离物后,优选干燥根或块茎蛋白分离物。在干燥之前,可将根或块茎蛋白分离物浓缩,优选在获得分离物作为天然蛋白分离物溶液的情况下。浓缩可以优选通过例如如上所述的冷冻浓缩来实现:通过将根或块茎汁冷却至-0.3℃至-16℃的温度来形成冰晶;并从根或块茎汁中分离冰晶获得浓缩的根或块茎蛋白分离物。
可选地,可以通过如已经描述用于进一步浓缩第一根或块茎汁产品浓缩的根或块茎汁的超滤、渗滤来实现浓缩。
干燥根或块茎蛋白分离物产生(天然的或变性的)根或块茎蛋白粉末,其中含水量为至多10wt.%,优选至少8wt.%,更优选至少5wt.%。可以通过任何方法实现根或块茎蛋白粉末的干燥,如冷冻干燥、喷雾干燥、真空干燥或薄膜干燥,优选为薄膜干燥,更优选为真空下的搅拌薄膜干燥。
可以通过使用常规的冷冻干燥设备(如例如Zirbus Technology的Sublimator)冷冻液体材料并使冰在真空下升华来实现冷冻干燥。
本质上来讲,天然的根或块茎蛋白分离物具有各种有趣的特性。可以暂且将天然的根或块茎蛋白分为三类:(i)马铃薯糖蛋白(patatin)家族,高度同源的酸性43kDa糖蛋白(40-50%根或块茎蛋白),(ii)碱性5-25kDa蛋白酶抑制剂(30-40%根或块茎蛋白),以及(iii)其它蛋白,主要是高分子量蛋白(10-20%根或块茎蛋白)(Pots A.M.,Gruppen H.,Diepenbeek R.van,Leem J.J.van der,Boekel M.A.J.S.van,Wijngaard G.,&VoragenA.G.J.(1999),J.Sci.Food.Agric.,79,1557 1564“The effect of storage of wholepotatoes of three cultivars on the patatin and protease inhibitor content;astudy using capillary electrophoresis and MALDI-TOF mass spectrometry”)。
马铃薯糖蛋白是糖蛋白家族,其具有脂酰基水解酶和转移酶活性,并至多占根或块茎块茎中总可溶性蛋白的40wt.%。
可将蛋白酶抑制剂基于其分子量分为不同的组。不同组的蛋白酶抑制剂被鉴定为蛋白酶抑制剂I(分子量为约39kDa)、羧肽酶抑制剂(分子量为约4100Da)、蛋白酶抑制剂IIa和IIb(分子量为约20.7kDa)以及蛋白酶抑制剂A5(分子量为约26kDa)。这些不同组的蛋白酶抑制剂在总的根或块茎蛋白中的比例取决于根或块茎的品种。来自根或块茎的蛋白酶抑制剂具有广泛的潜在重要应用。例如,蛋白酶抑制剂已显示可用于治疗糖尿病、引起哺乳动物的饱腹感、降低皮肤癌的风险、抑制细菌的生长以及预防或治疗皮肤和肠的瘙痒炎症。
天然的根或块茎蛋白分离物可以是一般的根或块茎蛋白分离物(即基本上以其天然形式包含来自根或块茎的所有蛋白),或者它可以例如是马铃薯糖蛋白分离物或蛋白酶抑制剂分离物。任选地,如上所述可以进一步分级分离天然的根或块茎蛋白分离物以获得单独的蛋白级分。优选地,天然的根或块茎蛋白分离物是干燥的根或块茎蛋白粉末,其可以通过上述干燥方法获得。
可从浓缩的根或块茎汁获得的另一种产品包括游离氨基酸。游离氨基酸是未并入到蛋白中的氨基酸,因此其以分子溶解物质存在于浓缩的根或块茎汁中,在溶液中是游离的。
游离氨基酸包括天然存在的α-氨基酸丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸以及缬氨酸。此外,在本发明中,γ-氨基酸γ-氨基丁酸(GABA)被认为是氨基酸。
浓缩的根或块茎汁通常具有有利的游离氨基酸组成。来自根或块茎的游离氨基酸可以适当地以浓缩的根或块茎汁或者根或块茎氨基酸粉末的形式应用。因为分离根或块茎的蛋白分离物(天然的或变性的)不会导致游离氨基酸的伴随去除,所以蛋白耗尽型根或块茎汁也包含类似有利的游离氨基酸组成。有利的氨基酸组成使浓缩的根或块茎汁以及蛋白耗尽型根或块茎汁以浓缩溶液或粉末形式成为获得根或块茎氨基酸物质的有吸引力的原料。
采用任何上述方法可从浓缩的根或块茎汁获得根或块茎蛋白分离物,还产生第二根或块茎汁产品,其是蛋白耗尽型根或块茎汁。蛋白耗尽型根或块茎汁包含游离氨基酸。如上所述,蛋白耗尽型根或块茎汁包含基于干物质的至多1wt.%蛋白,优选至多0.5wt.%,更优选至多0.25wt.%,甚至更优选至多0.1wt.%。剩余蛋白的羰基含量小于4.7mmol/kg可溶性蛋白,优选小于4mmol/kg可溶性蛋白。
可将蛋白耗尽型汁液干燥以获得包含游离氨基酸的根或块茎粉末。该粉末也可以称为根或块茎氨基酸粉末(AAP)。根或块茎氨基酸粉末优选具有至少90wt.%,优选至少95wt.%,更优选至少98wt.%的干物质含量。可以通过在102℃的炉中将粉末干燥最多6小时,之后将样品在干燥器中冷却来确定干物质含量。可选地,可以通过冷冻干燥来确定干物质含量。在干燥之前和干燥之后称量样品,并且可以计算干物质含量。该根或块茎氨基酸粉末可以用作味道成分和/或增味剂,其赋予食品鲜味或厚味。优选地,味道成分和/或增味剂赋予鲜味。在另一可选的优选实施方案中,味道成分和/或增味剂赋予厚味。在优选实施方案中,根或块茎氨基酸粉末用作增加风味的植物提取物,或用作调味制品,用作天然调味品或食品成分。
在干燥以获得根或块茎氨基酸粉末之前,可以优选地浓缩蛋白耗尽型汁液,如例如通过如上所述的冷冻干燥,如通过将根或块茎汁冷却至-0.3℃至-16℃的温度以形成冰晶;并将冰晶与蛋白耗尽型根或块茎汁分离,以获得浓缩的蛋白耗尽型汁液。可选地,上述用于浓缩上述根或块茎汁的任何方法也可用于浓缩蛋白耗尽型根或块茎汁。进一步可选地,可以适当地应用于浓缩蛋白耗尽型汁液。
优选地,浓缩的蛋白耗尽型汁液具有至少30wt.%,优选至少40wt.%,更优选至少50wt.%,甚至更优选至少60wt.%,以及甚至更优选至少70wt.%的干物质含量。
通常,可以通过使用用于浓缩和干燥(含蛋白的)根或块茎汁或者根或块茎蛋白分离物溶液和粉末的任何上述方法实现蛋白耗尽型汁液的浓缩和干燥。
任选地,本发明的方法包括将三糖苷生物碱(triglycoalkaloid)(“TGA”)的含量降低至低于800mg/kg干物质,优选低于400mg/kg干物质,更优选低于320mg/kg干物质,优选低于200mg/kg干物质,甚至更优选低于100mg/kg干物质的步骤。该步骤可以在本发明的方法之前或之后,或者可以是中间步骤。可以通过Alt及其同事的方法(Alt V.,Steinhof R.,Lotz M.,Ulber R.,Kasper C.,&Scheper T.(2005)Eng.Life Sci.2005,5,No.6“Optimization of Glycoalkaloid Analysis for Use in Industrial Potato FruitJuice Downstreaming”)确定TGA的量。
降低TGA量的合适方法在本领域是已知的,并且包括例如吸附、提取以及热降解或酶降解或微生物降解。
可以优选通过WO 2008/056977或WO2008/069651中描述的方法实现TGA的吸附。简言之,这些方法包括从根或块茎汁中吸附糖苷生物碱至活性炭或粘土,然后过滤根或块茎汁以去除粘土或活性炭并获得已经去除TGA的根或块茎汁。
也可以采用与上述分离变性的根或块茎蛋白分离物类似的步骤通过加热去除TGA。
因此,本发明同样涉及可通过本发明的方法获得的根或块茎汁产品或者根或块茎氨基酸粉末,其中包含干物质含量为至少25wt.%,以干物质百分比计,至少16wt.%的游离氨基酸,以游离氨基酸的wt.%计,该游离氨基酸包含至少20wt.%,优选至少25wt.%的谷氨酰胺、谷氨酸和γ-氨基丁酸的总和,以及至少25wt.%,优选至少30wt.%的天冬酰胺和天冬氨酸的总和,其中根或块茎汁的总体色度以4.5wt.%的去矿物质水溶液在420、520和620nm处的吸光度之和来确定,所述吸光度之和小于0.7,优选小于0.6,更优选小于0.5。如上所述,根或块茎汁产品可以是浓缩的根或块茎汁或者蛋白耗尽型根或块茎汁。
优选地,可通过本发明的方法获得的根或块茎汁产品或者根或块茎氨基酸粉末的干物质含量为至少30wt.%,优选至少40wt.%,更优选至少50wt.%。在更优选的实施方案中,将根或块茎汁产品进行上述浓缩和/或干燥步骤,以获得根或块茎氨基酸粉末,优选地其中干物质含量为至少90wt.%,优选至少95wt.%,更优选至少98wt.%。
以干物质的百分比计,根或块茎汁产品或者根或块茎氨基酸粉末包含至少16wt.%的游离氨基酸。优选地,干物质包含至少19wt.%,更优选至少21wt.%,更优选至少23wt.%,甚至更优选至少25wt.%的氨基酸。
根或块茎汁产品或者根或块茎粉末的干物质中的氨基酸包含至少20wt.%,优选至少25wt.%,更优选至少30wt.%的谷氨酰胺、谷氨酸和γ-氨基丁酸的总和,以及至少25wt.%,优选至少30wt.%,更优选至少34wt.%的天冬酰胺和天冬氨酸的总和。通常,根或块茎汁产品或者根或块茎粉末中某种氨基酸的量表示为游离氨基酸的wt.%(包括GABA)。
优选地,谷氨酰胺、谷氨酸和γ-氨基丁酸的总和包含至少10wt.%的谷氨酸,优选至少20wt.%的谷氨酸,更优选至少30wt.%的谷氨酸。此外,天冬酰胺和天冬氨酸的总和优选包含至少15wt.%的天冬氨酸,更优选至少20wt.%的天冬氨酸。
在更优选的实施方案中,本发明的方法包括将蛋白耗尽型根或块茎汁进行酶处理的步骤。优选的酶处理包括将游离氨基酸天冬酰胺转化为天冬氨酸,和/或将游离氨基酸谷氨酰胺转化为谷氨酸和/或任选地转化为γ-氨基丁酸,或者将RNA转化为5’GMP和/或5’-AMP的酶处理。此类方法可以包括外源或内源酶。
可以通过在适合于各特定酶的pH和温度条件下将根或块汁液暴露于所需酶的作用下来实现对根或块茎的酶处理。这些条件在一定程度上重叠。
将游离氨基酸天冬酰胺转化为天冬氨酸的合适的酶包括例如PreventAse(DSM)、Acrylaway(Novozymes)、Crisantaspase、Colaspase、Elspar和Erwinase,优选为PreventAse。
优选的酶处理在4.5-7,优选为5.0-6.7,更优选为5.5-6.5的pH值下进行。进一步优选的温度为20-70℃,更优选34-45℃。
酶的剂量非常取决于酶,但是优选地,酶的剂量小于4000ppm,优选小于1000ppm,更优选小于500ppm。
将游离氨基酸谷氨酰胺转化为谷氨酸的合适的酶包括例如谷氨酰胺酶SD-100CS(Amano Enzymes,JP),pH为5.0-7.0,优选为6.2-6.8,更优选为约6.5。进一步优选地,温度为40-70℃,优选为50-70℃,更优选为55-65℃。
在又一优选实施方案中,酶的剂量低于1000mg/L,优选低于500,更优选低于250。可选地,在上述条件下,PreventAse(DSM)也可用于使得天冬酰胺向天冬氨酸的转化。
优选地,谷氨酰胺的酶转化产生谷氨酸。任选地,以此种方式产生的谷氨酸可以转化为γ-氨基丁酸。这可以通过酶转化来实现,例如使用谷氨酸脱羧酶。在更优选的实施方案中,谷氨酸脱羧酶在根或块茎汁中内源性存在,以使得谷氨酸转化为GABA。
另一种优选方法包括酶处理以将RNA转化为5’-GMP和/或5’-AMP。合适的酶包括例如RP-1(Amano酶,JP),温度为65-75℃,优选70℃,并且pH为4-7,优选为4.5-6.0,优选为约5.0。
在可选的优选实施方案中,内源核酸酶形式的根或块茎汁影响RNA向5’-GMP和/或5’-AMP的转化。这优选在6至9,优选7至8,更优选约7.5的pH下进行。进一步优选地,温度为60至75℃,优选为约70℃。
在更优选的实施方案中,将使得RNA向5’-GMP和/或5’-AMP转化的处理与Deamizyme 50.000(Amano enzymes)组合以将5’-AMP转化为5’-IMP。
如本领域已知的以及如上所述,可以去除上述酶转化之后溶液中剩余的任何酶,例如通过超滤。因此,本发明还涉及如上所述的方法,其还包括超滤步骤以去除残留的酶。
此类转化可以例如增加谷氨酸相对于谷氨酰胺的水平,以及天冬氨酸相对于天冬酰胺的水平,或者增加5’-GMP和/或5’-AMP和/或5’-IMP的含量。优选地,此类处理产生根或块茎汁产品或者根或块茎氨基酸粉末,其中谷氨酰胺、谷氨酸和γ-氨基丁酸的总和包含至少90wt.%的谷氨酸,优选至少95wt.%的谷氨酸,并且其中天冬酰胺和天冬氨酸的总和优选包含至少90wt.%的天冬氨酸,优选至少95wt.%。当将根或块茎汁产品或者根或块茎氨基酸粉末用作味道成分和/或增味剂时,该实施方案特别优选。
进一步优选地,5’-GMP和/或5’-AMP和/或5’-IMP的含量为至少400mg/kg干物质,优选至少600mg/kg干物质,更优选至少900mg/kg干物质,并且最优选至少1000mg/kg干物质。当将根或块茎汁产品或者根或块茎氨基酸粉末用作味道成分和/或增味剂时,该实施方案特别优选。
关于此点,可选的优选产品包含至少18wt.%的天冬酰胺和/或至少40wt.%的天冬氨酸和/或至少5wt.%的GABA,其表示为游离氨基酸的wt.%。
此外,如通过OPA分析所测定的,可通过本发明的方法获得的根或块茎汁产品或者根或块茎氨基酸粉末优选具有至少1000mmol/kg干物质,优选至少1400mmol/kg干物质,更优选至少1500mmol/kg干物质,甚至更优选至少1800mmol/kg干物质,甚至更优选至少2400mmol/kg干物质的游离胺含量。
游离胺含量可以通过0.1wt.%浓度的浓缩的根或块茎汁或者根或块茎粉末与邻苯二甲醛(“OPA”)试剂的反应以及随后在340nm处的分析来确定。
此外,根据ISO 4833-1/2013通过总活需氧计数板所确定的,通过本发明的方法获得的根或块茎汁产品或者根或块茎氨基酸粉末优选具有低于104CFU/克,优选低于103CFU/克的微生物计数。
此外,通过本发明的方法获得的根或块茎汁产品或者根或块茎氨基酸粉末优选具有小于500mg/kg DM,优选小于400mg/kg DM,更优选300mg/kg DM的酚酸含量。
此外,通过本发明的方法获得的根或块茎汁产品或者根或块茎氨基酸粉末优选具有低于800mg/kg干物质,优选低于400mg/kg干物质,更优选低于320mg/kg干物质,更优选低于200mg/kg干物质,甚至更优选低于100mg/kg干物质的糖苷生物碱浓度。
此外,通过本发明的方法获得的根或块茎汁产品或者根或块茎氨基酸粉末优选含有较低含量的美拉德产物。美拉德产物是在已知的分离方案中由多种内源化合物天然形成的产物。如此,应尽可能地减少它们的形成。可以通过羟甲基糠醛的量来估算美拉德产物的量。羟甲基糠醛的量优选应当小于5mg/kg干重,优选小于2.5mg/kg干重,更优选小于1mg/kg干重。此外,作为美拉德产物的另一指示剂的糠氨酸(furosines)优选低于300mg/kg干物质,更优选低于100mg/kg干物质,甚至更优选低于5mg/kg干物质,以及最优选低于4mg/kg干物质。
美拉德产物是当还原糖与氨基化合物(如蛋白、肽、氨基酸或胺)同时存在时形成的产物。美拉德产物的测定包括许多不同的产物,因为美拉德反应不只有一种途径。美拉德反应之后使用邻苯二甲醛分析测量游离伯氨基的量。可选地,根据Jeuring和Kupers的方案(Jeuring J.&Kuppers F.,(1980)J.Ass.Off.Anal.Chem.63,1215(“High PerformanceLiquid Chromatography of Furfural and Hydroxymethylfurfural in Spirits andHoney”),可以测定糠氨酸形式的产品生成,并且可以用HPLC和光度UV-检测器测定羟甲基糠醛。
此外,通过本发明的方法获得的根或块茎汁产品或者根或块茎氨基酸粉末优选具有400mg/kg干物质,优选至少600mg/kg干物质,更优选至少900mg/kg干物质,最优选至少1000mg/kg干物质的5’-核苷酸5’-GMP和5’-AMP以及5’-IMP含量。
本发明的方法的另一个优点是,为了获得如别处所限定的基本上没有颜色的产品和汁液,不需要进一步的处理,如阴离子交换或活性炭处理。然而,这些处理可以用于实现其它目的,如TGA去除或者去除有机酸。
可将本发明的根或块茎氨基酸粉末或者蛋白消耗型根或块茎汁有利地用作味道成分和/或增味剂,例如以添加剂的形式。这些组合物为食品提供强烈的鲜味或厚味。因此,本发明同样涉及在食品应用中使用根或块茎游离氨基酸作为味道成分和/或增味剂。
鲜味(umami taste)通常被视为美味(savory taste)。它是四种基本口味酸味、甜味、苦味和成味之后的第五种口味。鲜味主要归因于谷氨酸,但可以通过5’-核糖核苷酸、天冬氨酸和钾来促进。谷氨酸的鲜味也可以通过补偿比例的γ-氨基丁酸来增强和替代。这导致谷氨酸和低谷氨酸(MSG)鲜味产品的显着减少。
厚味被认为没有其自己的味道,但作为增加味道而发挥作用。据说它可以诱导味道的满口性(mouthfulness)、丰满度和连续性,但也可以提供最初的味道冲击(tastepunch)。确切的机制尚未完全了解。
优选地,该组合物提供强烈的鲜味。可选的优选组合物提供强烈的厚味。
因此,本发明的蛋白耗尽型根或块茎汁或者根或块茎氨基酸粉末极其适用于鲜味食品应用,如肉汤、肉羹、面条、调味品(dressing)、调味料、调味汁、现成的膳食或膳食套餐或其部分、香料、调味汁、调味酱料(condiment)、香料或香草成分或者腌泡汁。
添加到食品产品中可以是任何期望的浓度,如0.1-2.0wt%。
此外,可将氨基酸分离物用作食品补充剂。
出于简明扼要的描述目的,本文所述的特征作为相同或单独实施方案的一部分,然而,应当理解,本发明的范围可以包括具有所有或一些所述特征的组合的实施方案。
现在通过以下非限制性实例来阐述本发明。
总体色度的测定
将所有样品稀释至5.0Bx(对应于4.5wt%干物质),并在Eppendorf离心机中以14000rpm离心10分钟以去除不溶物。将白利糖度值低于5的材料按原样离心。将2等份的1mL各样品上清液引入比色杯中,并置于BioRad SmartSpec Plus分光光度计中。读取420、520和620处相对于去离子水空白的吸光度,一式两份并求和。如果吸光度高于1,则将样品在去离子水中精确稀释,直至可以读取吸光度。
干物质含量的测定
在分析天平上将预先称重的铝蒸发板上的2g等份样品精确称重,其中标准误差低于1mg。将样品引入真空干燥室中,在50℃低于50mbar的压力下操作并干燥过夜。将板从干燥室中取出,使其冷却至环境温度并再次称重。然后根据质量差异计算干物质含量。
游离胺水平的测定
通过监测胺基与邻苯二甲醛(OPA,CAS 643-79-8)之间的特定反应分析样品的游离NH2基团。
将5mg OPA溶解于100μL 96%乙醇制备OPA(SigmaAldrich,00681)储液。添加5μL2-巯基乙醇(Merck,8.05740.0250)。当所有物质均溶解于乙醇中时,添加10mL pH 10.5的100mM碳酸盐缓冲液。将该试剂远离直射光储存,并在一小时内使用。将样品精确稀释至大约0.1wt.%的浓度。向180uL OPA储液添加20μL稀释的样品,并在黑暗中孵育1分30秒,此时使用ThermoScientific Multiskan GO平板读取器读取340nm处的吸光度。
通过由浓度为0至5mM的谷氨酸标准溶液制备的校准曲线测定胺含量。
氨基酸含量的测定
如本领域已知的,使用HPLC-UV/FLU和/或Biochrom氨基酸分析仪,用经典的离子交换液相色谱以及柱后茚三酮衍生化和光度测定对样品的氨基酸进行分析。
糖苷生物碱水平的测定
基本根据Alt及其同事的方法(Alt V.,SteinhofR.,Lotz M.,Ulber R.,KasperC.,&Scheper T.(2005)Eng.Life Sci.2005,5,No.6“Optimization of GlycoalkaloidAnalysis for Use in Industrial Potato Fruit Juice Downstreaming”)测定根或块茎样品中三糖苷生物碱(TGA)的水平。
简言之,将样品溶解或稀释于含有20mM庚烷磺酸钠盐(VWR 152783K)的5%乙酸溶液中保持至少2小时。通过在环境温度下以9000g离心(Heraeus Multifuge 1SR,转子75002006)去除不溶物质,并将上清液经具有0.45μm GHP膜的GHP Acrodisc 13mm注射器式过滤器(PALL PN 4556T)直接过滤到1.5mL HPLC小瓶(VWR 548-0004)中,并盖上铝ci11mm橡胶/丁基/TEF盖(VWR 548-0010)。经Robotlon在线SPE系统(Separations)将样品自动引入SPE柱(Oasis HLB prospect-2/Symbiosis盒2.0x10mm粒径30μm)上。将糖苷生物碱洗脱到Hypersil ODS C18(250mm×4.6mm,5μm)柱上,并用pH 7.6的50%乙腈/磷酸盐缓冲液分离。使用Smartline UV检测器2520(Knauer)检测分析物,并通过由纯化的糖苷生物碱(α-茄碱,Carl Roth 4192,1和α-卡茄碱Carl Roth 2826,1)制备的校准曲线进行定量。
总酚酸含量的测定
根或块茎包含两种主要的酚酸,其特征为在326nm处的高特异性分子吸光度,即绿原酸和咖啡酸,其中第一种是迄今为止最丰富的。通过参考由纯化的绿原酸(0-5μg/mL,Caymans Chemical Company 70930)构建的校准曲线,通过测量根或块茎汁样品在326nm处的吸光度测定总酚酸含量。然后经线性回归计算酚酸水平(“CGA”)。
总悬浮固体的测定
将根或块茎汁稀释至4.5wt.%的干物质含量,并且使用UV/Vis分光光度计(BioRad SmartSpec Plus)在1cm光程的比色杯中针对去矿物质水测定620nm处的吸光度。对于吸光度高于1的样品,在去矿物质水中制备精确稀释液直至吸光度低于1。然后针对该稀释度对报告值进行校正。对于具有较低干物质含量的样品,测定在降低的干物质含量下进行,并以数学方法转化为4.5wt.%的干物质含量。
脂质含量的测定
通过Matyash及其同事的方法(Matyash V.,Liebisch G.,Kurzchalia T.V.,Shevchenko A.,&Schwudke D.,(2008)J Lipid Res.;49(5):1137-46“Lipid extractionby methyl-tert-butyl ether for high-throughput lipidomics”)测定样品中的脂质含量。
总体色度的测定
将总体色度确定为4.5wt.%的固体溶液在420、520和620nm处的吸光度之和。在测量之前将样品在Eppendorf管中以最大rpm离心,以防止浑浊影响颜色。对于具有不同固体含量的汁液,可将溶液例如稀释至4.5wt.%以直接确定总体色度,或者可以通过调节固体含量以数学方法获得总体色度,例如在汁液的固体含量低于4.5wt.%(重量)的情况下。总体色度可以缩写为“色度”。
实施例1:FC马铃薯汁液的产生
通过冷冻结晶产生马铃薯汁液浓缩物
由工业淀粉马铃薯制备马铃薯汁。将该材料在降低的温度下通过絮凝预处理或者原样使用。未经处理的马铃薯汁含有42±7g/kg干物质的脂质。
通过低温形式的絮凝程序进行马铃薯汁的絮凝。简言之,通过将900L马铃薯汁冷却至15℃并引入11mg/L的聚丙烯酰胺(Superfloc A150,Kemira)、650mg/L的聚单宁(Bio20,Servyeco)和50mg/L k-卡拉胶(Gelcarin GP812,FMC biopolymer)进行絮凝。该处理将马铃薯汁中的脂质含量降低至低于25g/kg干物质。低温状态将絮凝物的初始沉降速度从8cm/h改变为50cm/h。使汁液通过5kDa的PES超滤膜(Koch)而从汁液中去除蛋白。
将澄清的马铃薯汁和未经处理的对照汁液分别在冷冻浓缩装置(EFC分离物BV和ThorIce)中进行冷冻浓缩。将液体预冷却至1℃并引入至-0.3℃至-16℃下的结晶室中以形成冰浆。
通过发生器产生的浆状冰是低温“浆”,其由通过刮擦Thor-Ice发生器(Thor-Ice,Iceland)内部而产生的许多小晶体组成。与块状片冰相比,冰晶很小。与任何其它类型的冰相比,小的浆状冰颗粒具有高于任何其它冰型的热传递。冰颗粒中的球状晶体表现出良好的流动性,这允许通过传统的泵和管道进行简单流动。小尺寸的晶体流入裂缝并提供更大的表面接触,因此比其它传统形式的冰冷却(如片状、块状或壳状)的冷却速度快得多。
该制冰机的独特特性是其采用模块化技术(Thor-Ice)开发而成。通过横向扩展可对该过程进行放大。由于采用了自适应冷冻装置,可以根据工艺流程和传热调节/平衡制冷量,可以生产范围为10%至90%以上的不同密度水平的浆状冰。当刮刀产生的扭矩超过一定值时,通过控制系统将热制冷剂输送到换热表面,防止冰堵。
任何给定时刻的确切汁液冷冻温度取决于溶解固体的水平。通过制冰机自动调节给予系统的能量,将使冰的产生保持恒定,而无论汁液浓度如何。经配备有80微米滤布的真空带式过滤器连续回收冰晶,并用预冷的汁液(1℃)洗涤,将其重新引入结晶室中。上述洗涤用于增加冰的纯度,同时将液体用于反应器进料。以最多220kg/小时的速率回收冰。(100至220kg/h)。
在此阶段,由于结垢未经处理的马铃薯汁不能几乎即刻过滤,而澄清的脱蛋白汁液浓缩高至40wt.%干物质而无任何明显的堵塞。
在单独的实验中,使用上述絮凝将从淀粉提取过程获得的马铃薯汁进行脂质去除预处理,并与原汁进行比较。因此,将不含脂质的含蛋白汁液与含有脂质的含蛋白汁液进行比较。脂质去除导致TSS伴随去除,这可以通过不含脂质的汁液在620nm处具有0.3的吸光度和含有脂质的汁液在620nm处具有6.5的吸光度看出。
在这种情况下,脂质去除也导致有效的冷冻浓缩,而含有脂质的汁液不能进行冷冻浓缩,因为过滤器立即堵塞。
进行多种不同的预处理(微滤、离心、絮凝、叠片式分离;参见表1),以实现脂质的去除。在除了使用低速离心之外的所有情况下,结果可与上述结晶温度和过滤性方面相当。使用微滤、高速离心和絮凝,可使马铃薯汁冷冻浓缩。使用低速离心,过滤性不要而不能进行冷冻浓缩。
微滤:使马铃薯汁通过特定孔径大小的膜(0.1至10μm)以分离微生物和悬浮颗粒。未经处理的汁液以约1-3m/s的相对较高速度和较低至中等压力(约100-400kPa)与片状或管状形式的半透膜平行或相切通过。通常将泵安装在处理设备上以允许液体通过膜过滤器。
-高速离心。将20mL马铃薯汁以10500g进行离心,持续10分钟;
-低速离心。将马铃薯汁以2900g离心1分钟,以模拟工业马铃薯汁加工中马铃薯汁通常经历的g力和停留时间。
分离器:碟片式分离器使用高离心力在单一连续过程中分离固体。当使较密的固体经受这种力时,它们被迫向外抵靠转筒壁,而较低密度的液相形成同心内层。插入特殊板(“碟片”)提供额外的表面沉降区域,这有助于加速分离过程。
碟片式分离器具有四个主要部分的特征。
1.入口区:入口区域将汁液加速到旋转碗的速度。良好的入口设计还可防止发泡,减少产品中的剪切力,将温度升高最小化,并避免干扰筒中发生的分离过程。
2.碟片区:悬浮(和较重)的颗粒被传送到片间的空间,同时其被收集在固体排放部分中。
3.液体排放部分:一旦分离,则将不含脂肪的马铃薯汁从设备顶部输送出分离器。
4.固体排放部分:被去除的固体从位于机器底部的部分连续排出。
表1:预处理相对应的干物质含量(%)、总悬浮固体含量(OD620nm)和脂质含量(%)以及进行冷冻浓缩的可能性
实施例2:悬浮固体的许可水平
由于汁液中的悬浮固体堵塞了本来用于去除小冰晶的过滤器,因此未经处理的马铃薯汁的有效冷冻浓度受到阻碍。虽然可以容忍少量的悬浮固体,但是更多量的悬浮固体则变得越来越成问题。对在0.2bar压力差下通过40微米滤布的马铃薯汁中的悬浮固体的许可水平进行研究,以浊度表示。
将如实施例1中所述的絮凝的马铃薯汁与马铃薯“冷馏分”(即可在絮凝之前获得的一定量的马铃薯汁)混合,以形成具有控制量的悬浮固体的混合物。使这些混合物在使用VCP-80泵(VWR)维持的0.2bar压力差下通过覆盖在55mm直径布氏漏斗的40微米的滤布(Sefar 07-40/25)。记录通过滤布直到过滤器堵塞的液体的量,最大为1升。
表2:浊度对通过40微米滤布直至堵塞的马铃薯汁量的影响
结果表明,TSS水平的增加会引起过滤器堵塞。本领域技术人员将会理解,可以通过增加过滤器孔隙度、添加助滤剂或者连续清洁过滤器的任何类型的操作来减少堵塞。然而,在所有情况下,增加的悬浮固体水平对冷冻浓缩过程的经济性是不利的。
实施例3:脂质的许可水平
马铃薯汁中脂质的存在妨碍了冷冻浓缩的应用。马铃薯脂质具有干扰冰晶形成的倾向。在定义为至多28g/kg干物质脂质以及优选更少的不含脂质的条件下,冷冻浓缩产生冰晶“浆”,其分散在含有溶解的马铃薯组分的液态水中。随着越来越多的水冻结成冰晶,液体变得越来越浓。
相反,如果存在高水平的脂质物质,则不会形成适当的冰浆/水系统,而是形成含有最初存在于汁液中的所有组分的“冰淇淋”状结构。
这种现象看起来类似于制冰的现象,其中包含脂质导致“冰淇淋”,而脂质的缺乏产生“冰沙”型的冰。
通过对具有确定的脂质含量的马铃薯汁混合物进行冷冻浓缩来确定增加马铃薯汁中脂质的量的影响。通过将根据实施例1的絮凝而澄清的马铃薯汁与富含脂质的马铃薯“冷馏分”(即可在絮凝之前获得的一定量的马铃薯汁)混合来制备这些混合物。然后将30mL等份的这些混合物引入在-20℃下用乙醇连续冷却的不锈钢碗中。通过在200rpm下操作的机械台面混合器来提供搅拌。通过目视检查评估所得物质。
实施例4:通过脂质去除并随后冷冻浓缩获得的产品与通过已知处理获得的产品进行比较
如下所述,将实施例1中的物质(在本实施例中称为“样品1”且标记为“FC”)与基于文献方法制备的不同制备物进行比较。
样品2,马铃薯汁“原样”:将工业淀粉马铃薯块茎(Solanum tuberosum‘Seresta’)在配备有研磨盘的厨房台面榨汁机(Braun)上磨碎。将基本不含淀粉和纤维的汁液“原样”使用。
样品3“GB”,根据Edens等WO 97/42834(1997“Novel Food Composition”)的马铃薯蛋白溶液:在1500mL马铃薯汁液中加入4.5g CaCl2*2H2O(SigmaAldrich C3881)和2.7gNa2HPO4*2H2O(Merck 1.06580),并搅拌5分钟。使用5M NaOH溶液将pH调节至7.5。通过使用6风挡水平转子在Mistrall 6000离心机中以4500rpm离心1分钟而从马铃薯汁中清除颗粒物质。收集上清液并在装有10kDa聚醚砜MWCO膜(Millipore,PGLC 15005)的超滤装置上浓缩,于3bar下操作。超滤之后,将浓缩物用含有200mg/L NaHSO3(Merck,1.06657)的去矿物质水稀释,并在稀释至1%w:v蛋白浓度的样品中进行渗滤。将得到的蛋白溶液冻干并在使用前保存于环境温度下。
样品4“PM”是获自荷兰Gasselternijveen的马铃薯淀粉厂的Protamylasse(Avebe)。Protamylasse是蛋白从马铃薯汁凝固之后剩余的汁液的浓缩物。
样品5“UL”和6“UL+AC”根据Batenburg等2015“Potato derived flavorenhancing composition and method for the manufacture thereof”,WO2015000606中描述的方法,在进行(UL+AC)和不进行(UL)活性炭处理的情况下,制备。
将2kg工业淀粉马铃薯(Gasselternijveen,Avebe的马铃薯淀粉厂)在配备有碾磨盘的厨房台面榨汁机上磨碎。将汁液经2号烧结玻璃过滤器(Robu H11,Borosilicate)过滤,并经S&S595布氏过滤器(Schleicher&Shüll,311.611)再次过滤。通过在电热板上将溶液煮沸8分钟并过滤沉淀物来去除蛋白。将滤液用冰水冷却,并保持原样(样品5)或用10g/LNorit CA Plus活性炭在4℃处理过夜(样品6)。经S&S595布氏过滤器通过过滤去除大部分碳,同时经0.45微米过滤器(Pall,PN AP-4438T)去除细粒。
根据专利申请EP 14183425.9中的方法,通过絮凝马铃薯汁制备样品7“来自絮凝物的液体馏分”。用等体积的水萃取固体物质,得到样品。
表4:获得的产物与多种已知方法中获得的产物比较
a)富含蛋白的样品,其不包含有显著水平的游离氨基酸
b)氨基酸水平表示为克氨基酸/kg干物质样品
c)CGA=绿原酸,马铃薯中的主要酚酸
d)HMF=羟甲基糠醛,其为美拉德产物的重要指示物。
e)nd=未检测到
当通过冷冻浓缩获得产品时,总体色度要浅得多,其随着汁液成分的进一步降解而变得更深。
热处理的马铃薯汁含有降低水平的谷氨酰胺和增加水平的焦谷氨酸。此外,暴露于热导致早期美拉德产物糠氨酸的增加。深度热处理导致产生可检测水平的羟甲基糠醛(HMF)。
实施例5:能量需求
马铃薯汁溶液的浓缩基本上是以液相为代价而实现固相的富集。这种分离可以通过多种方式实现,主要通过机械分离或相变实现。相反,相变浓缩通过增加或降低给定溶液(水混合物)的温度来进行。从环境条件开始,可以将水蒸发或冷冻;然而,与这些相变相关的能量损失(视为初始能量)分别为2260kJ/kg和334kJ/kg。
因此,加热处理的主要缺点是高能耗和热引起的感观恶化(颜色变化、异味形成)以及营养特征。
热浓缩
当前马铃薯汁的蛋白去除和浓缩直至55%的干物质含量(protamylasse产生)是通过热处理进行的。
使用高压蒸汽使马铃薯汁的温度从45℃升高至105℃以完成蛋白凝固和浓缩。
使用下述等式进行理论计算:
[等式1]
其中:
-m=质量流率(kg/h);
-Tp=相变温度(K);
-Td和Tf=分别为入口和出口温度(K);
-Cp进料=Tp以下,第一相的比热容(kJ/kg K);
-Cpconc=Tp以上,第二相的比热容;
-Cp蒸汽=Tp以上,第二相的比热容;
-ΔHp=相变的潜热(对于蒸发为2260kJ/kg)。
从等式1得到的值是kJ/h,这是功率的单位。将此值乘以3600秒(1小时)得到能量,单位为kJ/s或kW。
冷冻浓缩
同样作为相变过程,等式1也适用于此。将澄清的马铃薯汁从15℃降低-15℃(ΔT)。采用冰(cpice)的热容,且在0℃,1bar的压力下水的相变ΔHp为334kJ/kg。假定离开冷冻浓缩装置的浓缩马铃薯汁具有55%干物质的终浓度。
由于水的蒸发和融化的两个焓之间的比率以及当溶液冷却时温差(ΔT)较小,冷冻浓缩的能耗的理论计算显示出相对于热处理具有88%的能量减少。
来自设备的实际能量使用的单位能耗表明,相对于工业蒸发装置,冷冻浓缩可以实现64%的节能。
对于冷冻浓缩技术,涉及主要能耗的单元是结晶器(制冰机)。其效率不仅取决于温差,还取决于停留时间,其必须不超过几秒以使该过程在能量上可行。这是强烈建议具有预冷系统的原因。作为工艺集成的可能解决方案,生产的冰可以用作无成本的冷却介质,因为它不需要任何进一步的纯化程序(冰纯度≥98%)。
实施例6:谷氨酰胺和天冬酰胺转化为谷氨酸和天冬氨酸
氨基酸天冬酰胺和谷氨酰胺通常被认为是无味的,但可以通过商业酶制剂转化为其赋予鲜味的对应物天冬氨酸和谷氨酸。
获得了两种此类酶制剂;来自DSM的PreventAse以及来自Amano的SD-C100S。
在人工马铃薯汁中确定了谷氨酰胺转化的最佳酶。然后将每种酶在适当条件下应用于浓缩的蛋白耗尽型马铃薯汁,然后分析其氨基酸含量。
通过溶解7.4g/L柠檬酸(Merck 1.00244),溶解7.4g/L KCl(Prolabo26759.291),并用1M-5M KOH调节pH至数值3、4、5、6和7来制备人工PJ。谷氨酰胺(ApplichemA3734)分别以1.9g/L或3.2g/L的浓度溶解,对应于马铃薯汁中的典型水平。以0.1%(SD-C100S)或0.4%(Preventase)的水平向这些样品中添加酶。随后在24、31、42、48或60℃下孵育30分钟。通过加入0.10体积的1M NaOH淬灭反应。将50μL等份的这些样品稀释为2.5mL终体积,并引入Berthelot分析。该方法检测在Gln或Asn转化为Glu或Asp时释放的氨。将100uL稀释的样品加入微量滴定板中。向每个孔中添加:20uL含10%苯酚的乙醇;20uL5g/L硝普钠;50μL由1份次氯酸钠溶液和4份包含20%柠檬酸三钠和1%NaOH的溶液制备的氧化溶液。允许反应在环境条件下进行之后,通过测量640nm处的吸光度来定量形成的颜色复合物。用0-100微摩尔浓度碳酸铵构建校准曲线。
两种酶的pH和温度最佳值显示于等高线图中。在pH和温度方面Amano材料都存在明显的最优化。相反,DSM酶仅受温度的轻微影响,但对pH反应强烈。
在脱蛋白的浓缩马铃薯汁中测试两种酶产生天冬氨酸和谷氨酸的能力。
在环境温度(约24℃),pH 6.0下,用4mg/L的PreventAse(DSM)处理150mL汁液。在引入酶之前,在孵育1、2、24和48小时之后取等份试样。在pH 6.5和60℃下用1mg/mL的AmanoSD-C100S处理1升汁液。在引入酶之前,在孵育1小时、3小时和24小时之后取等份试样。根据上述方法分析这些样品的游离氨基酸。
SD-C100S仅产生谷氨酸,而Preventase产生天冬氨酸(快速)和谷氨酸(更慢)。
表5:采用PreventAse(pH 6.0和环境温度下,4g/L)将天冬酰胺转化为天冬氨酸以及将谷氨酰胺转化为谷氨酸。氨基酸表示为g/kg干物质。
表6:采用Amano SD-C100S(pH 6.5以及60℃下,1mg/L)形成谷氨酸
实施例7:RNA向5’-核苷酸的转化
在核苷酸中,只有五元嘌呤核苷酸、5’-AMP、5’-GMP和5’-IMP赋予鲜味。这些核苷酸是通过适当的酶酶促降解核酸而产生的。在不利的条件下,内源酶可以将核酸降解为没有鲜味的3’-核苷酸。制备了四种不同的脱蛋白马铃薯汁浓缩物并将其暴露于Amano RP-1G(RNase,Amano,Japan)。
从如实施例1中所述制备的絮凝的马铃薯汁开始,如下制备浓缩物:
浓缩物A:经5kDa膜通过超滤将马铃薯汁脱蛋白。回收渗透物并通过反渗透浓缩,以及通过蒸发进一步浓缩。
浓缩物B:经5kDa膜通过超滤将马铃薯汁脱蛋白。回收渗透物并通过蒸发浓缩。
浓缩物C:通过使蛋白与混合模式离子交换树脂结合而将马铃薯汁脱蛋白。回收蛋白耗尽型汁液并通过反渗透浓缩,以及通过蒸发进一步浓缩。
浓缩物D:通过使蛋白与混合模式离子交换树脂结合而将马铃薯汁脱蛋白。回收蛋白耗尽型汁液并通过反渗透浓缩,以及通过冷冻结晶进一步浓缩。
将50mL等份的所有汁液调节至pH 5.0并在95℃下孵育10分钟以使内源酶活性失活。各自保留25mL作为未孵育的对照,而另外25mL用0.1g/LAmano RP-1G在70℃下处理1小时。将这些样品冷冻并送出进行外部分析。通过HPLC在Shimadzu WAX-1柱上测定5’核苷酸的水平,其中在260和280nm处进行双波长检测。最主要的5’-核苷酸是5’-IMP,如表7报告。所有五元嘌呤核苷酸的总和也报告于表中。
表7:用Amano RP-1G处理之前和之后的5’核苷酸。
经膜技术制备的浓缩物显示了相对较低水平的5-元核苷酸。显然,这些核苷酸所来源的RNA不能穿过超滤膜。FC方法产生最大量的5-元核苷酸,并且还显示了暴露于核酸酶时这些核苷酸的增加量最大。这证明了冷处理保留了聚合形式的RNA。
实施例8:作为温度和时间函数的马铃薯汁中脂质的水解和氧化降解
在不同温度下在45分钟的过程中测定脂质的分解程度。简言之,将预冷的马铃薯(4℃)磨碎并将汁液在3℃的温度、在22℃的环境温度或者在37℃的加工温度下孵育。由于在工业规模的加工过程中马铃薯汁的加工、处理和泵送产生废热,因此通常采用30至40℃的马铃薯汁温度。
在15、30和45分钟孵育之后,将5mL等份的马铃薯汁直接移液到5mL氯仿(Merckl.02445)和10.5mL甲醇(Prolabo 20847.347)的混合物中,以淬灭任何正在进行的酶促反应,并促进脂质提取。根据Bligh&Dyer的方法进行该提取。将终提取物在预先称重的管中真空蒸发至干燥,并通过在Satorius分析天平(1712型)上称重来测定由此回收的脂质物质的量。然后将回收的脂质物质重新溶解在5mL己烷(Alfa Aesar 33321)中用于进一步分析。
根据Rouser的方法(Rouser,G.,Fleischer,S.&Yamamoto,A。(1970)Lipids 5,494-496)测定磷脂水平,同时使用苔黑酚方法测定糖脂水平。简言之,将100μL等份脂质提取物在玻璃管中蒸发至干燥。将200mg苔黑酚(SigmaAldrich 447420)溶解于100mL 70%v∶v硫酸(Merck 1.00731)中。将2mL该溶液添加至各玻璃管中并在800℃下孵育20分钟。在冷却至环境温度之后,在Multiskan Go(Thermo Scientific)上读取505nm处的吸光度,并相对于由葡萄糖(Merck 8337.0250)制备的校准曲线测定糖脂水平。
通过Shanta和Decker的方法(Shanta,N.C和Decker,E.A,1994,J.AOCS Int,77,p421-4“Rapid,sensitive,iron-based spectrophotometric method for determinationof peroxide value of food lipids”)估算多不饱和脂肪酸的初级氧化产物氢过氧化物。简言之,通过将含0.132M BaCl2(Prolabo 21716.266)的0.4M HCl与等体积的0.144M硫酸铁七水合物(SigmaAldrich F7002)混合来制备硫氰酸铁试剂溶液。将该溶液与等体积的3.94M硫氰酸铵(Prolabo 21344.237)混合。将100uL己烷溶解的脂质物质混合到1.4mL甲醇/正丁醇(Prolabo 20808.325)(1∶1v∶v)中,随后添加15μL硫氰酸铁试剂并充分混合。20分钟之后,读取510nm处的吸光度,并与由氢过氧化枯烯(SigmaAldrich 247502)制备的校准曲线的吸光度进行比较,且表示为吸光度单位。
根据美国油类化学家协会的方法(AOCS,2004,Official method Cd.18-90in:Official methods and recommended practices of the American Oil ChemistsSociety),通过测量对-茴香胺值(pAV)估算二次氧化产物。该方法检测脂肪醛,特别是不饱和脂肪醛。通常认为较低的pAV值表示脂肪酸有较少降解。
简言之,往1.7mL己烷溶解的脂质提取物中添加0.3mL 20mM对-茴香胺(SigmaAldrich A88255)。在10分钟之后,相对于己烷空白对照,读取350nm处的吸光度。表8报告了这些分析的结果。
表8:马铃薯汁中脂质的水解和氧化降解
从表8中可以看出,完整的糖脂和磷脂随时间降解,特别是在升高的温度下。初级氧化产物在较高温度下以稍高的水平存在,但在所有情况下它们的水平均低于定量水平。相反,由pAV值表示的二次氧化产物在较高温度下随时间快速增加。
实施例9:蛋白耗尽型马铃薯浓缩物/提取物和富含天冬氨酸的蛋白耗尽型马铃薯浓缩物/提取物的味道感知
用蛋白耗尽型马铃薯提取物可以提高或增强四种基本味道:成味、甜味、酸味和苦味。用马铃薯提取物还可以提高第五种味道,鲜味。此外,可以增强机械、疼痛和热味觉。马铃薯提取物的确切作用取决于其存在的基质以及基质本身存在的味道。对基于水和基于脂肪以及成味和甜味系统进行区别。用5或10人的小组盲法(单方面)进行品尝。
从表9中可以看出(其中将马铃薯提取物与不含有马铃薯提取物的参考物质进行比较),存在许多不同的感觉组合。大多数感觉可能与参考物质的初始组成有关,如存在香料、辣椒和芹菜从而感觉到辣味增强。当有盐存在时,特别是不存在其它香料或香草时,则会感觉到成味增强。除了此种味道感知之外,在马铃薯提取物的存在下,乳脂口感、持久的味觉感觉和某些特定的味道也得到增强,例如奶酪、柑橘类水果、肉。在含酒精饮料的情况下,可以感知到更强烈的酒精感。
从表10中可以看出(其中将马铃薯提取物与富含天冬氨酸的马铃薯提取物进行比较),在味觉方面存在一些趋势。马铃薯提取物+Asp比单独的马铃薯提取物更经常地增强甜味,这可能与有助于鲜味的天冬氨酸有关,并且鲜味增强了甜味和成味。在存在5’-核苷酸的情况下,甚至进一步地增强了鲜味。此外,含有天冬氨酸的马铃薯提取物比单独的马铃薯提取物更能增强特定的风味。对于马铃薯提取物,观察到乳脂口感,而对于含有天冬氨酸的马铃薯提取物则观察到较少的乳脂口感。马铃薯提取物原样进一步增强了辛辣味。
实施例10:冷加工的马铃薯蛋白功能
加工
用换热器将新鲜马铃薯汁(PJ)冷却至18℃,并通过絮凝和随后的沉降进行预处理。剩余的汁液称为澄清马铃薯汁(CPJ),并在如上所述的分离器上精制。CPJ在620nm处的吸光度<0.3,并且脂质含量为12g/kg干物质。
通过经实施例1中描述的方法采用冷冻浓缩技术将CPJ浓缩至约30wt%干物质来制备冷冻浓缩的总马铃薯浓缩物(FC TPoC)。
通过在配备有5kDa膜截留的螺旋缠绕的Koch膜的超滤(UF)系统上浓缩CPJ来制备冷冻浓缩的总蛋白浓缩物(FC TPC)。如实施例1中所述,使用冷冻浓缩技术(EFC分离)将UF的保留物浓缩至约30wt%DM。
通过在配备有5kDa膜截留的螺旋缠绕的Koch膜的UF系统上针对去矿物质水对CPJ进行渗滤来制备冷冻浓缩的渗滤总蛋白浓缩物(FC dTPC)。
然后通过冷冻干燥(Sublimator 2x3x3,Zirbus Technology BV,工艺参数:低真空(0.05mbar的高真空),深度冷冻(-55℃))干燥FC TPoC、FC TPC和FC dTPC。
不用冷加工而用如专利WO 2008069650 A1中所述的层析产生名为TPI 1和TPI 2的两种总蛋白分离物(TPI),并且采用热凝固的总蛋白分离物(HC PI,可获自Avebe,荷兰)作为比较。通过喷雾干燥来干燥TPI,通过闪蒸干燥来干燥HC PI。
组成
获得的FC浓缩物包含所有马铃薯蛋白,但根据工艺不同,总蛋白含量存在差异,使其为总马铃薯浓缩液(TPoC)或总蛋白浓缩液(TPC或dTPC)。干燥浓缩物以及TPI和HC PI的组成可见于表11。
功能
对几种蛋白功能如溶解度、乳化能力和胶凝强度进行了测试。
溶解度
通过制备50mL 5wt%蛋白分散液(A)来测定溶解度。然后将10mL转移到新管(B)中。将管(B)以800g离心(Heraeus Mulitfuge 1S-R,Thermo Electron Company)10分钟,并将上清液移入新管(C)中。在设定为150℃的卤素水分测定仪(HR83,Mettler Toledo)上测定管C中的上清液和管A中的蛋白分散液的干物质含量持续15分钟。然后将溶解度表示为C中的DM%除以A中的DM%乘以100%。
乳化能力
通过制备50mL含有0.5g NaCl的2wt%蛋白分散液来测定乳化能力。用HCl将蛋白分散液的pH调节至4.5。添加约100g葵花油(Butella),并用Ultraturrax(IKA T18digital)以10000rpm制备预乳液,持续30秒。将预乳液转移到预先测定皮重的Hobart碗(N50)中,称重,然后以最大速度(3)打浆,同时用泵(Easy-load Masterflex,Cole ParmerInstrument Company)以25转将葵花油不断送入碗中。一旦乳液被破坏,则停止泵并测量乳液的重量。将乳化能力计算为每克粉末的油量(g)。
胶凝强度
通过测量蛋白凝胶上的最大力(N)来确定胶凝强度。通过在脱矿物质水中制备8wt%蛋白分散液来制备凝胶。用HCl或NaOH将pH调节至3.0或7.0,并将电导率设定为11mS/cm或14mS/cm,除非初始蛋白溶液的电导率高得多。将蛋白分散液在95℃的水浴中加热45分钟,然后将分散液在冰箱中冷却过夜。第二天,在配有5kg称重传感器和10mm圆柱状探头的质构分析仪(Stable Microsystems)上测定胶凝强度。在8mm的距离内测量压缩力,测试前的速度为1.5mm/s以及测试速度为1.5mm/s。
表11:与热凝固的蛋白分离物(HC PI)和两种总蛋白分离物(TPI 1和2)相比,冷冻浓缩(FC)的总马铃薯浓缩物(FC TPoC)、冷冻浓缩的总蛋白浓缩物(FC TPC)、以及冷冻浓缩和渗滤的总蛋白浓缩物(FC dTPC)的组成和物理化学特性。
冷冻浓缩样品的蛋白含量低于HC PI和两种TPI,但是所有冷冻浓缩样品的溶解度均远高于HC PI和TPI。溶解度是产品功能的一个非常重要的特性。除了渗滤形式之外,冷冻浓缩样品的电导率远高于粉末浓度为10wt%的HCPI和TPI的电导率。电导率是样品中存在矿物质的指示,因此表明FC样品仍然包含大量天然存在于马铃薯中的矿物质,因为在加工过程中没有添加缓冲剂、盐或其它溶剂。通过层析法生产TPI,其中使用洗脱缓冲液并从马铃薯汁流中吸附蛋白。因此,TPI中的电导率要低得多,并且马铃薯的天然矿物质平衡受到干扰。矿物质平衡对马铃薯蛋白的最终功能有很大影响。
图6显示了冷冻浓缩物质的乳化能力(EC)对比HC PI和TPI的乳化能力(EC)。总体而言,冷冻浓缩物质的EC高于HC PI,并且高于TPI,其中HC PI根本就不能使乳液稳定。
图7显示了pH 3下冷冻浓缩的马铃薯和蛋白浓缩物的乳化能力(EC)与总蛋白分离物进行比较。
在相似的干物质含量下,在pH 7和pH 3下,冷冻浓缩的dTPC的胶凝强度远高于TPI1的胶凝强度(图8)。HC PI在任何浓度和pH下均不能形成凝胶。
在凝胶中相似的蛋白重量下,在pH 7下,冷冻浓缩的dTPC、TPoC和TPC的胶凝强度高于TPI(和HC PI,图中未显示)的胶凝强度。在pH 3下,FC TPoC的胶凝强度为零,因此低于TPI 1的胶凝强度,但FC TPC和FC dTPC的胶凝强度均高于TPI 1(和HC PI)的胶凝强度。这些特性对于广泛范围的食品都很有意义。
实施例12
通过与实施例1一致的多种预处理制备蛋白样品。蛋白样品包括未预处理的样品以及通过微滤、低速离心和絮凝制备的样品。基本上根据Levine等的方法(Levine R.L.,Garland D.,Oliver C.N.,Amici A.,Climent I.,Lenz A.G.,Ahn B.W.,Shaltiel S.,&Stadtman E.R.(1990)Methods Enzymol.;186:464-78.“Determination of carbonylcontent in oxidatively modified proteins.”)测定反映蛋白降解量的羰基含量。
对于每种样品,将含有4-8mg蛋白物质的等份试样稀释于1.8mL 1-丙醇(Al9902,Alfa Aesar)中以溶解残留的脂质并沉淀蛋白。将样品在超声浴中超声5分钟,并在Eppendorf离心机中以14 000rpm离心5分钟。用1.8mL 1-丙醇将沉淀物再洗涤两次,并溶解于500μL含有10mM 2,4-二硝基苯肼(DNPH,04732,Sigma Aldrich)的2M HCl中。将所得物质在黑暗中孵育1小时,每10分钟充分混合。向每个管中添加500uL 20%三氯乙酸(T9159,Sigma Aldrich),随后在冰上孵育10分钟以沉淀蛋白。通过离心回收蛋白,并用1mL 1∶1的乙醇(ProLabo 83804.360)和乙酸乙酯(109623,SigmaAldrich)的混合物洗涤两次以去除未结合的试剂。通过在6M胍/HCl(0287,VWR)中于37℃孵育1小时而使蛋白颗粒溶解,同时每10分钟充分混合。通过离心从得到的溶液中去除不溶解的物质,并相对于6M胍/HCl溶液读取370nm处的吸光度。使用22000L mol-1cm-1的摩尔消光系数由吸光度计算羰基含量。为了解释沉淀步骤中的蛋白损失,经Sprint分析(Sprint Rapid Protein Analyzer,CEM)在胍溶液中测定的最终蛋白浓度。结果显示于表12中。
表12:预处理类型对蛋白降解的影响
从这些结果可以清楚地看出,絮凝导致最少的蛋白降解,因此当用冷冻浓缩分离时,絮凝产生最高质量的产品。
实施例13:天然马铃薯蛋白产品的组成和功能(比较)
几种天然马铃薯蛋白产品在现有技术中是已知的。为了评估本方法是否产生化学上不同的蛋白产品,遵循获得天然马铃薯蛋白产品的已知方法,并将得到的产品与使用本发明的方法获得的产品进行比较。
比较产品1:
根据WO 97/42834制备的天然马铃薯蛋白
往200升含有200mg/L亚硫酸氢钠的新鲜工业淀粉马铃薯汁(Avebe,Gasselternijveen)中添加200克CaCl2*2H2O。将混合物搅拌5分钟,然后添加360克Na2HPO4·2H2O,随后另外搅拌5分钟。使用20%NaOH溶液将pH调节至7.5,并使混合物以100L/h通过分离器以将沉淀物与上清液分离。弃去沉淀物,并在配备有Koch 5kDa膜的超滤装置上将上清液浓缩至15升的终体积。将该浓缩物用45升含有9克亚硫酸氢钠的脱矿物质水再次渗滤至15升的终体积。将4升冷冻保存,同时使用175℃的入口温度和75℃的出口温度将11升进行喷雾干燥,得到灰白色粉末。该物质的游离氨基酸含量为12.8g/kg DM。
比较产品2:
根据US2010/0087628的天然马铃薯蛋白
稍微修改程序:通过在沉淀池中添加200mg/L亚硫酸盐获得具有低至中性pH的天然马铃薯蛋白,然后调节至US2010/0087628的程序中使用的高pH条件。由于US2010/0087628未报道浓缩或干燥步骤,因此使用与该实施例中其它蛋白使用的浓度和干燥条件。这些步骤是必要的,因为洗脱液中的蛋白浓度太低而不能进行蛋白功能实验。
通过将工业马铃薯汁调节至pH 4.8并以上升流方向将7床体积引入装载配体修饰的琼脂糖-碳化钨CS174 EBA树脂(Upfront Chromatography,Denmark)的柱中进行EBA层析。用pH 4.8的20mM柠檬酸盐缓冲液洗涤床层,并通过用pH 11的氢氧化钠溶液洗脱来回收蛋白。将蛋白洗脱液通过在5kDa超滤装置超滤进行浓缩,并喷雾干燥以使其稳定直至其可以进一步加工。将该物质重新溶解于10%浓度的脱矿物质水中并调节至pH 11,以匹配US2010/0087628的NaOH洗脱液。如上所述将该材料再次喷雾干燥。该物质的游离氨基酸含量为2.4g/kg DM。
比较产品3:
根据EP 1 920 662,经EBA层析的天然马铃薯蛋白
根据EP 1920 662生产两种商品级天然马铃薯蛋白分离物S200和S300。简言之,通过将工业马铃薯汁调节至pH 4.8并以上升流方向将7床体积引入装载配体修饰的琼脂糖-碳化钨CS174 EBA树脂(Upfront Chromatography,Denmark)的柱中进行EBA层析。用pH 4.8的20mM柠檬酸盐缓冲液洗涤床层,并通过用pH 3的甲酸缓冲液(S200)和pH 6.0的碳酸盐缓冲液(S300)洗脱来回收蛋白。将蛋白洗脱液通过在5kDa超滤装置上超滤进行浓缩,并在175℃的入口温度和75℃的出口温度下喷雾干燥。S200的游离氨基酸含量为3.2g/kg DM,而S300的游离氨基酸含量为0.6g/kg DM。
结果
如上所述测定所有比较产品的羰基含量和胺含量。结果如表13所示:
表13:比较产品1-3的胺含量和羰基含量:
实施例14
将实施例10中描述的TPoC和TPC蛋白产品的功能与如实施例13所述制备的已知蛋白产品的功能进行比较。功能特性溶解度和乳化能力是分离过程期间马铃薯蛋白降解程度的指标。使用以下标准化方案测定所有样品的溶解度和乳化能力。
溶解度
将蛋白产品以1.0%粉末加入去矿物质水中并搅拌直至溶解,同时对溶解进行目测评估。当完全分散或溶解时,将pH调节至6.0。将所得液体以800g离心5分钟。将上清液在100mM NaOH溶液中10倍稀释,并通过测量280nm与310nm的吸光度差异来测定蛋白浓度。溶解度表示为离心样品中的信号相对于未经处理的对照的百分比。
乳化能力
通过用台面搅拌器溶解蛋白粉末来制备60克2%蛋白溶液。用1M HCl将pH调节至pH 6。通过将蛋白溶液与120克葵花油用Ultaturrax以10000RPM混合30秒来制备预乳液。将150克预乳液转移到Hobart混合器中,并在以最高速率混合的同时,以25的恒定速率将油缓慢添加到乳液中。当乳液失去粘性时停止添加油。乳化能力(EC)表示为添加的油的总量除以转移的预乳液中存在的蛋白的量。
结果
所得的蛋白样品在溶解行为、溶解度和乳化能力方面表现出明显的差异。此外,不同生产方法产生具有明显不同气味的产品。
表14:经不同加工途径生产的天然马铃薯蛋白的特性
EBA:扩展床层析;UF:超滤;FC:冷冻浓缩。TPoC:总马铃薯浓缩物;TPC:总蛋白浓缩物;乳化能力:表示为每克蛋白结合的油克数的乳化能力。
实施例15
对根据本发明获得的产品进行一系列酶促转化和处理步骤,并将所得材料提供给10人的测试组,用于评价基本味道和“喜欢度”。
样品制备
根据实施例1制备絮凝和冷冻浓缩的马铃薯蛋白产品。将大约2升马铃薯汁浓缩物合并,以在pH 6.04下形成单一批次的42.6Bx的。将该批次彻底搅拌并分成2等份用于使用1.0g/L SD-C100S(Amano,UK)进行谷氨酰胺酶处理。将一批保持在环境温度(20-25℃),并将另一批与谷氨酰胺酶在60℃下孵育。24小时之后回收样品并使其冷却至环境温度。
然后将这些样品分成两等份,其中一份作为未孵育对照,而另一份在环境温度下与1.0mL天冬酰胺酶(PreventAse L,DSM,NL)一起孵育24小时。所有样品均以4wt.%的浓度进行品尝。通过如“氨基酸含量的测定”中所述的氨基酸分析检查转化程度。对于天冬酰胺酶处理,完全转化,并且对于谷氨酰胺酶处理,接近完全转化(超过98%)。
味道测试
组建了一组(n=10)员工志愿者进行半训练的味道研究。培训包括先前品尝不同浓度的基础味道,以使成员熟悉味道并获得个体品尝能力的一些指示,包括个体味觉的味觉阈值。用方法指导并训练小组成员,用于对味道和味道强度进行评分。所有10名小组成员完成该项研究。
在EyeQuestion中开发结构化方案,用于味道项目的感官分析(EyeQuestion软件,3.15.1版本)。样本以盲法测试提供,其中每个小组成员随机抽样。每个小组成员的样品顺序不同,以在整个小组的平均最终结果中避免之前样品的味道“存留”。
专用软件(EyeQuestion)自动提供在线表格以对所有样品进行分级。在VAS-视觉模拟评分的EyeQuestion中对味道进行评分,在0-100的连续刻度上对味道进行评分,其中0表示没有味道,100表示最重味道。对样品的基本味道属性甜味、成味、酸味、苦味和鲜味进行评分。此外,“喜欢”的味道评分为-30至+30范围,其中负评分指示“不喜欢”,而正评分指示“喜欢”。
结果
表15:
酶处理以数种方式改变马铃薯氨基酸浓缩物的味道印象。虽然苦味没有受到显著影响,但是谷氨酰胺酶处理增加了物质的鲜味。同样增加了成味,但程度较轻。与样品中已经存在的盐的量相比,这种增加是适度的。
天冬酰胺处理增加了对酸味的感知并降低了对甜味的感知,并且还增加了鲜味,尽管程度比谷氨酰胺处理的轻。但是,天冬酰胺酶处理比谷氨酰胺酶处理更大程度增加了对物质的“喜欢度”。
Claims (23)
1.处理根或块茎汁的方法,其包括:
a)对所述根或块茎汁进行预处理,以去除根或块茎的脂质至低于28g/kg干重的水平;
b)将所述根或块茎汁冷却至-0.3℃至-16℃的温度,以形成冰晶;以及
c)将所述冰晶从所述根或块茎汁中分离,以获得作为第一根或块茎汁产品的浓缩的根或块茎汁。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述预处理包括絮凝、沉降、浮选、离心或微滤。
3.如权利要求1或2所述的方法,其中所述冰晶通过过滤、水力洗涤、活塞洗涤或离心从所述根或块茎汁中分离。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法,其中所述浓缩的根或块茎汁包含基于干物质的至少30wt.%蛋白。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法,其中将所述浓缩的根或块茎汁随后渗滤,以获得包含基于干物质的至少50wt.%,优选至少60wt.%蛋白的浓缩的根或块茎汁。
6.如权利要求中1-5任一项所述的方法,其中将所述浓缩的根或块茎汁进行凝固、吸附、过滤、层析、泡沫萃取或低温,以获得至少一部分根或块茎蛋白分离物,以及作为第二根或块茎汁产品的包含游离氨基酸的蛋白耗尽型根或块茎汁。
7.如权利要求6所述的方法,其中所述根或块茎蛋白分离物基本上是天然的根或块茎分离物。
8.如权利要求6或7所述的方法,其中将所述蛋白耗尽型根或块茎汁进行酶处理,以将游离氨基酸天冬酰胺转化为天冬氨酸,和/或将游离氨基酸谷氨酰胺转化为谷氨酸和/或任选地转化为γ-氨基丁酸。
9.如权利要求6-8中任一项所述的方法,其包括将所述蛋白耗尽型根或块茎汁干燥,以获得包含游离氨基酸的根或块茎氨基酸粉末,所述粉末是调味成分和/或增味剂。
10.如权利要求9所述的方法,其中所述根或块茎氨基酸粉末赋予鲜味或厚味。
11.如权利要求1-10中任一项所述的方法,其还包括将所述根或块茎汁冷却至+5℃至-10℃的温度,以形成天冬酰胺晶体,并随后将所述天冬酰胺晶体分离。
12.如权利要求1-11中任一项所述的方法,其还包括将三糖苷生物碱的含量降低至低于800mg/kg,优选低于320mg/kg干物质的步骤。
13.可通过权利要求1-12中任一项获得的根或块茎汁产品或者根或块茎氨基酸粉末,其中羰基含量低于4.7mmol/kg可溶蛋白。
14.可通过权利要求1-12中任一项获得的根或块茎汁产品或者根或块茎氨基酸粉末,其具有至少25wt.%的干物质含量,其包含以干物质百分比计至少16wt.%的游离氨基酸,其中所述游离氨基酸包含以游离氨基酸的wt.%计至少20wt.%,优选至少25wt.%的谷氨酰胺、谷氨酸和γ-氨基丁酸总和,以及至少25wt.%,优选至少30wt.%的天冬酰胺和天冬氨酸总和,其中以4.5wt.%的去矿物质水溶液在420、520和620nm处的吸光度总和确定的所述浓缩的根或块茎汁的总色度为低于0.7,优选低于0.5,并且其中羰基含量低于4.7mmol/kg可溶蛋白。
15.如权利要求13或14所述的根或块茎汁产品或者根或块茎氨基酸粉末,其中通过以0.1wt.%浓度的浓缩的根或块茎汁或者根或块茎粉末与OPA试剂的反应以及随后在340nm处的分析所确定的游离胺的含量为1400至2400mmol/kg干物质。
16.如权利要求中13-15中任一项所述的根或块茎汁产品或者根或块茎氨基酸粉末,其中通过根据SO4833-1/2013的总活需氧计数板确定的微生物计数低于104CFU/克,优选低于103CFU/克。
17.如权利要求13-16中任一项所述的根或块茎汁产品或者根或块茎氨基酸粉末,其中酚酸的含量低于500mg/kg干重。
18.如权利要求13-17中任一项所述的根或块茎汁产品或者根或块茎氨基酸粉末,其中三糖苷生物碱的浓度低于800mg/kg干重,优选低于320mg/kg。
19.如权利要求13-18中任一项所述的根或块茎汁产品或者根或块茎氨基酸粉末,其包含至少18wt.%天冬酰胺和/或至少40wt.%天冬氨酸和/或至少5wt.%γ氨基丁酸。
20.如权利要求13-19中任一项所述的根或块茎氨基酸粉末,其中干物质含量高于90wt.%。
21.权利要求13-20中任一项所述的根或块茎汁产品或者根或块茎氨基酸粉末作为调味成分和/或增味剂在食品应用中的用途。
22.如权利要求21所述的用途,其用作增加风味的植物提取物。
23.如权利要求21所述的用途,其用作调味制品,用作天然调味品或者用作食品成分。
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