CN111903831A - pH经调节的豆类蛋白制品 - Google Patents

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Abstract

将一种具有至少约60重量%(N×6.25)d.b.的蛋白含量的豆类蛋白制品的水溶液的pH调节至pH约6‑约8，所述豆类蛋白制品在低于约4.4的pH可溶于水性介质中并在该pH范围内为热稳定的。将所得制品通过干燥该制品、回收和干燥任何沉淀的豆类蛋白材料、热处理并随后干燥该制品、或热处理制品和回收并干燥任何沉淀的豆类蛋白材料而进一步加工。

Description

pH经调节的豆类蛋白制品
相关申请的引用
本申请根据35 USC 119(e)要求提交于2012年7月10日的美国临时专利申请号61/669,845的优先权。
发明领域
本发明涉及pH经调节的杂豆蛋白制品，优选杂豆蛋白分离物。
发明背景
在转让给本受让人并且其公开内容通过引用并入此处的提交于2011年5月9日的美国专利申请号13/103,528(公开于2011年11月10日的美国专利申请公开号2011/0274797)、提交于2011年11月4日的美国专利申请号13/289,264(公开于2012年5月31日的美国专利申请公开号2012/013117)、提交于2012年7月24日的美国专利申请号13/556,357和提交于2013年1月7日的美国专利申请号13/642,003中，描述了对具有至少约60重量%，优选至少约90重量% (N×6.25) d.b.的蛋白含量的杂豆蛋白制品的提供。
杂豆蛋白制品通过下面的方法制成，所述方法包括：
(a) 用钙盐水溶液，优选氯化钙水溶液，抽提杂豆蛋白源以促使从蛋白源中溶解杂豆蛋白并形成杂豆蛋白水溶液，
(b) 将杂豆蛋白水溶液与剩余杂豆蛋白源分离，
(c) 任选稀释杂豆蛋白水溶液，
(d) 调节杂豆蛋白水溶液的pH至约1.5-约4.4，优选约2-约4的pH，以制备酸化的杂豆蛋白溶液，
(e) 如果酸化的杂豆蛋白溶液并非已经清澈，则任选将其澄清化，
(f)备选地，自步骤(b)-(e)，任选稀释合并的杂豆蛋白水溶液和剩余杂豆蛋白源并随后将其pH调节至约1.5-约4.4，优选约2-约4的pH，随后将酸化的，优选清澈的，杂豆蛋白溶液与剩余杂豆蛋白源分离，
(g) 任选通过选择性膜技术在保持离子强度基本上不变的同时浓缩酸化的杂豆蛋白水溶液，
(h) 任选渗滤经浓缩的杂豆蛋白溶液，和
(i) 任选干燥经浓缩且任选经渗滤的杂豆蛋白溶液。
相对于具有特征性生的(green)和/或豆腥的和/或植物性的风味的传统杂豆蛋白制品，上面提到的美国专利申请制备的杂豆蛋白制品的重要品质之一为该制品的干净风味(clean flavour)。
上面提到的美国专利申请制备的杂豆蛋白制品当溶解于水时生成低pH溶液。低pH杂豆蛋白制品虽然合乎于酸性食品应用例如制造酸性饮料的需要，但对于其它食品应用例如具有中性或近中性pH的食品可能是不理想的。可优选利用已经呈中性或近中性形式的蛋白制品，而非用酸性蛋白成分配制并添加其它成分以增加pH至所需水平。市售杂豆蛋白制品通常以中性或近中性pH提供。
发明概述
按照本发明，将自上述美国专利申请号13/103,528、13/289,264、13/556,357和13/642,003产生的任选经浓缩的和任选经渗滤的蛋白水溶液或通过再水化产自上述美国专利申请号13/103,528、13/289,264、13/556,357和13/642,003的方法的干燥杂豆蛋白制品制备的溶液的pH调节至约6-约8，优选约6.5-约7.5，将所得制品干燥或将形成的任何沉淀物分离并干燥。备选地，在将pH调节至约6-约8之后，可对pH经调节的溶液热处理，随后将所得制品干燥或将形成的任何沉淀物分离并干燥。所述热处理步骤用于改变蛋白制品的功能特性，即减弱蛋白的溶解度和增加材料的水结合能力。本文提供的杂豆蛋白制品具有干净的风味并在中性或近中性条件下可用于食品应用。
尽管一系列的市售杂豆蛋白制品可用于具有多种功能特性的食品用途和多种预期的应用，市售杂豆蛋白制品更常见的一些应用为加工的肉制品、烘焙品和营养条。本发明pH经调节的杂豆蛋白制品具有与传统杂豆蛋白制品相比更干净的风味并在包括上述类型的多种食物制品中可替代传统杂豆蛋白制品以提供具有改善风味的食物制品。
本发明pH经调节的杂豆蛋白制品也在具有约6-约8的pH的食品和饮料应用例如乳品类似物制品、乳品替代物制品和为乳品/植物成分混合物的制品中极有用。本发明pH经调节的杂豆蛋白制品在经配制和制备而具有与牛奶类似的感官性质和/或营养性质的乳品类似物或乳品替代物饮料中特别有用。这类饮料通常在约7-约7.5的pH下制备，通常含有蛋白质，任选含有通过均质化步骤对分离稳定的脂肪，并任选含有添加的维生素和矿物质。通过上述美国专利申请号13/103,528、13/289,264、13/556,357和13/642,003的方法制备的酸性杂豆蛋白制品也可应用于这类乳品类似物或乳品替代物饮料，但本发明的制品的使用提供了在饮料的制备中不需要pH调节步骤或使pH调节的程度最小化的优势。
因此，在本发明的一个方面中，提供了制造杂豆蛋白制品的方法，其包括：
(a) 提供具有至少约60重量% (N×6.25) d.b.的蛋白含量的杂豆蛋白制品的水溶液，该杂豆蛋白制品在低于约4.4的pH下完全可溶于水性介质并在该pH范围热稳定，
(b) 将溶液的pH调节至约6-约8，优选约6.5-约7.5，和
(c) 任选将整个pH经调节的溶液干燥，或
(d) 任选回收并随后干燥任何沉淀的杂豆蛋白材料，或
(e) 任选热处理pH经调节的溶液并随后将整个经热处理的溶液干燥，或
(f) 任选热处理pH经调节的溶液，随后回收和干燥任何沉淀的杂豆蛋白材料。
在本发明的另一方面中，可将依据上面提到的美国专利申请的方法制备的杂豆蛋白溶液加工以制备本文所提供的pH经调节的杂豆蛋白制品。因此，在本发明进一步的方面中，提供了制备杂豆蛋白制品的方法，其包括：
(a) 用钙盐水溶液、尤其是氯化钙溶液，抽提杂豆蛋白源以促使从蛋白源中溶解杂豆蛋白并形成杂豆蛋白水溶液，
(b) 将杂豆蛋白水溶液与剩余杂豆蛋白源分离，
(c) 任选稀释杂豆蛋白水溶液，
(d) 将杂豆蛋白水溶液的pH调节至约1.5-约4.4，优选约2-约4的pH，以制备酸化的杂豆蛋白水溶液，
(e) 任选热处理酸化的杂豆蛋白水溶液以降低抗营养的胰蛋白酶抑制剂的活性和微生物载荷，
(f) 任选通过使用选择性膜技术在保持离子强度基本上不变的同时浓缩酸化的杂豆蛋白水溶液，
(g) 任选渗滤经浓缩的杂豆蛋白溶液，
(h) 任选巴氏灭菌经浓缩的杂豆蛋白溶液以减少微生物载荷，
(i) 将杂豆蛋白水溶液的pH调节至约pH 6-约8，优选约6.5-约7.5和
任选将整个pH经调节的溶液干燥或
任选回收并干燥任何沉淀的杂豆蛋白材料或
任选热处理pH经调节的溶液并随后将整个经热处理的溶液干燥或
任选热处理pH经调节的溶液并随后回收和干燥任何沉淀的杂豆蛋白材料。
对pH经调节的溶液的热处理通常于约70℃-约160℃的温度下进行约2秒-约60分钟，优选于约80℃-约120℃下进行约15秒-约15分钟，更优选于约85℃-约95℃下进行约1-约5分钟。
提供具有约6-约8的中性pH的杂豆蛋白制品有助于制品在具有中性或近中性pH的应用中的使用，免除在应用配方中包含pH提升成分以中和杂豆蛋白制品的低pH的需求。本文所提出的杂豆蛋白制品具有干净的风味并且可用于在中性或近中性条件下的食品应用。
在本申请中所述的方法选项允许制造具有一系列功能特性的杂豆蛋白制品，增加了pH经调节的杂豆蛋白制品作为食品成分和作为传统杂豆蛋白成分的替代品的效用。
虽然本发明主要提及基于干重(d.b.)具有至少约90重量% (N×6.25)，优选至少约100重量%的蛋白含量的杂豆蛋白分离物的制备和用途，但预期可提供和使用具有与所述杂豆蛋白分离物类似的性质的较低纯度的杂豆蛋白制品。这类较低纯度制品可具有至少约60重量% (N×6.25) d.b.的蛋白浓度。
本文所提供的杂豆蛋白制品为新颖的。因此，在本发明另一方面中，提供了杂豆蛋白制品，其基于干重(d.b.)具有至少约60重量%，优选至少约90重量%，更优选至少约100重量% (N×6.25)的蛋白含量，具有在水溶液中约6-约8，优选约6.5-约7.5的天然pH，且没有目前市售杂豆蛋白制品的特征性风味。本发明包括含本文所提供的杂豆蛋白制品的食品组合物。
依据本文方法制备的杂豆蛋白制品没有目前市售杂豆蛋白制品的特征性生的和/或豆腥的和/或植物性的风味并适合用于蛋白制品的多种传统应用，所述传统应用包括但不限于经加工的食品和饮料的蛋白强化、油的乳化、作为烘焙品中的坯体成型剂（bodyformer）和制品中俘获气体的起泡剂。另外，杂豆蛋白制品可形成可用于肉类似物的蛋白纤维，并可用作卵清替代品或在卵清用作粘合剂的食物制品中用作增充剂。杂豆蛋白制品也可用于营养补充剂。杂豆蛋白制品也可用于乳品类似物制品或乳品替代物制品或为乳品/植物成分混合物的制品。该杂豆蛋白制品另外应用于宠物食品，动物饲料和在工业及化妆品应用和在个人护理品。
发明一般描述
提供杂豆蛋白制品的方法的初始步骤包括从杂豆蛋白源溶解杂豆蛋白。本发明可应用于的杂豆包括但不限于扁豆、鹰嘴豆、干豌豆（dry peas）和干菜豆。杂豆蛋白源可为杂豆或任何杂豆制品或由加工杂豆而衍生的副产品。例如，杂豆蛋白源可为通过研磨任选去壳的杂豆而制备的粉末。作为另一实例，杂豆蛋白源可为通过去壳和研磨杂豆并随后将去壳且经研磨的材料风选（air classifying）为富含淀粉和富含蛋白的级分而形成的富含蛋白的杂豆级分。所述自杂豆蛋白源回收的杂豆蛋白制品可为天然存在于杂豆中的蛋白或所述蛋白材料可为经遗传操作修饰但具有天然蛋白的特征性疏水性和极性的蛋白。
从杂豆蛋白源材料的蛋白溶解使用氯化钙溶液而最合宜地实施，尽管可使用其它钙盐溶液。此外，可使用其它碱土金属化合物，例如镁盐。此外，可使用钙盐溶液与另一盐溶液例如氯化钠的组合来实施从杂豆蛋白源抽提杂豆蛋白。另外，可使用水或其它盐溶液例如氯化钠与随后被加入在抽提步骤中制备的杂豆蛋白水溶液的钙盐一起来实施从杂豆蛋白源抽提杂豆蛋白。在后续加工前去除在添加钙盐时形成的沉淀物。
随着钙盐溶液的浓度增加，从杂豆蛋白源的溶解蛋白的程度开始增加直至达到最大值。盐浓度上任何的后续增加并不增加溶解的总蛋白。引起最大蛋白溶解的钙盐溶液的浓度根据涉及的盐而变化。通常优选使用低于约1.0 M的浓度值，且更优选约0.10-约0.15M的值。
在分批方法中，蛋白的盐溶解在约1℃-约100℃，优选约15℃-约65℃，更优选约20℃-约35℃的温度下实施，优选伴随搅拌以减少溶解时间（通常约1-约60分钟）。优选进行溶解以基本上从杂豆蛋白源抽提可行的尽可能多的蛋白，以提供总体上高产物收率。
在连续方法中，自杂豆蛋白源抽提蛋白以与实施自杂豆蛋白源连续抽提蛋白相符的任何方式来实施。在一个实施方案中，连续地将杂豆蛋白源与钙盐溶液混合，将混合物通过具有一定长度的管道或导管以一定流速运送，在该长度和流率下，停留时间足以进行按照本文所述参数的所需抽提。在这种连续方法中，盐溶解步骤以约1分钟-约60分钟的时间实施，优选实施溶解以基本上从杂豆蛋白源抽提可行的尽可能多的蛋白。连续方法中的溶解在约1℃-约100℃，优选约15℃-约65℃，更优选约20℃-约35℃的温度下实施。
抽提通常在约4.5-约11，优选约5-约7的pH下实施。可将抽提系统(杂豆蛋白源和钙盐溶液)的pH根据需要通过使用任何合宜的食品级的酸(通常盐酸或磷酸)或食品级的碱(通常氢氧化钠)而调节至在约4.5-约11范围内的任何所需值以用于抽提步骤。
钙盐溶液中的杂豆蛋白源的浓度在溶解步骤中可广泛地变化。通常浓度值为约5-约15% w/v。
使用水性盐溶液的蛋白抽提步骤具有溶解可存在于杂豆蛋白源中的脂肪的额外作用，其随后导致脂肪存在于水相中。
自抽提步骤所得蛋白溶液通常具有约5-约50 g/L，优选约10-约50 g/L的蛋白浓度。
钙盐水溶液可含有抗氧化剂。抗氧化剂可为任何合宜的抗氧化剂，例如亚硫酸钠或抗坏血酸。使用的抗氧化剂的量可在溶液的约0.01-约1重量%之间变化，优选约0.05重量%。抗氧化剂用于抑制蛋白溶液中的任何酚类化合物的氧化。
随后可将自抽提步骤所得水相以任何合宜的方式，例如通过使用沉降式离心机，随后盘式离心和/或过滤与剩余杂豆蛋白源分离，以去除剩余杂豆蛋白源材料。分离步骤可在约1℃-约100℃，优选约15℃-约65℃，更优选约50℃-约60℃的范围内的任何温度下进行。备选地，可将下面所述的任选稀释和酸化步骤应用于杂豆蛋白水溶液和剩余杂豆蛋白源的混合物，随后通过上面所述的分离步骤去除剩余杂豆蛋白源材料。可将分离得的剩余杂豆蛋白源干燥用于弃置或进一步加工例如以回收淀粉和/或剩余的蛋白。剩余的蛋白可通过用新鲜的钙盐溶液再抽提分离得的剩余杂豆蛋白源而回收，并将在澄清后产生的蛋白溶液与初始的蛋白溶液合并用于如下面所述的进一步加工。备选地，可将分离得的剩余杂豆蛋白源通过传统等电沉淀法或任何其它合宜的方法加工以回收剩余的蛋白。
可将杂豆蛋白水溶液用消泡剂例如任何合适的食品级的非基于硅酮的消泡剂处理，以减少在进一步的加工后形成的泡沫的体积。使用的消泡剂的量通常大于约0.0003%w/v。备选地，所述量的消泡剂可在抽提步骤中添加。
如果需要可按在转让给本受让人的美国专利号5,844,086和6,005,076(其公开内容通过引用结合到本文中)所描述，让分离得的杂豆蛋白水溶液经历脱脂操作。备选地，对分离得的杂豆蛋白水溶液的脱脂可通过任何其它合宜的方法来实现。
可将杂豆蛋白水溶液用吸附剂，例如粉末化的活性炭或颗粒化的活性炭处理以去除颜色和/或气味化合物。这类吸附剂处理可在任何合宜的条件下，通常在分离得的蛋白水溶液的环境温度下进行。对于粉末化的活性炭，使用约0.025%-约5% w/v，优选约0.05%-约2% w/v的量。可将吸附剂通过任何合宜的方式，例如通过过滤从杂豆蛋白溶液中去除。
可将所得杂豆蛋白水溶液用通常具有约0.1-约10体积，优选约0.5-约2体积的水稀释以降低杂豆蛋白水溶液的电导率至通常低于约105 mS，优选约4-约21 mS的值。这类稀释通常使用水实施，但可使用稀释的盐溶液，例如具有高至约3 mS的电导率的氯化钠或氯化钙。
与杂豆蛋白溶液混合的水通常具有与杂豆蛋白溶液一样的温度，但所述水可具有约1℃-约100℃，优选约15℃-约65℃，更优选约50℃-约60℃的温度。
随后将任选稀释的杂豆蛋白溶液通过添加任何合适的食品级酸例如盐酸或磷酸而调节pH值至约1.5-约4.4，优选约2-约4以生成酸化的杂豆蛋白水溶液，优选清澈的酸化的杂豆蛋白水溶液。酸化的杂豆蛋白水溶液的电导率在稀释的杂豆蛋白溶液的情况下通常低于约110 mS，或在未稀释的杂豆蛋白溶液的情况下通常低于约115 mS，在两种情况下优选约4-约26 mS。
如上面所述，作为对剩余杂豆蛋白源的较早分离的备选，可任选将杂豆蛋白水溶液和剩余杂豆蛋白源材料一起稀释和酸化并随后将酸化的杂豆蛋白水溶液通过如上面所述任何合宜的技术澄清并与剩余杂豆蛋白源材料分离。如上面所述，可将酸化的杂豆蛋白水溶液任选脱脂，任选用吸附剂处理和任选用消泡剂处理。
可使酸化的杂豆蛋白水溶液经历热处理以失活在抽提步骤中由于从杂豆蛋白源材料中抽提而存在于这类溶液中的不耐热抗营养因子，例如胰蛋白酶抑制剂。这样的加热步骤也提供减少微生物载荷的额外的益处。通常，将蛋白溶液加热至约70℃-约160℃，优选约80℃-约120℃，更优选约85℃-约95℃的温度，持续约10秒-约60分钟，优选约10秒-约5分钟，更优选约30秒-约5分钟。可随后将经热处理的酸化杂豆蛋白溶液冷却至约2℃-约65℃，优选约50℃-约60℃的温度，用于如下面所述的进一步的加工。
如果任选稀释的酸化的和任选经热处理的杂豆蛋白溶液不透明，可将它通过任何合宜的方法，例如过滤或离心澄清化。
如下面所述，可将所得酸化的杂豆蛋白水溶液的pH调节至约6-约8，优选约6.5-约7.5，任选如下面所述的进一步加工并随后干燥以制备杂豆蛋白制品。为提供具有减少的杂质含量和降低的盐含量的杂豆蛋白制品，例如杂豆蛋白分离物，可在pH调节步骤之前加工酸化的杂豆蛋白水溶液。
可在保持其离子强度基本上不变的同时浓缩酸化的杂豆蛋白水溶液以增加其蛋白浓度。通常实施所述浓缩以提供具有约50-约300g/L，优选约100-约200 g/L的蛋白浓度的浓缩杂豆蛋白溶液。
浓缩步骤可以与分批或连续操作相符的任何合宜方式进行，例如通过采用任何合适的选择性膜技术例如超滤或渗滤，其根据不同膜材料和结构，以及对于连续操作，大小制成在蛋白水溶液穿过膜时允许期望程度的浓缩，使用具有合适分子量截断值的膜例如中空纤维膜或螺旋缠绕膜，所述截断值为例如约1,000-约1,000,000道尔顿，优选约1,000-约100,000道尔顿。
如周知的，超滤和类似的选择性膜技术允许低分子量物类通过的同时阻止更高分子量物类通过。低分子量物类不仅包括盐离子物类，而且还包括从源材料中抽提的低分子量材料，例如碳水化合物、色素、低分子量蛋白和诸如胰蛋白酶抑制剂等自身为低分子量蛋白的抗营养因子。通常根据不同膜材料和结构选择膜的分子量截断值以确保在溶液中保留显著比例的蛋白，同时允许污染物通过。
随后可使用水或稀释的盐溶液使经浓缩的杂豆蛋白溶液经历渗滤步骤。渗滤溶液可处于其天然pH或处于等同于待渗滤的蛋白溶液的pH或处于前两者间的任何pH值。这类渗滤可使用约1-约40倍体积的渗滤溶液，优选约2-约25倍体积的渗滤溶液来实施。在渗滤操作中，将额外量的污染物经通过膜与渗透物一起从杂豆蛋白水溶液中去除。这纯化了蛋白水溶液并也可降低其黏性。可实施渗滤操作直到没有明显其它量的污染物和可见颜色存在于渗透物中或直到已经将渗余物充分纯化以便当调节pH，任选进一步加工随后干燥时提供至少约90重量% (N×6.25) d.b的蛋白含量的杂豆蛋白分离物。这类渗滤可使用与浓缩步骤相同的膜来实施。然而，如果需要，根据不同膜材料和结构，渗滤步骤可使用具有不同分子量截断值的分离膜，例如具有约1,000-约1,000,000道尔顿，优选约1,000-约100,000道尔顿的分子量截断值的膜实施。
备选地，可将渗滤步骤在浓缩前应用于酸化的蛋白水溶液或应用于经部分浓缩的酸化的蛋白水溶液。也可将渗滤应用于浓缩过程中的多个点。当将渗滤在浓缩之前应用或应用于经部分浓缩的溶液时，所得经渗滤的溶液可随后另外浓缩。随着将蛋白溶液浓缩，经多次渗滤所获得的黏性降低可允许获得更高的充分浓缩的最终蛋白浓度。
可将浓缩步骤和渗滤步骤按这样的方式在本文中实施，所述方式使得随后回收到的杂豆蛋白制品含有少于约90重量%蛋白(N×6.25) d.b.，例如至少约60重量%蛋白(N×6.25) d.b.。通过部分浓缩和/或部分渗滤杂豆蛋白水溶液，有可能仅部分去除污染物。可将此蛋白溶液随后调节pH，任选按下面所述进一步加工并干燥以提供具有较低纯度水平的杂豆蛋白制品。
在至少部分渗滤步骤中，抗氧化剂可存在于渗滤介质中。抗氧化剂可为任何合宜的抗氧化剂，例如亚硫酸钠或抗坏血酸。在渗滤介质中使用的抗氧化剂的量取决于使用的材料并可介于约0.01-约1重量%之间变化，优选约0.05重量%。所述抗氧化剂用于抑制存在于杂豆蛋白溶液中的任何酚类化合物的氧化。
任选浓缩步骤和任选渗滤步骤可于任何合宜的温度，通常约2℃-约65℃，优选约50℃-约60℃下实施，并且持续实现所需程度的浓缩和渗滤的时段。使用的温度和其它条件在某种程度上取决于用于实施膜处理的膜装置、溶液的所需蛋白浓度和将污染物去除至渗透物的效率。
如先前提及，杂豆含有抗营养胰蛋白酶抑制剂。最终杂豆蛋白制品中的胰蛋白酶抑制剂活性水平可通过操控各种方法变量来控制。
如上面所指出，对酸化的杂豆蛋白水溶液的热处理可用于失活不耐热胰蛋白酶抑制剂。也可将经部分浓缩或充分浓缩的酸化的杂豆蛋白水溶液热处理以失活不耐热胰蛋白酶抑制剂。当将热处理应用于经部分浓缩的酸化的杂豆蛋白溶液时，所得经热处理的溶液可随后另外浓缩。
此外，可将浓缩和/或渗滤步骤以有利于将渗透物中的胰蛋白酶抑制剂和其它污染物一起去除的方式来操作。对胰蛋白酶抑制剂的去除通过使用较大孔径例如30,000-1,000,000Da的膜，在升高的温度，例如约30℃-约65℃，优选约50℃-约60℃下操作该膜并使用较大体积，例如10-40倍体积的渗滤介质来促进。
于较低pH，例如1.5-3下酸化和膜处理杂豆蛋白溶液相对于较高pH，例如3-4.4下处理溶液可降低胰蛋白酶抑制剂的活性。另外，胰蛋白酶抑制剂活性的降低可通过将杂豆材料暴露于破坏或重排抑制剂的二硫键的还原剂来实现。合适的还原剂包括亚硫酸钠、半胱氨酸和N-乙酰半胱氨酸。
这类还原剂的添加可在整个过程的多个阶段中实施。还原剂可在抽提步骤中与杂豆蛋白源材料一起添加，可在去除剩余杂豆蛋白源材料之后添加入澄清化的杂豆蛋白水溶液，可在pH调节之前或之后添加入经渗滤的渗余物或可与干燥的杂豆蛋白制品一起干混合。如上面所述，还原剂的添加可与热处理步骤和膜处理步骤组合。
如果想要在蛋白溶液中保留活性的胰蛋白酶抑制剂，这可通过消除或降低热处理步骤的强度，不使用还原剂，于较高pH范围的较高端例如3-4.4下操作任选浓缩和任选渗滤步骤，使用具有较小孔径的浓缩和渗滤膜，于较低温度下操作膜并使用较少体积的渗滤介质来实现。
如果需要，可使任选经浓缩的和任选经渗滤的蛋白溶液经历如在美国专利号5,844,086和6,005,076中所描述的进一步的脱脂操作。备选地，对任选经浓缩的和任选经渗滤的蛋白溶液的脱脂可通过任何其它合宜的方法实施。
任选经浓缩的和任选经渗滤的蛋白水溶液可用吸附剂例如粉末化的活性炭或颗粒化的活性炭处理，以去除颜色和/或气味化合物。这类吸附剂处理可在任何合宜的条件下，通常于蛋白溶液的环境温度下实施。对于粉末化的活性炭，使用约0.025%-约5% w/v，优选约0.05%-约2% w/v的量。吸附剂可通过任何合宜的方式，例如通过过滤从杂豆蛋白溶液中去除。
巴氏灭菌步骤可在pH调节之前对杂豆蛋白溶液实施。这类巴氏灭菌可在任何所需的巴氏灭菌条件下实施。通常，将任选经浓缩的和任选经渗滤的杂豆蛋白溶液加热至约55℃-约70℃，优选约60℃-约65℃的温度保持约30秒-约60分钟，优选约10分钟-约15分钟。可随后将经巴氏灭菌的杂豆蛋白溶液冷却用于进一步的加工，优选冷却至约25℃-约40℃的温度。
多种方法可用于由酸溶性杂豆蛋白制品提供本发明pH经调节的杂豆蛋白制品并操控其功能特性。
在一种这类方法中，可将上面所述的酸化的杂豆蛋白水溶液、经部分浓缩的杂豆蛋白溶液或经浓缩的杂豆蛋白溶液在任选用约0.1-约6体积的水，优选约1-约4体积的水稀释后，调节pH至约6-约8，优选约6.5-约7.5。可随后将整个样品干燥，或可通过离心收集任何沉淀的固体并仅将这些固体干燥以形成制品。备选地，在将所述整个样品干燥或通过离心收集任何沉淀的固体并将这些固体干燥以形成制品之前，可将pH 6-8的溶液加热至约70℃-约160℃的温度持续约2秒-约60分钟，优选约80℃-约120℃持续约15秒-约15分钟，更优选约85℃-约95℃持续约1-约5分钟。
作为另外的备选，在上面的任选浓缩和任选渗滤步骤之前，可将酸化的杂豆蛋白水溶液的pH调节至约6-约8，优选约6.5-约7.5。随后可将由任选浓缩和任选渗滤步骤所得的pH经调节的蛋白溶液干燥或离心以收集任何不可溶的杂豆蛋白材料，其可为干燥的。备选地，可将由任选浓缩和任选渗滤步骤所得的pH经调节的蛋白溶液热处理并随后干燥或离心以收集任何不可溶的杂豆蛋白材料，其可为干燥的。
备选地，将任选如上面所述加工的酸化的杂豆蛋白水溶液在不进行任何pH调节的情况下干燥。随后可将所述经干燥的杂豆蛋白制品重新溶解于水中，将所得酸性水溶液的pH在干燥之前以任何合宜的方式，例如通过使用氢氧化钠水溶液升高pH至约6-约8，优选6.5-约7.5。备选地，将由调节pH至约6-约8而形成的任何沉淀物通过离心回收并将这些固体干燥以生成杂豆蛋白制品。
作为另外的备选，在将整个样品干燥之前或在更另一替代性的方法中，在通过离心回收并仅干燥经热处理的样品中存在的任何不可溶的固体之前，可将pH 6-8的溶液加热至约70℃-约160℃的温度维持约2秒-约60分钟，优选约80℃-约120℃维持约15秒-约15分钟，更优选约85℃-约95℃维持约1-约5分钟。
干燥的杂豆蛋白制品具有至少约60重量% (N×6.25) d.b.的蛋白含量。优选，干燥的杂豆蛋白制品为具有超过约90重量%蛋白，优选至少约100重量%蛋白(N×6.25) d.b.的高蛋白含量的分离物。
在其中将沉淀得的固体收集并干燥的方法中，也可将剩余的可溶蛋白级分加工以形成杂豆蛋白制品。可将可溶的级分直接干燥或在干燥之前通过膜浓缩和/或渗滤和/或热处理进一步加工。
实施例
实施例1
此实施例举例说明了对pH经调节的豌豆蛋白分离物的制备。
将通过风选由研磨黄色裂荚豌豆制得的粉末而制备的30 kg的豌豆蛋白提浓物于环境温度下添加至300 L的0.15 M CaCl2溶液并搅拌30分钟以提供蛋白水溶液。将剩余固体通过离心去除以制备262 L的具有3.47 %重量蛋白含量的离心滤液(centrate)。将此离心滤液添加至317 L的水中并将样品的pH用已经用同等体积的水稀释过的HCl来调低至3.27。将经稀释且酸化的离心滤液通过过滤进一步澄清化以提供具有1.23%重量蛋白含量的蛋白溶液。
过滤得的蛋白溶液的体积通过在具有10,000道尔顿的分子量截断值的PES膜上于约56℃的温度下进行的浓缩而从583 L减少至60 L。此时，将具有10.14%重量蛋白含量的酸化的蛋白溶液用600 L的RO水渗滤，渗滤操作于约59℃下实施。所得经渗滤的溶液具有58.36 kg的重量和9.16%重量蛋白含量。
将经浓缩的蛋白溶液的18.86 kg样品（其表示过滤得的蛋白溶液的24.1%收率）用18.92 kg水稀释并随后用氢氧化钠水溶液处理以将样品的pH升高至7.00并且形成沉淀物。将1 kg的pH经调节的样品的等分试样在6,500 g下离心，收集和冻干沉淀物以形成基于干重具有106.33重量% (N×6.25)的蛋白含量的称为YP03-L07-11A YP701N的制品。将pH经调节的样品的剩余物喷雾干燥并随后冻干以进一步降低水分含量并形成基于干重具有102.02重量% (N×6.25)的蛋白含量的称为YP03-L07-11A YP701N2的制品。
实施例2
此实施例为另一对pH经调节的豌豆蛋白分离物的制备的例证。
将46.3 kg的黄色裂荚豌豆粉末于30℃下与300 L经反渗透(RO)纯化的水混合并搅拌30分钟。添加4.53 kg的氯化钙片(95.5%)并另外搅拌混合物15分钟。将剩余的固体通过离心去除以制备264 L的具有1.94 %重量蛋白含量的离心滤液。将264 L的离心滤液添加至185 L的RO水中并将样品的pH用已经用同等体积的水稀释过的HCl来调低至2.99。将经稀释且酸化的离心滤液通过过滤来进一步澄清化以提供具有0.95%重量蛋白含量的蛋白溶液。
过滤得的蛋白溶液的体积通过在具有10,000道尔顿的分子量截断值的聚醚砜(PES)膜上于大约58℃的温度下进行的浓缩而从470 L减少至66 L。此时，将具有4.75重量%的蛋白含量的蛋白溶液用132 L的RO水渗滤，渗滤操作于大约59℃下进行。随后将经渗滤的蛋白溶液浓缩至28 L并用另外140 L的RO水渗滤，渗滤操作于大约60℃下进行。将具有10.13重量%的蛋白含量的经浓缩的蛋白溶液用RO水稀释至4.58重量%的蛋白含量。随后将28.1 kg此溶液（表示过滤得的蛋白溶液的28.9重量%收率）的pH用NaOH溶液调节至6.93。随后将pH经调节的蛋白溶液喷雾干燥以生成发现具有98.72重量% (N×6.25) d.b.的蛋白含量的制品。给予该制品命名：YP07-C20-12A YP701N2。
实施例3
此实施例包含对按实施例1和2的方法制备的豌豆蛋白分离物在水中的溶解度的评估。蛋白溶解度使用改良版的Morr等人, J.Food Sci. 50:1715- 1718的方法来评估。
将足以提供0.5g蛋白的蛋白粉称量加入烧杯中并随后添加少量经反渗透(RO)纯化的水并搅拌该混合物直至形成揉好的面团。随后加入另外的水使得体积至大约45 ml。随后将烧杯的内容物用磁力搅拌器缓慢地搅拌60分钟。在将蛋白分散开后立即确定pH并用稀NaOH或HCl调节至合适的水平(6、6.5、7、7.5或8)。在60分钟的搅拌过程中周期性地测量和校正pH。在搅拌60分钟后，将样品用RO水补足至50 ml总体积，生成1%蛋白w/v分散体。分散体的蛋白含量通过燃烧分析使用Leco Nitrogen Determinator来测量。随后将分散体的等分试样在7,800 g下离心10分钟，这沉降不可溶的材料并生成上清。上清的蛋白含量通过燃烧分析测量并随后按如下计算制品的蛋白溶解度：溶解度(%) = (%上清中的蛋白/%初始分散体中的蛋白)×100。
溶解度结果列于下面表1中。
表1 - 制品在不同pH值下的溶解度
Figure 479336DEST_PATH_IMAGE001
由表1的结果可看出，蛋白分离物在6-8的pH下可溶性差。
实施例4
此实施例包括对按实施例1和2的方法制备的豌豆蛋白分离物的水结合能力的评估。
将蛋白粉末(1 g)称量加入重量已知的离心管(50 ml)中。向此粉末添加大约20ml的处于天然pH的经反渗透(RO)纯化的水。将该管的内含物使用涡旋混合仪以适中的速度混合1分钟。将样品于室温下孵育5分钟，随后用涡旋混合仪混合30秒。随后于室温下孵育另一个5分钟，接着涡旋混合另一个30秒。随后将样品在1,000 g下于20℃下离心15分钟。在离心之后，小心地倾出上清，确保所有的固体材料仍保留在管中。随后再次称量离心管并确定水饱和样品的重量。
如下计算水结合能力(WBC)：
WBC (ml/g) = (水饱和样品的质量–初始样品的质量)/(初始样品的质量×样品的总固体含量)
所得的水结合能力结果列于下面表2中。
表2 - 各种制品的水结合能力
Figure 832695DEST_PATH_IMAGE002
由表2的结果可看出，仅捕获不可溶的蛋白级分生成具有较高水结合能力的制品。
实施例5
此实施例包含对按实施例1和2中所述制备的蛋白制品的肌醇六磷酸含量的评估。肌醇六磷酸含量使用Latta和Eskin(J. Agric.Food Chem., 28: 1313-1315)的方法来确定。在喷雾干燥之后但在冻干步骤之前检测YP03-L07-11A YP701N2。
所得结果列于下面表3中。
表3 - 蛋白制品的肌醇六磷酸含量
Figure 612432DEST_PATH_IMAGE003
由表3的结果可看出，检测的所有制品的肌醇六磷酸非常低。
实施例6
此实施例举例说明通过传统等电沉淀制备杂豆蛋白分离物。
将20 kg黄色豌豆蛋白提浓物于环境温度下添加至200 L RO水中并通过添加氢氧化钠溶液调节pH至约8.5。将样品搅拌30分钟以提供蛋白水溶液。监控抽提的pH并在整个30分钟内使其保持于约8.5。将剩余的豌豆蛋白提浓物去除，所得蛋白溶液通过离心和过滤澄清以制备具有3.52%重量蛋白含量的240 L过滤得的蛋白溶液。将蛋白溶液的pH通过添加已经用同等体积的水稀释过的HCl调节至约4.5并且形成沉淀物。所述沉淀物通过离心收集，随后通过将其重悬于2倍体积的RO水中洗涤。随后经洗涤的沉淀物通过离心收集。获得共30.68 kg具有22.55重量%蛋白含量的经洗涤的沉淀物。这表示经澄清化的抽提溶液中蛋白的81.9%收率。将15.34 kg经洗涤的沉淀物的等分试样与15.4 kg RO水混合并随后将样品的pH用氢氧化钠溶液调节至约7。随后将pH经调节的样品喷雾干燥以产生具有90.22% (N×6.25) d.b的蛋白含量的分离物。将该制品命名为：YP12-K13-12A传统IEP pH7。
实施例7
此实施例是对按实施例1中所述制备的YP03-L07-12A YP701N制品与按实施例6中所述制备的传统豌豆蛋白分离物制品的感官评估。
将样品以在经纯化的饮用水中的2%蛋白w/v分散体的形式提供用于感官评估。当制备样品时掺入少量食品级氢氧化钠溶液以便各样品的pH为7。将样品以盲法提供给7位小组成员组成的非正式小组，所述小组成员被要求鉴别哪种样品具有更干净的风味和哪种样品的风味他们更喜欢。
7位小组成员中的7位发现YP03-L07-12A YP701N与YP12-K13-12A传统IEP pH7相比具有更干净的风味并且所有7位小组成员都更喜欢YP03-L07-12A YP701N的风味。
实施例8
此实施例是对按实施例1中所述制备的YP03-L07-12A YP701N2制品与按实施例6中所述制备的传统豌豆蛋白分离物制品的感官评估。
将样品以在经纯化的饮用水中2%蛋白w/v分散体的形式提供用于感官评估。当制备样品时掺入少量食品级氢氧化钠溶液以便各样品的pH为7。将样品以盲法提供给7位小组成员组成的非正式小组，所述小组成员被要求鉴别哪种样品具有更干净的风味和哪种样品的风味他们更喜欢。
7位小组成员中的5位发现YP03-L07-12A YP701N2与YP12-K13-12A传统EP pH7相比具有更干净的风味并且7位小组成员中的5位更喜欢YP03-L07-12A YP701N2的风味。
实施例9
此实施例是对按实施例2中所述制备的YP07-C20-12A YP701N2制品与按实施例6中所述制备的传统豌豆蛋白分离物制品的感官评估。
将样品以经纯化的饮用水中的2%蛋白w/v分散体的形式提供用于感官评估。当制备样品时掺入少量食品级氢氧化钠溶液以便各样品的pH为7。将样品以盲评方式提供给6位小组成员组成的非正式小组，所述小组成员被要求鉴别哪种样品具有更干净的风味和哪种样品的风味他们更喜欢。
全部6位小组成员都发现YP07-C20-12A YP701N2与YP12-K13-12A传统IEP pH7相比具有更干净的风味并且全部6位小组成员都更喜欢YP03-L07-12A YP701N2的风味。
实施例10
本实施例描述了使用实施例2的制品或Nutralys S85F (Roquette America Inc.,Keokuk, IA)(一种推荐应用于包括乳类制品的应用的市售豌豆蛋白分离物)制备乳品替代物饮料。
所述制品的配方展示于表4中。注意配制各制品以含有2%蛋白。YP07-C20-12AYP701N2的原态基蛋白含量为90.90%而Nutralys S85F的原态基蛋白含量为78.52%。
表4 - 乳品替代物饮料配方
Figure 7641DEST_PATH_IMAGE004
将蛋白粉末、糖(Rogers Fine Granulated, Lantic Inc., Montreal, QC)、角叉菜胶(Genuvisco J-DS, C.P. Kelco, Lille Skensved, 丹麦)和胞外多糖胶(Kelcogel HS-B,CP Kelco, Atlanta GA)干混合。将所述干成分与水、乳品风味增强剂(33726, ComaxFlavors, Melville, NY)和香草(19667, Comax Flavors, Melville, NY)合并并混合直至充分溶解。添加低芥酸菜子油(Canada Safeway, Calgary, AB)与维生素和矿物质预混物(FT132894, Fortitech, Schenectady, NY)并随后按需用食品级NaOH或HCl溶液将该系统的pH调节至7.25。将该样品于80℃下巴氏灭菌30秒并随后均匀化（第一阶段用400巴压强而第二阶段用40巴压强）。随后将制品冷却并于冷藏下储藏直至用于感官测试。
实施例11
此实施例是对在实施例10中制备的乳品替代物饮料的感官评估。
将样品以盲法提供给8位小组成员组成的非正式小组，所述小组成员被要求鉴别哪种样品具有更干净的风味和哪种样品的风味他们更喜欢。
8位小组成员中的6位指出用YP07-C20-12A YP701N2制备的乳品替代物饮料与用Nutralys S85F制备的饮料相比具有更干净的风味。8位小组成员中的5位更喜欢用YP07-C20-12A YP701N2制备的饮料。
公开概要
在此公开概要中，本发明提供用于制备具有中性或近中性pH值的杂豆蛋白制品的方法，所述杂豆蛋白制品可在多种食品应用中代替传统杂豆蛋白制品。在本发明的范围内修改是有可能的。

Claims (20)

1.一种杂豆蛋白制品，其具有至少约60重量% (N×6.25) d.b.的蛋白含量，具有在水溶液中约6-约8的天然pH和具有干净的风味。
2.权利要求1的杂豆蛋白制品，其风味不含生的和/或豆腥的和/或植物性的味道。
3.权利要求1的杂豆蛋白制品，其中所述pH为约6.5-约7.5。
4.权利要求1的杂豆蛋白制品，其具有至少约90重量% (N×6.25)的蛋白含量。
5.权利要求4的杂豆蛋白制品，其具有至少约100重量% (N×6.25)的蛋白含量。
6.一种食品组合物，其包括如权利要求1所要求的杂豆蛋白制品。
7.权利要求5的食品组合物，其为经加工的肉制品。
8.权利要求5的食品组合物，其为烘焙品。
9.权利要求5的食品组合物，其为营养条。
10.权利要求5的食品组合物，其为乳品类似物制品或乳品替代物制品。
11.权利要求9的食品组合物，其中所述乳品类似物制品或乳品替代物制品为饮料或冷冻甜食。
12.一种制备如权利要求1所要求的杂豆蛋白制品的方法，其包括：
提供具有至少约60重量% (N×6.25) d.b.的蛋白含量的杂豆蛋白制品的水溶液，所述杂豆蛋白制品在低于约4.4的pH下在水性介质中为可溶的并在该pH范围内为热稳定的，
调节溶液的pH至约pH 6-约8，和
任选将整个pH经调节的溶液干燥或
任选回收并随后干燥任何沉淀的材料或
任选热处理pH经调节的溶液并随后将整个经热处理的溶液干燥或
任选热处理pH经调节的溶液，随后回收和干燥任何沉淀的材料。
13.权利要求12的方法，其中在约70℃-约160℃的温度下维持约2秒-约60分钟实施所述热处理。
14.权利要求13的方法，其中在约80℃-约120℃的温度下维持约15秒-约15分钟实施所述热处理。
15.权利要求14的方法，其中在约85℃-约95℃的温度下维持约1-约5分钟实施所述热处理。
16.一种制备如权利要求1中所要求的杂豆蛋白制品的方法，其包含：
(a) 用钙盐水溶液、尤其是氯化钙溶液抽提杂豆蛋白源，以促使从蛋白源中溶解杂豆蛋白并形成杂豆蛋白水溶液，
(b) 将杂豆蛋白水溶液与剩余杂豆蛋白源分离，
(c) 任选稀释杂豆蛋白水溶液，
(d) 将杂豆蛋白水溶液的pH调节至约1.5-约4.4，优选约2-约4的pH以制备酸化的清澈的杂豆蛋白溶液，
(e) 任选热处理酸化的溶液以降低抗营养胰蛋白酶抑制剂的活性和微生物载荷，
(f) 任选通过使用选择性膜技术在保持离子强度基本上不变的同时浓缩杂豆蛋白水溶液，
(g) 任选渗滤任选经浓缩的杂豆蛋白溶液，
(h) 任选巴氏灭菌任选经浓缩的杂豆蛋白溶液以减少微生物载荷，
(i) 将杂豆蛋白水溶液的pH调节至约pH 6-约8，和
任选将整个pH经调节的蛋白溶液干燥或
任选回收和干燥任何沉淀的材料或
任选热处理pH经调节的溶液并随后将整个经热处理的溶液干燥或
任选热处理pH经调节的溶液，随后回收和干燥任何沉淀的材料。
17.权利要求16的方法，其中在约70℃-约160℃的温度下维持约2秒-约60分钟实施所述热处理。
18.权利要求17是方法，其中在约80℃-约120℃的温度维持约15秒-约15分钟实施所述热处理。
19.权利要求18的方法，其中在约85℃-约95℃的温度下维持约1-约5分钟实施所述热处理。
20.权利要求16的方法，其中将所述pH调节至约6.5-约7.5。
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