CN114072007A - 来自去皮的块茎的蛋白质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种获得块茎蛋白质分离物的方法，包含a)将至少一个块茎去皮，从而获得至少一个去皮的块茎和块茎皮组合物；b)加工所述至少一个去皮的块茎以获得含块茎蛋白质的水性溶液；以及c)将所述水性溶液进行蛋白质分离步骤以获得所述块茎蛋白质分离物。已经发现，在蛋白质分离之前将马铃薯去皮有几个益处：分离出的粗蛋白或其水解物更清洁，并具有富含酪氨酸、脯氨酸、精氨酸谷氨酰胺、谷氨酸、天冬酰胺和天冬氨酸的组成。另一方面，从块茎皮中获得的蛋白质组成富含必需氨基酸苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸和苯丙氨酸。

Description

来自去皮的块茎的蛋白质
背景技术
对素食和传统食品的素食类似物的需求增加，其中原因之一是人们对肉源食品带来的环境负担的认识提高。然而，植物性蛋白质在各个方面仍无法与动物源性产品竞争。一个原因是，在制备成食品之前，植物性蛋白质往往必须经过分离和加工。
分离块茎蛋白质是一个特别繁琐的工艺。通常，块茎蛋白质是从淀粉生产废流中分离出来的，而淀粉生产废流是通过在水中研磨或捣碎整个马铃薯然后分离淀粉来制备的。淀粉生产工艺描述在Grommers等人的《Starch：Chemical and Technology》(2009，第3版，p511–539)中。在块茎淀粉的常规生产中，块茎不去皮，因为去皮是与淀粉生产优势无关的额外步骤。
淀粉生产工艺产生的流出物包含块茎蛋白质，可以通过各种方法将其分离以获得天然的或凝固的蛋白质。
分离的天然的或凝固的蛋白质通常必须进一步加工以去除异味、颜色等。为了在分离蛋白质之前去除一些污染物，还进行了很多努力来清洁淀粉生产废流。然而，在任何一种情况下，这些工艺都是费力的、困难的，并且对于获得的蛋白质的质量提供不一致的结果。本发明提供了优化的蛋白质分离工艺，产生的蛋白质具有改进的特性，并且需要较少的液体工艺流的清洁。
具体实施方式
本发明涉及一种获得块茎蛋白质分离物的方法，包含：
a)去皮至少一个块茎，从而获得至少一个去皮的块茎和块茎皮组合物；
b)加工所述至少一个去皮的块茎以获得含块茎蛋白质的水性溶液；
c)对所述水性溶液进行蛋白质分离步骤以获得所述块茎蛋白质分离物。
已经发现，在去除蛋白质之前将块茎去皮有几个优点。
首先，从去皮的块茎中获得的(粗)蛋白质比从整个(未去皮)块茎中常规获得的蛋白质要清洁得多。从去皮的块茎获得的粗蛋白质中糖类、盐类和配糖生物碱的量明显较低，并且去皮的块茎中获得的蛋白质的微生物学特性要好得多。因此，为了获得可接受的最终蛋白质产品，对粗蛋白质的清洁需求较少。这提高了工艺效率，并降低了蛋白质产品的环境负荷。
其次，从去皮的块茎中获得的蛋白质与从整个(未去皮)块茎中获得的蛋白质具有不同的组成。从去皮的块茎中获得的蛋白质富含酪氨酸、脯氨酸、精氨酸谷氨酰胺、谷氨酸、天冬酰胺和天冬氨酸，这使得此类蛋白质或其水解产物更适合用于人类食品。这是因为a)已知酪氨酸可以改进人类大脑功能，(警觉性、注意力和专注)，b)天冬氨酸、谷氨酸和精氨酸改进蛋白质溶解性和功能特性(乳化特性和发泡特性)和c)已知蛋白质水解后的氨基酸(谷氨酰胺、谷氨酸、天冬酰胺和天冬氨酸)是鲜味的重要贡献者，并且氨基酸(酪氨酸和脯氨酸)与抗氧化和抗高血压效果相关联。
最后，蛋白质分离之前的去皮步骤还产生含块茎皮(“块茎皮组合物”)的支流(side stream)。已经发现，相对于从整个(未去皮)块茎中获得的蛋白质，从块茎皮中分离的蛋白质富含许多必需氨基酸。最显著的包括必需氨基酸的苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸和苯丙氨酸。
在本文中，术语块茎具有其常规含义，并且指任何类型的块茎。特别地，本定义中的块茎包括也可称为根的结构。因此，本文定义的术语“块茎”可以替换为短语“根或块茎”。
优选地，本文中的块茎是可食用块茎，其可以在人类食品生产的情况下生长。块茎固有地包含蛋白质；优选类型的块茎也富含淀粉，例如用于淀粉分离的块茎。块茎蛋白质被理解为表示来自一种类型的块茎的单一类型的蛋白质，或来自一种类型的块茎的特定蛋白质级分，但在特殊情况下，块茎蛋白质可包含源自两种或更多种类型块茎的蛋白质的混合物。
优选地，本文中的块茎包含马铃薯(Solanum tuberosum)、甘薯(Ipomoeabatatas)、木薯(包括Manihot esculenta，M.utilissima，也称为Manioc、mandioca或yuca，并且还包括M.palmata，M.dulcis，也称为yuca dulce)、山药(Dioscorea spp)和/或芋头(Colocasia esculenta)。更优选地，块茎包含马铃薯、甘薯、木薯或山药，甚至更优选地块茎包含马铃薯、甘薯或木薯，甚至更优选地块茎包含马铃薯或甘薯，并且最优选地块茎包含马铃薯(Solanum tuberosum)。
优选的块茎蛋白质包含马铃薯蛋白质、甘薯蛋白质、木薯蛋白质、山药蛋白质和/或芋头蛋白质。最优选地，所述块茎蛋白质分离物是块茎蛋白质酶抑制剂分离物、块茎patatin分离物或含蛋白质酶抑制剂和patatin的混合物的块茎总分离物。本文中的块茎蛋白质分离物可包含天然的蛋白质或变性的蛋白质。天然的蛋白质是存在于起源块茎中的蛋白质。变性的蛋白质是失去天然的三维结构的蛋白质。变性的蛋白质有凝固以形成小颗粒(“凝固蛋白质”)的趋势，这些颗粒能用于食品或进一步加工。
在本文中，分离物是从本方法中获得的块茎蛋白质，即在溶液中(例如0.5-25wt.％，优选3-20wt.％，更优选5-18wt.％)或干燥后呈粉末状。
本方法的第一步包含将至少一个块茎去皮，从而获得至少一个去皮的块茎和块茎皮组合物。在本文中，去皮表示至少部分地去除块茎的果皮。果皮是块茎的外层或表皮(skin)，它已经暴露在块茎生长的土壤中。去皮通常不仅包括去除表皮，而且包括直接存在于表皮下的至少部分皮质和/或果肉。优选地，本文中的去皮表示去除块茎的外层，其中，所述外层的平均厚度为0.2-5mm，优选地0.5-3mm。在本文中，产生的去皮的块茎也可称为块茎果肉。
许多常规的去皮技术仅去除果皮的可触及部分，即，例如马铃薯的裂缝和陡孔中的果皮保留在原位。尽管这种去皮足以获得本方法的至少部分益处，去皮优选表示完全去除块茎的外层，即在生长过程中暴露于土壤的全部外层。
块茎的去皮是众所周知的。去皮可以通过例如使用刀切掉外层来实现。然而，在工业规模上，去皮优选通过机械去皮或蒸汽去皮来实现。
在此文中，机械去皮包含摩擦、刷洗、切割、锉磨或以其他方式机械去除(至少部分)块茎外层。这种技术是众所周知的。
蒸汽去皮也是已知的，并且包含使块茎经受蒸汽以去除外层的步骤。蒸汽去皮可以与机械去皮结合使用。
在本方法的步骤b中，加工至少一个去皮的块茎以获得含块茎蛋白质的水性溶液。此类加工包含例如块茎的制浆(pulping)、捣碎(mashing)、锉磨(rasping)、研磨(grinding)、压制或切割，并且任选地与水的组合，以获得含块茎蛋白质的所述水性溶液。这种水性溶液也可称为块茎汁或块茎加工用水。
块茎汁通常包含淀粉，并且可以进行淀粉去除步骤，例如通过本领域已知的倾析、旋流或过滤，以获得含块茎蛋白质的水性溶液。在这个实施方案中，水性溶液优选是来自淀粉工业的废物，例如在马铃薯工业中分离淀粉后获得的马铃薯汁(PFJ)。优选地，在蛋白质分离步骤之前，对块茎汁进行淀粉去除步骤。
在其他实施方案中，去皮的块茎通过切割加工以形成诸如薯片和薯条的加工块茎产品的基础的形状。这种切割，在存在水的情况下进行，产生含块茎蛋白质的水性溶液。
在一个实施方案中，块茎可以通过水射流处理以切割块茎。在另一个实施方案中，例如在水存在的情况下，块茎可以通过切割刀来加工。由这样的切割过程产生的水包含块茎蛋白质，因此是在步骤b的含义下的含块茎蛋白质的水性溶液。
该加工还可包含选自微滤、渗滤、絮凝、浓缩、亚硫酸盐添加、配糖生物碱去除、脉冲电场处理、pH调节和/或块茎工业中常规的其他步骤的一个或更多个步骤。
可以通过各种酸和/或碱来调节pH值。合适的酸是例如盐酸、柠檬酸、乙酸、甲酸、磷酸、硫酸和乳酸，而合适的碱是例如氢氧化钠或氢氧化钾、氯化铵、碳酸钠或碳酸钾、钙和镁的氧化物和氢氧化物。
可以使用本领域已知的诸如疏水性吸附剂的合适的吸附剂，例如活性炭或层状硅酸盐来进行配糖生物碱去除。在优选的实施方案中，该处理还具有去除果胶、多酚和原花青素以及诸如表儿茶素和花青素的其中的有色衍生物的效果。
絮凝可以通过添加合适的絮凝剂来进行。合适的絮凝剂包括例如Ca(OH)2、阳离子或阴离子聚丙烯酰胺、壳聚糖和角叉菜胶。在优选的实施方案中，可以添加凝固剂以改进絮凝，优选阳离子或中性凝固剂或者聚合硅酸盐。在这方面参考WO/2016/036243。
可以进行微滤(MF)以实现从液体中分离颗粒。可以使用各种膜实行微滤，例如聚砜、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)和聚丙烯(PP)，以及诸如锆、钛膜或氧化铝的陶瓷膜。MF可以在恒定压力或恒定流量下运行。压力可在1.5bar至5bar之间变化。通量可以在0至350l·(h·m2)-1之间，优选在45至350l·(h·m2)-1之间。
MF优选在膜上进行，膜的孔径为0.1-10μm，优选0.2-4μm，更优选0.3-1.5μm。
优选地，待用微滤处理的液体的pH值为5.5-7.0，优选5.5-6.0或6.0-7.0。进一步优选地，总可溶性固体(TSS，以°Bx测量)在3-10°Bx之间，优选4-6°Bx。进一步优选地，液体的电导率为2.0-30，优选为2.5-20mS·cm-1，更优选为5-20mS·cm-1。微滤具有以下效果：经微滤的液体在620nm处的吸光度优选变为低于0.2，更优选低于0.1。微滤可以在分流系数(定义为进料流与渗透流(无量纲)之间的比率)下操作，分流系数在1.0-6.0之间，优选1.0-4.0。
渗滤(DF)是使用水或盐溶液的稀释步骤。渗滤的主要目的是去除渗透物中的小分子，同时保留保留物中诸如蛋白质的大分子。优选地，使用盐溶液进行渗滤。合适的盐的一个示例是含氯化物的盐，例如NaCl、KCl和CaCl2。盐溶液优选电导率为5-50mS·cm-1，优选5-20mS·cm-1，更优选8-15mS·cm-1。渗滤优选以1:1至1:10，优选1:1至1:5的稀释率进行。
渗滤的优选分子量截留值为5-300kDa，优选2-200kDa，更优选3-150kDa，例如5-20kDa或5-10kDa，或50-150kDa，优选50-100kDa。
浓缩可以通过例如本领域已知的超滤、反渗透或冷冻浓缩来进行。
亚硫酸盐添加是马铃薯淀粉加工业中的常见步骤，用于防止工艺流的氧化。
脉冲电场处理是马铃薯加工业中的常见步骤，用于调节马铃薯果肉的特性，如干燥速率、强度和柔韧性。
在本方法的步骤c)中，对含块茎蛋白质的水性溶液进行蛋白质分离步骤以获得所述块茎蛋白质分离物。从含块茎蛋白质的水性液体中分离蛋白质是众所周知的。可以区分两种方式。
在一个实施方案中，蛋白质分离产生天然的块茎蛋白质分离物。所述天然的块茎蛋白质分离物可包含块茎蛋白质酶抑制剂分离物、块茎patatin分离物或块茎总分离物，其中，该块茎总分离物包含块茎蛋白质酶抑制剂和块茎patatin的混合物。例如，天然的块茎patatin分离物可以具有低于5.8，优选4.8-5.5的等电点，和超过30kDa，优选超过35kDa的分子量。天然的块茎蛋白质酶抑制剂分离物可具有高于5.5、优选高于5.8的等电点和低于35kDa、优选4-30kDa的分子量。
在本文中，天然的表示天然存在于如上定义的块茎中的蛋白质，该蛋白质从所述块茎中提取而不会对蛋白质带来显著影响。因此，天然的蛋白质未显著降解，也未显著变性。即，与块茎中的蛋白质相比，氨基酸顺序和三维结构基本上是完整的。获得天然蛋白质的优选方法是超滤、渗滤、吸收和色谱法。
用于分离天然的块茎蛋白质的更优选的技术是使用渗滤(DF)和/或超滤(UF)。超滤和渗滤分离分子量范围为5kDa至500kDa的溶质，因此可用于从低分子量溶质中分离蛋白质。因此可以从超滤或渗滤保留物中获得天然的块茎蛋白质。
UF膜也能用于DF，其孔径可为1至20nm。优选的UF膜是各向异性UF膜。优选地，超滤膜包含再生纤维素、聚醚砜(PES)或聚砜(PS)。UF膜可以管式、螺旋缠绕、中空纤维、板式和框架，或作为交叉旋转诱导的剪切改变单元来实施。更优选的UF膜是管式UF膜。
超滤膜保留大分子的能力传统上是根据其分子截留值(MWCO)来说明的。10kDa的MWCO值表示膜可以从进料溶液中保留90％的分子量为10kDa的分子。本文中优选的MWCO是3-300kDa，优选3-200kDa，更优选3-150kDa(例如5-20kDa或5-10kDa)，或50-150kDa，优选50-100kDa。进行超滤的水性溶液优选具有小于4.0或大于5.5的pH，以避免膜的快速堵塞。水性溶液进一步优选具有5-20mS·cm-1，优选8-14mS·cm-1，更优选9-13mS·cm-1的电导率。
在必要的情况下，可以通过添加各种盐(例如NaCl、KCl、CaCl2或NaHSO3，优选NaCl)，和/或通过添加如别处定义的酸或碱来调节电导率。
优选使用分子量截留值为2-30kDa，优选3-25kDa或5-20kDa的PES或PS膜获得蛋白质酶抑制剂分离物。蛋白质酶抑制剂分离物可以在3.2-7.0，优选3.2-4.5的pH下进行UF。
优选使用分子量截留值为5-30kDa，更优选5-20kDa，甚至更优选5-10kDa的PES、PS或再生纤维素膜获得patatin分离物。patatin分离物优选在pH小于4.0或pH高于5.5的情况下进行UF。去除杂质后，pH值可以增加到8.0-12.0，优选9.0-11.0，以实现高通量通过膜和更长的性能(操作)时间。
优选使用MWCO为2-50kDa、更优选3-30kDa、更优选5-20kDa、甚至更优选5-10kDa的PES、再生纤维素超滤膜的PS获得总块茎分离物。总块茎分离物优选在pH小于4.0或pH高于5.5的情况下进行UF。去除杂质后，pH值可以增加到8.0-12.0，优选9.0-11.0，以实现高通量通过膜。
在一个优选的实施方案中，从超滤中获得的块茎蛋白质分离物具有大于75％干物质含量的蛋白质的含量。本文中蛋白质的含量定义为凯氏氮含量乘以6.25。优选地，块茎蛋白质分离物中的蛋白质含量大于80wt.％，更优选大于90wt.％，甚至更优选大于95wt.％。
在优选的实施方案中，从超滤中获得的块茎蛋白质分离物随后进行渗滤(DF)，以(进一步)去除可溶性组分。渗滤优选在与超滤相同的设置中进行，优选使用相同的膜。可以对水或盐溶液(例如含NaCl、KCl和/或CaCl2的盐溶液)进行渗滤，例如具有5-20mS·cm-1，优选8-14mS·cm-1的电导率，更优选为9-11mS·cm-1。渗滤的优选pH值如上文UF中所描述。渗滤以1:1至1:10(超滤截留物：水或盐溶液)，优选1:5，更优选1:4、1:3或1:2的稀释率进行。这产生含占干物质百分比的至少75wt.％的天然马铃薯蛋白质的渗滤保留物，并且优选最多0.05wt.％的葡萄糖、果糖和蔗糖的总量以及最多1wt.％的马铃薯游离氨基酸。如果对盐溶液进行渗滤，优选使用超滤浓缩渗滤保留物。
用于蛋白质分离的进一步更优选的技术是吸收，例如通过混合模式色谱法，其可以通过如EP2083634、WO2014/011042所描述的来实现或本领域已知的其他方法实现。
此外，天然的块茎蛋白质还可以通过诸如本领域已知的阳离子交换色谱法或阴离子交换色谱法的色谱法分离。分离天然的块茎蛋白质的其他技术包括本领域已知的等电聚焦、等电沉淀和络合。
在另一个实施方案中，蛋白质分离包含使块茎蛋白质变性并随后分离变性的块茎蛋白质的步骤。合适的技术是本领域已知的，并且优选地包括酸凝固、热凝固、等电沉淀和络合。分离天然的块茎蛋白质的其他技术包括本领域已知的等电聚焦、等电沉淀和络合。众所周知，等电沉淀和络合产生天然的和变性的蛋白质的混合物，从而允许分离天然和变性的蛋白质。
凝固表示将蛋白质置于变性条件下，以获得变性(凝固)的蛋白质。实现这一点的合适技术是将蛋白质加热，或将蛋白质用酸处理。产生的凝固的蛋白质的悬浮液随后可以被过滤、旋流、倾析或以其他方式分离以从水性溶液中分离凝固的蛋白质。这些技术是本领域熟知的。根据步骤c，酸凝固和热凝固是获得块茎蛋白质分离物的更优选的方式。
进一步优选的技术是等电沉淀和络合，这些技术也可以根据步骤c产生变性的块茎蛋白质分离物。这些技术也是众所周知的。
在所记载方法中的任何时点，可以通过添加酸或碱来调节pH。合适的酸是例如盐酸、柠檬酸、乙酸、甲酸、磷酸、硫酸，而合适的碱是例如氢氧化钠或氢氧化钾、氯化铵、碳酸钠或碳酸钾、钙和镁的氧化物和氢氧化物。调节pH可用于多种目的：它可引起沉淀水性溶液的特定成分，随后可通过固体去除步骤(例如过滤、微滤旋流等)去除该成分。调节pH值还可以增加蛋白质级分的溶解度，能够带来超滤和/或渗滤工艺的改进，并且pH值也会影响蛋白质的稳定性，由此能够进行工艺控制。
在进一步优选的实施方案中，对块茎皮组合物单独进行一个或更多个进一步的加工步骤。这具有可以获得第二块茎蛋白质分离物的优点。该第二块茎蛋白质分离物是源自块茎皮组合物的蛋白质分离物。已经发现，所述第二块茎蛋白质分离物与源自(未去皮的)块茎果肉的块茎蛋白质分离物具有不同的组成，最显著的是不同的氨基酸组成。相对于源自未去皮的块茎的块茎蛋白质产品，第二块茎蛋白质分离物包含增加的必需氨基酸苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸和苯丙氨酸的量。这可能是有价值的，特别是当所述第二块茎蛋白质产品用于人类食品应用时。
获得源自块茎皮的产品的进一步加工步骤可能类似于上文描述的马铃薯果肉。因此，进一步的加工步骤可以选自絮凝、过滤、配糖生物碱去除、蛋白质分离、蛋白质水解、微滤步骤、干燥等。如上文所描述的，蛋白质分离可以通过酸凝固、热凝固、等电沉淀、络合、超滤、渗滤、吸收或色谱法实现。
在一个优选的实施方案中，分别加工源自去皮的块茎和块茎皮的产品，以获得源自块茎的第一块茎蛋白质分离物和源自块茎皮的第二块茎蛋白质分离物。这表示在如本文所描述的，在用于获得块茎蛋白质分离物的方法的任何阶段，通过加工去皮的块茎或块茎皮获得的含块茎蛋白质的水性溶液优选不合并且进一步一起加工。
有利地，第一和第二块茎蛋白质分离物产品具有有区别的组成，特别是有区别的氨基酸组成。这可能是有益的，因为不同的应用，特别是食品应用，需要不同的氨基酸组成(例如用于口味或医学目的)。因此，根据本发明的方法分别处理去皮的块茎和块茎皮，允许获得具有有区别的氨基酸组成的第一和第二块茎蛋白质分离物产品。
优选将本方法应用于工业规模。因此，优选操作本方法以产生每小时至少5kg蛋白质，更优选每小时至少25kg蛋白质，甚至更优选每小时至少50kg蛋白质。
本方法的一个优点是所获得的粗(curde)蛋白质组合物比其他粗形式的块茎来源的蛋白质组合物清洁得多。在这方面，粗制物(crude)是指直接从分离工艺中获得的蛋白质组合物。因此，粗制物是指在任何清洁或纯化步骤之前的蛋白质组合物，该步骤可以对分离的粗蛋白质执行以使其适合预期应用(例如用于动物饲料，或用于人类食品应用)。
一个优势是从本方法获得的粗蛋白质需要相当少的清洁和/或纯化，例如配糖生物碱去除、绿原酸的去除、糖类(定义为葡萄糖、蔗糖和果糖的总和)的去除、盐类(特别是钾盐)的去除和/或游离氨基酸的去除。
这有利地减少获得适合进一步使用的纯块茎蛋白质分离物所需的成本、劳动力和时间。此外，由于较少杂质的存在，加工相当清洁的粗蛋白质有利地产生较少的设备结垢和积垢，从而使设备寿命增加。另外，纯化更清洁的粗蛋白质需要使用更少的化学品和其他材料，从而产生更少的废物，显著减轻环境负担。
因此，本发明进一步涉及一种粗制块茎蛋白质产品，其包含低于80mg/kg的选自由蔗糖、葡萄糖和果糖组成的组的糖类，优选低于60mg/kg，更优选低于45mg/kg，特别是小于30mg/kg的糖类。此外，粗制块茎蛋白质优选包含小于1500mg/kg，优选小于1200mg/kg，甚至更优选小于1000mg/kg，特别是小于500mg/kg的配糖生物碱。
特别地，加工具有低糖含量，特别是低蔗糖、葡萄糖和果糖含量的粗制块茎蛋白质是有利的，这是因为糖类公认地很难从蛋白质组合物中，特别是从凝固的蛋白质产品中去除。此外，蛋白质产品中糖类的存在降低了它们的感官特性(例如味道和口感)，降低了这些蛋白质对人类食品应用的适用性。
同样地，块茎蛋白质产品中配糖生物碱的存在也降低了包括蛋白质的味道和口感的感官特性，这是不希望的。
因此，对具有如上定义的低糖和低配糖生物碱含量的粗蛋白质进行进一步纯化或清洁步骤以获得纯蛋白质分离物，显著提高了与别处所描述的所有益处相关的工艺效率。
另一个优点是从本方法获得的粗蛋白质具有低微生物计数。根据ISO 4833-1/2013，微生物计数通过用总活菌有氧计数法能够确定为低于104CFU/克，优选低于103CFU/克。
为了清楚和简明描述的目的，本文中将特征描述为相同或不同实施方案的一部分，然而，应当理解，本发明的范围可以包括具有所描述的全部或一些特征的组合的实施方案。现在将通过以下非限制性实施例进行说明。
实施例
使用根据凯氏定氮法校准的CEM Sprint Rapid蛋白质分析仪确定蛋白质浓度。Sprint测量蛋白质结合染料的信号损失，损失越高，存在的蛋白质越多。该系统使用凯氏定氮法对广泛透析的蛋白质样品进行校准，因此检测到的所有氮都来自蛋白质，而不是来自游离氨基酸、肽或其他氮源。然后通过乘以6.25将氮数转换为蛋白质含量。
马铃薯蛋白质级分的氨基酸分析使用本领域已知的HPLC-UV/FLU和/或使用经典离子交换液相色谱和柱后茚三酮衍生化与光度检测的Biochrom氨基酸分析仪进行。
糖类含量通过Megazyme(爱尔兰)公布的酶促分析确定。该方法利用蔗糖/果糖/D-葡萄糖测定试剂盒(货号K-SUFRG)，包含用于确定食品、饮料和其他材料中蔗糖、D-果糖和D-葡萄糖的紫外方法。
配糖生物碱(总配糖生物碱或TGA)基本上根据Laus及其同事的方法(Laus M.C.,Klip G.&Giuseppin M.L.F.(2016)Food Anal.Methods 10(4)“Improved Extraction andSample Cleanup of Tri-glycoalkaloidsα-Solanine andα-Chaconine in Non-denatured Potato Protein Isolates”)确定。
简而言之，将样品溶解或稀释在含有20mM庚烷磺酸钠盐(VWR 152783K)的5％乙酸溶液中至少2小时。通过在环境温度下以9000g离心(Heraeus Multifuge 1SR，转子75002006)去除不溶性物质，并将上清液通过GHP Acrodisc 13mm注射器过滤器和0.45μmGHP膜(PALL PN 4556T)直接过滤到1.5mL HPLC小瓶(VWR 548-0004)中并盖上铝ci 11mm，橡胶/丁基/TEF盖(VWR548-0010)。通过Robotlon在线SPE系统(Separations)将样品自动引入SPE柱(Oasis HLB prospect-2/Symbiosis柱体2.0×10mm粒径30μm)。将配糖生物碱洗脱到Hypersil ODS C18(250mm×4.6mm 5μm)柱上，并使50％乙腈/磷酸盐缓冲液(pH 7.6)进行分离。使用Smartline UV检测器2520(Knauer)检测分析物，并在由纯化的配糖生物碱(α-茄碱、Carl Roth 4192,1和α-查茄碱Carl Roth 2826,1)制备的校准曲线上进行定量。
根据ISO 4833-1/2013确定微生物特性。
根据ISO 17294-2:2016，通过电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)确定金属。
通过将样品在550℃下焚烧并称量残留物来确定灰分(ash)。
实施例1
将两批10公斤的马铃薯(来自荷兰Averis Seeds的cv.Novano和在当地超市购买的cv.Bildstar)分成两份5公斤。一份通过去皮机(Machinefabriek Duurland,NL)的机械磨擦去皮，而另一份未经去皮加工。
将所有份分别切成小块并在Braun厨房离心机上磨碎以获得马铃薯汁。从淀粉和纤维级分中倾析出汁液，用Whatman滤纸过滤，随后通过90微米的筛子。
将用这种方式得到的去皮和未去皮两种马铃薯汁在沸水浴中加热至80℃，在此温度下再保温10分钟以凝固蛋白质。然后通过离心(环境温度，在Hereaus Multifuge SR上以4700rpm离心10分钟)回收蛋白质。
用这种方式回收的蛋白质被冷冻并分析配糖生物碱、氨基酸组成、金属、糖类和微生物特征。
结果
马铃薯蛋白质级分的氨基酸分析表明，去皮产生蛋白质的化学成分的许多差异(表1)；马铃薯蛋白质级分的氨基酸分析显示，去皮导致蛋白质化学成分的许多差异(表1)；在Novano和Bildstar中，去皮均产生升高的天冬氨酸和天冬酰胺、谷氨酸和谷氨酰胺、酪氨酸、脯氨酸和精氨酸水平。
相比之下，去皮降低了必需氨基酸苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸和条件必需氨基酸半胱氨酸的水平，以及甘氨酸的水平。
表1：来自去皮和未去皮马铃薯的马铃薯蛋白质组成(标准化蛋白质组成，以氨基酸g/蛋白质kg为单位)。
Figure BDA0003368683510000131
加粗显示的氨基酸是人体必需的氨基酸。
表2：去皮和未去皮的Bildstar马铃薯的化学组成
Figure BDA0003368683510000132
Figure BDA0003368683510000141
表2显示去皮使得马铃薯蛋白质具有显著且相关的较低水平的污染物(例如TGA、糖类和硝酸盐)。
实施例2
实施例1的结果似乎表明，Bildstar马铃薯的去皮的效果比Novano马铃薯的更强。这不被认为是准确的。使用的Novano马铃薯形状相当不规则，有许多凹痕、裂缝和孔洞，因此去皮不如形状规则的Bildstar马铃薯有效。为了确认去皮对任何马铃薯品种都有相似的效果，获得Novano马铃薯(2×1kg)，手工用刀将一批去皮，以便跟踪所有不规则的形状，并实现完全去除表皮和下面的部分果肉，包括陡峭的凹痕和裂缝中的。另一批未经去皮加工。
为了验证去皮的效果，确定了去皮和未去皮马铃薯的灰分和钾含量。结果如表3所示并且支持这样的观点，即对于具有大量裂缝和凹痕的马铃薯，有效的去皮减少了明显存在于外层的物质的量。因此，对于任何马铃薯品种，去皮具有本文所述的效果。
表3：去皮和未去皮Novano马铃薯的灰分和钾含量。
Figure BDA0003368683510000142

Claims (14)

1.一种获得块茎蛋白质分离物的方法，包含：
a)去皮至少一个块茎，从而获得至少一个去皮的块茎和块茎皮组合物；
b)加工所述至少一个去皮的块茎以获得含块茎蛋白质的水性溶液；
c)对所述水性溶液进行蛋白质分离步骤以获得所述块茎蛋白质分离物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述去皮包含机械去皮和/或蒸汽去皮。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述加工以获得水性溶液的包含对所述至少一个去皮的块茎进行制浆、捣碎、锉磨、研磨、压制或切割，以及任选地与水的组合。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述加工进一步包含选自淀粉去除、微滤、絮凝、渗滤、浓缩、亚硫酸盐添加、配糖生物碱去除、pH调节和/或脉冲电场处理的一个或更多个步骤。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述蛋白质分离步骤包含酸凝固、热凝固、等电沉淀、络合、超滤、渗滤、吸收或色谱法。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，操作所述方法以产生至少每小时5kg的蛋白质。
7.根据权利要求1-6中任一项的所述方法，其中，所述块茎包含马铃薯、甘薯、木薯、山药或芋头，优选马铃薯。
8.根据权利要求1-7中任一项的方法，其中，所述块茎蛋白质分离物包含天然的块茎蛋白质，所述天然的块茎蛋白质包含块茎蛋白质酶抑制剂分离物、块茎patatin分离物或含蛋白质酶抑制剂和patatin的混合物的块茎总分离物。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，对所述块茎皮组合物进行以下步骤：
a)加工所述块茎皮组合物以获得含块茎蛋白质的第二水性溶液；
b)对所述第二水性溶液进行第二次蛋白质分离步骤以获得第二块茎蛋白质分离物。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述加工包含选自由对所述至少一个去皮的块茎进行制浆、捣碎、锉磨、研磨、压制或切割所组成的组的一个或更多个步骤，以及任选地与水的组合，并且还包含选自微滤、絮凝、渗滤、浓缩、亚硫酸盐添加、配糖生物碱去除、pH调节和/或脉冲电场处理的一个或更多个步骤以获得所述第二水性溶液。
11.根据权利要求9或10的所述方法，其中，所述第二蛋白质分离步骤包含酸凝固、热凝固、等电沉淀、络合、超滤、渗滤、吸收或色谱法，以及任选地干燥步骤。
12.一种粗制块茎蛋白质产品，所述粗制块茎蛋白质产品包含小于30mg/kg的选自由蔗糖、葡萄糖和果糖组成的组的糖类，以及小于1000mg/kg的配糖生物碱。
13.根据权利要求12所述的粗制块茎蛋白质产品，通过根据ISO 4833-1/2013的总活菌有氧计数平板确定，所述粗制块茎蛋白质产品的微生物计数低于104CFU/克，优选低于103CFU/克。
14.一种粗制第二块茎蛋白质产品，相对于源自未去皮的块茎的块茎蛋白质产品，所述第二块茎蛋白质产品包含增加的必需氨基酸苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸和苯丙氨酸的量。
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