CN118215403A - 植物基蛋白质浓缩物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及食品技术领域，特别是涉及一种浓缩植物基蛋白质的方法。本公开还涉及用本公开中所定义的方法获得的植物基蛋白质浓缩物。本公开还涉及包含所述植物基浓缩物的食品产品及其用途。

Description

植物基蛋白质浓缩物及其制备方法
技术领域
本公开涉及食品技术领域，特别是涉及一种浓缩植物基蛋白质的方法。本公开还涉及用本公开中所定义的方法获得的植物基蛋白质浓缩物。本公开还涉及包含所述植物基浓缩物的食品产品及其用途。
背景技术
市场上已经推出了乳基产品的多种植物基替代品，并且对此类乳制替代品或乳制替换品(例如植物基产品)的需求在增加。用于生产植物基产品的原材料包括谷物、坚果、豌豆、土豆和多种种子。由上述植物材料生产的产品的市场前景日益广阔。通过例如健康意识、乳糖不耐症或对牛奶过敏可解释植物基产品市场的增长。此外，道德选择和环境影响也增加了对植物基产品的需求。此外，越来越多的消费者自愿选择素食或纯素食饮食。
在食品工业中，对高质量的植物蛋白质分离物和植物蛋白质浓缩物的需求不断增加，这些分离物和浓缩物适合用作多种食品产品生产中的成分。特别是用于生产乳制品类似物(例如植物基饮料、酸奶、零食、奶酪和肉类类似物)的高质量成分。
食品加工工业的一个挑战是如何更好地利用加工过程中产生的副产品流，例如供人类使用的纤维和蛋白质。例如，来自不同来源植物(例如小麦和大米)的大量麸皮作为面粉生产的副产品流被过量生产。尽管麸皮对于人类来说是纤维和蛋白质的良好来源，但其经常被用作动物饲料。
通常使用碱性提取或干法分馏来生产植物蛋白质浓缩物和植物蛋白质分离物。通常用碱性提取法从谷物材料例如麸皮中提取蛋白质。高碱性pH(pH大于9.0)下的碱性提取可引起蛋白质结构的变化，例如天然蛋白质的水解、交联和氨基酸的外消旋，以及蛋白质的技术功能性质降低。碱性提取的优点是有助于溶解纤维(例如β-葡聚糖、阿拉伯糖基木聚糖和纤维素)形成的机械屏障后的蛋白质。然而，β-葡聚糖和阿拉伯糖基木聚糖会增加粘度，从而导致碱性提取过程中的挑战，随后降低可提取蛋白质的产量。此外，如果在提取过程中需要加热，淀粉糊化会增加粘度。已知植物蛋白质在中性或弱酸性pH下具有有限的溶解度，而中性或弱酸性pH是食品体系中最常见的pH条件。
EP1371734公开了一种方法，其中变性的乳蛋白通过蛋白质脱酰胺酶进行脱酰胺，并进一步进行蛋白水解处理。
Jiang et al.2015的出版物涉及通过用蛋白质谷氨酰胺酶(PG)进行酶促脱酰胺来改善燕麦蛋白质的溶解度。他们发现，蛋白质谷氨酰胺酶的脱酰胺不会显著改变燕麦蛋白质的结构。
Yong et al.2017的出版物涉及使用碱性提取法从燕麦粒中获得燕麦蛋白质分离物。
通过已知方法(例如碱性提取)生产的植物蛋白质浓缩物和分离物的质量对于生产乳制品类似物(例如植物基饮料、酸奶、零食、奶酪和肉类类似物)不是最佳的。
尽管生产植物基食品产品的技术取得了进步，但方法和产品仍然需要改进。
发明内容
本公开的目的是提供一种方法和产品，其克服了与目前使用的生产植物基蛋白质浓缩物的方法相关的上述问题。
本公开的目的通过以独立权利要求中所述内容为特征的方法和产品来实现。本公开的一些优选的实施方案在从属权利要求中限定。
本公开是基于通过膜过滤来浓缩经酶处理的植物蛋白质的构思。使用一种新方法来生产具有改善技术功能性质的高功能植物蛋白质浓缩物。酶辅助的弱碱性(pH7.0至pH9.0)提取与膜过滤和任选的随后渗滤相结合以浓缩提取的植物蛋白质。通过酶即酶处理从植物原材料的剩余部分中回收蛋白质，并将其提取到水相中。进行膜过滤以浓缩所获得的蛋白质，同时将不需要的成分从渗余物中分离到渗透物中。
本发明人发现，在蛋白质的天然状态较温和的碱性pH下提取蛋白质比在高碱性条件下提取蛋白质更合适。此外，如果在提取过程中加热，原材料中的淀粉会增加粘度。可以使用糖类降解酶和淀粉降解酶来酶促水解这些成分(即淀粉和糖类)，从而提高蛋白质的可提取性。
单独的提取、调整pH或膜过滤都不足以获得高产量的高质量植物蛋白质浓缩物。在保持蛋白质可溶的pH(例如pH7.0至pH9.0)下的酶辅助弱碱性处理和随后的膜过滤的组合显著提高了蛋白质的产量。
提高蛋白质产量是本方法的一个优点。本方法的另一个优点是获得了具有高蛋白质含量(超过30％)和高溶解度的高质量蛋白质粉末。
根据本公开的一个方面，因此提供了一种浓缩植物基蛋白质的方法，其中所述方法包括以下步骤：
a.通过以下方式制备植物悬浮物：将包含植物蛋白质的植物原材料与酶混合物和水混合以获得水性植物蛋白质悬浮物，所述酶混合物包含：
至少一种选自淀粉水解糖苷水解酶的酶，
至少一种选自细胞壁降解酶的酶，和
至少一种选自蛋白质修饰酶的酶；
b.在保持所述蛋白质可溶的pH下，孵育所述水性植物蛋白质悬浮物，以获得经酶处理的植物蛋白质悬浮物；
c.从所述经酶处理的植物蛋白质悬浮物中分离不溶性固体，以获得干物质中可溶性蛋白质含量增加的植物蛋白质浆料；
d.使用膜过滤浓缩所述植物蛋白质浆料，以获得作为渗余物的植物基蛋白质浓缩物；
e.任选地干燥所述植物基蛋白质浓缩物以获得干燥的植物基蛋白质浓缩物。
根据本公开的另一个方面，因此提供了一种植物基蛋白质浓缩物，其中所述植物基蛋白质浓缩物
-具有大于约30重量％蛋白质/干物质的蛋白质浓度；
-包含具有pH4至pH5的等电点(pI)的经酶处理且过滤的蛋白质；
-包含基于所述植物基蛋白质浓缩物的干物质的总重量的2重量％至10重量％的淀粉；
-在约pH6.0至约pH7.0的pH下具有至少80％的蛋白质溶解度；
-损耗模量(G”)低于储能模量(G’)，tanδ为0.2至0.4。
根据本公开的又一个方面，提供了所述植物基蛋白质浓缩物在食品产品中的用途。
缩略语
DD脱酰胺度
DE-UF-OPC脱酰胺且超滤的燕麦蛋白质浓缩物
PG蛋白质谷氨酰胺酶
PS蛋白质溶解度
UF-OPC超滤的燕麦蛋白质浓缩物
附图说明
在下文中，将参考附图通过优选的实施方案更详细地描述本发明。
图1示出了浓缩植物基蛋白质的方法的一个实施方案。
图2示出了中试规模中脱酰胺度(DD，％)和蛋白质溶解度(PS，％)随孵育时间变化的图。孵育时间如下：1h(pH6.5)、2h(1h pH6.5+1h pH8.0)、3h(1h pH6.5+2h pH8.0)、4h(1hpH6.5+3h pH8.0)。
图3示出了在蛋白质提取过程中燕麦粉中的蛋白质的SDS-PAGE谱。非还原的和巯基乙醇还原的10％的Bis-Tris凝胶，具有随0h至4h处理时间变化的样品指示和分子量标志物(＝标准)。泳道1和泳道6代表酶处理的初始样品(＝0h处理时间)，泳道2和泳道7的样品经1h处理(＝1h处理时间)，泳道3和泳道8的样品经2h处理(＝2h处理时间)，泳道4和泳道9的样品经3h处理(＝3h处理时间)，泳道5和泳道10的样品经4h处理(＝4h处理时间)。分子量标志物(＝标准)在凝胶的左侧。
图4示出了燕麦粉(起始材料；燕麦粉(％)；用正方形标记的线)、脱酰胺且超滤的燕麦蛋白质浓缩物(脱酰胺的OPC，DE-UF-OPC，用圆圈标记的线)和超滤的燕麦蛋白质浓缩物(超滤的OPC，UF-OPC，用三角形标记的线)的蛋白质溶解度(PS，％)随pH(2.0至10.0)变化的函数图。
图5A示出了脱酰胺并超滤的燕麦蛋白质浓缩物(DE-UF-OPC)和超滤的燕麦蛋白质浓缩物(UF-OPC)在0.1％应变下的储能模量(G’)和损耗模量(G”)。不同的字母(a，b，c)表示储能模量和损耗模量之间的显著差异(p＜0.05)。
图5B示出了脱酰胺并超滤的燕麦蛋白质浓缩物(DE-UF-OPC)的储能模量(G’)和损耗模量(G”)随应变(％)变化的函数图以及右侧y轴tanδ随应变(％)变化的函数图。
图5C示出了超滤的燕麦蛋白质浓缩物(UF-OPC)的储能模量(G’)和损耗模量(G”)随应变(％)变化的函数图以及右侧y轴tanδ随应变(％)变化的函数图。
定义
在本说明书和权利要求中，以下词语和表达具有如下定义的含义：
“植物基”是指源于植物，该植物适用于在食品技术应用中制造可食用的食品产品。
“植物原材料”可以来源于任何适于在食品技术应用中制造可食用的食品产品的植物。在本方法中，合适的植物原材料包括例如谷物如燕麦或大麦、豆类如豌豆或蚕豆、坚果、块茎植物如土豆、和多种种子。即使仅使用一种植物原材料(例如燕麦)作为起始材料，也可能存在痕量的其他植物材料，例如谷物，如小麦、大麦和/或黑麦。
来自谷物的植物原材料可以是粉(flour)、谷粒(grain)、粗粉(meal)、薄片和/或粗粒(groat)的形式。所述原材料可以是磨碎的或湿磨的。当提供包含蛋白质的植物基原材料悬浮物时，植物原材料通常是粗粉形式或粉末形式。块茎植物例如土豆可用作植物材料。土豆粉、磨碎的土豆或土豆汁可用作原材料。
来自谷物的植物原材料如燕麦原材料可以是燕麦粉、燕麦粗粉、燕麦谷粒、燕麦薄片/碎燕麦/辗制燕麦、燕麦麸皮、燕麦粗粒和/或去壳燕麦。合适的粉是例如谷物粉、豆类粉或土豆粉。
豆类粉或谷物粉通常可例如通过空气分级分为纤维部分和淀粉部分。例如，小麦可分级为胚乳粉和纤维部分(小麦麸皮)。类似的分级可应用于燕麦和豌豆。因为胚乳粉和纤维部分都在谷粒的主要部分并且彼此相连，因此纤维部分通常也包含更多的蛋白质。在本发明中，通过酶处理将附着在纤维上的蛋白质释放到水溶液中。因此，纤维部分(麸皮)是本方法合适的起始材料。
在一个实施方案中，植物粉以粉末形式提供，粒度优选为5μm至1000μm、更优选为10μm至800μm、更优选为10μm至650μm、更优选为10μm至275μm、最优选为10μm至100μm。优选地，粉具有D90值为648μm的粒度，即90％的颗粒小于648μm。在一个实施方案中，100％的颗粒的粒度小于800μm。在一个实施方案中，90％的颗粒的粒度小于648μm，在一个实施方案中，50％的颗粒的粒度小于65μm。合适的粒度将确保本方法的步骤a.中粉和所形成的悬浮物的可加工性。优选地，粉末不应该形成块，因为这将在生产线中引起问题并且降低植物基蛋白质浓缩物的质量。
作为使用粉形式的谷物(例如燕麦)的替代方案，也可以用其他形式的燕麦(例如辗制燕麦、部分磨碎的燕麦和燕麦片)来进行本发明。一种具有低水平麸皮或外壳材料的燕麦粉是细燕麦粉。细燕麦粉是通过筛分或空气分级方法获得的全燕麦粉的一部分。细燕麦粉的典型成分分析在水分、蛋白质和脂肪方面与全燕麦粉类似。细燕麦粉也保留了存在于全燕麦粉中的相当大比例的可溶性纤维。然而，细燕麦粉比全燕麦粉包含更少的麸皮或不溶性纤维以及更多的淀粉。
术语“蛋白质分离物”和“蛋白质浓缩物”在蛋白量方面有所不同。这些差异是由加工方法造成的。“蛋白质浓缩物”粉末由30重量％至80重量％的蛋白质组成。浓缩物粉末的剩余部分包含糖类和脂肪。如果使用不同的加工步骤来减少脂肪和糖类的含量，则可以生产出包含80重量％或更多蛋白质的“蛋白质分离物”。因此，“蛋白质浓缩物”包含30重量％至80重量％的蛋白质，而“蛋白质分离物”包含至少80重量％的蛋白质。总的来说，生产分离物中使用的加工步骤导致蛋白质含量较高，而脂肪和糖类含量较低。然而，在两种形式的乳清中发现的氨基酸类型实际上是相同的，因为它们来自相同的蛋白质。
渗透物指滤液，即通过膜的液体。渗余物指浓缩物，即保留的液体。
术语“膜方法”指例如微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)或反渗透(RO)。
反渗透(RO)指通过去除水来浓缩溶液。例如，如果要从渗透物中回收不含蛋白质的部分，或如果要回收水性部分，则应用RO。所述回收部分可用于例如渗滤。
纳滤(NF)指通过去除部分单价离子如钠、氯(部分去矿化作用)来浓缩有机成分。
超滤(UF)指大分子和高分子例如蛋白质的浓缩。
微滤(MF)指高分子的分离。例如，如果原材料包含大量的脂肪，可以使用MF从原材料中分离脂肪。
渗滤指为获得更好的纯化的设计。在膜过滤过程中向进料中加入水，以洗掉将通过膜的低分子进料成分，例如乳糖和矿物质。清洗表示一次或多次加水。可以根据需要进行多次洗涤，以除去不需要的成分。“植物基食品产品”可以指发酵的、酸化的或非酸性的(中性的)食品产品，例如传统的乳基产品，如酸奶(yogurt)、可饮用酸奶、鲜奶油或酸奶油、酸乳(sour milk)、凝乳、奶油奶酪(费城型软奶酪)、固型酸奶、奶昔或布丁。
具体实施方式
在本公开中，惊奇地发现，使用通过膜过滤浓缩经酶处理的植物蛋白质的方法，可以获得植物基蛋白质浓缩物。所获得的植物基浓缩物可直接使用，或者任选地，可对所获得的蛋白质浓缩物进行干燥。
本发明基于膜过滤方法可用于从经酶处理的植物蛋白质中浓缩蛋白质并滤除不需要的成分的发现。本发明人发现，在蛋白质的天然状态较温和的碱性pH下提取蛋白质比在高碱性条件下提取蛋白质更合适。酶辅助的提取与保持蛋白质可溶性的弱碱性pH(例如pH7.0至pH9.0)相结合，随后通过膜过滤以及任选的渗滤来浓缩提取的植物蛋白质。通过酶从植物原材料的剩余部分中回收蛋白质并提取到水相中。同时可以使用糖类降解酶和淀粉降解酶来酶促水解淀粉和糖类，从而提高蛋白质的可提取性。
本发明人开发了一种生产高功能燕麦蛋白质浓缩物的提取方法。酶辅助的弱碱性(pH8.0)提取与过滤和任选的后续渗滤相结合，以浓缩提取的植物蛋白质。此外，还观察了植物蛋白质浓缩物的热诱导凝胶化和溶解度等功能特性。生产出了脱酰胺且膜过滤的植物蛋白质浓缩物。与从起始材料中提取的蛋白质的溶解度相比，两种蛋白质浓缩物在中性和弱碱性pH下的溶解度显著提高。此外，在至少8重量％/干物质的蛋白质浓度下，两种蛋白质浓缩物产生同样强的热诱导凝胶状结构。
进行膜过滤以浓缩获得的蛋白质，同时从渗余物中分离不需要的成分到渗透物中。
单独的酶提取、pH调整或膜过滤都不足以获得高产量的高质量植物蛋白质浓缩物。酶处理与将pH调整为pH7.0至pH9.0和随后的膜过滤的组合显著提高蛋白质的产量。在膜过滤中分离到渗透物的不需要的成分包括例如消化的肽和引起风味和颜色的盐。膜过滤提高了获得的最终产品的质量。单独的酶提取、pH调整或膜过滤都不足以获得高产量的高质量植物蛋白质浓缩物。酶处理与将pH调整为pH7.0至pH9.0和随后的膜过滤的组合显著提高蛋白质的产量。
在一个使用蛋白质谷氨酰胺酶(PG)的实施方案中，通过对蛋白质酶促脱酰胺提高植物蛋白质的溶解度。此外，通过调整pH，植物蛋白质更易溶解。当用碱性提取法提取蛋白质时，用蛋白质谷氨酰胺酶(PG)对植物蛋白质进行酶促脱酰胺处理可用于增加提取产量。本发明人发现，酶处理例如用PG可用于蛋白质提取。此外，本发明人发现，酶(例如β-葡聚糖酶、α-淀粉酶和淀粉葡萄糖苷酶)的组合可与弱碱性提取结合用于提高燕麦蛋白质的可提取性。
就植物蛋白质提取的产量而言，调整pH与蛋白质谷氨酰胺酶处理相结合是有效的组合。可溶性植物蛋白质可通过膜过滤浓缩，从而增加干物质中蛋白质量。当粉末极易溶于水时，本发明的浓缩植物蛋白质浆料可干燥成植物蛋白质粉末(浓缩物)。
使用本公开的方法，通过使用蛋白水解酶获得不含麸质的植物基，其中用蛋白质谷氨酰胺酶提高溶解度。与仅调整pH相比，通过将pH调整与使用蛋白质谷氨酰胺酶相结合，获得10％至30％更多的可溶性蛋白质。
通过将植物材料与酶混合物混合来制备水性植物蛋白质悬浮物，所述酶混合物包含水解淀粉的糖苷水解酶或降解淀粉的糖苷水解酶、细胞壁降解酶和蛋白质修饰酶，以及任选的裂解醇溶谷蛋白的蛋白水解酶。优选地，使用α-淀粉酶、β-葡聚糖酶、蛋白质谷氨酰胺酶和裂解醇溶谷蛋白的蛋白水解酶。在保持蛋白质可溶的pH(例如pH7.0至pH9.0)下孵育所述水性植物蛋白质悬浮物，以获得经酶处理的植物蛋白质悬浮物。从所述悬浮物中分离出不溶性固体，以获得植物蛋白质浆料，该植物蛋白质浆料主要包含蛋白质和其他可溶性成分。
本公开涉及一种浓缩植物基蛋白质的方法，所述方法包括以下步骤：
a.通过以下方式制备植物悬浮物：将包含植物蛋白质的植物原材料与酶混合物和水混合以获得水性植物蛋白质悬浮物，所述酶混合物包含：
至少一种选自淀粉水解糖苷水解酶的酶，
至少一种选自细胞壁降解酶的酶，和
至少一种选自蛋白质修饰酶的酶；
b.在保持所述蛋白质可溶的pH下，孵育所述水性植物蛋白质悬浮物，以获得经酶处理的植物蛋白质悬浮物；
c.从所述经酶处理的植物蛋白质悬浮物中分离不溶性固体，以获得干物质中可溶性蛋白质含量增加的植物蛋白质浆料；
d.使用膜过滤浓缩所述植物蛋白质浆料，以获得作为渗余物的植物基蛋白质浓缩物；
e.任选地干燥所述植物基蛋白质浓缩物以获得干燥的植物基蛋白质浓缩物。
上述步骤a.至e.可以连续进行。
本公开还涉及通过本方法获得的植物基蛋白质浓缩物。
本公开还涉及一种植物基蛋白质浓缩物，其特征在于，所述植物基蛋白质浓缩物
-具有大于约30重量％的蛋白质/干物质的蛋白质浓度；
-包含具有pH4至pH5的等电点(pI)的经酶处理且过滤的蛋白质；
-包含基于所述植物基蛋白质浓缩物的干物质的总重量的2重量％至10重量％的淀粉；
-在约pH6.0至约pH7.0的pH下具有至少80％的蛋白质溶解度；
-损耗模量(G”)低于储能模量(G’)，tanδ为0.2至0.4。
本公开还涉及包含用本方法获得的植物基浓缩物的食品产品。
本公开还涉及所述植物基蛋白质浓缩物在食品产品中的用途。
淀粉降解酶和纤维降解酶结合特定的pH范围(pH7.0至pH9.0)和过滤提供了本发明的特定效果。在一个实施方案中，酶混合物包含至少一种选自以下组中的每组的酶(即一种或多种酶)：淀粉水解糖苷水解酶、细胞壁降解酶、蛋白质修饰酶和任选的裂解醇溶谷蛋白的蛋白水解酶。
本发明的浓缩植物基蛋白质的方法包括以下步骤：
a.通过以下方式制备植物悬浮物：将包含植物蛋白质的植物原材料与酶混合物和水混合以获得水性植物蛋白质悬浮物，所述酶混合物包含：
至少一种选自淀粉水解糖苷水解酶的酶，
至少一种选自细胞壁降解酶的酶，和
至少一种选自蛋白质修饰酶的酶。
植物原材料可以来源于任何植物。在一个实施方案中，所述植物材料选自谷类植物、豆类植物和块茎植物。
在一个优选的实施方案中，所述植物材料选自谷物，例如燕麦、大麦、黑麦和/或小麦。在另一个实施方案中，所述植物材料选自豆类，例如豌豆和/或蚕豆。在另一个实施方案中，所述植物材料选自块茎植物，例如土豆。即使仅使用一种植物原材料(例如燕麦)作为起始材料，也可能存在痕量的其他植物材料，例如谷物，例如小麦、大麦和/或黑麦。
植物基蛋白质可以是谷物蛋白质，优选地，植物基蛋白质选自燕麦蛋白质、大麦蛋白质及它们的任何混合物。
燕麦(Avena sativa L.)是一种具有多种益处的谷物。与小麦、大麦和黑麦等其他谷物相比，燕麦具有更高的蛋白质含量。蛋白质在燕麦粗粒层中的分布如下：12％的蛋白质在淀粉胚乳中、18％至30％在麸皮中、29％至38％在胚芽中。大多数(70％至80％)燕麦蛋白质是球蛋白。燕麦球蛋白蛋白质主要位于淀粉胚乳的蛋白体和糊粉层中。第二丰富的蛋白质群是醇溶谷蛋白(燕麦蛋白)，其占总蛋白质的4％至15％。燕麦中另一个较小的蛋白质群是水溶性白蛋白。它们在总蛋白质中的比例因燕麦来源(品种)、生长条件和提取方法而异。
植物原材料可以是粉、谷粒、粗粉、薄片和/或粗粒的形式。
步骤a.可以在提供植物原材料的步骤之后进行。
当提供至少一种包含蛋白质的植物基原材料的悬浮物时，步骤a.中的植物原材料通常为粗粉形式或粉末形式。
在一个实施方案中，所述植物粉以粉末形式提供，粒度优选为5μm至1000μm、更优选为10μm至800μm、更优选为10μm至650μm、更优选为10μm至275μm、最优选为10μm至100μm。
优选地，粉具有D90值为648μm的粒度，即90％的颗粒小于648μm。在一个实施方案中，100％的颗粒的粒度小于800μm。在一个实施方案中，90％的颗粒的粒度小于648μm，在一个实施方案中，50％的颗粒的粒度小于65μm。合适的粒度将确保本方法的步骤a.中粉和所形成的悬浮物的加工性。粉末不应该形成块，因为这将在生产线中引起问题并且降低植物基蛋白质浓缩物的质量。
粒度和粒度分布可以用任何常规使用的方法或适合这种测定的设备来测定。
根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤a.中的所述植物悬浮物包含总重量的10重量％至40重量％、优选15重量％至30重量％、更优选15重量％至25重量％、最优选20重量％的植物粉。所述植物悬浮物可包含总重量的10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17重量％、18重量％、19重量％、20重量％、21重量％、22重量％、23重量％、24重量％、25重量％、26重量％、27重量％、28重量％、29重量％、30重量％、31重量％、32重量％、33重量％、34重量％、35重量％、36重量％、37重量％、38重量％、39重量％或40重量％、或由这些值中的任意两个所限定的范围内的植物粉。
步骤a.中的悬浮物通常包含总计约2重量％至80重量％、优选10重量％至30重量％的蛋白质。
适合本方法的酶是淀粉水解糖苷水解酶、细胞壁降解酶和蛋白质修饰酶、以及任选的裂解醇溶谷蛋白的蛋白水解酶。
糖苷水解酶也称为糖苷酶或糖基水解酶，催化复合糖的糖苷键的水解。它们降解生物质，例如纤维素、半纤维素和淀粉。这些酶包括例如淀粉酶(如α-淀粉酶)、或葡糖苷酶、或葡聚糖酶(如β-葡聚糖酶)、或木聚糖酶、或乳糖酶、或几丁质酶、或蔗糖酶、或麦芽糖酶、或神经氨酸酶、或转化酶、或透明质酸酶、或溶菌酶。
适用于本公开方法的淀粉水解糖苷水解酶可以是已知水解淀粉的任何糖苷水解酶。此类酶包括例如α-淀粉酶、β-淀粉酶、支链淀粉酶、异淀粉酶或淀粉葡萄糖苷酶。所述酶可以单独使用、或相互任意组合使用。如本领域技术人员所知，淀粉水解酶和酶的用量可从适合于每种目的的酶和用量中选择。
在一个实施方案中，所述淀粉水解糖苷水解酶可选自淀粉酶、特别是α-淀粉酶和/或淀粉葡萄糖苷酶。
在一个实施方案中，所述淀粉水解糖苷水解酶是α-淀粉酶。有几种可商购的α-淀粉酶制剂适用于本公开的方法。一种合适的α-淀粉酶是BAN480L(Novozymes，荷兰)。一种合适的淀粉葡萄糖苷酶包括Amigase Mega L(DSM，荷兰)。
适用于本公开方法的细胞壁降解酶可以是已知降解细胞壁的任何细胞壁降解酶。例如，适用于本公开方法的纤维降解糖苷水解酶可以是已知降解纤维的任何糖苷水解酶。如本领域技术人员所知，细胞壁降解酶和酶的用量可从适合于每种目的的酶和用量中选择。
在一个实施方案中，所述细胞壁降解酶选自β-葡聚糖酶、纤维素酶和/或木聚糖酶。一种合适的β-葡聚糖酶包括Filtrase NL Fast(DSM，荷兰)。
如果所述植物原材料包含β-葡聚糖，则可使用β-葡聚糖降解酶。如果所述原材料含有β-葡聚糖(例如燕麦或大麦)，大的β-葡聚糖分子可以被β-葡聚糖降解酶(例如β-葡聚糖酶，例如Filtrase)分解成较小的分子。
适用于本公开方法的蛋白质修饰酶可以是例如蛋白质脱酰胺酶。其他合适的蛋白质修饰酶可以是脯氨酸特异性蛋白酶(外切蛋白酶)。用于本公开方法的合适的蛋白质脱酰胺酶可以是已知对蛋白质脱酰胺的任何蛋白质脱酰胺酶。一种合适的蛋白质谷氨酰胺酶包括PG500(Ajinomoto，日本)。如本领域技术人员所知，蛋白质修饰酶和酶的用量可从适合于每种目的的酶和用量中选择。
在一个实施方案中，所述蛋白质修饰酶选自脱酰胺酶和/或转谷氨酰胺酶(TG)，优选地，脱酰胺酶是蛋白质谷氨酰胺酶(PG)。
在一个实施方案中，所述蛋白质修饰酶的用量为4U/g蛋白质至20U/g蛋白质。所述蛋白质修饰酶的用量可以是4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20U/g蛋白质、或在由这些值中的任意两个所限定的范围内。一种合适的蛋白质谷氨酰胺酶包括PG500(Ajinomoto，日本)。
蛋白质谷氨酰胺酶(PG；从解朊金黄杆菌(Chryseobacterium proteolyticum)中纯化，EC 3.5.1.44)水解特定蛋白质结合氨基酸残基的侧链氨基以释放氨。该反应发生在蛋白质的谷氨酰胺残基和天冬酰胺残基上，分别生成谷氨酸和天冬氨酸。PG将蛋白质谷氨酰胺残基转化为谷氨酸残基。蛋白质谷氨酰胺酶可以将蛋白质中的谷氨酰胺残基脱酰胺为谷氨酸残基，但不能使天冬酰胺残基或游离的谷氨酰胺脱酰胺。蛋白质的脱酰胺可以通过增加负电荷数量和改变整体结构来改善其溶解度、乳化活性、起泡活性和其他功能性质。通过用酸处理去除氨基酸天冬酰胺和谷氨酰胺侧链上的酰胺官能团或通过用蛋白质谷氨酰胺酶进行酶促脱酰胺，以提高植物蛋白质的溶解度。由于其选择性和温和性，酶促蛋白质脱酰胺是一种改善蛋白质功能性的方法。
在一个实施方案中，所述酶混合物还包含一种或多种裂解醇溶谷蛋白的蛋白水解酶。所述裂解醇溶谷蛋白的蛋白水解酶可选自蛋白酶。
适用于本公开方法的裂解醇溶谷蛋白的蛋白水解酶可以是已知裂解醇溶谷蛋白的任何蛋白水解酶。此类酶包括蛋白质蛋白酶。一种合适的裂解醇溶谷蛋白的蛋白水解酶是Maxipro(DSM，荷兰)。如本领域技术人员所知，蛋白水解酶和酶的用量可从适合于每种目的的酶和用量中选择。
谷物例如黑麦、小麦和大麦包含麸质，而燕麦天然不含麸质。然而，磨坊和生产线中可能有黑麦、小麦和大麦的残留物。蛋白酶可用于将残留的麸质降解为5mg/kg至20mg/kg产物的浓度(无麸质)。
转谷氨酰胺酶(TG)是一种催化蛋白质之间形成异肽键的酶。可同时使用蛋白质谷氨酰胺酶(PG)和转谷氨酰胺酶(TG)。即使在低蛋白质浓度下，使用TG和PG也产生更好的结构。
本发明的要点是基质降解酶的特定组合。
在一个实施方案中，步骤a.中的混合进行30分钟至5小时、优选1小时至4小时、更优选1小时至2小时、最优选1小时。混合时间可以为例如30分钟或45分钟、1小时、1.5小时、2小时、2.5小时、3小时、3.5小时、4小时、4.5小时或5小时，或在由这些值中的任意两个所限定的范围内。
在一个实施方案中，步骤a.中的混合在20℃至70℃、优选30℃至65℃、更优选40℃至65℃、更优选50℃至60℃、最优选在60℃的温度下进行。混合步骤过程中的温度可以为例如20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃或70℃，或在由这些值中的任意两个所限定的范围内。
在一个实施方案中，步骤a.中的混合在约pH6.0至约pH7.0的pH下、优选在pH6.5进行。
在植物材料、酶和水的混合步骤中，所需的pH水平可以为约pH5.0至约pH7.5、优选约pH6.0至约pH7.0，例如约6.0、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9或7.0，或在由这些值中的任意两个所限定的范围内。pH可以为5.0、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、6.0、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7.0、7.1、7.2、7.3、7.4或7.5，或在由这些值中的任意两个所限定的范围内。pH可以为pH5.0至pH7.5、优选pH6.0至pH7.0。pH可以为pH6.1至pH6.4，或从约pH6.1至约pH6.4。pH可以为6.0至pH6.5，或从约pH6.0至约pH6.5。pH可以为pH6.5至pH7.0，或从约pH6.5至约pH7.0。pH可以为pH6.6至pH7.0，或从约pH6.6至约pH7.0。优选地，pH为pH6.5或约pH6.5。
所述方法还包括以下步骤：
b.在保持所述蛋白质可溶的pH下，孵育所述水性植物蛋白质悬浮物，以获得经酶处理的植物蛋白质悬浮物。
在一个实施方案中，步骤b.中的孵育进行30分钟至8小时、优选1小时至5小时、更优选2小时至4小时、更优选2小时至3小时、更优选2.5小时至3小时、最优选3小时。孵育时间可以是例如30分钟或45分钟、1小时、1.5小时、2小时、2.5小时、3小时、3.5小时、4小时、4.5小时、5小时、5.5小时、6小时、6.5小时、7小时、7.5小时或8小时，或在由这些值中的任意两个所限定的范围内。
在一个实施方案中，步骤b.中的孵育在20℃至70℃、优选30℃至65℃、更优选40℃至65℃、更优选50℃至60℃、最优选在60℃的温度下进行。混合步骤过程中的温度可以为例如20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃或70℃，或在由这些值中的任意两个所限定的范围内。
在一个实施方案中，步骤b.中的孵育在约pH7.0至约pH9.0的pH下、优选在超过pH7至约pH9、更优选在约pH8.0至约pH9.0的pH下、最优选在约pH8.0的pH下进行。
在植物材料、酶和水的混合步骤中，所需的pH水平可以为约pH6.0至约pH9.0、优选约pH7.0至约pH9.0，例如约7.0、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8.0、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9、9.0或在由这些值中的任意两个所限定的范围内。pH可以为6.0、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7.0、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8.0、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9或9.0，或在由这些值中的任意两个所限定的范围内。pH可以为pH6.0至pH9.0、优选pH7.0至pH9.0。pH可以为pH7.0至pH7.5，或约pH7.0至约pH7.5。pH可以为pH7.0至pH8.0或约pH7.0至约pH8.0。pH可以为pH7.5至pH8.0，或约pH7.5至约pH8.0。pH可以为8.0至pH9.0或约pH8.0至约pH9.0。优选地，pH为pH8.0或约pH8.0。
所述方法还包括以下步骤：
b.从所述经酶处理的植物蛋白质悬浮物中分离不溶性固体，以获得干物质中可溶性蛋白质含量增加的植物蛋白质浆料；
在一个实施方案中，所述干物质中可溶性蛋白质含量增加的植物蛋白质浆料包含至少10重量％的蛋白质/干物质、优选14重量％至18重量％的蛋白质/干物质，例如14重量％、15重量％、16重量％、17重量％或18重量％的蛋白质/干物质，或在由这些值中的任意两个所限定的范围内。
步骤c.中的分离可以通过筛分或离心例如用沉降式离心机进行。可以使用适合本目的且本领域技术人员所知的任何已知的分离方法。
在一个实施方案中，在步骤c.中，从酶处理的植物悬浮物中分离出80％至100％的不溶性固体。
所述方法还可以包括步骤c.后的热处理步骤，其中所述热处理选自巴氏灭菌法、超高温(UHT)处理和延长保质期(ESL)处理。
巴氏灭菌法可以在约55℃至约80℃、优选约65℃至75℃、更优选约75℃的温度下进行约30秒至30分钟、优选约3分钟至约15分钟、更优选约3分钟至约10分钟、最优选约5分钟。巴氏灭菌法温度可以是例如约55℃至约80℃，例如55℃、56℃、57℃、58℃、59℃、60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃、70℃、71℃、72℃、73℃、74℃、75℃、76℃、77℃、78℃、79℃或80℃，或在由这些值中的任意两个所限定的范围内。巴氏灭菌法时间可以是例如约30秒至30分钟，例如30秒、40秒或50秒、1分钟、2分钟、3分钟、4分钟、5分钟、6分钟、7分钟、8分钟、9分钟或10分钟，或在由这些值中的任意两个所限定的范围内。
通常，超高温(UHT)处理在至少135℃的温度下、例如在135℃至160℃的温度下进行。通常，当使用直接处理时，延长保质期(ESL)处理在135℃的温度下进行0.5s。通常，当使用比管式系统加热快的板式换热器进行间接处理时，延长保质期(ESL)处理在127℃的温度下进行1s。热处理温度越高，处理时间越短，反之，热处理温度越低，处理时间越长。
可以不考虑其他热处理例如UHT处理和/或ESL处理进行巴氏灭菌法。
所述方法还包括以下步骤：
d.使用膜过滤浓缩所述植物蛋白质浆料，以获得作为渗余物的植物基蛋白质浓缩物；
根据一个实施方案，可以使用合适的膜方法(例如微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)或反渗透(RO))浓缩所述植物蛋白质浆料。所述膜方法可用于从植物蛋白质浆料中分离某些成分，并且可根据最终产品的所需成分选择膜类型。例如，对于具有少量小分子量杂质(例如，所述蛋白质浆料的盐)的高纯度蛋白质产品，超滤膜的截留分子量(MWCO)为1kDa至100kDa、优选5kDa至20kDa、更优选10kDa。例如，MWCO可以是1kDa、2kDa、3kDa、4kDa、5kDa、6kDa、7kDa、8kDa、9kDa、10kDa、11kDa、12kDa、13kDa、14kDa、15kDa、16kDa、17kDa、18kDa、19kDa或20kDa，或由这些值中的任意两个限定的范围是优选的。或标称孔径小于0.1μm、更优选小于0.01μm的膜类型是优选的。10kDa对应约0.01μm的孔径，100kDa对应约0.1μm的孔径，500kDa对应约1μm的孔径。可以应用不同的膜类型，例如螺旋缠绕、中空纤维、平片等。同样，所述膜方法可以以认为适合达到所需结果的方式(例如分批、半分批、连续等)操作。
在一个实施方案中，作为渗余物的所述植物基蛋白质浓缩物包含50重量％至52重量％的蛋白质/干物质，例如50重量％、51重量％或52重量％的蛋白质/干物质。
在一个实施方案中，使用超膜过滤浓缩所述植物蛋白质浆料。
在一个优选的实施方案中，使用10kDa螺旋缠绕膜用超膜过滤浓缩所述蛋白质浆料并用渗滤冲洗。
渗滤可用于进一步协助从前文描述的膜方法中产生的浓缩物中分离可渗透化合物。浓缩的渗余物的干物质含量为5％至30％、优选至少10％至20％、更优选至少12％至18％。浓缩的渗余物中的蛋白质含量大于干物质的约30重量％。优选地，浓缩的渗余物中的蛋白质含量为干物质的30重量％至80重量％、最优选干物质的50重量％至60重量％，例如干物质的50重量％、51重量％、52重量％、53重量％、54重量％、55重量％、56重量％、57重量％、58重量％、59重量％或60重量％，或在由这些值中的任意两个所限定的范围内。
所述方法还包括以下步骤：
e.任选地干燥所述植物基蛋白质浓缩物以获得干燥的植物基蛋白质浓缩物。
在渗滤步骤中，不含蛋白质的工艺水可以用作渗滤水，所述渗滤水可以是例如自来水。此外，用于渗滤步骤的合适的流出物是例如来自反渗透的渗透物。此外，合适的流出物来自工艺的循环水，其不含需要冲洗的物质。
在一个实施方案中，一种浓缩植物基蛋白质的方法包括以下步骤：
a.通过以下方式制备植物悬浮物：将包含植物蛋白质的植物原材料与酶混合物和水混合以获得水性植物蛋白质悬浮物，所述酶混合物包含：
至少一种选自淀粉水解糖苷水解酶的酶，
至少一种选自细胞壁降解酶的酶，和
至少一种选自蛋白质修饰酶的酶；
b.在保持所述蛋白质可溶的pH下，孵育所述水性植物蛋白质悬浮物，以获得经酶处理的植物蛋白质悬浮物；
c.从所述经酶处理的植物蛋白质悬浮物中分离不溶性固体，以获得干物质中可溶性蛋白质含量增加的植物蛋白质浆料；
d.使用膜过滤浓缩所述植物蛋白质浆料，以获得作为渗余物的植物基蛋白质浓缩物；
e.任选地干燥所述植物基蛋白质浓缩物以获得干燥的植物基蛋白质浓缩物。
在一个实施方案中，一种浓缩植物基蛋白质的方法包括以下步骤：
a.提供植物原材料；
b.通过以下方式制备植物悬浮物：将包含植物蛋白质的植物原材料与酶混合物和水混合以获得水性植物蛋白质悬浮物，所述酶混合物包含：
至少一种选自淀粉水解糖苷水解酶的酶，
至少一种选自细胞壁降解酶的酶，和
至少一种选自蛋白质修饰酶的酶；
c.在保持所述蛋白质可溶的pH下，孵育所述水性植物蛋白质悬浮物，以获得经酶处理的植物蛋白质悬浮物；
d.从所述经酶处理的植物蛋白质悬浮物中分离不溶性固体，以获得干物质中可溶性蛋白质含量增加的植物蛋白质浆料；
e.使用膜过滤浓缩所述植物蛋白质浆料，以获得作为渗余物的植物基蛋白质浓缩物；
f.任选地干燥所述植物基蛋白质浓缩物以获得干燥的植物基蛋白质浓缩物。
在一个实施方案中，一种浓缩植物基蛋白质的方法包括以下步骤：
a.通过以下方式制备植物悬浮物：在约pH6.0至约pH7.0的pH下，将包含植物蛋白质的植物原材料与酶混合物和水混合以获得水性植物蛋白质悬浮物，所述酶混合物包含：
至少一种选自淀粉水解糖苷水解酶的酶，
至少一种选自细胞壁降解酶的酶，和
至少一种选自蛋白质修饰酶的酶；
b.在保持所述蛋白质可溶的约pH7.0至约pH9.0的pH下，孵育所述水性植物蛋白质悬浮物，以获得经酶处理的植物蛋白质悬浮物；
c.从所述经酶处理的植物蛋白质悬浮物中分离不溶性固体，以获得干物质中可溶性蛋白质含量增加的植物蛋白质浆料；
d.使用膜过滤浓缩所述植物蛋白质浆料，以获得作为渗余物的植物基蛋白质浓缩物；
e.任选地干燥所述植物基蛋白质浓缩物以获得干燥的植物基蛋白质浓缩物。
在一个实施方案中，一种浓缩植物基蛋白质的方法包括以下步骤：
a.通过以下方式制备植物悬浮物：在约pH6.0至约pH7.0的pH下，将包含植物蛋白质的植物原材料与酶混合物和水混合以获得水性植物蛋白质悬浮物，所述酶混合物包含：
至少一种选自淀粉水解糖苷水解酶的酶，
至少一种选自细胞壁降解酶的酶，和
至少一种选自蛋白质修饰酶的酶，
其中所述植物原材料是谷物；
b.在保持所述蛋白质可溶的、约pH7.0至约pH9.0的pH下，孵育所述水性植物蛋白质悬浮物，以获得经酶处理的植物蛋白质悬浮物；
c.从所述经酶处理的植物蛋白质悬浮物中分离不溶性固体，以获得干物质中可溶性蛋白质含量增加的植物蛋白质浆料；
d.使用膜过滤浓缩所述植物蛋白质浆料，以获得作为渗余物的植物基蛋白质浓缩物；
e.任选地干燥所述植物基蛋白质浓缩物以获得干燥的植物基蛋白质浓缩物。
在另一个实施方案中，一种浓缩植物基蛋白质的方法包括以下步骤：
a.通过以下方式制备植物悬浮物：将包含植物蛋白质的植物原材料与酶混合物和水混合以获得水性植物蛋白质悬浮物，所述酶混合物包含：
至少一种选自淀粉水解糖苷水解酶的酶，
至少一种选自细胞壁降解酶的酶，和
至少一种选自蛋白质修饰酶的酶；
b.在保持所述蛋白质可溶的pH下，孵育所述水性植物蛋白质悬浮物，以获得经酶处理的植物蛋白质悬浮物；
c.从所述经酶处理的植物蛋白质悬浮物中分离不溶性固体，以获得干物质中可溶性蛋白质含量增加的植物蛋白质浆料；
d.对所述植物蛋白质浆料进行热处理；
e.使用膜过滤浓缩所述植物蛋白质浆料，以获得作为渗余物的植物基蛋白质浓缩物；
f.任选地干燥所述植物基蛋白质浓缩物以获得干燥的植物基蛋白质浓缩物。
仍在另一个实施方案中，所述浓缩植物基蛋白质的方法包括以下步骤：
a.通过以下方式制备植物悬浮物：将包含植物蛋白质的植物原材料与酶混合物和水混合以获得水性植物蛋白质悬浮物，所述酶混合物包含：
至少一种选自淀粉水解糖苷水解酶的酶，
至少一种选自细胞壁降解酶的酶，和
至少一种选自蛋白质修饰酶的酶，和
至少一种选自裂解醇溶谷蛋白的蛋白水解酶的酶；
b.在保持所述蛋白质可溶的pH下，孵育所述水性植物蛋白质悬浮物，以获得经酶处理的植物蛋白质悬浮物；
c.从所述经酶处理的植物蛋白质悬浮物中分离不溶性固体，以获得干物质中可溶性蛋白质含量增加的植物蛋白质浆料；
d.使用膜过滤浓缩所述植物蛋白质浆料，以获得作为渗余物的植物基蛋白质浓缩物；
e.任选地干燥所述植物基蛋白质浓缩物以获得干燥的植物基蛋白质浓缩物。
仍在另一个实施方案中，所述浓缩植物基蛋白质的方法包括以下步骤：
a.通过以下方式制备植物悬浮物：将包含植物蛋白质的植物原材料与酶混合物和水混合以获得水性植物蛋白质悬浮物，所述酶混合物包含：
至少一种选自淀粉水解糖苷水解酶的酶，
至少一种选自细胞壁降解酶的酶，和
至少一种选自蛋白质修饰酶的酶，和
至少一种选自裂解醇溶谷蛋白的蛋白水解酶的酶；
b.在保持所述蛋白质可溶的pH下，孵育所述水性植物蛋白质悬浮物，以获得经酶处理的植物蛋白质悬浮物；
c.从所述经酶处理的植物蛋白质悬浮物中分离不溶性固体，以获得干物质中可溶性蛋白质含量增加的植物蛋白质浆料；
d.使用超膜过滤浓缩所述植物蛋白质浆料，以获得作为渗余物的植物基蛋白质浓缩物；
e.任选地干燥所述植物基蛋白质浓缩物以获得干燥的植物基蛋白质浓缩物。
仍在另一个实施方案中，所述浓缩植物基蛋白质的方法包括以下步骤：
a.通过以下方式制备植物悬浮物：将包含植物蛋白质的植物原材料与酶混合物和水混合以获得水性植物蛋白质悬浮物，所述酶混合物包含：
至少一种选自α-淀粉酶和淀粉葡萄糖苷酶的酶，
至少一种选自β-葡聚糖酶、纤维素酶和木聚糖酶的酶，和
至少一种选自脱酰胺酶和转谷氨酰胺酶的酶，和
至少一种选自蛋白酶的酶；
b.在保持所述蛋白质可溶的pH下，孵育所述水性植物蛋白质悬浮物，以获得经酶处理的植物蛋白质悬浮物；
c.从所述经酶处理的植物蛋白质悬浮物中分离不溶性固体，以获得干物质中可溶性蛋白质含量增加的植物蛋白质浆料；
d.使用超膜过滤浓缩所述植物蛋白质浆料，以获得作为渗余物的植物基蛋白质浓缩物；
e.任选地干燥所述植物基蛋白质浓缩物以获得干燥的植物基蛋白质浓缩物。
仍在另一个实施方案中，所述浓缩植物基蛋白质的方法包括以下步骤：
a.通过以下方式制备植物悬浮物：将包含植物蛋白质的燕麦原材料与酶混合物和水混合以获得水性植物蛋白质悬浮物，所述酶混合物包含：
至少一种选自α-淀粉酶和淀粉葡萄糖苷酶的酶，
至少一种选自β-葡聚糖酶的酶，和
至少一种选自脱酰胺酶和转谷氨酰胺酶的酶；
b.在约pH7.0至约pH9.0的pH下，孵育所述水性植物蛋白质悬浮物，以获得经酶处理的植物蛋白质悬浮物；
c.从所述经酶处理的植物蛋白质悬浮物中分离不溶性固体，以获得干物质中可溶性蛋白质含量增加的植物蛋白质浆料；
d.使用超膜过滤浓缩所述植物蛋白质浆料，以获得作为渗余物的植物基蛋白质浓缩物；
e.任选地干燥所述植物基蛋白质浓缩物以获得干燥的植物基蛋白质浓缩物。
仍在另一个实施方案中，所述浓缩植物基蛋白质的方法包括以下步骤：
a.通过以下方式制备植物悬浮物：将包含植物蛋白质的燕麦原材料与酶混合物和水混合以获得水性植物蛋白质悬浮物，所述酶混合物包含：
至少一种选自α-淀粉酶和淀粉葡萄糖苷酶的酶，
至少一种选自β-葡聚糖酶的酶，和
至少一种选自脱酰胺酶和转谷氨酰胺酶的酶，和
至少一种选自蛋白酶的酶；
b.在约pH7.0至约pH9.0的pH下，孵育所述水性植物蛋白质悬浮物，以获得经酶处理的植物蛋白质悬浮物；
c.从所述经酶处理的植物蛋白质悬浮物中分离不溶性固体，以获得干物质中可溶性蛋白质含量增加的植物蛋白质浆料；
d.使用超膜过滤浓缩所述植物蛋白质浆料，以获得作为渗余物的植物基蛋白质浓缩物；
e.任选地干燥所述植物基蛋白质浓缩物以获得干燥的植物基蛋白质浓缩物。
仍在另一个实施方案中，所述浓缩植物基蛋白质的方法包括以下步骤：
a.通过以下方式制备植物悬浮物：在约pH6.0至约pH7.0的pH下，将包含植物蛋白质的植物原材料与酶混合物和水混合以获得水性植物蛋白质悬浮物，所述酶混合物包含：
至少一种选自α-淀粉酶和淀粉葡萄糖苷酶的酶，
至少一种选自β-葡聚糖酶的酶，和
至少一种选自蛋白质谷氨酰胺酶的酶，和
至少一种选自蛋白酶的酶，
其中所述植物原材料是谷物；
b.在约pH7.0至约pH9.0的pH下，孵育所述水性植物蛋白质悬浮物，以获得经酶处理的植物蛋白质悬浮物；
c.从所述经酶处理的植物蛋白质悬浮物中分离不溶性固体，以获得干物质中可溶性蛋白质含量增加的植物蛋白质浆料；
d.使用超膜过滤浓缩所述植物蛋白质浆料，以获得作为渗余物的植物基蛋白质浓缩物；
e.任选地干燥所述植物基蛋白质浓缩物以获得干燥的植物基蛋白质浓缩物。
图1展示了浓缩植物基蛋白质的方法的一个实施方案，其中所述方法包括以下步骤：混合燕麦粉、酶和水并在pH6.5下孵育；加入NaOH并在保持蛋白质可溶的pH8下孵育所述水性燕麦蛋白质悬浮物，以获得经酶处理的燕麦蛋白质悬浮物；通过离心从所述经酶处理的燕麦蛋白质悬浮物中分离不溶性固体，以获得干物质中可溶性蛋白质含量增加的燕麦蛋白质浆料(上清)；浓缩所述燕麦蛋白质浆料(上清)以获得燕麦基蛋白质浓缩物；干燥所述燕麦基蛋白质浓缩物，以获得干燥的燕麦蛋白质浓缩物(OPC)。
本公开还描述了通过本方法获得的植物基蛋白质浓缩物。
本公开还描述了一种植物基蛋白质浓缩物，其中，所述植物基蛋白质浓缩物
-具有大于约30重量％的蛋白质/干物质的蛋白质浓度；
-包含具有约pH4至约pH5的等电点(pI)的经酶处理且过滤的蛋白质；
-包含基于所述植物基蛋白质浓缩物的干物质的总重量的2重量％至10重量％的淀粉；
-在约pH6.0至约pH7.0的pH下具有至少80％的蛋白质溶解度；
-所述植物基蛋白质浓缩物的损耗模量(G”)低于储能模量(G’)，tanδ为0.2至0.4。
所述植物基蛋白质浓缩物可以是溶液形式或粉末形式。
在一个实施方案中，所述植物基蛋白质浓缩物的浓度可为大于约30重量％的蛋白质/干物质，例如大于40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％或75重量％、最高至80重量％，或在由这些值中的任意两个所限定的范围内。所述浓度可以为30重量％至80重量％、优选50重量％至60重量％。
所述植物基蛋白质浓缩物的等电点(pI)可以为约pH4至约pH5，例如pH4.0、pH4.1、pH4.2、pH4.3、pH4.4、pH4.5、pH4.6、pH4.7、pH4.8、pH4.9或pH5.0，或在由这些值中的任意两个所限定的范围内。
基于所述植物基蛋白质浓缩物的干物质的总重量，所述植物基蛋白质浓缩物可以包含2重量％至10重量％的淀粉，例如2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％或10重量％，或在由这些值中的任意两个所限定的范围内，或4重量％至6重量％。可以使用适合测量淀粉浓度且本领域技术人员所知的任何已知的方法。
在约pH6.0至约pH7.0的pH下(例如在pH6.0至pH7.0的pH下)、或在约6.0、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7.0、或在由这些值中的任意两个所限定的范围内的pH下，蛋白质溶解度可以为至少80％，例如至少81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％，或在由这些值中的任意两个所限定的范围内。可以使用本领域技术人员已知的合适的溶解度测量方法。
所述植物基蛋白质浓缩物的损耗模量(G”)可以低于储能模量(G’)，tanδ为0.2至0.4。在这种条件下，所述植物基蛋白质浓缩物具有形成胶凝结构的性质。当损耗模量(G”)低于储能模量(G’)时，蛋白质浓缩物在流变学上为凝胶(图5A、图5B和图5C)。
当植物基蛋白质浓缩物的蛋白质含量足够高时，形成可用勺舀取的胶凝结构。令人惊讶地，该植物基浓缩物即使在低蛋白质浓度下也形成热诱导的凝胶状结构，这是由于高质量的蛋白质。为了用于食品产品，植物基蛋白质浓缩物的蛋白质含量为至少8重量％/干物质，优选10重量％/干物质至20重量％/干物质，例如8重量％/干物质、9重量％/干物质、10重量％/干物质、11重量％/干物质、12重量％/干物质、13重量％/干物质、14重量％/干物质、15重量％/干物质、16重量％/干物质、17重量％/干物质、18重量％/干物质、19重量％/干物质或20重量％/干物质，或在由这些值中的任意两个所限定的范围内。当蛋白质在高温下(超过90℃)变性时，会发生胶凝，并且如果蛋白质浓度足够高，会形成弹性结构。
在一个实施方案中，基于所述植物基蛋白质浓缩物干物质的总重量，所述植物基蛋白质浓缩物包含4重量％至6重量％的淀粉。
优选地，所述植物基蛋白质来自谷物，更优选来自燕麦或大麦。
所述植物基蛋白质浓缩物可以是蛋白质分离物。所述蛋白质分离物可以具有大于80重量％的蛋白质/干物质的蛋白质浓度。
所述植物基蛋白质浓缩物可包含：51重量％至60重量％的蛋白质、21重量％至23重量％的脂肪、2重量％至4重量％的灰分、2重量％至4重量％的淀粉和2重量％至10重量％的葡萄糖。
所述植物基蛋白质浓缩物可包含：51重量％至60重量％的蛋白质，例如51重量％、52重量％、53重量％、54重量％、55重量％、56重量％、57重量％、58重量％、59重量％或60重量％的蛋白质；21重量％至23重量％的脂肪，例如21重量％、22重量％、23重量％的脂肪；2重量％至4重量％的灰分，例如2重量％、3重量％或4重量％的灰分；2重量％至4重量％的淀粉，例如2重量％、3重量％或4重量％的淀粉和2重量％至10重量％的葡萄糖，例如2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％或10重量％的葡萄糖。所述值可以在任意两个上述值所限定的范围内。
植物基粉末可以包含最多10重量％的水，优选6重量％至10重量％、例如6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、或在由这些值中的任意两个所限定的范围内。
在另一个实施方案中，生产脱酰胺且超滤的蛋白质浓缩物。优选地，所述蛋白质浓缩物具有大于约50重量％的蛋白质/干物质，例如约52重量％的蛋白质/干物质，或大于约52重量％的蛋白质/干物质。
与从起始材料中提取的蛋白质的溶解度相比，两种蛋白质浓缩物在中性和弱碱性pH下的溶解度显著提高。此外，两种植物蛋白质浓缩物在以下蛋白质浓度下产生同样强度的热诱导的凝胶状结构：至少8重量％/干物质、优选10重量％/干物质至20重量％/干物质、例如8重量％/干物质、9重量％/干物质、10重量％/干物质、11重量％/干物质、12重量％/干物质、13重量％/干物质、14重量％/干物质、15重量％/干物质、16重量％/干物质、17重量％/干物质、18重量％/干物质、19重量％/干物质或20重量％/干物质、或在由这些值中的任意两个所限定的范围内、最优选10重量％/干物质。
用根据本公开的方法获得的植物基蛋白质浓缩物可以用于食品产品，所述食品产品选自饮品、液体植物基、乳制品替代品、饮料、gurt、酸奶、可饮用的酸奶、鲜奶油、酸奶油、酸奶、布丁、固型酸奶、奶昔、凝乳、奶酪、奶油奶酪、冰淇淋和肉类类似物。
在一个实施方案中，所述植物基蛋白质浓缩物
-具有大于约30重量％的蛋白质/干物质的蛋白质浓度；
-包含具有约pH4至约pH5的等电点(pI)的经酶处理且过滤的蛋白质；
-包含基于所述植物基蛋白质浓缩物的干物质的总重量的2重量％至10重量％的淀粉；
-在约pH6.0至约pH7.0的pH下具有至少80％的蛋白质溶解度；
-损耗模量(G”)低于储能模量(G’)，tanδ为0.2至0.4，
其中，所述植物基蛋白质来自谷物，优选来自燕麦。
对于本领域技术人员显而易见的是，随着技术进步，本发明的基本构思可以以多种方式实现。因此，本发明及其实施方案不受上述实例限制，而可以在权利要求的范围内变化。
通过以下实施例进一步说明本发明。
实施例
实施例1
燕麦蛋白质浓缩物
材料和方法
1.材料
使用有机燕麦粉。α-淀粉酶BAN480L(活性为480KNU-b/g)获自Novozymes(鹿特丹，荷兰)。淀粉葡萄糖苷酶Amigase Mega L(活性为36000AGI/g)和β-葡聚糖酶Filtrase NLFast(活性为40000BFG/g)获自DSM(代尔夫特，荷兰)。蛋白质谷氨酰胺酶PG500(活性为500U/g)获自Ajinomoto(东京，日本)。
2.脱酰胺度和蛋白质溶解度
根据Yong.et al.2004的方法计算脱酰胺度(DD)。根据反应氨基酸残基和产生的氨的量之间的化学计量关系，DD表示为蛋白质谷氨酰胺酶(PG)处理进行脱酰胺产生的氨与总脱酰胺反应中产生的氨的比率(等式1)。
等式1：DD[％]＝(蛋白酶处理后的氨[g/L]/总脱酰胺后的氨[g/L])×100
用蛋白质沉淀剂三氯乙酸(TCA)处理离心的上清，终止酶促反应。将样品(250μl)与1ml冷的(约5℃)0.3M TCA一起吸取至Eppendorf管中。离心的燕麦水悬浮物的上清(未经PG处理)用作对照样品。
通过HCl处理评估总脱酰胺过程中释放的氨，HCl处理是由Jiang et al.2015提出的方法，略有改动。将燕麦粉(400mg)悬浮于1.6ml 10％ HCl中，于100℃加热3h，每20分钟用手混合。用与其他样品等量的TCA沉淀水解的燕麦粉样品。然后将样品在室温下以12700×G离心(离心机5424，Eppendorf，德国)5min。使用商业氨测定试剂盒(ThermoScientific，万塔，芬兰)测量收集的上清中的氨浓度。
通过测量离心的上清中的氮量来确定上清(燕麦粉悬浮物中溶解的燕麦蛋白质)的蛋白质溶解度。根据方法ISO 8968-1:2014，通过凯氏定氮法确定氮含量。以6.25的转换因子F计算蛋白质含量。通过等式2计算蛋白质溶解度(％)。每个实验重复三次。为验证该模型，使用以下参数进行另外的实验：pH8.0、3h的孵育时间、12U/g蛋白质的PG用量，并测定提取的蛋白质和脱酰胺度。然后将验证实验值与预测的蛋白质溶解度(％)和脱酰胺度(％)值进行比较，以确定模型的有效性。
等式2：蛋白质溶解度[％]＝(上清中的氮×F/40g粉样品中的氮×F)×100
3.采用优化后的脱酰胺参数以中试规模分批酶辅助提取燕麦蛋白质
采用优化后的参数以中试规模(总进料40kg)进行了燕麦蛋白质提取。如下制备两批20kg燕麦水悬浮物：悬浮物的燕麦粉含量为总质量的20％，酶(α-淀粉酶、β-葡聚糖酶、淀粉葡萄糖苷酶和蛋白质谷氨酰胺酶)含量为总质量的0.1％。将酶加入水中并混合，随后加入燕麦粉。第一次孵育在pH6.5、60℃的水浴中进行1h，并使用连接有搅拌叶片的转子混合器保持燕麦水悬浮物持续混合。之后，用10％NaOH将pH调整至pH8.0，并将悬浮物于60℃继续孵育3小时。将悬浮物于25℃以4000×G(Beckman型号J-6M感应驱动离心机，BeckmanInstruments Inc，英国)离心10min。收集上清并在水浴中在持续混合下进行热处理(75℃；5min)以灭活酶(蛋白质谷氨酰胺酶、β-葡聚糖酶和淀粉葡萄糖苷酶)。α-淀粉酶在75℃时具有热稳定性，因此保持活性。热处理后，将上清放置在冰箱中过夜冷却。
使用有50L进料容器的中试规模超滤设备分批浓缩包含可溶性蛋白质和其他可溶性组分的上清，该设备配备有截留分子量为10kDa且表面积为2.044m2的2.5”聚合聚醚砜螺旋缠绕膜元件(Synder过滤型号ST3B，加利福尼亚，美国)。在整个过滤过程中，条件保持恒定；温度为50℃，跨膜压力为1.6bar，元件两端的压力差为0.8bar。持续浓缩直至体积浓度达到2.7(通过不断称重累积的渗透物来测量)。
为了进一步降低浓缩物(渗余物)中糖和其他小重量组分的含量，用水冲洗浓缩物(即渗滤)。渗滤按照如下进行：用＞40℃的自来水将悬浮物的进料体积调整至其初始体积，并重新浓缩经稀释的进料直至收集到等量的渗透物。渗滤水与初始进料的量的比为3.2:1。
以165℃的进口温度和100℃的出口温度下，将浓缩的燕麦蛋白质渗余物喷雾干燥(Buchi，小型喷雾干燥机B-290，弗拉维尔，瑞士)。将干燥的燕麦蛋白质浓缩物(脱酰胺且超滤的燕麦蛋白质浓缩物(DE-UF-OPC)和超滤的燕麦蛋白质浓缩物(UF-OPC))保存在双层密封塑料袋中直至使用。此外，该提取方法用于生产非脱酰胺的燕麦蛋白质浓缩物(UF-OPC)。此外，在中试规模方法的孵育阶段，收集样品以测定脱酰胺度(DD)和蛋白质溶解度(PS)随孵育时间(1h至4h)的变化，方法见上文第2部分。
4.燕麦蛋白质浓缩物的特性和功能性
4.1原材料和燕麦蛋白质浓缩物的近似组成
根据方法ISO 8968-1:2014，通过凯氏定氮法确定蛋白质含量(总氮×6.25)。灰分、脂质和水分含量分别根据方法ISO 8070:2007、ISO 1735:2004和IDF26A:1993测定。使用Megazyme(布雷，爱尔兰)的商业总淀粉测定试剂盒(淀粉葡萄糖苷酶/α-淀粉酶法)分析燕麦粉、DE-UF-OPC和UF-OPC的淀粉含量。根据制造商的说明书分析淀粉含量。
4.2蛋白质的表征
使用10％ Bis-Tris凝胶(CriterionTMXT，BIO-RAD，Hercules，加利福尼亚，美国)，通过十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分离对燕麦蛋白质DE-UF-OPC、UF-OPC和燕麦粉样品进行表征，包括非还原样品和还原样品。SDS-PAGE分析使用的运行缓冲液为10％3-(N-吗啉)丙磺酸(MOPS)，还原剂为巯基乙醇。使用SeeBlue Plus 2预染色的蛋白质标准品(Thermo Fischer Scientific，Invitrogen，CA，美国)作为分子量标志物，并用考马斯亮蓝对蛋白质条带进行染色。
4.3蛋白质溶解度
用Bio-Rad DC蛋白质测定法(Bio-Rad，Hercules，加利福尼亚，美国)确定DE-UF-OPC、UF-OPC和燕麦粉(起始原材料)中的蛋白质溶解度随pH(pH2.0至pH10.0)的变化。根据Rosa-Sibakov et al.2018的方法(略有修改)制备样品。样品在室温下悬浮于去离子水中(8％w/w)，用磁力搅拌器持续混合1h。之后，然后将样品分成较小的部分，使用1M HCl或0.1M NaOH以1.0的增量在pH2.0至pH10.0之间调整pH。调整pH后，再将样品搅拌1小时。最后，将样品于25℃以4000×G离心15min。离心后，将样品稀释至符合牛血清白蛋白标准曲线的线性区间(0.2mg/mL蛋白质至1.5mg/mL蛋白质)，根据制造商说明书对稀释的样品进行Bio-Rad DC蛋白质测定。用UV-Vis分光光度计(UV-1700PharmaSpec，岛津，京都，日本)于750nm分析样品。蛋白质溶解度表示为8％w/w悬浮物中蛋白质总量的百分比。每个实验进行两次。
4.4热诱导凝胶的制备
将DE-UF-OPC和UF-OPC粉末分散在去离子水中，并且在室温下用磁力搅拌器持续混合搅拌60min来制备凝胶。每种悬浮物的蛋白质含量设置为10％w/w。DE-UF-OPC悬浮物的pH为6.5，使用2％ HCl将UF-OPC悬浮物的pH从pH7.0调整至pH6.5。将悬浮物置于涂有食品级硅油的圆柱形不锈钢容器中(高5.0cm，宽3.0cm)。在密封该容器之前，使用氮气去除OPC悬浮物中的空气。将容器浸入120℃的油浴(MGW Lauda C6 CS，Baden-Württemberg，德国)中60min。热处理后，将容器置于冰浴中5分钟，然后于6℃保存过夜。
4.5流变学测量
为了测定热诱导凝胶的强度，在测量前1h将包含凝胶的容器从冷藏库中取出。将燕麦蛋白质浓缩物(OPC)凝胶(高4cm)从容器中轻轻取出，并使用奶酪金属线切割器切成2mm高的切片。使用Anton Paar Physica MCR301流变仪(Anton Paar GmbH，Graz，奥地利)通过振幅扫描来测量凝胶切片。使用25mm的板和有2mm间隙的板几何形状进行测量。使用0.01％至100％的应变值和10rad/s的角频率(ω)测量DE-UF-OPC和UF-OPC凝胶。报告的结果取自0.1％的应变值。每个测量重复三次，并且包含在其本身的三次测量中，导致每个样品总计测量九次。
4.6统计分析
如果没有另外提及，所有结果均表示为至少三次测量的平均值，误差值按平均标准差计算。使用Pro软件12.0版本(MKS Instrument AK，MA，美国)生成预测模型，计算模型的回归系数，绘制曲面图和等高线图。使用单因素方差分析进行燕麦蛋白质凝胶强度的统计分析，随后进行Tukey’s真实显著性差异(HSD)，P<0.05。使用Minitab统计软件v.20.1.1((Minitab,Inc.，State College，PA，美国)进行统计分析。
结果
中试规模的燕麦蛋白质的分批酶辅助提取
脱酰胺度(DD)和蛋白质溶解度(PS)被确定为随孵育时间变化(图2)。图2示出了中试规模中脱酰胺度(DD，％)和蛋白质溶解度(PS，％)随孵育时间的变化。孵育时间如下：1h(pH6.5)、2h(1h pH6.5+1h pH8.0)、3h(1h pH6.5+2h pH8.0)、4h(1h pH6.5+3h pH8.0)。由于在方法开始时加入了蛋白质谷氨酰胺酶(PG)，获得了较高的PS(约80％)和DD(45％以上)。通过酶辅助提取方法中使用的酶，燕麦蛋白质浓缩物中的淀粉浓度从49.0％降低至约2.5％(表1)。在中试规模中，采用具有超滤浓缩和随后的渗滤的酶辅助提取方法成功生产了燕麦蛋白质浓缩物DE-UF-OPC和UF-OPC。如表1所示，DE-UF-OPC的蛋白质浓度(52.4％)显著高于UF-OPC(45％)，表明脱酰胺提高了燕麦蛋白质的可提取性。使用较高碱性pH(pH＞9.0)生产的燕麦蛋白质浓缩物通常具有60％至70％的蛋白质浓度。然而，用碱性提取法(pH＞9.0)提取的蛋白质产量可以低至总蛋白质含量的10％至15％。本研究采用较低pH值提取燕麦蛋白质浓缩物，降低了蛋白质浓缩物中的蛋白质含量。在酶的辅助下，可以提高蛋白质的产量。
表1.燕麦粉(起始材料)、超滤的燕麦蛋白质浓缩物(UF-OPC)和脱酰胺且超滤的燕麦蛋白质浓缩物(DE-UF-OPC)的组成。不同的字母(a、b、c、d、e、f、g、h)表示样品组内显著差异(p＜0.05)。
燕麦蛋白质的表征
进行SDS-PAGE确定在提取过程中燕麦蛋白质的结构是否改变(图3)。图3示出了在蛋白质提取过程中燕麦粉中的蛋白质的SDS-PAGE谱。非还原的和巯基乙醇还原的10％的Bis-Tris凝胶，具有随0h至4h处理时间变化的样品指示和分子量标志物(＝标准)。泳道1和泳道6代表酶处理的初始样品(＝0h处理时间)，泳道2和泳道7的样品经1h处理(＝1h处理时间)，泳道3和泳道8的样品经2h处理(＝2h处理时间)，泳道4和泳道9的样品经3h处理(＝3h处理时间)，泳道5和泳道10的样品经4h处理(＝5h处理时间)。在还原条件下，SDS-PAGE中30kDa和20kDa条带是最主要的。50kDa条带是天然燕麦球蛋白蛋白质，该蛋白质在还原条件下分解为30kDa和20kDa亚基。
燕麦蛋白质浓缩物的溶解度随pH变化
图4展示了燕麦粉(起始材料；燕麦粉(％)；用正方形标记的线)、DE-UF-OPC(脱酰胺且超滤的燕麦蛋白质浓缩物；脱酰胺的OPC(％)；用圆圈标记的线)和UF-OPC(超滤的燕麦蛋白质浓缩物；超滤的OPC(％)；用三角形标记的线)的蛋白质溶解度(PS)随pH(pH2.0至pH10.0)变化的函数图。在pH6.0时，DE-UF-OPC的PS为90％以上，与燕麦粉相比，其蛋白质功能性显著改善。此外，UF-OPC在pH7.0时具有良好的PS，当pH为pH8.0及以上时，蛋白质的溶解度增加至几乎100％。惊奇地，在酸性pH(pH2.0)下，UF-OPC的蛋白质溶解度(90％以上)高于DE-UF-OPC(约70％)。
热诱导的燕麦蛋白质浓缩物凝胶的流变性质
在10％的恒定蛋白质浓度和0.1％的振幅应变下，DE-UF-OPC和UF-OPC的凝胶强度分别为约2700Pa和2650Pa(图5A)。图5A示出了脱酰胺并超滤的燕麦蛋白质浓缩物(DE-UF-OPC)和超滤的燕麦蛋白质浓缩物(UF-OPC)在0.1％应变下的储能模量(G’)和损耗模量(G”)。不同的字母(a，b，c)表示储能模量和损耗模量之间的显著差异(p＜0.05)。燕麦蛋白质浓缩物DE-UF-OPC和UF-OPC的储能模量(G’)之间没有显著差异(p＞0.05)，这表明两种凝胶在0.1％应变下具有相同的强度。据我们所知，尚未有公布过采用类似的蛋白质提取方法的类似的凝胶强度测量结果。
两种凝胶的损耗模量(G”)显著不同(p＜0.05)。与DE-UF-OPC相比，UF-OPC的线性粘弹区(LVR)明显更长(图5B、图5C)。图5B展示了脱酰胺并超滤的燕麦蛋白质浓缩物(DE-UF-OPC)的储能模量(G’)和损耗模量(G”)随应变(％)变化的函数图以及右侧y轴tanδ随应变(％)变化的函数图。图5C展示了超滤的燕麦蛋白质浓缩物(UF-OPC)的储能模量(G’)和损耗模量(G”)随应变(％)变化的函数图以及右侧y轴tanδ随应变(％)变化的函数图。此外，DE-UF-OPC的损耗模量(G”)在与储能模量(G’)相交之前在4％应变下增加。在UF-OPC中没有注意到该现象，损耗模量仅在屈服点(64％应变)处降低(图5C)。这表示当施加外部应变时，结构抵抗到一定的应变(G”增加的点)的变形。此外，当变形增加超过临界应变(屈服点)时，结构断裂，并且G”开始降低。
在本实施例中，在中试规模中，用有超滤和随后的渗滤浓缩的酶辅助的弱碱性pH(pH8.0)提取方法成功生产了具有约40％至50％蛋白质浓度的两种不同的燕麦蛋白质浓缩物。此外，通过用PG进行酶促脱酰胺进一步提高了燕麦蛋白质的可提取性。DE-UF-OPC于中性pH在水中的溶解度显著提高，而燕麦蛋白质通常是不溶的。惊奇地，超滤方法还提高了燕麦蛋白质在弱碱性pH下的溶解度。
实施例2
用蛋白质谷氨酰胺酶(PG)和不用蛋白质谷氨酰胺酶(PG)提取蛋白质
使用有机燕麦粉。α-淀粉酶BAN480L(活性为480KNU-b/g)获自Novozymes(鹿特丹，荷兰)。淀粉葡萄糖苷酶Amigase Mega L(活性为36000AGI/g)和β-葡聚糖酶Filtrase NLFast(活性为40000BFG/g)获自DSM(代尔夫特，荷兰)。蛋白质谷氨酰胺酶PG500(活性为500U/g)获自Ajinomoto(东京，日本)。
进行了以下四个提取实验：
1.在45℃的温度、pH9.0下，用0.05％β-葡聚糖酶Filtrase对5％的燕麦粉悬浮物处理3小时。
2.在45℃的温度、pH9.0下，用0.05％β-葡聚糖酶Filtrase和2U/g蛋白质的蛋白质谷氨酰胺酶对5％的燕麦粉悬浮物处理3小时。
3.在40℃的温度、pH9.0下，用0.5％β-葡聚糖酶Filtrase和2U/g蛋白质的蛋白质谷氨酰胺酶对23％的细燕麦粉悬浮物处理3小时。
4.在55℃的温度、pH7.0下，用0.5％β-葡聚糖酶Filtrase、2U/g蛋白质的蛋白质谷氨酰胺酶和1.2U/g蛋白质的转谷氨酰胺酶对23％的细燕麦粉悬浮物处理3小时。
表2展示了提取的蛋白质浓度(％)和起始材料中的可溶性蛋白质的量(％)。
表2.使用β-葡聚糖酶(Filtrase)、蛋白质谷氨酰胺酶(TG)和转谷氨酰胺酶(TG)酶促提取燕麦蛋白质。
实施例3
燕麦蛋白质浓缩物的制备
在本实施例中，采用通过CO2提取法生产的低脂肪全谷物燕麦粉作为植物蛋白质来源。全谷物燕麦粉的组成如表3所示。
表3.全谷物燕麦粉的组成。
全谷物燕麦粉 ％
干固体含量 94.33
蛋白质 12.9
碳水化合物 66.2
脂肪 3.22
纤维 10
灰分 2
淀粉葡萄糖苷酶Amigase Mega L(活性为36000AGI/g)、α-淀粉酶Mycolase、蛋白酶Maxipro PSP和β-葡聚糖酶Filtrase NL Fast(活性为40000BFG/g)获自DSM(代尔夫特，荷兰)。蛋白质谷氨酰胺酶PG500(活性为500U/g)获自Ajinomoto(东京，日本)。
将酶和燕麦粉混合到水中。用5％的氢氧化钠溶液调整混合物的pH。
23kg的燕麦粉在73.9kg的水中混合。混合物中的每种酶制剂的用量为约0.4kg至0.5kg。制备的混合物(共100kg)的组成如表4所示。
表4.包含燕麦粉和酶的混合物的组成(共100kg)。
成分 ％ kg
燕麦 23 23
水 73.4 73.4
5％NaOH 1.2 1.2
蛋白质谷氨酰胺酶 0.4 0.4
Filtrase 0.5 0.5
Mycolase 0.5 0.5
Amigase Mega L 0.5 0.5
Maxipro PSP 0.5 0.5
100.0 100.0
蛋白质 3.0 3.0
碳水化合物 15.2 15.2
脂肪 0.7 0.7
纤维 2.3 2.3
灰分 0.5 0.5
首先将燕麦粉和酶的混合物于60℃孵育约2小时。孵育2小时后，使用5％的氢氧化钠溶液将pH调整为9。此后，于60℃继续孵育2小时。
孵育后，加工液体含未溶解的固体，用沉降式离心机将未溶解的固体从该液体中分离出来。在离心中，含液体溶解部分的加工液体的质量减少至59kg。该液体中含固体部分的质量为41kg，其组成如表5所示。含离心固体部分的干物质质量为35.4％(w/w)。78.5％的干物质是未溶解的纤维和淀粉。
表5.沉降式离心后加工液体的包含固体部分的组成。该液体中含固体部分的质量为41kg。干固体含量为35.4％(w/w)，相当于14.5kg。
成分 ％ Kg ％/干固体
蛋白质 4.25 1.7 12.0
碳水化合物/纤维 27.8 11.4 78.5
脂肪 1.76 0.7 5.0
灰分 1.6 0.7 4.5
干固体 35.4 14.5 100
将从离心步骤得到的含蛋白质的液体(59kg)在超滤单元中进行浓缩和渗滤。过滤步骤前的蛋白质液体的组成如表6所示。
表6.从离心步骤获得的含蛋白质的液体(植物蛋白质浆料)的组成。含蛋白质的液体的质量为59kg。干固体含量为16.4％(w/w)，相当于9.6kg。
成分 百分比(％) 重量(kg) ％/干固体
蛋白质 2.6 1.5 16.0
碳水化合物/纤维 3.6 2.1 22.0
葡萄糖 9.3 5.5 57.0
脂肪 0.5 0.3 2.7
灰分 0.4 0.2 2.3
干固体 16.4 9.6 100.0
在UF单元中经过3倍(3×)渗滤步骤后，渗余物的质量为9.2kg，相当于UF步骤的加工液体进料的16％(w/w)。渗余物的干物质含量为18.2％(w/w)，即1.7kg。蛋白质的浓缩因子为6.4。
UF步骤中使用的渗滤水的量为48.8kg。UF步骤的原始进料的84％(w/w)进入渗透物。渗透物的干物质含量为6.27％(w/w)，相当于6.1kg。渗透物的组成如表7所示。
表7.超滤步骤后的渗透物(97kg)的组成。渗透物的干物质含量为6.24％(w/w)，相当于6.1kg。
成分 百分比(％) 重量(kg) ％/干固体
蛋白质 0.6 0.6 -
碳水化合物/纤维 1.6 1.6 25.7
葡萄糖 4.04 3.9 64.4
脂肪 - - -
灰分 - - -
干固体 6.24 6.1
从UF过滤的渗余物中浓缩本发明的蛋白质浓缩物并喷雾干燥。进一步浓缩之前的渗余物的组成如表8所示。
表8.渗滤步骤对渗透物的葡萄糖含量的影响。
样品 干固体(％) 葡萄糖(％) 葡萄糖(％)/干固体
渗透物 16.9 12.6 74.6
1.渗滤水 13.3 9.78 73.5
2.渗滤水 9.05 6.24 69.0
3.渗滤水 6.27 4.04 64.4
表9.UF单元中3倍(3×)渗滤步骤后渗余物的组成。渗余物的质量为9.2kg，相当于UF步骤的加工液体进料的16％(w/w)。渗余物的干物质含量为18.2％(w/w)，为1.7kg。
成分 百分比(％) 重量(kg) ％/干固体 起始材料的产量(％)
蛋白质 9.4 0.9 51.5 30
碳水化合物/纤维 2.7 0.2 14.9 1
葡萄糖 3.88 0.4 21.3 -
脂肪 1.6 0.1 8.8 14
灰分 0.63 0.1 3.5 20
干固体 18.2 1.7
观察到脱酰胺提高了蛋白质的溶解度。此外，通过使用三倍渗滤，可以减少渗余物中剩余的葡萄糖量。图4所示的蛋白质溶解度也可以应用于本实施例中。
实施例4
燕麦蛋白质浓缩物的制备
将全谷物燕麦粉用作植物蛋白质来源。将酶和燕麦粉混合于水中。淀粉葡萄糖苷酶Amigase Mega L(活性为36000AGI/g)、蛋白酶Maxipro PSP和β-葡聚糖酶Filtrase NLFast(活性为40000BFG/g)获自DSM(代尔夫特，荷兰)。蛋白质谷氨酰胺酶PG500(活性为500U/g)和转谷氨酰胺酶获自Ajinomoto(东京，日本)。用5％的氢氧化钠溶液调整混合物的pH。将1.46kg的燕麦粉在5.74kg的水中混合。混合物中每种酶制剂的用量为约0.007kg至0.019kg。制备的混合物的组成如表10所示。
表10.燕麦粉和酶的混合物的组成。
成分 百分比(％) 重量(kg)
燕麦 20 1.46
水 78.60 5.74
15％NaOH 0.74 0.05
SYC(PG+TG) 0.263 0.019
Filtrase 0.1 0.007
Ban480L 0.1 0.007
Amigase Mega L 0.1 0.007
Maxipro PSP 0.1 0.007
总量 100 7.3
蛋白质 2.8 0.2
碳水化合物 11 0.8
脂肪 1.6 0.1
纤维 2.2 0.2
灰分
首先将燕麦粉和酶的混合物于60℃孵育约2小时。孵育2小时后，使用5％的氢氧化钠溶液将pH调整为9。此后，于60℃继续孵育2小时。
孵育后，加工液体含未溶解的固体，用沉降式离心机将未溶解的固体从该液体中分离出来。在离心中，含液体溶解部分的加工液体的质量减少至6.06kg。该液体中含固体部分的质量为1.2kg，其组成如表11所示。含离心固体部分的干物质质量为29.6％(w/w)。61.3％的干物质是未溶解的纤维和淀粉。
表11.沉降式离心后加工液体的包含固体部分的组成。该液体中含固体部分的质量为1.2kg。干固体含量为29.6％(w/w)，相当于0.3kg。
成分 百分比(％) 重量(kg) ％/干固体
蛋白质 6.2 0.038 20.9
碳水化合物/纤维 18.1 0.2 61.3
脂肪 3.51 0.044 11.8
灰分 1.77 0.022 6.0
干固体 29.6 0.3 100.0
将从离心步骤得到的含蛋白质的液体(6.06kg)在超滤单元中进行浓缩。过滤步骤前的蛋白质液体的组成如表12所示。
表12.从离心步骤获得的含蛋白质的液体(植物蛋白质浆料)的组成。含蛋白质的液体的质量为6.06kg。干固体含量为19.1％(w/w)，相当于1.16kg。
成分 百分比(％) 重量(kg) ％/干固体
蛋白质 2.8 0.17 14.4
碳水化合物/纤维 4.3 0.26 22.6
葡萄糖 10.7 0.65 56.0
脂肪 1.05 0.06 5.5
灰分 0.29 0.02 1.5
干固体 19.1 1.16 100.0
UF单元中的步骤后，渗余物的质量为2.0kg。渗余物的干物质含量为14％(w/w)，即0.28kg。UF渗透物的干物质含量为3.92％(w/w)。渗透物的总质量为17.9kg，干物质为0.70kg。渗透物为进料的67.5％。渗透物的组成如表13所示。
表13.超滤步骤后的渗透物(17.9kg，包括渗滤水)的组成。
渗透物的干物质含量为3.92％(w/w)，相当于0.7kg。
成分 百分比(％) 重量(kg) ％/干固体
蛋白质 ＜0.05 0.03 -
碳水化合物/纤维 1.33 0.24 33.9
脂肪 ＜0.2 - -
葡萄糖 2.59 0.5 66.1
灰分 ＜0.15 - -
干固体 3.92 0.7
本发明的蛋白质浓缩物(UF过滤步骤得到的渗余物)的组成如表14所示。
表14.蛋白质浓缩物(超滤步骤得到的渗余物)的组成。渗余物的质量为2.0kg。渗余物的干物质含量为14.1％(w/w)，即0.28kg。起始材料的蛋白质产量为67.5％。蛋白质损失为17.2％。
成分 百分比(％) 重量(kg) ％/干固体
蛋白质 7.0 0.14 50.0
碳水化合物/纤维 1.4 0.03 10.0
葡萄糖 2.2 0.04 15.5
脂肪 3.1 0.06 21.9
灰分 0.4 0.007 2.6
干固体 14.1 2,8 100
实施例5
燕麦蛋白质浓缩物的制备
采用通过CO2提取法生产的低脂肪全谷物燕麦粉作为植物蛋白质来源。将酶和燕麦粉混合到水中。α-淀粉酶BAN480L(活性为480KNU-b/g)获自Novozymes(鹿特丹，荷兰)。淀粉葡萄糖苷酶Amigase Mega L(活性为36000AGI/g)、蛋白酶Maxipro PSP和β-葡聚糖酶Filtrase NL Fast(活性为40000BFG/g)获自DSM(代尔夫特，荷兰)。蛋白质谷氨酰胺酶PG500(活性为500U/g)获自Ajinomoto(东京，日本)。
用15％的氢氧化钠溶液调整混合物的pH。2.4kg的燕麦粉在8.0kg的水中混合。混合物中每种酶制剂的用量为约0.009kg至0.014kg。配制的混合物(共10.5kg)的组成如表15所示。
表15.燕麦粉和酶的混合物(共10.5kg)的组成。
成分 百分比(％) 重量(kg)
燕麦 23 2.4
水 75.64 8.0
15％NaOH 0.74 0.078
蛋白质谷氨酰胺酶(500U/g)* 0.09 0.009
Filtrase 0.13 0.014
Ban480L 0.13 0.014
Amigase Mega L 0.13 0.014
Maxipro PSP 0.13 0.014
总量 100 10.5
蛋白质 2.97 0.312
碳水化合物 15.23 1.603
脂肪 0.74 0.078
纤维 2.3 0.242
灰分 0.46 -0.048
*蛋白质谷氨酰胺酶分为两部分施加。
首先将燕麦粉和酶的混合物于60℃孵育约2小时。孵育2小时后，使用15％的氢氧化钠溶液将pH调整为9。此后，于60℃继续孵育2小时。
孵育后，加工液体含未溶解的固体，用沉降式离心机将未溶解的固体从该液体中分离出来。在离心中，含液体溶解部分的加工液体的质量减少至8.66kg。该液体中含固体部分的质量为1.9kg，其组成如表16所示。含离心固体部分的干物质质量为31.25％(w/w)。68.75％的干物质是未溶解的纤维和淀粉。
表16.沉降式离心后加工液体的包含固体部分的组成。液体的包含固体部分的质量为1.9kg。干固体含量为31.2％(w/w)，相当于0.6kg。
成分 百分比(％) 重量(kg) ％/干固体
蛋白质 5.4 0.1 17.4
碳水化合物/纤维 22.3 0.4 71.5
脂肪 1.52 0.03 4.9
灰分 1.95 0.04 6.2
干固体 31.2 0.6 100.0
将从离心步骤得到的含蛋白质的液体(8.66kg)在超滤单元中进行浓缩。过滤步骤前的蛋白质液体的组成如表17所示。
表17.从离心步骤获得的含蛋白质的液体(植物蛋白质浆料)的组成。含蛋白质的液体的质量为8.66kg。干固体含量为22.5％(w/w)，相当于1.9kg。
成分 百分比(％) 重量(kg) ％/干固体
蛋白质 2.625 0.2 11.7
碳水化合物/纤维 6.755 0.6 30.0
葡萄糖 12.1 1.0 53.8
脂肪 0.61 0.1 2.7
灰分 0.41 0.0 1.8
干固体 22.5 1.9 100.0
UF单元中的步骤后，渗余物的质量为0.943kg。渗余物的干物质含量为11.9％(w/w)，即0.1kg。UF渗透物的干物质含量为6.89％(w/w)。渗透物的总质量为6.82kg，干物质为0.47kg。渗透物的组成如表18所示。
表18.超滤步骤后的渗透物(6.82kg，包括渗滤水)的组成。
渗透物的干物质含量为6.89％(w/w)，相当于0.47kg。
成分 百分比(％) 重量(kg) ％/干固体
蛋白质 ＜0.05 - -
碳水化合物/纤维 0.3 0.02 4.4
脂肪 ＜0.2 - -
葡萄糖 4.64 0.32 67.3
灰分 1.95 0.13 28.6
干固体 6.89 0.47
本发明的蛋白质浓缩物(UF过滤步骤得到的渗余物)的组成如表19所示。
表19.蛋白质浓缩物(超滤步骤得到的渗余物)的组成。渗余物的质量为0.943kg。渗余物的干物质含量为11.9％(w/w)，即0.1kg。起始材料的蛋白质产量为63.4％。起始材料的蛋白质产量为63.4％。可溶性蛋白质的蛋白质产量为87.1％。
成分 百分比(％) 重量(kg) ％/干固体
蛋白质 6.1 0.06 50.9
碳水化合物/纤维 2.4 0.02 20.6
葡萄糖 1.38 0.01 11.6
脂肪 1.62 0.02 13.6
灰分 0.39 0.004 3.3
干固体 11.9 0，1 100
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Claims (30)

1.一种浓缩植物基蛋白质的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a.通过以下方式制备植物悬浮物：将包含植物蛋白质的植物原材料与酶混合物和水混合以获得水性植物蛋白质悬浮物，所述酶混合物包含：
至少一种选自淀粉水解糖苷水解酶的酶，
至少一种选自细胞壁降解酶的酶，和
至少一种选自蛋白质修饰酶的酶；
b.在保持所述蛋白质可溶的pH下，孵育所述水性植物蛋白质悬浮物，以获得经酶处理的植物蛋白质悬浮物；
c.从所述经酶处理的植物蛋白质悬浮物中分离不溶性固体物，以获得干物质中可溶性蛋白质含量增加的植物蛋白质浆料；
d.使用膜过滤浓缩所述植物蛋白质浆料，以获得作为渗余物的植物基蛋白质浓缩物；
e.任选地干燥所述植物基蛋白质浓缩物以获得干燥的植物基蛋白质浓缩物。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述植物基蛋白质是谷物蛋白质，优选地选自燕麦蛋白质、大麦蛋白质及其任何混合物。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，步骤a.中的所述植物原材料是粉的形式。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于，所述植物粉以粉末形式提供，优选具有5μm至1000μm、更优选10μm至800μm、更优选10μm至650μm、更优选10μm至275μm、最优选10μm至100μm的粒度。
5.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述淀粉水解糖苷水解酶选自淀粉酶、特别是α-淀粉酶和/或淀粉葡萄糖苷酶。
6.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述细胞壁降解酶选自β-葡聚糖酶、纤维素酶和/或木聚糖酶。
7.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述蛋白质修饰酶选自脱酰胺酶和/或转谷氨酰胺酶(TG)，优选地，脱酰胺酶是蛋白质谷氨酰胺酶(PG)。
8.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述酶混合物还包含一种或多种裂解醇溶谷蛋白的蛋白水解酶。
9.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述裂解醇溶谷蛋白的蛋白水解酶选自蛋白酶。
10.根据权利要求7的方法，其特征在于，所述蛋白质修饰酶的用量为4U/g蛋白质至20U/g蛋白质。
11.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，步骤a.中的所述植物悬浮物包含总重量的10重量％至40重量％、优选15重量％至30重量％、更优选15重量％至25重量％、最优选20重量％的植物粉。
12.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，步骤a.中的混合进行30分钟至5小时、优选1小时至4小时、更优选1小时至2小时、最优选1小时。
13.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，步骤a.中的混合于20℃至70℃、优选30℃至65℃、更优选40℃至65℃、更优选50℃至60℃的温度、最优选于60℃进行。
14.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，步骤a.中的混合在约pH6.0至约pH7.0的pH下、优选在约pH6.5的pH
下进行。
15.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，步骤b.中的所述孵育进行30分钟至8小时、优选1小时至5小时、更优选2小时至4小时、最优选3小时。
16.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，步骤b.中的所述孵育于20℃至70℃、优选30℃至65℃、更优选40℃至65℃、更优选50℃至60℃的温度、最优选于60℃进行。
17.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，步骤b.中的所述孵育在约pH7.0至约pH9.0的pH下、优选高于pH7至约pH9.0的pH下、更优选约pH8.0至约pH9.0、最优选约pH8.0的pH下进行。
18.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述干物质中可溶性蛋白质含量增加的植物蛋白质浆料包含至少10重量％蛋白质/干物质，优选14％至18％蛋白质/干物质。
19.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，步骤c.中的所述分离通过筛分或离心例如用沉降式离心机进行。
20.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，在步骤c.
中，将80％至100％的不溶性固体从经酶处理的植物悬浮物中分离。
21.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述方法在步骤c.后还包括热处理步骤，其中所述热处理选自巴氏灭菌法、超高温(UHT)处理和延长保质期(ESL)处理。
22.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述作为渗余物的植物基蛋白质浓缩物包含50重量％至52重量％蛋白质/干物质。
23.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，使用超膜过滤浓缩所述植物蛋白质浆料。
24.一种用根据前述权利要求中任一项的方法获得的植物基蛋白质浓缩物。
25.一种植物基蛋白质浓缩物，其特征在于，所述植物基蛋白质浓缩物
-具有大于约30重量％的蛋白质/干物质的蛋白质浓度；
-包含具有pH4至pH5的等电点(pI)的经酶处理且过滤的蛋白质；
-包含基于所述植物基蛋白质浓缩物的干物质的总重量的2重量％至10重量％的淀粉；
-在约pH6.0至约pH7.0的pH下具有至少80％的蛋白质溶解度；
-损耗模量(G”)低于储能模量(G’)，tanδ为0.2至0.4。
26.根据权利要求25的植物基蛋白质浓缩物，其特征在于，所述植物基蛋白质来自谷物，优选来自燕麦或大麦。
27.根据权利要求25或26的植物基蛋白质浓缩物，其特征在于，所述植物基蛋白质浓缩物包含51重量％至60重量％的蛋白质、21重量％至23重量％的脂肪、2重量％至4重量％的灰分、2重量％至4重量％的淀粉和2重量％至10重量％的葡萄糖。
28.根据权利要求25至27中任一项的植物基浓缩物，其特征在于，所述植物基蛋白质浓缩物是蛋白质分离物。
29.根据权利要求25至28中任一项的植物基浓缩物，其特征在于，所述植物基蛋白质浓缩物是溶液或粉末的形式。
30.用根据权利要求1至23中任一项的方法获得的所述植物基蛋白质浓缩物在食品产品中的用途，所述食品产品选自饮品、液体植物基、乳制品替代品、饮料、gurt、酸奶、可饮用酸奶、鲜奶油、酸奶油、酸乳、布丁、固型酸奶、奶昔、夸克奶酪、奶酪、奶油奶酪、冰淇淋和肉类类似物。
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