DD208820A1 - Verfahren zur gewinnung von proteinen aus oelsamen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Proteinen aus Oelsamen, vorzugsweise aus Sonnenblumen - und Rapssamen. Die resultierenden Proteine oder proteinangereicherten Endprodukte besitzen eine erhoehte Qualitaet bezueglich ihrer Anwendung bei der Herstellung von Lebensmitteln. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde Verfahrensbedingungen aufzuzeigen, die zu hellfarbenen und farbstabilen Proteinen fuehren und sich den gebraeuchlichen Aufbereitungs- und Behandlungsschritten einfach anpassen lassen. Erfindungsgemaess werden intakte oder geschaelte, jedoch unzerkleinerte Samen einer hydrothermische Vorbehandlung unter definierten Bedingungen unterworfen, dazu gehoert u. a. gegebenenfalls ein reduktives oder sauerstoffarmes milieu.

Description

241494 7

Erfinder: Dr. Gerhard Mieth Dr. Joachim Pohl Dr. Jürgen Brückner Marianne RoIoff Rolf Eispaß

Verfahren zur Gewinnung von Proteinen aus ölsamen Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Proteinen aus Olsamen, vorzugsweise aus Sonnenblumensamen und Rapssamen sowie deren Verarbeitungsprodukten, wie Schilfer und Schrote, in Form hellfarbener und farbstabiler Mehle, Konzentrate, Isolate oder Lipoproteinkonzentrate. Die resultierenden Proteine oder proteinangereicherte Endprodukte sind qualitativ hochwertig bezüglich ihrer funktionell-anwendungstechnischen, sensorischen und ernährungsphysiologischen Eigenschaften; sie sind zur Supplement ierung oder Substitution traditioneller Lebensmittel sowie Herstellung neuer Eiweißnahrungsmittel prädestiniert.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Sonnenblumen- sowie deren Verarbeitungsprodukte enthalten bekanntlich neben, u. a. aus kondensierten Phenolen bestehenden Schalenpigmenten auch hohe Mengen an freien und gebundenen Phenolderivaten, insbesondere Chlorοgen- und Kaffeesäure· Diese unterliegen bereits im schwach sauren und neutralen Milieu, insbesondere aber bei höheren

-a JiIL. 1932*0213

24149 4 7

pH-Werten, einer enzymatischen und/oder chemischen Oxydation, wobei die gebildeten Chinone irreversiblen Umsetzungen mit freien Amino- und Sulfhydrylgruppen von Proteinen unterliegen. Damit einher geht eine ernährungsphysiologische Wertminderung von Proteinen infolge Blockierung essentieller Aminosäuren und eine herabgesetzte Proteinverdaulichkeit. Weitere negative Auswirkungen betreffen unerwünschte organoleptische Veränderungen und eine pH-Wert abhängige Farbreversion von Proteinen in Richtung einer Grau-, Grün- oder Braunverfärbung, die sich auch bei deren Applikation im Lebensmittel bemerkbar macht, wodurch das Einsatzgebiet von Sonnenblumenproteinen in der Humanernährung stark eingeschränkt wird.

Im Schrifttum sind zahlreiche Verfahren publiziert worden, die auf eine Eliminierung phenolischer Verbindungen durch Vor- oder Nachextraktion der Ausgangs- oder Endprodukte mit wäBrig alkoholischen Lösungsmitteln, verdünnten Säuren oder heißem Wasser, einer Komplexbildung oder Adsorption durch Zitronensäure, AluminiumisopoIysäuren, Erdalkalihydroxyde oder Polyamide, einer Maskierung reaktiver Aminogruppen von Proteinen durch Acetylierung, Hintanhaltung der Farbreversion durch Zusatz von Reduktionsmitteln oder oxydativen Abbau von Phenolen mit Wasserstoffperoxid basieren.

Die Nachteile dieser Verfahren sind in mehrfacher Weise

offenkundig. Bei physiko-chemischen Verfahren bestehen sie in einem hohen zusätzlichen technischen Aufwand und hohem Lösungsmittelbedarf bei der Vor- oder Nachextraktion oder in zusätzlichen Kosten für die erforderlichen Zusatzstoffe zur Bindung phenolischer Verbindungen, und es sind beträchtliche Proteinverluste zu verzeichnen. Chemische Verfahren der Acetylierung oder Oxydation sind wiederum mit einer Herabsetzung der biologischen Wertigkeit von Proteinen infolge Blockierung oder Zerstörung essentieller Aminosäuren verbunden, und es treten unerwünschte Geschmacksabweichungen auf. Der Zusatz von

241494 7

' .·

Reduktionsmitteln, wie Natriumsulfit oder Askorbinsäure, ermöglicht wiederum nur eine zeitlich begrenzte Inhibierung der Farbreversionen, da deren Schutzwirkung nach Oxydation durch Luftsauerstoff aufgehoben wird.

In diesem Zusammenhang ist auf ein den Gegenstand der Erfindung besonders tangierendes Verfahren für hellfarbene Sonnenblumen-Proteinkonzentrate hinzuweisen· Danach werden geschälte Samen 20 min in siedende 0,2 %ige Natriumbisulf it- oder Zitronensäurelösung getaucht, und die nach Trocknung sowie Entfettung mit Hexan oder Hexan/ Äthanol resultierenden Extraktionsrückstände werden einer sukzessiven Extraktion freier Phenolsäuren mit 0,2 %ige_r Natriumbisulfit- oder Zitronensäurelösung und Wasser bei pH 5,0 unterworfen (Bau u. a·).

Der spezielle Nachteil dieser Prozedur besteht einmal in einer drastischen Proteindenaturierung, die eine Gewinnung von Proteinisolaten prinzipiell ausschließt. Zudem ist der Bedarf an zugesetzten Komplexbildnern bzw. Reduktionsmitteln bei der Nachwaschung zwecks Entfernung freier phenolischer Verbindungen relativ hoch, und der technische Aufwand für ein solches Tauchverfahren mit notwendiger Trocknung der Zwischenprodukte ist relativ hoch.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht demzufolge in der Entwicklung eines Verfahrens zur Gewinnung hellfarbener und farbstabiler Proteine oder proteinangereicherter Produkte aus ölsamen, vorzugsweise Sonnenblumen- und Rapssamen, sowie deren Verarbeitungsprodukten unter Vermeidung technisch aufwendiger oder kostenintensiver Vor- oder Nachbehandlungsverfahren der Rohstoffe oder Endprodukte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, spezifische Verfahrensbedingungen für eine Samenvorbehandlung aufzuzeigen, die eine Farbreversion von Proteinen bei der Gewinnung und Verarbeitung verhindern, ohne daß phenolische

24U94 7

Verbindungen notwendigerweise extrahiert, gebunden oder modifiziert werden müssen. Die erfindungsgemäß anfallenden proteinangereicherten Produkte in Form von Mehlen, Konzentraten, Isolaten oder Lipoproteinkonzentraten sollen einen hohen Gebrauchswert aufweisen und sich durch verbesserte funktionell-anwendungstechnische, sensorische und ernährungsphysiologische Eigenschaften auszeichnen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Erfindungsgemäß werden intakte oder geschälte, jedoch unzerkleinerte Samen, vor der eigentlichen Aufbereitung zwecks öl* und Proteingewinnung einer hydrothermischen Vorbehandlung unterworfen, wobei die zu wählenden Prozeßbedingungen hinsichtlich des Temperatur-, Feuchtigkeitsund Zeitregimes kritische Einflußgrößen darstellen, deren Anwendung und Einhaltung ein wesentliches erfinderisches Merkmal zur Gewinnung hellfarbener und ferbstabiler proteinangereicherter Produkte mit verbesserten funktioneilen Eigenschaften aus öl-, speziell Sonnenblumen- und Rapssamen darstellt·

Wie nämlich gefunden wurde, ist als notwendige Voraussetzung für die Verhinderung einer Verfärbung von Sonnenblumenproteinen infolge Bindung oxydierter Phenolderivate an Proteine einerseits eine vollständige Inaktivierung von Oxydoreduktasen, wie Phenol- und Lipoxydasen, sowie der eine Oxydation katalysierenden Hydrolasen, wie lipaee, und zwar vor der Samenzerkleinerung erforderlich. Als hinreichende Voraussetzung ist darüber hinaus eine Maskierung reaktiver funktioneller Proteingruppen, insbesondere verfügbarer Amino- und SuIfhydry!gruppen durch eine partielle Proteindenaturierung angezeigt, wodurch der Umsatz von Proteinen infolge enzymatischer und niebtenzymatischer Bräunungsreaktionen mit anderen Sameninhaltsstoffen, insbesondere Phenolderivaten, während der öl- und Proteingewinnung so stark herabgesetzt wird, daß auch eine Farbreversion bei Einarbeitung genannter Proteine in Lebens-

241494 7

mittel hintangehalten wird. Die hydrotheiynische Samenvorbehandlung hat aber andererseits unter Prozeßbedingungen zu erfolgen, unter denen sich eine unerwünschte Abnahme der Löslichkeit und des Gehaltes an essentiellen Aminosäuren von Proteinen infolge einer drastischen Denaturierung oder Maillardreaktion in vertretbaren Grenzen hält.

Die erfindungsgemäße hydrotbermische Behandlung erfolgt daher unter Einleitung von Wasserdampf bei Temperaturen von 100 bis 134 ⁰C, Drücken bis 0,2 MPa Überdruck (2 atü), und Verweilzeiten von 1 bis 20 min, wobei der vorzugebende Wassergehalt in den Samen 10 bis 30 % beträgt.

Die Einstellung eines reduktiveη oder sauerstoffarmen Milieus durch gleichzeitiges Einleiten von Schwefeldioxyd und/oder Stickstoff erweist sich im Rahmen der erfindungsgemäßen Behandlung insofern als besonders vorteilhaft, da eine Oxydation der Sulfhydrylgruppen von Proteinen und Maillardreaktionen eingeschränkt werden, wodurch einer Löslichkeitsabnahme und einer Verringerung der biologischen Wertigkeit der Proteine sowie einer Ausbeuteverringerung bei der Gewinnung von Proteinisolaten oder Lipoproteinkonzentraten entgegengewirkt wird.

Die erfindungsgemäße Vorbehandlung garantiert somit die Herstellung qualitativ hochwertiger proteinangereicherter Produkte in hohen Ausbeuten, wobei die gewählte Nachbehandlung zwecks öl- und Proteingewinnung nach den jeweiligen Einsatzgebiet der Endprodukte unter Anlehnung an den bekannten Stand der Technik erfolgt·

In einer zur Gewinnung von Samenmehlen besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden dementsprechend hydrothermisch vorbehandelte und zerkleinerte Samen durch Schalung und pneumo-mechanische. Schalenseparation oder Sedimentation in wäßrigen oder nichtwäßrigen Medien, aufbereitet, wobei entweder Vollfettmehle oder nach deren partieller oder vollständiger Entfettung durch Fertigpressung, Vorpressung und Extraktion oder Direktextraktion mit or-

24U94 7

ganischen Lösungsmitteln, vorzugsweise Hexan, sowie Desolventisierung, vorzugsweise mit überhitzten Lösungsmitteldämpfen, entfettete Samenmehle resultieren.

In einer anderen zur Gewinnung von Proteinkonzentraten bevorzugten Ausführungeform der Erfindung werden hydrothermisch vorbehandelte, geschälte und entfettete Samen» mehle einer Extraktion mit Wasser am isoelektrischen Punkt der Hauptprotein-, d. h· Globulinfraktion, bei pH-Werten von 4,0 bis 5,0 oder mit wäßrigen Alkoholen, vorzugsweise ^O %igem Isopropanol, bei einem Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis von 1 : 5 bis 1 : 15, und Temperaturen von 20 bis 60 ⁰C, unterworfen, woraufhin der nach Sedimentation, Separation, oder Filtration resultierende Rückstand, gegebenenfalls nach Waschung und pH-Regulierung, durch Sprüh-, Gefrier—Wirbelschicht- oder Walzentrocknung, getrocknet wird. Während der Waschung, insbesondere im Falle einer pH-Wert-Regulierung, erweist sich ein Zusatz von komplexie· renden Agenzien, wie Zitronensäure oder Aluminium!sopoIysäuren, in Konzentrationen von 0,05 bis 0,5 %, zwecks Einschränkung der chemischen Oxydation freier Phenoldorivate als Vorteil.

In einer weiteren zur Gewinnung von Proteinisolaten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden hydrothermisch vorbehandelte, möglichst schalen- und fettarme Samenmehle, gegebenenfalls nach isoelektrischer Vorextraktion zwecks separater Albumingewinnung, mit wäßrigen Elektrolytlösungen, vorzugsweise 2 bis 5 %ige Natriumsulfat-, Natriumchlorid- oder 0,2 bis 0,5 #ige Natriumsulfitlösungen, 0,1 η Natronlauge, 0,1 η Salzsäure oder deren Kombination bei pH-Werten oberhalb und unterhalb des isoelektrischen Punktes der Hauptproteinfraktion, vorzugsweise im pH-Berer h von 1 bis 3 und 6 bis 9, Temperaturen von 20 bis 70 ⁰C, und einem Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis von 1 : 5 bis 1 : 15, extrahiert, woraufhin eine Präzipitation der gelösten Proteine durch Einstellung des isoelektrischen Punktes der Hauptproteinfraktion,

24U94 7

Herabsetzung der Ionenstärke durch Verdünnung mit Wasser oder Dialyse, Zusatz polyanionischer Komi Iexbildner oder anionenaktiver Detergentien, vorzugsweise Natriumalginat, Natriumhexametaphosphat, Natriumdodecylsulfat oder Hitzekcagulation im alkalischen Milieu vorgenommen oder Proteine durch Ultrafiltration aufkonzentriert werden und nachfolgend wie in bereits beschriebener Weise weiterverfahren wird. ;

Schließlich werden in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung zur gleichzeitigen Gewinnung von ölen und Prote inen hydrothermiseh vorbehandelte und geschälte Samen einem mechanolytischen Ze11aufSchluß in Gegenwart eines Extraktions-, Verdrängungs- oder Aufschlußmediums, vorzugsweise in Gegenwart von Wasser» den bereite genannten Elektrolytlösungen, von Pflanzenölen oder Alkoholen, bei einem Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis von 1 : 1 bis 1 : 10, und Temperaturen von 50 bis 100 ⁰C, unterzogen. Dabei fallen in Abhängigkeit vom Einsatz nichtwäßriger oder wäßriger Medien, Fette in freier bzw. emulgierter Form an. Proteine werden bei einer mit dem Zellaufschluß gekoppelten oder nachträglich vorgenommenen Extraktion mit Elektrolytlösungen relativ hoher Ionenstärke oder bei hohen pH-Werten in gelöster Form oder bei Extraktion mit Wasser am isoelektrischen Punkt bzw. mit nichtwäßrigen Lösungsmitteln hingegen in unlöslicher Form erhalten.

Eine Untervariante letztgenannter Verfahrensweise ist die gemeinsame Abscheidung von retten und Proteinen aus den Homogenaten oder den nach Abtrennung unlöslicher Zellrückstände, gegebenenfalls auch freier Fetten, resultierenden Emulsionen durch Präzipitation am isoelektrischen Punkt und Weiterverarbeitung der Lipoproteinkonzentrate durch Waschen und Trocknen.

Eine weitere Untervariante stellt die Herstellung stabiler Emulsionen für den unmittelbaren Einsatz als Milchsubstitut dar, bei der eine Stabilisierung der nach mechanolytischem Zellaufschluß anfallenden Dispersion oder der nach

241494 7

Abtrennung unlöslicher Zellrückstände resultierenden Emulsionen durch Homogenisierung in Verbindung mit dem Zusatz oberflächenaktiver Lipide, vorzugsweise von Polyoxyosorbitanfettsäureesternund/oder proteolytischen Proteinabbau, vorzugsweise mit mikrobiellen Proteasen, erfolgt.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich gegenüber anderen bekannten oder vorgeschlagenen Behandlungsweisen durch technische Einfachheit und hohe Effektivität aus· Sie ist mittels verfügbarer Standardausrüstungen der ölsamenverarbeitenden Industrie, beispielsweise mittels der für eine Samenkonditionierung oder Schrotdesolventisierung typischen Wärmpfannen und Toaster realisierbar. Ihr zusätzlicher Vorteil besteht in einer vollständigen Inaktivierung von Enzymen und antinutritiven Sameninhaltsstoffen, wie Trypsininhibitor und Myrosinase, was sich quaIitatsverbessernd auch auf das Kuppelprodukt Pflanzenöl auswirkt. Hinzu kommen wünschenswerte morphologische Veränderungen der Samenstruktur infolge einer partiellen Proteindenaturierung und einem thermischen Zellaufschluß, die sich positiv auf das Preß- und/oder Extraktionsverhalten bei der Ölgewinnung auswirken·

Die Erfindung wird anhand nachstehender Ausführungsbeispiele näher erläutert·

AusführungsbeispieIe Beispiel 1

Je 100 kg Sonnenblumensamen (Rohproteine 18,1 %, Rohlipide 47,4 %, Wasser 5,3 % Schalen 25,6 %) werden unter unten näher angegebenen Bedingungen mittels Wärmpfanne, Toasteroder Wirbelschichtapparatur gedämpft. Die vorbehandelten Samen werden auf einen Wassergehalt von 2 bis 3 % getrocknet, nach Schlagleistenschälung durch Windsichtung und Siebung klassiert und entweder durch weitere mechanische Abscheidung oder nach dem Schwimm-Sinkverfahren in Natriumchloridlösung bzw. Butanol vollständig geschält. Danach

241494 7

resultieren ca»18 kg einer weitgehend aus Schalen, ca. 32 kg einer aus Schalen» und Fruchtfleischpartikeln sowie ca. 50 kg einer aus reinem Kernmaterial bestehenden Fraktion; nach Sedimentation fallen ca. 23 kg Schalen, ca. 1? kg einer Mischfraktion und 60 kg Kernmaterial an. Die Kerne werden durch Vor- bzw· Fertigpressung und/oder Perkolations- bzw. Immersionsextraktion entfettet, nach dem Flash-Prinzip desolventisiert und in einer Prallmühle auf Teilchengrößen = 100yj& zerkleinert· Die Zusammensetzung und funktioneilen Eigenschaften der anfallenden Samenmehle sind in der Tab* 1 angeführt.

Beispiel 2

Je 10 kg des nach Beispiel 1 (Vers. Nr. 2) erhaltenen Samenmehles werden mit 100 kg Wasser bei einem pH-Wert von 4,5 bzw· 50 kg 50 %igen Isopropanol bei einem pH-Wert von 6,0 und einer Temperatur von 20 ⁰C durch Rührextrak·· tion 30 min ausgelaugt. Die resultierenden Suspensionen werden mittels Dekanter in wäßrige oder wäßrig alkoholische Phase und Rückstand getrennt; letzter wird auf Walzen bzw. in der Wirbelschicht getrocknet und in einer Kolloidmühle auf Teilchengrößen = 50 /P zerkleinert* Es fallen 8,0 bzw. 7»9 &β eines Konzentrates an. Die Zusammensetzung und funktioneilen Eigenschaften sind in der Tab. 2 enthalten.

Beispiel 3a

10 kg des nach Beispiel 1 (Vers· Nr. 1) erhaltenen Samenmehles werden mit 100 kg Natriumsulfatlösung bei einem pH-Wert von 7»0 und einer Temperatur von 40 ⁰C mittels Planetenrührwerk extrahiert. Die resultierende Suspension wird mittels Dekanter in wäßrige Phase und Rückstand getrennt. Aus der wäßrigen Phase werden Globuline durch pH-Wert-Senkung ausgefällt, mittels Düsenseparator abgetrennt, mit der 5fachen Menge Wasser gewaschen und nach pH-Regulierung auf 6,5 durch Versprühen getrocknet. Der Rückstand wird auf Walzen getrocknet· Es fallen 1,3 kg eines Proteinisolates an, dessen Zusammensetzung und

241494 7

Eigenschaften in der Tab· 3 angegeben sind« Beispiel 3b

10 kg des nach Beispiel 1 (Vers· Kr· 7) erhaltenen Samenmehle s werden mit 60 kg Natriumchloridlösung bei einem pH-Wert von 6,0 und einer Temperatur von 20 ⁰C extrahiert· Die resultierende Suspension wird durch Dekantation in wäßrige Phase und Rückstand getrennt. In der wäßrigen Phase werden Globuline und Albumine durch Ultrafiltration bei gleichzeitiger Waschung mit der ^fachen Menge Wasser bis auf eine Gesamtproteinkonzentration von 8 % aufkonzentriert, und das Retenat wird gefriergetrocknet. Es fallen 2,3 kg eines Proteinisolates an, dessen Zusammensetzung und Eigenschaften die Tab. 3 enthält.

Beispiel 3c

10 kg des nach Beispiel 1 (Vers. Nr. 8) erhaltenen Samenmehle s werden mit 100 kg Natriumsulfitlösung bei einem pH-Wert von 8,5 und einer Temperatur von 40 ⁰C extrahiert. Die resultierende Suspension wird durch Dekantation in wäßrige Phase und Rückstand getrennt. Aus der wäßrigen Phase werden sukzessiv Globuline und Albumine durch Zusatz von Natriumalginat (0,1 g/g gelöste Stickstoffverbindung) ausgefällt, gemeinsam mittels Bandfilter abgetrennt, mit der 5fachen Menge Wasser gewaschen und nach Zusatz von 0,1 % Zitronensäure sowie pH-Regulierung auf 7,0 in der Wirbelschicht getrocknet.

Es fallen 2,1 kg eines Proteinisolates an, dessen Zusammensetzung und Eigenschaften die Tab. 3 ausweist.

Beispiel 3d

10 kg des nach Beispiel 1 (Vers. Nr. 9) erhaltenen Samenmehles werden sukzessive mit je 50 kg Wasser (pH 4,5), Kochsalzlösung, Salzsäure und Natronlauge extrahiert. Aus der nach Dekantation resultierenden erstgenannten Phase werden Albumine durch Komplexbildung mit Natriumhexameta~

24149 4 7

phosphat (Zusatzmenge 0,1 g/g gelöste Stickstoffverbin» dung) bei einem pH-Wert von 4,9 ausgefällt, wogegen die Proteinabscheidung aus den übrigen wäßrigen Phasen durch isoelektrische Präzipitation bei pH-Werten von 4,5, 3,5 und 4,0 erfolgt. Die abgetrennten Proteine werden vereinigtet der 5fachen Menge Wasser gewaschen und nach pH-Regulierung auf 6,0 gefriergetrocknet. Es fallen 2,6 kg eines Protein!solates an, dessen Zusammensetzung und Eigenschaften in der Tab.,? enthalten sind.

Beispiel 4a

10 kg nach Beispiel 1 (Vers· Nr. 2) erhaltene« nichtentfettetes Kernmaterial werden oachFlockulierung mittels Walzenstuhl mit 50 kg Natriumchloridlösung bei einem pH-Wert von 6,0 und einer Temperatur von 90 ⁰C extrahiert. Nach zweistufiger Trennung der Suspension zwecks Abscheidung von Rückstand und freien Fetten mittels Dekanter und Tellerseparator werden Globuline und Albumine aus der wäßrigen Phase durch 15 min Erhitzen bei einer Temperatur von 95 ⁰C in Gegenwart von Natriumsulfit sowie nachfolgender pH-Einstellung auf 3»5 koaguliert* Nach Waschung mit der 1Ofacheη Menge Wasser erfolgt pH-Regulierung auf 8,0 unter Zusatz von 0,1 % Aluminiumchlorid und Sprühtrocknung.

Es fallen 0,7 kg eines Proteinisolates an, dessen Zusammensetzung und Eigenschaften in der Tab· 4 ausgewiesen sind.

Beispiel 4b

10 kg nach Beispiel 1 (Vers· Nr. 3) erhaltenes nichtentfettetes Kernmaterial werden unter Zusatz von 60 kg Natriumchloridlösung bei einer Temperatur von 60 ⁰C einem mechanolytischen Zellaufschluß mittels Scheibenmühle unterworfen. Das resultierende Homogenat wiitisukzessive zwecks Abscheidung von Rückstand und emulgierten Fetten

241494 7

mittels Dekanter und TeHerseparator getrennt. Aus der wäßrigen Phase werden Proteine durch pH-Einstellung auf 4,0 ausgefällt und in bereits beschriebener Weise auf«* gearbeitet* Die konzentrierte Fettemulsion (Sahne) wird entweder durch Erhitzen in Verbindung mit einer mechanischen Bearbeitung gebrochen und durch Separation in freies Fett, Rückstand und Überstand getrennt oder mit der 5fachen Menge Wasser gewaschen und nach pH-Regulierung bei 6,5 durch Druckhomogenisierung stabilisiert· Es fallen 0,6 kg eines Proteinisolates an, dessen Zusammensetzung und Eigenschaften in Tab. 4 aufgeführt sind.

Beispiel 4c

10 kg nach Beispiel 1 (Vers. Nr. 1) erhaltenes nichtentfettetes Kernmaterial werden unter Zusatz von 10 kg Sonnenblumenöl in einer Rührwerkskugelmühle einem mechanoIytischen Ze Häuf Schluß unterworfen.

Das resultierende Homogenat wird mit 50 kg Natriumsulfitlösung bei einem pH-Wert von 8,0 und einer Temperatur von 95 ⁰C 5 min extrahiert und sukzessiv mittels Dekanter und Separator in Rückstand, freies Ol und wäßrige Phase getrennt. Aus letzterer werden Proteine durch Zusatz von 0,2 % Aluminiumchlorid bei einem pH-Wert von 5,5 abgeschieden, mit der 5fachen Menge Wasser gewaschen und sprühgetrocknet.

Es fallen 0,9 kg eines Proteinkonzentrates an, dessen Zusammensetzung und Eigenschaften die Tab. 4 ausweist*

Beispiel 4d

10 kg nach Beispiel 1 ( Vers. Hr. 3) erhaltenes nichtentfettetes Kernmaterial werden unter Zusatz von 10 kg Isopro« panol in einer Kolloidmühle einem mechanoIytischen Zellaufschluß unterworfen. Das resultierende Homogenat wird nach Zusatz von 30 kg Wasser bei einem pH-Wert von 5,5 mittels Dekanter in wäßrig-alkoholische Phase und Rückstand getrennt. Der Rückstand wird auf Walzen getrocknet, und die

241494 7

wäßrige alkoholische Phase wird durch Sättigung mit Natriumchlorid in freies Ul, Isopropanol und Kochsalzlösung getrennt und separiert·

Es fallen 5,5 kg eines Proteinkonzentrates an, dessen Zusammensetzung und Eigenschaften die Tab· 4 aufweist.

Beispiel 4e

10 kg Vorpreßschilfer aus nach Beispiel 1 (Vers. Nr. 4) erhaltenem Kernmaterial werden unter Zusatz von 50 kg Natriumchloridlösung bei einem pH-Wert von 6,5 und einer Temperatur von 60 ⁰C einer Feinstzerkleinerung mittels Polytron unterworfen.

Das resultierende Homogenat wird mittels Dekanter in Rückstand und Emulsion getrennt· Aus der Emulsion werden durch pH-Einstellung auf 3,5 Fette und Proteine gemeinsam als Lipoproteinkomplex abgeschieden, mit der 5fachen Menge Wasser gewaschen und nach pH-Regulierung auf 7,0 durch Versprühung getrocknet.

Es fallen 4,9 kg eines Lipoproteinkonzentrates an, dessen Zusammensetzung und Eigenschaften die Tab. 4 ausweist·

Tab. 1	Behandlungsbedingungen, Zusammensetzung	)	Apparat	RoJa- lipid %	1	Wasser %	LöslicJ pH 2	und Eigenschaften unterschiedlich gewonnener	pH 9	Farbe Weiß filter	(Reflexion Blau filter	%) Grau faktor	-
	Sonnenblumen-Samenmehle	Wärmpfamu	1,3	1	5,1	16,8		55,8	74,5	69,3	32,5	Vorpressung
Vers* Nr.	Roh protein *	59,2	5,6	18,0	ükeit % pH 5	54,3	70,4	68,9	31,7
1	50,4	48,9	6,1	17,2	10,7	52,7	71,6	70,3	30,2
2	21,3	15,8	6,7	15,4	9,2	49,3	67,3	63,6	38,2
3	33,4	6,3	6,5	15,1	8,8	47,4	68,4	65,7	35,5
	49,8	2,1	6,1	16,3	10,1	47,1	65,2	61,9	39,9
5	55,5	1,8	5,4	23,9	10,0	58,2	78,6	75,0	26,0
6	50,0	2,0	5,8	17,3	10,5	65,6	77,0	40,0	33,2
7	50,2	1,9	5,6	24,2	12,0	66,9	49,5	42,0	65,6
8	49,6	1,4	5,9	16,9	12,1	49,7	80,3	76,8	24,0
9	49,5	1.6	5,6	10,9	14,5	26,3	79,3	76,1	24,7
10	50,1	1,9	5,7	30,4	10,6	82,2	40,0	33,2	77,0
11	49,7				10,2	i
12	49,7	P at	t min H2O %	Gas	18,4	ng		Entfettung
(Ver gleich	I 1	5 20	Luft			Koronaabscheidung	Direktextr	aktion
Vers. Nr.	Toaster j 1 Wirbelschicht gerät j 1	5 20 5 20	Luft Luft	Schälv;	Sedimentation (3 % NaCl) Sedimentation (Butanol)
1	Wärtnpfanne 1	5 20	Luft
2 3	• t ti i	5 20	It	Koronaabscheidung
4	! ! ti	5 20	It	. 1»
5		Il	Fertigpressung
6		Vorpressung u. Extraktion

Fortsetzung Tab.1	Apparat P at	t min	H5O %	Gas	Schalung	Entfettung
Vers.
Mr.	Wärmpfanne 1,5	5	20	so2	Koronaabscheidung	Direktextraktion
7	1,2	5	20		ti	It
8	It Λ	2,5	20	Luft	It	•I
9	" 1	10	20	Luft	Il	ti
10	" 2	5	20	Luft	11	It
11	It 1	5	6	Luft	Il	It
12 fVör-

; g p

turmaximums in den Samen; HpO = Wassergehalt der Samen nach Einstellung des Feuchtigkeits-Gleichgewichtes

Tab. 2 Extraktionsbedingungen, Zusammensetzung und funktionelle Eigenschaften von Sonnenblumen-Proteinkonzentraten aus entfetteten Samenmehlen

Vers.	Extraktionsmittel	Rohprotein	Rohlipid	Wasser	Löslichkeit	pH 5-	pH 9	Reflexion %	Blau filter	Grau faktor
Nr.		%	%	%	pH 2	5,1	49,7	Weiß filter	59,8	44,2
1	H2O, pH 4,5	63,6	/«»5	5,9	16,9	2,2	61,1	68,6	48,2	56,1
2 (Ver gleich)	I It	63,1	1,7	5,6	27,1	3,4	26,3	58,4	53,0	52,4
3	Isopropanol/Waseer 50/50 v/v, pH 6,5	65,0	1,2	5,4	10,9	4,0	40,9	61,6	42,1	65,0
4 (Ver gleich)		64,7	0,9	5,8	12,3		48,9

Tab. 3 3	Vere.	3atraktionsbedingungen, Zusammensetzung und	funktioneile Eigenschaften von Sonnen-	t»	Rohprotein j Rohlipid	Wasser	Löslichkeit	pH 9	Reflexion %	Blau filter	Grau faktor	.r
1	Nr.	>lumen-Proteinisolaten aus entfetteten Samenmehlen	H2O, pH 4,5	% j % i	%	pH 2 j pH 5	25,4	Weiß filter	65,8	37,1	! 94,2*
1	Extraktionsmitte1	0,1 η HCl, 5 % NaCl	93,4 ' 1,0	4,3	95,7 M,7	73,6	74,1	36,8	75,1
2 (Ver gleich)		O',1 η NaOH	92,7 1,7	5,0	97,2 2,7	42,4	47,7	74,7	27,1
3	2 % Na2SO4, pH 6,5		97,0 0,5	5,4	99,9 I 3,8	84,6	84,2	37,2	75,7
4 (Ver gleich)	Il	97,5 0,6	4,2	; 99,2 6,2	34,8	50,3	35,8	49,2
5	3 % NaCl, pH 6,0	70,1 1,64	5,3	; 93,7 1,6		65,2
	tt				80,2		28,0	90,4
6(Ver gleich)	0,25 % Na2SO3,	70,8 2,2	4,9	94,2 1,5	30,7	40,5	57,2	47,6
7	pH 8,0	86,7 0,9	5,0	91,2 1,9		66,8
			: ί
			: j	76,3		22,6
8 (Ver gleich)	86,0 ! 1,2	5,6	i ι i 90,7 -1,0		29,7·

Tab. 4	AufschIuB- bzw. Extraktionsbedxngungen,	Zusammensetzung	und funktioneile Eigenschaften	Extraktions mittel	Roh protein %	Roh- lipid %	Wasser %	Lös Ii pH 2	chköit pH 5	PH 9	Reflex. We i£~ filter	Lon % Blau filter	Grau faktor
	von Sonnenblumen-Proteinisolaten bzw. -Lipoproteinkonzentraten	5 % KaCl pH 6,0	71,7	5,0	5,9	50,6	0,5	20,7	55,5	.50,0	54,4
Vers. Nr.	Aufschluß- tnedium	It	72,1	5,3	5,4	56,3	0,7	24,9	21,8	14,7	10,8
1		10 % NaCl, pH 6,5	92,2	4,5	4,8	86,3	0,9	67,9	65,2	55,6	49,2
2 (Ver gleich)	-	t»	92,0	4,8	5,0	ö7,1	1,3	83,4	44,4	29,5	89,1
3	10 % NaCl	0,5 % Na3SO. pH 8,0 ^ ·>	90,3 91,0	5,4 5,2	5,1 4,7	90,7 94,6	1,0 0,6	68,8 84,3	59,3 30,9	50,3 21,0	55,9 01,1
4 (Ver gleich)	tt	Wasser, pH 5,5	51,4	27,4	5,3	20,3	0,4	29,4	74,1	65,8	37,1
5 6 (Ver gleich)	ölraffinat It	•t	52,0	28,6	5,6	19,8	0,6	30,3	60,5	56,4	46,3
7	Ieopropanol	5 # NaCl pH 6,0	63,2	30,3	4,9	72,8	0,7	50,7	66,8	57',2	47,6
8 (Ver gleich)	»»	ti	66,1	32,6	4,7	80,3	0,9	74,3	46,5	32,8	83,0
9	5 % NaCl
10 Verglei	ch

Claims (7)

1. Erfindungsansprüche

   1. Verfahren zur Gewinnung von Proteinen aus ölsamen, vorzugsweise aus Sonnenblumen- und Rapssamen und deren Verarbeitungsprodukten wie Schilfer und Schrote, in Form hellfarbener und farbstabiler Samenmehle, Konzentrate, Isolate oder Lipoproteinkonzentrate durch Zerkleinerung, Schalung, Pressung und/oder Extraktion mit nichtwäßrigen und/oder wäßrigen Lösungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß intakte oder geschälte Samen vor der Zerkleinerung und Weiterverarbeitung zu Mehlen, Konzentraten, Isolaten und Lipoproteinkonzentraten einer hydrothermischen Aufbereitung unterworfen werden*
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrothermische Aufbereitung der Samen durch Behandlung mittels Wasserdampf, gegebenenfalls im reduktiveα oder sauerstoffarmen Milieu, vorzugsweise unter Einleiten von Schwefeldioxyd und/oder Stickstoff, bei Temperaturen von 100 bis 134 ⁰C, einem Druck bis 0,2 MPa Überdruck, Wassergehalten von 10 bis 30 % und Verweilzeiten von 10 bis 20 min durchgeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, daß hydrothermisch aufbereitete Samen zur Gewinnung von Samenmehl einer Schälung und pneumo-mechanischen Schalenseparation oder Sedimentation, gegebenenfalls partiellen oder vollständigen Entfettung durch Fertig-' pressung, Vorpressung und Extraktion oder Direktextraktion mit organischen Lösungsmitteln, vorzugsweise Hexan,

   und Desolventisierung, vorzugsweise mit überhitzten Lösungsmitteldämpfen, unterworfen werden.
4. 4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß hydrothermisch aufbereitete, geschälte, gegebenenfalls partiell oder vollständig entfettete Samen zur Gewinnung von Konzentraten einer Extraktion am isoelektrischen Punkt der Hauptproteinfraktion, vorzugsweise
5. 241.494 7

   bei pH-Werten von 4,0 bis 5,0 mit Wasser oder wäßrigen Alkoholen, vorzugsweise 50 %igem Isopropanol, bei einem Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis von 1 : 5 bis 1 : 15, und Temperaturen von 20 bis 60 ⁰C unterzogen werden, worauf die Abtrennung des Rückstandes durch Sedimentation, Separation oder Filtration, gegebenenfalls mit nachfolgender Waschung und pH-Regulierung unter Zusatz von 0,05 bis 0,5 % komplettierenden Agenzien, vorzugsweise Zitronensäure oder AluminiumisopoIysäure mit anschließender Sprüh-, Wirbelschicht· oder Walzentrocknung vorgenommen wird·

   Verfahren nach Punkt 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß hydrothermisch aufbereitete, gegebenenfalls geschälte und am isoelektrischen Punkt vorextrahierte, sowie partiell oder vollständig entfettete Samen zur Gewinnung von Proteinisolaten einer Extraktion mit wäßrigen Extraktionsmedien bei pH-Werten oberhalb oder unterhalb des isoelektrischen Punktes der Hauptproteinfraktion, vorzugsweise bei pH-Werten = 2 und 9 6, bei einem Fest» stoff-Flüsaigkeits^Verhältnis von 1 : 5 bis 1 : 15 und Temperaturen von 20 bis 70 ⁰C unterworfen we rden_;worauf die Präzipitation der gelösten Proteine durch Zusatz von Säuren, Laugen oder polyanionischen Komplexbildnern, Herabsetzung der Ionenstärke oder Ultrafiltration erfolgt und die Abtrennung der Proteine durch Sedimentation, Separation oder Filtration, Wasohung und Sprüh-, Wirbelschicht- oder Walzentrocknung, vorgenommen wird·

   Verfahren nach Punkt 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß hydrothermisch aufbereitete und geschälte Samen einem mechanoIytischen Zellaufschluß in Gegenwart wäßriger oder nichtwäßriger Medien, vorzugsweise in Gegenwart von Wasser, Elektrolytlösungen, Pflanzenölen oder Alkoholen bei einem Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis von 1 : 1 bis 1 : 10 und Temperaturen von 50 bis 100 ⁰C, unterzogen und die Proteine gleichzeitig oder nachträglich

   24U94 7

   durch Extraktion mit wäßrigen Elektrolytlösungen bei vorgegebenen pH-Werten und Ionenstärken extrahiert und nach separativer Abtrennung unlöslicher Zellrückstände und/ oder freier oder emulgierter Fette durch Ultrafiltration oder Präzipitation abgeschieden und getrocknet werden.
6. 7. Verfahren nach Punkt 1 bis 3 sowie 6 dadurch gekennzeichnet, daß aus den nach mechanolytischem Zellaufschluß resultierenden Homogenaten, gegebenenfalls nach Abtrennung unlöslicher Rückstände, freie oder emulgierte Fette und Proteine gemeinsam in Form von Lipoproteinen durch Präzipitation und Separation abgeschieden und durch Sprüh-, Wirbelschicht- oder Walzentrocknung getrocknet werden.
7. 8. Verfahren nach Punkt 1 bis 3 sowie 6 dadurch gekennzeichnet, daß aus dem nach mechanolytisehen Zellaufschluß resultierenden Homogenaten, gegebenenfalls unlösliche Zellrückstände und freie Fette, separativ abgetrennt und die resultierenden Emulsionen durch Zusatz oberflächenaktiver Lipide, vorzugsweise Polyoxysorbitanfettsäureester, und/ oder proteoIytischer Enzyme, vorzugsweise mikrobieller Proteasen, in Verbindung mit einer Homogenisierung stabilisiert werden.

   9« Verfahren nach Punkt 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß als Extraktions·», Verdrängungs- und/oder Aufschlußmedien wäßrige Lösungen neutraler oder basischer Salze sowie verdünnte Säuren oder Laugen, vorzugsweise 2 bis 5 %ige Natriumsulfat-, Natriumchlorid- oder 0,2 bis 0,5 %ige Natriumsulfitlösung sowie 0,1 η Natronlauge, 0,1 η Salzsäure oder deren Kombinationen, eingesetzt werden.

   Hierzu X. Seiten TabePen