DD291472A5 - Verfahren zur gewinnung von proteinen aus oel- und leguminosensamen - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Gewinnung von Proteinen aus OEl- und Leguminosensamen in Form von Proteinisolaten und -konzentraten unter Nutzbarmachen der bei einer OEl- oder Leguminosensamenverarbeitung anfallenden Kuppel- und/oder Nebenprodukte. Bei der Konzentrierung oder Isolierung von Proteinen werden sameneigene polysaccharidreiche Stoffgemische in Form ihrer waeszrigen Extrakte, alkoholunloeslichen Praezipitate oder aufkonzentrierten Ultrafiltrate zugesetzt. Die Stoffgemische resultieren aus den bei einer Samenverarbeitung anfallenden Rueckstaenden und/oder Schalen nach Aufschlusz und Extrahieren mit Mineralsaeuren.{Proteingewinnung; OEl- und Leguminosensamenverarbeitung; Aufschlusz von Rueckstaenden; Proteinisolierung; Proteinkonzentrierung; polysaccharidreiche Stoffgemische}

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Proteinen und Öl- und Leguminosensamen in Form von Proteinisolaten und -konzentraten mit verbesserten Ausbeute- oder Funktionalitätskennwerten für die Lebensmittelindustrie unter Nutzbarmachung der bei einer öl- oder Leguminosensamenverarbeitung anfallenden Kuppel- und/oder Nebenprodukte.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Proteinisolate aus öl- und Leguminosensamen werden bekanntlich durch Extraktion mit wäßrigen Medien unterschiedlicher lonenstärke bei pH-Werten ober- oder unterhalb des isoelektrischen Bereiches der globulären Hauptproteinfraktionen mit nachfolgender isoelektrischer Präzipitation gewonnen. Proteinkonzentrate resultieren demgegenüber in der Regel durch Extraktion der Rohstoffe mittels elektrolytarmer wäßriger Medien unter Einstellung eines isoelektrischen Bereiches. Ausbeute und Funktionalität der Proteinpräparate hängen dabei hauptsächlich von den Basiskomponenten der Rohstoffe sowie den bei ihrer Aufbereitung und Extraktion gewählten Verfahrensbedingungen ab.

Alternativverfahren zur isoelektrischen Extraktion oder Präzipitation stellen u. a. der Zusatz polyanionischor Verbindungen dar, die durch Wechselwirkungen mit Proteinen als Löslichkeitsvermittler, Fällungshilfsmittel oder Funktionalitätsregulatoren fungieren können. Bei derartigen Zusatzstoffen handelt es sich entweder um Naturstoffe, wie Pektine oder Alginate, oder Syntheseprodukte, wie Meta· oder Polyphosphate, deren Aufkommen relativ begrenzt ist oder deren Produktionskosten relativ hoch sind, was sich besonders bei den bekannten Polysaccharid-Zusatzstoffen ungünstig auf die Verfahrenskosten bei einer Proteingewinnung auswirkt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht demzufolge in dom Erschließen von Möglichkeiten einer Nutzbarmachung verfügbarer und billiger, jedoch bisher noch nicht als funktioneile Zusatzstoff ο bei einer Proteingewinnung verwerteter polysaccharidhaltiger Kuppel- und/oder Nebenprodukte einer Verarbeitung von Öl- und Leguminosensamen.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, ausgewählte polysaccharidhaltige Rohstoffquellen auf Basis von Kuppel- und/oder Nebenprodukten einer Öl· und Proteingewinnung aus öl- und Leguminosensamen zusammen mit effektiven Verfahrensbedingungen zu ihrer Anreicherung, Gewinnung und Applikation als funktioneile Zusatzstoffe bei einer Proteinpräparation aufzuzeigen.

Darlegung des Wesen· der Erfindung Erfindungsgemäß erfolgt die Gewinnung von Proteinen aus fetthaltigen oder entfetteten öl· und Leguminosensamen,

vorzugsweise Sojabohnen, Indem bei der Proteinkonzentrierung oder -Isolierung sameneigene polysaccharldangereicherte

Stoffgemische zugesetzt werden, die aus den als Kuppel· und/oder Nebenprodukten einer öl- und Proteingewinnung

anfallenden Extraktlonsrückständen und/oder aus Schalen durch Aufschluß und Extraktion mit Mineralsäuren in Form ihrergegebenenfalls entsalzten wäßrigen Extrakte, alkoholunlftsllchen Präzipitate oder aufkonzentrierten Ultraf iltrnte als funktioneile

Beiprodukte gewonnen werden. Wie nämlich gefunden wurde, stellen die im Rahmen einer rationellen Ganzfruchtverarbeitung von Öl- und Leguminosensamen

resultierenden Beiprodukte eine bisher noch nicht erschlossene Quelle zur Gewinnung polysaccharidangereichertor

Stoffgemische dar, die für eine Proteingewinnung als funktioneile Zusatzstoffe prädestiniert sind. Eine wesentliche erfindungsgemäße Voraussetzung für die Anreicherung und Gewinnung der funktionellen Beiprodukte aus

obigen Rohstoffen ist die Kopplung eines sauren Aufschlusses mit einer sauren Extraktion mit Mineralsäuren, vorzugsweise

Phosphorsäure, bei pH-Werten von 1,5 bis 4,5, vorzugsweise 2,0, Temperaturen von 20 bis 8O⁰C, vorzugsweise 6O⁰C, Zeiten von

1 bis 5h, vorzugsweise 2h, und einem Hydromodul von 5 bis 20, vorzugsweise 10.

Der Anteil und die Zusammensetzung der erfindungsgemäß gewonnenen sameneigenen polysaccharidangereicherten Extraktionsstoffgemische hängen dabei sowohl von der Art der Rohstoffe, als auch den Milieubedingungen ab (siehe Fließschemata und Tabellen). Eine Entsalzung der polysaccharidreichen Extraktstoffe ist vor allem bei einem Direktzusatz als Lösungs- oder Fällungsvermittler

bei einer Proteinisolierung bzw. -konzentrierung unter Bildung löslicher oder unlöslicher Komplexe zwischen Proteinen und

Polysacchariden erforderlich, da bei lonenkonzentrationen über 1 % eine Komplexbildung behindert wird. In diesem Zusammenhang wurde weiterhin gefunden, daß Pektine neben Hexoson- und Pentosen-Polysaccharide eine Hauptkomponente der aus den Extraktionsrückständen und/oder Schalen gewonnenen Stoffgemische sind, die bekannterwe'se

zu elektrostatischen Wechselwirkungen mit Proteinen unter Komplexbildung prädestiniert sind. Darüber hinaus wurdegefunden, daß durch Fällung mittels Alkoholen oder Ultrafiltration an Polymerenmembranen weiter aufkonzentriertepolysaccharidreiche Extraktstoffe infolge synergistischor Effekte untereinander und mit Proteinen als Funktionalitätsregulatorenbei Proteinpräparaten wirken können, wobei ihr Zusatz dann zweckmäßigerweise mit der Proteinneutralisation oder -trocknunggekoppelt wird.

Die Zusatzmenge der bei einer Proteingewinnung zugesetzten polysaccharidangereicherten Stoffgemische beträgt

erfindungsgemäß 5 bis 50% der Trockenmasse des alkoholunlöslichen Anteils der Extraktstoffe bezogen auf den

Rohproteingehalt der zur Proteingewinnung eingesetzten Rohstoffe oder anfallenden Kuppel- und/oder Nebenprodukte. Sie

richtet sich hauptsächlich nach den bei der Proteingewinnung angewandten effektiven Milieubedingungen und den bei einer

Proteinapplikation erwünschten funktionellen Eigenschaften, wobei der Zusatz alternativ während der Extraktion, Fällung, Neutralisation oder Trocknung der Proteine vorgenommen werden kann. Die Erfindung wird anhand nachstehender Ausführungsbeispiele näher erläutert. Ausführungsbeispiele Beispiel 1 Zur Gewinnung eines Proteinkonzentrates wird 1 kg entfettetes Mehl aus geschälten und gedämpften Sojabohnen

(Rohproteingehalt 52,2%) mit der 10fachen Menge eines gemäß Schema 1 aus kommerziellen getoastetem Sojaschrotresultierenden sauren Extraktes (Zusammensetzung siehe Tab. 1 und 2, Versuch 1) bei pH 4,0 und 20°C über 15 min extrahiert.

Die Suspension wird separiert, und der Rückstand wird mit der 5fachen Menge Wasser bei pH 4,0 gewaschen sowie nach Separation mit pH-Regulation auf 7,0 sprühgetrocknet. Das Finalprodukt weist einen Rohproteingehalt von 70,1 % und ein Wasserbindungsvermbgen von 560% auf. Seine Ausbeute

liegt bei 107%, bezogen auf die Masse des Rohstoffes und verglichen mit dem Standardverfahren einer ausschließlichisoelektrischen Extraktion.

Beispiel 2 Zur Gewinnung eines Proteinisolates wird 1 kg entfettetes Mehl aus geschälten und gedämpften Sojabohnen (Rohproteingehalt

52,2%) mit der 10fachen Menge eines gemäß Schema 3 aus Sojaschalen resultierenden neutralisierten sauren Extraktes(Zusammensetzung eiche Tab. 1 und 2, Versuch 3) bei pH 8,0 und 6O⁰C über 15 min extrahiert. Die Suspension wird separiert, undaus der wäßrigen Phase werden Proteine durch pH-Einstellung auf 4,0 präzipitiert. Das abgetrennte Präzipitat wird mit der3fachen Menge Wasser bei pH 4,0 gewaschen sowie nach Separation und pH-Regulation auf 7,0 sprühgetrocknet.

Das Finalprodukt weist einen Rohproteingehalt von 93,6% und eine Löslichkeit von 99,2% auf. Seine Ausbeute liegt bei 105%,

bezogen auf die Masse des Rohstoffes und verglichen mit dem Standardverfahren einer ausschließlich isoelektrischen

Präzipitation. Beispiel 3

Zur Gewinnung eines Lipoproteinkonzentrates wird 1 kg gedämpftes Vollfettmehl (Rohproteingehalt 41,7%) zweimal mit der je 5fachen Menge Wasser bei pH 5,0 und 20"C über 15min extrahiert. Die Suspension wird separiert, und der Rückstand wird mit 0,1 kg eines gemäß Schema 2 aus partiell deproteinisoliertem Sojaschrot resultierenden neutralisierten sauren Extraktes (Zusammensetzung siehe Tab. 1 und 2, Versuch 2), der durch Ultrafiltration an Polyamid-Membranen auf einen Trockenmassegehalt von 2,7 % aufkonzentriert und entsalzt wurde, versetzt sowie nach pH-Regulation auf 6,0 sprühgetrocknet. Das Finalprodukt weist einen Rohproteingehalt von 60,9% und ein Wasserbindungsvermögen von 610% auf. Seine Ausbeute liegt bei 113%, bezogen auf die Masse des Rohstoffes und verglichen mit dem Standardverfahren einer ausschließlich isoelektrischen Extraktion.

Tabelle 1

Mengenbilanz und Basiskomponen'.en bei einer sauren Extraktion von Kuppel odei Nebenprodukten der Sojaverarbeitung

Versuch	Extrahiorter Rückstand	Roliproteln	Vereinigte Extrakte	pH	Trockensubstanz	Ig)
	(gefriergetrocknet)	(g)			(%)	50,40
	Menge	28,99	Menge	2,20	4,00	27,96
	(g)	34,24	(ml)	2,00	1,20	26,98
1	57,08		1260	1,90	1,90
2	73,73	2330
3	72,90	1420

(AIIo Angaben beilehen sich auf 100g Ausgangsmaterial.)

Tabelle 1

Mengenbilanz und Polymerenverteilung bei einer sauren Extraktion von Kuppel- oder Nebenprodukten der Sojaverarbeitung

Versuch	Alkoholunlösliche Substanz	Pektin»	Polysaccharide	(g)	Rohprotein
	Menge		Hexosen	0,333	Pentosen
		(g)	(g)	0,991	(g)
	(g)	0,373	1,001	0,488	13,62
1	20,82	0,271	1,587		8,29
2	14,31	0,963	1.871	2,57
3	9,92

* olsAnhydrogalakturonsSure

(Alle Angaben beziehen sich auf 100g Ausgangsmaterial.)

Claims (5)

1. Verfahren zur Gewinnung von Proteinen aus öl- und Leguminosensamen, vorzugsweise Sojabohnen, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Konzentrierung oder Isolierung von Proteinen aus Leguminosensamen sameneigene polysaccharidreiche Stoffgemische in Form ihrer gegebenenfalls entsalzten wäßrigen Extrakte, alkoholunlöslichen Präzipitate oder auf konzentrierten Ultrafiltrate, die aus den als Kuppel- und/oder Nebenprodukten oiner Samenverarbeitung anfallenden Rückständen und/oder Schalen nach Aufschluß und Extraktion mit Mineralsäuren als funktioneile Beiprodukte resultieren, zugesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufschluß und die Extraktion der Rückstände und/oder Schalen durch Behandlung mit Mineralsäuren, vorzugsweise Phosphorsäure, bei pH-Werten von 1,5 bis 4,5, vorzugsweise 2,0, Temperaturen von 20 bis BO⁰C, vorzugsweise 6O⁰C, Zeiten von 1 bis 5h, vorzugsweise 2 h, und einem Hydromodul von 8 bis 20, vorzugsweise 10, durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, däß die Zusatzkonzentration der polysaccharidreichen Stoffgemische 5 bis 50% der Trockenmasse des alkoholunlöslichen Anteils der Extraktstoffe, bezogen auf den Rohproteingehalt der bei der Proteingewinnung eingesetzten Rohstoffe oder anfallenden Kuppel- und/oder Nebenprodukte beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz der sameneigenen polysaccharidangereicherten Stoffgemische alternativ während der Extraktion, Fällung, Neutralisation oder Trocknung der Proteine erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Rohstoffe zur Proteingewinnung fetthaltige oder entfettete Leguminosensamen eingesetzt werden.