DE1261742C2

DE1261742C2 - Verfahren zur verbesserung des naehrwerts von zerkleinerten sojabohnen

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Publication number: DE1261742C2
Application number: DE19621261742
Authority: DE
Priority date: 1961-07-27
Filing date: 1962-07-24
Publication date: 1973-10-18
Also published as: OA00248A; FR1304077A; DE1261742B; CH401656A; GB955773A; US3220851A; NL141073B; FR82019E

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Nähreigenschaften von Sojabohnen durch Erhitzen einer wäßrigen alkalischen Suspension zerkleinerter Sojabohnen und anschließende Trocknung dieser Suspension.

Zweck der Erfindung ist eine Erhöhung des Nährwertes der Soja, indem die schädlichen Bestandteile und besonders das Antitrypsin und die Urease zerstört werden, ohne daß die Proteine und die schwefelhaltigen Aminosäuren angegriffen werden.

Zahlreiche Verfahren zur Behandlung von Soja in Form von Körnern, Mehl oder Kuchen sind bekannt. Das Hauptziel aller dieser Verfahren war jedoch die Beseitigung des bitteren Geschmackes des Produktes.

Die deutsche Patentschrift 806194 beschreibt die Herstellung von Flocken aus Leguminosekörnern und unter anderem aus Soja mit dem Ziel, leicht dispergierbare Proteine zu erhalten. Diese Patentschrift befaßt sich in keiner Weise mit der Zerstörung des Antitrypsins oder der iErhaltung der schwefelhaltigen Aminosäuren. Eine N'acharbeitung des Beispieles 1 ergab nach der Neutralisation einen Antitrypsinwert von 100 °/o, der nach der Trocknung auf 65 °/o abfiel.

Eine Zerstörung dieses unerwünschten Faktors erfolgt also nicht. Die Nacharbeitung des Beispieles 2 führte zwar zu einer praktisch vollkommenen Zerstörung des Antitrypsins, wobei jedoch auch die wertvollen schwefelhaltigen Aminosäuren zerstört wurden.

In der USA.-Patentschrift 1 850 095 ist ein Verfahren zur Einfettung von Soja mit Lösungsmitteln beschrieben, wobei eine ammoniakalrche Vorbe-

handlung der ganzen Körner erfolgt. Diese Behandlung eestattet höchstens eine sehr begrenzte Zerstörunti von Antitrypsin außer mit so großen Dosen an NHL, daß sie schon eine Zerstörung der schwefelhaltigen Aminosäuren Hervorrufen.

-5 "Die USA.-Patentschrift 2 051017 beschreibt die Extraktion von Protein u. dgl. aus der Soja, wobei diese Extraktion durch eine Vorbehandlung mit einem Enzym erleichtert wird. Eine Entfernung oder Zerstörung des Antitrypsins erfolgt nicht.

^o In dem Buch »Soybeans and Soybean Products von Mark ley, Vol. I, 1950, wird beschrieben, daß die in Sojabohnen enthaltenen Enzyme, Urease und Antitrypsin, durch Hitze und durch Alkali sowie durch proteolytische Enzyme denaturiert bzw. zer-

stört werden und daß hierbei die Verdaulichkeit des Sojabohnenproteins durch Erhiticn erhöht wird. In dieser Arbeit werden jedoch keine Angaben über die optimale Behandlung von Sojabohnen zwecks Erhaltung der erwünschten Faktoren gemacht.

Die beschriebenen Verfahren zur Aufarbeitung von Soja sind also zur Erzielung optimaler Eigenschäften der Soja ungeeignet. Ein Teil dieser Verfahren arbeitet bei pH-Werten, die zur vollständigen Zerstörung des Antitrypsins zu niedrig sind, wohin-

gegen bei anderen Verfahren so hohe pH-Werte zur Anwendung kommen, daß es zu einer Zerstörung der schwefelhaltigen Aminosäuren und einem unerwünschten Eiweißabbau komnt. Die Denaturierung der Aminosäuren äußert sich zudem in einer Verringerung der Dispergierbarkeit in Wasser, was für die Anwendung der Soja in wäßrigen Suspensionen nicht günstig ist.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Bedingungen für eine Zerstörung des Antitrypsins,

unerwünschter Enzyme, toxischer Proteine und des bitteren Geschmackes dicht bei den Bedingungen liegen, die eine Denaturierung der Proteine oder die Zerstörung der schwefelhaltigen Aminosäuren nach sich ziehen. Die Erfindung zeigt die einzuhaltenden Grenzen auf, innerhalb deren die nachteiligen Effekte ohne Schaden für die optimalen Eigenschaften des Endproduktes vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die zerriebenen, nicht entfetteten Sojabohnen unter gleichzeitiger Zugabe von Kalk und Ammoniak aufschlämmt, so daß eine Suspension mit einer Konzentration von 20 bis 35 ⁰Zo Trockensubstanz — bei mehr als 25 °,Ό unter Zusatz proteolytischer Enzyme — und einem pH-Wert zwischen 8 und 9 gebildet wird, und diese auf eine Temperatur von 75 bis 80° C erhitzt, wobei die Kochdauer zwisehen 20 Minuten bei einer Temperatur von 80° C und einer Konzentration von 20 °/o und 3 Stunden bei einer Temperatur von 75° C und einer Konzentration von 35 % variiert, und daß man die Suspension durch Abdampfen des Ammoniaks bei der Trock-

. nung neutralisiert.

Wenn man so verfährt, erhält man ein Produkt mit

ausgezeichneten Nähreigeiischaften, in welchem zur Erreichung einer guten Verdaulichkeit das Antitrypsin praktisch vollkommen zerstört ist. Es sei darauf hingewiesen, daß praktisch schon 5" ο verbleibendes Antitrypsin die Proteolyse durch das Trypsin praktisch vollständig aufheben, wobei diese Inhibierung selbsi nach einer vorhergehenden Peptidverdauung im Organismus noch sehr stark ist.

Gei'iäB einer bevorzugten Ausführungsform können der Sojasuspension vor. während oder nach dem Erhitzen proteolytische Enzyme zugesetzt werden. Diese Enzyme haben einen Einfluß auf die Qualität des Endproduktes, wobei sie besonders eine bessere Dispergierung des Produktes in Wasser sicherstellen.

Es hat sich gezeigt, da: das Kochen einer Suspension von Sojabohnenmehl bei natürlichem pH-Wert ■Miic Verringerung des Albumingehaltes zur Folge hat. also eines Teiles der wasserlöslichen Proteine. Dieser Effekt nimmt mit der Dauer der Kochbehandlung, vor allem aber mit der Temperatur zu. Verarbeitet man eine Suspension, die 2'*" η Soja und SO" ο Wasser enthält, so beobachtet man, daß der Albumingehalt, der in dui rohen Bohnen 65 ° η beträgt, auf 60 ° η in mehr als 8 Stunden bei einer Temperatur von 70 C, in 5 Stunden bei einer Temperatur von 75 ^r C. in 2 Stunden bei einer Temperatur von 80 C. in 25 Minuten bei einer Temperatur von 85 C und in 10 Minuten bei einer Temperatur von 90 C absinkt.

Es ergibt sich also, daß die Temperatur von 80^c C eine Schwelle bildet, oberhalb der die Abbaugeschwindigkeit der Albumine schnell ansteigt, so daß sie nicht überschritten werden darf.

Es wurde festgestellt, daß bei dieser Temperatur von 80° C die Zerstörung der unerwünschten Verbindungen vom pH-Wert der Suspension abhängt. Insbesondere wurde die Beseitigung der Urease und des Antitrypsins untersucht: die Urease, weil ihre Bestimmung als Nachweis für die Kochbehandlung der Soja üblich ist und ihre Anwesenheit in gewissen Fällen unerwünscht sein kann, und das Antitrypsin, weil seine Anwesenheit die Trypsinwirkung während der Verdauung verzögert. Die Bedingungen einer Zerstörung der Urease und dei Antitrypsins schließen die Zerstörung anderer unerwünschter Faktoren ein.

Einige der erhaltenen Ergebnisse seien an Hand der Figuren wiedergegeben:

Fig. 1 zeigt 'lic Dauer der erforderlichen Kochbehandlung bei 80 C in Minuten, um 90 ^ηΌ der Urease (Kurve U) und des Intitrypsins (Kurve A) zu zerstören, als Funktion des pH-Wertes der Suspension;

Fig. 2 gibt in Prozenten die Anütrypsinrestmenge als Funktion der Kochdauer in Minuten für verschiedene pH-Werte der Suspension bei einer Kochtemperatur von 80 C an.

Wie man sieht, werden die schädlichen Bestandteile Urease und Anütrypsin bei einem pH-Wert zwischen 8 und 9 größtenteils beseitigt. Bei diesem pH-Wert erfolgt eine befriedigende Entfernung in annehmbarer Kochzeit, und zwar in der Größenordnung von 20 Minuten, ein Wert, der ausreicht, einen Abbau der Proteine zu vermeiden, der sich in einer Verminderung des Albumingehaltes äußern würde.

Die Wirkung der Behandlung wird ergänzt durch Zusatz eines proteolytischen Enzyms. Solche Enzyme können sein: Enzyme pflanzlichen Ursprungs wie Papain und Kein; Fermente tierischen Ursprungs wie Pancreatin; Bakterien- oder Pilzenzyme, die durch Biosynthese erhalten wurden.

Das enzymatische Material hat, 2u der Sojasuspension in Mengen von 0,1 bis 0,5" ο zubegeben, die Wirkung, die Proteine löslich zu machen, die Masse zu verflüssigen und eine Behandlung bei höherer Konzentration zu ermöglichen.

Es ist festzustellen, daß die Behandlungsbedingungen, also eine Temperatur von 80° C und ein

ίο pH-Wert zwischen 8 und 9, für die Wirkung des proteolytischen Enz. ms nicht die günstigsten sind. Wenn man jedoch die Zerstörung der unerwünschten Stoffe, der Urease, des Antitrypsins usw. und die Erhaltung der Proteine berücksichtigt, ist die durch den Enzymzusatz erzielte Proteolyse. wenn sie auch nur partiell ist. gleichwohl wirksam. Sie sichert eine gute Dispergierbarkeit des trockenen Produktes in Wasser und begünstigt die Verflüssigung der Suspension vvährend der Kochbehandlung. Dies gestattet eine Erhöhung der Konzentration der Suspension während dieser Behandlung. Wahrend die Konzentration ohne Enzym auf 20 bis. 25" 0 Soja beschränkt ist, kann sie bei Enzymzugabe auf 30" υ und mehr gebracht und gehalten werden. 3ei der Konzentration von 35 "o Soja dauert eine zur Zerstörung der unerwünschten Bestandteile ausreichende Kochbehandlung bei SO ' C 1 Stunde. Es kann besser sein, eine längere Kochbehandlung vorzunehmen und die zugesetzte Menge an proteolytischem Enzym zu verringern.

Es liegt auf der Hand, daß die Erhöhung der Konzentration zu einer Verminderung der Trocknungskosten führt. Der Zusatz des Enzyms macht das getrocknete Produkt ferner besser in Wasser dispergierbar, was einen weiteren Vorteil bedeutet. Dieses Ergebnis kann der Wirkung der partiellen Proteolyse durch das Enzym zugeschrieben werden, die eine Spaltung der größten Proteinmoleküle bewirkt, deren Bruchstücke ni^ht mehr durch eine Trocknung unlöslich gemacht werden.

Nach der unter diesen Bedingungen durchgeführten Kochbehandlung und praktisch vollständiger Beseitigung des Antitrypsins und der Urease wird die Trocknung vorgenommen.

Bei dieser Trocknung wird das Endprodukt durch Abdampfen des Ammoniaks neutralisiert, so daß dem Verbraucher ein nichtalkalisches Produkt angeliefert ist. Durch das Abdampfen des Ammoniaks erfolgt ein Absenken des pH-Werts von der für die Kcchbehandlung geeigneten Höhe, da eine Trocknung bei zu hohem pH-Wert mit der Gefahr verbunden wäre, daß die schwefelhaltigen Aminosäuren, die ein wesentlicher Faktor des Nährwertes der Soja sind, zersetzt wurden.

Unter den angegebenen Bedingungen löst sich das der Sojasuspension zugesetzte Ammoniak in dem Suspcnjionswasser auf. Die während des Kochvorganges angewandten Temperaturen führen nicht zu seiner Verdampfung. Während der späteren Trocknungsbehandlung bei höherer Temperatur entweicht das Ammoniak, und die Suspension wird neutral. Man verwirklicht so ohne sonstiges Einereifen die besten Bedingungen der doppelten Behandlung von Kochen und Trocknen. Im Verlaufe dieser Bcriandlung wird die Entbitterung erreicht.

. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Suspension durch gleichzeitige Zugabe von Kalk und Ammoniak alkalisch gemacht und durch Abdampfen

des Ammoniaks bei der Trocknung neutralisiert wer- . . den. Da das Vorliegen von Calciumsalzen nicht stört, Beispiel ι wird mit Kalk schwach alkalisch gemacht, wobei al- Sojabohnen, die wie im Beispiel 1 geschalt und zerles im Ausgangsmaterial vorliegende saure Material kleinert worden sind, werden in einer alkalischen Lö gleichzeitig neutralisiert wird, und die weitere Erhö- 5 sung suspendiert, so daß sich eine Suspension mi hung des pH-Wertes auf 8 bis 9 erfolgt durch Am- einer konzentration von 25 °/o Trockensubstanz ermoniak. Da Ammoniak beim Abdampfen entfernt gibt. Zu der Suspension, die auf 1000 kg Soja, 4000 wird, ist das beim Trocknen entstehende Produkt un- Wasser, 3,5 kg Kalk und 2 kg Ammoniak (als CaC mittelbar praktisch neutral, ohne daß sich eine für und NH₁ berechnet) enthält, werden noch 5 kg eine: manche Zwecke vielleicht doch unerwünscht hohe io Präparates von proteolytischem Enzym pflanzlicher Menge an zurückbleibenden Salzen bildet. Ursprungs mit einem Papaintiter von 80 zugesetzt.

Bei der vorstehend beschriebenen Behandlung zur Die so gebildete alkalische Suspension wird aul Verbesserung der Eigenschaften der Sojabohnen 80° C erwärmt und 30 Minuten auf dieser Temperakann man verschiedene Zusätze zu der behandelten tür gehalten. Die Trocknung erfolgt durch Zerstäu-Suspension vornehmen, um das Produkt anzurei- 15 bung oder auf einem Walzentrockner, der mit Düsen ehern. ausgerüstet ist, die die Verteilung des Produktes aul

So kann man zur Suspension Monoglyceride, Fett, der Heizfläche sicherstellen,

entrahmte Milch, verschiedene Gewürze oder andere . . .

Substanzen zusetzen, die die Behandlung erleichtern Beispiel

und/oder das Endprodukt für seine verschiedenen ao Die gleichen Sojabohnen wie in den vorhergehen-

Verwendungszwecke besser geeignet machen. den Beispielen werden geschält und grobzerkleinert.

. . 1000 kg Sojabohnen mit einem Wassergehalt von

Beispiel 1 _{loo/o werden in ein} Rührwerk gebracht, das 17001

Sojabohnen werden geschält und dann auf eine Wasser enthält. Dieses Wasser ist mit 4 kg Kalk und Körnung feinzerkleinert, die dem Sieb DIN 41-88 as 1,5 kg Ammoniak (als CaO und NH₃ berechnet) vernichte Maschertweite 0,2 mm) entspricht. Das zer- setzt sowie mit 1 kg eines Präparates von proteolytikleinerte Produkt wird derart in einer kalten oder sdrm Enzym mikrowellen Ursprungs mit einer lauwarmen alkalischen Lösung suspendiert, daß die Wirksamkeit, die etwa gleich der des im Beispiel 2 Konzentration an Trockensubstanz 20 % beträgt. Die verwendeten Papainpräparates ist. Die Suspension verwendete alkalische Lösung soll einen pH-Wert 30 wird unter ständigem Rühren auf 75° C gebracht der Suspension von 9 ergeben. Sie wird vorzugsweise und 3 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Die auf einmai mit Kalk und Ammoniak hergestellt. Hin Trocknung des behandelten Produktes erfolgt in guter Ansatz ist eine Lösung, die auf 1000 kg Soja einem Warmluftstrom unter Rückleitung eines Teiles 4 kg Kalk enthält. Zu der erhaltenen Suspension wer- des bereits getrockneten Produktes, so daß der Wasden 2,5 kg Ammoniak zugefügt (Mengenangaben auf 35 sergehalt des zur Trocknung gelangenden Produktes CaO und NH₃ bezogen). verringert wird.

Die so gebildete alkalische Suspension wird dann Erfindungsgemäß gelingt es im Gegensatz zum

auf eine Temperatur von 80° C erwärmt. Die Erwär- Stand der Technik, ohne Auftreten neuer uner-

mung erfolgt über Heizflächen oder besser durch wünschter Nebenerscheinungen eine bedeutende Er-

Einleiten von Dampf. Die Dauer der Kochbehand- 40 höhung des Nährwertes der Soja zu erzielen. Die

lung beträgt 20 Minuten. Fachwelt konnte den bekannten Verfahren zweifellos

Die behandelte Suspension wird anschließend zur nicht entnehmen, daß durch genaue Einhaltung beEntfernung des Wassers einer Trocknung unterwor- stimmter Bedingungen bezüglich pH-Wert, Konzenfen. Gleichzeitig entweicht das Ammoniak, und das tration, Temperatur und Dauer des Kochverfahrens getrocknete Produkt ist praktisch neutral geworden. 45 der Sojabohnensuspension optimale Werte hinsicht-

Das Produkt ist von 99 °/o des ursprünglich in den Hch Zerstörung der schädlichen Enzyme und Erhal-Bohnen enthaltenen Antitrypsins befreit und enthält tung bzw. Verbesserung des Nährwertes erreicht werkeine Urease mehr. den können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verbesserung der Nähreigenschaften von Sojabohnen durch Erhitzen einer wäßrigen alkalischen Suspension zerkleinerter Sojabohnen und Trocknung dieser Suspension. dadurch gekennzeichnet, daß man die zerriebenen, nicht entfetteten Sojabohnen unter gleichzeitiger Zugabe von Kalk und Ammoniak aufschlämmt, so daß eine Suspension mit einer Konzentraüon von 20 bis 35" ο Trockensubstanz — bei mehr als 25°,u unter Zusatz proteolytischer Enzyme — und einem pH-Wert zwischen S und 9 gebildet wird, und diese auf eine Temperatür von 75 bis 80 C erhitzt, wobei die Kochdauer zwischen 20 Minuten bei einer Temperatur von SO C und einer Konzentration von 2O°.o und 3 Stunden bei einer Temperatur von 75 " C und eini 1 Konzentration von 35° η variiert, und daß man die Suspension durch Abdampfen des Ammoniaks bei der Trocknung neutralisiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Suspension vor, während oder nach dem Erhitzen und gegebenenfalls auch bei Konzentrationen unt^r 25 ".Ό Trockensubstan.· proteolytische Enzyme zugesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension durch gleichzeitige Zugabe von Kalk und Ammoniak alkalisch gemacht und durch Abdampfen des Ammoniaks bei der Trocknung η atralisiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Susj nsion vor, während oder nach dem Erhitzen proteolytische Enzyme zugesetzt werden.