DE1800403A1 - Pflanzeneiweissstoffe und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

Description

• Pflanzeneiweißstoffe und Verfahren zur Herstellung derselben Die Erfindung betrifft gereinigte und modifizierte Pflanzeneiweißstoffe, die sich für die menschliche Ernährung eignen, und ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung dieser Pflanzeneiweißstoffe.
• Es ist bekannt, dass in der Vergangenheit verschiedene Versuche gemacht worden sind, aus menkörnern, wie beispielsweise Sojabohnen Eiweißstoffe herzustellen. Me dabei erhaltenen Eiweißstoffe werden vieltach in der Industrie zur Herstellung von Elebenitteln, Füllstoffen, streckmitteln und dergleichen verwendet.
• 3ei einem spezifischen Verfahren wird beispielsweise ein Sojyeiweißstoff hergestellt, der eine bestimmte Viskosität besitzt und als Klebemittel verwendet wird. Dabei wird das als Ausgangsstoff verwendete Sojaprotein zunächst mit einer wässrigen alkalischen Lösung behandelt, um das Sojaprotein zu extrahieren, das anschliessend aus der Lösung ausgefällt wird. Das isolierte Protein wird anschliessend bei einem pH-Wert von 11 oder höher längere Zeit bei einer höheren Temperatur behandelt, ua mindestens einen Teil des Proteins zu hydrolisieren. Das teilweise hydrolisierte Eiweißstoffprodukt wird dann mit Eissgsäureanhydrid behandelt, um die Viskosität zu reduzieren. Jedoch wird bei der langen Behandlungszeit und bei der erhöhten Temperatur ein wesentlicher Teil des Essigsäureanhydrids zu Essigsäure hydrolisiert.
• Während einer solchen Behandlung wird der pH-Wert durch simultane Zugabe von Alkalien über 8,0 gehalten. Anschliessend wird der pH-Wert mittels Schwefeldioxyd auf etwa 4 reduziert und der Niedersehlag gesammelt. Bei diesem Verfahren erhält man ein Produkt mit einer bestimmten Klebfähigkeit.
• Sojaeiweißstoff wird als tierisches Futtermittel verwendet.
• Es ist Jedoch auch versucht worden, gereinigtes Sojaprotein zu isolieren, das sich fWr die menschliche Ernährung eignen soll. Bei einen herkömmlichen Verfahren zur Herstellung solcher Sojaeiweißstoffe aus-Sobabohnen wird beispielsweise eine wassrige alkalische Extraktion bei einem erhöhten pH-Wert und bei einer niedrigen Temperatur durchgeführt und der Eiweißstoff anschliessend bei seinem isoelektrischen Punkt gefällt. Jedoch sind Barbe, Geschmack, Geruch und andere Eigenschaften so. hergestellter Sojaeiweißstoffe nicht zufriedenstellend. Bei der Verwendung solcher Eiweißstoffe in Human-Labensmitteln haben sich einige Schwierigkeiten ergeben.
• Daher sind in der neueren Zeit Untersuchungen bei anderen Samen- bzw. Saatprodukten, wie beispielsweise Korn, Sesam und Erdnüssen durchgeführt worden. Man hat versucht, hochgradige Eiweißstoffe in gereinigter Form und in einer grossen Menge bzw. Ausbeute zu gewinnen.
• In Anbetracht des steigenden Weltbedarfs an hochqualitativen Nahrungsmitteln besteht die dringende Notwendigkeit, ein einfaches Verfahren zur Herstellung gereinigter pflanzlicher Eiweißstoffe mit einem hohen Nährgehalt zu entwickeln0 Solche Pflanzeneiweißstoffe müssen einen guten Geschmack, einen vorteilhaften Geruch und weitere gute Eigenschaften zeigen, damit sie in jeder geeigneten Konzentration in Human-Lebensmitteln als Ersatz für tierische Eiweißstoffe verwendet werden können.
• In Bezug auf die Verwendung von Sojaeiweißstoffen fdr menschliche Nahrungsmittel konnte festgestellt werden, dass in herkömmlicher Weise hergestellte Sojaeiweißstoffe in den Fällen nicht anstelle von Milchcasein verwendet werden können, in denen das Eiweiß mit wesentlichen Mengen an Kaffee, Tee und Getränke ähnlicher Zusammensetzung in Berührung kommt. In disen Fällen "federt" ("feathers") das Sojaprotein, d.h.
• das Sojaprotein fällt aus, während das Casein im Kaffee, Tee und dergleichen dispergiert bleibt. Es ist nicht bekannt, welche spezifischen Stoffe in Kaffee und im Tee für diese Ausfällungsreaktion verantwortlich sind. Die Fällungsreaktion kann jedoch durch Caffeinsäure, Chlorogensäure und/oder Gerbsäuren hervorgerufen werden, die Salze oder Komplexe mit den basischen aminofunktionellen Gruppen des Proteins, doho mit den Epsilonaminogruppen, bilden und dadurch die Ausfällung verursachen können. Bestinte andere in herkömmlicher Weise isolierte pflanzliche Proteine zeigen ebenfalls dieses "Ausfedern".
• Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, hochqualitative Pflanzeneiweißstoffe für die menschliche Ernährung zu schaffen, die einen hohen Nährwert, einen vorteilhaften Geruch und Geschmack, ein vorteilhaftes Aussehen und andere wünschenswerte Eigenschaften besitzen, wie beispielsweise ein Nichtausfedern", das diese Pflanzeneiweißstoffe als Kaffeeweissungsmittel und dergleichen für Lebensmittel verwendbar macht, Weiterhin lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung der oben erwähnten Pflanzeneiweißstoffe zu entwickeln, das in einfacher, wirtschaftlicher und schneller Weise eine Herstellung der oben erwähnten Saateiweißstoffisolate in grossen Mengen ermöglicht.
• Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, dass die erwünschten pflanzlichen Saateiweißstoffe durch ein Verfahren isoliert werden können, bei dem nur einfache Reagenzien verwendet werden müssen und bei dem das erwünschte Produkt in nur einigen einfachen Stufen in einer im wesentlichen nichthydrolisierten und im Nährwert nicht beeinträchtigten Form erhalten werden kann.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gereinigten und modifizierten Pflanzeneiweißstoffen, die sich für die menschliche Ernährung eignen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein wesentlichen nicht hydrolisierter Pflanzeneiweißstoff in einem wässrigen alkalischen Medium bei einer erhöhten Temperatur mit einem Modifizierungsmittel behandelt wird, wobei mit einer bestimmten Menge eines Acylierungsmittels eine bestimmte Zeit behandelt wird, danit im wesentlichen alle funktionellen Gruppen des Eiveißatoffes die einen elektronegativen Charakter und ein ersetzbares Wassersteffatom besitzen, reagieren und wobei diese Modifizierung dazu führt, dass der Eiweißstoff mit einer ausreichenden Anzahl an Acylgruppen versehen wird, so dass ein modifizierter Pflanzeneiweißstoff erhalten wird, der essbar ist, einen verbesserten Geruch, einen verbesserten Geschmack und "Nichtausfederungs"-Eigenschaften besitzt In der folgenden Beachreibung wird das Verfahren nach d er Erfindung im einzelnen erläutert.
• Die vorliegende Erfindung betrifft im wesentlichen ein vereinfachtes Verfahren zum Isolieren eines hochqualitativen Pflanzeneiweißstoffes, in nicht beeinträchtigter Form. Mit dem Verfahren nach der Erfindung kann man diese Pflanzeneiweißstoffe in einer grossen Ausbeute gewinnen las Grundverfahren liegt darin, das im wesentlichen nichthydrolisiertes Sojaprotein einem wässrigen alkalischen Extraktionsmedium mit einem Modifizierungsmittel umgesetzt wird, das das Protein acyliert. Bei einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird das Sojaprothein in einer ersten Stufe in einem wässrigen alkalischen Medium extrahiert. Daß dazu verwendete Sojaprotein sollte ausreichend fein gemahlen sein, damit eine gute Extraktion stattfindet. Dann wird die Modifizierungsreaktion durchgeführt. Um Zeit, Geld und komplizierte Ausrüstungen zu sparen, kann eine solche Modifizierungsreaktion ohne ein erstes Abtrennen des extrahierten Proteins von dem Sojaprotein- Ausgangsstoff durchgeftihrt werden. las Verfahren nach der Erfindung eignet sich in gleicher Weise auch für andere Saatproteinef wie beispielsweise Sesam, Korn (Gerste, Hafer und dergleichen), Erdnüsse und ähnlichen Ausgangsprodukten.
• Die alkalische Extraktion wird unter milden Bedingwngen schaell durchgeführt. Man verwendet eine niedrige Temperatur und eine kurze Umsetzungszeit, un eine Hydrolyse des Proteins zu vermeiden. Weiterhin wird ein relativ hohes Gewicht/Volumenverhältnis des Pflanzeneiweißstoffes zum wässrigen alkalischen Medium verwendet, um eine Hydrolyse des verwendeten Modifizierungsmittels zu unterdrücken. Die Modifizierungsreaktion wird relativ schnell und bei einer massigen Temperatur mit einem Acylierungsmittel durchgeführt, das vorzugsweise aus einen externen oder internen Anhydrid besteht. Nach Beendigung der Modifizierungsreaktion wird das modifizierte Protein in herkömmlicher Weise vom Proteinausgangsstoff abgetrennt und etwa bei seinem i8Q-elektrischen Punkt gefällt0 Das Protein wird dann gewaschen, wieder aufgelöst, der pH-Wert eingestellt und dann vorzugsweise unter Vakuum konzentriert. Ein so modifiziertes Saatprotein hat einen milden Geschmack und einen schwachen Geruch, so dass es inmenschlichen Ernährungsstoffen in wesentlichen Konzentrationen verwendet werden kann0 Das modifizierte Saatprotein ist im wesentlichen unhydrolisiert, wird in einer hohen Ausbeute erhalten und ist in keiner Weise in Bezug auf den Gehalt an wesentlichen Aminesäuren und in seinem Nährwert beeinträchtigt, obgleich die chemische Struktur modifiziert worden ist. Ausserdem zeigt es kein "Ausfedern" in wesentlichen Konzentrationen in Tee und in Kaffee.
• Weiterhin besitzt es einen Phytingehalt der normalerweise niedriger liegt als 60 Gewiohtsprozente als der Phytingehalt des Protpins, das nur durch eine alkalische Extraktion hergestellt wird. Phytin bezieht sich auch auf die Salze der Phytinsäure, die in natürlicher Assoziation mit den Pflanzenproteinen, wie beispielsweise Sojaprotein, vorkommt und als starkes Chelatbildungsmittel für zweiwertige Ionen wirkt, Phytin und Sojaprotein können in einen Komplex mit einander verbunden sein durch die Kombination der freien Aminogruppen des Proteins und der stark sauren Gruppen des Phytins..Es wird angenommen, dass durch das Verfahren nach der Erfindung solche freien Amino/Säurereaktionssitze durch Acylierung blockiert werden, so dass es in einen geringen Ausmasse zu Komplexen zwischen Phytin und Protein kommt.
• Das erfindungsgemäßße Verfahren zur Herstellung des modifizierten Proteinpunkts läuft so schnell ab, dass es bei einer relativ niedrigen Temperatur und unter Benutzung leicht erhältlicher Reagenzien und einer einfachen Ausrüstung in wenigen Minuten durchgeführt werden kann. Dadurch gestaltet sich das Verfahren recht wirtschaftlich.
• Im folgenden sollen nun die einzelnen Stufen des Verfahrens nach der Erfindung im einzelnen beschrieben werden. Als Ansgangsstoffe können geeignete Pflanzenproteine in irgendeiner geeigneten Form verwendet worden. Jedoch werden die Proteine vorzugsweise in einer etwas raffinierten Porn verwendet, beispielsweise entfettete Sojabohnenflocken, entfettetes Sojabehnenmehl oder dergleichen. Weitere ausgangsstoffe sind gemahlene Erdnüsse, Sesamsaat, Gerste, Hafer, Bohnen, Baumwellsamen und dergleichen. Die Ausgangsstoffe werden verzugsweise in einer fein vorteilten Art verwendet, beispielsweise in einer Teilchengrösse, die ein Sieb mit einer Sießöffnung von 0,250 mm passiert. Dadurch soll eine gute Kontaktmöglichkeit mit dem Extraktionsmittel sichergestellt werden. Die Ausgangsstoffe werden in einer geeigneten Menge Wasser und einem alkalisierungsmittel dispergiert. Das Alkalisierungsmittel kann beispielsweise Natriumhydroxyd, Natriumcarbonad oder ein anderes wasserlömliches alkalisches Reagenz sein, wie beispielsweise Trinatriumphosphat, Calciumhydroxyd, Ammoniumhydroxyd, Triäthylamin oder Tributylamin. Die Konzentration des Alkjalisierungsmittels soll so gewählt werden, dass die alkalische Extraktion beim pH-Wert von etwa 9,5 bis 12,5 abläuft. Beispielsweise wird Trinatriumphosphat in einer etwa 0,2 bia 0,8 normalen Konzentration verwendet. Etwa 0,06 bis 0,4 molares Calciumhydroxyd, 0,06 bis 0,2 molares Ammoniumhydroxyd, 0,1 bis 0,2 molares Tributylamin und 0,7 molares (oder mehr) Natriumhydroxyd sind geeignete Konzentrationen. Jedes geeignete Verhältnis von Saatprotein-Ausgangsstoff zum Alkalisierungsmittel und Wasser kann verwendet werden Jedoch je grösser die Verdünnung der entstandenen aufschlemmung ist, deste grösser ist die Wahrscheinlichkeit der Hydrolyse des Modifizierungsmittels, das in der zweiten Stufe des Verfahrens nach der Erfindung verwendet wird. Dadurch geht Modifizierungsmittel verloren, Im allgemeinen werden Aufschlemmungen verwendet, die ein Gewichts/Volumenverhältnis von Saatprotein-Ausgangsstoff zum wässrigen alkalischen Medium von etwa 1 bia 3 oder 1 bia 4 besitzen, obgleich auch Verhältnisse von 1 : 10 und höhere Konzentrationen des wässrigen alkalischen Mediums in erfolgreicher Weise verwendet werden sind.
• Die Proteinextraktion braucht nicht bei einer höheren Temperatur durchgeführt zu werden. Die Verfahrenstemperatur wird normalerweise unter 38°C und vorzugsweise bei etwa Raumtemperatur (21-24°C) gehalten, da Temperaturen, die wesentlich über 38°C liegen, die Hydrolyse des Acylierungsmittels fördern, das anschliessend zu dem alkalischen Extraktionsmedium zugegeben wird. Während der anfänglichen Stufen der alkalischen Extraktion liegt der pH-Wert der Aufschlemmung bei etwa 9,5 bis 12,5, jedoch vorzugsweise bei etwa 11,7 bis 12,2.
• Die Kontattseit mit dem Alkalisierungsmittel tror der Zugabe des Modifizierungsmittels bzw. des Acylierungsmittels kann relativ kurz sein, beispielsweise etwa 1 Minute. Es können auch längere Zeiten als eine Minute verwendet werden.
• Ein Rohren ist von Vorteil, un die Berührungsmöglichkeiten des Protein-Ausgangsstoffes mit dem Extraktionsmittel zu erhöhen und somit die erforderliche Behandlungszeit zu reduzieren.
• Wenn die Extraktion läuft und vorzugsweise wenn sie im wesentlichen beispielsweise in etwa einer Minute beendet ist, kann das Modifizierungsmittel direkt zu der Aufschlemmung zugegeben werden. Es ist nicht notwendig, das extraktionsmedium von den Protein-Ausgangsstoff vor der Behandlung mit dem Modifizierungsmittel abzutrennen, obgleich die Abtrennung des Protein-Ausgangsstoffes auf Wunsch durchgeführt werden kann. Die Extraktion des Proteins läuft während der Behandlung mit dem Modifizierungsmittel weiter, Die Extraktionsstufe kann natürlich weggelassen werden, wenn vorher alkalisch extrahiertes Saatprotein als Ausgangsmaterial verwendet wird.
• Das Modifizierungsmittel kann in jeder beliebigen Eonzentration vorhanden sein, die ausreicht, um mit dem extrahierten Sojaprotein in alkalischen Medium möglichst vollständig zu reagieren. In den meisten Fällen kann die Konzentration des Modifizierungsmittels relativ gering sein, beispielsweise etwa 295 bis 5 % bezogen auf das Gewicht des Protein-Ausgangsstoffes. Bei der Verwendung von Essigsäureanhydrid als Modifizierungsmittel liegt eine vorteilhafte Konzentration bei etwa 4 Gewic'htsprozentendes Protein-Ausgangsstoffes (Flocken, Mehl oder dergleichen)0 Die vorteilhafteste gonzentration des Mbdifizierungsmittels hängt ab von der Konzentration deß Protein-Ausgangsstoffest dem besonderen gewählen Modifizierungsmittel und von der in der Modifizierungsreaktion verwendeten Temperatur und verwendeten Zeit. Das Modifizierungsmittel ist ein Acylierungsmittel und vorzugsweise ein internes oder externes Acyl tragendes Anhydrid. keten und andere Acylierungsmittel können ebenfalls verwendet werden0 Das Modifizierungsmittel acyliert die funktionellen Gruppen des Pflanzenproteins, die ersetzbare Wasserstoffatome besitzen; d.h. die einen elektronegativen Charakter haben und Atome, wie beispielsweise ein Sauerstoffatom, ein Schwefelatom oder ein Stickstoffatom besitzen und die weiterhin Orte haben, die mit dem Modifizierungsmittel reagieren können. Zu diesem Zwecke eigen sich Anhydride, wie beispielsweise Essigsäureanhydrid, Berneteinsäureanhydrid und Maleinanhydrid. Als Modifizierungsmittel können auch Beta-Propiolacton und DiEthylpyrocarbonat verwendet werden.
• Dss Modifizierungsmittel wird in jedem Fall zu der wässrigen alkalischen lösung zugegeben, die das extrahierte Protein enthält, wobei der Proteinausgangsstoff vorhanden oder nicht vorhanden sein kann.
• Zur Zeit der Zugabe des Modifizierungsmittels liegt der pH-Wert des Systems normalerweise etwa bei 9,5 bis 12,5 und der End-pH-Wert des Systems nach der Zugsbe des Medifizierungsmittels liegt normalerweise bei etwa 7 oder höher.
• Während dieser Verfahrenstufe findet noch eine gewisse Extraktion des Proteine statt. Die Reaktion zwischen dem Modifizierungsmittel und den Eiweißstoffen wird beispielsweise bei Raumtemperatur (21 - 24°C) oder bei einer anderen geeigneten Temperatur durchgeführt, wobei Temperaturen unter etwa 38*C bevorzugt werden, na eine Hydrolyse des Modifizierungsmittels auf ein Mindestmass au reduzieren.
• Um den Ientakt zwischen dem Modifizierungsmittel und dei Protein au erleichtern, wird die Aufsehlemmung oder die lösung während der Modifizierungsreaktion geruhrt. Die Modifizierungsreaktion läuft relativ schnell ab, normalerweise nur einige Minuten und beispielsweise etwa in drei Minuten. Anschliessend wird der modifizierte Pflanzeneiweißstoff gefüllt, gewaschen und in die gebrauchsfertige Endform umgewandelt.
• Während der Modifizierungsreaktion findet eine allmähliche Reduzierung des pH-Wertes statt aufgrund einer Hydrolyse, die aus dem Modifizierungsmittel saure Radikale bildet.
• Beispielsweise wird Essigsäureanhydrid teilweise zu Essigsäure hydrolisiert, die mit dem alkalischen Reaktionanittel im Wasser reagiert und dessen pH-Wert reduziert, Daher kann der End-pH-Wert nach Vollendung dieser Verfahrensstufe bei etwa 6,5 und normalerweise nicht höher ala 8,5 liegen. Der pH-Wert liegt vorzugsweise bei etwa 7 bis i,2. In den Fällen, in denen das Modifizierungsmittel nicht wesentlich zu einer Verbindung hydrolisiert wird, die mit dem likalisierungsmittel reqirt, wird Säure vorzugsweise zugegeben, ua den pH-Wert unter einem Wert zu halten, bei deF keine Gefahr mehr besteht, dass eins alkalische Hydrolyse des Protein. eintritt.
• Um die Isolierung und Gewinnung des modifizierten Saatproteine zu erleichtern, wird eine grosse menge Wasser bei einer erhöhten Temperatur, wie beispielsweise etwa 43 bis 49°C, zugesetzt. Normalerweise liegt das enagültige Gewicht/ Volumenverhältnis der Proteinausgangsstoffes zur wässrigen Lösung nach einer solche Verdünnung bei etwa 1:10. Das verdünnte Medium wird dann beispielsweise etwa eine Minute stehengelassen. Anschliessend wird das modifizierten Protein isoliert. Dabei wird die Protein enthaltende Lösung von Proteinausgangsstoff (falls dieser nach vorhanden ist) durch Zentrifugierung, Filtrierung oder dergleichen abgetrennt. Anschliessend wird das modifizierte Protein durch FGllung bei etwa seinen isoelektrischen Punkt isoliert.
• Dies geschieht durch Ansäurung der wässrigen Lösung auf vorzugsweise etwa einem pH-Wert von 4,0, obgleich eine Ansäurung auf einen pH-Wert von etwa 3,5 bia 4,5 ebenfalls zu einer fast vollständigen Fällung des modifizierten Saatproteins führt. Als Ansäurungsmittel kann jede geeignete Säure wie beispielsweise Salzsäure verwendet werden, die mit dem Alkalisierungsmittel regiert, und ein wasserlösliches Salz bildet, das leicht vom Protein abgetrennt werden kann. Das gefällte Protein kann dann durch Zentrifugierung, Filtrierung oder dergleichen von der wässrigen sauren Lösung abgetrennt werden. Anschliesßend wird das Protein gewaschen, um zurückbleibende Säure, Salze und dergleichen zu entfernen, und dann getrocknet. Falls erwünscht, kann vor der Trocknung neutralisiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das abgefällte Protein mit Wasser gewaschen und dann zentrifugiert, das entstandene PrEzipitat normalerweise in einer wässrigen Natriumhydroxydlösung aufgelöst, dann auf einen pH-Wert von 7 eingestellt und im Vakuum bei etwa 38°C oder bei einer niedrigeren Temperatur eingedanpft, wodurch die Konzentration auf das Drei- bis Vierfache ansteigt, die flüchtigen Stoffe entfernt werden und der Geruch und der Geschmack des Produkte verbessert wird. Das Proteinprodukt wird dann lyephilisiert (gefriergetrocknet) und zwecks Trocknung versprüht oder dergleichen, um das fertige modifizierte Saatprotein in Pulverform zu erhalten, das sich als Proteinzusatz für Lebensmittel oder zur Herstellung ven Lebensmitteln eignet.
• In den folgenden Beispielen werden bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens nach der Erfindung im einzelnen erläutert.
• Beispiel 1 100 g fein gemahlene Sojabohnenflocken bzw. -schuppen, die in herkömmlicher Weise durch Hexanextraktion entfettet worden waren, wurden in 400 ml Wasser gegeben, das, 3,3 g Natriumhydroxyd enthielt. Die Wassertemperatur wurde auf 24°C gehalten und die entstandene Aufschlämmung wurde eine Minute lang gerührt. Dann wurden 4 g Essigsäureanhydrid unter Rühren zu der Aufschlämmung zugegeben. Die Aufschlämmung wurde drei weitere Minuten bei 240C gerührt. Nach Ablauf dieser Zeit war die Modifizierungsreaktion des extrahierten Sojaproteins beendet0 Anschliessend wurden 600 ml Wasser bei 500C zu der Aufschlämmung zugegeben, die Aufschlämmung wurde eine Minute lang gertihrt und dann fünf Minuten lang bei 5000 Umdrehungen je Minute zentrifugiert, um die Sojaprotein enthaltende Lösung von den gemahlenen Extrahierten Sojaflocken abzutrennen. Der pH-Wert des so hergestellten Extrakts, der bei 7,5 lag, wurde mit Salzsäure auf 4,0 eingestellt, um das modifizierte Sojaprotein auszufällen. Dann wurde fünf Minuten lang bei 5000 Umdrehungen in der Minute zentrifugiert, der Extrakt verworfen und das gewonnene Präzipitat mit 750 ml Wasser; von 38°C gewaschen und dann fünf Minuten lang bei 5000 Umdrehungen je Minute zentrifugiert. Das gereinigte Präzipitat wurde in einer ausreichenden Menge einer wässrigen Natriumhydroxydlösung wieder aufgelöst, um den pH-Wert auf 7,0 einzustellen. Dann wurde unter Vakuum bei etwa 38°C eingedampft, so dass der Proteingehalt von etwa 3% auf etwa 12% anstiege Schliesslich wurde zu einem gebrauchsfertigen Trockenpulver lyophilisiert bzw. gefriergetrocknet.
• Dieses trockene Pulverprodukt, das als Produkt A bezeichnet wird, ergab bei der organoleptischen Untersuchung ein mildes, leicht bohnenartiges Aroma, im wesentlichen keinen Geruch und einen angenehmen Geschmack, so dass es in vorteilhafter Weise in wesentlichen Mengen Human-Lebensmitteln zugesetzt werden kann. Das Produkt A wurde mit einem anderen Sojaproteinprodukt B verglichen, das in folgender Weise hergestellt wurde# 200 g ganze Sojabehnenflocken bzw. -schuppen wurden mit 2800 ml Wasser und 5 g Calciumoxyd vermischt und 1/2 Stunden bei 27°a stehengelassen. Das Produkt wurde dann filtriert.
• Die abfiltrierten festen Bestandteile wurden dann mit 2300 ml Wasser und 4 g Natriumhydroxyd bei 5000 vermischt und 10 Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten.
• wurde filtriert und man erhielt das Filtrat I. Die entstandenen Flocken wurden wiederum mit 2400 ml Wasser bei 63°C 10 Minuten lang behandelt und wiederum filtrierte Man erhielt dabei das Filtrat II. Die entstendenen Flocken wurden dann abgepresst, um die Waschflüssigkeit III zu erhalten, die dann mit den vorher erhaltenen Filtraten I und II zusammengegeben wurde. Der pH-Wert dieser Gesamtlösung wurde mittels Schwefeldioxyd auf 4,6 eingestellt.
• Der erhaltene käsige Proteinnierderschlag wurde dann als Ausgangsmaterial für die alkalische Hydrolyse verwendet.
• Der Niederschlag wurde mit einer alkalischen Lösung zusammengegeben, die 4 g Natriumhydroxyd enthielt und dann wurden 6,8 g Calciumoxyd und 9,6 g Natriumcarbonat zugegeben und mit zusätzlichem Natriumhydroxyd der pH-Wert auf 11,4 eingestellt. Diese alkalische Proteinlösung wurde dann fünf Stunden lang bei 50°C zwecks Hydrolyse gerührt. Anschliessend wurde eine Stunde lang bei 50°C und bei einem pH-Wert von 8,5 mit Essigsäure-anhydrid behandelt. Das Anhydrid wurde in einer Konzentration von 12 Gewiohtaprezonten bezogen auf das Protein verwendet, Der pH-Wert der Lösung wurde mit Schwefeldioxyd auf 4,1 eingestellt, um das Protein zu fällen, das dann zweimal gewaschen und zentrifugiert wurde, um es von der Waschflüssigkeit abzutrennen. Dieses Proteinprodukt wurde dann in wässrigen Natriumhydroxyd bis auf einen pH-Wert von 7 aufgelöst und gefriergetrecknet. Das Endprodukt wurde als Produkt B bezeichnet.
• Anschliessend wurde ein ähnliches Verfahren wie zur Herstellung des Prbdukts B durchgeführt, jedoch wurde das hydrolisierte Protein nicht acetyliert und dann gefällt, sendern lediglich bei einen pH-Wert von 4,6 gefällt, fUnf Minuten lang bei 5000 Umdrehungen in der Minute zentrifugiert, von der Flüssigkeit abgetrennt, zweimal gewaschen, wieder zentrifugiert und dann in einer wässrigen Natriunhydroxydlösung auf eine Konzentration von 10 % aufgelöst, der pH-Wert auf 7,0 eingestellt und gefriergetrocknet. Man erhielt dabei das Produkt C.
• Die so hergestellten Produkte B und C wurden mit dem Produkt A verglichen. Es konnte dabei festgestellt werden, dass die Rillung des hydrolisierten Proteins mittels Schwefeldioxyd zu einer Erhöhung des unvorteilhaften Geruchs und Geschmacks führte, die die Produkte 3 und C zeigten.
• In einem Parallelversuch jedoch, bei den Salzsäure zur Herstellung des Produkts 0 verwendet wurde, d.h. um das mit C' bezeichnete Produkt zu fällen, war der Geschmack und der Geruch bedeutend stärker und weniger wünschenswert als der des Produkts A. Bei der Herstellung der Produkte B, a und C' wurde das Sojaprotein einem höheren pH-Wert als 11 unterworfen und eine längere Zeit bei einer erhöhten Temperatur behandelt, so dass eine wesentliehe Hydrolyse atattfand mit dem Ergebnis, dass ein Mercaptangeruch festgestellt werden konnte und dass selbst im Falle des Produkts C', d.h. in dem Falle, in dem das Protein mit Salzsäure gefällt worden warO In den Fällen, in denen das hydrolisierte Protein vor der Fällung acetyliert worden war, d.h. beispielsweise bei der Herstellung des Produkts B, wurde anstelle des Mercaptangeruchs ein süss-saurer Geruch festgestellt, der recht unangenehm war, Die Acetylierung hatte also tatsächlich den charakteristischen Mercaptangeruch in den Proteinen, die einer wesentlichen alkalischen Hydrolise unterworfen wurden, maskiert bzwO verhindert. Auf jeden Fall war der Geruch und der Geschmack des Produkts B weniger erwunsoht als die des Produkts A.
• Die produkte A, B, C und C' wurden nach einer Geschmacks-und Geruchstabelle untersucht und es wurde festgestellt, dass das Produkt A bei weiten den besten Geruch und Geschmack besass, wenn von jedem dieser Proteine eine 5 %ige wässrige Lösung angesetzt wurde. Es konnte weiterhin festgestellt werden, dass die Produkte B und A stabil waren, d.h. dass keine "Ausfederung" oder keine Ausfällung eintrat, wenn ein Milliliter einer wässrigen Lösung, die 5 % Protein enthielt, zu 40 ml Kaffee zugegeben wurde, der eine 2,5 %ige Konzentration an Instantkaffe enthielt. Diese Untersuchung wurde bei einer Temperatur von 71°C durchgeführt. Unter den gleichen Bedingungen fielen die Produkte a und C' im Kaffee aus.
• Die Produkte A und B wurden auf ihren quantitativen Gehalt an Acetylgruppen analysiert. Ebenfalls wurde ein Proteinprodukt D auf seinen quantitativen Acetylgruppengehalt analysiert. Dieses Produkt D wurde aus Sojabohnen duroh wässrige alkalische Extraction (3 % NaOH) bei einem pH-Wert 11 und bei einer Temperatur von 24°C und durch anschliessende Fällung bei einem pH-Wert von 4,0 unter Verwendung von Salzsäure hergestellt. Es konnte festgestellt werden, dass das Produkt A je Protein-Mol (bei der Annahme eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 100.000) 44 Acetylgruppen mehr enthielt als das Produkt D. Auf der gleichen Basis enthielt das Produkt B nur 26 Acetylgruppen mehr. Das Produkt D wurde als die BBsislinie, d.h. als die nichtacetylierte Kontrolle verwendet. Es hatte eine durchschnittliche Anzahl von 22 Acetylgruppen je 100.000 g Protein. Daraus ergab sich, dass ein grosser Teil des bei der Herstellung des Produkts B verwendeten Essigsäureanhydrids zu Essigsäure hydrolisiert wurde und somit für das Acylierungsverfahren verlorenging. Aus den Untersuchungen konnte ersehen werden, dass Ausfällungen im Kaffee meistens vorkommen, wenn weniger als 20 bis 30 Acetylgruppen oder ähnliche Acylgruppen kovalent am Protein gebunden sind. Jedoch zeigte das Produkt B keine Ausfällungen, was darauf beruhen dass eine wesentliche Menge des Produkts B durch Hydrolyse in Bruchstücke zerteilt wurde und dadurch löslicher wurde.
• Die Hydrolyse ergab im Gegensatz zum Produkt A beim Produkt B einige Verluste.
• Elektrophoretische Untersuchungen ergaben wesentliche Unterschiede zwischen den Produkten A und 3. Dies beruht auf der Hydrolyse des Proteins des Produkts B. Die Elektrophoreseprobe für das Produkt A ergab deutliche intensive 3anden, während beim Produkt B diffuse und schnell wandernde Banden erhalten wurden, die auf hydrolisiertes Material hinwiesen.
• Dementsprechend unterschieden sich auch die Proteine, die nach den oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung der Produkte a und B hergestellt wurden, sehr wesentlich.
• Beispiel II In ftrallelversuöhen wurden isoliertes Erdnussprotein und Sesamprotein jeweils entsprechend dem Verfahren behandelt, wie es ii allgemeinen im Beispiel I zur Herstellung des Produkts A beschrieben wird. Jedoch wurden folgend. Parameter verwendet und die alkalische Extraktionsstufe weggelassen: Modifizierungsreaktion Alkalisches Lösungsmittel - 2 %ige wässrige Natriumcarbonatlösung bezogen auf das Gewicht des Protein.
• Aufsohlämmung - 1 s 10 Gewichte/Volumenverhältnis vom Protein zum Extraktionsmedium.
• Modifizierungsmittel - Essigsäureanhydrid in einer 1 %igen Konzentration bezogen auf das Gewicht der Festteile.
• Temperatur - 21 bis 24°C.
• Zeit - 1 Stunde.
• Nach der Modifizierungsreaktion wurde die Aufsohlämmung mit Wasser bei 38°C verdünnt, um die Proteinkonzentration auf 3 % zu erniedrigen. Bei allen Proben wurde das verdünnte modifizierte Protein gefällt, indem Salzsäure zugegeben wurde, um den pH-Wert auf 4,0 zu erniedrigen. Das gefällte Protein wurde zentrifugiert, gewaschen, wieder zentrifugiert, bei einem pH-Wert von 7,0 wieder in einer wässrigen NaOH-Lösung aufgelöst und dann als neutrale Lösung bei der Zusammensetzung flüssiger Kaffee-Weissungsmittel verwendet. Bei allen Proben hatte das Kaffee-Weissungsmittel bzw. Kaffee-Bleichungsmittel folgende Zusammensetzung: Bestandteile Gewichtsprozent Konzentration Hydriertes Kokosnussöl 10,0 (Jodzahl max. 3) Zucker 1,0 Kornsyrup-Feststoffe 3,5 Protein 2,0 Dinatriumphosphat 0,25 Glycerylmonostearat 0,75 (Emulgierungsmittel) Karrageenin (Stabilisierungsmittel) 0,40 Wasser 82,1 Ingesamt 100,1 Bei allen Proben zeigte das flüssige kaffeeweissungsmittel keine Ausfällungsreaktioenen, wenn es in einer herkömmlichen Konzentration (ein Teelövffel voll) in einer frisch hergestellten Instantkaffeelösung einer herkömmlichen Konzentration (ein Teelöffel voll Kaffee auf 0,2264 l Wasser) verwendet wurde. Bei allen diesen Kaffeeproben konnte kein unangenehmer oder ungewöhnlicher Geschmack oder Geruch festgestellt werden im Vergleich zu Kaffeeproben, denen ein Kaffeeweissungsmittel der gleichen Zusammensetzung zugegeben wurde mit der Ausnahme, dass anstelle der Proteinlösung nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung Natriumcaseinat verwendet wurde.
• Beispiel III 400 g Sojaflocken, die mit Hexan entfettet worden waren, wurden zwei Stunden lang bei 38°C mit 4000 ml Wasser extrahiert. Das Extrakt wurde durch Filtration durch eine faserartige Membran abgetrennt und dann unter Vakuum auf eine Konzentration von 12,5 ffi Protein eingedampft.
• Zu einer 98 cm³ Probe dieser Lösung wurden 1,5 g Natriumcarbonat und 0,5 g Bernsteinsäureanhydrid zugegeben. Die so hergestellte Lösung wurde eine Stuade lang bei Raumtemperatur und bei einem pH-Wert von 8,9 gerührt, dann auf 600 cm³ verdünnt und der pH-Wert mittels Salzsäure auf 4,0 eingestellt.
• Das Präzipitat wurde durch Zentrifugierung entfernt, mit Wasser gewaschen, bei einem pH-Wert ven 7,0 in einer wäasrigen Natriumhydroxydlösung aufgelöst und in der flüssigen Kaffeeweissungsmittel-Zusammensetzung, wie sie im Beispiel II angegeben wird, verwendet. Man erhielt ein Produkt, das unter den im Beispiel II angegebenen Versuchbedingungen nicht ausfiel und frei war von nachteiligem Geruch und nachteiligem Geschmack.
• Beispiel IV Eine 98 cm³ des konzentrierten Proteinextrakts nach Beispiel III wurde mit 1,5 g Natriumcarbonat und 0,5 g Maleinsäureanhydrid in der im Beispiel III beschriebenen Weise behandelt. Man erhielt die gleichen Ergebnisse wie im Beispiel III.
• Beispiel V Eine 100 g Probe von ge enen Limabohnen wurde in 1 1 Wasser suspendiert und 45 Minuten lang bei Raumtemperatur gerührt. Der unlösliche Rückstand wurde durch Zentrifugierung und Filtrierung entfernt. Eine 140 mol be des Filtrats wurde auf einen pH-Wert von 4,6 eingestellt, um das protein zu fällen. Das gefällte Protein wurde isoliert und gefriergetrocknet. Man erhielt eine Ausbeute von von g.
• Eine 2 g Probe des gewonnenen Proteins wurde in 25 ml Wasser suspendiert und der pH-Wert auf 7,0 eingestellt.
• Dann wurde zusätzliches Natriumhydroxyd zugegeben, um den pH-Wert auf 9,0 einzustellen Diese Lösung wurde mit 2 ml Essigsäureanhydrid behandelt und 60 Minuten lang bei Raumtemperatur (21°C) geführt. Dann wurde mit 75 ml Wasser verdünnt und der pH-Wert auf 4,0 eingestellt, um das Protein zu fällen. Das gefällte Protein wurde durch Zentrifugierung isoliert, gewaschen und bei einem pH-Wert von 7,0 in wässrigem Natriumhydroxyd aufgelöst. Die entstandene Lösung wurde als flüssiges Kaffeeweisungsmittel in dem Rezept nach Beispiel III verwendet. oaan erhielt identische Ergebnisse wie die im Beispiel III angegebenen. Das Protein war stabil, fiel nicht aus und es war frei von einem unangenehmen Geruch und einem unangenehmen Geschmack.
• Aus den obigen Beispielen ist zu ersehen, dass sich die Pflanzeneiweistoffe, duie nach dem Verfahren der Erfindung Hergestellt werden, in hervorragender Weise für Xaffeeweissungsmittei-Mischungen eignen. Die Pflanzeneiweißstoffe nach der Erfindung lassen sich in flüssigen unZd in wiederauflösbaren (rekonstituierbaren) Kindernahrungsmitteln, in Ersautzmlich und in anderen silchartigen Produkten, w beispielsweise Fleischersatz als standteile in Korn- und Backpa @k eiweißstoffe nach der Erfindung sind ihrer Nichtausfederungs"-Eigenschaften von besonder teil für Kaff weisungsmittel-Mischungen. Aufgrund ihres angemehre Geschmacks und Geruchs können sie in grösseren Konzentratiche in den verschiedensten Lebensmitteln verwendet werden. Auss dem ist das Herstellungsverfahren für diese Pflanzeneiweißstoffe sehr wirtschaftlich.

Claims (12)

NEUE PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von gereinigten und modifizierten Pflanzeneiweißstoffen, die sicll-fUr die menschliche Ernälirung eignen, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen nicht hydrolisierter Pflanzeneiweißstoff in einem wässerigen alkalischen Medium bei einer erhöhten vorzugsweise unter 3bOC liegenden Temperatur mit einem Modifizierungsmittel behandelt wird, wobei mit einer geeigneten Menge eines Acylierungsmittels, die von der Konzentration des Proteinausgangsstoffes, dem besonderen verwendeten Modifizierungsmittel und der Temperatur und der Zeit der Modifizierungsreaktion abhängt und vorzugsweise etwa 1 bis 4 % beträgt, solange behandelt wird, bis im wesentlichen alle funktionellen Gruppen des Eiweißstoffes, die einen elektronegativen Charakter und ein ersetzbares Wasserstoffatom besitzen, reagieren und der Eiweißstoff mit einer ausreichenden Anzahl an Acylgruppen versehen wird, so daß ein modifizierter Pflanzeneiweißstoff erhalten wird, der eßbar ist, einen verbesserten Geruch, einen verbesserten Geschmaek und "Nichtfederungs -Eigenschaften besitzt.

2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, da der Eiweißstoff nacli der Modifizierung etwa bei seinem isoelektrischen Punkt gefällt und anschließend isoliert wird.

3. Verfahren nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfanzeneiweißstoff ein Saateiweißstoff ist, und der als Ausgangss toff verwendete Saateiweißstoff vor der Modifizierung in einer fein verteilten Form mit einem wässerigen alkalischen Extraktionsmedium behandelt wird, wobei die Extraktion bei einer schonenden Temperatur, und zwar meistens bei Temperaturen unter 38°C und vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 21 bis 24°C und so lange durchgeführt wird, bis der Saateiweistoff aus dem als Ausgangsstoff verwendeten Saateiweißstoff im wesentlichen extrahiert ist, die Extraktion jedoch nicht zu einer wesentlichen llydrolyse des extrahierten Eiweißstoffes führt; und wobei der extrahierte Pflanzeneiwelßstoff mit dem Alodifizierungsmittel im Extraktionsmittel in Kontakt gebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperatur während der alkalischen Extraktion verwendet wird, die nicht wesentlich über 38°C liegt, die Reaktion zwischen dem Modifizierungsmittel und dem extrahierten Pflanzeneiweißstoff in der Gegenwart des Ausgangsstoffes und bei einem pH-Wert von mindestens etwa 6,5 durchgeführt und unter Kontrolle des pH-Wertes beendet wird, das Gewichts/Volumenverhältnis des Ausgangsstoffes zu dem alkalischen Extraktionsmedium ausreichend niedrig und vorzugsweise bei etwa 1-3 bis-1-iO und höher gehalten wird, um eine Hydrolyse des Modifizierungsmittels zu verhindern und der Eiweißstoff nach der Isolierung wieder in einer wässrigen alkalischen Lösung aufgelöst wird, der pH-Wert auf etwa 7,0 eingestellt wird und der Eiweißstoff anschließend als ein trockenes Pulver gewonnen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktion bei einem pH-Wert von etwa 9,5 bis 12,5 durchgeführt, das Gewichts-Volumenverhältnis etwa bei 1 t 3 bis 1 : 10 liegt, die alkalische Extraktion bei etwa Raumtemperatur durchgeführt wird, der pH-Wert des Mediums nach der Durchführung der Modifizierungsreaktion bei etwa 6,5 bis 8,5 liegt und die Konzentration des Modifizierungsmittels mindestens etwa 3 % bezogen auf das Gewicht des Ausgangsstoffes beträgt, und das Medium nach der Modifizierung verdünnt und der pH-Wert davon auf etwa dem isoelektrischen Punkt des Eiweißstoffes eingestellt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalisierungsmittel Natriumhydroxyd in einer Konzentration von etwa 3,2 bis 3,7 Gewichtsprozenten, bezogen auf den Ausgangsstoff ist, die Extraktion etwa eine Minute lang bei etwa 24°C und bei einem pH-Wert von etwa 11,7 bis 12,2 unter Rühren durchgefüJirt wird, die Modifizierung etwa 7 Minuten lang unter Rühren durchgeführt wird, wobei 4 Gewichtsprozente Essigsäureanhydrid als Modifizierungsmittel, bezogen auf den Ausgangsstoff und eine Temperatur von etwa 240C verwendet werden, der pH-Wert nach der Modifzierung bei etwa 7,0 bis 8,2 liegt, das modifizierte Protein mit Salzsäure bei einem pH-Wert von etwa 4,0 gefällt wird, von der Lösung frei zentrifugiert wird, dann gewaschen und wieder zentrifugiert wird, und anschließend mit einer wässrigen Natriumhydroxydlösung aufgelöst und durch Gefriertrocknung (Lyophilisation) als ein trockenes Pulver gewonnen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eiweißstoff Erdnußeiweißstoff ist.

6. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Eiweißstoff Erdnußeiweißstoff ist.

9. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Eiweißstoff Sesameiweißstoff ist.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Eiweißstoff Sesameiweißstoff ist.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eiweißstoff Sojaeiweißstoff ist.

12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Eiweißstoff Sojaeiweißstoff ist.