DE2220299A1

DE2220299A1 - Verfahren zur Herstellung löslicher Proteine

Info

Publication number: DE2220299A1
Application number: DE19722220299
Authority: DE
Inventors: Pai Chun Elkhart; Sternberg Moshe Z. South Bend; Ind. Chiang (V.St.A.). P C08k 1-00
Original assignee: Miles Laboratories Inc
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1971-04-26
Filing date: 1972-04-25
Publication date: 1972-11-09
Also published as: BE782572A; AU4005372A; GB1377798A; CA942991A; FR2134397B1; JPS536237B1; FR2134397A1; DE2220299B2; IT1048969B; ZA721760B; IL38974A0

Description

Verfahren zur Herstellung löslicher Proteine

Lösliche Proteine, die besonders mit kohlensäurehaltigen Getränken verträglich sind, können hergestellt werden, indem man eine wässrige Suspension des proteinhaltigen Materials unter sauren Bedingungen erhitzt, um die Proteine teilweise löslich zu machen und das proteinische Material dann mit einer Protease behandelt unter Bedingungen, die für die Wirkung einer derartigen Protease geeignet sind, um einen wesentlichen Anteil des Proteinmaterials zu hydrolysieren.

Eines der wichtigsten ITahrungsprobleme der Welt besteht darin,für unterernährte Menschen ausreichend Proteine zur Verfugung zu stellen, Häufig kann das Protein

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ORfGiMAL INSPECTED

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in einer für die Nahrung geeigneten Form zur Verfügung gestellt werden, es ist jedoch nicht geeignet, da es einen unangenehmen Geschmack, Geruch oder Aussehen hat. Eine Fora der Verabreichung von Protein ist in Getränken zusammen mit anderen bekannten Substanzen wie Kohlensäurehaltigen Getränken mit Citrusaroma. Derartige proteinhaltige Getränke hatten keinen vollständigen Erfolg, da das Protein nicht vollständig löslich war oder einen unangenehmen Geschmack bzw. Geruch besaß..

Bekannte Verfahren zur Herstellung von Proteinuaterial, das etwas löslich ist,wandten entweder saure Hydrolyse, alkalische Hydrolyse oder Enzyruhyärolyse an. Diese einzelnen Verfahren besitzen alle Nachteile. Die saure oder alkalische Hydrolyse als grundsätzliches Verfahren zum Löslichaachen von Proteinen führt leicht zu einer gewissen Zerstörung der essentiellen Aminosäuren, die in dem Protein vorhanden sind. Die enzymatisch^ Hydrolyse als grundsätzliches Verfahren zum Löslichmachen von Protein führt leicht zur Bildung bitterer Verbindungen, die das entstehende Produkt ungeeignet ciachen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung löslicher Proteine, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine wässrige Suspension eines Proteinaiaterials bei einem pH-Y/ert von ungefähr 1 bis ungefähr 5 erhitzt, um die Proteine teilv/eise löslich zu machen und dann das Proteintnaterial mit einer Protease untej geeigneten Bedingungen behandelt, um einen wesentlichen Anteil des Proteintaaterials zu hydrolysieren.

Für das erf indungsge:.iäße Verfahren können Proteinmaterialien aus verschiedenen Quellen verwendet werden.

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Das bevorzugt verwendete Proteinraaterial wird aus pflanzlichen Quellen wie Sojabohnen, Leinsamen, Ma is, Weizen, Sesam u.a. erhalten. Andere geeignete Proteinmaterialieh ■werden von tierischen Quellen erhalten, wie Fischproteinkonzentrat, Kasein, Molke u.ä . Weitere geeignete Proteinquellen sind Hefe und einzelne Zellproteine, die durch mikrobiologische Wirkung auf geeignete Substrate, wie Kohlenwasserstoffe, erhalten worden sind.

Das Proteinrohmaterial wird in wässriger Suspension enthaltend ungefähr 5 bis ungefähr 15 Gew.-^ Proteinraaterial verwendet. Geringere Konzentrationen sind aus wirtschaftlichen Gründen nicht günstig und höhere Konzentrationen führen zu einem sehr dicken uns viskosen Reaktionsmedium.

Die wässrige Suspension des Proteinmaterials wird unter sauren Bedingungen bei einem pH-Wert von ungefähr 1 bis ungefähr 5 behandelt. Ein pH-Wert von mehr äT.s 5 führt zu einer Abnahme der Wirksamkeit während ein niedrigerer pH-Wert als ungefähr 1 zu unerwünschten bitteren Substanzen bei der anschließenden Enzymbehandlung führt. Vorzugsweise beträgt der pH-Wert von ungefähr 2 bis ungefähr 5,5. Jede starke Säure wie Salzsäure, Schwefelsäure und ähnliche wird vorzugsweise verwendet, um die gewänschten pH-Bedingungen einzustellen. Schwefelsäure ist bevorzugt, da das Sulfation leicht durch Umsetzung mit Calciumhydroxid' nach der Säurebehandlung entfernt werden kann.

Das Proteinmaterial wird in Gegenwart der Säure auf eine Temperatur oberhalb von ungefähr 80⁰C ungefähr 10 bis ungefähr 60 min lang erhitzt. Vorzugsweise beträgt die Temperatur ungefähr 105°C. Ein derartiges Erhitzen

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kann in einem Autoklaven oder mit Hilfe eines Dampfstrahlmischer durchgeführt werden. Die spezielle Kombination von Temperatur und Reaktionszeit hängt von der spezifischen Kombination des eingesetzten Proteins, der Proteinkonzentration und dem pH-Wert ab.

Des teilweise löslich gemachte Proteinmaterial, das nach der oben beschriebenen Säurebehandlung erhalten worden ist, wird dann einer Enzymbehandlung mit Protease unterworfen unter Bedingungen, die für die Wirkung einer derartigen Protease geeignet sind, um einen wesentlichen Anteil des Proteinmaterials löslich zu machen. Verschiedene Proteasen, wie alkalische Protease von Bacillus subtilis, saure Protease von Pilzen, Bromelin, Pepsin, Trysin und ähnliche können verwendet werden. Alkalische Protease, die von Bacillus subtilis erhalten worden ist, ist die bevorzugte Protease und sie wird unter alkalischen Bedingungen bei einem pH-Wert von ungefähr 7,5 bis ungefähr8,5 und einer Temperatur von ungefähr 50 C ungefähr 6 Stunden lang angewandt. Wenn eine alkalische Protease verwendet wird, wird der pH-Wert vorzugsweise durch Zugabe von Calciumhydroxid eingestellt. Nach Beendigung der Proteasebehandlung v/ird Phosphorsäure zu dem Reaktionsgemisch zugegeben um mit freien Calciumionen unter Bildung von unlöslichem Calciumphosphat zu reagieren. Die Entfernung dieses Calciumphosphats zusammen mit dem bei der Reaktion zwischen Calciumhydroxid und restlicher Schwefelsäure aus der ursprünglichen Säurebehandlung gebildeten Calciumsulfat vermindert den Salz- und Aschengehalt des löslich geraachten Proteins wesentlich und verbessert den Geschmack des Endprodukts. Diese unslöslichen Substanzen können leicht von dem löslich gemachten Protein abfiltriert oder zentrifugiert werden.

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Das entstehende lösliche Protein kann als solches verwendet werden oder es kann z.B. durch Vakuumverdampfen konzentriert oder z.B. durch Gefriertrocknen in ein Pulver umgewandelt werden. Derartige Pulver sind leicht wasserlöslich. Das erfindungsgemäße Proteinprodukt ist mild und besitzt keinen unangenehmen Geruch oder Geschmack. Es ist auch in verschiedenen^kohlensaurehaltigen Getränken leicht löslich, ohne daß es zu einer unerwünschten Trübung oder einem Niederschlag führt.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

folgen Beispiele ' - 6 -

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Beispiel 1_

Ein im Handel erhältliches entfettetes Sojabohnenproteinkonzentrat, enthaltend 7° Gew.-% Protein, wurde in Wasser suspendiert, wobei ein 10%iges wäßriges Gemisch entstand. Der pH-Wert der Suspension wurde mit Schwefelsäure auf 3,0 eingestellt und das Gemisch wurde 15 min im Autoklaven auf 105⁰C erhitzt. Das entstehende

cLps
Produkt, das 12,14 Gew.-%/ProteirE in wasserlöslicher Form enthielt, wurde auf 50⁰C abgekühlt. Der pH-Wert wurde mit Calciumhydroxid auf 7»5 bis 8,5 eingestellt und eine alkalische Protease von Bacillus subtilis wurde in einer Menge von 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Proteins, zugegeben. Das entstehende Gemisch wurde 6 h bei 50°C unter periodischer Zugabe von Calciumhydroxid zur Aufrechterhaltung eines pH-Wertes von 7i5 bis 8,5 umgesetzt. Dann wurde Phosphorsäure zugesetzt, um den pH-Wert auf 4,0 einzustellen, wobei ein Niederschlag mit den Calciumsalzen in dem Reaktionsgemisch entstand. Das Gemisch wurde filtriert und die Feststoffe entfernt und das Filtrat wurde im Vakuum bei 30 bis 40°C konzentriert, wobei eine Lösung entstand, die 50 Gew,-% gelöster Feststoffe enthielt. Die entstehende Lösung besaß einen milden Geschmack und enthielt 85,10 Gew.-% des Proteins in wasserlöslicher Form. Das lösliche Protein dieses Endproduktes enthielt im wesentlichen die gleichen Aminosäuren und Mengen an Aminosäuren, wie das Ausgangsmaterial. Die enzymatisch^ Hydrolyse des gleichen Ausgangsmaterials, das nicht mit Säure vorbe-

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handelt wurde, ergab nur einen Gehalt? von 44,5 Gew.-% löslichem Protein und das Produkt besaß einen bitteren Geschmack. Proteinmaterial, das mit Säure bei einem pH-Wert von 6,8 vorbehandelt worden war und dann der Proteasehydrolyse unterworfen wurde, besaß.einen leicht bohnenartigen Geschmack und enthielt nur 74,98 Gew.-% lösliches Protein.

Beispiel 2

Ein im Handel erhältliches entfettetes Sojabohnenproteinkonzentrat wurde mit Schwefelsäure unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 beschrieben, behandelt. Das entstehende teilweise löslich gemachte Protein wurde auf einen pH-Wert von 4,0 eingestellt und bei 45 bis 55°C 6 h mit 0,5 Gew.-% saurer Protease von Ehizopus niveus, bezogen auf das Gewicht des Proteins, umgesetzt. Das entstehende Produkt besaß einen .erwünscht milden Geschmack und enthielt 58 Gew.-% wasserlösliches Protein. Bei Anwendung des gleichen Enzyms auf nicht vorbeliandeltes Proteinmaterial erhielt man nur 15»O1 Gew.-% lösliches Protein, das einen unangenehmen Geschmack besaß.

B e is pie I 5

Ein im Handel erhältliches entfettetes Sojabohnenpro teinkonzentrat wurde mit Schwefelsäure unter"den in Beispiel 1 angegebenen Bedingungen behandelt. Der pH-Wert wurde mit Calciumhydroxid-auf 7»0 bis 8,0 eingestellt und das teilweise löslich gemachte Protein wurde 4 h bei 45 bis

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55 C mit O₁I Gew.-% Bromelain, bezogen auf das Gewicht des Proteins, behandelt. Hach der Proteolyse wurde das Reaktionsgemisch wie in Beispiel 1 beschrieben weiterbehandelt, um eine Proteinlösung herzustellen, die einen erwünschten milden Geschmack besaß und 42,5 Gew.-% lösliches Protein enthielt. Bei .Anwendung des gleichen Enzyms auf ein Proteinmaterial, das nicht mit der Säure vorbehandelt worden war, erhielt man nur 7»5 Gew.-% lösliches Protein, das einen unangenehmen Geschmack besaß.

Bei s ρ i el 4

Ein im Handel erhältliches entfettetes Sojabohnenproteinkonzentrat wurde mit Schwefelsäure unter den in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen behandelt. Der pH-Wert wurde mit Calciumhydroxid auf 8,0 eingestellt und das teilweise löslich gemachte Protein wurde 4 h bei 45 bis 55"C mit 0,1 Gew.-% Trypsin, bezogen auf das Gewicht des Proteins, behandelt. Nach der Proteolyse wurde das R3aktionsgemisch wie in Beispiel 1 beschrieben, behandelt, wobei eine Proteinlösung entstand, die einen erwünscht milden Geschmack besaß und 52,5 Gew.-% lösliches Protein enthielt. Bei Anwendung des gleichen Enzyms auf ein Proteinmaterial, das nicht mit der Säure vorbehandelt worden war, erhielt man nur 11,96 Gew.-% lösliches Protein, das einen unangenehmen Geschmack besaß.

Beispiel 5

Ein im Handel erhältliches entfettetes Leinsamenproteinmaterial wurde in Wasser aufgeschlämmt,wobei ein iO%iges

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wäßriges Gemisch entstand. Der pH-Wert der Suspension wurde mit Schwefelsäure auf 2,0 eingestellt und das Gemisch wurde im Autoklaven 60 min auf 1O5°C erhitzt. Das entstehende Produkt, das 25 Gew.-% des Proteins in wasserlöslicher Form erhielt, wurde auf 50 C abgekühlt und mit Protease von Bacillus subtilis, wie in Beispiel 1 beschrieben, behandelt. Nach der Proteolyse wurde das Reaktionsgemisch wie im Beispiel 1 beschrieben mit Phosphorsäure weiterbehandelt, filtriert und. eingeengt, wobei eine Proteinlösung mit einem erwünschten milden Geschmack entstand, die 97?1 Gew.-% lösliches Protein enthielt. Das lösliche Protein in diesem Endprodukt enthielt im wesentlichen die gleichen Aminosäuren und in den gleichen Mengen wie in dem Ausgangsmaterial. Die Enzymhydrolyse des gleichen Ausgangsmaterxals, das nicht vorher mit Säure vorbehandelt worden war, ergab nur 26,5 Gew.-% lösliches Protein mit einem erdnußartigen Geschmack. Proteinmaterial, das bei einem pH-Wert von 6,2 mit Säure vorbehandelt worden war und dann der Proteasehydrolyse unterworfen wurde, besaß einen erdnußartigen Geschmack und enthielt nur 83,25 Gew.-% lösliches Protein.

Beispiel 6

Nicht entfettetes Maisgluten wurde in Wasser zu einem 10%igen wäßrigen Gemisch suspendiert. Der pH-Wert der Suspension wurde mit Schwefelsäure auf 1,5 eingestellt und das Gemisch in einem Autoklaven 60 min auf 105 C erhitzt. Das entstehende Produkt wurde dann wie im Beispiel Λ beschrieben der Proteolyse unterworfen und aufgearbeitet, wobei ein Produkt entstand, das nur einen

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- ίο -

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leichten maisartigen Geschmack besaß und 66,5 Gew.-% lösliches Protein enthielt. Die Enaymhydrolyse des gleichen Ausgangsmaterials, das nicht mit Säure vorbehandelt worden war, ergab nur 15_?9 Gew.-% lösliches Protein, das einen unerwünscht starken Maisgeschmack besaß. Proteinmaterial, das mit Säure bei einem pH-Wert von 5?2 vorbehandelt und dann der Proteasehydrolyse unterworfen worden war, besaß einen unerwünscht mäßigen Maisgeschmack und nur einen Gehalt an löslichem Protein von 45,72 Gew.-%.

B e i. s ρ i. e 1 7

Die entsprechend den Beispielen 1 bis 6 erhaltenen löslichen Proteine waren leicht in kohlensaurehaltigen Getränken., wie Ginger Ale und nicht kohlensaurehaltigen Getränk-Du, wie Fruchtsäften, Punschen u.a. in Mengen von 2 bis 3 Ge':»~%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, los).ich. Der Geschmack und das Aussehen derartiger proteinhalti~er Getränke war gut. Das bevorzugte Gewichtsverhältnis beträgt 2 %.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

y. Verfahren zur Herstellung von löslichen Proteinen, dadurch gekennzeichnet , daß man eine wässrige Suspension von Proteinmaterxal "bei einem pH-Wort von ungefähr 1 Ms ungefähr 5 erhitzt und dann mit einer Protease behandelt unter Bedingungen, die für "die Wirkung/ier Protease geeignet sind um einen wesentlichen Anteil des Proteinmaterials löslich zu machen.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß '"er pH-V/ert beim Erhitzen ungefähr bis ungefähr 3,5 betragt.

3. Verfahren nach Auspruah 1 oder 2, dadurch zeichnet

g e k e η η -

, daß man das Protein auf eine Temperatur

'ähr 80⁰C, Vorzug gefahr 10 bis 60 min lang erhitzt.

von mehr als ungefähr 80⁰C, vorzugsweise ungefähr 105°C un-

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß man eine alkalische Protease bei einem pH-Wert von ungefähr 7,5 bis ungefähr 8,5 verwendet wobei man den pH-Viert durch Zugabe von Calciumhydroxid aufrechterhält und nach der Hydrolyse die Calciutnionen durch Zugabe von Phosphorsäure ausfällt.

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