DE2301654A1

DE2301654A1 - Eiweissprodukt aus sojabohnen und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2301654A1
Application number: DE2301654A
Authority: DE
Inventors: Dean Russell Frazeur; Robert Bruce Huston
Original assignee: Grain Processing Corp
Current assignee: Grain Processing Corp
Priority date: 1972-04-10
Filing date: 1973-01-13
Publication date: 1973-10-25
Also published as: US3728327A; CA1010710A

Description

DR.-INQ. DIPU-INa. M. SC. DI"L.-l"HVit. DB. 3IPL.-PHYS.

HÖGER-STELLRECHT-GRIESSBACH-HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

A 39 909 b

2.Januar 1973 2301654

Grain Processing Corporation Muscatine, Iowa 52761, U.S.A.

Eiweissprodukt aus Sojabohnen

und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung befasst sich mit einem Eiweissprodukt aus Sojabohnen sowie mit einem Verfahren zur Herstellung eines solchen Eiweissproduktes.

Sojabohnen stellen eine reiche Eiweissquelle dar und die Abtrennung bzw. Extraktion der Eiweisstoffe aus den Sojabohnen

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ist insbesondere für die Entwicklungsländer von grosser Bedeutung.

Es ist bekannt, dass das Eiweiss aus Sojabohnen auf folgende Weise erhalten werden kann. Die Sojabohnen werden zunächst für eine längere Zeit in Wasser eingeweicht anschliessend werden die gequollenen Sojabohnen zu einem Brei vermählen; daraufhin wird der Brei zentrifugiert, um die unlöslichen Bestandteile von den löslichen zu trennen und um aus der beim Zentrifugieren erhaltenen Flüssigkeit das Eiweiss auszufällen. Das Ausfällen der Eiweisstoffe aus der Flüssigkeit wird erreicht, indem man den pH-Wert der Flüssigkeit auf etwa 4,5 einstellt, d.h. auf den isoelektrischen Punkt, bei welchem ein grosser Teil der Eiweisstoffe - jedoch nicht das gesamte Eiweiss - in der Flüssigkeit unlöslich wird und aus der Lösung ausfällt. Ein kleinerer, aber wichtiger Teil des Sojaproteins bleibt auch bei dem isoelektrischen Punkt löslich und wird normalerweise als Abfallprodukt weggeworfen. Das auf diese Weise aus den Sojabohnen durch Fällung erhaltene Proteinprodukt besitzt ferner, keineswegs optimale Eigenschaften hinsichtlich des Aromas,des Nährwertes und der Fähigkeit, Wasser zu absorbieren bzw. zu binden, was insbesondere dann wünschenswert ist, wenn Sojaprotein beispielsweise in Backwaren oder Fleischprodukten verwendet werden soll.

Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der vorliegenden Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Eiweissprodukt aus Sojabohnen vorzuschlagen, welches die Nachteile der bekannten Eiweissprodukte nicht mehr aufweist, und es ist ferner ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein neuartiges und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung eines solchen neuen Eiweissproduktes aus Sojabohnen vorzuschlagen.

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Das neue Eiweissprodukt aus Sojabohnen gemäss der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass es neben Eiweisstoffen, welche beim isoelektrischen Punkt (pH-Wert etwa 4,5) des Sojaproteins unlöslich sind, weitere Eiweisstoffe (Molke-Proteine),welche bei dem isoelektrischen Punkt löslich sind, umfasst.

Zum Extrahieren dieses Eiweissproduktes aus Sojabohnen wird gemäss der Erfindung vorzugsweise ein Verfahren angewandt, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass zunächst eine wässrige, /relatrv homogene, Dispersion von entfetteten Sojabohnenteilchen hergestellt wird, dass dann die unlöslichen Bestandteile von der Flüssigkeit getrennt werden und dass die abgetrennte Flüssigkeit schliesslieh der umgekehrten Osmose unterworfen wird, um als Rückstand ein Sojaprotein zu erhalten.

Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden entfettete Sojabohnen, vorzugsweise in zerkleinerter Form, beispielsweise gemahlen, als Flocken oder geschrotet in Wasser aufgeschlämmt. Dabei werden vorzugsweise 80 bis 99 oder mehr.Teile Wasser pro Teil des zerkleinerten Sojabohnenmaterials verwendet, um die Schlämme herzustellen und letztere wird kräftig gemischt, um eine gute Verteilung sicherzustellen bzw. eine Dispersion zu erzeugen. Die Temperatur des Wassers ist nicht kritisch. Das Wasser kann Zimmertemperatur oder eine höhere Temperatur haben. Der pH-Wert der Schlämme ist vorzugsweise gleich dem pH-Wert der Sojaflocken, kann jedoch je nach dem speziellen Verwendungszweck eingestellt werden.

Nach dem sorgfältigen Mischen wird die Schlämme bzw. der Brei durch ein Homogenisiergerät oder ein anderes Zerkleinerungsgerät geleitet, um eine relativ feine Sojabohnendispersion in Wasser zu erhalten. Für diesen Homogenisiervorgang kann jedes übliche Homogenisiergerät verwendet werden, beispielsweise ein Homoge-

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nisiergerät, wie es in Molkereien zum Homogenisieren von Milch Verwendung findet. Befriedigende Ergebnisse werden mit einem Homogenisierdruck zwischen 100 und 700 kg/cm und bei Einstellung einer Spaltbreite von etwa 0,25 mm zwischen dem Rotor und dem Stator des Homogenisiergerätes erreicht. Eine im wesentlichen sofortige Proteinfreisetzung wird erreicht, wenn man die Homogenisierung oder Zerkleinerung so durchführt, dass sichergestellt ist, dass der grösste Teil der Sojabohnenpartikel eine Grosse besitzt, die nicht über einen Durchmesser von etwa 25 000 Mikrometer hinausgeht. Diese gewünschte Teilchengrösse kann in dem Fachmann geläufiger Weise ohne weiteres durch geeignete Einstellung der Homogenisier- bzw. Zerkleinerungsvorrichtung erreicht werden.

Die während des Homogenisiervorganges erhaltene feine Dispersion wird einem Trennvorgang unterworfen, um die löslichen Proteine und Kohlehydrahte von den unlöslichen Bestandteilen zu trennen. Die Trennung kann mit Vorteil mit Hilfe einer Zentrifuge durchgeführt werden. Die beim Trennvorgang erhaltenen unlöslichen Bestandteile können weggeworfen werden oder, falls dies erwünscht ist, in etwa 1 bis 10 Volumen Wasser erneut dispergiert werden und wieder zentrifugiert werden o.dgl., um so eine maximale Ausbeute an löslichen Proteinen zu erhalten, welche sich nach dem ersten Trennvorgang noch bei den unlöslichen Bestandteilen befanden. Die während eines oder mehrerer Trennschritte erhaltenen Rückstände können immer noch eine kleine Menge von Proteinen enthalten und können somit unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten zur Fütterung von Tieren o.dgl. verwendet werden.

Die bei den vorangehenden Trennschritten gewonnene Flüssigkeit wird anschliessend einem Verfahren unterworfen, welches als sogenannte umgekehrte Osmose, als Ultrafiltration oder als Mem-

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branfilterung bekannt ist. Das bekannte Prinzip dieses Verfahrens besteht darin, Wasser oder Wasser und relativ kleine Moleküle eines gelösten Stoffes unter Druck durch eine semipermeable Membran zu pressen. Es werden also Wasser und ausgewählte Stoffe aus einer stärker konzentrierten in eine stärker verdünnte Lösung transportiert. Im Handel sind verschiedene Typen von Membranen erhältlich, welche das Hindurchtreten bestimmter gelöster Stoffe zusammen mit dem Lösungsmitteil durch die Membran in die verdünntere Lösung gestatten, während andere gelöste Stoffe von ihnen in der konzentrierteren Lösung bzw. im Rückstand zurückerhalten werden. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird eine Membran gewählt, welche für die auftretenden Salze, Kohlehydrate und Stickstoffverbindungen relativ kleiner Molekulargrösse eine schnelle Diffusion in die verdünntere Lösung gestattet. Gleichzeitig wird eine Membran gewählt, die "fein" genug ist, um die Proteine höherer molekularer Grosse, welche als Endprodukt erwünscht sind, zurückzuhalten .

Geeignete Ausrüstungen für die Durchführung der umgekehrten Osmose sind im Handel erhältlich, beispielsweise von den Firmen Dorr-Oliver Corporation und Havens Osmotik Corporation. Die Wahl einer geeigneten Membran ist für den Fachmann eine Routine-Angelegenheit, die durch die oben aufgestellten Erwägungen bestimmt wird. Geeignet sind beispielsweise die Membranen, welche unter der Bezeichnung Dorr-Oliver Corporation XPA und APA und Havens 215 vertrieben werden.

Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann das homogenisierte Sojamaterial, wenn dies erwünscht ist, während der umgekehrten Osmose gewaschen und/oder konzentriert werden. Unter Waschen versteht man dabei die Zugabe von

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Wasser zu dem System während der Durchführung der umgekehrten Osmose, und zwar in einer Menge, die jeweils der durch, die Membran hindurchtretenden Wassermenge entspricht. Auf der Seite der Membran, auf welcher sich die konzentriertere Lösung befindet, wird also stets im wesentlichen das gleiche Volumen aufrecht erhalten. Dieses Verfahren bringt es mit sich, dass Stoffe mit relativ geringer Molekulargrösse in die dünnere Lösung auf der anderen Seite der Membran diffundieren, wodurch die Proteine auf der ersten Seite der Membran gereinigt werden. Eine Konzentration wird dagegen während der umgekehrten Osmose dadurch erreicht, dass man einfach ein Abnehmen des Volumens der konzentrierteren Lösung zulässt, während die Materialien, für welche die Membran durchlässig ist^ sowie Wasser ohne Zugabe von zusätzlichem Wasser durch die Membran hindurch-treten. Ein Waschen der zurückgehaltenen Proteine mit etwa 0,5 bis 4,0 Volumina Wasser ist im allgemeinen ausreichend, um während des nachfolgenden TrocknungsVorganges ein isoliertes Soja-Protein hoher Qualität zu erhalten. Die Konzentration führt sowohl zu einer Reinigung als auch zu einer Wirtschaftlichkeit bei der Verarbeitung. Eine dreifache oder noch stärkere Konzentration kann in der Praxis sinnvoll sein.

Der bei der umgekehrten Osmose erhaltene Rückstand wird aus dem Gerät herausgenommen und dann getrocknet, um das erfindungsgemässe Eiweissprodukt zu gewinnen.

Der Rückstand bzw. das Produkt, welches bei der umgekehrten Osmose von der Membran zurückgehalten wird, besitzt eine Anzahl von sehr wichtigen Eigenschaften. Der Rückstand enthält im allgemeinen etwa 9 bis 14 % mehr von der gesamten Proteinmenge der Sojabohnen als das Produkt, welches durch übliche Fällung der Proteinbestandteile erhalten wird. Diese erhöhte Proteinausbeute ist nun aber nicht nur vom wirtschaftlichen Standpunkt wesentlich, sondern zusätzlich deshalb, weil das erfindungs-

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gemässe Produkt einen verbesserten Nährwert besitzt, da das erhaltene Proteinerzeugnis grosse Mengen von schwefelhaltigen Aminosäuren enthält. Das erfindungsgemässe Verfahren führt bei der Herstellung des neuen Eiweissproduktes zu wirtschaftlichen Vorteilen hinsichtlich der Kosten der Ausrüstung, hinsichtlich der Betriebskosten und hinsichtlich der Gesamtkosten.

Nachstehend soll die vorliegende Erfindung noch anhand einiger Beispiele näher erläutert werden.

Beispiel I

Mit kaltem Leitungswasser wird ein Brei von "weissen" Sojabohnenflocken hergestellt, welcher 5 Gew.% Flocken pro Volumeneinheit enthält. Nach vollständigem Mischen der Flocken mit dem Wasser wird der Brei kontinuierlich in ein Dreifach-Pumpen-Homogenisiergerät eingegeben und bei einem Druck von etwa

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210 kg/cm homogenisiert. Der homogenisierte Sojabohnenbrei wird dann in einer mehr oder weniger konventionellen Zentrifuge zentrifugiert, um die Flüssigkeit von den unlöslichen Rückständen zu trennen. Die unlöslichen Rückstände werden dann weggeworfen und die Flüssigkeit wird durch Anwendung der umgekehrten Osmose, welche mit Hilfe eineif Dorr-Oliver XPA-Membran in einem Dorr-Oliver-Gerät zur Durchführung der umgekehrten Osmose durchgeführt wird, vierfach konzentriert. Anschliessend wird der Rückstand mit zwei bis drei Volumina Wasser während der umgekehrten Osmose gewaschen. Der Rückstand wird dann aus dem Gerät entnommen und mit einem üblichen Sprühtrocknungsgerät getrocknet, um das erfindungsgemässe Eiweissprodukt aus Sojabohnen zu gewinnen. Dieses Produkt ist durch folgende Eigenschaften gekennzeichnet:

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^k~³⁵ 2301Θ54

Hoher Nährwert

Hohe Proteinlöslichkeit ( "> 75 % NSI) Hervorragender Geschmack.

Helle Farbe (weiss oder hellbraun)

überlegene Fähigkeit, Wasser zu binden (Viskosität der 2%igen Lösung = 12 cP bei 30 C)

Vorliegen im wesentlichen ( >> 75 %) aller Proteine in einer natürlichen (nicht denaturierten) Form

Verbesserte Stabilität bei Hitze ( 4L. 20 % denaturierte Proteine bei 99° C für 5 Minuten)

Verbesserte Fettemulgiereigenschaften ( "^200 ml emulgiertes Sojaöl/g des isolierten Eiweissproduktes.

Kontrollierbare Wärmegelatinierungseigenschaften.

Ein typisches und sehr wichtiges Merkmal des erfindungsgemässen Eiweissproduktes besteht in dessen Gelatinierungseigenschaften. Nach den früheren Verfahren hergestellte Eiweissprodukte bilden im allgemeinen in 7%igen wässrigen Lösungen bei 65° C Gele, und. zwar innerhalb eines Zeitraumes von 10 bis 15 Minuten. Eiweissprodukte, welche nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt wurden, gelieren unter diesen Umständen jedoch nicht, selbst wenn man die Zeit stark verlängert. Um eine Wärmegelatinierung zu ermöglichen, ist es bei dem erfindungsgemässen Eiweissprodukt erforderlich, dass dieses pro Gramm etwa 0,2 Milligramm lösliches Calcium aufnimmt. Im allgemeinen führt die Zugabe von etwa 0,3 Milligramm löslichen Calciums pro Gramm des erfindungsgemässen Eiweissproduktes zum Gelieren einer 7%igen Lösung desselben bei Raumtemperatur (25° C), und zwar innerhalb 30 Minuten. Diese Eigenschaft ist von grossem Wert, wenn das Eiweissprodukt für Nahrungsmittel verwendet wird, beispielsweise für Fleischerzeugnisse,

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wo sowohl die Bindung von Calcium als auch die Wärraegelatinierung erwünscht ist. Andere zweiwertige Kationen/ wie z.B. Magnesium und Mangan sowie einwertige Kationen, wie z.B. Natrium und Kalium haben im wesentlichen keinen Einfluss auf die Wärmegelatinierung des erfindungsgemässen Eiweissproduktes.

Die Eiweissprodukte gemäss der Erfindung haben desweiteren typische Aminosäureprofile, welche unter dem Gesichtspunkt der Nahrhaftigkeit besonders wünschenswert sind. Die nachfolgende Tabelle jgibt einen typischen Vergleich des Aminosäureprofils eines erfindungsgemässen Eiweissproduktes aus Sojabohnen mit einem durch Fällung gewonnenen Eiweissprodukt aus Sojabohnen .

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Tabelle I Typische Aminosaurezusainmensetzung von Soja-Eiweiss-

produkten

Aminosäure g Aminosäure / 16 g Stickstoff

Alanin Arginin Asparginsäure Zystin Glutaminsäure Glyzin Histidin Isoleuzin Leuzin Lysin Methionin Phenylalanin Prolin Serin Threonin Tryptophan Tyrosin Valin

S ο j a-E iwe iss produk t	bekannt
Erfindung	3,9
3,9	7,8
6,4	11,9
11,2	1,2
1/3	20,5
18,4	4,0
. 4,5	2,5
2,5	4,9
5,2	7,7
8,0	6,0
6,6	1,1
1,4	5,4
5,5	5,3
5,2	5,5
5,8	3,7
3_t8	1,3
1,3	1,7
4,3	4,8
5,5

Beispiel II

Ein Brei von nicht erhitzten, entfetteten Sojabohnenflocken mit 3 Gew.% Flocken pro Volumenfoird hergestellt, indem man die Sojabohnenflocken mit Wasser bei einer Temperatur von

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etwa 65/6 C mischt. Der Brei wird kontinuierlich durch ein Zerkleinerungsgerät geleitet, bei welchem zwischen dem Rotor und dem Stator ein Spalt von etwa 0,25 mm eingestellt wird. Der sich dabei ergebende Brei wird dann in eine Reihe von Flüssigkeitszyklonen eingeleitet, um die löslichen Bestandteile von den unlöslichen zu trennen. Die die Sojaproteine enthaltende Flüssigkeit wird dann während der umgekehrten Osmose vierfach konzentriert und mit vier Volumina Wasser gewaschen. Der Rückstand bzw. das dabei erhaltene Produkt wird daraufhin aus der Anlage für die umgekehrte Osmose herausgenommen und getrocknet. Das isolierte Sojaprotein besass ähnliche Eigenschaften wie das Produkt gemäss Beispiel I.

Beispiel III

Ein weiterer Nachweis für die verbesserte Proteinausbeute bei Anwendung des Verfahrens der umgekehrten Osmose ergab sich in zwei getrennten Experimenten. Bei beiden Versuchen wurde eine Schlämme von rohen, entfetteten, enthülsten Sojabohnenflocken

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in Wasser bei einem Druck von etwa 176 kg/cm bzw. 35,2 kg/cm in der ersten und zweiten Stufe eines Manton-Gaulin-Homogenisiergeräts homogenisiert. Der so erhaltene Brei wurde dann sorgfältig gerührt, und es wurden Proben entnommen und sorgfältig analysiert, um den Proteingehalt und den Gesamtgehalt an Feststoffen zu ermitteln. Der Brei wurde dann 10 Minuten lang bei einer Beschleunigung von 1000 g zentrifugiert, um die löslichen Bestandteile des Sojabohnenbreis von den unlöslichen zu trennen. Beide Teile wurden gewogen und bezüglich ihres Proteingehalts sowie ihres gesamten Feststoffgehaltes analysiert.

Die löslichen Bestandteile des Sojabohnenbreies waren in der beim Zentrifugieren erhaltenen Flüssigkeit enthalten. Bei beiden Versuchen wurde die Flüssigkeit dann in zwei annähernd gleiche

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gewogene Teile geteilt. Der eine Teil wurde der umgekehrten Osmose unterworfen, während der andere Teil nach dem Verfahren der Säurefällung bearbeitet wurde. Der durch Säurefällung bearbeitete Teil wurde auf einen pH-Wert von 4,5 eingestellt, und zwar durch Zugabe von verdünnter Salzsäure. Der angesäuerte Brei wurde dann zentrifugiert, um saure Molke und Protein zu erhalten. Das Protein wurde dann zum Trocknen auf einen pß-Wert von 6,8 eingestellt. Bei jedem Verfahrenszug und Verfahrensschritt wurden geeignete Wägungen durchgeführt,,und es wurden geeignete Proben entnommen.

Es wurde ein Eiweissprodukt unter Anwendung des Verfahrens der umgekehrten Osmose hergestellt. Bei dem ersten Experiment wurde die beim Zentrifugieren erhaltene Flüssigkeit für 30 Minuten bei einer Temperatur zwischen 6O und 65° C pasteurisiert. Die pasteurisierte Flüssigkeit wurde dann in einer Dorr-Oliver-Laboranlage für die umgekehrte Osmose bei 20 bis 25 C unter Verwendung von APA- und XPA-Membranen der umgekehrten Osmose unterworfen. Der Eiweissproduktrückstand (aus der zuvor gewonnenen Flüssigkeit) wurde vierfach konzentriert, dann mit 1,4 Volumina Leitungswasser gewaschen und schliesslich getrocknet. Bei diesem ersten der zwei Versuche führte die Anwendung der umgekehrten Osmose zur Gewinnung von 95,3 % des löslichen Sojabohnenproteins. Ein vergleichbarer Wert für die nach dem bekannten Verfahren durch Fällung gewonnenen Eiweissprodukte lag bei einer Ausbeute von 82,2 % des in der Flüssigkeit enthaltenen Proteins. Die Ausbeute an löslichen Sojabohnenproteinen wurde somit um 13 % verbessert.

Bei dem zweiten der zwei Experimente wurden bei Anwendung der umgekehrten Osmose 94,7 % des löslichen Eiweisses erhalten, und zwar im Vergleich zu 83 % des löslichen Eiweisses, die nach dem

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bekannten Verfahren gewonnen wurden. Insgesamt wurde somit eine Verbesserung der Ausbeute um 12 % erzielt.

Die Proteine, die bei dem früheren Verfahren, d.h. bei der Fällung verloren gingen, die jedoch bei Anwendung des Verfahrens der umgekehrten Osmose gemäss der Erfindung erhalten bleiben, sind die säurelösliehen Proteine, welche nahrhafter sind als die Proteine, die nach den bekannten Verfahren gewonnen wurden.

Beispiel IV

Ein Brei von nicht erhitzten, enthülsten, entfetteten Sojabohnenflocken und Wasser mit 10 Gew.% Flocken pro Volumeneinheit wurde hergestellt, indem die Flocken mit kaltem Leitungswasser gemischt wurden. Der Brei wurde kontinuierlich durch ein Homogenisiergerät geleitet, welches den Brei einem

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Druck von etwa 352 kg/cm aussetzte. Der homogenisierte Brei wurde dann durch ein- oder mehrmaliges Zentrifugieren in die Flüssigkeit und die festen Rückstände getrennt. Die Flüssigkeit wurde einer minimalen Wärmebehandlung ausgesetzt, um jeden möglicherweise vorhandenen Anti-Trypsin-Faktor zu inaktivieren. Die Flüssigkeit wurde dann schnell auf Zimmertemperatur abgekühlt und durch umgekehrte Osmose unter Verwendung einer Havens No.2l5-Membran in einer rohrförmigen Haven's-Anlage zur Durchführung der umgekehrten Osmose durch Anwendung der umgekehrten Osmose gewaschen. Der Rückstand bzw. das Eiweissprodukt wurde mit 3 Volumina Wasser gewaschen, wobei sich ein Rückstand ergab, der entweder getrocknet oder vor dem Trocknen auf andere Weise weiter konzentriert werden konnte. Der Rückstand wurde schliesslich aus der Anlage entnommen und getrocknet.

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Das gemäss diesem Versuch gewonnene Sojabohnen-Eiweissprodukt besass die gleichen Eigenschaften#die bereits in Verbindung mit Beispiel I erläutert wurden.

Beispiel V

Durch Mischen von nicht erwärmten, enthülsten, entfetteten Sojabohnenflocken mit Leitungswasser von einer Temperatur von 40° C wurde ein Brei mit 5 Gew.% Flocken pro Volumen hergestellt. Der Brei wurde kontinuierlich durch ein Homogenisier-

2 gerät geleitet, welches ihn einem Druck von etwa 211 kg/cm aussetzte. Der Brei enthielt das gesamte Protein der Flocken. Der homogenisierte Brei wurde dann einer Zentrifugalkraft von annähernd 1000 RCF ausgesetzt, und zwar für 10 Minuten, um die löslichen und unlöslichen Bestandteile voneinander zu trennen. Es wurde festgestellt, dass der lösliche Anteil 80 % des ursprünglichen Sojabohnenproteins enthielt. Der lösliche Anteil wurde dann so weit konzentriert, dass sich eine Proteinkonzentration von ungefähr 8 % ergab, und während der umgekehrten Osmose durch eine Dorr-Oliver-XPA-Membran mit 1,5 Volumina Wasser gewaschen. Der bei der umgekehrten Osmose erhaltene Rückstand enthielt nach dem Trocknen ungefähr 94 % des ursprünglich löslichen Proteins. Demgegenüber ergab sich unter idealen Laboratoriumsbedingungen nur eine Ausbeute von 80 % des ursprünglich löslichen Proteins, wenn man zur Herstellung der isolierten Eiweisstoffe das vorbekannte Verfahren der Säurefällung anwandte. Der Unterschied von 14 % in der Eiweissausbeute kann nur teilweise den 9 % Sojabohnenprotein zugeschrieben werden, welche bei der Säurefällung des Proteins verloren gingen.

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Beispiel VI

Ein typisches bekanntes Verfahren zum Erhalten von Sojabohnenprotein durch Säurefällung verläuft wie folgt:

a) 95 Teile Wasser + 5 Teile entfettete Sojabohnenflocken + Natriumhydroxid bis zu einem pH-Wert von 8,0

b) Extraktion 4 Stunden

c) Zentrifugierung in einer Zentrifuge d,) restliches Flockenmaterial d₂) proteinhaltiger Extrakt

e) Ansäurung des proteinhaltigen Extrakts mit Salzsäure bis zu einem pH-Wert von 4,6

f) Fällung des Sojabohnenproteins

g) Zentrifugierung(in einer Entschlämmungszentrifuge) h,) saure Molke

h~) ausgefälltes Sojabohnenprotein

i) sorgfältiges Umrühren des ausgefällten Sojabohnenproteins in 1 bis 5 Volumina Wasser (Waschen)

j) Zentrifugieren(in einer Entschlämmungszentrifuge) k,) Waschwasser

k_?) ausgefälltes Sojabohnenprotein

1) Zugabe von Natriumhydroxid bis zu einem pH-Wert von 7,0 - 0,3 zum ausgefällten Sojabohnenprotein

m) Sprühtrocknen
n) Verpacken "

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Die nachfolgende Tabelle enthält einen Vergleich der Eigenschaften eines typischen Eiweißproduktes aus Sojabohnen gemäß vorliegender Erfindung mit einem Eiweißprodukt aus Sojabohnen welches gemäß Beispiel IV erhalten wurde.

Eigenschaften

Eiweißprodukt aus Sojabohnen gemäß der der Erfindung Eiweißprodukt aus Sojabohnen qemäß bekanntem Verfahren

Proteinlöslichkeit Geschmack

Farbe

75-100%

Hervorragend,sehr schwach adstringierend

weiß bis· hellbraun

Proteindenaturierung 0-25%

denaturiert

Wärmestabilität
(denaturierter Anteil in % in 5 min bei
ca. 98,9 Celsius

0-20

Fett-Emulgierungs-•fähigkeit

(ml öl/g Eiweiß

Viskosität der 2%igen Lösung (cP bei 30 C)

200-300

12.0

Gelatinierung

(Niedrigste Konzentration geliert nicht für eine Gelatinierung bei

65°C)

20-60%

Bohnengeschmack,

trocken, adstringierend

weiß bis hellbraun es kann ein Anflug von grüner Farbe auftreten

40-80% denaturiert

40-60

90-130 9.5 7%

— 1 "7 —

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Die vorliegende Erfindung bietet zahlreiche Vorteile, von denen die folgenden besonders erwähnt werden sollen:

a. Es wird ein Sojabohnen-Eiweißprodukt erhalten, welches einige Proteine enthält, die bei einem pH-Wert von 4,5 unlöslich sind und andere Proteine, welche bei diesem pH-Wert löslich sind;

b. Die Ausbeute an wertvollen Proteinen aus Sojabohnen wird erhöht;

c. Das erhaltene Eiweißprodukt ist in keinem nennenswerten Umfang denaturiert;

d. Das Eiweißprodukt besitzt außergewöhnlich gute Eigenschaften bezüglich des Geschmacks, der Wasserlöslichkeit, des Nährwerts, der Fett-Emulgierungsfähigkeit, der Steuerbarkeit der Wärmegelatinierung und der Fähigkeit Wasser zu binden;

e. Das Eiweißprodukt kann aus den Sojabohnen schnell extrahiert werden, wodurch die Produktionsgeschwindigkeiten gesteigert werden.

f. Es werden Proteine gewonnen, die normalerweise als Abfallprodukt verlorengehen, wodurch einerseits wirtschaftliche Vorteile erzielt werden und andererseits die Probleme der Umweltverschmutzung, die sich beim Wegschütten der Molke ergeben, verringert werden;

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g. Es wird ein Eiweißprodukt mit einem verbesserten Aminosäureprofil erhalten;

h. Es kann mit einem verbesserten Verfahren gearbeitet werden, bei welchem die Verwendung starker Chemikalien vermieden wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung der Erfindung wird deutlich, daß die entfetteten Sojabohnen in Wasser aufgeschlämmt werden, wobei man eine mechanische Homogenisierung durchführt. Das verwendete Wasser ist ein Wasser, welches im wesentlichen frei von Natriumchlorid ist, da eine Extraktion mittels Salzwasser zu einem Sojabohnen-Eiweißprodukt führen würde, welches weder in der Ausbeute noch in den Eigenschaften mit dem Sojabohnenprodukt vergleichbar wäre, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wird. Die Unterschiede zwischen der Gewinnung eines Sojabohneneiweißproduktes durch mechanische Homogenisierung einerseits und durch Extraktion mittels Salzwasser, sollen aus den nachfolgenden Ausführungen und Daten sowohl hinsichtlich der Ausbeute als auch hinsichtlich der Eigenschaften deutlich werden:

Ein Teil entfetteter Sojabohnenflocken wurde mit 10 Teilen einer 10%igen Salzlösung verrührt, zentrifugiert und in die Proteinbestandteile sowie die übrigen Bestandteile getrennt.. Die Proben wurden dann gefriergetrocknet. Für die mechanische Homogenisierung wurde ein Teil der gleichen Charge von Sojabohnen flocken mit 10 Teilen Wasser gemischt und durch eine mechanische Ilomogenisiervorrichtung hindurchgeleitet. Das dabei erhaltene Erzeugnis wurde dann zentrifugiert und die Bestandteile wurden getrennt und in ähnlicher Weise

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gefriergetrocknet. Die bei den beiden Verfahren erzielten Ergebnisse sind in Tabelle II wiedergegeben.

Ein Teil jedes der Eiweißprodukte wurde dialysiert, so daß sich für beide die gleiche ionische Umgebung ergab. Anschließend wurden die dialysierten und die nicht dialysierten Anteile beider Extrakte auf ihre Gelatinierungseigenschaften und auf ihre Fett-Emulgierfähigkeit untersucht.

Für den Gelatinierungstest wurde eine 7%ige Proteinlösung für 20 Minuten auf 100°C erhitzt. Die Ergebnisse sind in Tabelle III wiedergegeben. Die Dialyse erhöhte die Stärke des Gels bei beiden Proben. Noch wichtiger ist es, daß sowohl mit als auch ohne Dialyse das durch mechanische Homogenisierung bereitete Eiweißprodukt ein stärkeres Gel bildete als das mittels einer Salzlösung extrahierte Eiweißprodukt .

Es soll darauf hingewie_sen werden, daß die bezüglich der Gelatinierung auf Seite 8, Zeilen 15ff angegebenen Ergebnisse bei 65°C erhalten wurden, während die hier besprochenen Ergebnisse bei 100⁰C erhalten wurden. Die angewandten Temperaturen waren erforderlich um die Unterschiede zwischen den untersuchten Proben zu zeigen. Wenn der Versuch auf Seite 8 bei 100⁰C ausgeführt worden wäre, wäre es zu einer Gelatinierung beider Proben gekommen, wodurch der tatsächlich vorhandene Unterschied zwischen den beiden Proben verdeckt worden wäre. Im vorliegenden Fall wäre nun bei Durchführung der Prüfungen bei einer Temperatur von 65°C bei keiner der Proben eine Gelatinierung eingetreten, wodurch in ähnlicher Weise wiederum der tatsächlich

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bestehende Unterschied zwischen den Proben verdeckt worden wäre.

Die Ergebnisse der Prüfung der öl-Emulgierfähigkeit sind in TabelleIV angegeben. Wie bei dem Gelatinierungstest erhöhte die Dialyse den Wert bei beiden Proben und es ergab sich, daß sowohl mit als auch ohne Dialyse die durch Homogenisation gewonnene Probe mehr öl emulgierte als die durch Extraktion mittels einer Salzlösung gewonnene Probe.

Tabelle ΐχ

Ergebnisse der Extraktion von Eiweißprodukten aus

Sojabohnenflocken

Extraktionsverfahren Bestandteil Protein- Proteinausbeute (%) einheit (%) Versuch Versuch

__ 12 3 12 3

Mittels Salzlösung Eiweißprodukt 55 60 61 24 25 26

Rückstand 45 40 39 33 30 31

Durch Homogenisierung Eiweißprodukt 74 75 72 65 63 65

Rückstand 26 25 28 37 36 40

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Tabelle III

Ergebnisse des Gelatinierungstests Extraktionsverfahren Behandlung Ergebnisse

Mittels Salzlösung Keine Kein Gel (fließt beim

Stürzen)

Durch Homogenisierung Keine Mittleres Gel (verliert

beim Stürzen langsam die Form)

Mittels Salzlösung Dialysiert Schwaches Gel (fließt

beim Stürzen)

Durch Homogenisierung Dialysiert Starkes Gel (keine Veränderung der Form beim Stürzen)

Tabelle iv
Ergebnisse des Öl-Emulgierfähigkeitstests

Extraktionsverfahren Behandlung ml öl (emulgiert)/g Protein

Mittels Salzlösung Keine 244

Durch Homogenisierung Keine 305

Mittels Salzlösung Dialysiert 303

Durch Homogenisierung Dialysiert 361

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309843/0375

Claims

A 39 909 b
2. Jan. 1973 - 22 - ..

b - 135

Patentansprüche

1. Eiweißprodukt aus Sojabohnen, dadurch gekennzeichnet, daß es neben Eiweißstoffen, welche beim isoelektrischen Punkt (pH-Wert etwa 4,5) des Sojaproteins unlöslich sind, weitere Eiweisstoffe (Molke-Proteine), welche bei dem isoelektrischen Punkt löslich sind, umfaßt.

2. Eiweißprodukt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Eigenschaften besitzt:

a. Mindestens etwa 75 Gewichtsprozent des Eiweißproduktes sind in Wasser löslich;

b. Nicht mehr als etwa 25% des Eiweißproduktes sind denaturiert;

c. Das Eiweißprodukt ist fähig pro Gramm mindestens 200 ml Sojaöl zu emulgieren;

d. Die Viskosität einer wässerigen Lösung mit zwei Gew.-% des Eiweißproduktes beträgt bei einer Temperatur von 30 C etwa 12,0 cP, und

e. eine wässrige Lösung mit 7 Gew.-% des Eiweißproduktes geliert nicht, wenn sie für eine Zeit von mindestens 15 Min. auf einer Temperatur von 65°C gehalten wird.
3. Verfahren zum Herstellen eines Eiweißproduktes nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine wässrige Dispersion von entfetteten Sojabohnenteilchen hergestellt wird, daß dann die unlöslichen Bestandteile von der Flüssigkeit getrennt werden, und daß die abgetrennte Flüssigkeit schließlich der umgekehrten Osmose unterworfen wird.

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309843/0375

A 39 909 b

b - 135

11. Jan. 1973
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine relativ homogene wässrige Dispersion von entfetteten Sojabohnenteilchen hergestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die relativ homogene, wässrige Dispersion durch mechanische Homogenisierung hergestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der wässrigen Dispersion Wasser verwendet wird, welches im wesentlichen frei von Natriumchlorid ist.

309843/0-375