DE2557782A1

DE2557782A1 - Verfahren zur herstellung eines waermekoagulierbaren viskosen proteinproduktes

Info

Publication number: DE2557782A1
Application number: DE19752557782
Authority: DE
Inventors: Michael Shemer
Original assignee: Miles Laboratories Inc
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1974-12-23
Filing date: 1975-12-22
Publication date: 1976-07-01
Also published as: AU8687375A; BE836820A; IL48528A; JPS5424452B2; NL163416C; US4188399A; IT1052531B; FR2295702A1; ZA757395B; GB1515689A; CA1073733A; ES443353A1; DE2557782C3; NL163416B; DE2557782B2; NL7514927A; FR2295702B1; JPS5186149A; IL48528A0; USB535944I5

Description

Verfahren zur Herstellung eines wärmekoagulierbaren viskosen Proteinproduktes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines wärmekoagulierbaren viskosen Proteinproduktes aus ölhaltigen Samen.

Die zunehmende Notwendigkeit, eine wachsende Weltbevölkerung mit proteinhaltigen Nahrungsmitteln zu versorgen, hat die Wissenschaftler veranlaßt., Nicht-Eleischprοteinquellen zu untersuchen. Das in pflanzlichen Produkten besonders in ölhaltigen Samen enthaltene Protein ist eine wertvolle Quelle für solches Protein für die menschliche Nahrung. Das natürliche Protein ist jedoch sehr empfindlich gegenüber den scharfen Bedingungen bei Extraktions- und Fraktionier ungsverfahren und daher ist die Herstellung bzw. Gewinnung von funktionellem Protein mit hohem Nährwert aus ölhaltigen Materialien, das zu schmackhaften fleischartigen Nahrungsmitteln verarbeitet werden kann, ein Haupthindernis für die allgemeine Anwendung dieser Materialien. Es wurden JPorschungsanstrengungen untermommen, um diese

609827/0717

Extraktions- und Fraktionier längsverfahren 211 verbessern und es wurden hierfür verschiedenen Verfahren angewandt.

Es ist bekannt, daß ölhaltige Samen eine große Anzahl von Proteinen, Kohlenhydraten, Salzen und anderen zellulären Substanzen enthalten. Aus diesem komplexen Gemisch müssen die Proteine extrahiert und fraktioniert werden, um geeignete Nahrungsprodukte zu erhalten. Die Extrahierbarkeit von Protei/nen aus ölliefernden Pflanzen (oleaginous proteins) aus diesem Gemisch wird stark beeinflußt durch eine Vielzahl von Faktoren, wie Temperatur, pH-Wert, Salzkonzentration und ähnlichen.Zum Beispiel ist der Hauptteil der Gesamtproteine, die in Sojabohnen zu Verfügung stehen in einer wässrigen Lösung im pH-Bereich von ungefähr 3,5 bis ungefähr 6,0 weitgehend unlöslich. Das übliche Extraktions- und Fraktionierungsverfahren^ bei dem dieses Löslichkeitsphänomen ausgenutzt wird, ergibt Pr 0-"teinisolate aus entfetteten Sojabohnen, indem man das Protein in einem stark alkalischen wässrigen Medium mit einem pH-Wert über 6,0 löslich macht, .die Proteine durch Ausfällen bei ihrem mittleren isoelektriechen Punkt, pH 4 bis 5 gewinnt und die ausgefällten Proteine trocknet. Diese Proteinisol&te sind dann als Emulgatoren Bindemittel und als Haupt-Struktursubstanz für !Fleischanaloge, die durch Verspinnen und Heißgeliertechniken hergestellt werden, geeignet. Obwohl dieses Verfahren für diesen Zweck verbreitet angewandt wird, führt die scharfe alkalische Behandlung, die häufig zum Löslichmachen der Proteine in dem Samen oder anschließend zum Wiederlöslichmachen and Gelieren der Proteine zum Faserspinnen oder Extrudieren angewandt

wird zur einer gewissen teilweisen irreversiblen Degenerierung des Proteins und einem Verlust der physioelastischen Eigenschaften. Außerdem sind die Proteine, die durch Ausfällen in sauren Salzlösungen gewonnen werden unweigerlich durch große Mengen von absorbierten Salzen verunreinigt,

+)(Hier und im folgenden wird auch dann von "Ausfällen" und"Niederschlag" gesprochen, wenn es sich nicht um Feststoffe sondern um viskose Flüssigkeiten handelt).

609827/0717 "'>"

die durch ausgiebiges Wasehen nur teilweise entfernt werden können.

Es ist daher wünschenswert ein. hochjf unktionelles und wärmekoagulierbares Proteinprodukt herzustellen, das nicht auf übliche Weise unter stark alkalischen Bedingungen behandelt worden und nicht durch absorbierte Salze verunreinigt ist. Einige der üblicherweise auftretenden Probleme konnten durah das in der GB-PS 1 265 661 angegebene Verfahren überwunden werden. Danach werden die stark alkalischen Bedingungen vermieden,indem man die pflanzlichen Proteine in 3Form einer Mesophase herstellt, d.h. einem Protein, das bei einem pH-Wert von 3 bis 9 durch ein gelöstes wasserlösliches Salz in Lösung gehalten wird. Bei diesem Verfahren werden die entfetteten Proteine aus ölhaltigen Samen in einem wässrigen Medium löslich gemacht und bei einem pH-Wert von 4 bis 6 ausgefällt, wobei man ein Proteinisolat erhält. Dann wird ein wasserlösliches Salz zu einer wässrigen Suspension des frisch abgetrennten Proteinisolats zugegeben in einer Konzentration bezogen auf eine minimale Ionenstärke von 0,2, berechnet auf den Wassergehalt des Mittels. Nach dem Zentrifugieren dieses Gemisches scheidet sich eine dichte (hochviskose) Phase von flüssigem wässrigem Protein oder eine Mesophase ab. Diese Mesophase besitzt die einzigartigen Eigenschaften der Pluidität und einer hphen Konzentration von gelöstem Protein bei e±em pH-Wert, der unterhalb desjenigen liegt,bei dem ein Abbau ( Denaturierung) des Proteins sattfindet. Ohne weitere Behandlung kann die Mesophase zur Herstellung von Spinnfasern angewandt werden oder als unter Wärmeeinwirkung festwerdendes Bindemittel für andere .eßbare Substanzen. Ungünstigerτ weise wird bei diesem Verfahren-auch ein Protein erhalten, das mit verhältnismäßig großen Mengen von Salzen verun-

609827/0 717

reinigt ist ohne die die Mesophase,die diese einzigartigen Eigenschaften besitzt nicht hergestellt werden kann.

Es hat sich nun gezeigt, daß ein Proteinprodukt aus ölhaltigen Samen hergestellt werden kann, das ausgezeichnete funktionelle Eigenschaften und "Warinekoagulierbarkeit besitzt, ohne daß es die Nachteile der oben beschriebenen bekannten Produkte aufweist.

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung eines warmekoagulierbaren "viskosen Proteinproduktes, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine wässrige .Aufschlämmung des Ölsame'n-Materials mit einem pH-Wert von ungefähr 5,1 bis ungefähr 5,9 herstellt, den flüssigen von dem festen Anteil der Aufschlämmung abtrennt und die Proteinfraktion aus der abgetrennten Flüssigkeit gewinnt.

Das für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Ausgangsmaterial sind ölhaltige Samen. Solche ölhaltigen Samen umfassen Hülsenfrüchte, Rapssamen, Safran, Sonnenblumenkerne und ähnliches. Vorzugsweise werden Hülsenfrüchte, wie Bohnen, Linsen, Erdnüsse. Sojabohnen und ähnliches angewandt. Besonders bevorzugt sind Sojabohnen.

Die meisten ölhaltigen Samen sind im Handel erhältlich als vollfette, geringfette oder entfettete Mehle oder Flocken und besitzen einenproteingehalt von ungefähr 30 bis 55% bezogen auf das Trockengewicht. Sojabohnenmehle mit geringem Fettgehalt werden hergestellt aus dem Preßkuchen der beim Auspressen von Öl aus Soja samen bei niedrigen Temperaturen erhalten wird. Entfettete Sojabohnenflocken werden hergestellt aus vollfetten Sojaflocken durch Extraktion des Öls mit einem organischen Lösungsmittel..Wahlweise können, entfettete Sojamehle hergestellt werden durch Vermählen von entfetteten Sojaflocken zu einem Mehl. Es ist besonders

- 5 609827/0 7 17

"bevorzugt, entfettete Samen von Ölpflanzen zu verwenden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird am besten durchgeführt, indem man eine wässrige Aufschlämmung aus den vollfetten, geringfetten oder entfetteten Schroten, Flocken oder Mehlen der Ölsamen herstellt, wobei die Aufschlämmung einen pHrWert im Bereich von ungefähr 5,1 bis ungefähr 5,9 besitzt. Vorzugsweise wird der pH-Wert auf ungefähr 5,5 eingestellt. Ein pH-Wert wesentlich unter 5,1 führt dazu, daß wenig oder kein Protein extrahiert wird. Ein pH-Wert wesentlich über 5,9 führt dazu, daß auch Proteine extrahiert werden, die keine funktionellen viskosen Eigenschaften besitzen. Der saure pH-Bereich wird durch Zugabe irgendeiner geeigneten Säure, wie citronensäure, Salzsäure, Phosphorsäure, Schwefelsäure oder einer ähnlichen aufrechterhalten.

Die wäßrige Aufschlämmung wird dann ausreichend lange gerührt, um die gewünschten säurelöslichen Proteine aus den Ölsamen zu extrahieren. Die spezielle Zeit hängt von der Temperatur und der Konzentration der Aufschlämmung ab. Im allgemeinen sollte die Extraktionstemperatur weniger als ungefähr 60⁰C betragen. Vorzugsweise liegt die Temperatur bei ungefähr 30 bis ungefähr 50⁰G. Eine optimale Extraktion wird bei ungefähr 40⁰G erreicht. Bei Temperaturen, die wesentlich über ungefähr 60⁰G liegen, wird die Ausbeute an der gewünschten Proteinfraktion stark verringert.

Die Konzentration an Ölsamenmaterial in der Aufschlämmung beträgt üblicherweise weniger als ungefähr 15$ (Gew./Vol.) bezogen auf das Gesamtvolumen. Vorzugsweise üegt die Konzentration im Bereich von ungefähr 8 bis ungefähr 12$ (Gew./Vol.). Sehr niedrige Konzentrationen sind aus wirtschaftlichen Gründen ungünstig und Konzentrationen die

- 6 609827/0717

höher liegen als ungefähr 15% ergeben ein zu dickes Medium.

Während die Auswahl der speziellen Kombination von Temperatur und Konzentrationsbedingungen in den angegebenen Bereichen weitgehend variieren kann, ist es wichtig, daß die gewählten Bedingungen nicht zu einer Denaturierung des Proteins und damit einem Verlust der Funktionalität des Proteins und Bildung von unerwünschten Aromen führen. Unter den bevorzugten Bedingungen wird die gewünschte Proteinfraktion aus dem Ölsamenmaterial in weniger als 30 Minuten extrahiert.

Um das Ölsamenmaterial vor einer unerwünschten Oxidation zu schützen, ist es günstig ein Antioxidans dem wäßrigen Extraktionsmedium zuzusetzen vor dem Suspendieren der Ölsamen. Vorzugsweise wird ein Antioxidans, wie Natriumsulfit in einer Konzentration von ungefähr 0,1 bis 1,0 Gew.-$,bezogen auf das Gewicht der Ölsamen,zugesetzt. Die Zugabe des Antioxidans ist zur Herstellung der gewünschte Proteinfraktion nicht notwendig«

Nach der Extraktion der erwünschten säurelöslichen Proteine aus dem Ölsamenmaterial wird der flüssige Anteil.der Aufschlämmung von dem unlöslichen Protein abgetrennt durch irgendein übliches Verfahren, wie Abfiltrieren oder Zentrifugieren. Der unlösliche Anteil der aus Proteinen, Kohlenhydraten und Zellsubstanzen besteht, die bei dem sauren pH-Bereich unlöslich sind, wird für weitere Konzentrierungs- und Isolierungsverfahren aufbewahrt.

Der abgetrennte flüssige Anteil der Aufschlämmung besteht im wesentlichen aus säurelöslichen Proteinen und säurelösliohen Kohlenhydraten. Das gewünschte Proteinprodukt wird von dieser abgetrennten Flüssigkeit durch übliche Verfahren, wie isoelektrische Ausfällung, ultrafiltration, umgekehrte Osmose usw. abgetrennt. Der Fachmann weiß, daß die isoelektrische Ausfällung eines Proteins aus einer

609827/0717

wäßrigen Dispersion durchgeführt werden kann, indem man den pH-Wert der Dispersion ungefähr auf den isoelektrischen Punkt des speziellen Proteins einstellt, d.h. den pH-Wert, bei dem die Wasserlöslichkeit des Proteins am geringsten 'ist. Ebenfalls bekannt sind die Verfahren der Ultrafiltration, umgekehrten Osmose usw., wo die Auswahl der semi-permeablen Membranen oder Kolloidfilter eine Trennung der Proteine von wäßrigen Dispersionen aufgrund ihres Molekulargewichts, der Größe oder Konfiguration erlaubt. Aus wirtschaftlichen Gründen ist die bevorzugte Maßnahme zur Abtrennung des gewünschten Proteinproduktes die isoelektrische Ausfällung.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die isoelektrische Ausfällung am besten erreicht durch Einstellung des pH-Wertes des abgetrennten flüssigen Anteils der Aufschlämmung auf ungefähr den isoelektrischen Punkt der betreffenden darin enthaltenen Proteine und Abtrennen des gewünschten Proteins, z.B. durch Zentrifugieren und Dekantieren. Die bei der isoelektrischen Ausfällung auftretende überstehende Flüssigkeit enthält isoelektrisch lösliche Proteine und Kohlenhydrate und wird verworfen. Der verbleibende isoelektrisch-unlösliche Niederschlag ist ein einzigartiges Proteinprodukt, das in Form einer viskosen Flüssigkeit mit einem Proteinfeststoffgehalt von ungefähr 40 bis 50 Gew.-% ausfällt. Die Eigenschaften dieses Proteinproduktes sind überraschend,da das nach üblichem Verfahren hergestelltes Proteinisolat,(protein isolate curd), das beim isoelektrischen pH-Wert ausgefällt worden ist, als fester Kuchen auftritt, der nicht mehr als 30 bis 35 Gew.-% Feststoffe enthält.

Der optimale isoelektrische pH-Wert hängt ab von dem speziellen als Ausgangsmaterial verwendeten ölhaltigen Samen. Im allgemeinen liegt er jedoch im Bereich von ungefähr 3,0 bis ungefähr 5»0. Bei diesem pH-Bereich schwankt die Viskosität des gewonnenen Proteinproduktes in weiten Grenzen. Wenn z.B. Sojamehl als Ausgangsmaterial verwendet

6 0 9 8 2 7/0717

wird, ist der optimale pH-Wert für die Ausfällung des gewünschten Proteinproduktes im Bereich von ungefähr 3,5 bis ungefähr 4,8. Bei einem pH-Wert von 3»5 ist ein solches Proteinprodukt äußerst viskos und zeigt eine geringe Fluidität. Wenn der pH-Wert von ungefähr 3,5 auf ungefähr 4,8 erhöht wird, nimmt die Viskosität schnell ab bis bei einem pH-Wert von ungefähr 6,0 eine minimale Viskosität erreicht wird. Der pH-Wert eines solchen Proteinproduktes, das eine besonders günstige Fluidität besitzt, beträgt ungefähr 4,4 bis ungefähr 4,8.

Während das erfindungsgemäß hergestellte Proteinprodukt, wenn das erwünscht ist, in viskosem, flüssigen Zustand verwendet werden kann, kann es auch unter geeigneten Bedingungen,bei denen das Protein nicht denaturiert wird, getrocknet werden. Derartige Trocknungsverfahren, die angewandt werden können, umfassen ein Gefriertrocknen ,Trocknen durch Versprühen bei niedriger Temperatur, Vakuumtrocknen und ähnliches.

Das erfindungsgemäß hergestellte Proteinprodukt ist ein außerordentlich mildes Produkt, das keine zugesetzten Salze enthält und keinen unerwünschten Geschmack und Geruch besitzt, wie er üblicherweise bei den. bekannten Proteinprodukten aus Ölfrüchten auftritt. Die Fluidität des Produktes ist ein deutlicher Vorteil für die Handhabung und das Pumpen des Produkts. Die unüblichen Viskositätseigenschaften des Produktes können weitgehend variieren, hängen jedoch im wesentlichen von der Temperatur, dem pH-Wert und der Feststoff konzentrat! on ab. Bei geeigneter Auswahl der Bedingungen kann nahezu jede Viskosität für einen speziellen Zweck erreicht werden.

Bei Raumtemperatur enthält das aus Sojabohnen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Proteinprodukt 40 bis 50 Gew.-% Proteinfeststoffe bei einem pH-Wert von ungefähr 4,4 bis 4,8 underinnert in der Konsistenz und Viskosität

6 0 9 8 2 7/0717

stark an "bekannte Proteinlösungen, die vorher mit einer starken Base behandelt worden sind. Es besitzt jedoch nicht die gleichaathixotropen Eigenschaften, wie diese bekannten Lösungen. Wenn die Temperatur dieses Proteinproduktes erhöht wird, nimmt die Viskosität schnell ab und das Produkt wird flüssiger. Die Viskosität nimmt mit zunehmender Temperatur weiter ab bis zu einer Temperatur von ungefähr 90⁰C, bei der das Proteinprodukt zu einem festen texturierten, irreversiblen/ koaguliert. Der Feststoffgehalt des Proteinproduktes ist eine seiner ungewöhnlichen Eigenschaften. Z.B. enthält das Proteinprodukt, das bei Raumtemperatur und einem pH-Wert von 4,6 aus Sojabohnen erhalten worden ist, ungefähr 40 Gew.-% Proteinfeststoffe, wenn es zunächst isoliert wird. Anschließend gibt es jedoch Wasser ab, bis der Feststoffgehalt ungefähr 50 Gew.-% beträgt. Mit zunehmenden Feststoffgehalt nimmt auch die Viskosität des Proteinproduktes zu. Wenn mit Wasser gewaschen werden soll, um restliche Kohlenhydrate zu entfernen, ist die einzigartige Fähigkeit des Proteinproduktes, Wasser abzuscheiden, ein deutlicher Vorteil. Das Waschen kann auf irgendeine geeignete Weise durchgeführt werden, ohne daß der Proteinfeststoffgehalt des Proteinproduktes verringert wird. Der Fachmann weiß, daß bekannte, halbfeste Isolate (isolate curds) und Mesophasen nicht mit Wasser gewaschen werden können, ohne daß der Feststoffgehalt verringert wird und weitere zeitraubende Verfahren erforderlich sind, um die Produkte abzutrennen und zu reinigen. Um den Feststoffgehalt des erfindungsgemäßen Proteinproduktes zu verringern, ist es notwendig, den pH-

_/=über
Wert auf/ungefähr 5»0 einzustellen.

Es hat sich gezeigt, daß das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Proteinprodukt, je nach Wunsch, durch irgendein übliches Verfahren wie Naß- oder Trockenspinnen, Extrudieren oder Kreppen verarbeitet werden kann. Z.B. ist es aufgrund der Viskosität und des hohen Proteinfeststoffgehalts möglich, das viskose Proteinprodukt direkt zu ver-

../10 609827/07 17

spinnen oder zu extrudieren, ohne die alkalische Behandlung, die für bekannte Protein-Isolate erforderlich ist. Proteinhaltige Fasern können hergestellt werden, indem man das viskose Proteinprodukt durch eine Spinndüse in ein Koagulationsmedium preßt. Aufgrund der Wärmekoagulierbarkeit können Fasern hergestellt werden, indem man das Proteinprodukt in irgendein heißes, gasförmiges oder flüssiges Medium mit einer Temperatur über ungefähr 90⁰C spinnt. Die so hergestellten Fasern zeigen eine ausgezeichnete Zugfestigkeit und Elastizität und sind fester' als auf übliche Weise hergestellte proteinhaltige Fasern. Da. stark alkalische und salzhaltige Bedingungen vermieden werden, werden die funktioneilen Eigenschaften des Proteins nicht verändert und ein sehr geringer Salzgehalt, besonders Natriumsalzgehalt erreicht.

Aufgrund der günstigen Wärmekoagulationseigenschaften kann das erfindungsgemäße Proteinprodukt auch als in der Wärme festwerdendes Bindemittel für andere eßbare Substanzen verwendet werden. Z.B. ist es möglich, pflanzliche Proteinprodukte wie geformte oder gesponnene Fasern und/oder natürliche Fleischprodukte wie getrocknete oder rohe Fleischstücke mit dem Proteinprodukt zusammenzubringen und das Gemisch bei einer Temperatur über ungefähr 90⁰C zu verfestigen, wobei man ein ausgezeichnetes Fleischanaloges erhält. Oberhalb ungefähr 90°C koaguliert das Proteinprodukt und bildet eine ausgezeichnet kaubare texturierte Proteinmatrix. Bei dieser Verwendung kann das Proteinprodukt als teilweiser oder vollständiger Ersatz für bekannte Bindemittel wie Eialbumin, Kasein, Molkenprotein und ähnliches verwendet werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden, nicht einschränkenden Beispiele näher erläutert:

Beispiel 1

22,7 kg entfettetes Sojamehl und 227 g Natriumsulfit wurden in 227 1 Leitungswasser von 40°C, dessen pH-Wert durch Zu-

../11 6 0 9827/0717

gäbe von Phosphorsäure auf 5,5 eingestellt war, suspendiert. Das ergab eine Feststoffkonzentration von 10 Gew.-% Sojamehl, berechnet als Gewicht/Volumen. Die wäßrige Suspension wurde 30 Minuten unter Rühren auf einem pH-Wert von ^,^ gehalten, um die löslichen Proteine und Kohlenhydrate zu extrahieren. Der flüssige Anteil der Suspension wurde dann von dem unlöslichen festen Material abzentrifugiert. Die abgetrennte Flüssigkeit, die die extrahierten Proteine und Kohlenhydrate enthielt, wurde durch Zugabe von Phosphorsäure zur Ausfällung des Proteins auf einen pH-Wert von 4,5 eingestellt. Das ausgefallene Protein wurde dann von der Flüssigkeit abzentrifugiert. Es war eine viskose Flüssigkeit. Es wurde analysiert und zeigte die in Tabelle I angegebenen chemischen und physikalischen Eigenschaften. Bei den folgenden Beispielen ist die Ausbeute angegeben als Gew.-%, bezogen auf das gesamte Ausgangsmaterial.

Tabelle I

Feuchtigkeit

Feststoffe

Ausbeute auf trockener Basis Kjeldahl Protein (N χ 6,25) Aschen

Kohlenhydrate

Viskosität (22°C, pH 4,39)

Viskosität (37°C, pH 4,39)

Viskosität (53°C, pH 4,39) Koagulati ons-Temp e ratür

Die in der obigen Tabelle angegebenen Analysenwerte zeigen einige einzigartige Eigenschaften des erfindungsgemäßen Proteinprodukts. Dem Fachmann ist offensichtlich, daß diese Kombination von hohem Proteinfeststoffgehalt und Viskosität, die das erfindungsgemäße Proteinprodukt besitzt, mit bekann-

../12 609827/07 17

	50 %
	50 %
	10,9 %
	80,6 %
	4,18 %
	14,84 %
200	000 cP
41	600 cP
17	600 cP
	90°C

ten Protein-Isolaten nicht erreichbar war. Wie aus der Tabelle hervorgeht, wurden die Viskositäten bei einem Bereich verschiedener Temperaturen gemessen und es zeigte sich, daß sie mit zune.'imender Temperatur abnahmen. Das Viskositätsverhalten unterscheidet sich deutlich von den durch Alkali,Wärme oder Salz erzeugten Eigenschaften bekannter Proteinprodukte.

Das Proteinprodukt des Beispiels 1 wurde der Ultrazentrifugierung unterworfen. Das Proteinprodukt wurde in einer Phosphatpufferlösung mit einem pH-Wert von 7,6 und einer Ionenstärke von 0,5, die 0,01 Mol Mercaptoäthanol enthielt, gelöst. Die das gelöste Proteinprodukt enthaltende Pufferlösung wurde dann zwei Stunden gerührt und einen Tag gegen einen Puffer mit einer Ionenstärke von 0,5 dialysiert und zur Entfernung von suspendierten Produkten zentrifugiert. Die so hergestellte Probe wurde dann in einer Ultrazentrifuge mit einer Spitzengeschwindigkeit von 60 000 UpM analysiert. Bezogen auf die relativen Sedimentationsgeschwindigkeiten in der Ultrazentrifuge war das Proteinprodukt aus drei Proteinkomponenten zusammengesetzt. Die drei Komponenten wurden durch ihre Svedberg-Konstanten (S) als 2S, 7S und 9,9S identifiziert. Es zeigte sich, daß das Proteinprodukt, bezogen auf die relative Größe der Peaks mehr als 70 % der Komponente 7S besaß. Aus der Literatur ist bekannt, daß die so identifizierten Proteinkomponenten die folgende Molekulargewichtsbereiche besitzen: 2S besitzt ein Molekulargewicht von ungefähr 20 000 bis 30 000, 7S ein Molekulargewicht von ungefähr 180 000 bis 300 000 und 9,9S ein Molekulargewicht von mehr als 300 000. Im Gegensatz dazu hat es sich gezeigt, daß die bekannten Protein-Isolate, die auf ähnliche Weise analysiert worden sind, nur ungefähr 25 bis 30 % der Proteinkomponente 7S enthalten. Diese Untersuchungen zeigen die einzigartige Natur des erfindungsgemäßen Proteinpröduktes.

../13

6 0 9827/0717

Beispiel 2

Dieses Beispiel zeigt die Auswirkung des pH-Wertes auf die Extraktion des gewünschten Proteinproduktes. Es wurden getrennte Aufschlämmungen hergestellt, jeweils enthaltend 1500 g entfettetes Sojamehl und 15 g Natriumsulfit, suspendiert in 15 1 Leitungswasser von 22°C (10 % Sojamehl Gew./ Vol.). Zu jeder Aufschlämmung wurde ausreichend 10-%ige Phosphorsäure zugegeben, um den pH-Wert der Aufschlämmung auf einen ausgewählten Wert zwischen 5 und 6 einzustellen. Jede Aufschlämmung wurde dann 30 Minuten gerührt, um die löslichen Proteine und Kohlenhydrate zu extrahieren. Das lösliche Protein jeder Aufschlämmung wurde dann von dem Feststoffanteil abzentrifugiert. Zu der überstehenden Flüssigkeit, enthaltend die extrahierten Proteine und Kohlenhydrate, wurde:, dann ausreichend 10 Gew.-%ige Phosphorsäure zugegeben, um den pH-Wert der Lösung auf ungefähr 4,6 zu bringen und das Protein auszufällen. Das ausgefällte Protein wurde von der überstehenden Flüssigkeit abzentrifugiert.

Die Ausbeute und physikalischen Eigenschaften des so hergestellten Proteinproduktes wurden verglichen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II angegeben.

Tabelle II

Extraktions-pH Ausbeute(Gew. -%) physikalische Erscheinung

5,0 1,3 weiche, weiße Masse

5,2 1,2 viskose Flüssigkeit

5,4 4,6 viskose Flüssigkeit

5,6 8,5 viskose Flüssigkeit

5,8 11,2 hochviskose Flüssigkeit

6,0 19,5 klebrige, teigartige Masse

../14

609827/0 7 17

Aus den. in der oben angegebenen Tabelle ersichtlichen Werten geht hervor, daß die Ausbeute und die physikalische Erscheinung des Proteinproduktes von dem Extraktions-pH-Wert abhängen. Wie man sieht, nimmt die Ausbeute an Proteinprodukt mit zunehmendem pH-Wert zu und die physikalische Erscheinung ändert sich zwischen pH 5,0 und 5,2 und zwischen pH 5,8 und 6,0 sehr stark. Dieses Beispiel zeigt, daß die gewünschte Proteinfraktion erhalten wird durch Extraktion bei einem pH-Wert von ungefähr 5,1 bis ungefähr 5,9.

Beispiel 3

Dieses Beispiel zeigt die Einwirkung der Extraktionstemperatur auf die Ausbeute an dem gewünschten Proteinprodukt. Getrennte Aufschlämmungen von entfettetem Sojamehl wurden auf die in Beispiel 2 beschriebene Weise hergestellt, wobei der pH-Wert bei der Extraktion auf 5,5 eingestellt wurde. Die Temperatur des zur Herstellung der Aufschlämmungen verwendeten Leitungswassers wurde vorher auf eine bestimmte Temperatur zwischen 20 und 75 C eingestellt. Diese Aufschlämmung wurde auf die in Beispiel 2 beschriebene Weise behandelt und das ausgefällte Proteinprodukt gesammelt. Die Ausbeute an dem nach dem oben angegebenen Verfahren erhaltenen Proteinprodukt wurde verglichen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle III angegeben.

Tabelle III

Extraktions- Gewicht des aus- Gew.-% Feststoffe Ausba temperatur gefällten Produktes(g) Feststoffe (g) (Gew.¹ .

20°C	276
40°C	328
55⁰C	146
75°C	62

46	127	8,5
50	164	10,9
50	73	4,9
28	17,4	1,2

../15

609827/0 7 17

Diese Ergebnisse zeigen deutlich, daß die Ausbeute an Proteinprodukt von der Extrakt!onstemperatür abhängt. Optimale Ausbeuten werden bei 40⁰C erhalten und minimale Ausbeuten bei Temperaturen von ungefähr 75⁰C oder darüber. Innerhalb des bevorzugten Temperaturbereichs enthält das Proteinprodukt ungefähr 40 bis 50 Gew.-% Feststoff. Oberhalb ungefähr 75⁰C sind die Ausbeute und der Feststoffgehalt des gewünschten Proteinproduktes deutlich verringert.

Beispiel 4

Dieses Beispiel zeigt die Einwirkung des pH-Wertes auf die Ausbeute und die physikalischen Eigenschaften des gewünschten Proteinproduktes. 27,25 kg entfettetes Sojamehl wurden in 227 1 Leitungswasser von Raumtemperatur, das auf einen pH-Wert von 5,5 eingestellt war, gelöst und 30 Minuten gerührt (10 % Sojamehl Gew./Vol.). Der flüssige Anteil der Suspension wurde von dem festen Anteil durch Zentrifugieren abgetrennt. Die abgetrennte Flüssigkeit wurde in vier gleiche Teile aufgeteilt. Zu jedem Anteil wurde ausreichend Phosphorsäure zugegeben, um den pH-Wert der Flüssigkeit auf einen ausgewählten Wert zwischen 3,0 und 4,8 einzustellen, um das Protein auszufällen. Das aus jedem flüssigen Anteil ausgefällte Protein wurde dann abzentrifugiert. Die Ausbeute und die physikalischen Eigenschaften des so erhaltenen Proteinproduktes wurden verglichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV angegeben.

Tabelle IV

Physikalische Erscheinung

quarkartiger Kuchen hochviskose Flüssigkeit viskose Flüssigkeit niederviskose Flüssigkeit

../16 6 0 9 8 2 7/0717

pH-Wert bei der	Ausbeute
Ausfällung	(Gew.-%)
3,0	9,3
4,0	8,9
4,6	8,6
4,8	7,7

Aus diesen Werten geht hervor, daß der pH-Wert bei der Ausfällung einen mäßigen Einfluß auf die Ausbeute des gewünschten Proteinproduktes besitzt und einen größeren Einfluß auf die physikalische Erscheinung. Maximale Ausbeuten werden erzielt bei einer Ausfällung bei einem pH-Wert von ungefähr 3,0. Bei einem pH-Wert wesentlich unter ungefähr 4,0 fällt das Protein als quarkartiger Kuchen aus, während ein bei einem pH-Wert von 4,0 und darüber ausgefälltes Protein eine größere Fluidität besitzt. Es ist interessant, festzustellen, daß₍während ein bei einem pH-Wert unter ungefähr 4,0 ausgefälltes Protein eine quarkartige Substanz ist, eine anschließende pH-Einstellung auf einen Bereich von 4 bis 4,5 ein flüssiges Proteinprodukt ergibt. Bekannte quarkartige Proteinisolate besitzen diese Viskositätscharakteristika nicht.

Beispiel 5

Dieses Beispiel zeigt die Herstellung gesponnener Proteinfasern aus dem erfindungsgemäßen Proteinprodukt. Ein Teil des viskosen flüssigen Proteinproduktes, das nach dem Verfahren des Beispiels 1 hergestellt worden war, mit einem Gehalt an Proteinfeststoffen von ungefähr 50 % bei einem pH-Wert von 4,5,wurde durch eine Spinndüse mit einem Durchmesser von ungefähr 12,-7mmjnauf 90⁰C erwärmtes Wasser gepreßt, um Fasern herzustellen. Die Spinndüse besaß ungefähr 60 Löcher, die eine gleichmäßige Weite von etwa 0,2 mm besaßen. Die entstehenden Fasern waren außerordentlich elastisch. Wenn man sie in den Mund nahm und kaute, zeigten die Fasern Kaueigenschaften, die denjenigen von echtem Fleisch entsprachen.

Beispiel 6

Dieses Beispiel zeigt die Anwendung des erfindungsgemäßen Produktes als Bindemittel zur Herstellung eines Fleischanalogen. Ein Teil des nach Beispiel 1 erhaltenen viskosen, flüssigen Proteinproduktes wurde auf einen pH-Wert von ungefähr 5,5 gebracht und einer Masse zur Herstellung eines

609827/0717 "^/17

Fleischanalogen zugesetzt, die die folgende Zusammensetzung besaß:

Bestandteil

texturiertes pflanzliches Protein Wasser Fett und Emulgatoren Stärke Proteinfraktion nach Beispiel 1

Das Gemisch wurde in eine Form gegeben und 30 Minuten bei 104°C erhitzt (retorted). Das Produkt wurde dann in gleichmäßige Scheiben geschnitten und gebraten.

Es wurden zwei Vergleichsgemische auf ähnliche Weise hergestellt. Das erste Gemisch wurde als negativer Vergleich hergestellt, enthaltend kein Bindemittel. Das zweite Gemisch wurde als positiver Vergleich hergestellt, enthaltend das übliche Bindemittel Eialbumin anstelle des erfindungsgemäßen Proteinproduktes. Jedes Gemisch wurde dann geformt, erhitzt, in Scheiben geschnitten und gebraten, wie oben beschrieben.

Die gebratenen Produkte wurden bezüglich des Gefühls im Mund und der Textur (organoleptische Eigenschaften) verglichen. Das gebratene Fleischanaloge, das mit dem erfindungsgemäßen Proteinprodukt hergestellt worden war und die positive Vergleichssubstanz, die Eialbumin enthielt, waren in dem sich im Munde ergebenden Gefühl ähnlich und besaßen eine ausgezeichnete Textur. Das bei dem negativen Vergleich erhaltene Produkt, das kein Bindemittel enthielt, ergab ein

unangenehmes Gefühl im Mund und eine weiche Textur.

Die Leichtigkeit und die geringen Kosten bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Produktes, verglichen mit den bekannten Bindemitteln, stellen einen deutlichen Vorteil für die Herstellung von Fleiöchanalogen dar.

609827/0 7 1 7 ../Patentansprüche

Claims

Patentansprüche

1. Wärmekoagulierbares, viskoses Proteinprodukt, dadurch gekennzeichnet , daß es erhalten worden ist durch

a) Herstellen einer wäßrigen Aufschlämmung von ölhaltigem Samenmaterial mit einem pH-Wert der Aufschlämmung von ungefähr 5,1 bis ungefähr 5,9;

b) Abtrennen des flüssigen von dem festen Anteil der Aufschlämmung und

c) Gewinnung des Produktes aus der Flüssigkeit.

2. Verfahren zur Herstellung eines Produktes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man

a) eine wäßrige Aufschlämmung aus einem ölhaltigen Samenmaterial herstellt mit einem pH-Wert von ungefähr 5,1 bis ungefähr 5,9,

b) den flüssigen von dem festen Anteil der Aufschlämmung abtrennt und

c) das Proteinprodukt aus der flüssigen Phase gewinnt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß man als ölhaltiges Samenmaterial entfettete Hülsenfrüchte verwendet und die Feststoffkonzentration weniger als ungefähr 15 % (Gew./Vol.), bezogen auf das Gesamtvolumen, beträgt.

4. Verfahren nach Ansprüchen 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß man als entfettetes Hülsenfruchtmaterial Sojabohnen verwendet und die Temperatur der wäßrigen Aufschlämmung auf unter 60⁰C hält.

INSPECTED

609827/0717

5. Verfahren nach Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß man die wäßrige Aufschlämmung auf einem pH-Wert von ungefähr 5,5 und einer Temperatur von ungefähr 30 bis 5O⁰C hält.

6. Verfahren nach Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß man zu der wäßrigen Aufschlämmung ein Antioxidans zusetzt.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß man die wäßrige Aufschlämmung rührt.

8. Verfahren nach Ansprüchen 2 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß man das entfettete Hülsenfruchtmaterial in einer Feststoffkonzentrat!on von ungefähr 8 bis ungefähr 12 % (Gew./VoI), bezogen auf das Gesamtvolumen, verwendet, der pH-Wert ungefähr 5,5 und die Temperatur ungefähr 40°C beträgt.

9. Verfahren nach Ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß man das wärmekoagulierbare viskose Proteinprodukt aus der abgetrennten Flüssigkeit durch isoelektrische Ausfällung gewinnt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß man die Ausfällung durch Einstellung des pH-Wertes auf ungefähr 3,0 bis 5,0 durchführt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert auf ungefähr 4,4 Ms 4,8 einstellt.

12. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch ge-· kennzeichnet , daß man das koagulierbare viskose

609827/0 7 17

Proteinprodukt aus der abgetrennten Flüssigkeit durch Ultrafiltration gewinnt.

13. Verwendung des Proteinproduktes nach Anspruch 1 zur Herstellung von proteinhaltigen Fasern.

14. Verwendung des Proteinproduktes nach Anspruch 1 zur Herstellung eines Fleischanalogen.

609827/0717