DE2557782C3

DE2557782C3 - Wärmekoagulierbares viskoses Proteinprodukt, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung

Info

Publication number: DE2557782C3
Application number: DE2557782A
Authority: DE
Inventors: Michael Worthington Ohio Shemer (V.St.A.)
Original assignee: Miles Laboratories Inc
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1974-12-23
Filing date: 1975-12-22
Publication date: 1978-12-07
Also published as: IT1052531B; NL163416B; CA1073733A; NL7514927A; FR2295702B1; GB1515689A; USB535944I5; DE2557782B2; IL48528A0; JPS5424452B2; DE2557782A1; BE836820A; ZA757395B; FR2295702A1; IL48528A; ES443353A1; US4188399A; JPS5186149A; NL163416C; AU8687375A

Description

Die Erfindung betrifft ein wärmekoagulierbares viskoses Proteinprodukt, das aus ölhaltigen Samen hergestellt und zur Herstellung von Fleischanalogen verwendet wird.

Die Notwendigkeit, eine wachsende Weltbevölkerung mit proteinhaltigen Nahrungsmitteln zu versorgen, hat die Wissenschaftler veranlaßt, Nicht-Fleischproteinquellen im Hinblick auf ihre Nutzbarmachung zu untersuchen. Das in pflanzlichen Produkten, besonders in ölhaltigen Samen enthaltene Protein ist eine wertvolle Proteinquelle für die menschliche Ernährung. Da aber natürliches Protein sehr empfindlich auf die scharfen Bedingungen bei Extraktions- und Fraktionierungsverfahren reagiert, stellt diese übliche Gewinnung von funktionellem Protein mit hohem Nährwert, das zu schmackhaften fleischartigen Nahrungsmitteln verarbeitet werden kann, aus ölhaltigem Pflanzenmaterial ein Haupthindernis für die allgemeine Anwendung dieser Ausgangsstoffe dar. In zahlreichen Arbeiten wurde daher versucht, die vorhandenen Extraktions- und Fraktionierungsverfahren zu verbessern.

Bekanntlich enthalten ölhaltige Samen eine große Anzahl von Proteinen, Kohlenhydraten, Salzen und anderen in Zellen vorkommenden Substanzen. Aus diesem komplexen Gemisch müssen die Proteine extrahiert und fraktioniert werden, um für die Ernährung geeignete Produkte zu erhalten. Die Extrahierbarkeit der Proteine aus diesem Gemisch in

ίο den ölliefernden Pflanzen wird durch zahlreiche Faktoren wie Temperatur, pH-Wert und Salzkonzentration stark beeinflußt Beispielsweise ist der Hauptteil der Gesamtproteine, die in Sojabohnen zur Verfügung stehen, in einer wäßrigen Lösung mit pH-Wert 3,5 bis 6,0 weitgehend unlöslich. Bei dem üblichen, auf dieser Unlöslichkeit beruhenden Extraktions- and Fraktionierungsverfahren wird daher das Protein zunächst in einem stark alkalischen wäßrigen Medium mit pH-Wert über 6,0 in Lösung gebracht und dann bei seinem mittleren isoelektrischen Punkt pH 4 bis 5, ausgefällt isoliert und getrocknet Das auf diese Weise isolierte Protein eignet sich aufgrund seiner Eigenschaft als Emulgator als Bindemittel sowie als Hauptstruktursubstanz für Fleischanaloge, die durch Verspinnen und Heißgeliertechniken hergestellt werden. Nachteilig an diesem weitverbreitet angewandten Verfahren ist die scharfe alkalische Behandlung, mit der die Proteine aus den Samen in Lösung gebracht oder anschließend erneut in Lösung gebracht und schließlich zum Faserspinnen oder Extrudieren geliert werden, und die zu einer gewissen, teilweise irreversiblen Degenerierung des Proteins und dem Verlust seiner physioelastischen Eigenschaften führt Außerdem sind die Proteine, die durch Ausfällen aus sauren Salzlösungen gewonnen werden, unweigerlich durch große Mengen absorbierter Salze, die durch ausgiebiges Waschen nur teilweise entfernt werden können, verunreinigt. (Im Sinne dieser Beschreibung beziehen sich die Begriffe »Ausfällen« und »Niederschlag« nicht nur auf Feststoffe, sondern auch auf viskose Flüssigkeiten.)

Es besteht Bedarf nach einem Verfahren, mit dessen Hilfe sich ein hoch funktionelles und wärmekoagulierbares Proteinprodukt herstellen läßt, das nicht auf übliche Weise unter stark alkalischen Bedingungen behandelt worden und nicht durch absorbierte Salze verunreinigt ist Eine der bekannten Probleme konnten bereits durch das aus der GB-PS 12 65 661 bekannte Verfahren gelöst werden. Bei diesem Verfahren werden die stark alkalischen Bedingungen dadurch vermieden, daß man die pflanzlichen Proteine in Form einer Mesophase, d. h. eines Proteins, das bei einem pH-Wert von 3 bis 9 durch ein im wäßrigen Medium gelöstes Salz in Lösung gehalten wird, herstellt Bei diesem Verfahren werden die Proteine aus entfetteten Ölpflanzensamen in einem wäßrigen Medium in Lösung gebracht und bei einem pH-Wert von 4 bis 6 ausgefällt. Dann wird ein wasserlösliches Salz zu einer wäßrigen Suspension des frisch abgetrennten, isolierten Proteins gegeben, und zwar in einer Konzentration, bezogen auf eine minimale lonenstärke von 0,2, berechnet auf den Wassergehalt des Mittels. Dieses Gemisch wird dann zentrifugiert; dabei scheidet sich eine dichte (hoch viskose) Mesophase aus flüssigem wäßrigem Protein ab. Diese Mesophase zeichnet sich durch ihre Fließfähigkeit und ihre hohe

es Konzentration an gelöstem Protein bei einem pH-Wert, bei welchem noch kein Abbau des Proteins stattfindet, aus und kann deshalb ohne weitere Behandlung zur Herstellung von Spinnfasern oder als unter Wärmeein-

wirkung fest werdendes Bindemittel für andere eßbare Substanzen eingesetzt werden. Nachteiligerweise ist auch das nach diesem Verfahren hergestellte Protein mit verhältnismäßig großen Salzmengen verunreinigt, ohne die jedoch die Mesophase, die sich durch ihre einzigartigen Eigenschaften auszeichnet, nicht hergestellt werden kann.

Es besteht somit weiterhin Bedarf nach einem Verfahren, das die Herstellung eines wärmekoagulierbaren viskosen Proteinproduktes ermöglicht, welches weitgehend salzfrei erhalten wird.

Erfindungsgemäß wird nun ein solches wärmekoagulierbares viskoses Proteinprodukt zur Verfügung gestellt Dieses Proteinprodukt wird dadurch erhalten, daß man eine wäßrige Aufschlämmung des ölsamenmaterials mit pH-Wert 5,1 bis 5,8 bei einer Temperatur von unter 6O⁰C herstellt, den flüssigen Anteil von dem festen Anteil der Aufschlämmung abtrennt und die Proteinfraktion aus der abgetrennten flüssigen Phase in an sich bekannter Weise gewinnt

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß eine sprunghafte Änderung der physikalischen Eigenschaften des isolierten Proteinproduktes dann eintritt, wenn bei der Extraktion in der Aufschlämmung ein pH-Wert von 5,8 statt 6,0 eingehalten wird. Hierzu wurden folgende Vergleichsversuche mit Sojaproteinfraktionen aus Sojamehl durchgeführt:

Es wurden mehrere Aufschlämmungen hergestellt, die jeweils 200 g entfettetes Sojamehl und 2 g Natriumsulfat, suspendiert in 2 1 destilliertem Wasser von 3O⁰C, enthielten und mit lO°/oiger (Gew7Vol.) Phosphorsäure auf verschiedene pH-Werte zwischen 5,5 und 6,0 eingestellt wurden. Jede Aufschlämmung wurde 30 Minuten gerührt, 10 Minuten mit 5000 UpM zentrifugiert und der lösliche Anteil von dem festen Anteil abgetrennt Zu jeder überstehenden Flüssigkeit wurde ausreichend 10%ige Phosphorsäure gegeben, um den pH-Wert der Lösung auf 4,5 einzustellen und das Protein auszufällen. Das ausgefällte Protein wurde abzentrifugiert

a) Die Viskosität des so erhaltenen Proteinproduktes wurde mit Hilfe eines aufzeichnenden Brookfield-Viskosimeters mit Platte und Kegel (Modell Nr. HBT-C/P mit einem Kegel aus korrosionsfreiem Stahl CP51, 1,565°

Tabelle
Gelcharakteristika

Kegel, Durchmesser 2,4 cm) mit einer Geschwindigkeit von 1,0 UpM bei einer Temperatur von 40⁰C bestimmt Die Viskositätswerte sind in der Zeichnung, Fig.A, angegeben. Daraus geht deutlich hervor, daß die Viskositäten des Produktes von einem pH-Wert von 5,5 bis 5,8 gleichmäßig zunehmen, daß sie jedoch bei einem pH-Wert von 5,9 und 6,0 sich drastisch ändern, was die überraschenden Unterschiede zwischen den erhaltenen Produkten deutlich macht

b) Die Geleigenschaften der in der Wärme koagulierten Produkte wurden mit Hilfe eines Instron-Textrometers (Modell TM) mit einem Kolben mit Durchmesser von 0,635 cm auf folgende Weise bestimmt 30 g des Produktes wurden in ein 30-ml-Becherglas (Pyrex Nr. 1000, 3 ei durchmesser) gegeben und 20 Minuten auf 100°·^ irhitzt Das Produkt wurde dann auf Raumtemperatur (ungefähr 20 bis 22°C) abgekühlt und in 2,5 cm dicke Streifen geschnitten. Die folgenden Texturparameter wurden durch wiederholtes Eindriikken des Kolbens in die Probe mit einer Geschwindigkeit von 2,54 cm/Minute und Messen der Eindrückkraft und Entfernung des Kolbens gemessen.

A. Härte:

Maximale Kraft, die erforderlich ist, um ein Eindringen des Kolbens auf eine bestimmte Tiefe in die Probe zu erreichen;

B. Zähigkeit:

Arbeit, die beim ersten Eindrücken des Kolbens in die Frobe geleistet wird;

C. Kohäsivität:

Verhältnis der während des zweiten Eindrückens des Kolbens in die Probe erforderlichen Arbeit zu der beim ersten Eindrücken des Kolbens in die Probe erforderlichen Arbeit;

D. Gummiartiger Charakter:
Produkt aus Härte und Kohäsivität;

E. Kaubarkeit:

Arbeit, die erforderlich ist, um den Kolben nach dem ersten Eindrücken aus der Probe zu entfernen.

Man erhielt die in der folgenden Tabelle angegebenen Werte:

pH bei der
Extraktion

Hirte
kg

Zähigkeit
kg/cm

Kohäsivität	Gummiartiger	Kaubarkeit
	ν^ΠαΓοΚίεΓ	kg/cm
0,52	3,6	27,4
0,50	3,8	18,9
0,48	3,9	22,4
0,52	sä	32,0
0,53	6,9	36,7
0,52	5,9	19,5

5,5 5,6 5,7 53 53 6,0

7,6

8,2

9,9

123

11,4

114,8
1193
126,8
140,0
176,4
150,0

Aus diesen Werten geht hervor, daß eine drastische Änderung der Härte, Zähigkeit, des gummiartigen Charakters und der Kaubarkeit zwischen pH 5,8 und 6,0 eintritt. Ebenso geht hervor, daß die Gelcharakteristika bei pH 5,8 und darunter deutlich anders sind als bei pH 6,0.

Das zur Herstellung des erfindungsgemäßen Proteinproduktes geeignete Ausgangsmaterial sind ölhaltige Samen wie Hülsenfrüchte, Rapssamen, Safran und Sonnenblumenkerne. Vorzugsweise werden Hülsenfrüchte, z. B. Bohnen und Linsen sowie Erdnüsse und Sojabohnen eingesetzt; besonders bevorzugt werden Sojabohnen.

Die meisten Ölsamen-Ausgangsprodukte sind im

bi Handel als vollfette, teilweise oder vollständig entfettete Mehle oder Flocken mit einem Proteingehalt von etwa 30 bis 55%, bezogen auf die Trockensubstanz, erhältlich. Sojabohnenmehle mit geringem Fettgehalt

werden aus dem Preßkuchen hergestellt der beim Auspressen von Öl aus Sojasamen bei niederen Temperaturen erhalten wird. Entfettete Sojabohnennocken werden aus vollfetten Sojabohnonflocken durch Extraktion des Öls mit einem organischen Lösungsmittel hergestellt Wahlweise können entfettete Sojabohnenmehle auch durch Vermählen von entfetteten Sojabohnenflocken erhalten werden. Bevorzugt werden zur Herstellung des erfindungsgemäßen Proteinproduktes entfettete Samen von Ölpflanzen eingesetzt

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Proteinproduktes wird zunächst eine wäßrige Aufschlämmung mit pH-Wert 5,1 bis 5,8 aus den vollfetten, teilweise oder vollständig entfetteten Schroten, Flocken oder Mehlen der ölsamen hergestellt Vorzugsweise wird der pH-Wert der Aufschlämmung auf 5,5 eingestellt Bei einem pH-Wert wesentlich unter 5,1 wird wenig oder gar kein Protein extrahiert. Bei einem pH-Wert wesentlich über 5,8 werden auch Proteine extrahiert, die keine funktioneilen viskosen Eigenschaften besitzen. Der gewünschte saure pH-Bereich wird durch Zugabe einer Säure wie Citronensäure, Salzsäure, Phosphorsäure oder Schwefelsäure eingestellt bzw. 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 60° C betragen. Vorzugsweise liegt die Temperatur bei 30 bis 50° C. Eine optimale Extraktion wird bei 40° C erreicht. Bei Temperaturen, die wesentlich über 60°C liegen, wird die Ausbeute an gewünschter Proteinfraktion stark verringert.

Die Konzentration an ölsamenmaterial in der Aufschlämmung beträgt üblicherweise weniger als 15% (Gew-/Vol.), bezogen auf das Gesamtvolumen. Vorzugsweise liegt die Konzentration im Bereich von 8 bis 12% (Gew7Vol.). 3ehr niedrige Konzentrationen sind aus wirtschaftlichen Gründen ungünstig und Konzentrationen über etwa 15% ergeben ein zu dickes Medium.

Die Auswahl der speziellen Kombination von Temperatur und Konzentrationsbedingungen kann in den angegebenen Bereichen weitgehend variiert werden, ohne daß es zu einer Denaturierung des Proteins und damit einem Verlust der Funktionalität des Proteins und Bildung unerwünschter Aromen kommt 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, wird vorteilhafterweise dem wäßrigen Extraktionsmedium vor dem Suspendieren der ölsamen ein Antioxidans zugesetzt Vorzugsweise wird das Antioxidans, ζ. B. Natriumsulfit in einer Konzentration von 0,1 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der ölsamen, zugesetzt

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

Die abgetrennte flüssige Phase der Aufschlämmung besteht im wesentlichen aus säurelöslichen Proteinen und säurelöslichen Kohlenhydraten. Das gewünschte Proteinprodukt wird durch übliche Verfahren, wie isoelektrische Ausfällung, Ultrafiltration, umgekehrte Osmose usw. abgetrennt Aus wirtschaftlichen Gründen wird zur Abtrennung des gewünschten Proteinproduk-"> tes die isoelektrische Ausfällung bevorzugt

Die isoelektrische Ausfällung wird am besten erreicht durch Einstellung des pH-Wertes des abgetrennten flüssigen Anteils der Aufschlämmung auf etwa 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

ι j isoelektrisch-unlösliche Niederschlag ist das erfindungsgemäße Proteinprodukt in Form einer viskosen Flüssigkeit mit einem Proteinfeststoffgehalt von 40 bis 50 Gew.-%. Die Eigenschaften dieses Proteinproduktes sind überraschend, weil nach Üblichem Verfahren

2» hergestelltes und beim isoelektrischen pH-Wert ausgefälltes Protein als fester Kuchen anfällt, 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 und liegt allgemein im Bereich von 3,0 bis 5,0. In diesem pH-Bereich schwankt die Viskosität des gewonnenen Proteinproduktes in weiten Grenzen. Wird z. B. Sojamehl als Ausgangsmaterial verwendet so beträgt der optimale pH-Wert für die Ausfällung des

in gewünschten Proteinproduktes 3,5 bis 4,8. Bei einem pH-Wert von 3,5 ist ein solches Proteinprodukt äußerst viskos und wenig fließfähig. Wird der pH-Wert von 3,5 auf 4,8 erhöht so nimmt die Viskosität schnei! ab. Der pH-Wert eines Proteinproduktes mit besonders günsti-

r, ger Fließfähigkeit liegt bei 4,4 bis 43.

Das erfindungsgemäß hergestellte Proteinprodukt kann, wenn das erwünscht ist in viskosem, !flüssigem Zustand verwendet oder unter Bedingungen, bei denen das Protein nicht denaturiert wird, getrocknet, werden.

Als Trocknungsverfahren kommen z. B. Gefriertrocknen, Trocknen durch Versprühen bei niedriger Temperatur oder Vakuumtrocknen in Frage.

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

Bei Raumtemperatur enthalt das aus Sojabohnen erfindungsgemäß erhaltene Proteinprodukt 40 bis 50 Gew.-% Proteinfeststoffe bei einem pH-Wert von 4,4 bis 4,8 und erinnert in der Konsistenz und Viskosität stark an bekannte Proteinlösungen, die vorher mit einer starken Base behandelt worden sind. Es besitzt jedoch nicht die gleichen thixotropen Eigenschaften, wie die bekannten Lösungen. Wird die Temperatur des Proteinproduktes erhöht, so nimmt die Viskosität schnell ab und das Produkt wird flüssiger. Die Viskosität

es nimmt mit steigender Temperatur weiter ab, bis das Proteinprodukt bei etwa 90° C zu einem festen texturierten, irreversiblen Gel koaguliert Der Feststoffgehalt des Proteinproduktes ist ungewöhnlich. Zum

Beispiel enthält das Proteinprodukt, das bei Raumtemperatur und einem pH-Wert von 4,6 aus Sojabohnen erhalten worden ist, zunächst ca 40 Gew-% Proteinfeststoffe. Anschließend gibt es jedoch Wasser ab, bis der Feststoffgehalt etwa 50 Gew.-% beträgt. Mit zunehmendem Feststoffgehalt nimmt auch die Viskosi-'•"t des Proieinprodukles zu. Wenn mit Wasser gewaschen werden soll, um restliche Kohlenhydrate zu entfernen, ist die einzigartige Fähigkeit des erfindungsgemäßen Proteinproduktes, Wasser abzuscheiden, ein deutlicher Vorteil. Es kann auf beliebige Weise gewaschen werden, ohne daß der Proteinfeststoffgehalt abnimmt im Gegensatz zu den bekannten, halbfesten isolierten Proteinprodukten und Mesophasen, die nicht mit Wo c cot· nr tn πι η c i-«K ο η ii/orrion irsKnrton θΗΠ^β rf^aS 'H¹* Feststoffgehalt abnimmt 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-Wert auf über 5,0 einzustellen.

Das erfindungsgemäß hergestellte Proteinprodukt kann je nach Wunsch durch irgendein übliches Verfahren, wie Naß- oder Trockenspinnen, Extrudieren oder Kreppen direkt verarbeitet werden ohne die alkalische Behandlung, die für bekannte Proteinprodukte erforderlich ist. Proteinhaltige Fasern werden hergestellt, indem man das viskose Proteinprodukt in ein heißes, gasförmiges oder flüssiges Koagulationsmedium mit einer Temperatur über ungefähr 90° C verspinnt. Die so hergestellten Fasern zeichnen sich durch ausgezeichnete Zugfestigkeit und Elastizität aus und sind fester als auf übliche Weise hergestellte proteinhaltige Fasern. Da stark alkalische und salzhaltige Bedingungen vermieden werden, bleiben die funktioneilen Eigenschaften des Proteins unverändert und es wird ein sehr geringer Salzgehalt, insbesondere Natriumsaizgehalt, erreicht.

Aufgrund der günstigen Wärmekoagulationseigenschaften kann das erfindungsgemäße Proteinprodukt auch als in der Wärme festwerdendes Bindemittel für andere eßbare Substanzen verwendet werden. Zum Beispiel ist es möglich, pflanzliche Proteinprodukte, wie geformte oder gesponnene Fasern und/oder natürliche Fleischprcdukte, wie getrocknete oder rohe Fleischstücke, mit dem Proteinprodukt zusammenzubringen und das Gemisch bei einer Temperatur über 90° C zu verfestigen, wobei man ein ausgezeichnetes Fleischanaloges erhält. Oberhalb 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 in den folgenden Beispielen näher erläutert

Beispiel 1

22,7 kg entfettetes Sojamehl und 227 g Natriumsulfit wurden in 227 I Leitungswasser von 40⁰C, dessen pH-Wert durch Zugabe 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 5,5 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

^r> ausgefallene Protein wurde dann von der Flüssigkeit abzentrifugiert. Es war eine viskose Flüssigkeil. Ev wurde analysiert und zeigte die in Tabelle I angegebenen chemischen und physikalischen Eigenschaften. Bei den folgenden Beispielen ist die Ausbeute angegeben als

κι Gew.-%, bezogen auf das gesamte Ausgangsmaterial.

Tabelle 1

Feuchtigkeit

Feststoffe

Ausbeute auf trockener Basis

Kjeldahl Protein (N-6,25)

Aschen

Kohlenhydrate

Viskosität (22⁰C, pH 4,39)

Viskosität (37°C, pH 4,39)

Viskosität (53° C, pH 4,39)

Koagulations-Temperatur

50%

10,9%

80,6%
4,18%

14,84%

200 000 cP
41 60OcP
17 60OcP

90° C

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 bekannten 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 zunehmender 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 ein Proteinprodiikt, 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 30000, 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 Proteinproduktes.

Beispiel 2

[Dieses Beispiel zeigt die Auswirkung des pH-Wertes auf die Extraktion des gewünschten Proteinproduktes. Es wurden getrennte Aufschliimmungen hergestellt, jeweils enthallend ! 500 g entfettetes Sojamehl und 15g Natriumsulfit, suspendiert in 15 ι 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 dein Feststoffanteil abzentrifugiert. Zu der überstehenden Flüssigkeit, enthaltend die extrahierten Proteine und Kohlenhydrate, wurde dann ausreichend lOgew.o/oige 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	Ausbeute	Physikalische Erscheinung
Extraktions- PH	(Gew.-%)
	1,3	weiche, weiße Masse
5,0	1,2	viskose Flüssigkeit
5,2	4,6	viskose Flüssigkeit
5,4	8,5	viskose Flüssigkeit
5,6	11,2	hochviskose Flüssigkeit
5,8	19,5	klebrige, teigartige Masse
6,0

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 Ex traktion bei einem pH-Wert von ungefähr 5,1 bis ungefähr 5,9.

Beispiel 3

Dieses Beispiel zeigt die Einwirkung der Extraktions- iemperatur auf die Ausbeute an dem gewünschten Proteinprodukt Getrennte Aufschlärnmungen von entfettetem Sojamehl wurden auf die im 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 im 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 Feststoffe temperatur ausgefällten
Produktes

Feststoffe Ausbeute

(g)

(Gew.-%) (g)

(Gew.-%)

20° C	276	46	127	8,5
40° C	328	50	164	10,9
55° C	146	50	73	4,9
75°C	62	28	17.4	1.2

Diese Ergebnisse zeigen deutlich, daß die Ausbeute an Proteinprodukt von der Extraktionstemperatur abhängt. Optimale Ausbeuten werden bei 40°C erhalten und minimale Ausbeuten bei Temperaturen von ungefähr 75"C oder darüber. Innerhalb des bevorzugten Temperaturbereichs enthält das Proteinprodukt ungefähr 40 bis 50Gew.-% Feststoff. Oberhalb ungefähr 75°C 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 Gew7Vol.). 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.

pH-Wert bei der Ausfällung

Ausbeute Physikalische Erscheinung (Gew.-%)

3,0	93	quarkartiger Kuchen
4,0	8,9	hochviskose Flüssigkeit
4,6	8,6	viskose Flüssigkeit
4,8	7,7	niederviskose Flüssigkeit

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 Ausfäl lung 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 12,7 mm in auf 90°C 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 Fleischanalogen zugesetzt, die die folgende Zusammensetzung besaß:

Bestandteil

Menge

Texturiertes pflanzliches Protein

Wasser

Fett und Emulgatoren

42 g
99 g
22 g

Bestandteil

Stärke

Proteinfraktion nach Beispiel

Menge

10g
22 g

Das Gemisch wurde in eine Form gegeben und 30 Minuten bei 104⁰C erhitzt (retorted). Das Produkt wurde dann in gleichmäßige Scheiben geschnitten und

to 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

jo 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 Fleischanalogen dar.

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmekoagulierbares, viskoses Proteinprodukt, dadurch gekennzeichnet, daß es durch

a) Herstellen einer wäßrigen Aufschlämmung mit pH-Wert 5,1 bis 5,8 bei einer Temperatur unter 60° C aus ölhaltigem Samenmaterial,

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

c) Gewinnung des Produktes aus der Flüssigkeit erhalten worden ist.

2. Verfahren zur Herstellung des Proteinproduktes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) eine wäßrige Aufschlämmung aus einem ölhaltigen Samenmaterial mit einem pH-Wert von 5,1 bis 5,8 bei einer Temperatur unter 60" C herstellt,

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

c) das Proteinprodukt in an sich bekannter Weise aus der flüssigen Phase gewinnt

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als ölhaltiges Samenmaterial entfettete Hülsenfrüchte, insbesondere Sojabohnen, verwendet und eine Feststoffkonzentration von weniger als 15% (GewiVol.), bezogen auf das Gesamtvolumen, einhält.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die wäßrige Aufschlämmung bei einem pH-Wert von 5,5 und bei einer Temperatur von 30 bis 5O⁰C hält.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man zu der wäßrigen Aufschlämmung ein Antioxidans zusetzt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das entfettete Hülsenfruchtmaterial in einer Feststoffkonzentration von 8 bis 12% (GewyVol.), bezogen auf das Gesamtvolumen, verwendet und einen pH-Wert von 5,5 und eine Temperatur von 40⁰C einhält.

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