DE2750841A1

DE2750841A1 - Verfahren zum herstellen eines proteinpraeparates aus saflorsamen und danach hergestelltes proteinpraeparat

Info

Publication number: DE2750841A1
Application number: DE19772750841
Authority: DE
Inventors: Antoinette Alice Betschart
Original assignee: US Department of Commerce
Current assignee: US Department of Commerce
Priority date: 1977-03-07
Filing date: 1977-11-14
Publication date: 1978-09-14
Also published as: JPS53111100A; AU508417B2; US4072669A; IL53192A0; ES464094A1; IL53192A; AU2994377A

Description

UNITED STATES DEPARTMENT OF COMMERCE, 5285 Port Royal Road, Springfield, Virginia (V.St.A.)

Verfahren zum Herstellen eines Proteinpräparates aus Saflorsamen und danach hergestelltes Proteinpräparat

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Proteinpräparates aus Saflorsamen sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Proteinpräparat.

Allgemein behandelt die Erfindung also die Herstellung von abgetrennten Proteinpräparaten aus Saflorsamen, wobei sich derartige Proteinpräparate als Nahrungsmittel- oder Futterzusätze eignen.

Saflorsamen bilden eine auswertbare Grundlage zur Ölgewinnung und werden hauptsächlich zu diesem Zweck gezüchtet. Her-

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kömmlicherweise wird Öl aus den Saflorsamenkornern extrahiert, indem die Körner gemahlen oder aber zerflockt und gepreßt werden. Der Preßkuchen wird mit Hexan bei etwa 107 bis 110°C weiter extrahiert, um zusätzliches Öl rückzugewinnen, wobei der Preßkuchen dann zur Tierfütterung verwendet wird. Eine Vielzahl nützlicher Proteine befindet sich noch in dem Preßkuchen, jedoch eignet sich der Preßkuchen ohne Reinigung nicht für den menschlichen Verzehr.

Um die vorhandenen Grundlagen für die Gewinnung pflanzlicher Proteine_ zu vergrößern sind bereits Verfahren entwickelt worden, die sich zum Extrahieren nützlicher Proteinpräparate aus Säflorsamen eignen. Bei einigen dieser Verfahren werden rein mechanische Operationen angewandt, wie beispielsweise Aufbrechen oder Mahlen der Samenkörner und anschließendes Klassieren derselben nach der Partikelgröße. Chemische Verfahren zum Extrahieren von Proteinpräparaten oder Proteinsolaten sind ebenfalls bekanntgeworden, beispielsweise in der Form, daß der Preßkuchen, den man nach der oben beschriebenen Ölextraktion erhält, mit verdünnter Lauge behandelt wird. Der Saft, der sich dabei bildet, wird von den Feststoffen abgetrennt und dann auf einen pH-Wert von 4 bis 5 angesäuert (5 ist der isoelektrische Punkt der darin vorliegenden Proteine), um ein Proteinpräparat zu präzipitieren. Das Präzipitat wird gewaschen und getrocknet und kann dann in kräftigenden Nahrungsmitteln verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches sich dazu eignet, für die menschliche Ernährung verwendbare Proteinpräparate herzustellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der

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gattungsgemäßen Art gelöst durch die nachfolgenden Schritte: a) Auspressen der Samenkörner zum Entfernen des Öles und zum Bilden eines Preßkuchens; b) Extrahieren des Preßkuchens mit Hexan bei 20 bis 30 C zwecks Entfernen des Restöles; c) Abtrennen des Preßkuchens von dem Hexan; d) Trocknen des Preßkuchens bei 20 bis 3O°C; e) Aufbringen eines wässrigen Alkalisators auf den Preßkuchen bei einem pH-Wert von etwa 8 bis 10; f) Abtrennen eines Saftes,der lösliche Proteine enthält, hiervon; g) Ansäuern des Saftes auf einen pH-Wert von 6,0 zum Prazipitiereneines Proteinpräparates; h) Abtrennen des Proteinpräparates hiervon; und i) Waschen des Proteinpräparates mit Wasser bei einem pH-Wert von 6,0 und Trocknen desselben.

Ein erfindungsgemäßes Proteinpräparat ist gekennzeichnet durch einen Gehalt von 91 bis 96% Protein, 0,30bis 0,50% Rohfett, 0,14 bis 0,34% Rohfaser und 0,60 bis 0,90% Rohasche, basierend auf dem Gewicht des Präparates.

Durch die Erfindung wird also ein Verfahren geschaffen, welches sich zur Herstellung eines für die menschliche Ernährung verwendbaren Proteinpräparates auf der Grundlage von Saflorsamen eignet. Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die Saflorsamenkörner zerquetscht und gepreßt, um das öl hiervon zu entfernen. Der Preßkuchen wird mit Hexan bei 20 bis 30°C extrahiert, um weiteres öl abzutrennen. Nach dem Trocknen des Kuchens bei 20 bis 30°C wird er mit Wasser gemischt. Lauge wird hinzugefügt, um den pH-Wert auf etwa 8 bis 10 einzustellen. Der Saft wird von dem Rest abgetrennt und auf einen pH-Wert von 6,0 angesäuert. Das Proteinpräparat, welches präzipitiert, wird von dem Saft abgetrennt, gewaschen und getrocknet.

Obwohl die Erfindung auf den ersten Blick eine Umgestaltung

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oder Zusammenfassung von Verfahren nach dem Stand der Technik zu beinhalten scheint, gibt es in Wirklichkeit kritische Unterschiede, die dafür verantwortlich sind, daß erfindungsgemäß ein Proteinpräparat erzeugt wird, dessen Eigenschaften denjenigen der bekannten Proteinpräparate, welche auf Saflorsamenbasis erzeugt werden, überlegen sind. Kritische Unterschiede bestehen darin, daß die Hexanextraktion bei 20 bis 30⁰C durchgeführt und der Preßkuchen nach der Extraktion bei 20 bis 30°C getrocknet wird. Bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik werden höhere Temperaturen während der Hexanextraktioh und während des Trocknens angewandt. Die niedrigeren Temperaturen, die bei der Erfindung für das Extrahieren und das Trocknen angewendet werden, ergeben eine größere Proteinpräparatausbeute.

Weiterhin werden die Proteinprazipitate bei den bekannten Verfahren bei pH-Werten von 4 bis 5 gebildet. Der isoelektrische Punkt der Proteine in Saflorsamen liegt bei einem pH-Wert von 5, wobei eine maximale Präzipitierung eintritt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren hingegen wird das Proteinpräparat bei einem pH-Wert von 6,0 gebildet.

Das erfindungsgemäße Produkt enthält mehr Protein als die Erzeugnisse nach dem Stand der Technik. Noch wichtiger ist die Tatsache, daß das erfindungsgemäße Erzeugnis ein Proteinprodukt von besserer Qualität insofern darstellt, als es geringere Mengen an Verunreinigungen enthält. Auf diese Weise ist der Nährwert des Proteins bei dem Proteinpräparat nach der Erfindung größer als beim Stand der Technik. Dies bedeutet, daß das erfindungsgemäße Produkt eine größere Menge und Anzahl der verschiedenen Aminosäuren, die für Wachstum und Entwicklung notwendig sind, zur Verfügung stellt

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Weiterhin enthält das erfindungsgemäße Proteinprodukt weniger Fett, Fasern und Asche als die bekannten Produkte. Fasern und Asche beeinträchtigen die Verdaulichkeit des Proteines ebenso wie seine Wirksamkeit in Nahrungssystemen.

Außerdem ist das erfindungsgemäße Produkt bei einem pH-Wert von 4 besser löslich als die bekannten Produkte und eignet sich deshalb für saure Stärkungsmittel und stärkende Getränke, beispielsweise Suppen, Fruchtsäfte und kohlensäurehaltige Getränke.

Das Proteinpräparat nach der Erfindung zeigt gegenüber Konzentraten, die bislang hergestellt wurden, eine verbesserte Schäumbarkeit· Beispielsweise hat das Produkt eine Schäumbarkeit von etwa 400%, während das bei einem pH-Wert von 5 hergestellte Produkt eine derartige Schäumbarkeit von nur 250% hat. Die Fähigkeit, Luft aufzunehmen und einen Schaum zu bilden, bedeutet, daß das Produkt in schaumigen Brotaufstrichen, butterartigen Präparaten, Teigen und Pasten ebenso wie in Desserts und Tortenauflagen oder dergleichen, die geschäumt sind, eingesetzt werden kann.

Auch die Backeigenschaften des erfindungsgemäßen Proteinpräparates sind, verglichen mit den bekannten Proteinpräparaten auf Saflor- oder Sojabohnenbasis, verbessert. Mit dem erfindungsgemäßen Proteinprodukt verbackene Erzeugnisse zeigen eine ausgezeichnete Formfestigkeit, Körnigkeit, Textur sowie Bruch- und Scherfestigkeit.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf Saflorsamen unmittelbar oder aber auf das Mehl, den Preßkuchen oder andere Rückstände angewandt werden, die durch Auspressen oder Austreiben von öl von den Samenkörnern erhalten werden.

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Zunächst wird das Restöl von dem gepreßten Material durch Extraktion mit Hexan entfernt. Wird aber das erfindungsgemäße Verfahren bei Saflorsamen direkt angewandt, so muß der Samen zunächst gepreßt werden, um den größten Ölbestandteil auszutreiben. Etwa 1 bis 4 Teile Hexan werden pro Teil Preßkuchen angewandt, wobei die Extraktion bei etwa 20 bis 30 C erfolgt. Der Preßkuchen wird von dem Hexan abgetrennt und bei etwa 20 bis 30⁰C an Luft getrocknet. Die Extraktion des Preßkuchens mit Hexan kann wiederholt werden, bis das gesamte Öl entfernt worden ist.

Da Hexan leicht verfügbar ist, wird es vorzugsweise verwendet, jedoch ist es nicht das einzige Lösungsmittel, welches eingesetzt werden kann. Es kann vielmehr jedweder flüssige Kohlenwasserstoff oder eine entsprechende Mischung, ein fluorierter Kohlenwasserstoff oder ein oxygeniertes Lösungsmittel eingesetzt werden, welches flüchtig genug ist, um von dem Preßkuchen unter den Trocknungsbedingungen entfernt werden zu können,und welches Öl aus dem Preßkuchen extrahiert.

Ein Teil trockenen Preßkuchens wird mit 10 bis 100 Teilen Wasser gemischt. Ein Alkalisator wird der Mischung hinzugesetzt, um den pH-Wert auf etwa 8 bis 10 einzustellen. Ammoniak, Natron- und Kalilauge oder dergleichen sind geeignete Alkalisatoren. Puffersysteme, wie Natriumkarbonat-Natriumbikarbonat oder Natriumborat, sind von Nutzen. Alternativ hierzu kann der Preßkuchen mit einer wässrigen Lösung eines Alkalisators vermischt werden. Der Kontakt zwischen dem Preßkuchen und dem wässrigen Alkalisator wird für etwa 15 bis 30 Minuten bei etwa 25 bis 50°C aufrechterhalten. Anschließend läßt sich eine beliebige herkömmliche Vorrichtung zum Abtrennen des Saftes von den Feststoffen verwenden, beispielsweise eine Zentrifuge .

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Als nächstes wird der Saft mit Säure gemischt, um seinen pH-Wert auf 6,0 einzustellen, wobei jedwede lebensmittelrechtlich zulässige Säure, wie Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Zitronensäure oder Weinsteinsäure verwendet werden kann. Die pH-Wert-Einstellung auf 6,0 ist kritisch, da nur dieser pH-Wert gewährleistet, daß das verbesserte Proteinpräparat nach der Erfindung erhalten wird. Das Proteinkonzentrat präzipitiert in etwa 15 bis 60 Sekunden. Das Präzipitat wird nach herkömmlichen Verfahren, wie durch Zentrifugation und Dekantieren, Filtrieren etc., aufgenommen. Anschließend wird das nasse Präzipitat mit Wasser bei einem pH-Wert von 6,0 gewaschen. Im allgemeinen werden 5 bis 10 Teile Wasser pro Teil des Produktes verwendet. Dann wird lebensmittelrechtlich zulässige Lauge, wie beispielsweise Natronlauge, dem nassen Produkt hinzugesetzt, nachdem es von der Waschflüssigkeit abgetrennt worden ist, um den pH-Wert auf 7,O einzustellen und das Produkt zu neutralisieren. Anschließend wird das nasse, neutralisierte Material mittels eines geeigneten Verfahrens, beispielsweise durch Trommeltrocknung, Gefriertrocknung oder Sprühtrocknung, getrocknet.

Das Präparat, welches auf diese Weise hergestellt wird, enthält 91 bis 96% Protein, 0,30 bis 0,50% Rohfett, 0,14 bis 0,34% Rohfaser und 0,60 bis 0,90% Rohasche, basierend auf dem Gewicht des Präparates, Rest Kohlehydrate.

In Anbetracht des Standes der Technik konnte der Fachmann an sich nicht auf den Gedanken kommen, die Verwendung eines pH-Wertes von 6 in Erwägung zu ziehen, da dann eine niedrigere Proteinausbeute an sich zu erwarten gewesen wäre. Selbst dann aber, wenn man dies versucht hätte, hätte man erwartet, daß das bei dem pH-Wert von 6 isolierte Protein dieselben Eigenschaften haben würde wie dasjenige, welches

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bei dem pH-Wert von 4 bis 5 präzipitiert.

Überraschenderweise hat sich dabei herausgestellt, daß die Ausbeute bei pH-Werten von 6 etwa gleich derjenigen bei einem pH-Wert von 5 ist,daß aber das bei einem pH-Wert von 6 isolierte Proteinpräparat reiner ist (also weniger Fasern, Asche etc. enthält) als die bisher bekannten Proteinpräparate. Noch wichtiger ist, daß das erfindungsgemäß hergestellte Produkt Eigenschaften, wie oben angegeben, aufweist, die denjenigen der bekannten Proteinpräparate überlegen sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele erläutert sind.

Beispiel 1

Ein Saflorsamen-Preßkuchen, der von einem kommerziellen Verarbeiter erhalten wurde, wurde dadurch hergestellt, daß Saflorsamen durch einen Austreiber hindurchgeschickt wurde, um das öl abzutrennen.

Der Preßkuchen (19 kg) wurde mit zwei 27-1-Teilen Hexan bei 25°C 15 Minuten lang behandelt. Das Hexan wurde von dem Preßkuchen abgetrennt, woraufhin dieser bei 25 C luftgetrocknet wurde.

Dann wurden 160 1 Wasser, eingestellt auf einen pH-Wert von 8 mittels 2,16 1 ein-normaler wässriger Natronlauge, 16 kg des trockenen Preßkuchens hinzugegeben. Der Kontakt wurde, unter schwachem Rühren, 30 Minuten bei 25°C aufrechterhalten, wobei der pH-Wert durchgehend auf 8 gehalten wurde.

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Dann wurde die Mischung zentrifugiert, woraufhin die wässrige Lösung (Saft) dekantiert wurde.

Der Saft wurde mit 96O ml ein-normaler HCl gemischt, um seinen pH-Wert auf 6,0 zu bringen. Das Präzipitat wurde durch Zentrifugieren aufgenommen, mit 40 1 Wasser bei einem pH-Wert von 6,0 gewaschen und auf einen pH-Wert von 7,0 neutralisiert, indem 240 ml ein-normale Natronlauge zugegeben wurde.

Das nasse Produkt wurde gefriergetrocknet und wog dann 3,84 kg. Vergleichsbeispiel 1

Das Verfahren wurde wiederholt, wobei aber der pH-Wert des Alkaliextraktes auf 5,0 eingestellt wurde. Das getrocknete Produkt wog 4,16 kg.

Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben:

Protein Rohfett Rohfaser Asche (N X 5.3) (%) (%) (%J m_

Beispiel 1 95,60 0,30 0,14 0,61

Vergleichsbeispiel 1 90,15 0,53 0,21 1,21

Beispiel 2

Das Produkt (200 mg) von Beispiel 1 wurde zu 10 ml Wasser mit einem pH.Wert von 4,0 zugegeben. Die Löslichkeit wurde zu 86% bestimmt. Nur 44% des Produktes aus Vergleichsbeispiel 1 war in Wasser bei einem pH-Wert von 4,0 löslich.

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Beispiel 3

Backverfahren und Backzusammensetzungen wurden angewandt, die sich nach den "U.S. Government purchase specifications on soy-fortified flour described in Agricultural Stabilization and Conservation Service-United States Department of Agricultur-Announcement W-F9, September 27, 1972", richteten.

Die Zusammensetzung war wie folgt:

Bestandteil Gewicht (g)

Weizenmehl 100

Salz 2

Zucker 4

Speisehartfett 3

Hefe 2,5

Kaliumbromat 10 ppm

Stärkungsmittel 5

Nach dem oben angegebenen Rezept wurde Teigmasse hergestellt, wobei als Stärkungsmittel die nach Beispiel 1 hergestellten Produkte verwendet wurden, außerdem diejenigen von Vergleichsbeispiel 1 sowie Weizenmehl (Kontrolle). Der Teig wurde in Laibe geformt und bei 218°C 25 Minuten lang gebacken. Die Laibvolumina wurden dann mit den nachfolgenden Ergebnissen gemessen:

- 10-

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Stärkungsmittel Laibvolumen (cm )

Produkt nach Beispiel 1 720

Produkt nach Vergleichsbeispiel 1 650

Weizenmehl-Kontrolle 754

Laibe, die mit dem Proteinkonzentrat nach der Erfindung angereichert 'waren, zeigten eine bessere Textur und ein besseres Korn als' diejenigen, die mit dem herkömmlichen Produkt angereichert worden waren.

Beispiel 4

Die Produkte, jeweils 5g, aus Beispiel 1 und aus Vergleichsbeispiel 1 wurden jeweils in 95 ml Wasser eingegeben und 6 Minuten lang in Hamilton-Beach-Mischern bei Stufe 7 geschlagen. Der Volumenanstieg, der sich ergab, wurde wie folgt ermittelt:

Schaummittel Menge Volumenzunähme

Beispiel 1 5 420

Verglei chsbei-

spiel 1 5 240

- 11 -

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Claims

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1. Verfahren zum Herstellen eines Proteinpräparates aus Saflorsamen, gekennzeichnet, durch die nachfolgenden Schritte: a) Auspressen der Samenkörner zum Entfernen des Öles und zum Bilden eines Preßkuchens; b) Extrahieren des Preßkuchens mit Hexan bei 20 bis 30°C zwecks Entfernens des Restöles; c) Abtrennen des Preßkuchens von dem Hexan; d) Trocknen des Preßkuchens bei 20 bis 30⁰C; e) Aufbringen eines wässrigen Alkalisators auf den Preßkuchen bei einem pH-Wert von etwa 8 bis 10; f) Abtrennen eines Saftes, der lösliche Proteine enthält, hiervon; g) Ansäuern des Saftes auf einen pH-Wert von 6,0 zum Präzipitieren eines Proteinpräparates; h) Abtrennen des Proteinpräparates hiervon; und i) Waschen des Proteinpräparates mit Wasser bei einem pH-Wert von 6,0 und Trocknen desselben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Proteinpräparat in Verfahrensschritt i) vor dem Trocknen neutralisiert wird.

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ORIGINAL INSPECTED

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3. Proteinpränarat, dadurch gekennzeichnet, daß es nach dem Verfahren von Anspruch 1 oder 2 aus Saflorsamen hergestellt ist.

4. Proteinpräparat nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 91 bis 96% Protein, 0,30 bis 0,50% Rohfett, 0,14 bis 0,34% Rohfaser und 0,60 bis 0,90% Rohasche, basierend auf dem Gewicht des Präparates.

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