DE2922561C3 - Verfahren zur Gewinnung von Proteinisolaten aus unerwünschte Polyphenole enthaltenden pflanzlichen Mehlen - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß beim alkalischen pH-Wert, bei dem Proteine extrahiert werden, Polyphenole zu Chinonen oxidiert werden und letztere durch Reaktion mit den Proteinen diesen einen dunkelgrünen Farbton verleihen, während gleichzeitig der Nährwert davon verschlechtert wird. Aus diesem Grunde führte man bisher die Extraktion von Polyphenolen — sowohl falls ein mit Protein angereichertes eßbares Mehl (ein Proteinkonzentrat) erzielt werden soll als auch um die Proteine anschließend in einer alkalischen Umgebung extrahieren zu können — durch, um ein Proteinisolat erzielen zu können.

Die bisher verwendeten Verfahrensweisen zur Herstellung von Proteinisolaten bedienen sich des indirekten Weges und des direkten Weges. Beim indirekten Wege erfolgen eine vorausgehende Entfernung der Phenole durch Waschen des entfetteten Mehls mit einem organischen Lösungsmittel und anschließende Extraktion der Proteine mit Soda. Die Proteine werden anschließend an ihrem isoelektrischen Punkt (pH 5) ausgefällt, wobei man sie mit einer anorganischen Säure, wie Chlorwasserstoffsäure oder Schwefelsäure, ansäuert

Bei der direkten Extraktion der Proteine mit NaOH aus dem Mehl durch Anwendung einer reduzierenden Substanz (Na₂SOa) in dem Medium wird die Oxidation der Phenole verhindert. Die Proteine werden anschließend wie vorstehend beschrieben durch saure Ausfällung isoliert,

Die wesentlichsten Nachteile dieser Verfahrensweise liegen beim indirekten Wege in den Kosten des zu regenerierenden organischen Lösungsmittels und beim direkten Wege in der Entwicklung von SO2 (einem toxischen Gas) aus Na₂SOj bei der Ansäuerungsslüfe und darüber hinaus in der Notwendigkeit, Waschstufen in den Endproteinen durchzuführen, bist ein Restgehalt an SO₂ festgestellt wird, der unter den von den Gesundheitsbehörden vorgeschriebenen Werten liegt Gegenstand der Erfindung ist das in den Patentansprüchen beschriebene Verfahren.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren bildet sich bei der Verwendung von AlCb oder AIj(SO^ in der Stufe der wäßrigen Extraktion der Proteine mit NaOH das Alumination (AlO₂)- oder Al(OH)*- oder AI(OH)₄(H₂O)₂-, das beim pH-Wert 10,5 der Extraktion vorliegt Es dient dazu, die o-Biphenole (d.h. die Chlorogen- und Kaffeesäuren) zu komplexieren. und dadurch ihre Oxidation zu Chinonen zu verhindern. Aus dem Extrakt werden die Proteine anschließend mit der üblichen Ausfällungsmethode am isoelektrischen Punkt

!5 (pH 5) abgetrennt, wobei man in der letzteren Stufe eine Verbindung verwendet, die dazu geeignet ist, das Aluminium in Lösung zu halten. Dies daher, da es bekannt ist, daß bei einem pH-Wert vor. 3,5 bis 9,5 unlösliches Hydroxid, Al(0H)3, stabil ist aas sonst mit den Proteinen ausfallen würde, wenn das komplexbildende Mittel nicht zugesetzt würde.

Um jedoch in dem Protcinisoiat einen geringen AI-Gehalt (etwa 200 Teile pro Million) zu erzielen, führt man eine doppelte Ausfällung durch, d. h. die Proteine werden erneut mit NaOH gelost und erneut in Anwesenheit des komplexbildenden Mittels ausgefällt Die üblichste unter den Substanzen, die Aluminium in

Lösung zu einem Komplex bilden, sind Zitronensäure, Weinsäure, Apfelsäure, Oxalsäure, Pyrophosphat, PoIy-

phosphat und EDTA (Natriumsalz der Äthylendiamiintetraessigsäure) und Acetylaceton. Die wirksamsten komplexbildenden Mittel, d. h. solche, für die sich eine hohe Stabilitätskonstante für den Komplex mil: Al ergibt sind EDTA, Acetylaceton, Zitronensäure und

J5 Polyphosphate.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, ein saures komplexbildendes Mittel zu verwenden, da es eine zweifache Wirkung aufweist, wenn es zu dem alkalischen Proteinextrakt

.10 gefügt wird, nämlich macht es das Medium sauer bis zum pH-Wert 5, wobei gleichzeitig der lösliche Al-Komplex gebildet wird. Die geeignetste Substanz ist Zitronensäure auch deshalb, da keinerlei Begrenzungen hinsichtlich ihrer Anwendung in Nahrungsmitteln, sowohl vom Toxizitätsgesichtspunkt, als auch von gesetzlichen Beschränkungen her bestehen.

Das so durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene Proteinisolat weist eine brauchbare Farbe auf; es ist cremeweiß, weist einen pH-Wert von 5 auf und ist leicht gelbgrün bei alkalischen pH-Warten, wegen einer geringen Menge restlicher Polyphenole (0,4 bis 0,5%) in dem gefriergetrockneten Isolat, die stark an die Proteine gebrnden sind und somit unter den hier verwendeten nichtdenaturierenden Bedingungen schwierig zu entfernen sind.

Die wichtigsten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind:

1. Die Möglichkeit, jegliche Mehlart zu verwenden;
2. der hohe Proteingehalt des Isolats: 95%;

3. die hohe Proteinausbeute (60%), bezogen auf die

Gesamtprofetfie des Materials, das Verwendet wufdej

4i die minimale Denaturierung der erhaltenen Prote-Ine, was sich durch ihre völlige Löslichkeit bei

einem pH'Wert von 8-8,5 darstellt
5, Die Erzielung eines für die menschliche Ernährung

geeigneten Produkts.

Verwendbare Mehlarten sind ζ. Β,:

A) Mehl von enthüllten und entfetteten Samen,

B) Mehl von entfetteten, nicht enthüllten Samen,

C) vermahlene Gesamtsamen (daher nicht entfettet).

Im Falle von C) liegt, wie sich gezeigt hat, das zu lösende Problem darin, das Öl aus dem Wasser, in dem es dispergiert und emulgiert ist, wieder zu gewinnen.

Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewinnung von Proteinisolaten aus Sonnenblumensamen, wobei Chlorogensäure und Kaffeesäure entfernt werden.

Als besonders geeignet zur Extraktion hat sich eine Lösung von Natriumhydroxid erwiesen.

In dem folgenden Beispiel bediente man sich folgender Materialien und Methoden:

Alle Mehl- und Samenarten stammten von einer Kulturzucht von Sonnenblumensamen.

Herstellung der Mehle

Beispiel

Herstellung des Proteinisolats aus Mehl
aus enthüllten und entfetteten Samen

Das verwendete Mehl wies folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent auf:

Feuchtigkeit

Proteine

Lipide

Chlorogen- + Kaffeesäuren

rohe Faser

15

20

Enthüllte (oder nicht enthüllte) Samen wurden bei 4° C vermählen. Die Extraktion des Öls erfolgte mit n-Hexan (1:10 GewTVoI.-Verhältnis) unter Rühren während 16 h bei Raumtemperatur. Die Aufschlämmung wurde im Vakuum durch ein filterpapier filtriert. Die Feststoffe wurden in einem Stickstoffstrom getrocknet und anschließend in einer Mühle gemahlen.

30

Analytische Methoden

Feuchtigkeit, Proteingehair (N χ 6,25), Lipide, Rohfaser und Chlorogen- plus Kaffeesäure^ wurden nach den offiziellen Methoden der AOAC (Association Official Analytical Chemists) 12th Edition, 1975, bestimmt Aluminium wurde nach colorimetrischer Methode (Kashkowskaya und Mustafin, Zavodsk. Lab. 24, 1958, 1189) und durch Atomabsorptionsspektroskopie bestimmt. v.

50%
1,5%
4,2%
4%

20 g Mehl wurden zu 200 ml entionisiertem Wasser gefügt, das 1 g Al₂(SO₄J₃ · 18 H₂O enthielt

Die bei Raumtemperatur gerührte Aufschlämmung wurde mit normaler NaOH auf den pH-Wert 10,5 eingestellt Die Auflösung der Proteine wurde während 30 bis 40 Minuten bei diesem pH-Wert erzielt, der durch Zusatz von normaler NaOH in Portionen konstant gehalten wurde. Die Aufschlämmung wurde anschließend entweder nitriert oder zentrifugiert

Die Ausfällung der Proteine aus dem Filtrat oder der überstehenden Flüssigkeit wurde bewirkt durch Zusatz von 5% wäßriger Zitronensäure (0,22 m) auf den pH-Wert 5,0. Die ausgefällten Proteine wurden aus der Flüssigkeit durch Zentrifugieren bei geringer Geschwindigkeit abgetrennt Eine erneute Ausfällung der Proteine wurde dann so durchgeführt, daß das Sediment durch 200 ml Wasser ergänzt und die Aufschlämmung mit normaler NaOH auf den pH-Wert 10,5 eingestellt wurde, bis zur völligen Auflösung (etwa 20 Minuten). Die Proteine wurden anschließend beim pH-Wert 5 mit Zitronensäure wie vorstehend ausgefällt Nach dem Zentrifugieren wurde das Sediment in etwa 100 ml Wasser aufgesch'.ämmt, mit Soda neutralisiert und gefriergetrocknet Bei dem gefriergetrockneten Produkt, 6 g, handelte es sich um das Endproteinisolac mit einer Proteinkonzentration von etwa 95% und einem Gehalt an Polyphenolen (Chicrogen· 1- Kaffeesäuren) von etwa 0,5%.

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Proteinisolaten aus unerwünschte Polyphenole enthaltenden pflanzlichen Mehlen, wobei man die Proteine direkt mit alkalischem wäßrigen Lösungen extrahiert und anschließend die Proteine durch Ansäuern auf den isoelektrischen Punkt ausfällt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Extraktion in Gegenwart von AlCl₃ oder Al₂(SO₄Ji und die Ausfällung in Anwesenheit einer Verbindung, die dazu geeignet ist, das Aluminium in Lösung zu halten, vornimmt, die abgetrennten Proteine erneut auflöst und sie nochmals in Anwesenheit der Verbindung, die dazu geeignet ist, Aluminium in Lösung zu halten, ausfällt

Z Verfahren zur Herstellung von Proteinisolaten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Verbindung, die dazu geeignet ist, Aluminium in Lösung zu halten, Zitronensäure verwendet, wobei diese gleichzeitig zur Ansäuerung auf den isoeiektrischen Punkt vom pH-Wert 5 dient