ES2260271T3 - Producto a base de proteina de soja y su procedimiento de fabricacion. - Google Patents

Producto a base de proteina de soja y su procedimiento de fabricacion.

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ES2260271T3 ES01962385T ES01962385T ES2260271T3 ES 2260271 T3 ES2260271 T3 ES 2260271T3 ES 01962385 T ES01962385 T ES 01962385T ES 01962385 T ES01962385 T ES 01962385T ES 2260271 T3 ES2260271 T3 ES 2260271T3
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Abstract

Un producto a base de proteína de soja que tiene (a) al menos un 60% de proteína del total de materia seca; (b) un contenido combinado de monosacáridos y sacarosa de al menos el 10% del total de materia seca; (c) un contenido combinado de rafinosa y estaquiosa de menos del 5% del total de materia seca y (d) está sustancialmente libre de galactinol, en donde el producto tiene menos del 2% de fibra en crudo del total de materia seca.

Description

Producto a base de proteína de soja y su procedimiento de fabricación.
Campo de la invención
Esta invención se refiere a un producto a base de proteína se soja con un perfil de azúcares modificado. Los productos a base de proteína de soja tienen propiedades de aroma y funcionales deseables. Los productos a base de proteína de soja tienen un alto contenido en sacarosa y monosacáridos y bajo en oligosacáridos no digeribles. Los productos a base de proteína de soja no tienen galactinol que sí está presente en las sojas desarrolladas para tener un bajo contenido de oligosacáridos no digeribles. Los productos a base de proteína de soja son ricos es isoflavonas. El método para la fabricación de productos de proteína de soja utiliza sojas convencionales que tienen mejores propiedades agronómicas que las sojas desarrolladas para tener un bajo contenido de oligosacáridos no digeribles. El método de fabricación de los productos a base de proteína de soja utiliza una enzima de \alpha-galactosidasa. El método de fabricación de los productos a base de proteína de soja retiene el nivel natural de isoflavonas que están presentes en las sojas.
Antecedentes de la invención
Esta invención se refiere a un producto a base de proteína de soja. Los beneficios de la proteína de soja se encuentran bien documentados.
El colesterol es una de las principales preocupaciones para el mundo industrializado. Es bien conocido que los productos vegetales no contienen colesterol. Durante décadas, los estudios nutricionales han indicado que la inclusión de proteína de soja en la dieta realmente reduce los niveles de colesterol en suero en personas que tienen dicho riesgo. Cuanto mayor es el colesterol, más efectivas son las proteínas de soja en disminuir dicho nivel.
La soja tiene el contenido de proteína más elevado de entre todos los cereales y legumbre con aproximadamente un 40% de proteína mientras que otras legumbres lo tienen del 20-30%, mientras que los cereales tienen aproximadamente un 8-15% de proteína. La soja también contiene aproximadamente un 20% de aceite y el resto de materia seca es principalmente carbohidratos (35%). Sobre una base húmeda (tal como es), la soja contiene aproximadamente un 35% de proteína, un 17% de aceite, un 31% de carbohidratos y un 4,4% de cenizas.
En la soja, tanto la proteína almacenada como los cuerpos lípidos están contenidos en la carne utilizable de la soja (llamada el cotiledón). El complejo de carbohidratos (o de fibra dietética) también está contenido en las paredes de la célula del cotiledón. La capa externa de las células (llamada la cubierta de las semillas) supone aproximadamente hasta un 8% del peso total de la soja. La soja sin cáscara o vaina, en bruto, está constituida, dependiendo de la variedad, aproximadamente de un 18% de aceite, un 15% de carbohidratos solubles, un 15% de carbohidratos insolubles, un 14% de humedad y cenizas y un 38% de proteína.
En el proceso, las habas de soja son cuidadosamente seleccionadas según el color y el tamaño. Las habas de soja son limpiadas a continuación, acondicionadas (para hacer que la eliminación de las cáscaras o vainas sea más fácil) y abiertas, separadas de las vainas y enrolladas en copos. Los copos son sometidos a un baño con disolvente para eliminar el aceite. Se elimina el disolvente y se secan los copos, creando los copos de soja desengrasados que son la base de todos los productos de proteína de soja. A pesar del gran número de productos del mercado, sólo hay tres tipos de proteína de soja: harinas, aislados y concentrados.
Las harinas de soja son las formas más simples de proteína de soja con un contenido de proteína de aproximadamente el 50%. Sólo triturando y seleccionando los copos desengrasados se producen las harinas de soja.
Las harinas de soja tienen un alto contenido en oligosacáridos, los carbohidratos solubles que dan el aroma "ajudiado" de las harinas de soja que alguna gente encuentra desagradable. El simple procesamiento deja la harina de soja con muchas de las características de las habas de soja. La falta de procesado también hace que las harinas de soja sean altamente variables en términos de cualidad.
Las harinas y granulados de soja aún son ampliamente producidos y son utilizados más a menudo en productos cocinados, alimentos de tentempié y alimentos para animales en donde el fuerte perfil de aroma no supone ningún problema. Las harinas de soja texturizadas fueron un primer intento de estimular o mejorar la textura de los productos alimenticios. La texturización no cambia la composición de harinas de soja y reduce el perfil de aroma sólo ligeramente. Sus aplicaciones primarias son productos de carne no caros o alimentos para animales.
Los oligosacáridos rafinosa y estaquiosa en la harina de soja potencialmente causan flatulencia debido a que su fermentación bacteriana en el colon crea gas intestinal. Suárez describió que la ingesta de 34 gramos (g) de harina de soja convencional (1,3 g de rafinosa y de estaquiosa) no causó un incremento significativo en la frecuencia de flatulencia, mientras que la ingesta de 80 g de harina de soja convencional (3,1 g de rafinosa y estaquiosa) dio lugar a un incremento significativo en la frecuencia de flatulencia. "Gas Production in Humans Ingesting a Soybean Flour Derived from Beans Naturally Low in Oligosaccharides", Suarez, L. Fabrizis, y col., Am. J. Clin. Nutr., 69:135-9 (1999).
El estado de la técnica describe métodos para la reducción del contenido de oligosacáridos de la leche de soja y de la harina de soja. Crocco describe la utilización de \alpha-galactosidasa a partir de fuentes microbianas o fúngicas como medios para la pre-digestión de oligosacáridos en la leche de soja. "Treatment of Soy Milk Oligosaccharides by a Homogeneric Enzyme Extract Containing \alpha-Galactosidase", Crocco, Syephanie Carmela, The Lousiana State Universoty and Agricultural and Mechanical College (1973); Food Technology, Order No. 74-18, 329. Mulimani describe el intento de utilizar una preparación en crudo de \alpha-galactosidasa obtenida de guar para degradar los oligosacáridos presentes en las harinas de soja. "Enzymatic Degradation of Oligosaccharides in Soybean Flours", H. V. Mulimani y col., Food Chemistry, Vol. 59, No. 2, págs. 279-282 (1997). También se ha utilizado la ultrafiltración para eliminar los oligosacáridos de la leche de soja.
Los aislados son producidos por medio del aislamiento químico estándar, arrastrando la proteína fuera del copo desengrasado por medio de solubilización (extracción con álcali a un pH de 7-10) y separación seguida por precipitación isoeléctrica. Como resultado, los aislados son un 90% de proteína en una base libre de humedad. Los aislados pueden ser preparados con un alto porcentaje de proteínas solubles y un perfil de aroma bajo. No contienen fibra alimenticia y algunas veces son altos en sodio, propiedades que pueden limitar su aplicación. El proceso de aislado es relativamente complejo y la mayor parte de la proteína de las habas de soja es perdida en el procedimiento de centrifugación, de modo que el coste de los aislados es elevado. Sus mayores aplicaciones han sido en la sustitución de productos de granja, tales como fórmulas para niños y sustitutos de leche.
Los concentrados de soja tienen al menos un 65% de proteína y de forma típica tienen aproximadamente un 70% de proteína. Se han desarrollado un gran número de aplicaciones para los concentrados de soja y concentrados texturizados en carne de alimentos procesados, sistemas para aves de corral, peces, cereales y productos de granja.
La eliminación del material de carbohidratos solubles de los alimentos de soja desengrasados da lugar a concentrados de proteína de soja. La extracción con alcohol acuoso (60-80% de etanol) o filtración ácida (pH isoeléctrico 4,5) son los medios más comunes para la eliminación de carbohidratos.
En el estado de la técnica se describen productos de proteína de soja hechos a partir de habas de soja con bajo contenido en oligosacáridos. En la patente US No. 5.858.449, Crack describe un procedimiento para preparar un producto a base de proteína de soja que tiene al menos un 60% de proteína y un 10% de sacarosa y al menos un 4% de fibra alimenticia y un 1,5% de estaquiosa. En la patente US No. 5.936.069, Jonson describe un procedimiento para preparar un producto de proteína de soja que tiene al menos un 60% de proteína y menos del 3% de estaquiosa, 1% de rafinosa y 0,5% de fibra. Crack utiliza habas de soja que tienen un bajo contenido en estaquiosa debido a técnicas de mutagénesis. Jonson utiliza habas de soja genéticamente modificadas para tener un bajo contenido en rafinosa y estaquiosa.
Constituye un objeto de esta invención el hacer un nuevo producto de proteína de soja con un perfil de azúcares modificado a partir de habas de soja cultivadas en granjas, de forma convencional, y utilizadas por los procesadores de sojas. El perfil de azúcares modificado da lugar a unas propiedades de aroma y funcionales deseables.
Constituye un objeto adicional de esta invención el producir un producto a base de proteína de soja con un nivel deseado de sacarosa. Un alto contenido de sacarosa da al producto a base de proteína de soja ventajas de dulzor y falta de color marrón respecto a la soja convencional.
Constituye un objeto de esta invención el producir un producto a base de proteína de soja con un contenido de sacarosa y de monosacáridos combinados tan alto como el contenido de sacarosa de productos hechos a partir de sojas con bajo contenido en oligosacáridos. Los monosacáridos son similares a la sacarosa en dulzor.
Constituye un objeto adicional de esta invención el producir un producto a base de proteína de soja con bajo contenido en oligosacáridos indigestibles. Constituye otro objeto de esta invención el poder controlar el procedimiento de fabricación para obtener un contenido reducido en oligosacáridos, de manera deseada.
Se ha descubierto que el contenido de sacarosa y de oligosacáridos no alimenticios de los productos a base de proteína de soja puede ser controlado mediante la utilización de un único enzima de actividad que hidroliza sólo la estaquiosa y la rafinosa para generar galactosa y sacarosa. El estado de la técnica no enseña un producto a base de proteína de soja preparado a partir de las sojas convencionales. El estado de la técnica no enseña la utilización de un procedimiento enzimático para preparar un producto a base de proteína de soja.
Constituye además un objeto de esta invención el preparar un producto a base de proteína de soja por un método económicamente eficiente. El bajo contenido en oligosacáridos de las sojas utilizadas por Crack y Jonson tiende a tener propiedades agronómicas más pobres que las sojas convencionales. Las propiedades agronómicas incluyen germinación y el desarrollo de plantas de semillero, el crecimiento y la madurez, la fijación de nitrógeno, la resistencia a enfermedades y pestes y el rendimiento. Las sojas con bajo contenido en oligosacáridos utilizadas por Crack y Jonson también tendrían mayores costes de cosechado, secado, almacenaje, comercialización, transporte, manejo y procesado debido a que las sojas deben ser segregadas y se debe preservar la identidad.
Constituye un objeto adicional de esta invención el preparar un producto a base de proteína de soja que no contiene galactinol. Las sojas con bajo contenido en oligosacáridos utilizadas por Crack y Johnson contienen galactinol. Suárez describió que la harina de soja con bajo contenido en oligosacáridos tuvo aproximadamente un 2,2% de galactinol, mientras que la harina de soja de sojas convencionales no tuvo ninguno, al igual que las sojas convencionales no contienen ninguna cantidad detectable de galactinol. Se cree que el galactinol, un precursor en la síntesis de la rafinosa y la estaquiosa, también causaría gas intestinal por fermentación en el colon. Por consiguiente, los beneficios potenciales de facilidad de digestión de sojas con bajo contenido en oligosacáridos pueden ser anulados por la presencia de galactinol en dicha soja.
Constituye un objeto adicional de esta invención el producir un producto a base de proteína de soja que es rico en isoflavonas. En los años recientes, las isoflavonas han sido investigadas de forma extensiva para una mejor comprensión de su papel en la prevención de enfermedades crónicas. El American Institute for Cancer Research dice que las isoflavonas "pueden inhibir las enzimas necesarias para el crecimiento y la propagación de muchos tipos de cáncer", tales como el cáncer de pecho, el cáncer de próstata y cáncer de colón. Y las isoflavonas también suponen una gran promesa en la prevención de la osteoporosis y en tratamiento de los síntomas de la menopausia. Las isoflavonas no están en absoluto afectadas por el procedimiento de extracción de agua de la invención. Por consiguiente, son retenidas en la invención a los niveles en que se presentan de forma natural en las sojas.
Constituye un objeto adicional de esta invención el producir un producto a base de proteína de soja que contiene cantidades significativas de calcio, magnesio, fósforo, potasio y amino ácidos. Estos constituyentes nutricionales no se ven en absoluto afectados por el procedimiento de extracción de agua de la invención. Por consiguiente, forman parte de la invención a los niveles en que se presentan en estado natural en las sojas.
Resumen de la invención
La presente invención comprende un producto a base de proteína de soja que tiene (a) al menos un 60% de proteína de total de materia seca; (b) un contenido combinado de sacarosa y de monosacáridos de al menos un 10% del total de materia seca y (c) menos de aproximadamente un 5% de oligosacáridos no digeribles del total de materia seca añadida y (d) estando sustancialmente libre de galactinol, en donde el producto tiene menos del 2% de fibra en crudo del total de materia seca. En otra realización, esta invención se refiere a un método para la fabricación de un producto a base de proteína que comprende: (a) proporcionar un material a base de soja sustancialmente desengrasada; (b) tratar dicho material con una enzima a una temperatura y a un pH efectivo para conseguir un contenido de sacarosa y de monosacárido combinado de al menos el 10% del total de materia seca de dicho producto y de menos del 5% de oligosacáridos no digeribles del total de materia seca en dicho producto; (c) eliminar la fibra de dicho material antes o después de dicho tratamiento para conseguir al menos un 60% de proteína del total de materia seca de dicho producto y (d) inactivar dicha enzima después de dicho tratamiento. A continuación el producto es utilizado en un producto alimenticio o nutricional, bebida líquida o seca.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 representa los efectos de una enzima \alpha-glicosidasa, a saber una enzima \alpha-galactosidasa con ninguna actividad invertasa, en los azúcares de extracto de harina de soja con el tiempo. La sacarosa puede ser incrementada hasta por encima un 14%. La estaquiosa puede ser reducida hasta aproximadamente un 0,2%. Los oligosacáridos no digeribles totales pueden ser reducidos hasta menos del 2%. La rafinosa incrementa inicialmente hasta aproximadamente un 3% después de 1 hora, pero a continuación disminuye hasta aproximadamente un 2% después de 3 horas. El contenido de monosacáridos es más que el doble.
La Fig. 2 representa una representación generalizada de una realización de la invención. La harina de soja es agitada con agua, ácido y enzima y se hace reaccionar durante varias horas a una temperatura elevada. El pH de la pasta de reacción es ajustado con una base. Se centrifuga la pasta de la reacción con el pH ajustado. El líquido es pasteurizado, concentrado y secado para formar un producto de proteína de soja. El residuo obtenido de la centrifugación es secado de forma opcional para formar un subproducto con un alto contenido en fibra.
Descripción detallada de la invención
La presente invención comprende un producto a base de proteína de soja que tiene (a) al menos un 60% de proteína del total de materia seca; (b) un contenido combinado de sacarosa y de monosacáridos de al menos un 10% del total de materia seca y (d) estando sustancialmente libre de galactinol, en donde el producto tiene menos del 2% y la fibra del total de materia seca. En otra realización, esta invención se refiere a un método para la fabricación de un producto de proteína que comprende: (a) proporcionar un material de soja sustancialmente desengrasado; (b) tratar dicho material con una enzima a una temperatura y pH efectivo durante un tiempo efectivo para conseguir un contenido de sacarosa y de monosacárido combinado de al menos un 10% del total de materia seca en dicho producto y menos del 5% de los oligosacáridos no digeribles del total de materia seca de dicho producto; (c) eliminar la fibra de dicho material después o antes de dicho tratamiento para conseguir al menos un 60% de proteína del total de materia seca de dicho producto y (d) inactivar dicha enzima después de dicho tratamiento. El producto es utilizado a continuación en un producto alimenticio o nutricional, bebida líquida o seca.
La invención del método que constituye el objeto de la misma incluye: 1) sacar la vaina de toda la soja; 2) hacer copos de las sojas sin vaina; 3) extraer el aceite de soja a partir de las sojas en forma de copos con hexano, un disolvente; 4) eliminar el disolvente de los copos de sojas desengrasadas sin calentar demasiado ni tostar para producir copos "blancos"; 5) triturar los copos para hacer harina de soja; 6) eliminar la fibra de la harina de soja e hidrolizar la estaquiosa y la rafinosa en la harina de soja con una enzima y a continuación inactivar la enzima; 7) separar la pasta en unas aguas madres y un residuo sólido y 8) secar las aguas madres. Las etapas 1 a la 4 descritas anteriormente son comúnmente referidas como los procedimientos de extracción de las sojas. Es bien conocido el procedimiento general para las etapas anteriormente descritas 1 a 5. La patente US No. 5.097.017 (Konwinski); la patente US No. 3.897.574 (Pass); "Extraction of Oil from Soybeans", J. Am. Oil Chem. Soc., 58, 157 (1981) y "Solvent Extraction of Soybeans" J. Am. Oil Chem. Soc., 55, 754 (1978).
La primera etapa descrita anteriormente es la separación de las vainas. La separación de las vainas es el procedimiento por el que se separan las vainas de las sojas de las habas de soja completas. Las sojas son cuidadosamente limpiadas antes de separarles las vainas, de modo que el producto no esté contaminado por los cuerpos coloreados. Las sojas son también normalmente cortadas en aproximadamente de 6 a 8 piezas antes de separarles las vainas.
La vaina representa de forma típica aproximadamente un 8% del peso total de la soja. La soja sin vaina contiene aproximadamente un 10% de agua, un 40% de proteína, un 20% de grasa, siendo el resto principalmente carbohidratos, fibra y minerales.
La segunda etapa descrita anteriormente es el procedimiento de formación de copos. Las sojas son acondicionadas antes de hacer los copos mediante el ajuste de la humedad y la temperatura para hacer las piezas de soja suficientemente plásticas. Las piezas de soja acondicionadas son pasadas a través de rodillos de hacer copos para formar los copos de aproximadamente entre 0,01 y 0,012 pulgadas (in) de espesor.
La tercera etapa descrita anteriormente es la separación del aceite de soja de los copos. Los copos de soja son desengrasados poniéndolos en contacto con hexano para eliminar el aceite de soja. El aceite de soja es utilizado en margarina, manteca y otros productos alimenticios, y es una buena fuente de lecitina, que tiene muchas aplicaciones útiles como un emulsionante.
En la cuarta etapa descrita anteriormente, los copos de soja desengrasados con hexano son separados del disolvente - se elimina el hexano - sin tostarlos para producir copos blancos. Esto es diferente de los procedimientos convencionales con hexano para separar el aceite de la soja en donde los copos son tostados y utilizados en alimentación animal.
En la quinta etapa descrita anteriormente, los copos blancos son triturados para hacer harina de soja. La harina de soja que puede ser utilizada como material de partida para el objeto de la invención es fácil y comercialmente asequible. De forma típica la harina de soja comercial tendría al menos un 50% (52,5%) de proteína (N X 6,25); aproximadamente un 30-40% (34,6%) de carbohidratos; aproximadamente un 5-10% (6%) de humedad; aproximadamente un 5-10% (6%) de cenizas; aproximadamente un 2-3% (2,5%) de fibra en crudo y menos de aproximadamente un 1% (0,9%) de grasas (extracto etéreo).
En la realización preferida de esta invención, la harina de soja tiene un índice de dispersibilidad de la proteína (PDI) de 90 y es de un tamaño de malla de 80. El PDI es determinado por el método Ba 10-65 de la American Oil Chemist’s Society (AOCS). El 90 PDI sería la harina de soja sin ningún tratamiento de calor, es decir la enzima activa. Un tamaño de malla de 80 significa que más del 95% de la harina de soja pasa a través de un tamiz de número estándar US de 80.
La siguiente etapa de la invención supone el tratamiento del material de partida con una enzima y la eliminación de la fibra del material antes o después del tratamiento de la enzima. En cualquier caso, el material de partida es primero preferiblemente agitado con agua. En la realización preferida de esta invención, el agua es pre-calentada. Una temperatura adecuada es 54ºC (130ºF). En la realización preferida de esta invención, la pasta contiene aproximadamente entre el 10-20% de sólidos.
Normalmente también es necesario proporcionar alguna agitación o mezcla para formar la pasta del material de partida. Un medio de llevar a cabo la mezcla es con un agitador de tipo propulsor.
La pasta es tratada con una enzima a una temperatura y un pH efectivos durante un tiempo efectivo para conseguir un contenido combinado de sacarosa y monosacárido de al menos un 10% del total de materia seca y menos del 5% de los oligosacáridos no digeribles del total de materia seca en el producto de proteína de soja. La Fig. 1 muestra el modelo de hidrólisis en los azúcares de soja viéndose un disminución de la estaquiosa, un incremento temporal en la rafinosa, un incremento en la sacarosa y un incremento en la galactosa libre. La rafinosa se incrementa debido a que es producida como un producto intermedio más rápido de que sea hidrolizada.
En la realización preferida, la enzima es una enzima \alpha-glicosidasa y la más preferida una enzima \alpha-galactosidasa esencialmente sin actividad de la invertasa (sacarosa). Un ejemplo, de la enzima más preferida es Novo Nordisk A/S Alpha-Gal 1000 y la cantidad efectiva más preferida de la misma es de aproximadamente entre 990-5560 unidades de galactosidasa por kilogramo (450-2300 unidades de galactosidasa por libra) del material de partida, que es aproximadamente entre 0,45-2,27 g (0,001-0,005 libras) de la enzima en su forma líquida por libra del material de partida. La actividad de la enzima de unidades de galactosidasa por gramo es determinada por el método analítico de Novo Nordisk.
La Alpha-Gal 1000 es una enzima de actividad única que hidroliza sólo la estaquiosa y la rafinosa para generar galactosa y sacarosa y la enzima es efectiva en el intervalo de pH de 3,5-6,5. Otra enzima adecuada en una \alpha-galactosidasa preparada por la compañía Amano. Ambas enzimas conseguirán la conversión completa de la estaquiosa y de la rafinosa a temperatura ambiente con el tiempo.
En la realización preferida de esta invención, el tiempo efectivo es de 1-4 horas, más preferiblemente de 2-3 horas; la temperatura efectiva es de 52º-60ºC (125º-140ºF), la más preferida de 52-54ºC (125-130ºF) y el pH efectivo es de 6-6,5, siendo el más preferido de 6-6,3. Un medio para conseguir el pH efectivo es ajustar el pH de la pasta con ácido clorhídrico.
En esta invención, el tiempo efectivo puede ser controlado para conseguir un nivel deseado de oligosacáridos no digestibles en el producto de proteína de soja. Por ejemplo, si se controla el tiempo efectivo con la enzima preferida entre 1-2 horas, el producto puede tener más del 1,5% de estaquiosa del total de materia seca y menos de aproximadamente entre el 2-3% de rafinosa del total de materia seca.
Después del tratamiento con enzima, la enzima es desactivada en la realización del método de esta invención. Un medio de desactivación es la pasteurización a 82ºC (180ºF).
Un medio de pasteurización es la cocción por chorro. En todavía otra realización de esta invención, la pasta debe ser mantenida en un hervidor con camisa de vapor. La desactivación/pasteurización se lleva a cabo de modo que el producto también de resultado negativo al ensayo de salmonera y que tenga un perfil microbiano aceptable.
La siguiente operación a describir es la separación de fibras para conseguir al menos el 60% de proteína del total de materia seca en dicho producto, más preferiblemente del 66% de proteína con aproximadamente el 70% de rendimiento del producto. De nuevo, la eliminación de la fibra puede tener lugar antes o después del tratamiento con la enzima. La Fig. 2 muestra una realización de esta invención en donde la separación de la fibra tiene lugar después del tratamiento con la enzima y de que la enzima sea desactivada después de la eliminación de la fibra.
Un medio para la eliminación de la fibra es ajustar el pH de la pasta a aproximadamente 7-7,5, más preferiblemente a 7,4, con hidróxido sódico y separar la pasta para formar un residuo sólido y unas aguas madres. La separación puede ser llevada acabo por un número de medios de separación física; sin embargo, la centrifugación es el medio más eficiente y efectivo. En la realización preferida de esta invención, se utiliza una centrífuga de tipo cilíndrica para llevar a cabo la separación. En todavía otra realización de esta invención, la separación puede llevarse a cabo con una centrífuga tubular o de tipo de disco.
La enzima tratada, el material separado de la fibra (las aguas madres) es secada para formar el producto a base de proteína de soja. Los medios preferidos de secado en un secador de pulverización vertical con una boquilla de alta presión.
El producto tiene muchos usos. Por ejemplo, puede ser utilizado como un sustituto de la leche y en bebidas y mezclas para bebidas, tales como bebidas de chocolate, vainilla y de piña; productos de granja, tales como yogures de frutas; productos para la nutrición y la salud, tales como barras de proteína; inyección de carne de músculo completa; productos de surimi; carnes emulsificadas; productos de cereales, tales como cereales para el desayuno; productos de panadería, tales como bollos de arándonos y otras bebidas secas o líquidas, productos para alimentación y nutricionales.
La Fig. 2 muestra que las aguas madres son concentradas de forma opcional después de la separación. La concentración puede ser llevada a cabo por operaciones de separación por membrana o unidades de evaporación. Un beneficio de la concentración de las aguas madres antes de secar es que se reducen los costes del secado.
La Fig. 2 muestra que el residuo sólido es secado de forma opcional para formar un sub-producto de alto contenido en fibra. El sub-producto tendría aproximadamente un 20-25% de proteína.
Los productos secos pueden ser recubiertos con lecitina comercial u otros tensioactivos de calidad alimenticia, tales como mono-diglicéridos, para mejorar la dispersibilidad del agua y reducir la posibilidad de que el producto forme una masa. Dicha adición-recubrimiento estaría en el intervalo de aproximadamente 0,5%.
Estos y otros aspectos de la presente invención pueden ser más fácilmente entendidos por referencia a uno o más de los siguientes ejemplos.
Ejemplo 1
Se agitaron 40 gramos (g) de harina de soja con un índice de dispersibilidad de proteína 90 (PDI) en 360 g de agua y se equilibraron a temperatura en un baño de agua a 52 grados Celsius con agitación continua. Se midió el pH de la pasta como 6,5 y no se ajustó de nuevo. Se tomó una muestra de control después de que se añadieran a la pasta 0,19 g (0,5% de sólidos) de enzima de \alpha-galactosido de baja actividad secundaria (Novo Nordisk Alpha-Gal 1000). Se continuó la agitación durante todo el procedimiento. Se tomaron las muestras a la 1, 2 , 3 y 4 horas. Cada una de las muestras que se tomó, incluyendo la muestra control, fue colocada en un tubo de centrífuga de 50 mililitros y se introdujo en agua hirviendo durante 10 minutos (min.) para inactivar la enzima. Las muestras se centrifugaron durante 5 min. a 3000 revoluciones por min. y a continuación se decantaron los sobrenadantes, se congelaron y se liofilizaron. Se llevó a cabo un análisis de azúcar en los sobrenadantes liofilizados por el método de Shukla. Fett Wissenschaft Technologie, 89 (2), págs. 75-79 (1987).
TABLA
Monos. Sacarosa Rafinosa Estaquiosa Azúcares Estaquiosa \textamp
totales Rafinosa
totales
Tratamiento % % % % % %
Control, sin enzima 1,0 10,3 1,2 8,1 20,6 9,3
\alpha-galactosidasa 1 hora 2,0 11,3 3,1 2,8 19,3 5,9
\alpha-galactosidasa 2 hora 2,2 12,0 2,4 1,1 17,7 3,6
\alpha-galactosidasa 3 hora 3,4 13,2 2,2 0,6 19,3 2,7
\alpha-galactosidasa 4 hora 4,2 14,7 1,7 0,2 20,8 1,9
Ejemplo 2
Se añadieron 236 kg (519 libras (lbs.)) de agua a un tanque de mezcla a 52ºC (130ºF). Se añadieron 23 kg (50 lbs.) de harina de soja. Se ajustó el pH a 6,2 con ácido clorhídrico. Se añadieron 113,5 gramos (g) de la enzima de Novo Nordisk Alpha-Gal 1000. Se agitó la pasta durante 3 horas (hrs.) a 54ºC (130ºF). Se ajustó el pH de la enzima tratada a 7,4 con hidróxido sódico al 50%. Se alimentó la pasta de la enzima tratada, con el pH ajustado, a una velocidad de un galón por minuto (GPM) a una centrífuga de tipo circular Sharples. Las aguas madres (6,90% de sólidos) se calentaron por chorros a 4 GPM a 104ºC (220ºF). Las aguas madres calentadas por chorro se liofilizaron utilizando una boquilla de pulverización de alimentación a la bomba de presión. La temperatura de salida del secador fue de 91ºC (195ºF). El liofilizado de las aguas madres calentadas por chorro dieron lugar a 11,0 kg (24,1 lbs) de un producto a base de proteína de soja. El residuo sólido centrifugado se diluyó de nuevo y se liofilizó para preparar un co-producto con un alto contenido en fibra.
El producto de proteína de soja tuvo un 4,99% de humedad (95,01% de materia seca); 9,92% de nitrógeno (7,88% de suspensión de nitrógeno; 79,44 de índice de solubilidad de nitrógeno); 61,99% de proteína cruda; 0,4% de fibra en crudo; 0,22% de grasa cruda y 8,24% de cenizas. El producto tuvo un 15,9% de azúcares totales (159,8 miligramos (mg)/g); 2,8% de oligosacáridos indigestibles (28,44 mg/g); 2,2% de monosacáridos (22,06 mg/g); 0,3% de fructosa; 0,3% de glucosa; 1,6% de galactosa; 10,9% de sacarosa (108,67 mg/g); ningún contenido en melibiosa ni galactinol; 1,9% de rafinosa 818,64 mg/g) y 1,0% de estaquiosa (9,70 mg/g). El pH del producto de proteína de soja es de 7,31. El producto forma una consistencia espesa a un contenido del 14% de sólidos en agua y 90 grados Celsius (ºC) y al 16% a 70ºC; un ligero gel al 16% y 80ºC y un gel al 16% y 90ºC. El producto tuvo una distribución de tamaño de partículas de: 60,7% retenidas a un número (#) 400 US de malla estándar; 13,1% retenidas a un número # 200 y un 0,8% retenidas a un # de 100.
Ejemplo 3
Una aplicación del producto de proteína de soja preparado en el ejemplo 1 es una leche de soja que tiene 6,25 g de proteína de soja en un servicio de 24 g. Una fórmula para dicha bebida contiene: 808,2 g de agua (80,82%); 62 g de azúcar (6,2%); 42,4 g del producto de proteína de soja (4,24%); 38,6 g de maltodextrina Cerestar USA, Inc. C*MD 01960 (3,86%); 27 g de jarabe de maíz Cerestar USA C*DRY GL 01925 (2,7%); 12 g de goma arábica (1,2%); 5 g de aceite de soja de Central Soya Company, Inc. (0,55%); 2,5 g de lecitina de Central Soya CENTROLEX® F (0,25%); 1,8 g de citrato de Na (0,18%); 0,3 g de fosfato de Na dibásico (0,03%) y 0,02% de agentes antiespumantes. Los ingredientes secos se mezclaron; se añadió agua precalentada (60ºC: 140ºF); se añadieron los antiespumantes, se mezcló a alta velocidad/homogeneizó (17.500 kPa: 2500 PSIG) y se trató a temperatura ultra alta (141ºC: 285ºF) durante 5 segundos.
El producto acabado fue estable a pH neutro y tuvo un buen aroma similar a las leches de soja comerciales. La mejora más destacable en el producto fue en el sabor. La bebida fue más suave y estuvo libre de la sensación arenosa en comparación con las bebidas preparadas a partir de los concentrados de proteína de soja actualmente disponibles.

Claims (40)

1. Un producto a base de proteína de soja que tiene (a) al menos un 60% de proteína del total de materia seca; (b) un contenido combinado de monosacáridos y sacarosa de al menos el 10% del total de materia seca; (c) un contenido combinado de rafinosa y estaquiosa de menos del 5% del total de materia seca y (d) está sustancialmente libre de galactinol, en donde el producto tiene menos del 2% de fibra en crudo del total de materia seca.
2. Un producto de acuerdo con la reivindicación 1 en donde la soja no procede de sojas con bajo contenido en oligosacáridos.
3. Un producto de acuerdo con la reivindicación 2 en donde el producto es un producto tratado con una enzima.
4. Un producto de acuerdo con la reivindicación 3 en donde la enzima es una \alpha-glicosidasa.
5. Un producto de acuerdo con la reivindicación 4 en donde la \alpha-glicosidasa es una \alpha-galactosidasa esencialmente sin ninguna actividad invertasa.
6. Un producto de acuerdo con la reivindicación 1 que tiene menos del 10% de sacarosa del total de materia seca.
7. Un producto de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el contenido de sacarosa es de al menos el 10,5% del total de materia seca y el contenido de monosacáridos es de aproximadamente el 2-3% del total de materia seca.
8. Un producto de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el producto tiene menos del 1,5% de estaquiosa del total de materia seca y menos del 2-3% de rafinosa del total de materia seca.
9. Un producto de acuerdo con la reivindicación 1 que tiene un contenido de isoflavona mayor de 2500 microgramos/gramo de total de materia seca y un contenido de amino ácidos conteniendo azufre de más del 2,2% del contenido total de amino ácidos.
10. Una bebida líquida o seca, un producto alimenticio o nutricional que utiliza el producto de acuerdo con la reivindicación 1.
11. Un método para la fabricación de un producto a base de proteína de soja que comprende:
(a) proporcionar un material de soja desengrasado;
(b) tratar dicho material con una enzima a una temperatura y un pH efectivos durante un tiempo efectivo para conseguir un contenido combinado de monosacáridos y sacarosa de al menos el 10% del total de materia seca en dicho producto y un contenido combinado de rafinosa y estaquiosa de menos del 5% del total de materia seca en dicho producto; (c) separar la fibra de dicho material antes o después de que dicho tratamiento consiga al menos un 60% de proteína del total de materia seca en dicho producto;
(d) inactivar dicha enzima después de dicho tratamiento.
12. Un método de acuerdo con la reivindicación 11 en donde la enzima es un enzima de \alpha-glicosidasa.
13. Un método de acuerdo con la reivindicación 12 en donde la \alpha-glicosidasa es una \alpha-galactosidasa esencialmente sin ninguna actividad invertasa.
14. Un método de acuerdo con la reivindicación 13 en donde el tratamiento utiliza aproximadamente 990-5560 unidades de galactosidasa por kilogramo del material.
15. Un método de acuerdo con la reivindicación 11 que comprende además la agitación del material con agua antes del tratamiento de la enzima o la eliminación de la fibra.
16. Un método de acuerdo con la reivindicación 15 en donde la pasta tiene aproximadamente entre un 10-20% de sólidos.
17. Un método de acuerdo con la reivindicación 11 en donde la temperatura efectiva es de aproximadamente 52-60 grados Celsius.
18. Un método de acuerdo con la reivindicación 11 en donde el pH efectivo es de aproximadamente 6-6,5.
19. Un método de acuerdo con la reivindicación 18 en donde el pH efectivo se consigue por la adición de ácido clorhídrico a dicha pasta.
20. Un método de acuerdo con la reivindicación 11 en donde el tiempo efectivo es de aproximadamente 1-4 horas.
21. Un método de acuerdo con la reivindicación 20 en donde el tiempo efectivo es de aproximadamente 1-3 horas teniendo el producto más del 1,5% de estaquiosa del total de materia seca y menos de aproximadamente 2-3% de rafinosa del total de materia seca.
22. Un método de acuerdo con la reivindicación 20 en donde el tiempo efectivo es de aproximadamente 2-4 horas teniendo un contenido de sacarosa de al menos el 10,5% del total de materia seca en el producto y siendo el contenido de monosacáridos de aproximadamente el 2-3% del total de materia seca en el producto.
23. Un método de acuerdo con la reivindicación 15 en donde la eliminación de la fibra se lleva a cabo por ajuste del pH de la pasta hasta aproximadamente 7-7,5 y separando dicha pasta con el pH ajustado para formar un residuo sólido conteniendo una alta cantidad de fibra.
24. Un método de acuerdo con la reivindicación 23 en donde el pH es ajustado utilizando hidróxido sódico.
25. Un método de acuerdo con la reivindicación 24 en donde la separación se lleva a cabo por centrifugación.
26. Un método de acuerdo con la reivindicación 15 que comprende el secado de la pasta tratada con enzima de la que se ha eliminado la fibra.
27. Un método de acuerdo con la reivindicación 26 que comprende además la concentración de la pasta tratada con enzima, de la que se ha eliminado la fibra, antes del secado.
28. Un método de acuerdo con la reivindicación 27 en donde la concentración se lleva a cabo por medio de la evaporación o filtración por membrana.
29. Un método de acuerdo con la reivindicación 28 en donde el secado es por pulverización (spray drying).
30. Un método de acuerdo con la reivindicación 23 que comprende además el secado del residuo sólido para forma un sub-producto con un alto contenido en fibra.
31. Un método de acuerdo con la reivindicación 11 en donde la inactivación de la enzima es por pasteurización a aproximadamente 82 grados Celsius.
32. Un método de acuerdo con la reivindicación 11 en donde el material tiene un índice de dispersibilidad de la proteína de 90.
33. Un método de acuerdo con la reivindicación 32 en donde el material no ha sido tratado con calor.
34. Un método de acuerdo con la reivindicación 11 en donde el material está sustancialmente libre de galactinol.
35. Un método de acuerdo con la reivindicación 11 en donde el producto tiene menos del 2% de fibra en crudo del total de materia seca.
36. Un método de acuerdo con la reivindicación 11 en donde el producto tiene un contenido de isoflavona mayor de 2500 microgramos/gramo del total de materia seca y un contenido de amino ácidos conteniendo azufre mayor de 2,2% del contenido total de amino ácidos.
37. Una bebida líquida o seca, un producto alimenticio o nutricional que utiliza el producto fabricado de acuerdo con la reivindicación 11.
38. Un método para la fabricación de un producto a base de proteína de soja, tratado con enzima, que comprende:
(a) proporcionar un material de soja que tiene al menos un 50% de proteína (N X 6,25); aproximadamente 30-40% de carbohidratos; aproximadamente 5-10% de humedad; menos de aproximadamente el 1% de grasa y un índice de dispersibilidad de proteína de aproximadamente 90 y estando sustancialmente libre de galactinol;
(b) agitar dicho material con agua, de modo que dicha pasta tenga aproximadamente un 10-20% de sólidos; ácido clorhídrico, de modo que el pH de dicha pasta sea de aproximadamente 6-6,5, y una cantidad efectiva de una enzima de \alpha-galactosidasa;
(c) hacer reaccionar dicha pasta durante aproximadamente 1-4 horas a aproximadamente 52-60 grados Celsius;
(d) ajustar el pH de dicha pasta reaccionada a aproximadamente 7-7,5 con hidróxido sódico;
(e) centrifugar dicha pasta con el pH ajustado, para formar un residuo sólido y unas aguas madres;
(f) pasteurizar dichas aguas madres para inactivar dicha enzima;
(g) concentrar dichas aguas madres pasteurizadas por medio de la evaporación o por filtración por membrana;
(h) secar por pulverización dichas aguas madres concentradas para formar dicho producto que tiene al menos un 60% de proteína del total de materia seca; un contenido combinado de monosacáridos y de sacarosa de al menos el 10% del total de materia seca; un contenido combinado de rafinosa y de estaquiosa de menos del 5% del total de materia seca y menos del 2% de fibra cruda del total de materia seca.
39. Un método de acuerdo con la reivindicación 38 que comprende además el secado del residuo sólido para formar un sub-producto con un alto contenido en fibra.
40. Una bebida líquida o seca, un producto alimenticio o nutricional que utiliza el producto fabricado de acuerdo con la reivindicación 38.
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