FI114684B

FI114684B - Menetelmä vähärasvaisen, läpinäkyvän, stabiilia kauraproteiinia sisältävän vesiliuoksen valmistamiseksi ja menetelmän tuote

Info

Publication number: FI114684B
Application number: FI940565A
Authority: FI
Inventors: Marvin K Lenz; Steven D Paisley
Original assignee: Quaker Oats Co
Priority date: 1993-02-09
Filing date: 1994-02-08
Publication date: 2004-12-15
Also published as: CA2115229C; FI940565A0; CA2115229A1; EP0620979A1; DE69418378D1; NO940425L; DE69418378T2; NO940425D0; EP0620979B1; US5525151A; NO316621B1; FI940565A

Description

114684

Menetelmä vähärasvaisen, läpinäkyvän, stabiilia kauraprote-iinia sisältävän vesiliuoksen valmistamiseksi ja menetelmän tuote 5 Tämä keksintö koskee menetelmää vähärasvaisen, lä pinäkyvän, stabiilia kauraproteiinia sisältävän vesiliuoksen valmistamiseksi kaurasubstraatista. Tämä keksintö koskee myös tämän menetelmän vesiliuostuotetta ja kiinteätä, puhdistettua kauran proteiinia sisältävää seosta, joka 10 liuotettuna tuottaa läpinäkyvän, stabiilia kauraproteiinia sisältävän vesiliuoksen.

Kauran siemen, josta kauran jyvä otetaan, sisältää kauran siemenkuoren ja kauraryynin. Kauran siemenkuori toimii ryynin ulkokuorena. Kauraryyni koostuu kauraleseestä, 15 mukaan luettuna hedelmänseinä, ja aleuronikerroksista, alkiosta ja endospermistä. On toivottavaa, että kauraryyni fraktioidaan liukoisiksi ja liukenemattomiksi fraktioiksi, koska ryynin kaikilla fraktioilla on arvo sinänsä. Erityisesti kiinnostava on ryynin vesiliukoinen fraktio, joka si-20 sältää kauraproteiinin väkevöidyssä muodossa. Fraktiossa kauraproteiinilla on monta hyödyllistä käyttökohdetta, mukaan luettuna käyttö kosmetiikassa ja hiustenhoito- ja :ihonhoitovalmisteissa, kuten nestemäisissä voiteissa, sham-; poissa, voiteissa ja geeleissä. Kuitenkin vesipitoiset : .·. 25 koostumukset, jotka sisältävät kauraproteiinifraktioita, ”.V sisältävät tyypillisesti liukenematonta ainetta ja ovat ’*! sellaisenaan läpikuultavia eikä niitä voida käyttää kirk- ·;;; käissä valmisteissa, esimerkiksi shampoissa ja juomissa.

• · · *·’ ’ Mielenkiintoisia ovat myös vähärasvaiset, kaurapro- 30 teiinia sisältävät vesiliuokset ja kiinteät seokset, joita käytetään vesiliuosten valmistamiseksi. Nämä ovat käyttö-;>i#: kelpoisia lisäaineina ja proteiinitäydennyksinä vähärasvai- ,Vf sissa ruuissa. Lisäksi uskotaan, että tällaiset vähärasvai- t I t !.! set, kauraproteiinia sisältävät koostumukset ja seokset ‘F 35 ovat stabiilimpia, koska ne ovat todennäköisesti vähemmän alttiita eltaantumiselle. Tämä johtuu siitä, että ne sisäl- 114684 2 tävät vähemmän hapettumiselle altista rasvaa, joka on el-taantumisen syy. Valitettavasti tällaiset vähärasvaiset kauraproteiinia sisältävät koostumukset ovat myös läpikuultavia ja sen vuoksi ne eivät ole esteettisesti miellyttäviä 5 lisättäessä ne kirkkaisiin valmisteisiin, kuten juomiin.

Lisäksi vähärasvaisilla kauraproteiinia sisältävillä liuoksilla on suurempi proteiinipitoisuus verrattuna täysrasvavalmisteisiin. Tämä johtaa suurempaan proteiini-saantoon ja vastaavasti taloudellisesti tehokkaampaan toi-10 mintaan.

Kun edellä esitetty tiedetään, olisi toivottavaa, että valmistetaan läpinäkyvä, kauraproteiinia sisältävä vesiliuos ja kiinteä seos, joka on läpinäkyvä liuenneena ja jota voidaan käyttää kirkkaissa kosmeettisissa valmisteissa 15 ja hiusten- ja ihonhoitovalmisteissa. Olisi myös toivottavaa, jos tällainen vesiliuos- ja kiinteä seosfraktio olisivat myös vähärasvaisia. Kuitenkin tähän mennessä tunnetut menetelmät kauraproteiinia sisältävien vesipitoisten koostumusten ja kiinteiden seosten valmistamiseksi tuottavat 20 tuotteita, jotka eivät ole kirkkaita, ja sen vuoksi niitä ei voida käyttää tällaisissa käyttökohteissa.

Tämä keksintö tuottaa vähärasvaisen, läpinäkyvän, •stabiilia kauraproteiinia sisältävän liuoksen, vähärasvai-. sen, kiinteän, stabiilia kauraproteiinia sisältävän seok- : 25 sen, joka tuottaa läpinäkyvän vesiliuoksen uudelleen hydra- toimisen jälkeen, ja menetelmän tällaisen vesiliuoksen ja kiinteän seoksen valmistamiseksi.

·;;; Alalla on julkaistu kauran fraktiointimenetelmiä ja • · · '·* ' näiden menetelmien tuotteita.

30 Julkaisussa "Enzymic Solubilization of Cereal Pro- ,,]* teins by Commercial Proteases". C. Nkonge ja C. Ballance,

Cereal Chem., Vol. 61, No. 4, sivut 316 - 320, (1984), ope- tetaan menetelmä kaurasubstraatin saamiseksi, jonka typpi-liukoisuus on 90 %. Tässä artikkelissa julkaistaan eri vil-"* 35 jalajeja sisältävien vesipitoisten lietteiden valmistus erikseen, mukaan luettuna kaura. Nämä lietteet muutetaan • · 114684 3 emäksisiksi lisäämällä emästä. Vesipitoista emäksistä lietettä käsitellään myös tietyillä proteaaseilla 12 tunnin ajan. Tämä tuottaa jyvän liukoisen fraktion talteensaamisen liukenemattomasta fraktiosta. Kauran tapauksessa stabiili 5 kauraproteiinia sisältävä liuos näyttää olevan valmistettu tämän menetelmän avulla.

US-patentissa 4 028 468, myönnetty kesäkuun 7. päivä, 1977, Hohner et ai., julkaistaan kauran fraktiointime-netelmä, jossa kuivatut kuoritut kauraryynit jauhetaan, 10 jotta saadaan kaurajauho, joka sisältää säännöllisen muotoisten hiukkasten tiiviin, hienojakoisen fraktion ja epäsäännöllisen muotoisten hiukkasten kevyen, karkean fraktion, jolloin karkea fraktio sisältää kauraleseen, kauraku-min, kauraproteiinin ja kauran tärkkelyksen. Jauho otetaan 15 talteen ja karkea ja hieno fraktio erotetaan. Sitten karkea fraktio otetaan talteen ja valmistetaan kuumennettu emäksinen liete, joka sisältää talteen otetun karkean fraktion. Kuumennettua emäksistä lietettä sekoitetaan uuton toteuttamiseksi ja lesefraktion ja kaurakumin, kauraproteiinin ja 20 kauran tärkkelyksen sisältävän liukoisen fraktion muodostamiseksi. Sitten kauralese otetaan talteen lietteestä, samalla jättäen kaurakumi, kauraproteiini ja kauran tärkkelys • liukoiseen fraktioon, jolloin muodostuu liukoisen fraktion ; emäksinen uute. Sitten emäksinen uute jäähdytetään lämpöti- : .·. 25 laan, joka on emäksisen uutteen jäätymispisteen yläpuolelta («··, ympäröivään lämpötilaan. Emäksinen uute jäähdytetään, joi- • · “! loin muodostuu kauraproteiinin sakka, joka poistetaan tärk- * ;;; kelyksen kanssa uutteesta, kaurakumin sisältävän päällys- ’·’ * nesteen muodostamiseksi, jolloin saadaan talteen prote- 30 iinisakka ja tärkkelys. Päällysneste neutraloidaan ja kuu-mennetaan vähintään 90 °C:n lämpötilaan, minkä jälkeen kau- • · · ! ·’ rakumi otetaan talteen.

• · · US-patentissa 4 448 790, myönnetty toukokuun 15.

* · · !.! päivä, 1984, Sarkki et ai., julkaistaan menetelmä viljajau- * · " 35 hon fraktioimiseksi vähintään kolmeksi hyvälaatuiseksi ’’•"i fraktioksi, jotka käsittävät tärkkelys-, proteiini- ja so- » * · · * * · 4 114684 kerifraktion. Vaaditussa menetelmässä viljajauho lietetään veteen, tulokseksi saatu liete erotetaan raskaammaksi fraktioksi, joka sisältää tavanomaisen jyvätärkkelyksen ja jolla on suurempi hiukkaskoko, ja kevyemmäksi fraktioksi, joka 5 sisältää noin 15 - 40 % jauhon kuiva-ainetta ja sisältää proteiinin peittämän, pienen hiukkaskoon omaavan tärkkelyksen, kevyempää fraktiota kuumennetaan vähintään 120 °C:n lämpötilassa riittävän pitkän aikaa, jotta proteiiniverkko pienten tärkkelyshiukkasten pinnalla hajoaa ja tärkkelys 10 hyytelöityy, kevyempi fraktio jäähdytetään 90 °C:n lämpötilaan tai sitä matalampaan lämpötilaan ja mainittu kevyempi fraktio käsitellään samanaikaisesti alfa-amylaasilla ja be-ta-glukanaasilla, tulokseksi saatu proteiinisakka erotetaan kevyemmästä fraktiosta sakkana, jolloin saadaan kirkas 15 fraktio, joka jää jäljelle sakan erottamisen jälkeen, ja kirkasta fraktiota sokeroidaan amyloglukosidaasin tai sie-niamylaasin avulla 55 °C:n lämpötilassa tai sitä matalammassa lämpötilassa, kunnes dekstroosiekvivalentti on vähintään 20 - 80.

20 Patentissa US-4 377 602, myönnetty 22. maaliskuuta, 1983, Conrad, julkaistaan menetelmä hydrolysoidun proteiini- ja tärkkelystuotteen valmistamiseksi kokoviljasta ja i : : menetelmän tuote. Julkaistussa menetelmässä valmistetaan in ; situ entsymaattisesti hydrolysoidut proteiini- ja tärkke- • « » : .·. 25 lystuotteet kokojyväviljasta, jolloin mainitussa menetel-

• * · I

.···, mässä kokojyvävilja murskataan ja sen jälkeen murskattu » · vilja saatetaan käsittelyyn, joka koostuu oleellisesti seu- ’.’1) raavista vaiheista: saatetaan mainittu vilja entsymaatti- • » · ** * seen käsittelyyn vesipitoisessa väliaineessa käyttäen endo- 30 peptidaasia siten, että muutetaan olennaisilta osin kaikki ...’! jyvässä läsnä olevat veteen liukenemattomat proteiinit ve- • · · siliukoisiksi proteiinituotteiksi, jotka suodatetaan sen jälkeen ja otetaan talteen murskatusta viljasta kirkkaana ,···. suodoksena, joka sisältää peptidit ja aminohappo jäännökset * · ‘1* 35 käsittävät proteiinituotteet, ja saatetaan jäljelle jäänyt murskattu vilja entsymaattiseen käsittelyyn vesipitoisessa * · 5 114684 väliaineessa käyttäen alfa-amylaasia ja sen jälkeen amylo-glukosidaasia, jolloin molemmat entsyymit ovat olennaisilta osin vapaita muista hiilihydraattia hydrolysoivista entsyymeistä siten, että olennaisilta osin koko veteen liukenema-5 ton tärkkelys!raktio jyvässä muutetaan vesiliukoisiksi, hajotetuiksi tärkkelystuotteiksi, jolloin amyloglukosidaasi toimii pH-arvon ollessa 4 - 4,5 siten, että olennaisilta osin kaikki veteen liukenemattomat tärkkelysfraktiot jyvässä muutetaan glukoosiksi.

10 Patentissa US-4 282 319, myönnetty elokuun 4. päi vä, 1981, Conrad, julkaistaan menetelmä hydrolysoidun proteiini- ja tärkkelystuotteen valmistamiseksi kokojyvävil-jasta ja menetelmän tuote. Julkaistussa menetelmässä valmistetaan in situ entsymaattisesti hydrolysoidut proteiini-15 ja tärkkelystuotteet kokojyväviljasta, jolloin mainitussa menetelmässä kokojyvävilja murskataan ja sen jälkeen murskattu vilja saatetaan käsittelyyn, joka koostuu oleellisesti seuraavista vaiheista: saatetaan mainittu vilja entsy- maattiseen käsittelyyn vesipitoisessa väliaineessa käyttäen 20 endopeptidaasia siten, että olennaisilta osin kaikki jyvässä läsnä olevat veteen liukenemattomat proteiinit muutetaan vesiliukoisiksi proteiinituotteiksi, jotka sen jälkeen suo-datetaan ja otetaan talteen murskatusta viljasta kirkkaana . suodoksena, joka sisältää peptidit ja aminohappojäännökset * · « : ,·, 25 käsittävät proteiinituotteet, ja saatetaan jäljelle jäänyt • · · murskattu vilja entsymaattiseen käsittelyyn vesipitoisessa • · **; väliaineessa käyttäen vähintään yhtä tärkkelystä hydroly- * « » "Il soivaa entsyymiä siten, että olennaisilta osin koko veteen • · » ’·* ’ liukenematon tärkkelysfraktio jyvässä muutetaan vesiliukoi- 30 siksi, hajonneiksi tärkkelystuotteiksi ja tärkkelystä hyd-,,jj’ rolysoiva entsyymi on amylaasi, joka on olennaisilta osin

«M

: : vapaa muista hiilihydraattia hydrolysoivista entsyymeistä.

Julkaisut "Functional Properties of Oat Concentrate • · ·

Treated With Linoleate or Trypsin", C. Ma, J. Inst. Can.

» » *" 35 Sci. Technol. Aliment., Vol. 18, No 1, sivut 79 - 84, C" (1985), ja "Functional Properties of Oat Proteins Modified * · 114684 6 by Acylation, Trypsin Hydrolysis or Linoleate Treatment", C. Ma ja D. Wood, JAOCS, Vol. 64, No. 12, sivut 1726 - 1731, (1987), opettavat, että kauraproteiinin käsittely proteaasitrypsiinillä hajottaa noin puolet proteiinista ja 5 tuottaa tulokseksi proteiinikomponentin, jonka liukoisuus on 40 - 60 % pH-alueella 3-8. Näissä artikkeleissa ei opeteta, kuinka valmistetaan proteiini, joka on täysin stabiili saostumista ja liukenemattomuutta vastaan. Lisäksi julkaistun menetelmän avulla valmistetun kuivan jauheen 10 liukoisuus on enimmillään 60 % pH-alueella 3,5 - 8,0.

Julkaisussa "Some Functional and Nutritional

Properties of Oat Flours as Affected by Proteolysis", R. Ponnampalam, G. Goulet, J. Amiot ja G. Brisson, J. Agric.

Food Chem., Vol. 35, No. 2, sivut 279 - 285, (1987), opete-15 taan jauhotuote, jonka typpiproteiiniliukoisuuden maksimi on 50 %.

Artikkelit: "Oat Protein Concentrate from a Wet

Milling Process: Composition and Properties", J. Cluskey, Y. Wu, J. Wall ja G. Inglett, Cereal Chem., 50 (4), sivut 20 481 - 488, (1973); "Protein Isolate from High-Protein Oats:

Preparation, Composition and Properties", Y. Wu, K. Sexton, J. Cluskey ja G. Inglett, J. Food Sci., Vol. 42, No. 5, si-| ;'j vut 1383 - 1386, (1977) ; "Oat Protein Concentrates from a

• · · I

. Wet Milling Process: Preparation", J. Cluskey, Y. Wu, J.

: ,·. 25 Wall ja G. Inglett, Cereal Chem., 50 (4), sivut 481 - 488, • · · (1973); ja US-patentti 4 089 848, myönnetty toukokuun 16.

• · päivä, 1978, Bell et ai; kaikki nämä julkaisut opettavat • · · kauraproteiinin uuton kauratuotteista käyttäen emäksistä » · · *·’ * uuttomenetelmää.

30 Näiden menetelmien lisäksi kauraproteiinia sisältä- „T viä tuotteita on kaupallisesti saatavissa. Esimerkiksi tuotteet Oat Cl-40 ja Oat Cl-15 ovat saatavissa yhtiöltä

Canamino, Inc., 118 Veterinary Road, Saskatoon, SK, Kanada.

• · ·

Tuote Oat Cl-40 on kuvattu kaurasta peräisin olevana prote- • · ;'* 35 iinina, jonka proteiinipitoisuus on 40 %, se on hajuton beigenvärinen jauhe, dispergoituu moniin liuottimiin ja li- 114684 7 sää viskositeettia hydratoituessaan. Tuote Oat Cl-15 on kuvattu kaurasta peräisin olevana proteiinina, jonka proteiinipitoisuus on 15 %, se on hajuton beigenvärinen jauhe, dispergoituu erilaisiin liuottimiin ja lisää viskositeettia 5 hydratoituessaan. Kumpaakin näistä tuotteista voidaan käyttää hiustenhoito- ja ihonhoitovalmisteissa, kuten nestemäisissä ihovoiteissa, shampoissa, voiteissa ja geeleissä.

Kuitenkin tuotteista, jotka on kuvattu edellä ja jotka on valmistettu edellä kuvattuja menetelmiä käyttäen, 10 puuttuu ennen kaikkea tämän keksinnön vesiliuostuotteen läpinäkyvyys. Kaikki nämä kuvatut kauraproteiinifraktiot ovat läpikuultavia ollessaan suspensiossa. Lisäksi useimmat näistä fraktioista ovat epästabiileja ja saostuvat liuoksesta, jos niiden annetaan seistä 1-2 päivän ajan vii-15 leähköissä olosuhteissa. Liukoisen kauraproteiinifraktion sisältävän koostumuksen pitäminen kylmässä aiheuttaa myös fraktion saostumisen. Kun kauraproteiinifraktio on saostunut liuoksesta, se on kykenemätön liukenemaan uudestaan. Proteaasientsyymikään ei pysty muuttamaan saostunutta kau-20 raproteiinifraktiota uudelleen liukoiseksi.

Sinänsä olisi toivottavaa tuottaa vähärasvainen, kauraproteiinia sisältävä liuos, joka on stabiili ja lä-pinäkyvä. Olisi myös toivottavaa tuottaa kiinteä, vähäras- I » » · . vainen, kauraproteiinia sisältävä seos, joka voidaan liuot- ; t*t 25 taa veteen kuivatusta tai jauhetusta tilasta läpinäkyvän ja * r · stabiilin vesiliuoksen tuottamiseksi. Olisi myös toivotta-vaa tuottaa menetelmä mainitun vähärasvaisen, läpinäkyvän, t f » ·;;; stabiilia kauraproteiinia sisältävän vesiliuoksen tuottami- V* seksi. Tämän keksinnön kauraproteiinia sisältävällä liuos- 30 tuotteella on tällaisia ominaisuuksia.

Siten tämän keksinnön kohde on tuottaa liukoista

IMI

: kauraproteiinia sisältävä vesiliuos, joka on läpinäkyvä ja stabiili, myös viileähköissä tai jäähdytetyissä olosuhteis-sa.

I · ’;·* 35 Tämän keksinnön toinen kohde on tuottaa kiinteä, vähärasvainen, kauraproteiinia sisältävä seos, joka voidaan i * » * * » · 8 liuottaa veteen kuivatusta tai jauhetusta tilasta läpinäkyvän ja stabiilin vesiliuoksen tuottamiseksi.

Tämän keksinnön vielä muu kohde on tuottaa menetelmä tällaisen kauraproteiinia sisältävän vesiliuoksen ja 5 kuivatun, puhdistetun, vähärasvaisen, kauraproteiinia sisältävän seoksen valmistamiseksi.

Nämä kohteet toteutetaan käyttäen tässä kuvattua keksintöä.

Ellei toisin mainita, kaikki prosentit tässä perus-10 tuvat kuivapainoon.

Tämä keksintö koskee menetelmää vähärasvaisen, läpinäkyvän, stabiilia kauraproteiinia sisältävän vesiliuoksen valmistamiseksi, kaurasubstraatista menetelmän käsittäessä seuraavat vaiheet: 15 a) valmistetaan ensimmäinen stabiili, läpikuultava, vesipitoinen suspensio, joka sisältää vettä, liukenemattoman nestemäisen fraktion, stabiilin liukoisen kauraprote-iinifraktion, kauran liukoisen rasvafraktion ja kauran liukoisen hiilihydraattifraktion, jolloin kauran rasva on ero-20 tettu kauraproteiinista; b) poistetaan liukenematon nestemäinen fraktio ensimmäisestä suspensiosta; ja j c) otetaan talteen stabiili liukoinen kauraprote- • · t » . iinifraktio, kauran liukoinen rasvafraktio ja kauran liu- • · i • · · : .·, 25 koinen hiilihydraattifraktio lopullisessa vähärasvaisessa, • · · [!.V läpinäkyvässä, stabiilissa vesiliuoksessa.

• · "I Tämä keksintö käsittää lisäksi edellä esitetyn me- i · · ’··· netelmän tuotteen.

i « 0 • · · ’·* * Tämä keksintö käsittää lisäksi kiinteän, vähäras- 30 vaisen, stabiilin, liukoista kauraproteiinia sisältävän ,,!·* seoksen puhdistetussa muodossa, joka tuottaa vähärasvaisen, * · · y : läpinäkyvän, stabiilin vesiliuoksen liuotettaessa se ve- ·*· teen.

* · · I I t Tämän keksinnön menetelmässä kaurasubstraatista i t •y 35 valmistetaan ensin stabiili, läpikuultava, vesipitoinen » suspensio, joka sisältää vettä, liukenemattoman nestemäisen » * » 114684 9 fraktion, stabiilin Huokoisen kauraproteiinifraktion, kauran liukoisen rasvafraktion ja kauran liukoisen hiilihyd-raattifraktion. Ensimmäiseen suspensioon sisältyvät fraktiot ovat kaurasubstraatin, kuten kokonaisten ryynien, kau-5 rajauhon, kauraleseen ja vastaavien fraktioita.

Ensimmäinen suspensio voidaan valmistaa käyttäen mitä tahansa alan ammattimiesten tuntemaa tapaa, edellyttäen, että käytettävä menetelmä tuottaa tulokseksi vesipitoisen suspension, jossa liukoinen kauraproteiini on stabiili 10 ja jossa kauran rasva on erotettu kauraproteiinista. Tietenkään ei ole järkevää valmistaa ensimmäistä suspensiota lisäämällä erikseen yksittäiset liukoiset ja liukenemattomat aineosat veteen vain liukenemattoman fraktion erottamiseksi. Sinänsä ensimmäinen suspensio valmistetaan tyypilli-15 sesti fraktioimalla kaurasubstraatti liukenemattomaksi kiinteäksi fraktioksi, liukenemattomaksi nestemäiseksi fraktioksi, liukoiseksi kauraproteiinifraktioksi, kauran liukoiseksi rasvafraktioksi ja kauran liukoiseksi hiilihyd-raattifraktioksi ja sitten erottamalla pois kiinteä frak-20 tio. Tämän keksinnön kannalta menetelmä sinänsä ei ole ratkaiseva, edellyttäen, että se tuottaa tässä kuvatun ensimmäisen stabiilin, läpikuultavan, vesipitoisen suspension.

• Koska tämän keksinnön menetelmän kohde on saada lo- • pullinen vesiliuos, joka sisältää stabiilia liukoista kau- 4 » * : 25 raproteiinia, on toivottavaa, että lopulliseen liuokseen • » · • * * · ,·>·, saadaan maksimaalinen käytännöllinen kauraproteiinin pitoi- "! suus. Tämä voidaan toteuttaa maksimoimalla ensimmäisessä t i · * vesipitoisessa suspensiossa läsnä olevan stabiilin liukoi- • s · • sen kauraproteiinin määrä. Liukoinen kauraproteiini on 30 liuenneena ensimmäisessä suspensiossa, pysyy liuenneena ko- t ko tämän keksinnön prosessin läpi ja sisältyy tämän keksin- f < · ;,,.5 nön lopulliseen vesiliuokseen. Siten on edullista, että en- simmäiseen suspensioon saadaan niin suuri proteiinipitoi- • · * suus kuin on käytännöllistä.

» · *;* 35 Ensimmäinen stabiili, läpikuultava, vesipitoinen suspensio sisältää tyypillisesti 5-35 paino-%, tyypilli- * · 114684 ίο semmin noin 10 - 30 paino-%, vielä tyypillisemmin noin 20 -30 paino-%, liukenematonta nestemäistä fraktiota, noin 10 -70 paino-%, tyypillisemmin noin 25 - 60 paino-%, vielä tyypillisemmin noin 40 - 50 paino-%, stabiilia liukoista kau-5 raproteiinia; 0 - noin 3 paino-%, tyypillisemmin 0 - noin 2 paino-%, vielä tyypillisemmin 0 - noin 1 paino-%, kauran liukoista rasvaa; ja noin 5-30 paino-%, tyypillisemmin noin 10 - 25 paino-%, vielä tyypillisemmin noin 15 20 paino-%, kauran liukoista hiilihydraattia.

10 Liukenematon nestemäinen fraktio on enimmäkseen liukenematonta kauran rasvaa. Sen vuoksi käytettäessä kau-rasubstraattia, josta rasva on poistettu, ensimmäisen läpikuultavan vesipitoisen suspension valmistuksessa, liukenemattoman nestemäisen fraktion pitoisuus ensimmäisessä sus-15 pensiossa vähenee vastaavasti poistetun rasvan määrällä kaurasubstraatin tuottamiseksi, josta rasva on poistettu.

Kun käytetään kaurasubstraattia, josta rasva on poistettu, ensimmäisen suspension valmistamiseksi, suspensio sisältää tyypillisesti noin 1-5 paino-%, tyypillisem-20 min noin 1-4 paino-%, vielä tyypillisemmin noin 1 -2 paino-%, liukenematonta nestemäistä fraktiota; noin 20 -80 paino-%, tyypillisemmin noin 40 - 70 paino-%, vielä J tyypillisemmin noin 50 - 60 paino-%, stabiilia liuokoista a » » * . kauraproteiinia; 0 - noin 3 paino-%, tyypillisemmin 0 - : ,·, 25 noin 2 paino-%, tyypillisemmin 0 - noin 1 paino-%, kauran • ta liukoista rasvaa; ja noin 10 - 40 paino-%, tyypillisemmin *" noin 15 - 35 paino-%, tyypillisemmin noin 20 - 30 paino-%, *;;; kauran liukoista hiilihydraattia.

# * · ’·* ' Tämän keksinnön ensimmäisen vesipitoisen suspension 30 täytyy olla stabiili. Sen vuoksi ensimmäiseen suspensioon a sisältyvän ensimmäisen liukoisen kauraproteiinif raktion : ί täytyy myös olla stabiili. Stabiililla tarkoitetaan, että • kauraproteiinifraktio ei saostu liuoksesta, kuten tyypilli- a a * *.I sesti tapahtuu kauraproteiinin tapauksessa. Lisäksi kun tä- » · i * ;* 35 män keksinnön vesiliuos kuivataan, tuotetaan kuivattu tuo- te, joka sisältää jo tässä kuvatut kauran liukoiset frak- » » » a a 114684 11 tiot. Kuivatussa tilassa olennaisilta osin kuivattu tuote kokonaan, mukaan luettuna liukoinen kauraproteiinifraktio, liukenee, kun siihen lisätään uudelleen vettä, ja muodostaa stabiilin liuoksen. Tämä on kauraproteiinifraktion stabii-5 lisuuden funktio. Kun kauraproteiinifraktio saostuu liuoksesta, fraktio muuttuu olennaisilta osin liukenemattomaksi eikä liukene enää lisättäessä siihen uudelleen vettä. Tämä stabiilin määritelmä koskee ensimmäistä vesipitoista suspensiota sekä puhdistettua, vähärasvaista, liukoista kaura-10 fraktiota, joka muodostaa läpinäkyvän vesiliuoksen uudelleen hydratoimisen jälkeen, ja lopullista vähärasvaista, läpinäkyvää, stabiilin kaurafraktion sisältävää vesiliuosta, joka on valmistettu käyttäen tämän keksinnön menetelmää .

15 Tämä stabiilisuus toteutetaan fraktioimalla kau- rasubstraatti liukenemattomaksi kiinteäksi fraktioksi, liukenemattomaksi nestemäiseksi fraktioksi ja liukoiseksi fraktioksi. Kaurasubstraatti käsitellään proteaasilla frak-tioinnin aikana ja ennen liukenemattoman kiinteän fraktion 20 erottamista liukenemattomasta nestemäisestä fraktiosta ja liukoisista fraktioista.

Yksi menetelmä, joka on käyttökelpoinen, vaikkakaan • ; ; ei välttämättä edullinen, tämän keksinnön ensimmäisen läpi- » « * » ... kuultavan suspension valmistamiseksi on julkaistu artikke- < t i j t*t 25 lissa "Enzymic Solubilization of Cereal Proteins by Commer- * * * cial Proteases", C. Nkonge ja C. Ballance, Cereal Chem., "I Vol. 61, No. 4, sivut 316 - 320, (1984), joka liitetään tä- « · # ·*** hän viittauksena. Jälleen on korostettava, että menetelmä * t * • * t V ’ tämän keksinnön ensimmäisen läpikuultavan, vesipitoisen 30 suspension valmistamiseksi ei ole ratkaiseva tämän keksin- * nön menetelmän kannalta ja vaikka jotkut menetelmät saatta-: : vat olla edullisia toisiin nähden, mitään niistä ei katsota t · · osaksi tämän keksinnön prosessia. Seuraava menetelmän kuva- i · « |,j us ensimmäisen läpikuultavan suspension valmistamiseksi 35 esitetään pelkästään kuvaavia tarkoituksia varten.

i · » i · • » ♦ > » » · · t * 114684 12 Tällaisessa menetelmässä valmistetaan ensin vesipitoinen liete, joka sisältää vettä ja kaurasubstraatin.

Kaurasubstraatti voi olla missä tahansa muodossa, josta liukoinen fraktio voidaan ottaa talteen, se on voitu 5 tehdä rasvattomaksi ja se voi olla kokonaista tai hienonnettua. Esimerkkeihin käyttökelpoisista kaurasubstraateista sisältyvät sekä kuorellinen että kuorittu kokojyväkaura, rasvattomaksi tehty kokojyväkaura, litistetty kokojyväkaura, kuorittu kaura, rasvattomaksi tehty kuorittu kaura, 10 kaurajauho, rasvattomaksi tehty kaurajauho, kauralese, rasvattomaksi tehty kauralese, karkea kaurajauho, rasvattomaksi tehty karkea kaurajauho, hieno kaurajauho, rasvattomaksi tehty hieno kaurajauho, kaurahiutaleet, rasvattomaksi tehdyt kaurahiutaleet, ja edellä mainittujen seokset, kaura-15 jauhon ollessa edullinen.

Kaurasubstraatti voidaan hienontaa käyttäen mitä tahansa alan ammattimiesten tuntemaa menetelmää. Menetelmissä kauran hienontamiseksi käytetään tyypillisesti hankaus-, leikkaus-, isku- ja puristusvoimaa. Esimerkkeihin 20 laitteesta, joka on käyttökelpoinen kauran hienontamiseksi tässä, sisältyvät, rajoittumatta niihin, jauhinlaitteet, viljanrouhimet, vasaramyllyt, iskupuikkomyllyt, valssimyl-lyt, kuulamyllyt, levymyllyt, rouhimet, painesuutinmyllyt •‘•ί : ja rakeistimet.

25 Valmistetussa lietteessä kaurasubstraatin pitoisuus • ♦ • j l on tyypillisesti noin 1-15 paino-%, tyypillisemmin noin 5-15 paino-%, vielä tyypillisemmin noin 8-12 paino-%, ··· laskettuna vesipitoisen lietteen kokonaispainosta.

• · « ·

Kun vesipitoinen liete on valmistettu, kaurasubst-30 raatti fraktioidaan liukenemattomaksi kiinteäksi fraktiok- . si, liukenemattomaksi nestemäiseksi fraktioksi ja liukoi- ’*** seksi fraktioksi ja kaurasubstraatin liukoinen fraktio liu- • · ·;·1 otetaan. Liuotetulla tarkoitetaan, että liukoinen fraktio : : liukenee vesiliuottimessa ja pysyy liuenneena. Edullisesti 35 liukoisen kauraproteiinifraktion liukoisuus veteen on vä- • · 1 hintään noin 70 %, edullisemmin vähintään noin 85 %, vielä * 1 « 1 » · 114684 13 edullisemmin vähintään noin 95 %. Liukoisuus määritetään typen liukoisuusmenetelmän avulla, joka on esitetty julkaisussa "Protein Isolate from High Protein Oats: Preparation, Composition and Properties"; Y. Wu, K. Sexton, J. Cluskey 5 ja G. Inglett, J. Food Sei., Vol. 42, No. 5, sivut 1383 -1386, (1977).

Liukoinen fraktio liuotetaan pitämällä lietettä riittävän korkeassa lämpötilassa ja sekoittamalla lietettä, lisäämällä emästä lietteen pH-arvon säätämiseksi emäksisel-10 le alueelle ja lisäämällä lietteeseen proteaasientsyymiä.

Nämä vaiheet voidaan toteuttaa missä tahansa järjestyksessä, edellyttäen, että ne tapahtuvat lietteen valmistamisen jälkeen ja ennen liukenemattoman kiinteän fraktion erottamista kaurasubstraatin liukoisesta fraktiosta ja liukene-15 mattomasta nestemäisestä fraktiosta.

Lietettä pidetään riittävässä lämpötilassa riittävän kauan, kun menetelmään on yhdistetty sekoittaminen ja proteaasientsyymin ja emäksen lisääminen, kaurasubstraatin liukoisen fraktion liuottamiseksi. Lämpötilaa pidetään tar-20 vittavalla tasolla alan ammattimiesten tuntemin keinoin, tyypillisesti kuumentamalla ja jäähdyttämällä, tarkkojen keinojen riippuessa tekijöistä, kuten ympäröivästä lämpötilasta ja välttämättömästä lietteen lämpötilasta.

: | : Sekoitusvaiheessa vesipitoista lietettä sekoitetaan ; 25 edullisesti mekaanisesti riittävän kauan, kun menetelmään • · · : .*. on yhdistetty kuumentaminen ja emäksen ja proteaasientsyy- • « · * .···, min lisääminen, kaurasubstraatin liukoisen fraktion liuot- • · tamiseksi. Yleisesti voidaan käyttää mitä tahansa sekoitta- i 'II! mismenetelmää. Esimerkkeihin käyttökelpoisista sekoittamis- • t · * 30 menetelmistä sisältyvät, rajoittumatta niihin, potku- risekoittimet, siipisekoittimet ja kierrätyspumput.

• · ·

Lietteen pH-arvo säädetään emäksiselle alueelle li-säämällä emästä. Tämä on välttämätöntä kauraproteiinin uut-tamiseksi kaurasubstraatista. Yleisesti voidaan käyttää mi- • · · • · ,···, 35 tä tahansa elintarvikelaatua olevaa, alan ammattimiesten * · tuntemaa emästä. Esimerkkeihin käyttökelpoisista emäksistä * · » · 114684 14 sisältyvät, rajoittumatta niihin, natriumkarbonaatti, nat-riumhydroksidi, kalsiumhydroksidi, ammoniumhydroksidi ja edellä mainittujen seokset.

Käytettävä proteaasientsyymi on entsyymi, joka 5 muuttaa liukoisen fraktion stabiiliksi ja se täytyy yhdistää kaurasubstraattiin ennen liukenemattoman kiinteän fraktion erottamista liukenemattomasta nestemäisestä fraktiosta ja liukoisesta fraktiosta. Proteaasi ei ole välttämätön kaurasubstraatin erottamiseksi liukoiseksi ja liukenematto-10 maksi fraktioksi, koska tämä voidaan toteuttaa pelkästään ylläpitämällä sopivaa lietteen lämpötilaa ja sekoittamalla emäksistä vesipitoista lietettä. Kuitenkin proteaasi on välttämätön stabiiliin liukoisen kauraproteiinifraktion valmistamiseksi, joka ei saostu liuoksesta varastoitaessa 15 joko tämän keksinnön ensimmäisessä vesipitoisessa suspensiossa tai lopullisessa vähärasvaisessa, läpinäkyvässä liuoksessa ja joka liukenee jälleen kuivatusta tilasta lisättäessä siihen uudelleen vettä ja jota voidaan käyttää tämän keksinnön menetelmän ensimmäisessä vesipitoisessa 20 suspensiossa.

Proteaasientsyymeihin, joiden tiedetään toimivan, sisältyvät, rajoittumatta niihin, proteaasit, joilla on vähän tai ei lainkaan amylaasiaktiivisuutta, kuten Opti-

• I

; mase\APL-440 ja Opticlean\L-1000, jotka molemmat ovat saa- 25 tavissa yhtiöltä Solvay Enzymes, Elkhart, Indiana; Alca- : : lase\, saatavissa yhtiöltä Novo Nordisk, Wilton, Connecti- cut; papaiini, ja edellä mainittujen seokset.

j. Proteaasientsyymin määrä, joka tarvitaan tämän kek- • * « « sinnön menetelmää varten, on määrä, joka tarvitaan stabii-

I i I

30 Iin liukoisen kauraproteiinifraktion valmistamiseksi, ja . riippuu tekijöistä, kuten ajasta, joka on käytettävissä en- » · · "" syymin reagoimiseen, käytettävien entsyymien tyypistä tai tyypeistä, lietteen pH-arvosta ja kuumennuksen ja sekoitta-: misen määrästä ja niihin käytetystä ajasta. Tyypillisesti 35 noin 0,1 - 10 paino-% proteaasientsyymiä, prosenttina kau-*. rasubstraatista, yhdistetään vesipitoisen lietteen kanssa.

114684 15

Proteaasin annetaan tyypillisesti reagoida emäksisessä, kuumennetussa ja sekoitetussa, vesipitoisessa lietteessä noin 30 minuutin - noin 24 tunnin ajan.

Kun kaurasubstraatin liukoinen fraktio on liuotettu 5 lietteeseen, liukenematon kiinteä fraktio erotetaan lietteestä. Tämä erottaminen voidaan toteuttaa käyttäen mitä tahansa alan ammattimiesten tuntemaa menetelmää. Esimerkkeihin käyttökelpoisista menetelmistä sisältyvät, rajoittumatta niihin, linkoaminen, suodattaminen, vesipitoisen 10 lietteen juoksuttaminen molekyyliseulan läpi ja vesipitoisen lietteen seisottaminen selkeyttämisaltaassa riittävän pitkän aikaa.

Tyypillisesti lietettä lingotaan painovoiman ollessa vähintään noin [2 500 G] 24 500 m/s2, tyypillisemmin vä-15 hintään noin [3 500 G] 34 300 m/s2, vähintään 1 minuutin ajan, tyypillisemmin vähintään 3 minuutin ajan.

Tämä menetelmä tuottaa stabiilin, läpinäkyvän, vesipitoisen suspension, joka sisältää vettä, liukenemattoman nestemäisen fraktion, stabiilin liukoisen kauraproteiini-20 fraktion, kauran liukoisen rasvafraktion ja kauran liukoisen hiilihydraattifraktion, kuten tässä on jo kuvattu. Tätä vesipitoista suspensiota voidaan käyttää ensimmäisenä vesipitoisena suspensiona tämän keksinnön menetelmässä, i.i Kaurasubstraatti käsitellään mielellään jollakin !,·/ 25 tavalla, tyypillisesti fraktioinnin aikana, stabiilin liu- i koisen kauraproteiinin suuremman pitoisuuden tuottamiseksi • · · · tämän keksinnön lopulliseen läpinäkyvään liuokseen. Jos » « » kaurasubstraatti fraktioidaan ilman proteaasikäsittelyä,

t M I

liukenemattoman kiinteän fraktion poistamisen jälkeen jäl-30 jelle jäävä suspensio sisältää liukoisen hiilihydraatti-. fraktion, epästabiilin liukoisen kauraproteiinifraktion, ·;;; liukenemattoman nestemäisen fraktion, joka on enimmäkseen *···1 kauran rasvaa, ja liukenemattoman nestemäisen fraktion, jo- ka sisältää kauran proteiinia yhdessä kauran rasvan kanssa.

• 1 35 Nämä liukenemattomat nesteet aiheuttavat vesipitoisen sus- , pension läpikuultavuuden ja sen vuoksi ne täytyy poistaa » · * 1 · » · * 1 114684 16 läpinäkyvän vesiliuoksen saamiseksi. Kuitenkin jos liukenematon nestemäinen fraktio, joka sisältää kauraproteiinia yhdessä kauran rasvan kanssa, poistetaan, kauraproteiinin saanto lopullisessa liuoksessa on epämieluisan pieni.

5 Liukoisen kauraproteiinin maksimaalisen saannon saamiseksi tämän keksinnön menetelmän lopulliseen vesiliuokseen kauraproteiinia yhdessä kauran rasvan kanssa sisältävän liukenemattoman nestemäisen fraktion määrä täytyy minimoida. Tämä toteutetaan erottamalla kauran rasva kaura-10 proteiinista. Erottamisen jälkeen saadaan kauran rasvan sisältävä, liukenematon nestemäinen fraktio ja liukoinen kau-raproteiinifraktio. Sen vuoksi tämän keksinnön ensimmäisessä vesipitoisessa suspensiossa kauraproteiini pitäisi olla erotettu olennaisilta osin kokonaan kauran rasvasta.

15 Yksi menetelmä tällaisen erottamisen aikaansaami seksi on kaurasubstraatin käsittely proteaasilla fraktioin-nin aikana, kuten tässä on jo kuvattu. Proteaasin määrä, joka on välttämätön kauraproteiinin erottamiseksi kauran rasvasta, on määrä, joka on jo kuvattu tässä liukoisen kau-20 raproteiinifraktion muuttamiseksi stabiiliksi. Proteaasilla on myös lisäetuna liukoisen kauraproteiinin stabiloiminen, kuten tässä on jo kuvattu.

Kun ensimmäinen läpikuultava, vesipitoinen suspen- • k ·,; · sio on valmistettu, se käsitellään tavalla, joka on riittä- ijt: 25 vä liukenemattoman nestemäisen fraktion poistamiseksi liu- • korsista fraktioista. Esimerkkeihin menetelmistä, jotka ovat käyttökelpoisia liukenemattoman nestemäisen fraktion • » » poistamiseksi suspensiosta, sisältyvät, rajoittumatta nii-hin, liukenemattoman nestemäisen fraktion erottaminen fysi-30 kaalisesti suspensiosta, liukenemattoman fraktion muuttami-, nen liukoiseksi ja edellä mainittujen yhdistelmät. Edulli- *·1· sessa suoritusmuodossa ensimmäinen vesipitoinen suspensio väkevöidään ja saatetaan sitten fysikaaliseen erottamispro-sessiin.

• · 35 Esimerkkeihin väkevöimismenetelmistä, jotka ovat i t i • t käyttökelpoisia tässä keksinnössä, sisältyvät, rajoittumat-

Mill ft » '»tl· • · 114684 17 ta niihin, haihduttaminen, käänteisosmoosi, pakasteväkevöi-minen, membraanisuodatus, ultrasuodatus ja edellä mainittujen yhdistelmät, jolloin haihduttaminen on edullista ja haihduttaminen käyttäen lämpöä ja tyhjöä on edullisempaa.

5 Edullisemmassa suoritusmuodossa ensimmäisen läpi kuultavan suspension kiinteän aineen pitoisuus lisätään vähintään noin 5 paino-%:iin, edullisemmin vähintään noin 10 paino-%:iin, vielä edullisemmin vähintään noin 15 paino-%:iin, ilmaistuna prosenttiosuutena koko vesipi-10 toisesta suspensiosta, ja suspensiota kuumennetaan ja/tai pidetään lämpötilassa, joka on vähintään noin 25 °C, edullisemmin vähintään noin 40 °C, vielä edullisemmin vähintään noin 50 °C.

Liukenemattoman nestemäisen fraktion fysikaalinen 15 erottaminen voidaan toteuttaa käyttäen mitä tahansa alan ammattimiehen tuntemaa menetelmää. Esimerkkeihin käyttökelpoisista menetelmistä sisältyvät, rajoittamatta niihin, mikrosuodatus, linkoaminen, seisottaminen ja edellä mainittujen yhdistelmät, jolloin edullisia, joka on käyttökelpoi-20 nen ovat linkoaminen ja mikrosuodattaminen, linkoamisen ja sen jälkeen tapahtuvan mikrosuodattamisen ollessa vielä edullisempia.

Linkoaminen voidaan toteuttaa käyttäen mitä tahansa • · :.· · alan ammattimiehen tuntemaa menetelmää ja linkoamislaitet- !(|t! 25 ta. Esimerkkeihin linkoamislaitteestatässä, sisältyvät, ra- i joittamatta niihin, neste/neste-lautasseparaattorit, kori- lingot, kertalingot ja dekantoimislingot, jolloin edullisia • li ovat neste/neste-lautasseparaattorit.

• · · ·

Tyypillisesti liukenemattoman nestemäisen fraktion * * · 30 sisältävää suspensiota lingotaan painovoiman ollessa vähin-, tään noin [2 500 G] 24 500 m/s2, edullisesti vähintään noin ”j [3 000 G] 29 400 m/s2, vielä edullisemmin vähintään noin *···' [3 500 G] 34 300 m/s , vähintään noin 1 minuutin ajan, ;Y: edullisesti vähintään noin 2 minuutin ajan, vielä edulli- » k 35 semmin vähintään noin 3 minuutin ajan.

m « t · * · 114684 18

Edullisessa linkoamismenetelmässä suspensiota pidetään minimilämpötilassa, joka on noin 25 °C, edullisesti noin 40 °C, edullisemmin noin 50 °C, ja sitten se lisätään neste/neste-lautasseparaattoriin. Separaattori toimii pai-5 novoiman ollessa vähintään noin [2 500 G] 24 500 m/s2, edullisesti noin [3 000 G] 29 400 m/s2, edullisemmin noin [3 500 G] 34 300 m/s2. Suspension viipymäaika separaattorissa on noin 1-10 min, edullisesti noin 2-5 min, edullisemmin noin 2-3 min.

10 Mikrosuodattaminen voidaan toteuttaa käyttäen mitä tahansa alan ammattimiesten tuntemaa suodatuslaitetta. Esimerkkeihin mikrosuodatuslaitteesta, joka on käyttökelpoinen tässä keksinnössä, sisältyvät, rajoittamatta niihin, kie-rukkamebraanijärjestelmät, putkijärjestelmät, keraamisen 15 membraanit ja ruostumattomasta teräksestä valmistetut mem-braanit, kierukkakäämittyjen (spiral wound) membraanien ollessa edullisia.

Edullisessa mikrosuodatusmenetelmässä suspensio kuumennetaan ja/tai sitä pidetään lämpötilassa, joka on vä-20 hintään noin 25 °C, edullisemmin vähintään noin 40 °C, vie lä edullisemmin vähintään noin 50 °C, ja väkevöidään kiinteän aineen pitoisuuteen, joka on noin 5-30 paino-%, edullisesti noin 5-20 paino-%, vielä edullisemmin noin • · :.· * 10 - 20 paino-%. Kuumennettu ja väkevöity suspensio lisä- 25 tään kierukkakäämittyyn mikrosuodatuselementtiin. Suodatin : toimii membraanin läpi vaikuttavan paineen ollessa noin 3,4 - 34 kPa (5 - 50 psi) , edullisesti noin 6,9 - 20,7 kPa »Il (10 - 30 psi), edullisemmin noin 6,9 - 13,8 kPa (10 -20 psi) .

• · · 30 Tämän keksinnön lopullinen läpinäkyvä vesiliuos si- . sältää tyypillisesti noin 30 - 80 paino-%, tyypillisemmin • « · noin 40 - 70 paino-%, tyypillisemmin noin 50 - 60 paino-%, stabiilia liukoista kauraproteiinia; 0 - noin 5 paino-%, :Y: tyypillisemmin 0 - noin 3 paino-%, vielä tyypillisemmin 0 - .*··. 35 noin 1 paino-%, kauran liukoista rasvaa; ja noin 10 i i » • > 40 paino-%, tyypillisemmin noin 15 - 35 paino-%, vielä tyy- » · * * · i9 1 1 4684 pillisemmin noin 20 - 30 paino-%, kauran liukoista hiilihydraattia, ja tyypillisesti se sisältää enintään noin 0,5 %, edullisesti noin 0,2 %, vielä edullisemmin noin 0,1 % tilavuuden mukaan jäljellä olevaa liukenematonta ai-5 netta.

Läpinäkyvän vesiliuoksen saamiseksi minkä tahansa liuoksessa läsnä olevan liukenemattoman aineen koon täytyy olla minimaalinen siten, että se ei sirota tai hajota valoa. Tämän keksinnön lopulliseen vähärasvaiseen, läpinäky-10 vään vesiliuokseen sisältyvän jäljellä olevan liukenemattoman aineen maksimaalinen hiukkaskoko on tyypillisesti noin 1 μΐη, edullisesti noin 2 x 10’5 senttimetriä, edullisemmin noin 1 x 10'5 senttimetriä.

Tämä keksintö sisältää myös liukoisen vesiliuos-15 tuotteen, joka on valmistettu käyttäen tämän keksinnön menetelmää, kuten tässä on jo kuvattu.

Tämä keksintö sisältää myös lopullisen kiinteän, so. kuivatun, seoksen, joka sisältää stabiilin liukoisen kauraproteiinifraktion, kauran liukoisen rasvafraktion ja 20 kauran liuokoisen hiilihydraattifraktion, kuten jo on kuvattu, samoissa suhteellisissa konsentraatioissa ja sen maksimaalinen hiukkaskoko liuoksessa on koko, joka on jo kuvattu tässä vesiliuoksen yhteydessä. Kiinteä seos saadaan .( _ kuivaamalla tämän keksinnön lopullinen vesiliuos kosteuspi- 25 toisuuteen, joka on enintään noin 12 paino-%, edullisesti * t · ··;’ noin 10 paino-%, vielä edullisemmin noin 8 paino-%. Puhdis- L: : tetussa kiinteässä seoksessa olevan liukoisen kauraprote- '...· iinifraktion liukoisuus veteen on vähintään 70 %, edulli- * sesti vähintään 85 %, edullisemmin vähintään 95 %. Liukoi-

I I I

ϊ^I : 30 suus määritetään typen liukoisuusmenetelmän mukaisesti, jo ka on esitetty julkaisussa "Protein Isolate from High Pro- j. tein Oats: Preparation, Composition and Properties", Y. Wu, » * » * .·*·. K. Sexton, J. Cluskey ja G. Inglett, J. Food Sei., Vol. 42, « « ’·[ No. 5, sivut 1383 - 1386, (1977).

t * · 35 Tämän keksinnön menetelmän lopullinen stabiili liu- i » ·

I I

koinen kauraproteiinifraktio, mukaan luettuna sen kuivattu » » * » * » · » » * * * * · 114684 20 muoto ja liuennut muoto, kuten edellä on kuvattu, voidaan myös karakterisoida sen molekyyliominaisuuksien avulla. Liukoisen kauraproteiinin molekyylipaino on vähemmän kuin 30 000, edullisesti vähemmän kuin 10 000, edullisemmin vä-5 hemmän kuin 3 000. Molekyylipaino on tekijä, joka koskee alkuperäisen kaurasubstraatin käsittelyastetta prote-aasientsyymillä fraktioinnin aikana, kuten tässä on jo kuvattu.

Aikomatta olla teoriaan sitoutunut, on odottamaton-10 ta ja yllättävää, että läpinäkyvä, stabiilia kauraproteii-nia sisältävä liuos voidaan valmistaa läpikuultavasta suspensiosta, joka sisältää liukenemattoman nestemäisen fraktion ja kauran liukoisen fraktion, käyttäen tämän keksinnön menetelmää. Ei ole olemassa julkaisua, joka opettaa tai eh-15 dottaa, että rasva liukenemattoman nesteen muodossa voidaan erottaa liukoisesta kauraproteiinifraktiosta, jolloin tuotetaan läpinäkyvä, stabiili, kauraproteiinia sisältävä vesiliuos. On myös odottamatonta ja yllättävää, että kuivatussa tilassa tulokseksi saatu kauraproteiinia sisältävä 20 seos tuottaa läpinäkyvän, stabiilin liuoksen lisättäessä siihen uudelleen vettä.

Tämän keksinnön edullisessa suoritusmuodossa tulokseksi saatu lopullinen stabiili, vähärasvainen, läpinäkyvä h! : vesiliuos käsitellään lisäksi bakteerien kasvun estämisek si,· 25 si. Tämä tuottaa tuotteen, joka on mikrobiologisesti sta-• * SI | biili. Mikrobiologinen stabiilisuus on eri asia kuin faasin stabiilisuus, joka on jo selostettu tässä edellä, ja sen • |· vuoksi sitä voidaan varastoida ja kuluttajat voivat käyttää * * « · sitä pitkiä aikoja. Alan ammattimiehet tuntevat käsittely-30 menetelmät, joita voidaan käyttää. Esimerkkeihin käyttökel-. poisista menetelmistä sisältyvät, rajoittumatta niihin, S!,’ liuoksen veden aktiivisuuden alentaminen, esimerkiksi kui- vaarnalla liuos kiinteän jäännöksen saamiseksi tai lisäämäl-: l : lä liuotin, kuten propyleeniglykoli; bakterisidien lisäämi- 35 nen vesiliuokseen; happokäsittely; liuoksen lämpötilan t i » * , alentaminen; ja edellä mainittujen menetelmien yhdistelmät; > · » · ·

» I

I I I

114684 21 jolloin veden aktiivisuuden alentaminen on edullista. Edullisemmassa suoritusmuodossa veden aktiivisuus alennetaan maksimaaliselle tasolle, joka on noin 0,65, edullisemmin noin 0,60, vielä edullisemmin noin 0,50.

5 Seuraavat esimerkit kuvaavat tätä keksintöä edel leen rajoittamatta sitä.

Esimerkki 1

Kaurajauhon hienojakoinen fraktio lietetään veteen suhteessa 1 : 10 osaa painon mukaan. Liete kuumennetaan 10 55 - 60 °C:n lämpötilaan ja sitä sekoitetaan. Lietteeseen lisätään 2 paino-% kalsinoitua soodaa (Na2CC>3) laskettuna kaurajauhon painosta pH-arvon säätämiseksi arvoon 9,5 - 10,5. Lopuksi lietteeseen lisätään 1 paino-% proteaasient-syymiä (Optimase\) laskettuna kaurajauhon painosta. Lietet-15 tä pidetään 55 - 60 °C:n lämpötilassa sekoittaen lievästi 1-2 tunnin ajan, fraktioiden näin kaurajauho liukenemattomaksi kiinteäksi fraktioksi, liukenemattomaksi nestemäiseksi fraktioksi, liukoiseksi kauraproteiinifraktioksi, kauran liukoiseksi rasvafraktioksi ja kauran liukoiseksi 20 hiilihydraattifraktioksi. Sitten lietettä lingotaan painovoiman ollessa [3 200 G] 31 360 m/s2 3 minuutin ajan liukenemattoman kiinteän fraktion erottamiseksi, mikä tuottaa vesipitoisen suspension, joka sisältää liukenemattoman nes-t! : temäisen fraktion, liukoisen kauraproteiinifraktion, kauran 25 liukoisen rasvafraktion ja kauran liukoisen hiilihydraatti- • · ·,· · fraktion. Liukoista kauraproteiinia sisältävä suspensio : neutraloidaan sitten fosforihapolla pH-arvoon 6 - 6,5. Sit- ··· ten suspensio väkevöidään kalvohaihduttimessa noin 2 ,'j\ 2,5 %:n kiinteän aineen lähtöpitoisuudesta 15 - 20 %:n pi- 30 toisuuteen.

Väkevöity suspensio kuumennetaan sitten 50 60 °C:n lämpötilaan ja lingotaan käyttäen neste/neste- » » ·;·’ lautasseparaattoria, jota käytetään yleisesti kerman erot- tamiseksi maidosta. Tästä separaattorista saadaan kaksi 35 virtaa - kevyt faasi, joka sisältää 25 - 40 % liukenematon-

I I I

ta öljyä, ja raskas faasi, joka sisältää liukoisen kaura- • » * * - 4 k i » 114684 22 proteiinin. Seuraavaksi raskas faasi (kauraproteiinin sisältävä suspensio) käsitellään käyttäen kierukkakäämittyä mikrosuodatusjärjestelmää, jonka nimellinen hiukkaskoko on 0,1 μΐη. Järjestelmä toimii 50 - 55 °C:n lämpötilassa mem-5 braanin läpi vaikuttavan paineen ollessa 6,9 - 13,8 kPa (10 - 20 psi). Liuos, joka kulkee suodattimen läpi (suodos), väkevöidään sitten ja suihkukuivataan, jolloin saadaan na-hanvärinen jauhe, jonka proteiinipitoisuus on 50 - 60 % ja rasvapitoisuus vähemmän kuin 1 %. Jauhe voidaan sekoittaa 10 veden kanssa 2 - 5-%risen (painon mukaan) vesiliuoksen valmistamiseksi, joka on läpinäkyvä ja joka ei erotu seistessään.

Esimerkki 2

Kaurahiutaleet lietetään veteen suhteessa 1 : 12 15 osaa painon mukaan. Liete kuumennetaan 55 - 60 °C:n lämpötilaan ja sitä sekoitetaan. Lietteeseen lisätään 2 paino-% kalsinoitua soodaa (Na2C03) laskettuna kaurahiutaleiden painosta pH-arvon säätämiseksi arvoon 9,5 - 10,5. Samanaikaisesti lietteeseen lisätään 0,5 paino-% proteeaasientsyy-20 miä (Optimase\) kaurajauhon painosta. Lietettä pidetään 55 - 60 °C:n lämpötilassa sekoittaen lievästi 1-2 tunnin ajan, fraktioiden näin kaurajauho liukenemattomaksi kiinteäksi fraktioksi, liukenemattomaksi nestemäiseksi frak- ; ^ tioksi, liukoiseksi kauraproteiinifraktioksi, kauran liu-

( I

25 koiseksi rasvafraktioksi ja kauran liukoiseksi hiilihyd- t - · / ; raattifraktioksi. Sitten lietettä lingotaan painovoiman oi-

I S I

: lessa [3 200 G] 31 360 m/s2 2 - 3 minuutin ajan liukene- mattoman kiinteän fraktion erottamiseksi, mikä tuottaa ve- ,,j’ sipitoisen suspension, joka sisältää liukenemattoman neste- i s t ·’ 30 mäisen fraktion, liukoisen kauraproteiinifraktion, kauran liukoisen rasvafraktion ja kauran liukoisen hiilihydraatti-··· fraktion. Liukoista kauraproteiinia sisältävä suspensio neutraloidaan sitten millä tahansa elintarvikehapolla, kuten fosforihapolla, pH-arvoon 6-7. Sitten suspensio väke- ’**·’ 35 voidaan kalvohaihduttimessa noin 1,5 - 2 paino-% :n kiinteän ‘..J aineen lähtöpitoisuudesta 5-10 paino-% :n pitoisuuteen.

I · * ***** 23 1 1 4684 Tämä vesipitoinen suspensio kuumennetaan sitten 45 55 °C:n lämpötilaan ja syötetään kierukkakäämittyyn mik-rosuodattimeen, jonka nimellinen huokoskoko on 0,1 μπι. Järjestelmä toimii membraanin läpi vaikuttavan paineen ollessa 5 6,9 - 13,8 kPa (10 - 20 psi) . Liuos, joka kulkee suodatti men läpi (suodos), sisältää liukoisen kauraproteiinin. Tämä suodos väkevöidään haihduttimessa ja suihkukuivataan nahan-värisen jauheen saamiseksi. Jauheen proteiinipitoisuus on 50 - 60 % ja rasvapitoisuus vähemmän kuin 1 %. Kun tähän 10 jauheeseen lisätään uudelleen vettä 2-5 paino-%:isen liuoksen valmistamiseksi, liuos on läpinäkyvä eikä erotu seistessään. Kauraproteiinijauheen saanto on 10 - 15 % laskettuna lähtöaineena käytetyn kaurajauhon painosta.

Esimerkki 3 15 Hieno kaurajauho lietetään veteen suhteessa yksi osa jauhoa/10 osaa vettä painon mukaan. Lisätään 2 paino-% kalsinoitua soodaa (Na2C03) ja 1 paino-% papaiinia laskettuna kaurajauhon painosta lietteeseen, joka sitten kuumennetaan 55 - 60 °C:n lämpötilaan, sitä sekoitetaan ja pide-20 tään tässä lämpötilassa 18 tunnin ajan fraktioiden kaura-jauho liukenemattomaksi kiinteäksi fraktioksi, liukenemattomaksi nestemäiseksi fraktioksi, liukoiseksi kauraprote-iinifraktioksi, kauran liukoiseksi rasvafraktioksi ja kau-; r-t ran liukoiseksi hiilihydraattifraktioksi. Lietettä lingo- 25 taan sitten painovoimalla [3 500 G] 34 300 m/s2 2-3 mi- I I « I I t nuutin ajan liukenemattoman kiinteän fraktion erottamisek- • 1 » ·1’ · si, mikä tuottaa vesipitoisen suspension, joka sisältää • · liukenemattoman nestemäisen fraktion, liukoisen kauraprote-iinifraktion, kauran liukoisen rasvafraktion ja kauran liu-ί 30 koisen hiilihydraattifraktion. Vesipitoinen suspensio neut raloidaan sitten hapon avulla pH-arvoon 5 - 7 ja väkevöi-·;· dään 8 - 15 %:n kiinteän aineen pitoisuuteen käyttäen kään- teisosmoosi-kierukkakäämittyä membraani j är j estelmää (Separate ch\Membr ane NF-45, Separation Technology, Inc., St.

» 1 · 35 Paul, MN) . Tämä suspensio käsitellään sitten käyttäen kie- 1 · i ·

I t I

> » » 1 ♦ » « « i » » 1 ‘ · 114684 24 rukkakäämittyä mikrosuodatusjärjestelmää, jonka nimellinen huokoskoko on 0,1 μΐη. Järjestelmä toimii 25 - 30 °C:n lämpötilassa membraanin läpi vaikuttavan paineen ollessa 6,9 - 13,8 kPa (10 - 20 psi). Liuos, joka kulkee suodattimen läpi 5 (suodos) , sisältää liukoisen kauraproteiinin ja on läpinäkyvä. Tämä liuos haihdutetaan käyttäen kalvohaihdutinta 20 - 40 %:n kiinteän aineen pitoisuuteen ja sitten se suih-kukuivataan. Suihkukuivattu jauhe on nahanväristä ja sisältää 5 - 10 % kosteutta, 50 - 70 % proteiinia, 5 - 15 % tuh-10 kaa ja vähemmän kuin 1 % rasvaa. Kun tähän jauheeseen lisätään uudelleen vettä liuoksen valmistamiseksi, liuos on läpinäkyvä eikä erotu seistessään.

• ' i < I ' t « · < r tit · • t * ' » I I »

) I

» I » » I I · ' » » t » » » 1 ’ I » » · i »

Claims

25 114684
1. Menetelmä vähärasvaisen, läpinäkyvän, stabiilia kauraproteiinia sisältävän vesiliuoksen valmistamiseksi 5 kaurasubstraatista, tunnettu siitä, että a) valmistetaan ensimmäinen stabiili, läpikuultava, vesipitoinen suspensio, joka sisältää vettä, liukenemattoman nestemäisen fraktion, joka ensisijaisesti sisältää kauran rasvaa, joka on erotettu kauraproteiinista, stabiilin 10 liukoisen kauraproteiinifraktion, kauran liukoisen rasva-fraktion ja kauran liukoisen hiilihydraattifraktion; b) poistetaan liukenematon nestemäinen fraktio ensimmäisestä suspensiosta; ja c) otetaan talteen stabiili liukoinen kauraprote- 15 iinifraktio, kauran liukoinen rasvafraktio ja kauran liukoinen hiilihydraattifraktio lopullisessa vähärasvaisessa, läpinäkyvässä, stabiilissa vesiliuoksessa.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen stabiili, läpi- 20 kuultava suspensio sisältää noin 10 - 30 paino-% liukenematonta nestemäistä fraktiota; noin 25 - 60 paino-% stabiilia liukoista kauraproteiinia; 0 - noin 2 paino-% kauran liu- . , koista rasvaa; ja noin 10 - 25 paino-% kauran liukoista t * v ·· ’ hiilihydraattia.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, • f • t I : tunnettu siitä, että liukenematon nestemäinen frak- ·...· tio poistetaan suspensiosta väkevöimällä ensimmäinen vesi- jj* liuos ja erottamalla fysikaalisesti liukenematon nestemäi- nen fraktio.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen vesiliuos väkevöi- * • « M ,···, dään vähintään noin 10 %:n kiinteän aineen pitoisuuteen. • ·
5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen menetelmä, ·.*.· tunnettu siitä, että fysikaalinen erottamismenetel- M* 35 mä on valittu ryhmästä, joka käsittää mikrosuodatuksen, linkoamisen, seisottamisen ja edellä mainittujen seoksen. t • · 26 114684
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että fysikaalinen erottamismenetel-mä käsittää suspension kuumentamisen vähintään noin 40 °C:n lämpötilaan ja suspension linkoamisen neste/neste- 5 separaattorissa, joka toimii painovoiman ollessa vähintään [3 000 G] 29 400 m/s2, noin 2-5 minuutin ajan ja sen jälkeen mikrosuodatuksen.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mikrosuodatus toteutetaan suo- 10 dattamalla suspensio kierukkakäämityssä mikrosuodatinele-mentisssä, joka toimii membraanin läpi vaikuttavan paineen ollessa noin 0,703 - 1,406 kg/cm2 (10 - 20 psi).
8. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sen jälkeen 15 kun liukenematon nestemäinen fraktio on erotettu kauran liukoisesta fraktiosta, lopullinen vähärasvainen, läpinäkyvä, stabiilia kauraproteiinia sisältävä liuos stabiloidaan bakteerien kasvun estämiseksi.
9. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-8 mukai- 20 nen menetelmä, tunnettu siitä, että lopullinen läpinäkyvä vesiliuos sisältää noin 40 - 70 paino-% stabiilia liukoista kauraproteiinia; 0 - noin 3 paino-% kauran liu- , koista rasvaa; noin 15 - 35 paino-% kauran liukoista hiili- > 1 » hydraattia ja enintään noin 0,2 % tilavuuden mukaan jäljel-
1 I ‘•h1 25 lä olevaa liukenematonta ainetta. • » • · : 10. Läpinäkyvä, stabiili kauraproteiinin vesiliuos, ·..»· tunnettu siitä, että se sisältää vettä ja noin 40 - 70 paino-% stabiilia liukoista kauraproteiinia; 0 -noin 3 paino-% kauran liukoista rasvaa; noin 15 30 35 paino-% kauran liukoista hiilihydraattia, jolloin liuos sisältää enintään noin 0,2 % tilavuuden mukaan liukenema- t · t i ,··, tonta ainetta ja lopulliseen vesiliuokseen sisältyvän, jäi- • 1 jellä olevan liukenemattoman aineen maksimaalinen hiukkas- • · ·.·.· koko on 2 x 10"5 senttimetriä. 35 «· · • · » 114684 27
11. Kiinteä, vähärasvainen, kauraproteiinia sisältävä seos puhdistetussa muodossa, tunnettu siitä, että se sisältää noin 10 - 40 paino-% kauran liukoista hiilihydraattia, 0 - noin 1 paino-% kauran liukoista rasvaa ja 5 noin 40 - 70 paino-% stabiilia liukoista kauraproteiinia, jolloin mainitun fraktion liukenemattoman aineen maksimaalinen hiukkaskoko liuoksessa on 2 x 10~5 senttimetriä ja mainittu fraktio tuottaa läpinäkyvän vesiliuoksen, kun se liuotetaan veteen.
12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen kiinteä, kaura- proteiinia sisältävä seos, tunnettu siitä, että liukoisen kauraproteiinifraktion liukoisuus veteen on vähintään noin 85 %. « · » »li • * > • · » « · · • · • · · • · · • · · · • · 28 11 4684 Patentkrav