NL9101046A - Werkwijze voor het verbeteren van sommige functionele eigenschappen van eiwitachtig materiaal. - Google Patents

Description

Uittreksel.

Werkwijze voor het verbeteren van sommige functionele eigenschappen van gedenatureerd eiwitachtig materiaal van plantaardige oorsprong, waarbij een suspensie van het materiaal in warme ammonia gehouden wordt.

De gewichtsverhouding van de waterige fase tot de vaste stoffen ligt in het gebied van 3:1 tot 15:1. De temperatuur ligt in het gebied van 75 °C tot 100 °C. De pH ligt in het gebied van 8,0 tot 9,5.

Het aldus verkregen materiaal is geschikt voor voedsel- en papierproduk-ten met een stevige consistentie.

Korte aanduiding: Werkwijze voor het verbeteren van sommige functionele eigenschappen van eiwitachtig materiaal.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verbeteren van sommige van de functionele eigenschappen van gedenatureerde eiwitachtige materialen van plantaardige oorsprong.

Plantaardige eiwitprodukten, verkregen uit zaad- ai blad-materiaal, worden gebruikt als vervangingsmiddelen en uitbereidingsmiddelen voor eiwitten die uit zoogdieren, zeedieren of pluimvee zijn verkregen. Dergelijke plantaardige eiwit produkten zijn doorgaans materialen met een laag gehalte aan vet of zonder enig vet. Zij worden doorgaans "meel" genoemd als zij minder dan 65% eiwit bevatten, zij worden "concentraten" genoemd als zij 65-90 % eiwit bevatten, en zij worden "isolaten" genoemd als zij meer dan 90% eiwit bevatten. Sommige werkwijzen voor het vervaardigen van plantaardige eiwit produkten omvatten behandelings-stappen zoals hitte-behandeling en extractie met waterige alcohol, als ook andere chemische behandelingsstappen ai toepassing van omstandigheden, die denaturering veroorzaken en de functionele eigenschappen van de eiwitachtige materialen aanzienlijk verminderen. Deze functionele eigenschappen van dergelijke eiwitten worden gekenmerkt door hun vermogen oliën en/of vetten en water vast te houden, te emulgeren, en eiwit-bevattende produkten met een stevige consistentie te vormen.

Daar dergelijke functionele eigenschappen van het eiwit in een plantaardig eiwitprodukt voor vele toepassingen gewalste kenmerken zijn, zoals bijvoorbeeld in recepten voor voedsel ( bijvoorbeeld in vlees, zuivel en bakkerijprodukten) en in industriële toepassingen ( b.v. in de papierindustrie), is het verbeteren van deze eigenschappen bij eiwitachtige materialen met lage functionele eigenschappen van aanzienlijk economisch en technologisch belang.

Hoewel één van de functionele eigenschappen van een eiwit zijn oplosbaarheid is, zijn de andere eigenschappen niet noodzakelijk afhankelijk van de oplosbaarheid van het eiwit. Zo kan oplosbaar eiwit-materiaal slechte andere functionele eigenschappen vertonen, terwijl eiwitmateriaal dat slecht oplosbaar is goede functionele eigenschappen kan vertonen. Het is cp zichzelf algemeen bekend dat eiwitmateriaal dat normaal oplosbaar is bij andere pH-waarden dan de waarde van zijn iso-electrisch punt een verminderde oplosbaarheid vertoont bij alle pH- trajecten, wanneer het eiwit gedenatureerd wordt, en dat dit niet beïnvloed kan worden door eenvoudigweg met zuur of base te behandelen, hetgeen alleen de pH verandert.

Op overeenkomstige wijze gaan de meeste oorspronkelijke functionele eigenschappen, zoals hierboven beschreven, bij denaturering verloren.

Publicaties uit de stand der techniek geven aan dat hoge temperaturen boven het kookpunt van water ( zoals bijvoorbeeld verkregen door middel van stoomstraalkookinrichtingen) dan wel sterke afschuif-krachten ( zoals verkregen door cycli van opeenvolgende druk en cavitatie, bijvoorbeeld door middel van een centrifugale hcmogenisator) moeten worden toegepast op een waterige, licht basische suspensie van het gedenatureerde eiwitachtige materiaal om een aantal van deze functionele eigenschappen te introduceren dan wel te regenereren.

Een octrooi van Gofoi et al. ( U.S. octrooi 4,113,716) openbaart een werkwijze die is ontwikkeld voor het verkrijgen van verbeterd soja-eiwit fracties uit hieraanvoorafgaand gedenatureerd soja-eiwit materiaal door het koken van een licht basische waterige suspensie van het gedenatureerde soja-eiwit materiaal bij temperaturen tussen 110 °C en 150 °C in een kamer van een straalkookinrichting, waarbij uit dit bij deze hoge temperatuur behandelde materiaal oplosbare fracties werden verkregen met "betere eigenschappen dan die verkregen wanneer niet-gedenatureerde ontvette soja-schilfers als uitgangsstof worden gébruikt".

Een octrooi van Howard et al. ( U.S. Octrooi 4,234,620) openbaart een werkwijze waarbij waterige dispersies van plantaardig eiwit onderworpen worden aan sterke afschuifkrachten door middel van cycli van opeenvolgend druk en cavitatie verkregen door centrifugale hcmogenisatie bij temperaturen onder 150 °C, onder licht basische pH's, waarbij een produkt met een hoge oplosbaarheid van het eiwit en een lage viscositeit bij hoge niveaus aan vaste stof wordt verkregen, dat, doorgaans na het bijstellen van de pH, gedroogd kan worden, waarbij een plantaardig eiwit produkt wordt verkregen dat vergelijkbaar is met melk-eiwit.

Het Britse octrooi Nr. 1,575,052 openbaart dat de smaak, kleur, voedingswaarde en sommige functionele eigenschappen van eiwit materiaal gekozen uit van eencelligen verkregen eiwitmateriaal, plantaardig eiwitmateriaal, uit melk verkregen vaste stoffen en mengsels daarvan, kunnen worden verbeterd door middel van het verhitten van waterige suspensies van het eiwitmateriaal tot temperaturen tussen 75 en 100 °C, het stellen van de pH tot een pH binnen het bereik van 6,6 tot 8, bij voorkeur van 7,2 tot 7,6, door het toevoegen van een verbinding voor het bijstellen van de pH, bij voorkeur een calciuraverbinding; de temperatuur gedurende een periode van 1-120 minuten zo houden, en het produkt te drogen. Het aldus verkregen produkt kan worden gébruikt als een vervangingsmiddel voor uit eieren verkregen vast materiaal en voor mager melkpoeder, in het bijzonder in producten die gebakken worden, daar de werkwijze de gist-bijsmaak vermindert, materialen met een bufferwerking doet vrijkomen uit het gist oei materiaal, vetmateriaal verzeept en de hoeveelheid beschikbare thiolgroepen (-SH) vermindert.

De onderhavige uitvinding is gebaseerd op de verrassende ontdekking dat sommige van de functionele eigenschappen van gedenatureerd eiwit in een plantaardig eiwit produkt verbeterd kunnen worden door middel van een zeer eenvoudige, economische en efficiënte werkwijze, zonder dat aanmerkelijke veranderingen in het eiwit worden veroorzaakt. De verbeterde eigenschappen omvatten onder andere het vermogen cm oliën en/of vetten en water vast te houden, te emulgeren en cm produkten met een stevige consistentie. Bij de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding hoeven geen temperaturen boven de 100 °C gébruikt te worden, noch enige speciale apparatuur of krachten. Zoals uit de hieronder beschreven details zal blijken, verschaft de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding een eenvoudig, goedkoop plantaardig eiwit produkt met verbeterde functionele eigenschappen vergeleken met overeenkomstig onbehandeld gedenatureerd eiwitachtig materiaal.

Doelstelling van de onderhavige uitvinding is het verbeteren van de functionele eigenschappen van gedenatureerde plantaardige eiwitachtige materialen met slechte functionele eigenschappen.

Een andere doelstelling van de onderhavige uitvinding is het verbeteren van de functionele eigenschappen van gedenatureerde plantaardige eiwitachtige materialen zonder fractioneren, zonder toevoegen of introduceren van zouten, zonder oververhitten tot temperaturen boven het kookpunt van water, en zonder het onderwerpen aan sterke afschuivingskrachten, zoals verkregen door centrifugale hcmogenisatie. Weer een andere doelstelling van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een eenvoudige, efficiënte en economische werkwijze om dit te bewerkstelligen.

Een verdere doelstelling van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een plantaardig eiwitachtig materiaal met verbeterde functionele eigenschappen.

De onderhavige uitvinding verschaft op deze wijze een werkwijze voor het verbeteren van de functionele eigenschappen van gedenatureerd eiwitachtig materiaal van plantaardige oorsprong met in verhouding slechte functionele eigenschappen. De onderhavige werkwijze wordt gekenmerkt door dat met die dergelijk gedenatureerd eiwitachtig materiaal in warme waterige ammonia bij een temperatuur tussen 75 ai 100 °C en bij een van 8 tot 9,5 wordt gehouden, waarbij de verhouding van de waterige fase tot de vaste stoffen in de suspensie tussen 3:1 en 15:1 ligt. De tijd kan variëren tussen minder dan 1 minuut tot een aantal uren, afhankelijk van het soort gedenatureerde eiwit, zijn deeltjesgrootte, de temperatuur en de pH. De ammonia kan vervolgens na de behandeling verwijderd worden, waarbij een eiwitachtig produkt met goede functionele eigenschappen wordt verkregen, dat vrij is van ammonia en zouten. Dit produkt verschaft de mogelijkheid cm na toevoeging van water een produkt met een hoge viscositeit bij een laag gehalte aan vaste stoffen te verkrijgen, zonder dat het materiaal enige aanmerkelijke chemische verandering heeft ondergaan, met uitzondering van een verandering in de functionele eigenschappen. De uitvinding heeft eveneens betrekking op het gedenatureerde eiwitachtige materiaal van plantaardige oorsprong dat overeenkomstig de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding is behandeld.

Men zal begrijpen dat, in het algemeen, de verbeterde functionele eigenschappen, die door middel van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding verkregen worden, gemeten worden aan de hand van de toename in het vermogen van het eiwitachtige materiaal vet en/of olie en water vast te houden, te emulgeren, en produkten te vormen met een stevige consistentie na verhitten en afkoelen.

De methode voor het bepalen van deze functionele eigenschappen van plantaardige eiwit produkten is als volgt: 7 delen geraffineerde plantaardige olie ( bijvoorbeeld maïsolie) en 3,5 delen water worden gedurende 5 minuten goed gemengd in een mixer bij maximale snelheid. Een deel plantaardig eiwit materiaal en 3,5 extra delen water worden toegevoegd, waarna het mengen wordt gedurende een verdere 10 minuten wordt voortgezet. Het mengsel wordt snel verhit tot 90 °C, in bekers uitgeschonken en overnacht afgekoeld tot een temperatuur van ongeveer 5 °C. Vorming van een homogeen produkt met een stevige consistentie zonder dat zich olie of water afscheidt is een teken dat een plantaardig eiwitprodukt met goede functionele eigenschappen is verkregen.

De gewichtsverhouding van de waterige ammonialaag tot het eiwitachtige materiaal kan liggen in het traject van ongeveer 3:1 tot 15:1.

Het pH-bereik voor het uitvoeren van de werkwijze ligt tussen ongeveer 8,0 tot 9,5, bij voorkeur tussen 8,5 en 9,2.

Bij voorkeur wordt de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding uitgevoerd bij een temperatuur in het traject tussen ongeveer 75 °C tot ongeveer 100 °C. De gewenste temperatuur kan bereikt worden door gébruik van een constructie met een dubbele mantel in het vat, waarin de suspensie gehouden wordt, door direct of indirect stocm in te spuiten, of op enige andere wijze, zoals door middel van gewonden verwarmingsbuizen.

De tijd die nodig is totdat de ammonia de verbetering van de functionele eigenschappen van het eiwitachtig materiaal heeft bewerkstelligd verschilt, en is afhankelijk van de uitgangsstof, de deeltjesgrootte, de pH en de temperatuur. De reactietijd kan sterk variëren, van bijvoorbeeld één minuut of minder tot een half uur en meer.

In het algemeen zal de verbetering in de functionele eigenschappen beter zijn, naarmate de reactietijd, tussen 1 en 30 minuten, langer wordt. Echter wordt doorgaans al na een zeer korte tijd enige verbetering waargenomen. De werkwijze kan onder verhoogde druk worden uitgevoerd. In dat geval wordt de benodigde reactietijd verminderd. Volgend op de behandeling met ammonia wordt de pH van de suspensie door het verwijderen van de ammonia verlaagd tot de oorspronkelijke pH van het onbehandelde eiwitachtige materiaal.

Dit kan worden uitgevoerd door boven de warme suspensie vacuum te trekken. Bij voorkeur wordt het produkt verder gedroogd, waarbij de resterende ammonia en het grootste gedeelte van het water tegelijk verwijderd worden.

Het met ammonia behandelde produkt moet gedroogd worden tot het minder dan ongeveer 10% water bevat. Hoewel iedere geschikte droogmethode, die de functionele eigenschappen van het eiwitprodukt niet nadelig beïnvloedt en die het volledig verwijderen van de ammonia garandeert, gébruikt kan worden, verdient het op dit mcroent de voorkeur dat het produkt door middel van spoeidrogen gedroogd wordt. In dat geval verdient het de voorkeur dat de inlaat-tenperatuur niet hoger is dan 300 °C en de uitlaat-tenperatuur niet hoger dan 120 °C, en bij voorkeur in het traject tussen 80 °C en 100 "C, is.

Hét eiwitachtige uitgangsmateriaal met de slechte functionele eigenschappen kan verkregen worden uit plantaardige eiwitten die door middel van bijvoorbeeld hitte behandeling, behandeling met waterige alcoholen, en/of een andere chemische behandeling gedenatureerd zijn. In het bijzonder kunnen bijvoorbeeld ontvette eiwit produkten of produkten met een laag eiwit-gehalte worden gébruikt, die vanuit soja, lupines, sesamzaad, katoenzaad, pindas, raapzaad, zonnebloemzaden, ma is, tarwe, gerst, haver, linzen, erwten, peulvruchten in het algemeen, bladeren van groenten en dergelijke, waaronder ook nmeelsoorten", "concentraten" en "isolaten", zoals hierboven beschreven.

De uitvinding zal aan de hand van het volgende voorbeeld worden toegelicht. Dit voorbeeld is niet-beperkend met betrekking tot de cmvang van de uitvinding bedoeld en dient ook niet als dusdanig te worden opgevat.

Voorbeeld I.

1 kg met waterige alcohol gedenatureerd soya-eiwit concentraat met lage functionaliteit HAYFRO ( Hayes Ashdod Ltd., Israël), met 71 eiwit op basis van drooggewicht; 6,5% vocht en een pH van 6,9, werd in een van een dubbele mantel voorzien vat gecombineerd en gesuspendeerd in 8 liter water. Geconcentreerde ammoniurrihydroxide ( ammonium-géhalte 29%) werd aan de suspensie toegevoegd cm een uitgangs-pH van 9,0 te verkrijgen. Het vat werd stevig afgesloten en stoom werd in de mantel gespoten om een constante en beheerste temperatuur van 86 °C te geven. De wanden van het vat, waarin de suspensie werd gehouden, werden voortdurend afgeschraapt om een gelijkmatige temperatuur door de gehele suspensie te verkrijgen. Na 20 minuten werd de warme suspensie afgelaten, uit het vat overgebracht door middel van een pomp en gedroogd in een sproei-drooginrichting ( AFV-Anhydro) met een inlaattemperatuur van 280 °C en een uitlaattenperatuur van 98 °C tot een uiteindelijk vochtgehalte van 3% was verkregen. Het door spoeidrogen gedroogde produkt bleek 71% eiwit te bevatten op basis van drooggewicht; 3% vocht en pH 6,9.

Monsters van onbehandeld en behandeld soja-eiwit concentraten werden beproefd cp functionele eigenschappen door middel van de hiervoor-beschreven werkwijze. Het laagfunctionele onbehandelde produkt vertoonde geen stevige consistentie en hield de olie en het water niet vast, terwijl het behandelde eiwit een zeer visceus produkt met een stevige consistentie gaf, en geen afscheiding van olie of water werd waargenomen.

Voorbeeld II

Een vergelijkende beproeving werd uitgevoerd, waarbij de functionele eigenschappen van het behandelde soja-eiwit concentraat volgens voorbeeld 1 en van een soja eiwit concentraat, STA-PRO, 66,5% eiwit (¾) basis van drooggewicht ( A.E. Staley Manufacturing Co., Decatur, Illinois, U.S.A.), naar werd aangenomen vervaardigd volgens U.S. Octrooi 4.234.620, werden gemeten en met elkaar vergeleken. Hierbij werd voor beide monsters de bovenbeschreven functionele proef toegepast.

Ook werden de viscositeiten van een concentraat van 10% vaste stof in water na 2 en 10 minuten gemeten met behulp van een Brookfield viscos imeter, en werden het waterbindend en vetbindend vermogen gemeten door middel van een aangepaste uitvoering volgens de hierboven beschreven werkwijze, waarbij de hoeveelheden water en olie werden bijgesteld tot produkten met een even stevige consistentie werden verkregen zonder dat water of olie werden afgescheiden. De resultaten zijn hieronder weergegeven.

Resultaten van de proeven.

Voorbeeld 1 U.S. 4.234.620

Viscositeit: ( CPS) 2 minuten 2500 750 10 minuten 2200 370

Water absorptie:

Gewicht water: Gewicht eiwit 6,1:1 4,5:1

Water/olie bindincrs capaciteit:

Gew. eiwit: gew. water: gew. olie 1:10:10 1:7:7

Totale As 5,8% 7,5%

Natrium 0,02% 0,4%

Het produkt van voorbeeld 1 vertoonde veel betere water-absorpt ie, water- en vet-binding, hogere capaciteit cm een constante viscositeit te genereren, als ook een hoger eiwitgehalte en een lagere totale as en in het bijzonder een veel lager natriumgéhalte dan het STA-IRO produkt.

Voorbeeld III

Een andere vergelijking werd uitgevoerd, waarbij een met waterige alcohol gedenatureerd soja-eiwit concentraat HAYPRO ( Hayes Ashdod ltd) overeenkomstig voorbeeld VII uit Brits octrooi nr. 1.575.052 werd behandeld door calciumhydroxide en calciumcarbonaat aan een waterige suspensie van dit concentraat toe te voegen, waarbij een pH van 7,5 werd verkregen, gedurende 30 minuten op 90 “C te verhitten en het produkt te sproei-drogen.

Het aldus verkregen produkt werd volgens de hierboveribeschreven methode beproefd. De resultaten zijn weergegeven in Tabel I. Het behandelde produkt vertoonde geen stevige consistentie en hield het water en de olie niet vast. Het vertoonde een gedrag dat vergelijkbaar was met het gedrag van het controle-monster van Voorbeeld 1, dat wil zeggen onbehandeld eiwit.

Tabel 1

Produkt Controle1 Voorbeeld 1 U.S. 4.234.620 GB 1.575.052

Viscositeit Laag Hoog Midden-laag Laag

Waterabsorptie Laag Hoog Midden Laag

Water/olie vasthouden Laag Hoog Midden-laag laag 1. Gedenatureerd onbehandeld plantaardig eiwit ( soja eiwit concentraat).

Hoewel de uitvinding hierboven in betrekking tot een aantal specifieke uitvoeringsvormen is beschreven, zal het voor een deskundige duidelijk zijn dat vele variaties en aanpassingen mogelijk zijn.

De omvang van onderhavige uitvinding moet dienovereenkomstig niet als zich tot de beschreven uitvoeringsvormen beperkend worden opgevat, maar dient aan de hand van de nu volgende conclusies te worden bepaald.

Claims (14)

1. Een werkwijze voor het verbeteren van de functionele eigenschappen van gedenatureerd eiwitachtig materiaal van plantaardige oorsprong, met het kenmerk dat een suspensie van voomoemd materiaal in warme ammonia wordt gehouden, waarbij de gewichtsverhouding van de waterige fase tot de vaste stoffen in het gebied van 3:1 tot 15:1 ligt, waarbij een temperatuur in het gebied van 75 °C tot 100 °C ligt, en de pH in het gebied van 8,0 tot 9,5 ligt.

2. Een werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de suspensie van het eiwit-achtig materiaal gedurende 1 tot 30 minuten in de waterige ammonia gehouden wordt.

3. Een werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de pH in het gebied van 8,5 tot 9,2 ligt.

4. Een werkwijze volgens de conclusies 1 en 2, waarbij de ammonia vervolgens uit het eiwitachtige materiaal wordt verwijderd.

5. Een werkwijze volgens conclusie 4, waarbij de ammonia door vacuum wordt verwijderd.

6. Een werkwijze volgens de conclusies 1-5, waarbij het produkt tot een water-géhalte van minder dan 10% wordt gedroogd.

7. Een werkwijze volgens conclusie 5, waarbij de ammonia gedurende het drogen wordt verwijderd.

8. Een werkwijze volgens conclusies 6 en 7, waarbij het produkt door middel van een spoeidroger wordt gedroogd.

9. Een werkwijze volgens conclusie 8, waarbij de inlaattemperatuur van de spoeidroger niet hoger is dan ongeveer 300 °C.

10. Een werkwijze volgens conclusies 8 en 9, waarbij de uitlaat-temperatuur van de spoeidroger niet hoger is dan ongeveer 120 °C.

11. Een werkwijze volgens conclusie 10, waarbij de uitlaat-temperatuur in het traject van ongeveer 80 °C tot 100 °C ligt.

12. Een eiwitachtig materiaal van plantaardige oorsprong, dat door middel van een werkwijze volgens elke van de voorafgaande conclusies is bereid.

13. Een homogeen voedsel-produkt met een stevige consistentie, dat een gedenatureerd eiwit van plantaardige oorsprong , dat overeenkomstig elke van de conclusies 1-11 met waterige ammonia is behandeld, bevat.

14. Een produkt met een stevige consistentie voor het bekleden van papier, dat een gedenatureerd eiwit van plantaardige oorsprong, dat is onderworpen aan een behandeling met waterige ammonia volgens elke van de conclusies 1-11, bevat.