NO315963B1 - Prosesserte globinprodukter og fremgangsmåter for fremstilling derav, samtspiselig produkt som omfatter det prosesserte globinproduktet - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører nye proteinprodukter og fremgangsmåter for fremstilling av nevnte nye proteinprodukter. Spesielt angår oppfinnelsen nye proteinderivater av blod, blodproteinholdige råmaterialer og hemoglobin, og nærmere bestemt bearbeidede globinprodukter.

Oppfinnelsen angår dessuten fremgangsmåter for fremstilling av disse produkter.

Store mengder blod fra slakterier blir sendt til opparbeidingsanlegg hvor blodet blir bearbeidet til tørkede blodprodukter som primært anvendes i forblandinger for husdyr, eller hvor det blir fraksjonert for å gjenvinne blodplasma for anvendelse i alle slags matvareprodukter. Hoveddelen av det verdifulle proteininnhold som er tilstede i hemoglobinfraksjonen av helblod, anvendes imidlertid for tiden hovedsakelig som dyrefSrtilsetning, siden mindre mengder hemoglobin gir en uønsket mørk farge og en ubehagelig lukt og smak til matvareprodukter. Andre faktorer som begrenser anvendelse av blodprodukter i matvarer, eller endog som tilsetning til dyrefor, er deres høye jerninnhold og deres utilstrekkelige funksjonelle egenskaper.

I løpet av årene er det blitt gjort forskjellige forsøk for å fjerne jern fra helblod og blodfraksjoner, spesielt fra hemoglobinfraksjonen, og for avfarging av produktet.

Dansk patentsøknad nr. 5508/86 beskriver en fremgangsmåte for fremstilling av avfarget hemoglobin ved mekanisk åpning av blodcellene, justering av pH til 1 eller 2 ved hjelp av en syre og tilsetning av av 1 til 5% etter vekt/volum av et oksydasjonsmiddel, spesielt hydrogenperoksyd, i nærvær av karbohydratderivat inneholdende dienolgrupper, så som askorbinsyre. Etter oksydasjon blir biprodukter så som celleavfall og hemegrupper fjernet, og den avfargede proteinfraksjon blir gjenvunnet.

I europeisk patentsøknad nr. 148 114 beskrives en fremgangsmåte for fremstilling av avfarget hemoglobin, og som omfatter behandling av helblod i nærvær av et protelytisk enzym ved en pH på 3,5 til 4 for å denaturere globinkjedene og således gjøre hemegruppen mer tilgjengelig for virkningen av et oksydasjonsmiddel.

US patent nr. 4.180.592 beskriver avfarging av blod ved behandling av blod med et overskudd, f.eks. 3 til 6 vekt%, av et oksydasjonsmiddel som hydrogenperoksyd hvoretter overskudd av hydrogenperoksyd blir fjernet ved tilsetning av en ytterligere mengde blod.

De for tiden kjente fremgangsmåter har åpenbart som mål å skille hemegruppen fra globinfraksjonen, enten ved å starte fra helblod eller fra hemoglobinfraksjonen.

Disse kjente fremgangsmåter tar sikte på å redusere smaks-, lukt- og farge-ulempene ved de resulterende proteinprodukter ved i alt vesentlig å fjerne jern/ hemefraksjonen fra produktet. Disse fremgangsmåter er imidlertid fremdeles utilfredsstillende, enten ved at de krever store mengder av oksydasjonsmidler som påvirker fremstillingskostnadene så vel som egenskapene til proteinproduktene på grunn av den oksyderende virkning på svovelholdige aminosyrer så som cystin, cystein, histidin og metionin, og/eller krever ganske dyre prosesshjelpemidler for å unngå sistnevnte ulemper ved at de gir proteinprodukter med egenskaper som fremdeles ikke er optimale med hensyn til smak, luft og farge, eller ved at de gir proteinprodukter som har dårlig funksjonalitet.

En fullstendig anderiedes tilnærming til prosesserte hemoglobinprodukter er kjent fra EP 0 460 219. Dette patent beskriver prosessert hemoglobin med et jerninnhold på ikke mindre enn 2 mg pr. g faststoff innhold, og som fremkommer ved behandling av vasket hemoglobin under alkaliske betingelser og behandling av det resulterende produkt under oksyderende betingelser.

En svært viktig ulempe ved globinproteinprodukter kjent i teknologien er imidlertid at de alle har et isoelektrisk punkt i området fra 6 - 7, og dette isoelektriske punkt tilsvarer det isoelektriske punkt til hemoglobinet.

Dette faktum vil i betydelig grad påvirke anvendelsesmulighetene i matvareprodukter av de for tiden tilgjengelig blodprotein- og globinproteinprodukter. Løseligheten av proteiner er i virkeligheten svært lav ved deres isoelektriske punkt, og matvareprodukter har vanligvis en pH-verdi i området fra 5 til 9. Spesielt har bearbeidede kjøttprodukter en pH-verdi i området fra 5,5 - 7,0.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et nytt globinproteinprodukt som har egenskaper og karakteristikker som tidligere er ukjent i teknologien, spesielt et mildt, fargeløst proteinprodukt med et løselighetsmønster, emulgeringsevne, emulsjonsstabilitet og vannbindingsegenskaper i likhet med egenskapene til kaseinater, spesielt med egenskapene til kaseinater av den såkalte «høyviskøse type» og med egenskapene til andre funksjonelle proteiner så som soyaisolater.

For dette formål tilveiebringer denne oppfinnelse et nytt proteinprodukt definert som et prosessert globinprodukt oppnådd fra et utgangsmateriale valgt fra blod, blodproteinholdige råmaterialer og hemoglobin, med et isoelektrisk punkt ved en pH-verdi under 5,5.

Ifølge et foretrukket trekk av denne oppfinnelse skal nevnte prosesserte globinprodukt ha et jeminnhold på mindre enn 1000 ppm, fortrinnsvis mindre enn 500 ppm.

Ifølge ytterligere foretrukne trekk av denne oppfinnelse skal de nye prosesserte globinprodukter ha minst en av følgende egenskaper, separat eller i kombinasjoner:

et forhold av His: Lys mellom 0,6 og 1,5, fortrinnsvis mellom 0,8 og 1,0,

et tyrosininnhold på minst 0,5 vekt%,

et metionininnhold på minst 0,5 vekt%,

et lysininnhold på minst 5 vekt%.

Mest foretrukket skal prosesserte globinprodukter ifølge denne oppfinnelse ha et isoelektrisk punkt ved en pH-verdi i området fra 4 til 5.

De mest foretrukne bearbeidende globinprodukter ifølge denne oppfinnelse kan dessuten mest hensiktsmessig ha en aminosyresammensetning som i alt vesentlig tilfredsstiller følgende områder (uttrykt som vekt% av den samlede vekt av aminosyrer i proteinproduktet):

Det er et ytterligere formål ifølge denne oppfinnelse å tilveiebringe en ny fremgangsmåte for prosessering av blod og blodproteinholdige materialer som unngår mange ulemper ved kjente fremgangsmåter som som gir milde fargeløse proteinprodukter med et løselighetsmønster, emulgeringsevne, emulsjonsstabilitet og vannbindingsegenskaper slik at disse proteinprodukter kan anvendes som erstatning for kaseinater, spesielt for kaseinatene av den såkalte «høyviskøse type» eller for andre funksjonelle proteiner så som soyaisolater.

Spesielt skal et ytterligere formål ifølge den foreliggende oppfinnelse være å tilveiebringe en fremgangsmåte som tillater å eliminere så mye som mulig av jern fra helblod eller fra hemoglobinfraksjonen av helblod, og som gjør det mulig å oppnå et globinproteinprodukt som ikke gir en dårlig lukt og smak til de matvareprodukter som det er ment for, og som tillater å bevare så mye som mulig av næringsverdien av globinproteinproduktet ved å begrense oksydasjonen av aminosyrer som lett oksyderes i nærvær av f.eks. hydrogenperoksyd, og som gjør det mulig å oppnå et globinproteinprodukt som har funksjonelle egenskaper i likhet med kaseinater, dvs. som har vannbindingsegenskaper, høy løselighet i et pH-område fra 5 til 9 og utmerket emulgeringsevne og emulsjonsstabilitet.

Denne oppfinnelse tilveiebringer følgelig en fremgangsmåte for fremstilling av prosessert globin fra et utgangsmateriale valgt fra blod, blodproteinholdige råmaterialer og hemoglobin, omfattende trinnene for behandling av utgangsmaterialet under alkaliske betingelser og behandling av det resulterende produkt under oksyderende betingelser, hvori

i det alkaliske behandlingstrinn blir pH bragt over 12, fortrinnsvis over 12,5,

samtidig som temperaturen holdes under 50°C, fortrinnsvis ved omgivende

temperatur eller endog under, så som omkring 15°C, og hvori

i det oksyderende behandlingstrinn blir pH holdt under 12, fortrinnsvis mellom 9 og 12, mest fortrinnsvis omkring 10,5, og temperaturen holdes under 50°C,

fortrinnsvis ved omgivende temperatur.

For å justere pH til den nødvendige verdi i det alkaliske behandlingstrinn kan det tilsettes ammoniakk eller hvilken som helst alkali til den vandige suspensjon, spesielt en sterk alkali, fortrinnsvis i fortynnet form, så som en sterk uorganisk alkali så som natrium og kaliumhydroksyd, eller kalsiumhydroksyd.

Det har også blitt funnet mest beleilig for å utføre den foreliggende fremgangsmåte at proteinkonsentrasjonen av suspensjonen ikke er for høy. Helblodet eller hemoglobinfraksjonen av helblod blir derfor fortrinnsvis oppslemmet i en til ti ganger dets volum med vann.

Alkalibehandlingen tillates å foregå i et tidsrom på minst 10 minutter avhengig av det isoelektriske punkt av globinproteinproduktet som det tas sikte på.

Ifølge et foretrukket trekk av denne oppfinnelse, i det alkaliske behandlingstrinn av den nye fremgangsmåten, blir pH fortrinnsvis holdt over 12 i løpet av minst 15 minutter, fortrinnsvis i løpet av opp til 2 timer.

Ifølge et annet foretrukket trekk av denne oppfinnelse anvendes oksydasjons-behandlingstrinnet av den nye fremgangsmåten ved å tilsette et oksydasjonsmiddel, så som fortrinnsvis hydrogenperoksyd, i løpet av et tidsrom på 0,1 til 24 timer, fortrinnsvis minst 30 minutter, mest fortrinnsvis mellom 60 og 90 minutter.

Ved anvendelse av det mest foretrukne oksydasjonsmiddel (hydrogenperoksyd), blir tilsetningshastigheten passende valgt mellom 0,01 og 5001 H202pr. 10001 reaksjonsmedium pr. time.

En slik mild oksydasjon vil knapt påvirke globinproteinet og åpenbart bare selektivt oksydere hemeglobinbindingen for å frigjøre den jernholdige gruppe som lett kan fjernes fra suspensjonen av helblodet eller hemoglobinfraksjonen derav, f.eks. ved filtrering, sentrifugering eller ionebytting.

Alternative oksydasjonsmidler kan f.eks. velges fra gruppen av natrium-peroksyd, kalsiumperoksyd, kaliumperoksyd, oksygen, ozon, nitrater og lignende, imidlertid vil valget av oksydasjonsmiddel naturligvis avhenge av den tilsiktede anvendelse av globinproteinproduktet. Når produktet skal inkorporeres i et produkt som er ment for humankonsum, blir det hovedsakelig foretrukket oksydasjonsmidler som hydrogenperoksyd.

Ifølge en foretrukket utførelse av denne oppfinnelse blir bearbeidingstrinnene nevnt ovenfor hensiktsmessig etterfulgt av et ytterligere trinn hvorved de jernholdige komponenter blir fjernet.

Dette kan oppnås f.eks. ved ultrafiltrering, ionebytting eller ved filtrering, sedimentering eller sentrifugering etter tilsetning av substanser inneholdende toverdige ioner så som Ca<2+>.

Etter fjerning av den jernholdige gruppe oppnås en brun globinproteinsuspensjon med lavt jerninnhold.

Eventuelt blir den brune jernfattige globinproteinsuspensjon avfarget ved tilsetning i et påfølgende trinn av et oksydasjonsmiddel så som hydrogenperoksyd ved en konsentrasjon på 0,01 - 5001 H2O2pr. 10001 proteinsuspensjon og varmebehandlet ved 5°C - 150°C i løpet av 1 sekund - 48 timer, fortrinnsvis ved ca. 140°C under ca. 4 sekunder. Denne milde oksydasjon forhindrer oksydasjon av essensielle aminosyrer så som metionin og påfølgende proteinødeleggelse.

I det neste trinn kan løsningen av globinproteiner tørkes ved f.eks. forstøv-ningstørkning under dannelse av et pulver, eller endog ytterligere raffineres ved selektiv utfelling av globinproteinet ved å senke pH av suspensjonen til det isoelektriske punkt av globinproteinet og vasking av bunnfallet.

Oksydasjonen av jem-heme-gruppebindingen i det andre trinn ifølge den foretrukne utførelse, blir fortrinnsvis utført ved en temperatur under 50°C for å sikre at oksydasjonsmidlet ikke signifikant vil påvirke proteinet som sådant.

Ifølge denne oppfinnelse kan proteinproduktet gjenvinnes, isoleres og ytterligere renses ved filtrering (innbefattet diafiltrering, membranfiltrering, vakuum-filtrering, ultrafiltrering, osv.), dekantering, sentrifugering osv., og det isolerte globinprodukt kan eventuelt tørkes ved f.eks. tørking i fluidisert sjikt, frysetørking, forstøvningstørking osv.

Disse teknikker utføres på en måte som i og for seg er kjent ved anvendelse av konvensjonelle fremgangsmåter og apparater.

Fortrinnsvis blir globinproteinproduktene ytterligere raffinert ved selektiv utfelling av proteinet fra proteinsuspensjonen, ved å senke suspensjonens pH til omkring det isoelektriske punkt for proteinet og gjenvinning av bunnfallet. Dette bunnfall kan deretter vaskes flere ganger og videre tørkes på i og for seg kjent måte.

Fortrinnsvis blir suspensjonen av globinproteinproduktet behandlet med en katalase-enzymløsning som hydrolyserer det gjenværende hydrogenperoksyd til vann og oksygen, før filtrering, tørking eller utfelling, for å forhindre oksydasjon av aminosyrene, spesielt når globinproteinproduktet er bestemt for human ernæring.

Produktet kan oppnås og/eller distribueres som løsning eller suspensjon (enten i flytende tilstand eller fortrinnsvis frossent), som konsentrat, i tørket form eller i hvilken som helst egnet form kjent perse.

Oppfinnelsen omfatter dessuten også spiselige produkter omfattende proteinprodukter ifølge denne oppfinnelse og/eller blodderivater oppnådd ved en fremgangsmåte ifølge denne oppfinnelse.

Oppfinnelsen skal forklares i det følgende mer detaljert ved hjelp av de følgende eksempler gitt utelukkende for illustrasjonsformål, uten på noen måte å begrense oppfinnelsen til hvilke som helst av de spesifikke detaljer beskrevet i disse eksempler.

EKSEMPEL 1

Behandling av hemoglobinfraksjon ifølge fremgangsmåten i denne oppfinnelse 1 vektdel av hemoglobinfraksjon av griseblod ble dispergert i 7 vektdeler vann ved 15°C. Blandingens pH ble bragt til en verdi på 12,5 ved tilsetning av en løsning av natriumhydroksyd ved en konsentrasjon på 28Bé, og blandingen ble holdt ved denne pH ved 15°C i 2 timer.

Blandingen ble deretter bragt til en pH på 10,5 ved anvendelse av en 3M H2SO4løsning.

pH ble holdt på 10,5 i 1 time ved romtemperatur, under stadig tilsetning av hydrogenperoksyd, i en samlet mengde på 0,5 deler H2O2pr. del hemoglobin. Den oppnådde suspensjon ble deretter separert i en globinproteinløsning og en jernholdig gruppe ved ultrafiltrering. Den jernfattige globinproteinsuspensjon blir ytterligere avfarget ved tilsetning av 0,01 del H202pr. del hemoglobin og varmebehandlet ved 140°C i løpet av 4 sekunder.

Den avfargede globinproteinløsning ble behandlet med katalase for å nøytralisere hydrogenperoksydet, og globinproteinet ble isolert ved å bringe den oppnådde jernfattige avfargede globinproteinløsning til det isoelektriske punkt av globinproteinet, dvs. til pH 4,5 og ved påfølgende sentrifugering.

Etter vasking av det utfelte globinprotein og resolubilisering ved tilsetning av en alkali så som NaOH tii pH 7,00 blir løsningen deretter forstøvningstørket under dannelse av et hvitt prosessert globinprodukt.

EKSEMPEL 2

Prosessert globinprodukt ifølge denne oppfinnelse

Det bearbeidede globinprodukt i eksempel 1 hadde følgende kjemiske analyse:

Proteininnhold

Aminosyreprofilen av nevnte globinprodukt var som vist i tabell I (kolonne 4) og sammenlignet med profilen for typiske kommersielle produkter.

Viskositeten av en 15% dispersjon av globinproduktet i eksempel 1 ved 20°C, målt med et Brookfield viskosimeter med spindel 4, ved 0,3 o/min, ble målt til 10-20.000 poise (sammenlignet med høyviskøse kaseinater som har en verdi på ca. 15.000 poise, og med et typisk soyaisolat som også har en verdi på ca. 15.000).

EKSEMPEL 3

Emulgeringevne og emulsjonsstabilitet av et prosessert globinprodukt

ifølge denne oppfinnelse

Emulgeringsevnen til globinproduktet i eksempel 1 blir illustrert ved fremstilling av en protein:vann:fettemulsjon.

En typisk kald emulsjon ble fremstilt ved anvendelse av 457 vektdeler av dyrisk fett, 457 vektdeler vann, 66 vektdeler av globinet fra eksempel 1 .og 20 vektdeler natriumklorid.

En typisk varm emulsjon ble fremstilt ved anvendelse av 467 vektdeler dyrefett, 467 vektdeler vann, 46 vektdeler av globinet i eksempel 1 og 20 vektdeler natriumklorid.

Dette tilsvarer et protein:vann:fettforhold på 1:7:7 for kalde emulsjoner

og 1:10:10 forvarme emulsjoner, som kan sammenlignes svært fordelaktig med protein:vann:fettforholdet for kalde emulsjoner av henholdsvis soyaisolat og høyviskøst kaseinat (1:5:5 henholdsvis 1:7:7) og protein:vann:fettforholdet for varme emulsjoner av henholdsvis soyaisolat og lawiskøst kaseinat (1:6:10 henholdsvis 1:5:5), målt ifølge «L'Encyclopedie de charcuterie», J.C. Frentz, Soussana, 1982.

Oppvarming av emulsjonene, fremstilt med globinproduktet i eksempel 1 til 100°C eller endog til 120°C i løpet av 1 time, holder den stabile emulsjon upåvirket.

EKSEMPEL 4 OG 5

Spiselige produkter inneholdende globinprodukter ifølge denne oppfinnelse

Prosesserte kjøttprodukter ble fremstilt ved anvendelse av generelle fremgangsmåter som beskrevet i «L'Encyclopedie de charcuterie», J.C. Frentz, Soussana, 1982. Alle angitte mengder er i vektdeler.

EKSEMPEL 4: «Paté» preparat

Ingredienser og tilsetninger: nitrittsalt: 18 -urter: 5 - polyfosfater: 2

- askorbinsyre: 0,3 - dekstrose: 5.

Fremstillingsfremgangsmåte:

Lever, globin, egg, løk, urter, nitrittsalt, polyfosfater og dekstrose ble plassert i en kutter/mikser i angitt rekkefølge. Kutteren opererte inntil det var oppnådd en fin kjøttemulsjon. Deretter ble det myke fett og melk tilsatt ved 60°C, etterfulgt av askorbinsyre løst i vann.

Kjøttemulsjonen ble fylt i kjeler og kokt ved en temperatur på 80°C.

Smakspanelresultater:

Patéen har god smak, lukt og farge, og kunne praktisk talt ikke adskilles fra en paté med natriumkaseinat.

EKSEMPEL 5: «Strasbourg»-pølser

Ingredienser og tilsetninger: Nitrittsalt: 18 - polyfosfater: 3 - dekstrose: 3 - askorbinsyre: 0,3 - laktose: 5 - hvit pepper: 2 - muskat: 1 - koriander: 2

- rødt pigment: 1 - hvitløk: 4.

Fremgangsmåte:

Alle bestanddeler ble plassert i en kutter/mikser i den rekkefølge som er vist i sammensetningen.

Kjøttemulsjonen ble fylt i naturlig pølseskinn og plassert i et dampkammer (50°C) i 1 time, røkt ved 55°C i 1 time og kokt i et dampkammer ved en temperatur på 75°C i 20 minutter.

Testpanelresultater:

Pølsene er av utmerket smak, lukt og farge og kunne praktisk talt ikke adskilles fra pølser laget med natriumkaseinat.

Claims (14)

1. Prosessert globinprodukt oppnådd fra et utgangsmateriale valgt fra blod, blodproteinholdige råmaterialer og hemoglobin,karakterisert vedat det har et isoelektrisk punkt ved en pH-verdi under 5,5.

2. Prosessert globinprodukt ifølge krav 1,karakterisert vedat det har et jerninnhold på mindre enn 1000 ppm.

3. Prosessert globinprodukt ifølge krav 1,karakterisert vedat det har et forhold av His:Lys på mellom 0,6 og 1,5.

4. Prosessert globinprodukt ifølge krav 1,karakterisert vedat det har et tyrosininnhold på minst 0,5 vekt%.

5. Prosessert globinprodukt ifølge krav 1,karakterisert vedat det har et metionininnhold på minst 0,5 vekt%.

6. Prosessert globinprodukt ifølge krav 1,karakterisert vedat det har et lysininnhold på minst 5 vekt%.

7. Prosessert globinprodukt ifølge krav 1,karakterisert vedat det har et isoelektrisk punkt ved en pH-verdi i området fra 3 til 5,5, fortrinnsvis mellom 4 og 5.

8. Prosessert globinprodukt ifølge krav 1,karakterisert vedat det har: et isoelektrisk punkt ved en pH-verdi i området mellom 4 og 5; et jerninnhold på mindre enn 1000 ppm; et forhold av His:Lys på mellom 0,6 og 1,5; et tyrosininnhold på minst 0,5 vekt%; et metionininnhold på minst 0,5 vekt%; et lysininnhold på minst 5 vekt%.

9. Fremgangsmåte for fremstilling av prosessert globin fra et utgangsmateriale valgt fra blod, blodproteinholdige råmaterialer og hemoglobin,karakterisert vedtrinn for behandling av utgangsmaterialet under alkaliske betingelser og behandling av det resulterende produkt under oksyderende betingelser, hvori i det alkaliske behandlingstrinn bringes pH over 12 mens temperaturen holdes under 50°C, i det oksyderte behandlingstrinn holdes pH under 12 og temperaturen holdes under 50°C.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert vedat den omfatter et ytterligere trinn hvori jernholdige komponenter blir fjernet.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert vedatpH holdes over 12 i minst 15 minutter i det alkaliske behandlingstrinn.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert vedat det oksyderende behandlingstrinn anvendes i minst 30 minutter.

13. Spiselig produkt,karakterisert vedat det omfatter et prosessert globin ifølge hvilket som helst av kravene 1-8.

14. Spiselig produkt,karakterisert vedat det omfatter et prosessert globin fremstilt ifølge hvilket som helst av kravene 9-11.