PL184927B1 - Sposób wytwarzania proszkowego izolatu białkowego - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania proszkowego izolatu bialkowego o zawartosci bialka co naj- mniej 90% wagowych, obejmujacy ekstrahowanie maki z nasion oleistych wodnym roz- tworem soli klasy spozywczej o sile jonowej co najmniej 0,2 i przy pH od 5 do 6,8 w tem- peraturze od 5° do 35°C; oddzielanie otrzymanego wodnego roztworu bialka od pozostalo- sci maki z nasion oleistych; zatezanie bialka w roztworze bialka z zachowaniem zasadni- czo stalej jego sily jonowej; rozcienczanie stezonego roztworu bialka do sily jonowej poni- zej 0,2, z wytworzeniem dyskretnych czastek bialka w fazie wodnej co najmniej czesciowo w postaci micelli bialka; osadzanie micelli bialka z wytworzeniem masy izolatu bialkowe- go co najmniej czesciowo w postaci amorficznej, lepkiej galaretowatej glutenopodobnej masy micelarnej bialka; oddzielanie izolatu bialka od cieczy sklarowanej i suszenie go, znamienny tym, ze ekstrahuje sie make z nasion oleistych, w której zawartosc tluszczu wynosi do 10 wagowych w przeliczeniu na mase maki i z wytworzonego roztworu tluszczu oraz bialka usuwa sie tluszcz z wodnego roztworu bialka przez ochlodzenie wodnego roztworu bialka az do oddzielenia sie tluszczu od fazy wodnej, a nastepnie rozdziela sie tluszcz od fazy wodnej, przed lub po etapie oddzielania wodnego roztworu bialka od pozo- stalosci maki z nasion oleistych. PL PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania proszkowego izolatu białkowego z nasion oleistych i mąk białkowych.

Współczesne przemysłowe sposoby przetwarzania nasion oleistych skierowane są na wytwarzanie jasnego, superodśluzowanego oleju, co wymusza usuwanie z oleju żywic, sopstoków, ziemi bielących i barwników, które są substancjami ubocznymi i ponownie dodawanymi do mąki pozostałej po wyciskaniu nasion oleistych w celu usunięcia oleju. Mąka ta zwykle stosowana jest jako pasza dla zwierząt.

Dodawanie takich substancji do mąki z nasion oleistych powoduje, że za pomocą technik wyodrębniania nieszkodliwych dla środowiska naturalnego wyekstrahowanie z takich mąk izolatów białkowych zawierających ponad około 90% białka staje się niemożliwe. Obecność tłuszczu w mąkach przemysłowych spowodowane jest tym, że w typowych technikach przetwarzania zwykle zatęża się tłuszcz razem z białkiem.

Przy użyciu konwencjonalnych technik przetwarzania uzyskiwany poziom białka zasadniczo nie przekracza około 70 do 75% wagowych, i ich przydatność jest gorsza z uwagi na obecność tłuszczu. Ponadto obecność tłuszczu w suchym produkcie białkowym może prowadzić do jełczenia i innych problemów związanych z tłuszczem, włączając w to słabą rozpuszczalność, zbrylanie się oraz odbarwienie wynikające ze współprzetwarzania barwników w mące wraz tłuszczem.

Jedną ze spraw, na którą kładzie się nacisk w programie hodowli roślin o nasionach oleistych jest zwiększenie wydajności oleju z nasion oleistych i opracowano nawet odmiany np. kanoli (rzepaku) o wyższej wydajności oleju. Jednak taka zwiększona produkcja oleju wpływa na zwiększenie ilości tłuszczu obecnego w mące z nasion oleistych w wyniku dodania produktów ubocznych przy rafinacji oleju do mąki z nasion oleistych.

Chociaż tłuszcz z mąk z nasion oleistych może być, przynajmniej częściowo, usunięty za pomocą ekstrakcji rozpuszczalnikami organicznymi, to jednakże stosowanie rozpuszczalników organicznych, zwłaszcza w podwyższonych temperaturach, może powodować denaturację białka, osłabiając tym samym przydatność produktu, a ponadto powstają problemy związane z usuwaniem i odzyskiem rozpuszczalników szkodliwych dla środowiska naturalnego.

W opisie patentowym USA nr 4208323 opisano sposób wytwarzania izolatu białkowego ze źródeł roślinnych, w tym z mąki pochodzącej z nasion oleistych. Substancję ze źródła roślinnego ekstrahuje się wodnym roztworem soli kuchennej, a następnie powstały roztwór białka, który może być wcześniej zatężony co do zawartości białka, przy utrzymywaniu takiego samego stężenia soli, rozcieńcza się do siły jonowej poniżej około 0,1, aby spowodować wytworzenie się micelli białkowych, które osadza się. Powstałą micelarną masę białkową odzyskuje się i suszy. Sposób ten można stosować do wyodrębniania białka z różnych źródeł. Jako źródła białka mogą być stosowane w tym sposobie różne substancje, w tym nasiona oleiste. Mąki z nasion oleistych dostępne w 1980, a więc w czasie udzielenia tego patentu, nie miały takiego poziomu zanieczyszczenia tłuszczem jak obecne mąki z nasion oleistych i, dlatego, sposobem opisanym w tym patencie, nie można wytworzyć z obecnych mąk z nasion oleistych, produktów białkowych o zawartości białka ponad 90%, co jest właściwością substancji białkowej wytwarzanej sposobem przedstawionym w patencie. Aby możliwe było

184 927 wytwarzanie takich produktów z dzisiejszych mąk z nasion oleistych, włączając w to mąki prasowane na zimno, konieczne jest wprowadzenie do tego sposobu znaczących zmian.

Sposób wytwarzania zasadniczo niezdenaturowanego proszkowego izolatu białkowego o zawartości białka co najmniej 90% wagowych, według wynalazku, obejmuje ekstrahowanie mąki z nasion oleistych wodnym roztworem soli klasy spożywczej o sile jonowej co najmniej 0,2 i przy pH od 5 do 6,8 w temperaturze od 5° do 35°C; oddzielanie otrzymanego wodnego roztworu białka od pozostałości mąki z nasion oleistych; zatężanie białka w roztworze białka z zachowaniem zasadniczo stałej jego siły jonowej; rozcieńczanie stężonego roztworu białka do siły jonowej poniżej 0,2, z wytworzeniem dyskretnych cząstek białka w fazie wodnej co najmniej częściowo w postaci micelli białka; osadzanie micelli białka z wytworzeniem masy izolatu białkowego co najmniej częściowo w postaci amorficznej, lepkiej galaretowatej glutenopodobnej masy micelarnej białka; oddzielanie izolatu białka od cieczy sklarowanej i suszenie go, przy czym jego istotną cechąjest to, że ekstrahuje się mąkę z, nasion oleistych, w której zawartość tłuszczu wynosi do 10% wagowych w przeliczeniu na masę mąki i z wytworzonego roztworu tłuszczu oraz białka usuwa się tłuszcz z wodnego roztworu białka, przed lub po etapie oddzielania wodnego roztworu białka od pozostałości mąki z nasion oleistych.

Tak więc dzięki wynalazkowi unika się problemu występującego w stanie techniki przez dostarczenie sposobu, dzięki któremu można otrzymać izolat oczyszczonego białka o wysokiej zawartości białka z obecnej mąki z nasion oleistych zanieczyszczonej tłuszczem.

W niniejszym wynalazku niezbędne jest wykonanie etapu lub etapów usunięcia tłuszczu przed etapem rozcieńczania, który wytwarza micelle białka, ponieważ w przeciwnym przypadku białko i tłuszcz współoczyszczają się podczas tworzenia micelli, i następnie nie jest możliwe wykonanie izolatu białka o wymaganej czystości ponieważ tłuszcz rozcieńcza białko.

Figura 1 jest schematycznym diagramem procedury wyodrębnienia białka według jednego wykonania wynalazku zastosowanej do mąki kanoli, lecz ogólnie biorąc także do innych mąk z nasion oleistych; a

Figura 2 jest schematycznym diagramem procedury wyodrębnienia białka według innego wykonania wynalazku zastosowanej do mąki kanoli, lecz ogólnie biorąc także do innych mąk z nasion oleistych;

Etapy procesu według wynalazku podano w formie schematów blokowych procesu na fig. 1 i 2.

Początkowy etap procesu według tego wynalazku obejmuje solubilizację substancji białkopodobnych z mąki z nasion oleistych, w szczególności mąki z kanoli, chociaż proces można zastosować do innych mąk z nasion oleistych, takich jak mąka z soi i mąka z rzepaku. Takimi materiałami białkopodobnymi mogą być białka naturalnie występujące w nasionach kanoli lub innych nasionach oleistych lub też materiałami białkopodobnymi mogą być białka wprowadzone przez operacje genetyczne lecz mające charakterystyczne właściwości hydrofobowe i polarne białka. Mąką z kanoli może być mąka z kanoli uzyskana przez usunięcie oleju kanolowego z nasion kanoli o różnych poziomach niezdenaturowanej białka, uzyskanej np. metodami ekstrakcji gorącym heksanem lub wytłaczania oleju na zimno. Jak omawiano powyżej, taka mąka z nasion oleistych zawiera znaczną ilość tłuszczu, do około 10%o wag. mąki.

Do solubilizacji białka stosuje się roztwór soli klasy spożywczej, a solą klasy spożywczej jest zwykle chlorek sodu chociaż można zastosować inne sole, takie jak chlorek potasu. Roztwór soli klasy spożywczej ma siłę jonową co najmniej około 0,2, by umożliwić solubilizację znacznych ilości białka W miarę jak siła jonowa roztworu soli wzrasta, początkowo rośnie stopień solubilizacji białka w materiale źródłowym do osiągnięcia wartości maksymalnej.

Jakikolwiek dalszy wzrost siły jonowej nie zwiększa całkowitej ilości solubilizowanej białka. Siła jonowa roztworu soli klasy spożywczej, która powoduje maksymalną solubilizację białka zmienia się w zależności od rozpatrywanej soli i wybranego źródła białka.

Ze względu na większy stopień rozcieńczenia wymagany dla wytrącenia białka wraz ze wzrastającymi siłami jonowymi, zazwyczaj korzystnie jest stosować siłę jonową o wartości mniejszej od około 0,8, bardziej korzystnie o wartości od 0,3 do 0,6. Jednakże stosowano również siłę jonową o wartościach do 5,0. W wykonaniu niniejszego wynalazku zilustrowanym na fig. 1 i 2 do solubilizacji białka w mące z kanoli zastosowano 0,5M roztwór NaCl.

184 927

Solubilizację białka solą prowadzi się w temperaturze od około 5° do około 35°, korzystnie przy towarzyszącym mieszaniu, by obniżyć czas solubilizacji, który zwykle wynosi około 10 do około 60 minut. Korzystne jest wykonanie solubilizacji, tak by wyekstrahować zasadniczo maksymalną ilość białka z materiału źródłowego.

Wybrano dolną granicę temperatur około 5°C ponieważ solubilizacja poniżej tej temperatury jest zbyt powolna z punktu widzenia praktyki, podczas gdy górną granicę temperatury wybrano na około 35°C ponieważ wzrost mikroorganizmów staje się powyżej tej temperatury niedopuszczalnie wysoki. Wodny roztwór soli klasy spożywczej i mąka z nasion oleistych mają naturalne pH około 5 do około 6,8, by umożliwić utworzenie izolatu białka poprzez micelle, jak opisano bardziej szczegółowo poniżej. Optymalna wartość pH dla maksymalnej wydajności izolatu białka zmienia się w zależności od wybranego materiału - źródła białka.

Na granicach i blisko granic zakresu pH, tworzenie izolatu białka następuje jedynie częściowo. drogą, micelamą i przy niższych wydajnościach niż można osiągnąć w innym przypadku w zakresie pH. Z tego względu korzystne są wartości pH około 5,3 do 6,2. pH roztworu soli klasy spożywczej można dostosować do jakiejkolwiek żądanej wartości w zakresie około 5 do około 6,8 dla zastosowania w etapie ekstrakcji przez użycie jakiegokolwiek dogodnego kwasu klasy spożywczej, zwykle kwasu solnego, zasady klasy spożywczej, zwykle wodorotlenku sodu, jak to jest wymagane.

Zatężenie materiału - źródła białka w roztworze soli klasy spożywczej podczas etapu solubilizacji może się zmieniać w szerokim zakresie. Typowe wartości stężenia wynoszą około 5 do 15% wag./obj.

Etap ekstrakcji białka przy użyciu wodnego roztworu soli wywiera dodatkowy efekt w postaci solubilizacji pewnych tłuszczy w mące z kanoli, co prowadzi do obecności tłuszczy w fazie wodnej.

Roztwór białka ma zasadniczo stężenie białka około 10 do około 100 g/l, korzystnie około 30 do około 70 g/l, wraz z około 1 do około 10 g/l solubilizowanego tłuszczu. Roztwór białka można analizować na zawartość tłuszczu standardowymi metodami badania całkowitej zawartości tłuszczu.

Jak widać na fig. 1 całość fazy wodnej pochodzącej z etapu ekstrakcji można następnie oddzielić od resztkowej mąki z kanoli w jakikolwiek dogodny sposób, taki jak zastosowanie prasy wulkanizacyjnej, a następnie odwirowanie, by usunąć resztkową mąkę. Oddzieloną pozostałość mąki można suszyć dla zagospodarowania. Alternatywnie, resztkową mąkę można oddzielić po pierwszym etapie usuwania tłuszczu opisanym poniżej, jak zilustrowano w wykonaniu z fig. 2.

Następnie roztwór jest poddawany operacji odtłuszczania, by usunąć z niej co najmniej część tłuszczu. Operację odtłuszczania można wykonać przez chłodzenie wodnego roztworu białka do temperatury poniżej około 15°, korzystnie poniżej około 10°C, a zwłaszcza w zakresie od około 3° do około 7°C, zasadniczo bez mieszania, by spowodować oddzielenie się tłuszczu, tak by było możliwe jego usunięcie jakąkolwiek dogodną operacją rozdziału, taką jak przez dekantację, odwirowanie i/lub dokładne sączenie, np. stosując filtr workowy. Ochłodzony roztwór białka można analizować na zawartość tłuszczu, by oznaczyć tłuszcz usunięty przez chłodzenie. W zilustrowanych wykonaniach, tłuszcz jest poddany dekantacji z powierzchni roztworu, tak jak przez użycie pompy, i odtłuszczony roztwór może być dokładnie przesączony, by usunąć resztkowy wytrącony tłuszcz, jak widać na fig. 1. Alternatywnie, w wykonaniu z fig. 2, oddzielenie resztkowej mąki można wykonać po etapie ochładzania przez odwirowanie odtłuszczonego roztworu białka. Operację odtłuszczania zasadniczo przeprowadza się, by usunąć około 30 do około 90%, korzystnie około 70 do około 90%, tłuszczu zawartego w wodnym roztworze białka i umożliwia ona, by odtłuszczony roztwór białka, był dalej przetwarzany, by wytworzyć izolat białka o wysokiej zawartości białka. Odtłuszczony wodny roztwór białka jest następnie zatężany, by zwiększyć stężenie białka przy zachowaniu zasadniczo stałej jego siły jonowej.

Etap zatężania można wykonać jakąkolwiek dogodną techniką selektywnej membrany, takąjak, ultrafiltracja lub diafiltracja. Etap zatężania ma korzystny efekt polegający na zwięk6

184 927 szeniu wydajności micelarnego izolatu białka, który można otrzymać z procesu, tym samym zwiększając całkowitą, wydajność procesu wyodrębniania białka.

Stopień zatężenia roztworu białka można określić jako „czynnik zmniejszenia objętości”. Gdy czynnik zmniejszenia objętości, wyrażony jako stosunek objętości roztworu przed zatężeniem do objętości roztworu zatężonego, a zatem i stężenie białka wzrasta od 1,0, osiągalna wydajność wzrasta do osiągnięcia maksimum.

Gdy osiągnie się maksymalną osiągalną wydajność, dalsze obniżenie objętości zatężonego roztworu jest korzystne jedynie względem objętości cieczy wymaganej dla następującego po tym rozcieńczenia podczas etapu wyodrębnienia białka.

Czynnik zmniejszenia objętości, przy którym jest osiągnięta maksymalna osiągalna wydajność jest zależny od konkretnego materiału - źródła białka i pH roztworu białka. Korzystne jest stosowanie czynnika zmniejszenia objętości od około 3,0 do około 10, ponieważ maksymalna osiągalna objętość często wynika z użycia tych wartości. Czynnik zmniejszenia objętości co najmniej około 1,1 jest zwykle stosowany i jako że czynniki zmniejszenia objętości są całkiem wysokie, lepkość roztworu białka staje się dość wysoka, co może prowadzić do trudności w przetwarzaniu, tym samym uniemożliwiając stosowanie większych wartości.

Zatężenie można wykonać w jakiejkolwiek dogodnej temperaturze, w typowym przypadku od około 20° do około 45°C, i przez taki okres czasu, by uzyskać żądany proces zatężenia. Temperatura i inne zastosowane warunki zależą w pewnym stopniu od użytego wyposażenia membranowego, by uzyskać zatężenie i stężenie białka w roztworze.

Zatężanie roztworu białka w tym etapie nie tylko zwiększa całkowitą wydajność procesu, lecz także zmniejsza stężenie soli końcowego izolatu białka po suszeniu. Zdolność do kontrolowania stężenia soli izolatu jest ważna w zastosowaniach izolatu, gdzie zmiany stężeń soli wpływają na właściwości funkcjonalne i organoleptyczne w konkretnym zastosowaniu spożywczym.

Jak dobrze wiadomo, ultrafiltracja i podobne techniki selektywnych membran umożliwiają przechodzenie przez nie indywiduów o niskich ciężarach cząsteczkowych przy zapobieganiu przechodzeniu przez indywidua o wyższych ciężarach cząsteczkowych. Indywidua o niskich ciężarach cząsteczkowych obejmują nie tylko indywidua jonowe soli klasy spożywczej lecz także materiały niskocząsteczkowe wyekstrahowane z materiału - źródła, takie jak węglowodory, barwniki itd. Próg ciężaru cząsteczkowego dla membrany jest zwykle wybierany tak, by zapewnić retencję zasadniczo wszystkich białek w roztworze.

Wyeliminowanie indywiduów o niskim ciężarze cząsteczkowym z wyekstrahowanego roztworu podczas etapu zatężania umożliwia zwiększenie stężenia białka bez jego wytrącenia, znacznie powyżej maksymalnego stężenia osiągalnego podczas etapu ekstrakcji.

Zatężony roztwór białka można poddać etapowi dalszego usuwania tłuszczu przez ochładzanie zatężonego roztworu białka do temperatury poniżej około 15°C, korzystnie poniżej około 10°C, zwłaszcza w zakresie od około 3° do około 7°C, by spowodować oddzielenie tłuszczu od fazy wodnej i usunięcie oddzielanego tłuszczu z zatężonego roztworu białka. Można zastosować jakąkolwiek z procedur oddzielania tłuszczu opisanych powyżej do pierwszego etapu odtłuszczania, samą lub w połączeniu, dla usunięcia tłuszczu z ochłodzonego zatężonego roztworu białka. Dalsza operacja odtłuszczania prowadzi zasadniczo do usunięcia około 30 do około 90% resztkowego tłuszczu, korzystnie około 70 do około 90%, do resztkowej zawartości tłuszczu około 1 do około 10 g/l zatężonego roztworu białka.

Roztwór białka można analizować na zawartość tłuszczu, by oznaczyć tłuszcz usunięty przez ochłodzenie. Tłuszcz jest poddany dekantacji z powierzchni roztworu, tak jak przez użycie pompy, a odtłuszczony roztwór jest dokładnie sączony, by usunąć resztkowy wytrącony tłuszcz.

Zatężony roztwór białka uzyskany z etapów zatężenia i odtłuszczania, zasadniczo mający stężenie białka około 40 do około 200 g/l, zależnie od początkowego stężenia białka i użytego czynnika zmniejszenia objętości, jest rozcieńczany do siły jonowej mniej niż około 0,2, zasadniczo przez dodanie zatężonego roztworu białka do całości wody o objętości wymaganej do osiągnięcia żądanego spadku siły jonowej.

184 927

Masa wody do której jest wprowadzany zatężony roztwór białka ma temperaturę poniżej około 25°C, a korzystnie ma temperaturę od około 3° do około 15°C, ponieważ przy użyciu tych niższych temperatur osiąga się zwiększone wydajności izolatu białkowego.

Spadek siły jonowej powoduje tworzenie, podobnej do „chmury”, masy wysoce zagregowanych cząsteczek białkowych w dyskretnych kroplach białkowych w postaci micelarnej. Micelle białkowe pozostawia się do osadzenia - utworzenia zagregowanej, skoagulowanej gęstej amorficznej, lepkiej glutenopodobnej masy izolatu białkowego. Osadzanie można wspomagać, tak jak przez odwirowanie. Takie indukowane ustawianie zmniejsza zawartość cieczy w masie izolatu białkowego, tym samym obniżając zawartość wilgoci zasadniczo od około 70% wagowo do około 95% wagowo do wartości zasadniczo od około 50% wagowo do około 80% wagowo całkowitej masy izolatu. Obniżenie zawartości wilgoci w masie i zolatu w ten sposób zmniejsza także zawartość soli zaokludowanej w izolacie i tym samym zawartość soli w osuszonym izolacie.

Siła jonowa, do której jest rozcieńczany zatężony roztwór białka poniżej 0,2 wpływa na skuteczność micelizacji i tym samym na osiągniętą wydajność izolatu. Z tego powodu siła jonowa jest zwykle obniżana do wartości poniżej około 0,15, korzystnie poniżej około 0,1. Zdolność do uzyskania dobrych wydajności izolatu białkowego w zakresie siły jonowej około 0,1 do około 0,2 w tym wynalazku wyraźnie kontrastuje z wyżej wspomnianą procedurą według stanu techniki, gdzie siłę jonową należy obniżyć poniżej 0,1, by osiągnąć sensowne wydajności. Rozcieńczanie korzystnie przeprowadza się do siły jonowej od około 0,06 do około 0,12, ponieważ optymalne wydajności osiąga się w tym zakresie, a nadmierne objętości wody przy braku dodatkowej korzyści są wymagane dla siły jonowej poniżej około 0,06. Dolna granica siły jonowej rozcieńczonego roztworu białka jest podyktowana bardziej praktycznymi względami ekonomicznymi dotyczącymi objętości cieczy niż rozważaniami dotyczącymi warunków prowadzenia procesu. W zilustrowanym wykonaniu, zatężony roztwór białka jest rozcieńczony w stosunku około 1:15 wody.

Uzyskany izolat, w postaci amorficznej, zagregowanej, lepkiej galaretowatej glutenopodobnej masy białkowej, zwanej „masą micelarną białka” lub PMM jest oddzielany od resztkowej fazy wodnej, tak jak przez dekantację resztkowej fazy wodnej z uzyskanej masy. PMM można stosować w postaci mokrej lub może być osuszony jakąkolwiek dogodną techniką, taką jak suszenie rozpryskowe, liofilizacja lub suszenie próżniowo na suszarce bębnowej, do postaci suchej. Suchy PMM ma dużą zawartość białka, zwykle ponad około 90% białka (obliczoną jako kjeldahl N x 6,25), i jest zasadniczo niezdenaturowany (jak oznaczono przez różnicową kalorymetrię skaningową) . Suchy PMM wyodrębniony z mąki z nasion olejów tłuszczowych ma także niską resztkową zawartość tłuszczu, która może być poniżej około 1%.

Zdolność do uzyskania wysokich poziomów niezdenaturowanego białka wyraźnie kontrastuje z poziomami białka osiągniętymi za pomocą technik konwencjonalnych. Wysoka zawartość niezdenaturowanego białka osiągana przez zastosowanie procesu według wynalazku do obecnych mąk z nasion oleistych olejów tłuszczowych jest porównywalna do osiągalnej przez proces z USP 4208323 dla materiałów - źródeł białka jak opisano w opisie patentowym.

Jedyne w swoim rodzaju operacje odtłuszczania, przeprowadzane jak opisano zgodnie z niniejszym wynalazkiem, umożliwiają uzyskanie wysokiego poziomu białka w procesie niedenaturującym z mąki z nasion oleistych zanieczyszczonej tłuszczem. Procedura wynalazku umożliwia dostarczenie wyłącznego ciekłego produktu - masy zmodyfikowanej micelamego białka - zwanego tu MPMMLE.

Wynalazek jest zilustrowany przez następujące przykłady:

Przykład 1

Przykład ten ilustruje wytwarzanie izolatu białkowego z mąki z nasion oleistych kanoli według jednego wykonania wynalazku według procedury z fig. 1.

Handlową mąkę z kanoli (50 kg) dodano do 500 litrów wodnego roztworu chlorku sodu (0,5 M) wykonanego z wody wodociągowej, zawartej w układzie 600 l. Mieszaninę mieszano przez 4 h w 8°C mieszają: przy 76,0 obr/min przy użyciu mieszadła łopatkowego. Całą mieszaninę poddano następnie etapowi prasowania przy użyciu prasy wulkanizacyjnej typu Wilmesa. Ciecz odzyskaną z prasy następnie odwirowano w odstojniku Westphalia, wytwarzając

184 927 ekstrakt nie oczyszczonej soli/ białka o 13 mg białka/ml ekstraktu i końcowej objętości całkowitej 477 litrów.

Następnie nie oczyszczony roztwór sól/ białko ochłodzono do 6°C przez 16 h, po czym warstwa tłuszczu wydostała się na wierzch roztworu. Tę górną warstwę odpompowano i pozostały roztwór białkopodobny przesączono przez filtr typu workowego o porowatości 5 mikronów, by usunąć pozostałe cząstki łusek oraz materiału ścianek komórkowych i resztkowych cząstek tłuszczu.

Ciecz sklarowaną zatężono w układzie ultrafiltracji z włóknami drążonymi o progu ciężaru cząsteczkowego 30000 do końcowej objętości 50 litrów przy stężeniu białka około 120 mg/l. Uzyskane 50 litrów koncentratu ponownie ochłodzono do 6°C przez 16 h i na powierzchni roztworu utworzyła się mała warstewka tłuszczu, przy czym tę warstewkę zebrano i odrzucono.

Ekstrakt ciekły o dużej zawartości białka rozcieńczono 15-krotnie wodą wodociągową (6°C). Bezpośrednio po rozcieńczeniu zauważono powstanie małego zmętnienia. Nie stosując mieszania, to zmętnienie białkopodobne (spowodowane przez agregację białka wskutek asocjacji hydrofobowej białka w mące z kanoli) pozostawiono do osadzenia w naczyniu do rozcieńczania. Górną warstwę wody rozcieńczającej odpompowano i wytrącono, a lepką masę białka zebrano i osuszono rozpryskowo. Za pomocą różniczkowej kaiorymetrii skaningowej stwierdzono, że uzyskany izolat białkowy (91% białka, w odniesieniu do izolatu tak jak go otrzymano) jest rodzimy z wysokim stopniem funkcjonalności w rozmaitych zastosowaniach spożywczych. Końcowy poziom tłuszczu w izolacie wyniósł 0,93%.

Przykład 2:

Przykład ten ilustruje wytwarzanie izolatu białkowego z mąki rzepakowej wyekstrahowanej rozpuszczalnikiem zgodnie z dalszym wykonaniem wynalazku stosując procedurę z fig. 2.

Mąkę z dostępnego handlowo polskiego rzepaku zawierającego 32,5% białka (w odniesieniu do izolatu tak jak go otrzymano), 10,1% tłuszczu i 6,1% wilgoci wyekstrahowano przy stosunku 10% wag./obj. w wodzie zawierającej 1,46 % wag. soli. Układ ekstrakcyjny mieszano przez 2 h w 25°C, poddano obróbce jak opisano w przykładzie 1, by usunąć resztkową mąkę, a następnie ochłodzono do 8°C i odstawiono na 1 h. Po tym czasie, zebrano około 200 g tłuszczu z wierzchu układu do osadzania, następnie układ wodny odwirowano, by usunąć materiał w postaci cząstek. Następnie ciecz sklarowaną diafiltrowano, a potem zatężono na membranie o progu ciężaru cząsteczkowego 30000 daltonów. Ten złożony etap z użyciem mebrany wymagał 4,5 h i wytworzył ekstrakt białkowy o całkowitej zawartości substancji stałych 4,1% (43,9% białka, w odniesieniu do suchej masy). Ekstrakt białkowy rozcieńczono 15-krotnie zimną wodą wodociągową (2°C); bezpośrednio po rozcieńczeniu utworzyło się białe zmętnienie („chmura”) micelli zagregowanych białka. Tę masę micelarną pozostawiono do osadzenia na 14 h w 3°C, górną warstwę wody rozcieńczającej zdekantowano, a lepką masę białkową zebrano z dołu i osuszono tworząc końcowy produkt białkopodobny.

Przykład 3:

Przykład ten ilustruje użycie mąki wytworzonej przez prasowanie (wytłaczanie) na zimno nasion kanoli.

Nienaruszone nasiona kanoli wprowadzono i rozgniatano w prasie do wytłaczania na zimno (typ Monfort), uzyskane „czopki” rozgnieciono, zbite szczątki nasion (po wytłoczeniu oleju) rozdrobniono w standardowym młynie (typ Fitz) uzyskując konsystencję podobną do handlowej mąki z kanoli. Materiał ten następnie przetwarzano przez ekstrakcję białka i proces odzysku jak opisano w przykładzie 2. Po rozcieńczeniu utworzyło się typowe zmętnienie micelli białkowych i lepką masę micelarną zebrano oraz osuszono tworząc końcowy produkt białkopodobny.

Przykład 4:

Przykład ten ilustruje zastosowanie procedury według niniejszego wynalazku do handlowej mąki z soi. Handlową mąkę z soi (10 kg) z urządzenia do wyciskania na zimno bez użycia rozpuszczalników organicznych, zawierającą 46% białka wyekstrahowano w 0,35 M chlorku sodu przy pH 6,5 po 30 min mieszania. Wyjściowa mąka zawierała 6,0% tłuszczu. Dla tego materiału z soi wykonano wszystkie procedury przedstawione szczegółowo w przykładzie 2,

184 429 włączając w to etapy ochładzania, by usunąć tłuszcz z faz wodnych, oprócz tego że stosunek ilościowy rozcieńczania ustalono na 1:3,5. Po rozcieńczeniu retentatu o dużej zawartości białka zimną wodą wodociągową natychmiast utworzyło się białe zmętnienie („chmura”) białkopodobne. Micelle białkowe osadzono stosując odwirowywanie, a lepką masę białkową zebrano z dna naczynia do rozcieńczania i osuszono tworząc końcowy produkt białkopodobny.

Claims (20)

1. Sposób wytwarzania proszkowego izolatu białkowego o zawartości białka co najmniej 90% wagowych, obejmujący ekstrahowanie mąki z nasion oleistych wodnym roztworem soli klasy spożywczej o sile jonowej co najmniej 0,2 i przy pH od 5 do 6,8 w temperaturze od 5° do 35°C; oddzielanie otrzymanego wodnego roztworu białka od pozostałości mąki z nasion oleistych; zatężanie białka w roztworze białka z zachowaniem zasadniczo stałej jego siły jonowej; rozcieńczanie stężonego roztworu białka do siły jonowej poniżej 0,2, z wytworzeniem dyskretnych cząstek białka w fazie wodnej co najmniej częściowo w postaci micelli białka; osadzanie micelli białka z wytworzeniem masy izolatu białkowego co najmniej częściowo w postaci amorficznej, lepkiej galaretowatej glutenopodobnej masy micelamej białka; oddzielanie izolatu białka od cieczy sklarowanej i suszenie go, znamienny tym, że ekstrahuje się mąkę z nasion oleistych, w której zawartość tłuszczu wynosi do 10 wagowych w przeliczeniu na masę mąki i z wytworzonego roztworu tłuszczu oraz białka usuwa się tłuszcz z wodnego roztworu białka przez ochłodzenie wodnego roztworu białka aż do oddzielenia się tłuszczu od fazy wodnej, a następnie rozdziela się tłuszcz od fazy wodnej, przed lub po etapie oddzielania wodnego roztworu białka od pozostałości mąki z nasion oleistych.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że tłuszcz rozdziela się od fazy wodnej za pomocą dekantacji, odwirowywania i/lub dokładnego sączenia.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wodny roztwór białka ochładza się do temperatury poniżej 15°C.

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że wodny roztwór białka ochładza się do temperatury 3° do 7°C.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed etapem rozcieńczania zatężony odtłuszczony roztwór białka poddaje się dodatkowemu etapowi usuwania tłuszczu przez ochładzanie zatężonego odtłuszczonego roztworu białka aż do oddzielenia się tłuszczu od fazy wodnej, a następnie rozdziela się tłuszcz od fazy wodnej.

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że tłuszcz rozdziela się za pomocą dekantacji, odwirowywania i/lub dokładnego sączenia.

7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że wodny roztwór białka ochładza się do temperatury poniżej 15°C.

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że zatężony odtłuszczony roztwór białka ochładza się do temperatury 3° do 7°C.

9. Sposób według zastrz. 1, albo 5, znamienny tym, że stosuje się wodny roztwór soli klasy spożywczej o sile jonowej od 0,3 do 0,6.

10. Sposób według zastrz. 1 albo 5, znamienny tym, że etap ekstrakcji prowadzi się w ciągu 10 do 60 minut.

11. Sposób według zastrz. 1 albo 5, znamienny tym, że wodny roztwór soli klasy spożywczej ma pH 5,3 do 6,2.

12. Sposób według zastrz. 1 albo 5, znamienny tym, że doprowadza się stężenie w wodnym roztworze białka od 10 do 100 g/l.

13. Sposób według zastrz. 1 albo 5, znamienny tym, że odtłuszczony roztwór białka zatęża się przy zachowaniu jego siły jonowej przez użycie techniki selektywnej membrany.

14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że odtłuszczony roztwór białka zatęża się o czynnik zmniejszenia objętości od 3,0 do 10.

15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że zatężanie prowadzi się w temperaturze 20°C do 45°C.

16. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etap rozcieńczania prowadzi się w temperaturze poniżej 25°C.

184 927

17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że etap rozcieńczania wykonuje się za pomocą wprowadzania zatężonego roztworu białka do ochłodzonej masy wody o temperaturze 3° do l5°C.

18. Sposób według zastrz. 16 albo 17, znamienny tym, że rozcieńczanie wykonuje się do uzyskania siły jonowej 0,06 do 0,12.

19. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że micelle białka osadza się za pomocą odwirowywania.

20. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako mąkę z nasion oleistych stosuje się mąkę z kanoli, rzepaku lub soi.