RU2469547C2 - Способ получения фракций растительного белка со средним молекулярным весом, растительная белковая фракция и ее применение - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способу получения коагулированной фракции растительного белка со средним молекулярным весом в интервале от 14 до 97 кДа и к применению указанных белков. Способ включает получение плодового сока в водном растворе и осаждение фракции растительного белка с высоким молекулярным весом, основная масса которой имеет молекулярный вес, находящийся в интервале от 100 до 600 кДа, путем регулирования значения кислотного рН и/или температуры выше комнатной температуры. Проводят механическое отделение осажденной таким образом фракции, осаждение коагулированной фракции растительного белка в нагретом состоянии путем обработки раствора, полученного после отделения фракции растительного белка с высоким молекулярным весом при значении рН от 2 до 7, предпочтительно при значении рН от 3 до 6, предпочтительно при значении рН от 4 до 5, и при температуре от 60 до 90°С, предпочтительно приблизительно при 80°С. Проводят механическое отделение коагулированной фракции растительного белка со средним молекулярным весом, молекулярный вес которой находится приблизительно в интервале от 14 до 97 кДа. Распределение молекулярного веса в основном находится в пределах от 20 до 60 кДа. Осуществляют при необходимости промывку полученной коагулированной фракции растительного белка со средним молекулярным весом и механическое отделение, сушку промытой фракции растительного белка. Применение - в качестве эмульгаторов, для снижения содержания углеводов и для обогащения белком. Изобретение позволяет получить растительные белки, обладающие более высокими функциональными свойствами, путем использования менее дорогостоящих и сложных технологических процессов. 3 н. и 5 з.п. ф-лы.

Description

Изобретение относится к способу в соответствии с вводной частью пункта 1 формулы изобретения, к фракции растительного белка в соответствии с пунктом 5 формулы изобретения и к ее использованию в соответствии с пунктом 7 формулы изобретения. Таким образом, изобретение относится к получению растительных белков, растительных белков как таковых, а также к применению указанных белков.

Белки являются жизненно важными химическими соединениями для всего мира живой природы, при этом белки, главным образом, выполняют биохимическую функцию ферментов, а также функцию запасного вещества (запасные белки), иными словами, функцию источника энергии для жизненно важных процессов, в основном для процессов роста и(или) воспроизводства. Белки характеризуются по своему молекулярному размеру, своему составу, а также своей вторичной и третичной структурой. Речь идет о белках, если химическая структура состоит исключительно из аминокислот и длина цепи составляет приблизительно 30 или более аминокислот. Обычно более короткие цепи называются пептидами. Тем не менее фактически отсутствует точное определение указанной классификации. Она является достаточно произвольной и находит свое применение в отношении ряда характерных ситуаций. Белки создаются одноклеточными животными, например бактериями, дрожжами, растениями, а также животными. Они являются незаменимыми для питания человека и животных, а также для сохранения здоровья. Кроме своих химических, питательных и биохимических характеристик белки также обладают так называемыми функциональными характеристиками. Такие признаки, как их водопоглотительная способность, усвояемость, водорастворимость, создание, образование и стабилизация пены, а также их эмульгирующая способность характерны для третичной и вторичной структуры, благодаря чему они находят техническое применение. Таким образом, белки используются во многих областях техники, например, в качестве клея, эмульгаторов и загустителей. Воздействие либо тепла, либо кислот, либо щелока на белки приводит к существенному и нередко необратимому повреждению их третичной структуры. Разрушение вторичной структуры происходит в процессе протеолиза, вызываемого ферментами или высокощелочной или высококислотной средами. Таким образом, при выделении белков исключительно важно поддерживать их функциональные характеристики.

Существующий уровень техники позволяет выделить как животные, так и растительные белки. Белки уже используют в различных областях, например, в качестве продуктов питания (тофу), корма для животных, косметического сырья и технических белков (белковый клей и аналогичные вещества). Белки играют важное значение в режиме питания и технологии питания, например, в качестве пенообразующего вещества, эмульгатора, структурирующего и(или) текстурирующего вещества (например, желатин для жевательных конфет и глазурь), корма для животных, косметического сырья и продуктов медицинского назначения, и ввиду своей уникальности их невозможно заменить какими-либо иными классами веществ. Наиболее легкий способ получения таких функциональных белков, обладающих высокой водорастворимостью и эмульгирующей способностью, заключается в использовании молока или яиц и технологий (без существенного изменения значений pH и без высокотемпературной обработки), не оказывающих какого-либо вредного воздействия на продукт. В технических областях казеинат нередко используют в качестве клея для бутылочных наклеек, коллаген зачастую используют в косметической продукции.

Проблема заключается в том, что, в частности, животные белки нередко вызывают аллергические реакции.

Многие потребители, страдающие от непереносимости лактозы, или у которых возникает аллергия на белки коровьего молока, опасаются принимать нередко широко используемые белки коровьего молока. Кроме того, недостаток животных белков заключается в том, что они являются переносчиками возможных болезней, таких как губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота, ВИЧ и птичий грипп, либо они могли бы представлять собой патоген. Другой недостаток животных белков заключается в том, что их использование нередко запрещено многими группами населения ввиду этических причин. Например, кремы для кожи, в состав которых входит коллаген, запрещены в азиатских и мусульманских культурах именно по указанным причинам. Тем не менее даже в наших культурах они вызывают различные виды аллергии. Кроме того, животные белки обычно являются боле дорогостоящими, чем растительные белки, ввиду того, что растительные белки являются намного более устойчивыми, чем животные белки - производство растительных белков является менее дорогостоящим, и они являются идеальными для вегетарианских или любых иных диет, таких как диеты или питание с пониженным содержанием пуринов. Таким образом, целесообразным является более детальное изучение растительных белков.

Растительные белки, в частности высококачественные картофельные белки, лишены многих вышеуказанных недостатков, присущих животным белкам. Многие из них являются низкоаллергенными или неаллергенными, т.е. они не внесены в перечень аллергенов ЕС, приняты во всех культурах и благодаря культивированию таких отдельных клубнеплодов, как картофель, обеспечивается гарантированное производство генетически не модифицированной органической продукции и продуктов (сертификаты на продукцию, не содержащую генетически модифицированные организмы).

Из всех промышленно используемых животных белков, таких как молочные и сывороточные продукты, желатин, яичный белок, коллаген и т.д., в первую очередь молочные белки, в основном казеин и его соли, яичный белок в качестве цельного белка или альбумина, а также яичный желток и белки, выделенные из отходов скотобоен, такие как желатин, костный клей и коллаген, используют в технологических областях, т.е. в технологии питания, в технических отраслях и т.д. В настоящее время выделенные ежедневно используемые растительные белки получают исключительно из ограниченного количества растений.

Известные выделенные растительные белки получают из бобовых, таких как соя и в ряде случаев также из гороха и пшеницы. Применяемые в более широком масштабе изоляты включают белки сои и пшеницы, так называемый глютен. Глютен является проблемным белком, т.к. глютен вызывает аллергию у многих людей (глютеновая болезнь), в результате чего существует исключительно большая потребность в растительном белке, не содержащем глютен. Белок сои, широко используемый в качестве заменителя животного белка, а также в качестве животного корма, является спорным, т.к. он содержит гормоноактивные вещества.

Дополнительные выделенные растительные белки второстепенной значимости получают из рапса, люпина, других бобовых или картофеля. Качество многих промышленно выпускаемых растительных белков, в частности картофельных белков, до сих пор не является удовлетворительным, хотя повышение их качества является желательным. Неудовлетворительное качество обусловлено многими причинами.

Ниже приведено подробное описание изобретения на основе картофеля, тем не менее изобретение ни в коей мере не ограничено исключительно указанным видом, и специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что в изобретении легко могут быть использованы другие клубнеплоды и растения.

Для производства растительных белков из плодового сока, который получают путем извлечения или прессования соответствующих частей растения, в частности плодов, используют два различных технических способа.

1. Тепловая коагуляция белков в плодовом соке путем инактивации ферментов. Или

2. Осаждение белков из плодового сока с кислотным pH.

В соответствии с изобретением клубнеплодные части растений относятся к органам накопления запасных питательных веществ клубнеплодов (например, картофеля, тапиоки, топинамбура, ямса, сладкого картофеля (батата), таро, маниока съедобного, папируса, испанского гладкого «картофеля», настурции клубненосной, кислицы клубненосной и т.д.).

В соответствии с изобретением плодовый сок относится как к соку, выдавленному из частей растения, так и к растворам растительных белков, выделяемых из частей растений путем использования водных сред. Части растения необходимо выделить в тех случаях, когда содержание жидкости в соответствующей части растения является недостаточным или необходимо мобилизовать остаточный белок.

До настоящего времени такие растительные белки обычно получали путем нагрева/кислотной обработки плодового сока и путем отделения осажденного белка непосредственно от плодового сока.

В результате термического осаждения, с помощью которого белки выделяют из плодового сока, получают слаборастворимый продукт с недостаточными функциональными свойствами, являющийся неусвояемым, имеющим тяжелый запах и содержащий вредные вещества.

При более высоких температурах происходит чрезмерное повреждение белка, и его ценные характеристики, благодаря которым он находит столь широкое применение в пищевой промышленности, значительно ухудшаются: нейтральный вкус, яркий цвет, растворимость, а также все другие функциональные свойства, структура становится роговидной и происходит снижение усвояемости.

Обычные вредные вещества, образующиеся в качестве сопутствующих веществ в осажденных растительных белках, включают, например, ингибиторы трипсина - белки, ингибирующие протеолитический фермент трипсин и, следовательно, также пищеварение. Ингибиторы трипсина можно обезвредить путем целевой дезактивации, например путем тепловой обработки при 70°С или выше.

Кроме того, могут образовываться следующие вещества: танины/дубильные кислоты, ингибирующие пищеварение, а также усвояемость железа и инактивирующие пищеварительные ферменты; токсичные гликоалкалоиды, такие как соланин в растениях семейства пасленовых; ингибиторы протеазы и полифенолы.

Кроме того, многие растительные белки, полученные путем способа термического осаждения белковых растворов в щелочной среде (также включая процесс пастеризации, который в ряде случаев является необходимым), имеют высокое содержание лизиналанина - антипитательного конденсата, содержание которого должно находиться на максимально низком уровне.

Другая проблема, относящаяся к выпускаемым в настоящее время растительным белкам, заключается в их ярко выраженном специфическом вкусе, таком как вкус соевого белка. Таким образом, применение таких белков является ограниченным, либо используемое количество является ограниченным, что также нередко является недостатком.

В отношении применения растительных белков в пищевой промышленности следует отметить, что большинство растительных белков не является полезным, т.е. они не содержат все аминокислоты, в частности 8 так называемых незаменимых аминокислот, которые организм человека не в состоянии выработать сам и которые, таким образом, должны поступать в организм извне. Качество растительных белков обычно ниже качества животных белков - наивысший рейтинг качества из всех растительных белков имеют картофельные белки.

В настоящее время уже существуют некоторые типы картофельного белка, производимые путем интенсивной коагуляции в сочетании с высокой температурой и дегидратацией. Указанные белки одобрены в соответствии с Novel Food-VO. Гидролизаты из картофельного белка также одобрены в соответствии с Novel Food-VO. Недостатки указанного хорошо известного белка заключаются в его относительно темном цвете, его картофельном вкусе и остром неустойчивом привкусе. Это обусловлено сильно денатурированными белками, модификациями третичной структуры и потерей технологических функциональных свойств, например снижением связующей способности указанного картофельного белка в отношении воды и(или) масел.

Таким образом, были предприняты многочисленные попытки с целью достижения растворимости и, следовательно, соответствующих технологических функциональных свойств, направленных на гидролизацию указанного картофельного белка. Тем не менее это создает определенные проблемы, являющиеся характерными для всех типов белковых гидролизатов, а именно аллергенность, а также горький привкус, обусловленный пептидами, и, безусловно, большие трудозатраты ввиду многочисленных стадий обработки, ведущих к исключительно высоким производственным издержкам и, следовательно, к высоким рыночным ценам.

Еще один недостаток способов, используемых до настоящего времени для выделения картофельных белков, заключается в том, что гликоалкалоиды, являющиеся токсичными для человека, а также для животных (из которых соланин является наиболее широко известным), должны быть отделены на дополнительных стадиях технологического процесса. Отделение достигается путем специальных процессов элютриации, предусматривающих использование большого объема промывочной воды в кислотной среде, в которой находится лишь незначительное количество сухого вещества, т.к. гликоалкалоиды являются трудно растворимыми веществами. Другая технология заключается в использовании дорогостоящих растворителей, которые необходимо выделить и утилизировать. Оба технологических процесса являются исключительно трудоемкими и дорогостоящими.

Коричневый цвет известных картофельных белков, обусловливаемый полифенолами, при окислении которых образуются полихиноны и меламины, является дополнительным существенным недостатком, который не позволяет использовать картофельный белок исключительно высокого качества в пищевой промышленности. Кроме того, полифенолы также обуславливают горький привкус.

Кроме того, указанные известные картофельные белки, полученные путем термического осаждения, обладают ограниченными функциональными свойствами и ввиду их высокой степени денатурации с трудом перевариваются, т.е. они могут быть использованы в исключительно ограниченной степени в качестве заменителей молочного белка, либо полностью неприемлемы как заменители молочного белка.

Указанные недостатки относятся к белкам других растений, таких как пшеница, рапс, соя и т.д., которые также содержат вредные сопутствующие вещества. Целью настоящего изобретения является создание растительных белков, обладающих более высокими функциональными свойствами и исключающих недостатки уже известных растительных белков путем использования менее дорогостоящих и сложных технологических процессов.

В соответствии с настоящим изобретением указанная цель достигается путем использования способа в соответствии с характеристиками, изложенными в пункте 1 формулы изобретения. Кроме того, настоящее изобретение относится к белковой фракции с характеристиками, указанными в пункте 5 формулы изобретения, а также к использованию белковой фракции в соответствии с пунктом 7 формулы изобретения. Описание модификаций, обладающих преимуществами, приведено в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с настоящим изобретением белок селективно фракционируют с помощью не оказывающих отрицательного воздействия на белок и исключительно простых способов, позволяющих получить белковую фракцию, приемлемую для использования в продуктах питания и имеющую соответствующие функциональные свойства. Важный фактор заключается в том, что фракционирование используют в качестве способа разделения для различных белков. Фракционирование путем селективного регулирования значений pH и температуры является эффективным и недорогостоящим процессом, обеспечивающим простое селективное фракционирование белков в промышленном масштабе.

Фракцию в соответствии с настоящим изобретением также можно получить путем постепенной мембранной фильтрации или постепенного осаждения растворителями. Оба способа являются более трудоемкими и энергозатратными. Нередко механическое разделение с помощью декантеров обладает преимуществом, поскольку декантеры позволяют разделять большое количество материала на твердые вещества и надосадочную жидкость (как непрерывно, так и с высокой скоростью).

В отношении многих клубнеплодов, таких как картофель, целесообразно использовать управление «аноксическим технологическим процессом», по меньшей мере, до тех пор, пока не будет осуществлено отделение полифенолов от требуемой белковой фракции (фактически от плодового сока клубнеплодов) и(или) до тех пор, пока не произойдет коагуляция белков, катализирующих ферментное окисление, и, следовательно, исключается протекание окислительных процессов как ферментного катализа, так и(или) неферментного катализа. Аноксический технологический процесс осуществляют путем исключения кислорода воздуха, например, путем добавления азота, топочного газа из числа газов, вследствие чего происходит выдавливание воздуха из материала, трубопроводов и технологического оборудования, кроме того, путем использования герметичного технологического оборудования, обеспечивающего участие в технологическом процессе только естественного кислорода, содержащегося в клубнеплодах, а также путем улавливания кислорода, содержащегося в технологическом процессе с помощью вспомогательных химикатов, таких как антиоксиданты (из числа аскорбиновой кислоты, лимонной кислоты, SO₂, бисульфата натрия) и(или) антивспенивающие агенты.

Безусловно, возможно использовать все три упомянутые принципа в любом требуемом порядке. Фракция растительного белка в соответствии с настоящим изобретением, в частности, приемлема для производства продуктов питания, пищевых добавок, фармацевтических добавок, животного корма, косметических продуктов, а также технического белка и клея, т.к., с одной стороны, фракцию растительного белка производят в достаточном количестве и, с другой стороны, она обладает необходимыми функциональными свойствами.

Селективное фракционирование белка клубнеплодов, такого как содержащегося в местном картофельном салате/плодовом соке из картофеля, осуществляют в соответствии с двумя основополагающими рекомендациями: с одной стороны, нежелательные и мешающие фракции необходимо (предварительно) отделить от плодового сока, и, с другой стороны, выделить требуемую, т.е. единственную и именно требуемую фракцию из плодового сока. Способ в соответствии с настоящим изобретением заключается в следующем: интенсивность режима осаждения повышается при переходе с одного этапа технологического процесса на другой с целью выделения фракций именно с теми белками, которые имеют следующий более низкий молекулярный вес.

В соответствии с настоящим изобретением способ включает:

- измельчение целых или очищенных или иным образом разделенных плодов с целью высвобождения плодового сока, содержащегося в клетках, путем добавления растворителя (на водной основе);

- полное или частичное отделение полученного плодового сока и(или) белкового раствора, содержащего цельный белок;

- механическое отделение первой нерастворимой фракции белка после первого осаждения. Плодовый сок проходит указанный технологический процесс после регулировки конкретного значения pH и определенной температуры, незначительно превышающей комнатную температуру, либо после совместного регулирования как значения pH, так и температуры. Например, при переработке картофеля гликоалкалоиды абсорбируются на отделенном белке, обогащаются в указанной отделенной фракции и деградируют в жидкой фазе, благодаря чему белки с более низким молекулярным весом остаются в надосадочной жидкости. Таким образом, благодаря абсорбции в указанной фракции исключаются дорогостоящие технологические процессы по разделению нежелательных вредных веществ;

- механическое отделение образующейся при первом осаждении целевой белковой фракции от надосадочной жидкости. Осаждение целевой фракции может быть достигнуто путем регулирования соответствующего значения pH и(или) повышенной температуры по отношению к первому осаждению;

- промывание и сушка целевой белковой фракции при необходимости.

Этап 1

На первом этапе осуществляют отделение тяжелых белков. Указанная фракция также содержит так называемые полифенолы, ферментное и последующее неферментное окисление которых обусловливает коричневый цвет и горький привкус. При переработке картофеля указанная фракция представляет собой осадок, содержащий гликоалкалоиды, имеет темный нежелательный цвет, вкус картофеля, содержит полифенолы, белковые комплексы и пригодна исключительно в качестве животного корма.

Содержание чистого белка (N*6,25) является низким (приблизительно 45%).

Указанную фракцию получают:

- путем центрифугирования чистого плодового сока. При центрифугировании отделяют минимальное количество белка, но в виде, по меньшей мере, «моно-фракций»;

либо

- путем регулирования значения кислотного pH в интервале pH от 2 до 7, предпочтительно 4-6, и кислотного осаждения тяжелых белков и далее осажденный материал механически отделяют, например, путем центрифугирования. Важно отметить, что получают не слишком большое количество (что дополнительно снижает и без того исключительно низкий объем выхода) и не слишком малое количество (что снижает чистоту белка требуемой фракции, а также других параметров качества) осажденного материала;

либо

- путем регулирования незначительно повышенной температуры в интервале от 25 до 50°С по отношению к комнатной температуре;

- путем соответствующего сочетания повышенной температуры (25-50°С) и значения кислотного pH от 2 до 7.

Особое преимущество указанного этапа технологического процесса заключается в его чрезвычайной простоте, т.е. в плане технологического оборудования, материалов и потребления энергии.

Наиболее надежным и дешевым способом, позволяющим избегать включения указанной нежелательной белковой фракции в требуемую фракцию, является способ, предусматривающий предварительное отделение от плодового сока при определенных режимах технологического процесса, а именно путем регулирования и контроля как значения pH, так и температуры. На указанном первом этапе происходит отделение полифенолов и гликоалкалоидов, а также низкокачественных белковых фракций, при этом на этом этапе происходит неизбежная потеря белков.

Этап 2

На данном этапе производят выделение целевой белковой фракции путем регулирования значения pH, являющегося приемлемым для осаждения в сочетании с термическим осаждением надосадочной жидкости, полученной на этапе 1. Для этого выбирают значение pH, соответствующее приблизительно изоэлектрической точке белка, в сочетании с повышением температуры выше комнатной температуры.

Соответственно указанное значение pH удовлетворяет режимам осаждения из кислой среды при повышенных температурах, которые являются достижимыми при значении pH в интервале от 2 до 6 и температурном интервале от 50 до 85°С.

В плане характеристик продукта необходимо дополнительно отметить следующее:

благодаря способу в соответствии с настоящим изобретением, для которого не требуются дорогостоящие и сложные технологические процессы или этапы технологических процессов и который характеризуется исключительно высокой скоростью процессов, обеспечивается достижение требуемой цели на основе сочетания простых этапов технологических процессов. Кроме этого, требуемая аппаратура является недорогостоящей, в результате чего обеспечивается снижение эксплуатационных издержек.

Особое преимущество заключается в том, что в ходе технологического процесса исключается применение таких химических добавок, как ферменты, дезинфицирующие вещества и осветлители.

В отношении характеристик и(или) свойств продукта также следует отметить, что путем фракционирования обеспечивается выделение не только белков со специальным диапазоном молекулярных весов, но и фракции, обладающей всеми требуемыми характеристиками, а именно высокая питательная ценность, нейтральный цвет, отсутствие ярко выражено растительного и(или) картофельного вкуса, низкое содержание лизиналанина, низкое содержание гликоалкалоидов, а также технологические функциональные свойства, такие как водопоглотительная способность и маслопоглотительная способность (эмульгатор). Это является исключительно важным, т.к. осажденная белковая фракция является практически водонерастворимой.

Ниже приведено подробное описание настоящего изобретения со ссылками на примеры, которыми настоящее изобретение ни в коей мере не ограничено.

Технологические режимы на первом этапе - первый этап фракционирования - включают следующее: комнатная температура до 50°С, значение pH в интервале 2-7 и использование сепаратора в качестве центрифуги. Отделенная таким образом белковая фракция с молекулярным весом приблизительно 100-600 кДа может, например, быть использована в качестве обычного животного корма (в настоящее время большую часть неразделенного картофельного белка используют в качестве животного корма). При указанных режимах такие белки, как гликопротеины, фосфопротеины, липопротеины, металл-координированные протеины и т.д., которые не связаны ни с какими молекулами белкового типа, разделяют вместе с высокомолекулярным картофельным белком. В данном процессе также происходит отделение значительной части гликоалкалоидов и полифенолов.

На втором этапе целевую фракцию отделяют путем осаждения при значениях pH в интервале 2-6, предпочтительно при значениях pH в интервале от 3,5 до 5,5 и температуре в диапазоне 50-85°С, предпочтительно 75-85°С, отделения осажденной фракции картофельного белка от картофельного сока с использованием декантирующей центрифуги. Одна из особенностей картофельного белка заключается в том, что чем более кислотным является отрегулированное значение pH, тем больше количество осажденного белка. При использовании всех иных продуктов как растительного, так и животного происхождения осаждение является максимальным при изоэлектрической точке, а также идеальным в плане «флоккулирующих характеристик».

При извлечении картофельного белка, содержащегося в картофельном салате, указанное значение pH составляет 5,4, т.е. практически нативное значение pH картофельного салата (pH 5,6).

Картофельный белок также обладает еще одной особенностью. Термическая коагуляция свыше 40°С является необратимой при получении картофельного белка. Указанные параметры гарантируют микробиологическую чистоту продукта, т.е. исключается необходимость дополнительной пастеризации продукта. В данном процессе исключаются высокие и исключительно высокие температуры, а также кислотная среда, в результате чего образуется исключительно малое количество лизиналанина.

В белковом продукте, полученном таким способом, содержание белка составляет приблизительно 75% в пересчете на сухое вещество.

Указанную чистую белковую фракцию с молекулярным весом от 14 до 97 кДа очищают и промывают водопроводной водой с целью достижения качества изолята, т.е. >80, предпочтительно >85% белка в сухом веществе, при низкотемпературном (при комнатной температуре) или высокотемпературном (предпочтительно при 60°С-85°С) режимах и нейтральном или подкисляющем значении pH, составляющем от 4 до 7, т.е. при режимах, приближающихся к режимам осаждения, но при несколько более умеренных. Обычно указанный процесс осуществляют в несколько этапов, например, с использованием последовательно соединенных декантеров, при этом половину промывочной воды подают перед декантером или противотоком, т.е. всю промывочную воду подают перед вторым декантером и сливают после завершения процесса в верхнем контуре первого декантера.

Фракция картофельного белка, полученная в соответствии с настоящим изобретением, позволяет исключить все вышеуказанные недостатки, присущие известным картофельным белкам (цвет, горечь, аллергенность, наличие гликоалкалоидов, антипитательных продуктов распада, характерного привкуса и потеря функциональных свойств) путем декантирования или разделения указанных веществ вместе с белками, полученными на первом этапе. Некоторые из ферментов могли бы быть антипитательными: в данном случае важное значение имеют ингибиторы протеазы, выполняющие антибактериальную функцию в картофельных клубнях. В соответствии со ссылками на технические публикации указанные ферменты имеют низкий молекулярный вес, указывающий на то, что они не содержатся в описанной в настоящем патенте фракции. Кроме того, тепловая обработка вызывает денатурацию и инактивацию, которые также могут быть определены исходя из низкой растворимости белковой фракции, составляющей от 2 до 5%.

Вредные вещества. Кроме обычных экзогенных токсинов, таких как тяжелые металлы и пестициды, картофель также содержит такие вредные вещества, как гликоалкалоиды (соланин и т.д.). Как описывалось выше, указанные вещества отделяют на этапе 1. Аллергический потенциал таких картофельных белков не известен. Таким образом, указанная фракция картофельного белка является приемлемой для производства специальных не вызывающих аллергию растительных продуктов питания и косметических продуктов.

В соответствии с анализом методом электрофореза в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия (SDS-PAGE) молекулярные веса различных белков фракции растительного белка в соответствии с настоящим изобретением составляют 14, 20, 22, 40, 97 кДа. В основном фракция состоит из пататина 40 кДа и 20/22 кДа, при этом содержание остальных веществ является ничтожно малым.

Фракции картофельного белка, полученные с использованием настоящего способа, имеют следующие характеристики.

Гликоалкалоиды - макс. 150 частей на миллион

Крахмал - макс. 1%

Сахар - макс. 1%

Сырая клетчатка - макс. 1%*

Изоэлектрическая точка: приблизительно 5,4

Значение pH: 4,0-6,0

Зола - макс. 5%

Эмульгирующая способность: 1:4:4-1:4:6

Растворимость: 2%-5% (в воде комнатной температуры и также в горячей воде)

водопоглотительная способность: 1:4-1:5

Измерение эмульгирующей способности

25 г белка суспендировали в 100 г воды с использованием диспергатора Ultra-Turrax. Далее медленно и порционно добавляли масло при постоянном диспергировании (например, подсолнечное масло, рапсовое масло, оливковое масло и т.д.) до расслоения эмульсии.

Маслопоглотительная и эмульгирующая способность указана в отношении концентрации 3 веществ с максимальной маслопоглотительной способностью. Отношение 1:4:6 означает, что смесь, состоящая из 1 части белка и 4 частей воды, способна поглотить 6 частей масла, т.е. после добавления более 150 г масла к вышеуказанной суспензии произойдет расслоение экспериментальной эмульсии.

Определение водопоглотительной способности

5 г белка подмешивали к 95 г воды и суспензию перемешивали в течение 1 часа. Далее ее центрифугировали (20 мин, 3500 g), надосадочную жидкость тщательно декантировали (при необходимости остаточную жидкость следует удалить пипеткой) и взвешивали влажный белок.

(Сырой вес - сухой вес)/сухой вес = водопоглотительная способность

Аминокислотный состав полученной фракции картофельного белка с молекулярным весом в интервале от 14 до 97 кДа приведен ниже (колебания, характерные для натуральных продуктов):

Ала 3,7-3,9

Арг 3,9-4,4

Асп 9,8-12,6

Цис 1,4-1,7

Глу 8,9-9,5

Гли 4,7-5,0

Гис 1,9-2,3

Иле 4,9-5,4

Лей 8,6-9,6

Мет 1,7-1,9

Фен 5,8-6,0

Про 4,1-4,5

Сер 4,3-4,8

Тре 4,6-5,2

Три 1,0-1,2

Тир 4,6-5,0

Вал 5,9-6,9

Лис 7,3-7,4

Незаменимые аминокислоты подчеркнуты. Общее содержание незаменимых аминокислот составляет от 40,8% до 43,1%. Сумма аминокислот в сухом веществе составляет 95,6%, в OS - 91,5%, сыром белке - (N*6,25) 85,4% - в сухом веществе.

Указанная фракция картофельного белка обеспечивает доступ людей к высокой питательной ценности картофельного белка, и одновременно белок, обладающий вышеуказанными технологическими преимуществами, становится доступным для производителей, занимающимися производством модифицированных продуктов питания.

При более высоких температурах происходит чрезмерное повреждение белка, и его ценные характеристики, благодаря которым он находит столь широкое применение в пищевой промышленности, значительно ухудшаются: нейтральный вкус, яркий цвет, растворимость, а также все другие функциональные свойства, структура становится роговидной и происходит снижение усвояемости. Белковая фракция, сохраняющая растворимость даже при указанных условиях, остается в плодовом соке картофеля.

Получение картофельного белка

50 кг картофеля сорта «Saturna» промывали и перемалывали на измельчителе; плодовый сок картофеля получали путем отжимания измельченных частей в центрифуге с добавлением бисульфата натрия. Значение pH 25 л данного сока картофеля регулировали до значения 4,6 с помощью соляной кислоты, и полученный осадок снова центрифугировали с белковым осадком, полифенолами и гликоалкалоидами. Надосадочную жидкость нагревали в течение 30 минут до 75°С. Осадок промывали в два дополнительных этапа промывки при температуре 70°С и в результате получали 0,25 кг сухого вещества в форме светлого порошка.

Использование фракции картофельного белка в качестве эмульгатора в гипоаллергенной заправке к салату

43,2% рапсового масла перемешивали с 10% соленого яичного желтка, 34,08% воды, 6,00% картофельного белка, 1,15% NaCl, 7,2% сахара, 0,5% картофельной клетчатки, 0,03% паприки, 0,01% каротина, 0,05% белого перца, 7,14% 10%-ного спиртового уксуса и 0,64% острой горчицы. В результате получали гипоаллергенную заправку к салату, в которой имелась возможность исключить крахмал и белки, которые обычно используют в качестве загустителей и эмульгаторов. Эмульгирующая стабильность и стабильность при хранении заправки оказались хорошими, и ее вкус не вызвал каких-либо жалоб.

Использование фракции картофельного белка в качестве эмульгатора в гипоаллергенном томатном кетчупе

Смешивали 30% томатного пюре двойной концентрации, 35,4% воды, 9,5% 10%-ного спиртового уксуса, 19,00% сахара, 2,3% соли, 2,5% картофельного белка, 0,5% картофельной клетчатки и 0,8% лимонной кислоты. В результате получали кетчуп, не содержащий консервантов, путем замены обычно используемого пшеничного крахмала (для людей, имеющих аллергию на растительный белок).

Макаронное тесто с пониженным содержанием углеводов

Замешивали 150 г цельных яиц, 400 г картофельного белка, 5 г гуаровой муки, 100 г воды, 60 г картофельной клетчатки и 6 г соли и в результате получали макаронное тесто. Из указанного макаронного теста изготавливали лапшу и высушивали ее. В результате получали продукт с низким содержанием углеводов, в частности с низким процентом быстро абсорбируемых углеводов, что является приемлемым для снижения веса у людей, больных диабетом.

Обогащенный белком морковный суп-крем

Смешивали 300 г моркови, 200 г картофеля, 40 г лука-батуна, 15 г петрушки, 500 г воды, 100 г картофельного белка, 10 г сока лайма, 250 г молока, 100 г сметаны, 2 г черного перца и 17 г соли и получали суп в количестве 1534 г.Указанный суп является идеальным для обогащенных белком диет для наращивания мышечной массы.

Несмотря на то, что описание изобретения было приведено со ссылками на выборочные примеры, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что в изобретение могут быть внесены различные изменения в пределах объема притязаний. Все указанные изменения также защищены патентом.

Claims (8)

1. Способ получения фракции белка клубнеплодов со средним молекулярным весом в интервале от 14 до 97 кДа, включающий:
получение плодового сока из клубней в водном растворе,
осаждение фракции белка клубнеплодных растений с высоким молекулярным весом, основная масса которой имеет молекулярный вес, находящийся в пределах от 100 до 600 кДа, путем регулирования значения кислотного рН в пределах от 2 до 7 и/или температуры в пределах 25-50°С, и механическое отделение осажденной таким образом фракции,
осаждение коагулированной фракции белка клубнеплодных растений со средним молекулярным весом в нагретом состоянии путем обработки раствора, полученного после отделения фракции белка клубнеплодных растений с высоким молекулярным весом при значении рН от 2 до 7, предпочтительно при значении рН от 3 до 6, в частности, предпочтительно при значении рН от 4 до 5, и при температуре в интервале от 60 до 90°С, предпочтительно приблизительно при 80°С, и
механическое отделение коагулированной фракции белка клубнеплодных растений со средним молекулярным весом, молекулярный вес которой находится приблизительно в интервале от 14 до 97 кДа, при этом распределение молекулярного веса в основном находится в пределах от 20 до 60 кДа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют промывку полученной коагулированной фракции белка клубнеплодных растений со средним молекулярным весом, по меньшей мере, на одном этапе, включающем суспендирование в воде при нейтральном или кислотном значении рН, превышающем значение рН осаждения при комнатной температуре или при температуре ниже температуры осаждения, и механическое отделение коагулированной фракции белка клубнеплодных растений со средним молекулярным весом.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что осуществляют сушку промытой фракции белка клубнеплодных растений.

4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что механическое отделение проводят с помощью декантера.

5. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что этапы отделения проводят при режимах с замедленным оксидированием, например, путем добавления восстанавливающих веществ, таких как аскорбиновая кислота, бисульфат натрия, путем проведения технологического процесса в среде защитного газа и в герметичных установках.

6. Фракция белка клубнеплодов со средним молекулярным весом, получаемая в соответствии с одним из предшествующих пунктов формулы изобретения, отличающаяся тем, что молекулярный вес находится в интервале приблизительно от 14 кДа до 97 кДа, при этом в основном распределение молекулярного веса находится в интервале от 20 кДа до 60 кДа.

7. Фракция белка клубнеплодов по п.6, отличающаяся тем, что она представляет собой фракцию белка картофеля со следующими параметрами:
значение рН от 4,0 до 6,0,
растворимость от 2 до 8% в воде комнатной температуры.

8. Применение фракции белка клубнеплодов по пп.6 и 7 со средним молекулярным весом в интервале от 14 кДа до 97 кДа, значением рН от 4,0 до 6,0, растворимостью от 2 до 8% в воде комнатной температуры в качестве эмульгаторов, для снижения содержания углеводов и для обогащения белком.