专利名称：新型富含异黄酮的大豆蛋白产品及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种新型大豆蛋白产品及其生产方法，且更具体地说，本发明涉及一种具有所需味道和功能特性的新型的浓缩异黄酮的大豆蛋白产品，其中与传统的大豆蛋白浓缩物和分离物相比异黄酮的含量基本上得到了增加。此外，与用于生产传统大豆蛋白浓缩物和分离物相比，用于生产新型大豆蛋白产品的方法导致产率增加和废产物减少。新型大豆蛋白产品具有作为生产以乳品或肉为主的食品中的成分所需要的味道、组成、和性能，所述的以乳品或肉为主的食品诸如婴幼儿配方产品、营养饮料、牛奶替代品、补充大豆的波洛尼亚香肠、仿制软干酪、注水火腿、酸奶和冷冻甜食。
背景技术：
大豆蛋白浓缩物和大豆蛋白分离物是最初用作食品和饲料成分的大豆的重要衍生物。一般用于制备大豆蛋白分离物的条件已经由[Cho等，(1981)美国专利4,278,597；Goodnight等，(1978)美国专利4,072,670]进行了描述。大豆蛋白浓缩物由三种基本的方法来生产酸沥滤(pH约为4.5)，用醇(约55-80％)提取、以及在用水提取前通过湿热法使蛋白质变性。一般用于制备大豆蛋白浓缩物的条件已经由Pass[(1975)美国专利3,897,574；Campbell等，(1985)《新蛋白食品》，编辑，Altschul和Wilcke，学院出版社，第5卷，第10章，“种子储存蛋白质”，pp302-338]进行了描述。在大豆蛋白分离物和大豆蛋白浓缩物的生产中，存在于脱壳、脱脂大豆粉中的可溶性糖含有水苏糖和棉子糖[Dey,(1985)《绿色植物中碳水化合物储存的生物化学》，学院出版社，伦敦，pp53-129]。水苏糖和棉子糖不会由人和动物直接消化，但是(相反)却可由下部内脏中的微生物群落所消化。这些微生物群落能够使这些糖发酵，由此导致内脏酸化并产生二氧化碳、甲烷和氢[Murphy(1972)《农业食品化学杂志》20,pp813-817,Cristofaro9(1974)，《营养中的糖》第20章，pp313-335；Reddy(1980)，《食品科学杂志》45,pp1161-1164]。导致的肠胃胀气可以严重地限制大豆在人和动物饮食中的应用。在大豆蛋白分离物和大豆蛋白浓缩物的生产中去除这些糖并将它们作为制备过程的废产物进行处理。这种废物表明最低损失了25％的原始脱壳、脱脂大豆薄片原料。此外，在大豆分离物和浓缩物的生产中，这些废弃糖的处理是一个需要考虑的生产成本因素，且废物的加工处理是限制生产这类产品的工厂位置的一个重要因素。将这些糖添加入大豆分离物或浓缩物可显著降低生产成本、减少所需设备的数量，且通过省去废物处理工序、这类工厂在位置选择中的挑选和机会将会增加。
异黄酮是存在于大豆食品和大豆蛋白分离物和浓缩物中的天然产生的大豆成分。已经提示大豆产品中的这类异黄酮对预防癌症具有潜在的作用[Messina和Barnes(1991)《美国癌症学会杂志》第83卷第8期第542-545页]。已经提示异黄酮染料木黄酮作为化学预防剂对抗人体中的乳腺癌和前列腺癌具有一定作用[Peterson和Barnes,1991，《生物化学和生物物理学研究信息》179,pp661-667和Peterson和Barnes,(1993)，《前列腺》22,pp335-345]。在大豆蛋白分离物和浓缩物的生产中存在于脱脂大豆粉中的异黄酮浓度显著降低，且这种降低明显取决于生产工艺[Wang和Murphy(1994)《农业和食品化学杂志》，42，第1665-1673页]。需要提高存在于大豆蛋白分离物或浓缩物中的异黄酮浓度，但是现存的工业化工艺仅能捕捉到3-35％的原料中可得到的异黄酮。
将大豆分离物和浓缩物用于食品工业以替代或补充肉、奶、蛋、以及传统食品中的其它蛋白质来源。将大豆蛋白进行修饰以便具有与所替代或补充的蛋白质类似的功能特性。使用大豆蛋白分离物和浓缩物的一些主导应用包括乳化肉、整肌注射肉、肉馅、婴幼儿配方产品、营养饮料、牛奶替代品、仿制软干酪、和乳品。限制大豆蛋白分离物应用、特别是在营养饮料、牛奶替代品、和乳品中应用的关键因素之一是存在于该分离物中的大豆味道。如果传统的大豆味道可以得到遮盖或减少，那么在相同应用中大豆分离物的利用水平就会发生显著的提高。由于强烈的大豆味道和作为不溶性成分存在的大豆纤维带有不需要的口感，所以没有将大豆浓缩物广泛用于营养饮料、牛奶替代品、和乳品的应用中。由于纤维仍然是一个明显的不利因素，因此降低上述水平或遮盖大豆味道仅能使这些应用中的利用情况得到有限的改善。
当与大豆浓缩物相比时，大豆分离物的工业化生产过程导致产品含有低水平的含硫氨基酸、半胱氨酸和甲硫氨酸。半胱氨酸和甲硫氨酸是基本氨基酸，它们是所有大豆产品以及其它由肉、奶或蛋的蛋白质生产的产品中重要的营养因子。
对生产具有改善的碳水化合物分布、增加的异黄酮含量、改善的味道分布、可接受的口感、增加的氮溶出率、以及增加的含硫氨基酸的组成的大豆蛋白产品的工艺的改进可显著地增加大豆蛋白产品作为食品成分的利用率。此外，通过操作成本的降低、原料转化的增加、和对生产位置的选择有更大的灵活性以及省去废物的处理成本，这样的工艺可以显著地改进生产成本。
发明概述本发明包括一种富含异黄酮的大豆蛋白产品，它具有大于60％总干物质的蛋白质含量；小于4％总干物质的总食物纤维；大于10％总干物质的蔗糖含量；大于2.2％总氨基酸含量的总含硫氨基酸含量；小于1.5％总干物质的水苏糖含量；以及大于2500微克/克的总异黄酮含量。
在另一个实施方案中，本发明涉及一种用于生产富含异黄酮的大豆蛋白产品的方法。该方法包括(a)由大豆制备大豆粉或薄片，其中大豆粉或薄片具有小于2.0％总干物质的水苏糖含量、大于9.0％总干物质的蔗糖含量和大于2000微克/克总干物质的总异黄酮含量；(b)将来自(a)的物质与一种溶剂接触以便更好地去除食物纤维；(c)通过离心或其它等同的物理方式收集来自(b)的可溶性物质；和(d)将来自(c)的可溶性物质干燥至含有合适的水分以便最好地加工和随后利用大豆蛋白产品。然后将新型大豆蛋白产品用作以乳品或肉为主的食品生产中的成分，所述的以乳品或肉为主的食品诸如婴幼儿配方产品、营养饮料、牛奶替代品、补充大豆的波洛尼亚香肠、仿制软干酪、注射盐水的火腿、酸奶和冷冻甜食。
附图的简要描述附
图1描绘了本发明的一种可能的实施方案的普遍代表。将高蔗糖、低水苏糖的大豆薄片、水、和苛性物质在一种搅拌、加热罐中混合以进行蛋白质和糖的提取。一旦充分搅拌和加热后，将该混合物注入第一个离心分离器中。水液进入储留罐并在加热和搅拌的分离罐中将离心物(centrate)与水混合。将混合的离心物(centrate)注入混合了水液的第二个离心分离器中，并将离心物(centrate)进行干燥作为纤维副产物。然后将混合的液体在换热器中进行巴氏杀菌、蒸发至有足够的固体组成以便进行经济的喷雾干燥、并在喷雾干燥前进行改性。在喷雾干燥机中，将新型大豆蛋白产品与水分离以产生一种粉状成品。
生物保藏已经将下列生物物质按照布达佩斯条约的条款保藏内在美国典型培养物保藏中心(ATCC)(12301 Parklawn Drive,Rockville,MD20852)并具有下列登记号名称物质登记号 保藏日期DuPont 1种子ATXX1997年4月DuPont 2种子ATXX1997年4月发明的具体描述本文所用术语“大豆蛋白分离物”指的是通过去除大部分非蛋白质化合物而由脱壳大豆制备的大豆的主导蛋白质部分的那些产物且它们必须含有按干组成计为不小于90％的蛋白质，如[(1996)美国食品管理官方股份有限公司的官方公开内容]中所列。
本文所用术语“大豆蛋白浓缩物”指的是通过去除大部分油和水溶性非蛋白质成分而由优质、清洁的脱壳大豆种子制备的那些产品且它们必须含有按干组成计为不小于65％的蛋白质，如[(1996)美国食品管理官方股份有限公司的官方公开内容]中所列。
将“产率”定义为大豆蛋白成品的公吨数除以用于生产成品的大豆薄片或粉的公吨数。蛋白质指的是如1995年第16版AOAC988.05所定义的粗蛋白含量。
然后将新型大豆蛋白产品用作以乳品或肉为主的食品生产中的成分，所述的以乳品或肉为主的食品诸如婴幼儿配方产品、营养饮料、牛奶替代品、补充大豆的波洛尼亚香肠、仿制软干酪、注射盐水的火腿、酸奶和冷冻甜食。
“总食物纤维”指的是由1993年第16版AOAC991.43所定义的物质。
“NSI”指的是如美国油类化学家的协会法Ac4-41所定义的氮溶出率。
“PDI”指的是如美国油类化学家的协会法Ba10-651989年第4版所定义的蛋白质分散率。溶出率指的是由美国公共健康协会的1985年第15版《乳品检验标准法》中的“溶出率检测”所定义的物质。
“白色薄片”指的是已经脱脂并用受控制的湿热法处理的脱壳、片状子叶(cotyledons)，具有的PDI约为85-90。该术语还可以指一种已研磨成可通过标准的美国标准筛、一般大小为100号或200号的具有类似PDI的粉。HPAEC指的是高效阴离子交换层析。
总可溶性碳水化合物或总可溶性糖指的是由如本发明中所述的HPAEC法所测定的水苏糖、棉子糖、和蔗糖含量的总和。总异黄酮含量指的是具有如[Wang和Murphy,(1994)，《农业和食品化学杂志》，42:1666-1673]中所述的分子量差异归一化的黄豆苷原、染料木黄酮和黄豆黄素异构体的总和。黄豆苷原含量指的是如《农业和食品化学杂志》(1994)第42卷pp1666-1673中所述的黄豆苷原的苷元、葡糖苷、乙酰葡糖苷、丙二酰葡糖苷异构体的总和。染料木黄酮含量指的是如[Wang和Murphy,(1994)，《农业和食品化学杂志》，42:1666-1673]中所述的染料木黄酮的苷元、葡糖苷、乙酰葡糖苷、丙二酰葡糖苷异构体的总和。黄豆黄素含量指的是如[Wang和Murphy,(1994)，《农业和食品化学杂志》，42:1666-1673]中所述的黄豆黄素的苷元、葡糖苷、乙酰葡糖苷、丙二酰葡糖苷异构体的总和。
干重指的是含有0％水分的物质。通过分析已放入45℃烘箱直到它们达到如AOAC第16版934.01所定义的恒重为止的物质而获得干组成的确定值。脂肪指的是如AOAC第16版修订的922.06所定义的酸水解检测试验。灰分指的是如AOAC第16版950.49所定义的灰分检测试验。氨基酸分布指的是在[Moore和Stein,(1963)，《酶学法》6:819-822]中所测定的特殊氨基酸(specific amino acid)。总含硫氨基酸含量指的是如[Moore和Stein,(1963)，《酶学法》6:819-822]中所测定的半胱氨酸和甲硫氨酸含量的总和。
总可溶性碳水化合物的分析将高效阴离子交换层析/脉冲电化学分析用于测定水苏糖、棉子糖和蔗糖的含量。对于分析目的来说，将30-50mg的所得样品称入13×100mm的培养试管中。然后将该试管放入160℃的烘箱内10分钟。然后将该试管从烘箱中取出并使它冷却至少10分钟。冷却后，将4.0mL去离子水和1.0mL异辛烷加入该试管中并将样品在轨道振摇器上混合60分钟。然后将该试管从振摇器中取出并通过在台上离心机中以4,000rpm将该试管离心20分钟而将溶剂层分离。将取自水层的100μL等份样品放入自动取样器的管形瓶中并将1,150μL的等份水加入该管形瓶中。将样品剧烈地混合30秒并通过使用一种DionexPAI柱的高效阴离子交换层析来分析20μL的样品。在室温下、使用150mM NaOH作为流动相来进行层析。流速为1.3ml/分钟。按照下列确定的参数来使用脉冲电化学检测器T0.00=0.05v,T0.20=0.05v,T0.40=0.05v,T0.41=0.75v,T0.60=0.75v,T0.61=-0.15v,T1.00=-0.15v，全部在0.20秒至0.40秒之间。应用评价法本文所利用的对产生的应用产品的评价法是一种由职业的食品和肉类科学家在鉴定用于竞争的食品和肉类产品中一般使用的7点嗜好程度法(7-point hedonic scale)。所说的7点程度法定义如下评价分 评价描述1很不喜欢2中度不喜欢3轻度不喜欢
4没有喜欢和不喜欢5轻度喜欢6中度喜欢7很喜欢使用食品和肉类科学家小组中的这种系统来确定对应用来说是重要的特殊应用产品的性质。
本发明涉及一种新型富含异黄酮的大豆蛋白产品，它具有大于60％总干物质的蛋白质含量、小于4％总干物质的总食物纤维含量、大于10％总干物质的蔗糖含量、大于2.2％总氨基酸含量的总含硫氨基酸含量、小于1.5％总干物质的水苏糖含量；以及大于2500微克/克的总异黄酮含量。
此外，本发明还涉及用于生产本发明富含异黄酮的大豆蛋白产品的方法，该方法包括(a)由大豆制备大豆粉或薄片，其中大豆粉或薄片具有小于2.0％总干物质的水苏糖含量、大于9.0％总干物质的蔗糖含量和大于2000微克/克总干物质的总异黄酮含量；(b)将来自(a)的物质与一种溶剂接触以便更好地去除食物纤维；(c)通过离心或其它等同的物理方式收集来自(b)的可溶性物质；和(d)将来自(c)的可溶性物质干燥至含有合适的水分以便最好地加工和随后利用大豆蛋白产品。
在一个优选的实施方案中，可以由具有含量小于0.5％总干物质的水苏糖和含量大于12.5％总干物质的蔗糖的大豆粉来生产本发明的富含异黄酮的大豆蛋白产品。
作为原料的这种(低水苏糖、高蔗糖)大豆粉的利用可以使可溶性糖作为新型大豆蛋白产品的组成部分而不是作为去除的废物保留下来。这样得到了具有独特组成的新型大豆蛋白产品并导致产品带有轻度的甜味而大豆味道减少且没有注意到涩或苦味，这使得当与市售可得的大豆分离物和浓缩物相比时在应用中的利用水平增加。当与生产大豆蛋白分离物和浓缩物的工业化过程相比时，生产新型大豆蛋白产品的本发明方法的利用导致异黄酮浓度显著提高、氮溶出率得到增加、生产成本降低并消除了废糖的漏失。此外，该工艺与商品大豆分离物相比导致半胱氨酸和甲硫氨酸的浓度提高且与商品大豆浓缩物相比导致口感得到改善。新型大豆蛋白工厂的位置选择不依赖于当地可得到的废物处理能力。低水苏糖大豆可将任何低水苏糖大豆用于实施本发明。例如，可以使用的低水苏糖大豆有诸如1993年4月29日公开的国际
发明者D·L·克兰克, P·S·克尔 申请人:纳幕尔杜邦公司, 普罗索斯公司