专利名称：低异黄酮、高皂甙大豆蛋白质产物及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种低异黄酮、高皂甙的植物材料及其生产方法。
背景技术：
大豆蛋白质的益处已得到很好的证明。胆固醇是工业化世界中消费者主要关心的问题。众所周知，植物产物不含胆固醇。几十年来，营养研究表明饮食中包含的大豆蛋白质的确可降低危险人群的血清胆固醇水平。胆固醇越高，在降低该水平中大豆蛋白质越有效。
大豆具有所有谷类和豆类中的最高蛋白质含量。特别地，大豆含有约40.0wt％的蛋白质，而其它豆类含有20.0～30.0wt％的蛋白质，谷类含有约8.0～15.0wt％的蛋白质。大豆还含有约20.0wt％的油，剩余的干物质主要是碳水化合物(35.0wt％)。在湿重的基础上(照现在的情况)，大豆含有约35.0wt％的蛋白质、约17.0wt％的油、约31.0wt％的碳水化合物和约4.4wt％的灰分。
在大豆中，蛋白质和脂质体均包含在大豆的可食用部分(称为子叶)中。复杂碳水化合物(或食物纤维)也包含在子叶的细胞壁中。细胞的外层(称为种皮)构成大豆总重量的约8.0wt％。随品种不同，生的、去皮的大豆含有大约18.0wt％的油、15.0wt％的溶解性碳水化合物、15.0wt％的不溶性碳水化合物、14.0wt％的水分和灰分以及和38.0wt％的蛋白质。
在加工中，仔细选择大豆的颜色和尺寸。然后将大豆清洁，调节(以更容易除去皮)和压碎，脱皮并辊压成薄片。将薄片经溶剂浴除去油。除去溶剂并干燥薄片，产生作为所有大豆蛋白质产品基础的脱脂大豆片。尽管市场上存在许多产品，但仅存在三种类型的脱脂大豆蛋白质产品粉、浓缩物和分离物。
豆粉是大豆蛋白质的最简单形式，其蛋白质含量大约为50.0wt％。将脱脂片进行简单研磨和筛分就可生产大豆粉。此简单加工让大豆粉具有许多大豆的特征。加工的缺乏也使大豆粉可在质量方面有很大的差异。
大豆粉和粗粉仍然广泛生产和最通常用于烘烤商品、快餐食品和宠物食品应用，其中较强的风味情况不造成问题。组织化(textured)大豆粉较早用于尝试替代或增强肉类产品质地。组织化不改变大豆粉的组成并仅轻微降低风味情况。它们的主要应用是便宜肉类产品或宠物食品。
大豆浓缩物在无水分基础上含有至少65.0wt％的蛋白质。通过从脱脂大豆粗粉中除去溶解性碳水化合物材料来制备大豆蛋白质浓缩物。含水酒精提取(60～80％乙醇)或酸浸取(等电沉淀)是脱除碳水化合物的最通常措施。然而，在含水酒精提取和酸浸取两者中，应使基本上所有的蛋白质为不溶性的。在酸浸取产品进行中和时可部分恢复蛋白质溶解性。同样，在含水酒精提取中，将使异黄酮和皂甙进入醇相，并被随后抛弃。因此，使用含水酒精提取生产的大豆蛋白质浓缩物至多仅含有痕量的异黄酮和皂甙。对于大豆浓缩物和组织化浓缩物在加工食品、肉类、家禽、鱼、谷类和奶品体系中已经开发了许多应用。
通过标准化学分离生产分离物，通过增溶作用(在pH7～10下的碱提取)并通过随后的等电沉淀分离，从脱脂片中提取出蛋白质。结果是，分离物在无水分的基础上至少含有90.0wt％的蛋白质。它们有时含有高的钠和矿物质(灰分)，该性质可限制它们应用。它们的主要应用是替代奶品，如用于婴儿配方和牛奶代替物品。
异黄酮出现在各种豆科植物和油料种子中，包括植物蛋白质材料如大豆。这些化合物一般包括大豆甙、6”-O-乙酰基大豆甙、6”-O-丙二酰基大豆甙、大豆黄酮、染料木甙、6”-O-乙酰基染料木甙、6”-O-丙二酰基染料木甙、染料木黄酮、大豆异黄酮(glycitin)、6”-O-丙二酰基大豆异黄酮、大豆黄素、鹰嘴豆素A(biochnin A)和芒柄花黄素(formononetin)。
近来已经显示包含在植物蛋白质如大豆中的异黄酮可抑制人体癌细胞，如乳腺癌细胞、前列腺癌细胞和结肠癌细胞的生长。此外，也已经显示异黄酮可降低心血管危险因子，例如通过降低动脉粥样硬化诱导的脂蛋白和低密度胆固醇的水平和通过增加内皮依赖性血管舒张响应来降低心血管危险因子。异黄酮在防止骨质疏松症和治疗绝经症状的方面也显示出极大的前景。
异黄酮化合物与植物蛋白质材料如大豆中固有的苦味相关。在如蛋白质分离物和蛋白质浓缩物这样的蛋白质材料的商业生产中，注意力集中于除去异黄酮化合物。例如，在大豆蛋白质分离物生产的常规方法中，采用pH大于蛋白质等电点的含水介质提取大豆片以增溶蛋白质。将包含蛋白质的提取液与不溶性纤维材料分离以提供蛋白质提取物。大多数异黄酮和蛋白质溶解在提取液中。由酸浸取沉淀蛋白质，即用酸调节提取液的pH到约蛋白质的等电点，对于大豆蛋白质典型地为4.2～4.6。然后从提取液中分离沉淀的蛋白质。在沉淀蛋白质(凝乳)从提取液中的分离之后，许多异黄酮仍溶解在提取液中，然而，通常一部分异黄酮也在沉淀凝乳中存在。在沉淀的蛋白质凝乳从提取液中分离之后，通常将提取液和其中溶解的异黄酮抛弃。分离蛋白质中保留的任何残余异黄酮通过蛋白质的彻底洗涤而除去，以保证蛋白质中不存在于与异黄酮相关的味道。与异黄酮一样，上述洗涤工艺也倾向于除去皂甙。
成问题地，等电沉淀降低蛋白质的溶解度。因此，使用上述工艺制备的大豆蛋白质浓缩物和分离物通常具有低溶解度，如由它们的低氮溶解度指数(Nitrogen Solubility Index“NSI”)所示，典型地小于约70％。
大豆包含约0.5wt％的皂甙。从20世纪早期，大豆皂甙已经是研究主题。这些化合物由带有各种糖和乙酰基部分的三萜类骨架组成。目前多数人的意见在于大豆皂甙醇A、B和E是真正的糖苷配基，而大豆皂甙醇C和D是水解的人工产物，该水解发生在它们的分离过程中。相应的糖苷分别是所谓的“A组皂甙”、“B组皂甙”和“E组皂甙”。
已经显示大豆皂甙证明具有抗诱变性能，该性能使它们成为癌症预防的有希望的药剂。另外，已经建议B组大豆皂甙对人类免疫缺陷病毒(HIV)的体外复制显示突出的抑制效果。大豆皂甙的化学结构非常相似于化合物甘草皂甙(glycyrrhizin)，已知的一种抗病毒药剂的化学结构，故大豆皂甙显示作为合成抗病毒药物化合物的构建部分的希望。
尽管有非常大量的大豆培养和加工，但由于分离和精制的难度，目前大豆皂甙不是重要的商业物品。
发明内容
本发明提供低异黄酮、高皂甙大豆蛋白质产品，和生产低异黄酮、高皂甙大豆蛋白质产品的方法。该大豆蛋白质产品具有高氮溶解度指数(“NSI”)，和比通常可利用大豆蛋白质材料低的异黄酮含量。同样，本发明的大豆蛋白质材料具有高皂甙含量。
提供一种低异黄酮、高皂甙大豆蛋白质材料，该大豆蛋白质材料含有至少约55.0wt％蛋白质、小于约200μg/g的异黄酮和至少约1000μg/g的大豆皂甙醇(皂甙)。或者大豆蛋白质材料的蛋白质含量可以是至少约65.0wt％以提供大豆蛋白质浓缩物，或可以是至少约90.0wt％以提供大豆蛋白质分离物。
提供生产低异黄酮、高皂甙大豆蛋白质材料的方法，该方法包括提供脱脂大豆材料的步骤，该脱脂大豆材料含有至少45.0wt％的蛋白质(N×6.25)、约30.0～40.0wt％的碳水化合物、约5.0～10.0wt％的水分、小于约1.0wt％的脂肪和具有至少70％的氮溶解度指数(NSI)。在约5.0～15.0wt％的固体水平下用水将大豆材料调成浆状，并将浆料的pH调节到约7.0～约7.5。将pH调节的浆料经离心工艺以形成母液，随后将该母液进行巴氏消毒。可选择地使用膜超滤或另一种分离技术从母液中除去糖和其它小分子量组分，以增加大豆蛋白质材料的蛋白质含量。将从膜超滤工艺获得的渗余物经吸附工艺，其中由吸附除去异黄酮。将获得的异黄酮减少的大豆蛋白质材料进行巴氏消毒，然后可选择地进行喷雾干燥。
或者，将从离心工艺回收的母液经受吸附工艺以除去异黄酮，而不经插入的超滤步骤。将获得的异黄酮减少的大豆蛋白质材料进行巴氏消毒，然后可选择地进行喷雾干燥。
本发明提供一种从常规由农夫种植和由大豆加工者使用的大豆，生产具有异黄酮减少的特点的大豆蛋白质材料的新颖的、经济有效的方法。低异黄酮大豆蛋白质材料具有高皂甙含量和包含高度溶解性的蛋白质，其特征由高氮溶解度指数表示。
在其一种形式中，本发明提供一种大豆蛋白质材料，该大豆蛋白质材料包括基于总干燥物质的至少约55.0wt％的蛋白质含量、小于约200μg/g总干燥物质的异黄酮含量和至少约1000μg/g总干燥物质的大豆皂甙醇含量。
在其另一种形式中，本发明提供一种生产大豆蛋白质产物的方法，该方法包括如下步骤(a)提供基本脱脂的大豆材料；(b)将该材料与水混合并从材料中提取蛋白质；(c)除去不溶物以生产母液；(d)热处理母液；和(e)将母液经吸附工艺，其中由吸附除去异黄酮。
具体实施例方式
提供一种低异黄酮、高皂甙大豆蛋白质材料，该大豆蛋白质材料基于总的干物质，含有至少55.0wt％的蛋白质、小于200μg/g异黄酮、至少约1000μg/g大豆皂甙醇(皂甙)和小于约3.0wt％的粗纤维。产物还具有至少为70％，和优选约75％或以上的氮溶解度指数(“NSI”)。
提供制造低异黄酮、高皂甙大豆蛋白质材料的方法，该方法包括如下步骤提供基本脱脂的大豆材料；从该材料中提取蛋白质；从该材料中除去纤维；可选择地通过超滤降低碳水化合物和矿物质的数量同时保持异黄酮和皂甙；将除去渗余物或纤维的悬浮液经受吸附工艺以除去异黄酮；和巴氏消毒异黄酮减少的悬浮液。
一般情况下，本发明的方法包括1)将整个大豆去皮；2)将去皮的大豆成片；3)采用溶剂如己烷从大豆片中提取大豆油；4)在不进行高加热或烘烤下将脱脂大豆片脱溶剂以生产“白”薄片；5)从大豆片除去纤维；6)可选择地超滤母液(纤维除去的浆料)以除去碳水化合物和矿物质同时保持异黄酮和皂甙；7)使悬浮液与吸附剂接触，由吸附除去异黄酮；8)巴氏消毒异黄酮减少的悬浮液；和9)可选择地干燥经巴氏消毒的、异黄酮减少的悬浮液。
以上描述的步骤1～4通常称为大豆的提取工艺。上述步骤1～4的通用过程是公知的，如描述于Konwinski的U.S.专利No.5,097,017，该专利转让给本发明的受让人，其公开内容在此明确引入作为参考。
上述第一项是去皮。去皮工艺是将大豆皮从整个大豆上除去。将大豆在脱壳之前仔细清洁以除去外来物质，使得产物不被有色体污染。在脱壳之前通常还将大豆碎成约6～8个碎片。
大豆皮典型地占整个大豆重量的约8.0wt％。去皮的大豆含有约10.0wt％的水、40.0wt％的蛋白质、20.0wt％的脂肪及剩余部分主要是碳水化合物、纤维和矿物质。
上述的第二步骤是成片工艺。在成片之前通过调节水分和温度而使大豆调节到使大豆片有足够的塑性。将调节好的大豆片通过成片辊以形成约0.01～0.012英寸(in.)厚的薄片。
上述的第三步骤是从薄片中脱除大豆油。通过将大豆片与溶剂如己烷接触以除去大豆油而将大豆片脱脂。大豆油有许多应用如人造黄油、起酥油和其它食品产品，它还是良好的卵磷脂源可作为乳化剂而有许多有用的应用。
在上述的第四步骤中，在不进行烘烤下，将己烷脱脂的大豆片脱溶剂化以除去溶剂以生产白薄片。可以研磨白薄片以制备大豆粉。可以用作本发明起始材料的大豆粉是容易市购的。市售大豆粉典型地含有至少50.0wt％(52.5wt％)的蛋白质(N×6.25)；约30.0～40.0wt％(34.6wt％)的碳水化合物；约5.0～10.0wt％(6.0wt％)的水分；约5.0～10.0wt％(6.0wt％)的灰分，约2.0～3.0wt％(2.5wt％)粗纤维和小于约1.0wt％(0.9wt％)的脂肪(如用醚提取测定)。
大豆粉可具有90％的蛋白质分散性指数(protein dispersibility index“PDI”)。PDI由美国油化学家学会(AOCS)方法Ba 10-65测定。具有90％PDI的大豆粉是没有热处理的和具有酶活性的大豆粉。大豆粉可以是80目，这意味着大于95wt％的大豆粉可通过80目的美国标准筛。根据本发明的一个实施方案，可以是大豆粉或大豆片的起始材料是根据如以上步骤1～4所述的一个单独的工艺生产的。然后，根据以下讨论的步骤生产大豆蛋白质材料。蛋白质分散性指数(“PDI”)大于90％的大豆粉或大豆片可以从多个公司购得。
下一步骤包括从材料提取蛋白质和除去纤维。这通过将起始材料用水淤浆化，并将浆料经分离或澄清工艺如离心，以因此从材料中提取水溶性蛋白质。可以将用于淤浆化材料的水预热到约27℃～约70℃的温度，和浆料的固体含量可以为约5.0wt％～约15.0wt％。搅拌或混合典型地用于淤浆化起始材料。进行混合的一种措施是螺旋浆类型搅拌器。
除去纤维的一种措施是采用碱，如氢氧化钠调节浆料的pH到约6.8～约10.0然后分离浆料以形成滤饼和母液。分离可以采用多种物理分离方法；然而，离心是最高效和有效的措施。涡型(scroll-type)离心机可用于进行分离，或可以采用盘型(disc-type)或管式离心机进行分离。尽管在此处实施例中使用的是氢氧化钠，但还可以采用其它碱性试剂如氢氧化钾和氢氧化钙。
然后，可以热处理已除去纤维的材料，如通过在约80℃或更高，优选约93℃或更高的温度下巴氏消毒已除去纤维的材料。例如，可以由喷射蒸煮或通过保持在带蒸汽夹套的釜中进行巴氏消毒。或者，可以在纤维脱除步骤之前进行该热处理步骤。在热处理之后，可以非必要地采用合适的酸调节材料的pH以降低材料的pH到约6.5～约7.5。典型地，当进行最初水提取时，在以上引用的约6.8～约10.0的范围中，pH值靠近较高的一端时调低pH值。已经发现在热处理之后调节材料的pH到约6.5～约7.5可提供这样的大豆蛋白质材料，该大豆蛋白质材料当在水中重新构成10.0wt％悬浮液时，具有约6.5～约g.0的pH。
然后可以将材料经以下所述的吸附工艺以从材料除去异黄酮。或者，在吸附工艺之前，可以将材料首先经以下所述的超滤工艺，以除去小分子量组分，以浓缩材料中的蛋白质。
特别地，可非必要地使用5,000～60,000分子量截留值(“MWCO”)的膜，优选5,000～30,000MWCO的膜超滤已除去纤维的材料(母液)以浓缩蛋白质。通过用超滤膜渗出渗透物中的碳水化合物和矿物质，同时保持渗余物中的异黄酮和皂甙，从而在渗余物中浓缩母液的蛋白质含量。异黄酮和皂甙是小分子量组分，典型地分子量小于1500。然而令人惊奇的是，已经发现大多数异黄酮和皂甙被超滤膜保留在渗余物中。此处，相信异黄酮和皂甙是与蛋白质形成配合物，从而使得异黄酮和皂甙保留在渗余物中，而不与碳水化合物和矿物质一起渗出。
典型地，在约25℃～约60℃，优选约25℃～约50℃的温度下进行超滤。考虑到在较低温度下异黄酮和皂甙较少溶于水中而与蛋白质配合的程度较大，相反，在较高温度下它们则更多的溶于水中而与蛋白质配合的程度较小。因此，当超滤在上述约25℃～约60℃的温度范围的较低端进行时，在渗余物中保留较大数量的异黄酮和皂甙，而当超滤在上述约25℃～约60℃的温度范围的较高端进行时，在渗余物中保留较小数量的异黄酮和皂甙。
具有不同分子量截留值的合适的膜可容易地从几个销售方购得，如Koch Membrane Systems of Wilmington，MA；Osmonics of Minnetonka，MN；PTI Advanced Filtration of Oxnard，CA；和Synder Filtration of Vacaville，CA。
同样，可以根据由超滤除去的渗透物数量控制渗余物的蛋白质含量-除去的渗透物越多，蛋白质含量越高；除去的渗透物越少，蛋白质含量越低。例如，为达到渗余物至少90.0wt％的蛋白质含量，在本发明方法中进行膜渗滤。膜渗滤表示向渗余物中加入水和继续除去在渗透物中的膜-渗出物的工艺。可以在本发明方法中在两种模式任意一种下进行膜渗滤间断或继续膜渗滤。间断膜渗滤是这样的操作，其中通过体积的减少从渗余物中除去渗出到渗透物中溶质，随后重复进行再稀释和再超滤的步骤。连续膜渗滤是在相同的速率下向进料罐中加入水，而该速率是水通过膜渗出的速率。
在下一步骤中，将离心的母液或膜渗余物与吸附剂材料接触，由吸附除去异黄酮。合适的吸附剂包括离子或非离子合成吸附剂树脂。用于此处实施例的例示的吸附剂是SP825、SP850和SP207，它们是购自商标为Dianion和Sepabeads的纽约White Plains的Mitsubishi Chemical America of的合成吸附剂树脂。用于此处实施例的另一种吸附剂是Dowex Optipore SD-2吸附剂，它是购自The Dow Chemical Company of Midland，MI的聚合物吸附剂。这些和类似的合成吸附剂树脂可用于物理吸附和保留异黄酮，因此从巴氏消毒的离心母液或膜渗余物中除去异黄酮。根据一个实施方案，在使用合成吸附剂树脂之前将其采用氢氧化钠进行预洗涤，随后采用盐酸处理。
在本发明的方法中，通过吸附工艺从材料中除去异黄酮，而并不除去皂甙。尽管目前还不清楚其中准确的原因，但认为与异黄酮相比，皂甙可能与材料中的蛋白质配合的程度更大，因而使得皂甙不被吸附。
在一些如下的实施例中，将合成吸附剂树脂混入渗余物中，然后使其通过筛网过滤而分离。在以下的其它实施例中，使用包含合适吸附剂材料的常规吸附柱，其中当需要时再生吸附剂。在商业实践中，使用包含合适吸附剂材料的常规吸附柱，并在需要时进行再生/清洁。
然后可以再次在约80℃或更高的温度下巴氏消毒异黄酮减少的母液或渗余物。可以由喷射蒸煮或通过保持在带蒸汽夹套的釜中进行巴氏消毒。
在最后步骤中，该步骤是可选择的，干燥异黄酮减少的大豆蛋白质材料。可以采用含高压喷嘴的立式喷雾干燥器进行干燥。
可以采用商业卵磷脂或其它食品级表面活性剂，如单-甘油二酯包覆干燥的异黄酮减少的大豆蛋白质材料，以改进水分散性和降低材料的结块。例如这样的包覆料的加入量是约0.5wt％～约2.0wt％。
异黄酮减少的大豆蛋白质材料具有许多用途。例如，它可以用作牛奶替代品和用于饮料混合物和饮料，如巧克力、香草和菠萝饮料；奶制品，如果酸乳；营养和健康产品，如蛋白质棒；全肌肉(whole muscle meat)注射液；海(surimi)产品；乳化肉；谷类产品，如早餐谷类；面包房产品，如蓝莓松饼和其它液体或干饮料、食品或营养产品。
在以下的实施例中，根据美国油化学家方法(American Oil Chemists’method)Ba 11-65测量氮溶解度指数(“NSI”)。NSI表征产物中水溶性蛋白质的数量，例如，NSI为75％的蛋白质产物表示其中75wt％的蛋白是水溶性的。
测量溶解度指数的方法描述于Standard for Grades of Dry Milksincluding Methods of Analysis(包括分析方法的干燥奶等级标准)，公告916，美国奶制品协会，芝加哥，IL60606。
同样，在以下的实施例中，由描述于如下文献的过程表征异黄酮Thiagarajan，D.G.，Bennink，M.R.，Bourquin，L.D.，和Kavas，F.A.，Prevention ofprecancerous colonic lesions in rats by soy，flakes，soy flour，genistein，andcalcium(由大豆片、大豆粉、染料木素和钙对大鼠癌前结肠损害的预防)，Am.J.Clin.Nutr.1998；68(suppl.)；1394S-9S。
产品中Bowman-Birk抑制剂(“BBI”)的数量由糜蛋白酶抑制剂(“CI”)的存在表征，它是对BBI的间接测定。用于CI分析的方法是基于用于大豆产品胰蛋白酶活性的美国油化学家学会(AOCS)官方方法Ba 12-75，不同之处在于使用的酶和底物。用于CI分析的底物是N-戊二酰基-L-苯丙氨酸对-硝基酰基苯胺(N-Glutaryl-L-phenylalanine p-nitroanilide，GPNA)，以产品号49378购自Sigma-Aldrich。使用的酶是来自牛胰腺的α-糜蛋白酶(酶学委员会(EC)号3.4.21.1)，以产品号C4129购自Sigma-Aldrich。AOCS方法是基于Kakade等人(Cereal Chemistry，51，376(1974))。糜蛋白酶水解过量存在的底物N-戊二酰基-L-苯丙氨酸对-硝基酰基苯胺。用分光光度计测量对硝基酰基苯胺，一种黄色染料的释放。在大豆蛋白质产品的存在下，对-硝基酰基苯胺的释放与活性糜蛋白酶抑制剂的水平成反比。
使用高效液相色谱(“HPLC”)分析皂甙。一种基于HPLC的分析方法被开发，并有效估计大豆中存在的皂甙前体。方法是基于使用乙醇萃取从精细研磨的大豆或大豆产品中分离总皂甙，随后进行酸水解以断裂共轭糖链以形成其培基(大豆皂甙醇)。将获得的大豆皂甙醇由固相提取技术分离和浓缩。将大豆皂甙醇使用反相柱与等度洗脱(isocratic elusions)解析和使用蒸发式光散射检测器(Evaporative Light Scattering Detector，“ELSD”)检测。使用由可靠化合物得出的校准曲线进行大豆皂甙醇的定量化。总大豆皂甙含量大约是总大豆皂甙醇含量的两倍(Duhan等人(2001)Int.J.Food Sci.Nutr.5253-59)。
使用粘度计测量产品的粘度。将220克大约为22.2℃(72±2°F)的高纯水加入到一个韦林氏7速1升的实验室搅切机(型号7012G，Waring Products，Torrington，CT06790)的1.2L玻璃广口瓶中。向水中加入15滴止泡剂(KFO1204A，Lubrizol Corporation，Wickliffe，OH44092)。在速度1(低速)下启动搅切机。低速设定在3500+300rpm下操作搅切机。将30克蛋白质产物以稳定的物流加入到水的涡流中以提供12.0wt％的溶液。在加入全部蛋白质产物后，混合15秒(搅切机停止)，采用刮刀刮除搅切机和叶片的侧面以再悬浮未共混的材料。再次在速度1(低速)下启动搅切机1分钟混合悬浮液。将混合好的蛋白质悬浮液倒入150ml烧杯中至离顶部约1/2英寸。使用布氏粘度计(型号RVDVEA 115，Brookfield Engineering Laboratories，Inc.，Middleboro，MA02346)使用适当的转轴测定粘度。将速度设定到100rpm启动粘度计的电机，在15秒记录读数。以此方式取两个读数，这两个读数的平均值用于从转换图上以厘泊(cp)计算粘度。如果粘度在50～200cp的范围，使用转轴号2，如果粘度在200～600cp的范围，使用转轴号3。
参考以下一个或多个实施例可更容易的理解本发明的这些和其它方面。
实施例1将约227.1L(60加仑)的水加入到混合罐中并加热到60℃。将45.4kg(100磅)的大豆白片加入到混合罐中。加入1400ml的4.5％的NaOH溶液以所得浆料的pH增加到约7.0。将这批次物料在55～58℃下混合10分钟，然后转移到离心机进料罐中，该进料罐包含加热到60℃的303.0L(80加仑)的水。混合浆料的pH是7.01。将浆料在55～58℃下混合20分钟，其后在两加仑每分钟(gpm)的速率下加入到Sharples涡型离心机中。通过在127℃下喷射蒸煮，对离心得到的母液进行巴氏消毒。将巴氏消毒后的母液通过100目滤器转移到膜进料罐中。将母液加入到具有10,000MWCO螺旋卷绕膜的超滤膜系统中。在膜工艺期间保持母液的温度在26.5～26.8℃。加入到膜进料罐的约75％初始进料体积作为渗透物除去。在77℃下巴氏消毒来自膜系统的渗余物。
冷冻干燥约1.0L巴氏消毒的渗余物。分析干燥的产物以测定其含量。分析结果见表1。除非另外说明，所有的结果是在无水分基础上。
表1.由实施例1的方法得到的产物的组成实施例2将250.0ml合成吸附剂树脂(购自纽约White Plains的MitsubishiChemical America，SP825)顺序采用水、4％氢氧化钠溶液、水、4％盐酸溶液和水清洗。将来自实施例1的750.0ml渗余物与清洗的树脂在烧杯中混合。搅拌混合物30分钟。在搅拌之后，使用美国标准No.400筛网过滤混合物。树脂被筛网保留，收集滤液。冷冻干燥经树脂处理的滤液以获得大豆蛋白质材料。分析干燥的产物以确定其含量。分析结果见表2。除非另外说明，所有的结果是在无水分基础上。
表2.由实施例2的方法得到的产物的组成实施例3将约227.1L(60加仑)水加入到混合罐中并加热到60℃(140°F)。然后，将约45.4kg(100磅)大豆片加入到混合罐中以形成浆料。向混合罐中加入约1400ml的4.5％NaOH溶液。将浆料混合10分钟，然后转移到离心机进料罐。将约302.8L(80加仑)的水加入到离心机进料罐中的浆料中，混合浆料20分钟。浆料的pH是7.43。将浆料以7.6L每分钟(2加仑每分钟)的速率下加入到Sharples涡型离心机中。在约126.7℃(260°F)的温度下喷射蒸煮上清液(悬浮液)。将喷射蒸煮的悬浮液迅速冷却，并通过100目滤器转移到膜进料罐中。将悬浮液加入到含有两个10,000MWCO螺旋卷绕膜的超滤膜系统中。在膜工艺期间保持悬浮液的温度在26.7℃(80°F)。加入到膜进料罐的约75％初始进料体积作为渗透物被除去。冷冻干燥约1.0L来自膜系统的渗余物。分析干燥的产物以测定其含量。分析结果见表3。除非另外说明，所有的结果是在无水分基础上。
表3.由实施例3的方法得到的产物的组成实施例4将250.0ml合成吸附剂树脂(购自纽约White Plains的MitsubishiChemical America，SP825)顺序采用水、4％氢氧化钠溶液、水、4％盐酸溶液和水清洗。将来自实施例3的750-ml渗余物与预处理的清洗过的树脂在烧杯中混合，搅拌30分钟。使用美国标准No.400筛网过滤混合物。树脂被筛网保留，收集滤液。冷冻干燥经树脂处理的滤液以获得大豆蛋白质材料。分析干燥的产物以确定其含量。分析结果见表4。除非另外说明，所有的结果是在无水分基础上。
表4.由实施例4的方法得到的产物的组成实施例5将250.0ml合成吸附剂树脂(购自密歇根Mildland的Dow ChemicalCompany，Dowex Optipore SD-2吸附剂)顺序采用水、4％氢氧化钠溶液、水、4％盐酸溶液和水清洗。将来自实施例3的750-ml渗余物与预处理的清洗过的树脂在烧杯中混合并搅拌30分钟。使用美国标准No.400筛网过滤混合物。树脂被筛网保留，收集滤液。冷冻干燥经树脂处理的滤液以获得大豆蛋白质材料。分析干燥的产物以确定其含量。分析结果见表5。除非另外说明，所有的结果是在无水分基础上。
表5.由实施例5的方法得到的产物的组成实施例6将约227.1L(60加仑)的水加入到混合罐中并加热到60℃(140°F)。然后，将约45.4kg(100磅)大豆片加入到混合罐中以形成浆料。向混合罐中加入约1400ml的4.5％NaOH溶液。将浆料混合10分钟，然后转移到离心机进料罐中。将约302.8L(80加仑)的水加入到离心机进料罐中的浆料中，混合浆料20分钟。浆料的pH是7.43。将浆料以7.6L每分钟(2加仑每分钟)的速率下加入到Sharples涡型离心机中。在126.7℃(260°F)的温度下喷射蒸煮上清液(悬浮液)。将喷射蒸煮的悬浮液迅速冷却并通过100目滤器转移到膜进料罐中。将悬浮液加入到含有两个10,000MWCO螺旋卷绕膜的超滤膜系统中。在膜工艺期间保持悬浮液的温度在26.7℃(80°F)。加入到膜进料罐的约75％初始进料体积作为渗透物被除去。冷冻干燥约1.0L来自膜系统的渗余物。分析干燥的产物以测定其含量。分析结果见表6。除非另外说明，所有的结果是在无水分基础上。
表6.由实施例6的方法得到的产物的组成实施例7将250.0ml合成吸附剂树脂(购自纽约White Plains的MitsubishiChemical America，SP850)顺序采用水、4％氢氧化钠溶液、水、4％盐酸溶液、和水清洗。将来自实施例6的750-ml渗余物与预处理的清洗过的树脂在烧杯中混合和搅拌30分钟。使用美国标准No.400筛网过滤混合物。树脂被筛网保留，收集滤液。冷冻干燥经树脂处理的滤液以获得大豆蛋白质材料。分析干燥的产物以确定其含量。分析结果见表7。除非另外说明，所有的结果是在无水分基础上。
表7.由实施例7分方法得到的产物的组成实施例8将约227.1L(60加仑)的水加入到混合罐中并加热到60℃(140°F)。然后，将约45.4kg(100磅)的大豆片加入到混合罐中以形成浆料。向混合罐中加入约1400ml的4.5％的NaOH溶液。将浆料混合10分钟，然后转移到离心机进料罐。将预加热到60℃(140°F)约302.8L(80加仑)水加入到离心机进料罐中的浆料中，混合浆料20分钟。浆料的pH是7.52。将浆料以7.6L每分钟(2加仑每分钟)的速率下加入到Sharples涡型离心机中。在126.7℃(260°F)的温度下喷射蒸煮上清液(悬浮液)。将喷射蒸煮的悬浮液迅速冷却，通过100目滤器转移到膜进料罐中。将悬浮液加入到含有两个10,000MWCO螺旋卷绕膜的超滤膜系统中。在膜工艺期间保持悬浮液的温度在26.7℃(80°F)。加入到膜进料罐的约75％初始进料体积作为渗透物被除去。
将从膜系统收集的渗余物以946ml每分钟(0.25加仑每分钟)的速率下加入到色谱系统。该色谱系统由串联连接的5个柱子组成，每个柱子包含5.0L合成吸附剂树脂，购自纽约White Plains的Mitsubishi Chemical America，SP825。这样该色谱系统含有25.0L树脂，收集在通过所有柱子之后的膜渗余物。将色谱处理的物流在约82.2℃(180°F)下巴氏消毒，在立式喷雾干燥器中用高压泵加入到喷雾喷嘴中进行喷雾干燥。分析干燥的产物以测定其含量。分析结果见表8。除非另外说明，所有的结果是在无水分基础上。
表8.由实施例8的方法得到的产物的组成实施例9将约227.1L(60加仑)的水加入到混合罐中并加热到60℃(140°F)。然后，将约45.4kg(100磅)的大豆片加入到混合罐中以形成浆料。向混合罐中加入约1400ml的4.5％的NaOH溶液。将浆料混合10分钟，然后转移到离心机进料罐。将预加热到60℃(140°F)约302.8L(80加仑)水加入到离心机进料罐中的浆料中和混合浆料20分钟。浆料的pH是7.50。将浆料在7.6L每分钟(2加仑每分钟)的速率下加入到Sharples涡型离心机中。在126.7℃(260°F)的温度下喷射蒸煮上清液(悬浮液)。将喷射蒸煮的悬浮液迅速冷却，通过100目滤器转移到膜进料罐中。将悬浮液加入到含有两个10,000MWCO螺旋卷绕膜的超滤膜系统自己。在膜工艺期间在26.7℃(80°F)下保持悬浮液的温度。加入到膜进料罐的约75％初始进料体积作为渗透物被除去。
将从膜系统收集的渗余物以946ml每分钟(0.25加仑每分钟)的速率加入到色谱系统中。该色谱系统由串联连接的5个柱子组成，每个柱子包含5.0L合成吸附剂树脂，购自纽约White Plains的Mitsubishi Chemical America，SP825。这样该色谱系统含有25.0L树脂，收集在通过所有柱子之后的膜渗余物。将色谱处理的物流在约82.2℃(180°F)下巴氏消毒，在立式喷雾干燥器中用高压泵加入到喷雾喷嘴中进行喷雾干燥。分析干燥的产物以测定其含量。分析结果见表9。除非另外说明，所有的结果是在无水分基础上。
表9.由实施例9的方法得到的产物的组成实施例10将约227.1L(60加仑)的水加入到混合罐中和加热到60℃(140°F)。然后，将约45.4kg(100磅)大豆片加入到混合罐中以形成浆料。向混合罐中加入约1400ml的4.5％NaOH溶液。将浆料混合10分钟，然后转移到离心机进料罐中。将预加热到60℃(140°F)约302.8L(80加仑)的水加入到离心机进料罐中的浆料中，混合浆料20分钟。浆料的pH是7.69。将浆料在7.6L每分钟(2加仑每分钟)的速率下加入到Sharples涡型离心机中。在126.7℃(260°F)的温度下喷射蒸煮上清液(悬浮液)。将喷射蒸煮的悬浮液迅速冷却，通过100目滤器转移到膜进料罐中。将悬浮液加入到含有两个10,000MWCO螺旋卷绕膜的超滤膜系统。在膜加工期间保持悬浮液的温度在26.7℃(80°F)。加入到膜进料罐的约75％初始进料体积作为渗透物被除去。
将从膜系统收集的渗余物以946ml每分钟(0.26加仑每分钟)的速率加入到色谱系统中。该色谱系统由串联连接的5个柱子组成，每个柱子包含5.0L合成吸附剂树脂，购自纽约White Plains的Mitsubishi Chemical America，SP825。这样该色谱系统含有25.0L树脂，收集在通过所有柱子之后的膜渗余物。将色谱处理的物流在约82.2℃(180°F)下巴氏消毒和在立式喷雾干燥器中用高压泵加入到喷雾喷嘴中进行喷雾干燥。分析干燥的产物以测定其含量。分析结果见表10。除非另外说明，所有的结果是在无水分基础上。
表10.由实施例10的方法得到的产物的组成实施例11将约227.1L(60加仑)的水加入到混合罐中并加热到60℃(140°F)。然后，将约45.4kg(100磅)的大豆片加入到混合罐中以形成浆料。向混合罐中加入约1400ml、4.5％的NaOH溶液。将浆料混合10分钟，然后转移到离心机进料罐。将预加热到60℃(140°F)约302.8L(80加仑)的水加入到离心机进料罐中的浆料中，混合浆料20分钟。浆料的pH是7.48。将浆料以7.6L每分钟(2加仑每分钟)的速率加入到Sharples涡型离心机中。在126.7℃(260°F)的温度下喷射蒸煮上清液(悬浮液)。将喷射蒸煮的悬浮液迅速冷却，并进一步冷却到51.7℃(125°F)。
将约113.6L(30加仑)冷却的悬浮液通过100目滤器转移到膜色谱系统。将从膜系统收集的渗余物以946ml每分钟(0.25加仑每分钟)的速率加入到色谱系统中。该色谱系统由串联连接的5个柱子组成，每个柱子包含5.0L合成吸附剂树脂，购自纽约White Plains的Mitsubishi Chemical America，SP825。这样该色谱系统含有25.0L树脂，收集在通过所有柱子之后的膜渗余物。将色谱处理的物流在约82.2℃(180°F)下巴氏消毒，在立式喷雾干燥器中用高压泵加入到喷雾喷嘴中进行喷雾干燥。分析干燥的产物以测定其含量。分析结果见表11。除非另外说明，所有的结果是在无水分基础上。
表11.由实施例11的方法得到的产物的组成实施例12将约227.1L(60加仑)的水加入到混合罐中并加热到60℃(140°F)。然后，将约45.4kg(100磅)的大豆片加入到混合罐中以形成浆料。向混合罐中加入约1400ml、4.5％的NaOH溶液。将浆料混合10分钟，然后转移到离心机进料罐中。将预加热到60℃(140°F)约302.8L(80加仑)的水加入到离心机进料罐中的浆料中，混合浆料20分钟。浆料的pH是7.03。将浆料以7.6L每分钟(2加仑每分钟)的速率加入到Sharples涡型离心机中。在126.7℃(260°F)的温度下喷射蒸煮上清液(悬浮液)。将喷射蒸煮的悬浮液迅速冷却，通过100目滤器转移到膜进料罐中。将悬浮液加入到含有两个10,000MWCO螺旋卷绕膜的超滤膜系统中。在膜工艺期间保持悬浮液的温度在48.9℃(120°F)。在除去约189.3L(50加仑)的渗透物之后，将189.3L(50加仑)的水加入到膜进料罐中。再重复两次除去渗透物和加水(渗滤)的步骤，使得加入到膜进料罐的水总体积达到567.8L(150加仑)。所有加入到膜进料罐的水和加入到膜进料罐中的约80％初始进料体积作为渗透物被除去，使得除去的渗透物体积达到870.6L(230加仑)。
将从膜系统收集的渗余物在946ml每分钟(0.26加仑每分钟)的速率下加入到色谱系统。色谱系统由串联连接的5个柱子组成，及每个柱子包含5.0L合成吸附剂树脂，购自Mitsubishi Chemical America of White Plains，纽约的SP825。这样该色谱系统含有25.0L树脂，收集在通过所有柱子之后的膜渗余物。将色谱处理的物流在约82.2℃(180°F)下巴氏消毒，在立式喷雾干燥器中用高压泵加入到喷雾喷嘴中进行喷雾干燥。分析干燥的产物以测定其含量。分析结果见表12。除非另外说明，所有的结果是在无水分基础上。
表12.由实施例12的方法得到的产物的组成尽管本发明被描述为具有优选的设计，但本发明可以进一步在此公开内容的精神和范围内改进。因此本申请希望以其通用原理覆盖本发明的任何变化、用途或适应。此外，本申请希望覆盖那些属于所附权利要求限定范围内的本领域已知或通常实践的而偏离本公开的内容。
权利要求
1.一种大豆蛋白质材料，其特征为蛋白质含量为总干燥物质的至少约55.0wt％；异黄酮含量为小于约200μg/g总干燥物质；和大豆皂甙醇含量为至少约1000μg/g总干燥物质。
2.权利要求1的大豆蛋白质材料，其特征为氮溶解度指数(“NSI”)至少为约70％。
3.权利要求1或2的大豆蛋白质材料，其特征为所述异黄酮的含量为小于约150μg/g总干燥物质。
4.权利要求1～3任意一项的大豆蛋白质材料，其特征为所述蛋白质含量为总干燥物质的至少约65.0wt％。
5.权利要求1～3任意一项的大豆蛋白质材料，其特征为所述蛋白质含量为总干燥物质的至少约90.0wt％。
6.前述任意一项权利要求的大豆蛋白质材料，其特征为如下至少一种粗纤维含量小于总干燥物质的约3.0wt％；糜蛋白酶抑制剂(“CI”)含量为至少约100mg/g；溶解度指数为小于约10.0ml沉淀物；和当在约22℃下在水中重新构成该大豆蛋白质材料约12.0wt％的溶液时，其粘度小于约500厘泊(cp)。
7.一种生产大豆蛋白质产物的方法，其特征为如下步骤(a)提供充分脱脂的大豆材料；(b)将该材料与水混合，从材料中提取蛋白质；(c)除去不溶物以生产母液；(d)热处理母液；和(e)将母液经吸附工艺，其中由吸附除去异黄酮。
8.权利要求7的方法，其特征为，在所述吸附步骤(e)之后，增加步骤(f)干燥母液以提供固体形式的大豆蛋白质材料。
9.权利要求7的方法，其特征为，在所述热处理步骤(d)之后，增加将母液经超滤以获得渗余液的步骤。
10.权利要求9的方法，其中所述超滤步骤的特征为如下的至少一种在约25℃～约60℃下进行该超滤步骤；和使用分子量截留值为约5,000～约60,000的超滤膜进行该超滤步骤。
11.权利要求7～10任意一项的方法，其中所述混合步骤(b)的特征为如下的至少一种调节浆料的pH到约6.8～约10.0；和在含约5.0wt％～约15.0wt％的固体的水平下将材料与水混合。
12.权利要求8的方法，其中所述大豆蛋白质材料的特征为蛋白质含量为总干燥物质的至少约55.0wt％；异黄酮含量为小于约200μg/g总干燥物质；和大豆皂甙醇含量为至少约1000μg/g总干燥物质。
全文摘要
由一种生产具有非常低的异黄酮含量和高的皂甙含量的大豆蛋白质材料的方法，该方法包括从已除去纤维的大豆粉或大豆片的大豆蛋白质材料中通过吸附方法除去异黄酮。该大豆蛋白质材料还具有高氮溶解度指数(“NSI”)。该低异黄酮、高皂甙大豆蛋白质材料含有至少约55.0wt％蛋白质、小于约200μg/g总干燥物质的异黄酮和至少约1000μg/g总干燥物质的大豆皂甙醇。生产低异黄酮、高皂甙大豆蛋白质材料的方法包括从脱脂大豆材料中除去纤维，并获得母液，随后进行巴氏消毒。然后，可选则地使用膜分离技术从母液中除去糖和其它小分子量组分以增加最终材料中的蛋白质含量。获得的母液或渗余物经吸附脱除异黄酮，和可选则地进行巴氏消毒和喷雾干燥。
文档编号A23L2/52GK1655687SQ03811835
公开日2005年8月17日 申请日期2003年5月7日 优先权日2002年5月7日
发明者纳瓦普利特·辛格 申请人:舒莱公司