用于制备植物蛋白的碱性水解产物的工业方法
【专利摘要】本发明涉及用于制备植物蛋白的碱性水解产物的方法，其特征在于它包括以下步骤：1)将植物蛋白放置在水中的悬浮液中,这样使得具有15%至30%的干重浓度，温度为70℃至80℃，并且pH为9.5至10.5，通过添加选自下组的碱性氢氧化物，该组由以下各项组成：氢氧化钠和氢氧化钾；2)在温度为70℃至80℃并且pH为9.5至10.5，允许所述悬浮液孵育10至15小时；3)借助一种矿物酸，对所述加热过的悬浮液进行中和；以及4)干燥这一中和过的悬浮液以获得该碱性水解产物。
【专利说明】用于制备植物蛋白的碱性水解产物的工业方法
[0001]本发明涉及一种用于制备植物蛋白的碱性水解产物的工业方法。
[0002]植物或动物蛋白以及植物或动物蛋白的水解产物常被用作食物产品(值得注意地在糖果)中的发泡剂，:
[0003]-原样蛋白，被选择作为随着时间稳定的发泡剂，
[0004]-蛋白水解产物，它们的发泡能力高于蛋白。
[0005]许多文献描述了蛋白水解产物的发泡特性。最近的文献讨论了蛋白的酶水解，而早期的著作描述了蛋白的碱性水解。
[0006]描述的方法说明了使用的操作条件的很大可变性，例如短水解时间，或者相反，非常长的水解时间。
[0007]因此，专利GB705489涉及使用氢氧化钠的花生蛋白的水解。
[0008]这一处理在82°C在水中进行30分钟，随后用盐酸中和。然后获得“搅烂(Whipping)”的水解产物。
[0009]专利US2999753就其本身而言描述了在ρΗΙΟ.7-10.8和37°C和80°C之间的温度处理8至20小时后获得的植物蛋白的碱性水解产物。
[0010]专利US2，522，050甚至描述了一种用于制造发泡剂的方法，该方法是通过在包含氢氧化I丐或氢氧化镁的水溶液中，pH至少为10并且温度据称远低于100°C (35°C -40°C)下，对大豆蛋白或乳蛋白进行碱性水解至少两天，以便获得具有令人满意的发泡特性的产品O
[0011]因此，应注意该文件建议:
[0012]-选择反应温度低于或等于40°C，
[0013]-优选钙或镁的氢氧化物，并且尤其是钙的氢氧化物，以便获得显示最佳发泡特性的蛋白的水解产物，
[0014]-优选长的反应时间。
[0015]因此，专利GB670，413描述了一种用于通过在室温下将蛋白水解至少24小时来制备发泡剂的方法，使用氢氧化钙进行水解。
[0016]在该专利中还提到，虽然有可能在更高温度(约100°C和更高的温度)下水解蛋白，但这将会对所希望的发泡特性不利。
[0017]然而，虽然经常推荐用氢氧化钙水解，但所生产的水解产物具有非常不好的味道，这是一个严重的缺陷。总体上它们其实是白垩的并且苦的，而且还具有硫磺的以及橡胶的味道。
[0018]在用氢氧化钙水解时提高温度可以减少反应时间，但也增加了这些不想要的味道的形成。
[0019]考虑到所有这些要求，因此，欧洲专利EP1，327，390提出一种使用植物蛋白的水解产物作为发泡剂对包含糖类的食物产品进行充气的方法，所述水解产物是通过在PH至少为10的水溶液中对植物蛋白进行水解而获得的。
[0020]这种碱性水解产物则具有从5至20个氨基酸的肽链的平均长度并且所具有的游离氨基酸的量小于源自蛋白的总物质的15wt%。
[0021]然而，为了实现这个结果，欧洲专利EP1，327，390中所描述的碱性水解的原始方法要求将碱金属氢氧化物与碱土金属氢氧化物结合，即，将至少一种碱金属氢氧化物(例如NaOH或Κ0Η)与至少一种碱土金属氢氧化物(例如Ca (OH) 2或Mg (OH)2)进行结合。
[0022]根据所述欧洲专利EP1，327，390的术语，因此有效的碱性水解只能通过一种相当具体的进行水解的方式而获得。
[0023]国际专利申请W095/25437描述了一种用于生产具有改进的着色的植物蛋白的水解产物的方法，该方法是通过在高于蛋白的等电PH的pH下，可选地是在吸附剂存在下，提取包含在植物淀粉中的蛋白，并且在吸附剂与碱、酸和/或酶存在下，以描述为“本身公知”(known per se)的方式水解由此获得的蛋白而实现的。
[0024]然后，由此获得的蛋白水解产物可以值得注意地被用作表面活性剂。
[0025]推荐用于碱性水解的方法其实在于用钙氧化物或氢氧化物对分离蛋白的碱性水悬浮液进行再处理。
[0026]然后，必须对获得的溶液进行过滤以去除残余物。
[0027]为了获得这样的肽类，必须用氢氧化钠或氢氧化钾进一步处理钙盐形式的肽类，并且然后必须去除残余的钙，例如硫酸钙形式的钙。
[0028]最后，必须在过滤器和压滤器上在助滤剂存在下对这些具有低溶解度的盐类进行分离。
[0029]浓缩后，由此获得的水解产物具有从100至30000道尔顿，优选的是100至10000道尔顿并且尤其是从2000至5000道尔顿变化的平均分子量，以及从5至50wt%的干物质含量。
[0030]专利EP1，909，592描述了一种用于生产富锰的蛋白水解产物的方法，这些蛋白水解产物拟在畜牧业中作为受控的锰的供应源，由此使得有可能避免在动物的饮食中过量配料，并且减少所有干扰其他膳食组分的现象。
[0031]为了获得这些富锰的蛋白水解产物，在现有技术中已经描述了例如用石灰在某一压力和温度条件下，对源自制革厂中处理过的皮肤的结缔组织进行处理。
[0032]专利EP1，909，592而是提出通过使用常规的植物有机物质作为起始材料来获得富锰的蛋白水解产物，并且值得注意地是用石灰对它进行处理。
[0033]然后，对这些蛋白进行锰富集是通过对蛋白水解产物的钙盐在高温下用锰硫酸盐或其他锰盐进行处理，预先溶解在硫酸溶液中。
[0034]进一步，有必要用碳酸氢铵、碳酸氢钠或者直接用二氧化碳和/或其他沉淀剂(例如草酸和磷酸)对残余的钙盐进行沉淀。
[0035]从上文接下来仍然对廉价并且易于实施(换言之经济并且工业可行)的工业方法
存在需要。
[0036]因此，本发明的目的在于克服现有技术的水解产物和方法的缺点，并且本申请公司在大量研究后能够发现这个目的可以通过提出用于在工业规模上用高干物质含量制备植物蛋白的碱性水解产物的方法来实现。
[0037]根据本发明所述的用于制备植物蛋白的碱性水解产物的这种方法包括以下步骤:[0038]I)将植物蛋白放置在水中的悬浮液里，这样使得它们:
[0039]-干重浓度在15%和30%之间，
[0040]-温度在70V和80 V之间并且
[0041]-pH在9.5和10.5之间，通过添加选自下组的碱金属氢氧化物，该组由以下各项组成:氢氧化钠和氢氧化钾，优选地氢氧化钾，
[0042]2)在温度70°C和80°C之间，pH在9.5和10.5之间，允许所述悬浮液孵育10至15小时，优选地12小时，
[0043]3)借助一种矿物酸，优选地盐酸，对所述加热过的悬浮液进行中和，
[0044]4)干燥这一中和过的悬浮液以获得该碱性水解产物。
[0045]根据本发明所述的用于获得碱性水解产物的方法的第一步在于，将植物蛋白放置在水中的悬浮液里，这样使得它们的干重浓度为15%和30%之间，温度在70°C和80°C之间，pH在9.5和10.5之间，使用选自下组的碱金属氢氧化物，该组由以下各项组成:氢氧化钠和氢氧化钾，优选地氢氧化钾。
[0046]在工业规模上，难以用这样的干物质含量操作植物蛋白。
[0047]在悬浮液中的这种放置可以要求从12小时至20小时的该混合物不同成分的合并。
[0048]如在下文中将要举例说明，本申请公司建议将碱化的水预热并且然后逐渐地将植物蛋白并入其中，直至达到所述干物质含量。
[0049]根据本发明所述的用于获得碱性水解产物的方法的第二步在于允许所述悬浮液孵育10至15小时，优选地12小时，在70°C和80°C之间的温度，优选地约75°C，并且在9.5和10.5之间的pH。
[0050]将反应混合物调节至约10的pH，使可能获得的产物在溶解度和乳化能力(下文中的“EC”)方面显示出最好行为。
[0051]至于碱度，仅通过碱金属的氢氧化物来提供，优选的是氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)。
[0052]因此，将不会使用碱土金属的氢氧化物，例如氢氧化钙。
[0053]从55 °C至90 V进行试验后，最终选择反应温度是在70 V和80 V之间的值，优选的是约75°C。
[0054]至于反应时间，它固定在10和15小时之间。
[0055]通过以这种方式继续，本申请公司在以下意义上与现有技术的偏见相反:
[0056]-实际反应时间是短的，约12小时，容易实现工业化:因此不再需要进行24至48小时，或甚至更长时间的反应，
[0057]-没有提出使用钙或镁的氢氧化物。相反，本申请公司发现使用石灰对获得的蛋白水解产物的品质产生负面影响。
[0058]根据本发明所述的用于获得碱性水解产物的方法的第三步在于借助一种矿物酸，优选盐酸，中和pH。
[0059]例如，在搅拌下将IN盐酸添加至该混合物中，以便调节pH至7。
[0060]根据本发明所述的用于获得碱性水解产物的方法的第四步和最后一步在于对如此获得的碱性水解产物进行干燥。[0061]例如，在一个涡轮喷雾干燥器(具体地NIRO型)中用并流操作对产品进行干燥。这种喷雾干燥器没有细料回收系统；因此它是一种单级干燥。进入喷雾塔的空气被加热至180°C。将塔的进料速率调节为使塔出口处的空气处于约80°C至85°C的温度。这些喷雾条件产生具有6%至7%的残留水分的粉末。
[0062]通过采用根据本发明所述的方法，有可能获得显示显著的功能特征的植物蛋白的碱性水解产物。
[0063]因此这些植物蛋白的碱性水解产物的特征在于:
[0064]-pH7.5下在60%与100%之间，优选地在80%与98%之间的水溶解度的值，
[0065]-在60%与90%之间，优选地在65%与85%之间的乳化能力，
[0066]-在10与20个氨基酸之间的肽链的平均长度。
[0067]根据本发明所述的碱性水解产物的特征在于它们的溶解度(通过试验A确定的)。
[0068]这个试验A在于通过将试样分散在蒸馏水中并且在离心后分析获得的上清液的方法来确定PH7.5下的水溶性物质的含量。
[0069]将精确2g试样和磁化的棒(例如来自VWR公司的参考号ECN442-4510 )放在400-ml烧杯中。找到整个的皮重(tare)，然后添加100g的20°C ±2°C蒸馏水。
[0070]用IN HCl或IN NaOH调节pH至7.5，并且用蒸馏水将它精确补足至200g。
[0071]将它搅拌30分钟，然后3000g下离心15分钟。
[0072]离心后，取精确25g的上清液至预先校准的结晶皿中。将它保持在103°C炉中直至恒重。
[0073]从以下公式计算水溶解度:
[0074]
【权利要求】
1.一种用于制备植物蛋白的碱性水解产物的方法，其特征在于，它包括以下步骤: 1)将该植物蛋白放置在水中的悬浮液里，这样使得它们 -干重浓度在15%和30%之间， -温度在70°C和80°C之间，并且 -pH在9.5和10.5之间，通过添加选自下组的碱金属氢氧化物，该组由以下各项组成:氢氧化钠和氢氧化钾，优选地氢氧化钾， 2)在温度70°C和80°C之间，pH在9.5和10.5之间，允许所述悬浮液孵育10至15小时，优选地12小时， 3)借助一种矿物酸，优选地盐酸，对所述加热过的悬浮液进行中和， 4)干燥这一中和过的悬浮液以获得该碱性水解产物。
2.通过实施如权利要求1所述的方法获得的碱性水解产物，在人或动物食品工业部门，制药工业，化妆品工业以及化学工业，具体地食品部门，作为乳化剂的用途。
3.一种食品组合物，该食品组合物包含通过实施如权利要求1所述的方法获得的碱性水解产物。
4.如权利要求3所述的食品组合物，其特征在于，它是一种通过所述碱性水解产物乳化的乳剂。
【文档编号】A23J3/34GK103547167SQ201280023678
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年5月16日 优先权日:2011年5月16日
【发明者】S·迪韦, C·达莱纳 申请人:罗盖特公司