专利名称：酶促的蛋白方法和产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种去除天然蛋白恶臭和异味的方法和用其生产的纯正、无异味产品。
牛奶和大豆属于天然存在的蛋白源，两者的含量都十分丰富且易于加工而得到可供人类食用的有用蛋白。
然而，使用这些天然蛋白、尤其用于食品中，严重缺点之一是恶臭和异味。由于所述的器官感觉问题而妨碍这些蛋白质在任何合理水平上的使用。由于这些器官感觉问题，在食品工业中一直只能有限地使用这些蛋白质。
众所周知，牛奶蛋白由酪蛋白和乳清蛋白组成。乳清是牛奶脱除脂肪和酪蛋白之后剩余的清液，乳清蛋白包括乳白蛋白和乳球蛋白及其它蛋白。这些蛋白组分是用已知方法从乳清蛋白中分离出来的。大豆蛋白可从大豆脱除豆油之后产生的残渣中得到。这种蛋白的特征是有豆猩味，从而限制其用途。为改善这些天然蛋白的器官感觉性质，已经做了很多尝试，包括变性作用、离子交换处理、使用盐添加剂和高剪切处理，但这些方法都有不足之处。
乳清蛋白已进行过诸如英国专利说明书2，020，667号中所述的变性和离心或超滤;美国专利3，896，241号中所述的超滤浓缩乳清溶液;和美国专利4，235，937号中所述的在低于乳清蛋白变性的温度下、在金属葡糖酸盐存在下、使乳清蛋白经受混合剪切力作用。在美国专利4，278，490号中，公开了一种利用从各种来源包括大豆、血液、乳清和含油种籽中产生的蛋白质添加剂，采用离子交换处理和喷雾干燥技术制作食品的方法。这种添加剂中所采用的可溶性乳清乳白蛋白只是以低浓度使用。美国专利4，734，287号描述一种蛋白质的、水可分散的胶体，它是由干的平均粒度为约0.1至约2.0微米的非凝聚的甜乳清蛋白颗粒组成，是通过使未变性的乳清蛋白或其浓缩物在水介质中、于高酸性pH下、在阻凝剂存在下经受高剪切处理而制备的。这种产品当水化时表明有所希望的器官感觉性能，这通常可归因于脂肪/水乳化液。
美国专利4，918，008号涉及一种使蛋白(包括乳白蛋白)水解而产生可药用的产品的方法。该方法包括用一种蛋白酶处理所选择的蛋白，原料含有大量的脂肪时，才在脂肪酶存在下进行。
牛奶或奶酪乳清蛋白，包括乳清蛋白的组分蛋白，已知含有大量不能用简单溶剂萃取脱除的脂肪，这表明该脂肪在某种程度上是结合在蛋白上的。乳清蛋白的异味和恶臭很可能要归因于脂肪分子的变质，例如，因脂肪分子的不饱和脂肪酸链中烯键的氧化而变质。含有大豆纤维的蛋白也含有会产生令人讨厌的异味的类似污染物。
虽然上述先有技术方法能产生有合理器官感觉性能的乳清蛋白产品，但这些产品经过相当短的贮存期就会产生异味和恶臭。只需短短几天，它们就会使这些所不希望的性能发展得使之不适合于商业用途，例如，在打算供人类食用的食品中用作人类蛋白补给或其它用途。
形成鲜明对照的是，本发明的方法产生纯正的、无异味的天然蛋白，这种产品经过长期干贮存依然纯正、无异味，贮存期至少为3个月，并可长达6个月，甚至1年或更长。
原料天然蛋白是一种含有大量不能轻易用常规萃取方法脱除的脂肪的蛋白，即这些脂肪分子是与蛋白质结合的，而且由于脂肪的存在，这种蛋白用于食品工业是器官感觉上不能接受的，因为脂肪的变质会造成恶臭和异味。属于这一类的各种天然存在的蛋白可按照本发明方法进行处理，产生器官感觉上可接受的蛋白产品。所述蛋白包括牛奶和奶酪乳清蛋白及乳清蛋白的各种组分，如乳白蛋白、β-乳球蛋白、血清白蛋白和各种免疫球蛋白及含大豆纤维的大豆蛋白。这些蛋白在用于本方法之前最好经过变性处理。蛋白质变性是一个众所周知的步骤，无需为本公开之目的而详加阐述。一般采用热变性，其中使蛋白质受热，以使蛋白质分子舒展开。
本发明的方法实施如下在水介质中使变性的天然蛋白与脂肪酶接触，分离经过这种处理的蛋白，并从所分离的蛋白质中脱除游离的脂肪酸。经水解的游离脂肪酸的脱除可按下法进行用有机溶剂进行溶剂萃取，最好用食品上可接受的有机溶剂如乙醇，或用热水和/或蒸汽为溶剂进行极限抽提。此外，可使这些脂肪酸生成皂类，最好是通过把pH调到7或更高来进行，然后水洗除去这些皂类。本专业人员也可以使用其它萃取方法。显而易见的是，所选用的溶剂不应是该蛋白质的溶剂，而且对该蛋白质应是惰性的。
本发明方法最好在升高的温度下进行，通常为约80°F至约140°F、优选为约120°F至约140°F下进行。实际上，可使用脂肪酶变性温度以下的各种温度，这当然取决于所采用的脂肪酶。加热时间可以有相当大的差异，但在多数情况下，加热大约为1-3小时的时间就足以产生一种具有长期干贮存稳定性的产品。
用于本发明方法的脂肪酶可以是这类品种繁多的酶中的任何一种，这本身并不严格。这种脂肪酶应不掺杂可能对本发明方法的结果产生不良影响的其它酶。因此，所采用的脂肪酶应基本上不含蛋白酶，众所周知，蛋白酶会使蛋白质水解。当然，在所采用的脂肪酶中因酶源而异可以存在痕量的污染物，但不能产生严重缺点。本发明方法中所用脂肪酶的数量范围通常是蛋白质重量的约0.05%至约0.15%。在采用天然产物的酶催化反应中，往往必须小心以防止反应混合物的细菌污染。酶催化反应混合物的细菌污染可以用众所周知的经典技术避免。一种这样的技术是采用无菌天然蛋白作为底物。另一种技术是，含蛋白质的反应混合物可在加酶之前用加热进行巴氏灭菌。允许时可在反应混合物中添加抗菌剂。其它预防措施是专业人员熟知的。
在与脂肪酶加热完成之后，将蛋白质从含水水解介质中分离出来，然后除去水解的脂肪部分(例如，被上述的脂肪酶水解的脂肪酸)。脂肪酸的脱除方法可根据需要而重复进行，以确保有效去除那些造成异味和恶臭的成分。
本发明新方法的产品是纯正、无异味的天然变性蛋白质，可以任何所希望的浓度用于食物中作为蛋白源。当然，本方法所产生的蛋白产品混合物也可用于食物产品中。此外，本发明的新产品可用作各种食物产品如酒精饮料、奶酪和蛋黄酱的遮光剂。由于它是一种增白剂，可以用它代替通常用于当代食品中的二氧化钛。
以下实例进一步说明本发明。在以下实例中，本发明是用商业上也称为变性乳白蛋白的变性乳清蛋白说明的。应当理解的是，变性大豆蛋白可以用基本上相同的方法处理产生一种干贮存稳定的产品。其它含蛋白的纤维如玉米、燕麦、小麦等，将提供类似结果。
实施例1将0.6克脂肪酶添加至700克变性牛奶乳清蛋白与2000毫升水的混合物中，此混合物在110°F加热搅拌1小时，然后将其冷却。蛋白质沉降并从冷却混合物中分离出来。滤饼用100毫升乙醇洗涤3次，然后空气干燥。产品显示出纯正、无异味的器官感觉性能。
从乳白蛋白滤饼中除去脂肪酸的一种替代步骤，包括把该滤饼的水悬浮液的pH调节至7，然后用水洗涤滤饼，除去所生成的皂。
进一步的替代办法包括用热水洗涤所分离的乳白蛋白，脱除脂肪酸。
本实例中采用的脂肪酶得自Genencore公司，实验代码1385114/41Code1139。乳清蛋白得自新西兰乳产品公司，Alatal825。
实施例2如表1所示，将5个30克变性乳清蛋白样品(Alatal825，新西兰乳产品公司)加入170毫升水和/或NaOH中。样品1和2未添加NaOH，而将NaOH加到经调节以确保恒定固液比的样品3、4和5中。样品1充当对照(不加酶)。向其余样品中各添加0.024克脂肪酶(Genencore，3TBU脂肪酶)，并将这些样品在约120°F下搅拌2.5小时(每个样品的实际温度记录于表1中)。
然后，将这些样品冷却至冰箱温度，在40°F贮存过夜。记录每个样品的pH。再次升温(约120°F)，添加水和/或NaOH，以确保恒定固液比和达到pH约为7。然后以4000转/分离心45分钟。
然后，每个样品取20毫升上清液做脂肪酸甲酯(FAME)气液色谱分析，结果记录于表2中。从此表可以看出，初始pH越高，游离脂肪酸除去的就越多。
每个样品的滤饼用干冰冷冻，并冷冻干燥过夜。每个样品取2克于封闭的管中在60°贮存15天。
在器官感觉上，样品1(对照)是唯一冷人不快的样品。
表1样品12345对照酶0.000.024克0.024克0.024克0.024克NaOH(0.1N)0.000.003.607.2010.00水170.00克170.00克166.40克159.20克159.20克乳清蛋白30.00克30.00克30.00克30.00克30.00克pH(起始4.324.335.826.456.80pH(最终4.364.395.806.426.79温度°F119.70119.10118.60118.30117.90添加的NaOH10.00克10.00克6.40克2.80克0.00克(0.1N)添加的水0.000.003.60克7.20克10.00克pH7.457.527.347.196.94对于FAME分析，20毫升上清液样品用0.67毫升1NHCl处理。溶解的蛋白质从溶液中沉淀出来。脂肪酸用乙醚萃取、分析。
表2毫克脂肪酸样品pH溶剂峰内标物峰(修正后)14.3628.9845.4150.7524.396.2660.7748.8235.8023.9333.02117.3446.4235.3725.82132.5856.7919.9219.97254.68当按照上述实施例产生的经处理的变性乳清蛋白的样品进行干贮存稳定性测试时，它们在至少3个月内没有出现可察觉的恶臭或异味。一些样品可稳定至少12个月。稳定性测定是利用已醛测定法进行的，已醛是脂肪酸氧化的一种副产物，而且人们认为它造成乳清蛋白的异味和恶臭。这些测定是用Perkin-Elmer(HS-6)液上气体分析仪进行的。将样品称重后放入一种含有内标物(通常是5ppm4-庚酮)的特殊粉末中，密封并在分析仪顶部在预先设定的温度下加热。在特定的时间间隔(通常为15分钟)后，把分析仪上的旋转扭推到注射方式位置，使分析仪采集一份可重现量的液上气体，并注射到气相色谱仪的柱中。经脂肪酶处理的样品表现出其异味水平大大低于未处理的对照样。
实施例3变性乳清蛋白的20%水混合物在0.2%脂肪酶存在下加热至115°F搅拌4小时。将这种混合物冻干，然后用热乙醇粗略萃取。由提取物制备甲酯，并分析脂肪酸组成。
把所得到的滤饼分散于水中(20%混合物)，并在0.02%菠萝蛋白酶(一种蛋白酶)存在下，加热至115°F4小时。将这种混合物冻干，并用热乙醇粗略萃取。像前一个样品一样，制备甲酯，并将2个样品的脂肪酸分布加以比较，如表3中所示。
把脂肪酸分门别类组合在一起(表4)，以进行脂肪酶处理的乙醇洗涤液和蛋白酶处理的滤饼洗涤液之间的脂肪酸对比。如果发生脂肪酸与蛋白的随机配合，则每个样品的脂肪酸分布将是类似的。显而易见的是，脂肪酶处理的洗涤液证实中链、长链饱和脂肪酸和三不饱脂肪酸增加，同时证实单不饱和和二不饱和脂肪酸减少。
在以下表中，所指脂肪酸中的不饱和当然是指不饱和烯键。为简洁起见，脂肪酸用碳数和烯键数表示。
表3百分率脂肪酸(碳数:双键数乙醇脂肪酶处理4:00.266:00.58:00.611.1310:01.582.4112:02.393.4514:09.6810.9914:11.240.2815:02.2316:028.6431.3216:12.502.9517:00.1917:00.8917:10.420.4018:011.6213.7418:127.7524.4918:12.071.4818:22.942.5918:20.471.1118:31.211.3320:00.080.12 0.92 3.96100.00100.00
表4处理酶乙醇乙醇洗涤液洗涤液△废弃%(a)中链饱和5.426.991.5728.94(b)长链饱和41.4347.405.9714.42(c)单不饱和33.9829.59-4.39-12.91(d)二不饱和2.942.59-0.35-11.98(e)三不饱和1.211.330.1210.09(a)中链饱和脂肪酸包括C4,C6,C8,C10,C12(b)长链饱和脂肪酸是C14:0,C16:0,C18:0,C19:0,C:20:0,C22:0(c)单不饱和脂肪酸是C14:1,C16:1,C18:1,C20:1(d)二不饱和脂肪酸是C16:2,C18:2,C20:2(e)三不饱和脂肪酸是C18:权利要求
1.纯正、无异味的变性天然蛋白质，其中所述蛋白质是牛奶或奶酪乳清蛋白、乳白蛋白、β乳球蛋白、血清白蛋白、免疫球蛋白或大豆蛋白，所述蛋白质在干状态下和在至少3个月时间内保持基本上纯正和基本上无异味。
2.按照权利要求1的纯正、无异味的变性牛奶或奶酪乳清蛋白。
3.按照权利要求1的纯正、无异味的变性大豆蛋白。
4.纯正、无异味的变性天然蛋白质，其中所述蛋白质是牛奶或奶酪乳清蛋白、乳白蛋白、β乳球蛋白、血清白蛋白、免疫球蛋白或大豆蛋白，这种蛋白质在干状态下，在至少6个月时间内依然保持基本上纯正和基本上无异味。
5.按照权利要求4的纯正、无异味的变性牛奶或奶酪乳清蛋白。
6.按照权利要求4的纯正、无异味的变性大豆蛋白。
7.纯正、无异味的变性天然蛋白质，其中所述蛋白质是牛奶或奶酪乳清蛋白、乳白蛋白、β乳球蛋白、血清白蛋白、免疫球蛋白或大豆蛋白，这种蛋白质在干状态下，在至少12个月时间内依然保持基本上纯正和基本上无异味。
8.按照权利要求7的纯正、无异味的变性牛奶或奶酪乳清蛋白。
9.按照权利要求7的纯正、无异味的变性大豆蛋白。
10.用于制备纯正、无异味的变性天然蛋白质的方法，该方法包括在大约80°F至大约140°F的温度下使该蛋白质与脂肪酶接触，并除去该脂肪酶产生的水解产物，得到纯正、无异味的变性天然蛋白质，其中所述蛋白质是牛奶或奶酪乳清蛋白、乳白蛋白、β乳球蛋白、血清白蛋白、免疫球蛋白或大豆蛋白，所述蛋白质在干状态下，在至少3个月时间内依然保持基本上纯正和基本上无异味。
11.按照权利要求10的方法，其中按蛋白质重量为基准计，采用约0.05%至约0.15%脂肪酶。
12.按照权利要求10的方法，其中温度是从约120°F至约140°F。
13.按照权利要求10的方法，其中所述接触持续大约1小时至大约3小时。
14.按照权利要求10的方法，其中所述蛋白质是乳清蛋白。
15.按照权利要求10的方法，其中所述蛋白质是大豆蛋白。
16.含有至少一种纯正、无异味的变性乳清蛋白、乳白蛋白和大豆蛋白的食品，所述蛋白质在干状态下，在至少3个月时间内依然保持基本上纯正和基本上无异味。
全文摘要
脱除天然蛋白质中的恶臭和异味的酶促的蛋白方法和用其生产的纯正、无异味产品。
文档编号A23J3/16GK1080127SQ9310609
公开日1994年1月5日 申请日期1993年5月24日 优先权日1992年5月27日
发明者J·F·特卢贝塔斯, R·W·弗兰森, J·P·骆 申请人:卡夫通用食品有限公司