专利名称：功能性蛋白质组合物,基于该组合物的乳液及其制备方法
技术领域：
本发明涉及羽扇豆蛋白质组合物，特别是羽扇豆蛋白质浓缩物和分离物。本发明尤其涉及通过羽扇豆蛋白质组合物稳定的油∶水乳液，含有羽扇豆蛋白质组合物的凝胶以及制备高性能羽扇豆蛋白质组合物和基于该组合物的乳液的方法。
背景技术：
蛋白质分离物和浓缩物术语“蛋白质浓缩物”是一个用来定义具有蛋白质含量高达大约90％(重量)(通常是50-90％，尤其是65-70％，重量百分比)的蛋白质制剂的技术用语。相反，术语“蛋白质分离物”通常专指含有大于大约90％(重量)(例如大于大约95％)的蛋白质(干基)的蛋白质制剂。
植物蛋白质浓缩物和蛋白质分离物被广泛用于食品工业。最普遍的是大豆基产品，该产品应用于例如多种碎肉产品(例如肉馅和香肠)的生产，同样也用于一定的素食产品的生产。
蛋白质浓缩物通常简单用作蛋白质富集成分(营养添加剂)。然而，蛋白质分离物和功能性浓缩物也显示出重要的功能特性。这些功能特性中最重要的特性是能与油和水结合形成稳定的乳液。这些乳液可能与食料的凝胶化，膜形成，结构强化和稳定性有关。
另一个重要的功能特性是能够形成凝胶(尤其是加热时)，特别是在有水的情况下通过蒸煮形成稳定的凝胶。
而长期以来认为蛋白质分离物的功能通常优于蛋白质浓缩物，因此分离物一般比浓缩物价格高。此外，蛋白质浓缩物和分离物的一些重要功能随着蛋白质来源的不同而发生变化。
例如，如上所述，以低固体浓度乳化高比例的油∶水混合物的性能是一个重要的功能参数，例如在乳制品业和相关工业中非常重要。尽管本发明的羽扇豆蛋白质组合物特别应用于油包水乳液(W/O乳液)中，但本文所用的术语“油∶水”既指水包油乳液，又指油包水乳液。
来自动物的蛋白质浓缩物和分离物(诸如来自乳的蛋白质，例如乳清蛋白和酪蛋白(酪朊酸盐))以及来自谷物的分离物(诸如改性小麦谷蛋白)在这方面显示出很强的功能。这种产品能稳定脂肪∶水的比例为3∶1，4∶1或更高的乳液，并且这种乳液在乳制品业中具有广泛的用途(例如，在奶油，酸牛奶和冰淇淋方面)。在凝胶形成性能方面也有类似的应用。
不幸地是，来源广泛并且价格比较低廉的大豆蛋白产品或谷类基蛋白质在乳化稳定性和凝胶形成性方面比不上通过采用乳基制品所获得的性能。而且，使用后一产品面临着非常不同的问题乳糖非耐受性和腹腔疾病分别限制了乳制品和谷类产品的使用，并且作为乳品厂或粉碎方法的副产品，该基础蛋白质成分经常面临供给链困难(例如，与微生物性质，来源不固定等有关)。
因此需要可替代的，价格低廉的，广泛被接受的和功能有效的蛋白质浓缩物和分离物。
羽扇豆和羽扇豆蛋白质羽扇豆长期以来被认为是作为供人类食用的植物蛋白质源的大豆的可行代用品。羽扇豆植物生长在作物生长条件不太理想的地区，并且相对其它豆科植物能够在土质较差的土壤中获得较高的产量。白羽扇豆(Lupinus albus)，即白羽扇豆是在欧洲种植的优选品种，而狭叶羽扇豆(L.angustifolius)是在澳大利亚不太肥沃的土壤中种植的选择品种。
人们很早就得知羽扇豆种籽的蛋白质含量与完整大豆相当，并且多年以来，它被用作动物饲料的蛋白质源(非功能性的)。
而且，羽扇豆浓缩物和分离物本身也是已知的(参见例如，WO97/12524和EP0522800，参见下文)，并且也已知这些分离物/浓缩物能够影响添加了它们的食料的化学/物理性质(出处同上)。
然而，本发明人惊奇地发现乳液的高度稳定性可能与羽扇豆蛋白质组合物有关。以前一直没有发现这一非常有用的特性。它使得羽扇豆比采用大豆蛋白质更能稳定具有较高油比例的乳液，并且，实际上乳化性能已接近(或甚至超过)通过采用来自动物的蛋白质(诸如酪朊酸盐)所获得的性能(价格较高并经常遇到问题)。
惊奇地发现，即使以较低的纯度(例如20-40％)，羽扇豆蛋白质组合物也能提供非常高的油结合能力，同时具有较高含量的纤维。
而且，目前还发现根据我们的早期专利EP0522800(下文讨论)中教导的方法，羽扇豆蛋白质经后-等电沉淀和/或洗涤或羽扇豆蛋白质组合物经任意重构所制备的产品(例如分离物和浓缩物)具有与酪朊酸盐相同(或甚至超过)的稳定活性(特别是当羽扇豆蛋白质具有较高纯度时，例如当羽扇豆蛋白质组合物的纯度高于70％)。
在高温下保温在碱性pH的条件下，然后进行中和(例如，采用专利EP0522800中描述的有关方法步骤)的羽扇豆蛋白质产品在本文中被定义为“重构”羽扇豆蛋白质。不希望受任何理论的限制，可能是重构处理促使部分或全部羽扇豆蛋白质中的构象发生了变化，结果改变了蛋白质的表面电荷分布和大大提高了油结合性能。
发明概述首先，本发明提供了一种生产与油高度结合的羽扇豆蛋白质组合物的方法，该方法包括步骤在高温下将羽扇豆蛋白质组合物的含水浆液保温在碱性pH下并中和经过处理的浆液来生产含有重构羽扇豆蛋白质的组合物。
优选地，该方法用于生产油含量高的羽扇豆蛋白质稳定乳液，该方法进一步包括步骤将重构羽扇豆蛋白质与油和水混合以形成油含量高的羽扇豆基乳液，并且用作起始物的羽扇豆蛋白质组合物可能至少部分变性。
其次，本发明提供了一种生产油含量高的羽扇豆蛋白质稳定乳液的方法，该方法包括步骤在高温下将羽扇豆蛋白质组合物的含水浆液保温在碱性pH下并中和经过处理了的浆液来生产含有重构羽扇豆蛋白质的组合物(和视需要而定，进一步包括蒸发和干燥(例如，喷雾干燥)经中和了的浆液的步骤)并将重构羽扇豆蛋白质与油和水进行混合以形成油含量高的羽扇豆基乳液。
优选地，重构羽扇豆蛋白质含有能与油高度结合的羽扇豆蛋白质，并且用作起始物的羽扇豆蛋白质组合物可能至少部分变性。
第三，本发明提供了生产羽扇豆蛋白质组合物的方法，该方法包括步骤提供含有至少部分变性的羽扇豆蛋白质的组合物，在高温下将含有至少部分变性的羽扇豆蛋白质的组合物的水浆保温在碱性pH下并中和处理了的浆液来生产含有重构羽扇豆蛋白质的组合物。
优选地，重构羽扇豆蛋白质含有能与油高度结合的羽扇豆蛋白质。当该方法进一步包括将重构羽扇豆蛋白质与油和水混合以形成油含量高的羽扇豆基乳液的步骤时该方法发现了其在生产油含量高的羽扇豆稳定乳液方面的特殊用途。
保温步骤可以针对等电沉淀的羽扇豆蛋白质组合物进行，然而也可以采用任何从羽扇豆蛋白质组合物中去除低聚糖和/或颜色和/或风味的处理方法。优选醇洗和/或超滤。
这些去除步骤可以在保温步骤之前或中和步骤之后进行。
如本文所用的，术语“与油高度结合的羽扇豆蛋白质组合物”可定义为羽扇豆蛋白质与油的结合性能相对于天然羽扇豆蛋白质组合物得到增强了的组合物。优选地，这种能与油高度结合的组合物结合油的性能被增强到组合物是酪朊酸盐模拟物的程度。术语“酪朊酸盐模拟物”在本文用来定义一种乳化性能广泛的酪朊酸盐模拟物，并且特别是一种油结合性能广泛的酪朊酸盐模拟物。因此，酪朊酸盐模拟物可在众多不同的食料和功能性食品组分中功能性地取代酪朊酸盐，因而成为酪朊酸盐取代物。
术语“与油高度结合的羽扇蛋白质组合物”在本文中也被用来指能够形成稳定乳液的组合物。术语“稳定乳液”是定义固体，半固体，凝胶类或高粘度的油∶水乳液(或者水包油或者油包水)的技术术语。这种乳液在结构上可能类似干酪或奶油。
“与油高度结合的羽扇豆组合物”可具有超过酪朊酸盐的脂肪结合功能。因此该术语在本文中也用来定义能够形成含有脂肪和水的比例为3∶1或更高(例如，4∶l或更高)的乳液的组合物；和/或能够形成一种蛋白质组合物∶水∶脂肪的比例(干重基础)为1∶3∶12，1∶4∶16，1∶5∶20，1∶6∶24，1∶7∶28，1∶8∶32，1∶9∶36或1∶10∶40的乳液；和/或能够形成含有1重量份的蛋白质组合物(干基)和(ⅰ)至少5重量份的水和至少5重量份的脂肪；或(ⅱ)至少10重量份的水和至少20重量份的脂肪；或(ⅲ)至少15重量份的水和至少30重量份的脂肪；或(ⅳ)至少20重量份的水和至少40重量份的脂肪；或(ⅳ)至少2，5，10，50，100，200，300，400，500，600，700，800，900，1000或＞1000重量份的水加油(结合的)的乳液。
优选地，羽扇豆蛋白质组合物能够形成一种乳液，其中脂肪∶水的重量份比例为(ⅰ)大于1∶1；或(ⅱ)大于3∶2；或(ⅲ)大于2∶1；或(ⅳ)大于5∶2；或(ⅴ)大于3∶1；或(ⅵ)大于7∶2；或(ⅶ)大于4∶1；或(ⅷ)在2∶1到1000∶1之间变化或＞1000∶1；或(ⅸ)选自任何一种比例5∶1，10∶1，100∶1，200∶1，300∶1，400∶1，500∶1，600∶1，700∶1，800∶1，900∶1，1000∶1或＞1000∶1。这种组合物优选地能够以1重量份(相对于脂肪和水组分的重量)的羽扇豆蛋白组合物稳定乳液，例如，产生具有蛋白质组合物∶水∶脂肪的比例为1∶100∶80的稳定乳液。
特别优选地是“与油高度结合的羽扇豆组合物”能形成蛋白质组合物∶水∶脂肪的比例为(0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9或1.0)∶2∶8，或(0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9或1.0)∶5∶15或(0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9或1.0)∶5∶30或(0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9或1.0)∶5∶40的含脂肪和水的乳液。
在优选实施方案中，待处理的含水浆液的固含量为12-25％(重量比)，例如，12-17％(重量比)。对于一些应用(例如，奶油)，固含量可低一些(例如，2-5％)。
碱性pH是7.5-9.5，例如7.5-9.5(例如，大约8.5)和/或中性pH是6.5-7.5，而高温可以是其中的任何一种(a)25-35，例如，大约30，(b)35-45，例如，大约40，(c)45-55，(d)55-65，(e)65-75，(f)75-85，(g)80-95，例如，大约85℃。
经过处理，羽扇豆蛋白质的溶解度(或PDI)优选地是降低了而蛋白质与油的结合能力增强了。
保温和中和步骤优选地是在不存在强剪切力的条件下进行。
本发明的方法优选地生产羽扇豆蛋白质组合物或重构的羽扇豆蛋白质组合物，该组合物含有(a)至少20％(干重)羽扇豆蛋白质；(b)至少30％(干重)羽扇豆蛋白质；(c)至少40％(干重)羽扇豆蛋白质；(d)至少60％(干重)羽扇豆蛋白质；(e)至少70％(干重)羽扇豆蛋白质；
(f)至少90％(干重)羽扇豆蛋白质；(g)至少95％(干重)羽扇豆蛋白质；(h)大于95％(干重)羽扇豆蛋白质；(i)羽扇豆蛋白质浓缩物；(j)羽扇豆蛋白质分离物。
羽扇豆蛋白质组合物或重构的羽扇豆蛋白质组合物因而可以是羽扇豆蛋白质浓缩物或分离物。
保温步骤可以维持1-180分钟(例如1-120分钟，例如，1-60分钟)。较短的保温时间可能导致形成稳定乳液的产品具有更软或更奶油般的质地。
本发明的方法优选地进一步包括蒸发和干燥(例如，通过喷雾干燥)羽扇豆蛋白质组合物产品，重构羽扇豆蛋白质组合物或中性浆液的步骤。
在优选的实施方案中，使用了未脱脂的羽扇豆蛋白质渣，羽扇豆蛋白质组合物是(a)经处理去除促使酸败的活性(例如，酶(例如，脂肪酶)活性)；和/或(b)经处理基本上消除酶(例如，脂肪酶)活性；和/或(c)从经过烫漂的羽扇豆源获得的(例如，烫漂的羽扇豆渣)；和/或(d)酶失活的羽扇豆粗粉，例如其中羽扇豆蛋白质至少部分被灭活(例如，经过处理，烫漂或酶灭活)。
本发明也涉及由本发明的方法得到的羽扇豆蛋白质组合物或乳液。
根据第四方面，本发明提供了一种含有羽扇豆蛋白质组合物、水、脂肪的乳液，其中羽扇豆蛋白质的量足以稳定乳液。
本文使用的术语“脂肪”包括室温下呈液态的脂肪(常称之为油)。
乳液可含有任何合适比例的蛋白质组合物(水加油)。通常，食品工业需要重量比为1∶3∶6，1∶2∶8或1∶5∶5(蛋白质组合物(例如，分离物或浓缩物)∶水∶脂肪)的乳液，特别是在使用高脂肪和水的混合物的稳定食品系统中，诸如碎肉产品(例如，香肠)和乳制品取代物。在已有的物料中，这通常是通过采用蛋白质分离物而不是蛋白质浓缩物来获得。
然而，对于大多数的食品应用来说，希望固体蛋白质的含量相对于脂肪和水要低。因此，乳液优选地含有1重量份的蛋白质组合物(干基)和(a)至少5重量份的水和至少5重量份的脂肪；或(b)至少10重量份水和至少20重量份的脂肪；或(c)至少15重量份的水和至少30重量份的脂肪；或(d)至少20重量份的水和至少40重量份的脂肪。
或者，乳液可含有1重量份的蛋白质组合物(干基)和(a)至少2，5，10，50，100，200，300，400，500，600，700，800，900，1000或＞1000重量份的水加油(混合的)。
乳液中的脂肪与水的比例可以在一个很大的范围内变化，特别是根据使用乳液的最终目的进行选择。通常，高的油∶水比例是理想的(特别是在低固含量的情况下-见上文)，因此优选地，油∶水的比例是(a)大于1∶1；或(b)大于3∶2；或(c)大于2∶1；或(d)大于5∶2；或(e)大于3∶1。
然而，本发明的羽扇豆蛋白质被发现能有效稳定含有非常高油∶水比例的乳液，例如其中油∶水比例变化范围是2∶1至1000∶1(或甚至更高)的乳液。因此特别优选的是其中油∶水比例选自下列比例中任意一种的乳液5∶1，10∶1，100∶1，200∶1，300∶1，400∶1，发500∶1，600∶1，700∶1，800∶1，900∶1，1000∶1或＞1000∶1。在这种乳液中，蛋白质组合物相对于水和油的重量可以是单位重量1份的量存在。
因此预计本发明的羽扇豆基乳液将提供一种酪朊酸盐的有效替代物，本发明的乳液可配制成其脂肪∶水的比例与酪朊酸盐稳定的乳液相似。
乳液中羽扇豆蛋白质组合物组成中的羽扇豆蛋白质含量可在一个大的范围内变化。本技术领域的技术人员根据最终的用途、羽扇豆蛋白质的物理状态(即，是否是天然的，或多或少有些变性，衍生的，亚分级分离的等)和油成分的性质能够选择出合适的浓度。
令人欣喜的是，任何给定浓度的性能都能够采用常规实验方便地测定。
对于大多数的用途，羽扇豆蛋白质组合物将含有(a)至少20％的羽扇豆蛋白质；或(b)至少25％的羽扇豆蛋白质；或(c)至少30％的羽扇豆蛋白质；或(d)至少35％的羽扇豆蛋白质；或(e)至少40％的羽扇豆蛋白质；或(f)至少45％的羽扇豆蛋白质；或(g)至少50％的羽扇豆蛋白质；或(h)至少55％的羽扇豆蛋白质；或(i)至少60％的羽扇豆蛋白质；或(j)至少65％的羽扇豆蛋白质；或(k)至少70％的羽扇豆蛋白质；或(l)至少75％的羽扇豆蛋白质；或(m)至少80％的羽扇豆蛋白质；或(n)至少85％的羽扇豆蛋白质；或(o)至少90％的羽扇豆蛋白质；或(p)至少95％的羽扇豆蛋白质。
特别优选地，用于本发明乳液的是羽扇豆蛋白质浓缩物或羽扇豆蛋白质分离物(如上文所定义的)。
如下文所详细描述的，本发明使用的羽扇豆蛋白质可以是以任何合适的形式或物理状态提供的。优选地，是以部分变性的状态存在的，因为这通常与较高的性能有关。优选的也可以是去苦味的，其原因将在下文详细描述。
本发明使用的羽扇豆蛋白质优选地是通过等电沉淀和/或洗涤制备的(例如如下文所述)。
本发明也涉及如上文所述的凝胶状乳液(蒸煮后在食料中出现的状态)。
另一方面，本发明涉及一种含有羽扇豆蛋白质组合物(如上文所定义的)和水的凝胶。
本发明也包括了各种含有本发明的乳液或凝胶的功能性食品成分。因而，本发明也发现了作为各种食料，饮料(例如，能量或运动饮料)和动物饲料中的功能性成分的用途。
例如，乳液和/或凝胶可被用作婴儿食品，焙烤产品(例如，面包、酵母发酵食品或蛋糕)或焙烤辅助产品(例如，蛋奶冻或焙烤夹心或食品表面装饰物)，稀面糊或面包屑，谷类食品，糖果，风味或饮料乳液，水果夹心，浇汁，汤，调味汁或食品增稠剂，冷冻、冷却或室温稳定的浇汁，汤，调味汁或食品增稠剂，巴氏灭菌的、高压灭菌的或UHT处理的浇汁，汤，调味汁或食品增稠剂，粗粉或粗粉成分，例如，素食面粉/成分，肉类产品(例如，碎肉产品、香肠、肉馅、烤牛排、罐头肉、肉饼、鱼、肉酱和糊)，宠物食品，药品或营养药品(neutraceutical)，土豆产品，乳制品(例如冰淇淋、甜食、牛奶饮料、牛奶和冰淇淋等的混合饮料、酸牛奶、干酪、干酪酱或调味液)，佐料(例如，色拉或低脂佐料)，点心或饼干，酱(例如，开胃菜或甜酱)，面食制品(例如，面条)，脂肪添加粉，蛋奶火腿蛋糕或窝形奶油水果蛋糕，组织化植物蛋白，素食烤牛排，浆状物(例如，素食浆状物)或酱，蔬菜或肉的浸出汁，低脂酱，干酪或奶油模拟物中的成分。
本发明也涉及化妆品，例如雪花膏(例如，面霜)，唇膏，除臭剂载体，洗液，发胶，肥皂(例如，液体肥皂)或皮肤护理产品(例如，防晒剂)。
另外，本发明涉及一种生产如上文所定义的乳液的方法，包括步骤(a)提供一种羽扇豆蛋白质组合物；(b)将步骤(a)中的蛋白质组合物与油和水进行混合；(c)乳化步骤(b)中的混合物。
优选地，本发明的方法是在制备食料、饮料或动物饲料时就地进行的。然而，它也可于食料外(例如，于试管中)进行以便生产本身用作功能食品成分的乳液。
另外，本发明涉及一种生产如上文定义的凝胶的方法，包括步骤(a)提供一种羽扇豆蛋白质组合物；(b)将步骤(a)中的蛋白质组合物与水进行混合；(c)凝胶化步骤(b)中的混合物，例如通过加热。
在本发明的方法中，步骤(a)可包括等电沉淀羽扇豆蛋白质的步骤。
在特别优选的技术方案中，步骤(a)进一步包括预处理步骤(a)提供一种羽扇豆籽；和(b)去除羽扇豆种籽的苦味(例如，通过WO97/12524(PCT/DE96/01915)所描述的两步萃取的方法)。
优选地，本发明的方法进一步包括通过将蛋白质于碱性pH和高温下维持后并进行中和的步骤来“重构”等电-制备的羽扇豆蛋白质。优选地，这一方法用于部分变性的羽扇豆蛋白质。它也可用于等电沉淀的羽扇豆蛋白质(其中可以是部分变性或可以不是部分变性的)。因此，该方法可含有在不存在强剪切力条件下的后-等电沉淀和/或洗涤的步骤(a)将等电制备的蛋白质的含水浆液在碱性pH和75-95℃的处理温度下保温1-120分钟(例如1至60分钟)；(b)中和经过处理的浆液例如到pH6.8至7.0；和视需要而定地(c)蒸发经过中和的浆液并进行干燥(例如通过喷雾干燥)。
在这一技术方案(产品经喷雾干燥)中，含水浆液优选地具有12-25％(重量)的固含量，例如12-17％(重量)。如果产品是通过其它方法干燥的(诸如压滤和/或醇沉)，固含量可能更高。
碱性pH优选地是7.5-9.0或9.5，例如，7.5-8.5，而处理温度可以是80-95℃，例如大约85℃。在这种方法中，通过处理(没有实质性的损坏，在某些情况下实际上是改进了，具有功能了)，结构完整性和/或羽扇豆蛋白质的溶解度可能被降低(至少某种程度上)。因此，该处理可能引起天然羽扇豆蛋白质的一定程度的变性(如我们早期的EP0522800中所讨论的)。
另外，本发明涉及增强羽扇豆蛋白质组合物的油结合性能的方法，包括步骤(a)将羽扇豆蛋白质组合物的含水浆液保温在碱性pH和高温下；和(b)中和经过处理的浆液来生产含有重构羽扇豆蛋白质(以及视需要而定地进一步包括蒸发和干燥(例如喷雾干燥)经过中和的浆液的步骤)的组合物。
另外，本发明提供了增强羽扇豆蛋白质组合物的油结合性能的方法，包括步骤(a)提供含有至少部分变性的羽扇豆蛋白质的组合物；(b)将至少部分变性的羽扇豆蛋白质组合物的含水浆液保温在碱性pH和高温下；和(c)中和经过处理的浆液来生产含有重构羽扇豆蛋白质(选择性地进一步包括蒸发和干燥(例如喷雾干燥)经过中和的浆液的步骤)的组合物。
本发明的这些方法在细节上作必要的修改也可以具有如上文所讨论的本发明所有优选的特征。
发明详述用于本发明中的羽扇豆蛋白质本发明所使用的羽扇豆蛋白质可以是从羽扇豆属一族中提取或获得的任何蛋白质。对于食品应用，优选白羽扇豆和窄叶羽扇豆。对于其它方面的应用(诸如润滑剂、颜料和填料)，可使用苦羽扇豆。
不论是现有的其它品种的羽扇豆蛋白质，还是其它(非蛋白质的)成分，羽扇豆蛋白质不需要提纯至同质。事实上，对于大多数的应用，羽扇豆蛋白质组合物将含有不同羽扇豆蛋白质的异质混合物，包括贮存蛋白质、酶、结构蛋白质(包括膜蛋白、纤维蛋白和球蛋白)，同时还污染了碳水化合物、纤维素和脂类物质(经常量较少)。
对于有些应用，精馏羽扇豆蛋白质部分可能是有利的(例如，对富集球蛋白贮存蛋白质)，例如，为了优化羽扇豆蛋白质的结构性能，溶解度，带电性或氨基酸的分布。还可以需要羽扇豆蛋白质进行衍生或物理改性，例如通过(至少部分)变性蛋白质(例如，通过加热)或通过(例如，部分)酶消化(例如，蛋白酶处理产生肽)。
上述的任何一种处理方法都能用来改变羽扇豆蛋白质结合脂肪/水的性质并且因此使用于任何指定应用的乳化稳定性能最佳。
羽扇豆蛋白质可通过任何一种标准蛋白提取技术进行提取(包括那些大豆加工中通用的方法)。对于大多数的应用，羽扇豆植物和/或种籽在提取过程前被粉碎(例如，通过碾磨或研磨)以便增大表面积和使产率最大化。
当羽扇豆作为原料的一部分时，种籽优选地经过预处理。这可以包括去壳、洗涤和/或过筛。
尽管含有大量变性蛋白质的羽扇豆蛋白质组合物对于某些应用可能是有用的(或甚至是有利的)，但是，优选地，羽扇豆蛋白质通过基本上不使羽扇豆蛋白质变形的方法来提取，以下将详细介绍。
功能性更强的羽扇豆组合物可通过在等电点下酸洗使这些蛋白质不溶来生产，这样不需要的碳水化合物被洗掉了。含有活性酶的、弱酸性的乳清部分作为较少的蛋白小部分在这一过程中也被去掉了。
通过这种方法生产的组合物含有残余的、高分子量的、不溶的碳水化合物阿拉伯半乳聚糖组合物，并通过该方法被浓缩成至少25％(重量)，通常至少40％(重量)。
高性能蛋白质分离物可通过例如在等电点下酸洗，然后将洗过的浆液溶解在碱液中，从溶液中分离出含有不溶性碳水化合物的固体残余部分并在例如pH 7.0下再次沉淀蛋白质来生产。这种方法加工的产品在本文中被定义为等电制备的蛋白质产品，该方法被定义为等电沉淀/洗涤法。
性能更高的蛋白质可通过沉淀/洗涤后的进一步下游加工来获得，例如，如下文和我们早期专利EP0522800中所述的。(该文件中的说明书和权利要求书中所定义的后-等电沉淀/洗涤步骤的公开内容引进本文作参考)。
特别是，现在惊奇地发现等电制备的羽扇豆蛋白质的性能在不存在强剪切力的条件下可通过以下步骤加强，(a)将等电-制备的蛋白含水浆液在碱性pH和75-95℃的处理温度下保温1-120分钟(例如，1-60分钟)；(b)中和处理过的浆液例如，到pH6.8-7.0；和视需要而定地(c)蒸发中和了的浆液并进行干燥(例如通过喷雾干燥。)含水浆液可具有12-25％(重量)的固含量，例如，12-17％(重量)。碱性pH可以是7.5-9.0或9.5，例如，7.5-8.5。处理温度可以是80-95℃，例如，大约85℃。羽扇豆蛋白质的溶解度通过处理可能有所降低。
然而，惊奇地发现未经处理的羽扇豆蛋白质组合物(即使是含有低浓度，诸如干基重为35-40％的羽扇豆蛋白质)提供了非常高的油结合活性。
腐败许多羽扇豆蛋白质制品在贮存过程中变得具有腐臭气味和/或味道。这些问题可能由内源酶(例如，脂酶和/或脂氧合酶)活性引起的。因此，羽扇豆原料和/或本发明的产品优选地是经过处理以便除去或灭活促进腐败的因素。
因此，促进腐败的酶活性优选地是在进一步加工(或作为终加工步骤)前就灭活。这种灭活可通过例如烫漂(例如，通过蒸煮)来完成，尽管任何其它合适的方法也可以采用。处理可引起羽扇豆物料中的一种或多种酶活性(例如，脂酶和/或脂氧合酶)变性，特别优选烫漂处理。
选择烫漂处理的工艺参数以便充分地破坏内源脂酶和/或酯酶活性(例如，通过Zucker-und-Suesswaremwirtschaft的Purr(1990)，43(1)20-22介绍的3-吲哚氧基乙酸酯实验进行测定)。本技术领域的技术人员通过常规试验和误差分析可容易地测定出合适的温度、压力和时间参数。优选的温度范围是60-130℃，特别优选的温度至少是90℃(例如，在90-100℃之间)。例如，物料可在95℃保温大约5分钟，或在100℃或100℃以上的温度下用高压锅蒸煮。
这种处理可以使大量的羽扇豆蛋白质至少部分变性。然而惊奇地发现当这种部分变性的羽扇豆蛋白质经过下文所述的重构处理后，可以获得具有相对于重构的天然蛋白质更高的油结合性能的产品。
羽扇豆抗营养物质的去除羽扇豆蛋白质通常含有所谓的抗营养物质。这些成分可能是毒性的，不好吃的或在消化过程中引起不良后果(诸如肠胃气胀)。他们包括苦味成分(诸如生物碱)和一定的糖类(包括寡糖)。
用于本发明的羽扇豆蛋白质优选地是不含这些抗营养物质，因此蛋白质优选地进行处理以便去除抗营养物质。
去除抗营养物质有多种不同的方法(在本技术领域通常称作“去苦味处理”)，并且本领域技术人员能够容易地制定出合适的方案。例如，羽扇豆蛋白质可通过WO97/12524(PCT/DE96/01915介绍的两步提取方法进行处理)(其中的教导引入本文以作参考)。
实施例实施例1家禽皮乳液羽扇豆蛋白质的高脂肪结合性能使得它理想地适用于家禽皮乳液的生产。通常，家禽皮乳液被用作改良家禽产品诸如家禽肉馅中的廉价填充物。
4kg家禽皮在转盘斩拌机中高速绞15秒钟。然后将斩拌机的速度设置到低速并加入0.5kg的羽扇豆蛋白质浓缩物(约70％的羽扇豆蛋白质)和2.0kg的水。继续高速绞两分钟直到形成滑泽的乳液。然后冷却乳液并用作家禽肉馅的组分。
实施例2法兰克福香肠将1.75kg的猪腹肉50vl，1.5kg的猪肩肉80vl和0.5kg的牛腹肋肉70vl在具有l0mm盘的绞肉机中绞碎。绞碎的肉然后同0.05kg的羽扇豆蛋白质浓缩物(约70％的羽扇豆蛋白质)、0.9kg的水、0.1kg的腌渍用盐和0.1kg的调味剂一起放置在一个混合器中，混合两分钟。
然后加入0.1kg的土豆淀粉并继续混合一分钟。然后混合物通过一个带有0.5mm盘的乳液磨碎机并填入肠衣中。产品在80℃条件下蒸煮到内部温度为72℃，然后进行冷却并去皮。
实施例3非乳酱品将7kg的野油菜、大豆和棕榈油的混合物加热到45℃并混入0.1kg的奶味风味剂。将0.8kg的羽扇豆分离物(约90％的羽扇豆蛋白质)添加到2.1kg的水中并加热到80℃。该液相通过采用Y-Tron均质器慢慢加到油相中。然后将混合物注到容器中并冷却。
实施例4重构羽扇豆蛋白质组合物的制备(40％羽扇豆蛋白质)羽扇豆粉在95℃下蒸5分钟并通过测试来确定内源脂酶活性已被灭活。烫漂粉被分散到含有17％固体的水中并用氢氯酸调整到pH4.5。通过离心分离器去除分散物中的寡糖。产生的浆液被制成含有14％的固体，加入氢氧化钠调到pH8.5并通过刮板式热交换器将温度提高到90℃。然后通过加入氢氯酸中和浆液并进行喷雾干燥。
实施例5冰淇淋根据下列配方制备全脂冰淇淋水 47.5％两次分离的稀奶油25.8％糖 12.0％脱脂奶粉10.0％葡萄糖 4.0％乳化剂和稳定剂混合物0.5％风味剂/色素 0.2％如实施例4制备的羽扇豆蛋白质组合物能功能性取代脱脂奶粉和上述配方中的乳化剂/稳定剂混合物，而不降低质量。
权利要求
1．一种生产与油高度结合的羽扇豆蛋白质组合物的方法，包括步骤(a)将羽扇豆蛋白质组合物的含水浆液在碱性pH和高温下保温；和视需要而定地(b)中和经过处理的浆液以生产含有重构羽扇豆蛋白质的组合物。
2．一种生产与油高度结合的羽扇豆蛋白质稳定乳液的方法，包括步骤(a)将羽扇豆蛋白质组合物的含水浆液在碱性pH和高温下保温；(b)将重构羽扇豆蛋白质与油和水混合以形成与油高度结合的羽扇豆基乳液，其中步骤(a)中经过处理的浆液例如经中和以生产含有重构羽扇豆蛋白质的组合物(视需要而定地进一步包括蒸发和干燥经过中和的浆液的步骤(例如，通过喷雾干燥))。
3．一种生产羽扇豆蛋白质组合物的方法，包括步骤(a)提供含有至少部分变性的羽扇豆蛋白质的组合物；(b)将至少部分变性的羽扇豆蛋白质组合物的含水浆液在碱性pH和高温下保温；和视需要而定地(c)中和经过处理的浆液以生产含有重构羽扇豆蛋白质的组合物。
4．如权利要求1所述的方法，其中(a)该方法用来生产与油高度结合的羽扇豆蛋白质稳定乳液，该方法进一步包括将重构羽扇豆蛋白质与油和水混合以形成与油高度结合的羽扇豆基乳液的步骤；和/或(b)步骤(a)的羽扇豆蛋白质组合物至少部分变性。
5．如权利要求2所述的方法，其中(a)重构的羽扇豆蛋白质含有与油高度结合的羽扇豆蛋白质；和/或(b)步骤(a)的羽扇豆蛋白质组合物至少部分变性。
6．如权利要求3所述的方法，其中(a)重构的羽扇豆蛋白质含有与油高度结合的羽扇豆蛋白质；和/或(b)该方法用来生产与油高度结合的羽扇豆蛋白质稳定乳液，该方法进一步包括将重构羽扇豆蛋白质与油和水混合以形成与油高度结合的羽扇豆基乳液的步骤。
7．前述权利要求中的任意一项权利要求所述的方法，其中保温步骤是针对等电沉淀的羽扇豆蛋白质组合物进行的。
8．权利要求1-6中的任意一项权利要求所述的方法，其进一步包括从羽扇豆蛋白质组合物中去除寡糖和/或色素和/或风味剂的步骤，例如通过(a)等电沉淀/洗涤；和/或(b)醇洗涤；和/或(c)超滤。
9．如权利要求8所述的方法，其中去除步骤是在保温前或中和步骤后进行的。
10．权利要求1，5，6及其从属权利要求中任意一项权利要求所述的方法，其中与油高度结合的羽扇豆蛋白质组合物(a)是酪朊酸盐模拟物；和/或(b)能够形成稳定的乳液；和/或(c)能够形成含有比例为3∶1或更高(例如，4∶1或更高)的脂肪和水的乳液；和/或(d)能够形成蛋白质组合物∶水∶脂肪的比例(干基重)为1∶3∶12，1∶4∶16，1∶5∶20，1∶6∶24，1∶7∶28，1∶8∶32，1∶9∶36或1∶10∶40的乳液；和/或(e)能形成含有1重量份的蛋白质组合物(干基)和以下组分的乳液(ⅰ)至少5重量份的水和至少5重量份的脂肪；或(ⅱ)至少10重量份的水和至少20重量份的脂肪；或(ⅲ)至少15重量份的水和至少30重量份的脂肪；或(ⅳ)至少20重量份的水和至少40重量份的脂肪；或(ⅴ)至少2，5，10，50，100，200，300，400，500，600，700，800，900，1000或＞1000重量份的水加油(混合的)；和/或(f)能形成一种乳液，其中乳液中的脂肪∶水的比例是(ⅰ)大于1∶1；或(ⅱ)大于3∶2；或(ⅲ)大于2∶1；或(ⅳ)大于5∶2；或(ⅴ)大于3∶1；或(ⅵ)大于7∶2；或(ⅶ)大于4∶1；或(ⅷ)在2∶1至1000∶1或＞1000∶1之间变化；或(ⅸ)选自下列任意比例5∶1，10∶1，100∶1，200∶1，300∶1，400∶1，500∶1，600∶1，700∶1，800∶1，900∶1，1000∶1或＞1000∶1；和/或(g)在重量相当的基础上，超过大豆蛋白分离物与油的结合性能。
11．如权利要求10所述的方法，其中(b)步骤中的稳定乳液是固态或半固态(例如，质地上象干酪或奶油)。
12．如前述权利要求中的任意一项权利要求所述的方法，其中待处理的含水浆液的固含量是12-25％(重量)，例如，12-17％(重量)。
13．如前述权利要求中的任意一项权利要求所述的方法，其中碱性pH是7.5-9.5，例如，7.5-9.5(例如，大约8.5)和/或中性pH是6.5-7.5。
14．如前述权利要求中的任意一项权利要求所述的方法，其中高温是下列中的任意一种温度(a)25-35，例如，大约30℃(b)35-45，例如，大约40℃(c)45-55，例如，大约50℃(d)55-65，例如，大约60℃(e)65-75，例如，大约70℃(f)75-85，例如，大约80℃(g)80-95，例如，大约85℃。
15．如前述权利要求中的任意一项权利要求所述的方法，其中通过处理蛋白质的溶解度被降低而蛋白质与油的结合能力增强。
16．如前述权利要求中的任意一项权利要求所述的方法，其中保温和中和步骤是在不存在强剪切力的条件下进行的。
17．权利要求1-16中的任意一项权利要求所述的方法，其中羽扇豆蛋白质组合物产品或重构羽扇豆蛋白质组合物是(a)至少20％(干基重)的羽扇豆蛋白质；(b)至少30％(干基重)的羽扇豆蛋白质；(c)至少40％(干基重)的羽扇豆蛋白质；(d)至少60％(干基重)的羽扇豆蛋白质；(e)至少70％(干基重)的羽扇豆蛋白质；(f)至少90％(干基重)的羽扇豆蛋白质；(g)至少95％(干基重)的羽扇豆蛋白质；(h)大于95％(干基重)的羽扇豆蛋白质；(i)羽扇豆蛋白质浓缩物；(j)羽扇豆蛋白质分离物。
18．如前述权利要求中的任意一项权利要求所述的方法，其中保温步骤维持1-180分钟(例如，1-120，例如，1-60分钟)
19．权利要求1，3及其从属权利要求中的任意一项权利要求的方法，其进一步包括蒸发和干燥(例如，通过喷雾干燥)羽扇豆蛋白质组合物产品，重构羽扇豆蛋白质组合物或经过中和的浆液的步骤。
20．如前述权利要求中的任意一项权利要求所述的方法，其中步骤(a)中的羽扇豆蛋白质组合物是(a)通过处理去除了促进腐败的活性(例如，酶(例如，脂酶)活性)；和/或(b)通过处理基本上消除了酶(例如，脂酶)的活性；和/或(c)得自烫漂的羽扇豆源(例如，烫漂的羽扇豆渣)；和/或(d)酶-灭活的羽扇豆粉，例如其中羽扇豆蛋白质至少部分灭活(例如，作为处理，烫漂或酶灭活的结果)。
21．如权利要求2及其从属权利要求中的任意一项权利要求所述的乳液，其中乳液具有权利要求10中的(b)，(c)，(d)或(f)所定义的性质。
22．通过前述权利要求中的任意一项权利要求的方法获得的羽扇豆蛋白质组合物或乳液。
23．一种乳液(例如，如权利要求10中的(b)，(c)，(d)或(f)所定义的或如权利要求22所要求的)，其含有(a)一种羽扇豆蛋白质组合物(例如，如权利要求22所要求的)；(b)水；和(c)脂肪，羽扇豆蛋白质以足够能稳定乳液的量存在。
24．权利要求23所述的乳液，其含有1重量份的蛋白质组合物(干基)和(a)至少5重量份的水和至少5重量份的脂肪；或(b)至少10重量份的水和至少20重量份的脂肪；或(c)至少15重量份的水和至少30重量份的脂肪；或(d)至少20重量份的水和至少40重量份的脂肪；或(e)至少2，5，10，50，100，200，300，400，500，600，700，800，900，1000或＞1000重量份的水加油(混合的)。
25．如前述权利要求中的任意一项权利要求所述的乳液，其中乳液中脂肪∶水的比例是(a)大于1∶1；或(b)大于3∶2；或(c)大于2∶1；或(d)大于5∶2；或(e)大于3∶1；或(f)大于7∶2；或(g)大于4∶1；或(h)在2∶1至1000∶1或＞1000∶1之间变化；或(i)选自下列的任意比例5∶1，10∶1，100∶1，200∶1，300∶1，400∶1，500∶1，600∶1，700∶1，800∶1，900∶1，1000∶1或＞1000∶1。
26．如前述权利要求中的任意一项权利要求所述的乳液，其含有脂肪∶水比例的、乳蛋白模拟物(例如，酪朊酸盐)稳定的乳液。
27．如前述权利要求中的任意一项权利要求所述的乳液，其中蛋白质组合物包括(a)至少20％的羽扇豆蛋白质；或(b)至少25％的羽扇豆蛋白质；或(c)至少30％的羽扇豆蛋白质；或(d)至少35％的羽扇豆蛋白质；或(e)至少40％的羽扇豆蛋白质；或(f)至少45％的羽扇豆蛋白质；或(g)至少50％的羽扇豆蛋白质；或(h)至少55％的羽扇豆蛋白质；或(i)至少60％的羽扇豆蛋白质；或(j)至少65％的羽扇豆蛋白质；或(k)至少70％的羽扇豆蛋白质；或(l)至少75％的羽扇豆蛋白质；或(m)至少80％的羽扇豆蛋白质；或(n)至少85％的羽扇豆蛋白质；或(o)至少90％的羽扇豆蛋白质；或(p)至少95％的羽扇豆蛋白质。
28．如前述权利要求中的任意一项权利要求所述的乳液，其中蛋白质组合物是羽扇豆蛋白质浓缩物或分离物。
29．如前述权利要求中的任意一项权利要求所述的乳液，其中羽扇豆蛋白质是(a)基本上天然的状态；和/或(b)去苦味的。
30．如前述权利要求中的任意一项权利要求所述的乳液，其中羽扇豆蛋白质是等电沉淀的羽扇豆蛋白质。
31．权利要求30所述的乳液，其中羽扇豆蛋白质含有重构的羽扇豆蛋白质。
32．如前述权利要求中的任意一项权利要求所述的乳液，其为凝胶状态。
33．一种凝胶，其含有如前述权利要求中的任意一项权利要求所述的羽扇豆蛋白质或羽扇豆蛋白质组合物和水。
34．一种功能食品组分，其含有如前述权利要求中的任意一项权利要求所述的乳液或凝胶。
35．一种食料、饮料(例如，能量或运动饮料)或动物饲料，其含有权利要求23至34中的任意一项权利要求所述的乳液或凝胶。
36．一种权利要求35所述的食料，其包括(a)婴儿食品；或(b)焙烤产品(例如，面包、酵母发酵食品或蛋糕)或焙烤辅助产品(例如，蛋奶冻或焙烤夹心或食品表面装饰涂料)；或(c)稀面糊或面包屑；(d)谷类食品；或(e)糖果；或(f)香料或饮料乳液；或(g)水果夹心；或(h)浇汁，汤，调味汁或食品增稠剂；或(i)冷冻、冷却或室温稳定的浇汁，汤，调味汁或食品增稠剂；或(j)巴氏灭菌的、高压灭菌的或UHT处理的浇汁，汤，调味汁或食品增稠剂；或(k)粗粉或粗粉成分，例如，素食粉成分；或(l)肉类产品(例如，碎肉产品、香肠、肉馅、烤牛排、罐头肉、肉饼、鱼、肉酱和糊)；或(m)宠物食品；或(n)药品或营养药品(例如，保健食品)；或(o)土豆产品；或(p)乳制品(例如冰淇淋、甜食、牛奶饮料、牛奶和冰淇淋等的混合饮料、酸牛奶、干酪、干酪酱或调味液)；或(q)佐料(例如，色拉或低脂佐料)；或(r)点心或饼干；或(s)酱(例如，开胃菜或甜酱)；或(t)面食制品(例如，面条)；或(u)脂肪添加粉(例如，非乳奶油)；或(v)蛋奶火腿蛋糕或窝形奶油水果蛋糕；或(w)组织化植物蛋白(例如，组织化植物产品)；或(x)素食烤牛排；或(y)浆状物(例如，素食浆状物)或酱；或(z)蔬菜或肉的浸出汁；或(a’)低脂酱，干酪或奶油模拟物；或(b’)动物或鱼饲料(例如，鱼饵或诱饵)。
37．一种化妆品，其含有权利要求23至34中的任意一项权利要求所述的乳液或凝胶，化妆品例如是(a)雪花膏(例如，面霜)；或(b)唇膏；或(c)除臭剂载体；或(d)洗液；或(e)发胶；或(f)肥皂(例如，液体肥皂)；或(g)皮肤护理产品(例如，防晒剂)。
38．一种农作物保护组合物、农用化学品、杀虫剂、油回收组合物、模制品、铸成物、颜料、油墨、润滑剂、胶囊系列、吸湿剂，其含有权利要求21至34中的任意一项权利要求所述的蛋白质组合物、乳液或凝胶。
39．一种生产权利要求23至32中的任意一项权利要求所述的乳液的方法，其包括步骤(a)提供一种羽扇豆蛋白质组合物(例如，通过权利要求1、3及其从属权利要求中的任意一项权利要求所述的方法)；(b)将步骤(a)中的蛋白质组合物与油和水混合；(c)乳化步骤(b)中的混合物。
40．一种生产权利要求33所述的凝胶的方法，其包括步骤(a)提供一种羽扇豆蛋白质组合物；(b)将步骤(a)中的蛋白质组合物与水混合；(c)凝胶化步骤(b)中的混合物，例如通过加热。
41．如权利要求39或40所述的方法，该方法在加工食料、饮料或动物饲料过程中(例如，在混合，匀质、蒸煮或加热过程中)原位进行。
42．如权利要求39或40所述的方法，其中步骤(a)包括等电沉淀羽扇豆蛋白质的步骤。
43．如权利要求42所述的方法，其中步骤(a)进一步包括预处理步骤(a)提供羽扇豆籽；(b)将羽扇豆籽去苦味。
44．如权利要求41至43中的任意一项权利要求所述的方法，其进一步包括在没有强剪切力的条件下、通过等电后沉淀/洗涤步骤来重构等电沉淀的羽扇豆蛋白质(a)将等电制备的蛋白质的含水浆液在碱性pH和75-95℃的处理温度下保温1-120分钟(例如1至60分钟)；(b)中和处理了的浆液例如到pH6.8至7.0；和视需要而定地(c)蒸发中和了的浆液并进行干燥(例如通过喷雾干燥)。
45．权利要求44所述的方法，其中该含水浆液具有12-25％(重量)，例如，12-17％(重量)的固含量。
46．权利要求44或45所述的方法，其中碱性pH是7.5-9.0或9.5，例如，7.5-8.5。
47．权利要求44至46中的任意一项权利要求所述的方法，其中处理温度是80-95℃，例如大约85℃。
48．权利要求44至47中的任意一项权利要求所述的方法，其中通过处理，羽扇豆蛋白质的溶解度降低了。
49．通过权利要求39至48中的任意一项权利要求所述的方法获得的乳液或食料，饮料或饲料。
50．一种增强羽扇豆蛋白质组合物的油结合性能的方法，包括步骤(a)将羽扇豆蛋白质组合物的含水浆液在碱性pH和高温下保温；并(b)中和经过处理的浆液来生产含有重构羽扇豆蛋白质的组合物(和视需要而定地进一步包括蒸发和干燥(例如通过喷雾干燥)经过中和的浆液的步骤)。
51．一种增强羽扇豆蛋白质组合物的油结合性能的方法，包括步骤(a)提供含有至少部分变性的羽扇豆蛋白质的组合物；(b)将该至少部分变性的羽扇豆蛋白质组合物的含水浆液在碱性pH和高温下保温；并(c)中和经过处理的浆液来生产含有重构羽扇豆蛋白质的组合物(和视需要而定地进一步包括蒸发和干燥(例如通过喷雾干燥)经过中和的浆液的步骤)。
全文摘要
一定的羽扇豆蛋白质组合物显示出非常高的乳化稳定性能。这一特性赋予了比采用大豆蛋白质能够稳定的乳液含油比例更高的乳液的稳定能力。甚至,乳化性能接近或甚至超过通过比较昂贵的且经常出现问题的动物所得的蛋白质诸如酪朊酸盐获得的乳化性能。现已开发出一种生产这种与油高度结合的羽扇豆蛋白质组合物和乳液的方法。
文档编号A23C11/06GK1295440SQ99804484
公开日2001年5月16日 申请日期1999年3月31日 优先权日1998年4月3日
发明者C·S·菲切特, E·T·布蒂默, J·A·霍瓦德 申请人:纳幕尔杜邦公司