专利名称：向日葵种子的蛋白制品及其制备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种从向日葵种子获得蛋白制品的方法以及用该方法制备的具有改良的应用特性的蛋白制品。
背景技术：
蛋白制品广泛用作食品的营养生理或功能性添加剂。具有特别高蛋白品质的蛋白制品用作高等级食品添加剂(如婴儿食品、特种食品、运动营养)。而且，大体上这些蛋白制品在需要保证提供高品质蛋白的动物饲料的配制中也备受关注。其他蛋白制品表现出优良的功能特性并适合于例如稳定泡沫或乳剂或者用于制备凝胶。这些蛋白制品非常适合用作食品添加剂，而且还用作特种食品或用于功能性用途。基本上，能够区分动物和植物源的蛋白制品。动物源蛋白制品的实例如制备自鸡蛋、牛奶、乳清的蛋白制品以及来自屠宰场废弃物的明胶。此类蛋白产品的缺陷是它们自身特有的味道和气味，因此受限于某些用途。它们常常生产成本高又容易引起过敏，此外由于伦理原因而为某些顾客所排斥。在植物蛋白制品方面，蛋白浓缩物与蛋白分离物的区别在于它们制备的基础。与蛋白含量为60% -90%的植物蛋白浓缩物相比，蛋白分离物的高蛋白含量至少为90%。为了制备蛋白分离物，将蛋白质溶于水然后从水溶液分离。与提取的植物种子相比，它们具有改良的氨基酸组成和改良的营养及功能特性。市场上主要的植物蛋白制品有大豆蛋白制品即大豆蛋白浓缩物和分离物以及小麦面筋制品。此外，还有来自其他豆科蛋白的蛋白制品，如豌豆蛋白浓缩物。其他市场上已知的植物蛋白制品主要有来自诸如油菜种子和向日葵种子的脱油含油种子的蛋白浓缩物和蛋白分离物。现在这些种子几乎完全地用于生产油料。与大豆相反，所得的压榨和提取残留物(油饼和谷粉)尽管具有高营养功能和功能性潜力，但至今也未用于食品领域。原因之一是诸如多酚的令人讨厌的次生物质的比例会破坏产品的味道和颜色。按照现有技术，用己烷将含油种子和豆科作物脱油。豆科作物种子经过去皮、切片并在提取设备中用己烷进行提取。含油种子经去皮并直接脱油或者通过机械部分脱油(预压榨)并通过提取完全脱油，由此需要将油饼在提取前破碎以允许进行提取。还进行完全压榨至残留油含量为约5%而无需后续提取，由此压榨机中的残留油含量(油饼、谷粉)降低了贮藏稳定性。目前，主要将向日葵种子的全部或最多2/3的脱壳部分用于脱油。更具体地，对于压榨即完全压榨或作为部分脱油的预压榨，高外壳含量被认为是必要的。油饼和谷粉在这些情况下是暗色的并具有极高的粗纤维含量。因此，它们不适合制备高价值的蛋白粉末和浓缩物。有几种从制备向日葵油的残留物中分离蛋白质的方法。首要问题是去除有问题的多酚，主要是绿原酸，其会破坏向日葵蛋白分离物的颜色。迄今为止有用包括水和醇在内的各种溶剂进行提取来从脱油的向日葵谷粉除去多酚。从向日葵种子和油饼或谷粉获得蛋白分离物特别困难，这是因为向日葵蛋白的低溶解度而需要使用碱或盐。这涉及用于蛋白制品的特别大的用水量(洗涤)，以及相关的高蛋白损失，这增加了蛋白分离物的制备成本并由此减少了它们的应用范围。为了后续的蛋白提取以及从这样预处理的材料获得蛋白分离物，从脱油的向日葵种子除去颜色活性酚物质，测试了各种水醇混合物，更具体地，测试了与含盐酸的水的各种比例的丁醇、95% (ν/ν)比例的乙醇、异丙醇(70% ν/ν)和甲醇(80% ν/ν)。用这些溶剂提取的缺陷是通过溶剂处理的大量蛋白变性，从而蛋白的溶解度大大地降低。结果是蛋白分离物制备中的蛋白后续提取以及它们的功能特性大大受限。W002/060273A1公开了一种从向日葵种子中获得蛋白含量大于90 %的蛋白分离物的方法。为此，将蛋白以水性方式提取并通过在低温下用醇沉淀而获得蛋白。这些方法由于冷却的能源消耗而成本高昂，并因此限制了其应用。通过干和湿加工从向日葵种子获得蛋白浓缩物，由此蛋白保留在残留物中。高比例的不期望次生物质限制了它们在食品领域中的应用。总体而言，具有低纯化水平的已知植物蛋白浓缩物在它们的功能特性方面受到限制，和/或含有一定比例的不利组分，这对包含它们的食物的营养价值、颜色、气味和/或味道有非常不利的影响。因此，向日葵种子的蛋白浓缩物具有有限的应用并仅能以低浓度使用。本发明的目的在于提供一种制备感官上具有吸引力并能广泛应用的蛋白制品的低成本方法。
发明内容
本发明的目的是通过完成权利要求1所述的方法而实现的。其他权利要求提供了所述方法的实施方式的优选实例、可以用所述方法制备的蛋白制品及其优选实施方式、以及可以用所述蛋白制品制备的产品。在本发明从向日葵种子获得蛋白制品的方法中，进行至少以下步骤-将向日葵种子脱壳至残留外壳含量为<5重量％，或者提供残留外壳含量为 <5重量％的脱壳向日葵种子(在每种情况中为脱壳后立即获得的相对于种子部分的总质量)；-通过压榨将脱壳向日葵种子机械脱油至所述脱壳向日葵种子的脂肪或油含量为 10-35重量％ ；以及-通过用至少一种溶剂进行一个或多个提取步骤以获得作为蛋白制品的脱油含蛋白粉末。进行所述方法的提取步骤的中至少一个，从而使得部分脱油的脱壳向日葵种子进
一步脱油。可以通过低残留外壳含量与机械部分脱油至指定残留油含量的组合而获得的蛋白浓缩物，在外观和功能上均具有非常有利的特性以用作食品和动物饲料。所述方法允许特别温和地处理蛋白，其中在机械和/或进一步脱油过程中避免了可能导致不期望的蛋白修饰和风味变化的过高温度。优选将向日葵种子机械脱油至指定残留油含量，从而获得厚度为0. 24cm、优选 0. 5-2cm的机械性质上稳定的油饼。这使得后续加工步骤简化，因为进一步的提取可能由于油饼的孔隙率和厚度而省去。本发明的方法允许温和地产生制品，其中以给定的方式允许蛋白变性。以这样的方式进行部分脱油和一个或多个提取步骤脱油含蛋白粉末中的蛋白变性程度(相对于所述方法的起始产品)为最大40%，优选10%-30%。这可以获得具有广泛应用范围的高品质和良好感官价值的蛋白制品。优选在几个提取步骤用溶剂或溶剂混合物进行提取，所述提取步骤包括使用亲脂溶剂或溶剂混合物的至少一个亲脂提取步骤与使用亲水溶剂或溶剂混合物的至少一个亲水提取步骤的组合。此外，优选在最后的提取步骤中提高提取溶剂的浓度至这样的程度随后的干燥可以以特别简单和温和的方式进行。可以这种方法从向日葵种子制备的蛋白制品的蛋白含量为至少50%。低成本制备是可能的，因为可以避免如在蛋白分离物情况下所需的高程度纯化。令人惊奇地，尽管有高比例的非蛋白物质，所述蛋白制品所表现的特性与从这些原料制备已知蛋白分离物很相似，或者比它们应用方面更广。由于水化形式的浅色以及平衡的功能谱、油结合和乳化功能特性，所述蛋白制品可以广泛地用于包括食品和动物饲料在内的领域，以结合水和/或油和/或形成乳剂。所述蛋白制品适合替代原先用于这些功能和诸如鸡蛋、牛奶、大豆蛋白分离物形式的大豆等的动物或植物源的其他制品。即使是生产成本特别低的向日葵种子粉末的形式即直接用所述方法获得的脱油含蛋白粉末，蛋白制品在颜色和功能特性方面也具有令人惊讶的特性，这允许蛋白粉末直接用于许多食品和动物饲料。如果蛋白制品没有植物或种子自身的香味，更具体地说，如果其基本上无气味和/ 或基本上是味道中性(geschmacksneutral)的，则这些蛋白制品的用途范围还可以进一步扩大。这防止将蛋白制品加入到食物或饲料产品中时发生不期望的味道和气味变化。应用范围还可拓展到起泡功能，从而蛋白制品可以用于代替例如鸡蛋清或其他起泡添加剂以制备泡沫样食品。优选地，蛋白制品具有低脂肪含量以保证蛋白制品的良好储存稳定性。优选地，蛋白制品还具有低含量的肌醇六磷酸、低聚糖和/或酚酸。这样可以降低消化时破坏营养物质利用的物质的含量。
下面将结合附图对所述制备方法及制备的蛋白制品进行更详细的描述，其中图1示出本发明方法的工艺顺序实例的流程图，其包括含有油中的酚酸的向日葵种子、多酚和蛋白浓缩物的分级以及任选地进一步分级为蛋白分离物；斜体表示各个级分可能的用途；图2是确定对于机械稳定性以及保留油饼可提取性和所得制品功能特性的最佳压榨程度的示意图；以及图3示出本发明方法的加工顺序的另一实例，其包括以下阶段脱壳、压榨和己烷提取(或者用Sc(X)2或醇脱油)，随后的醇-水提取、醇-水置换干燥，以及随后的精磨和 /或筛分。
具体实施例方式本发明的方法可以通过例如下面的方式完成。首先，优选可食用类型的向日葵种子或具有浅色外壳的向日葵种子。但是也可以使用普通和高油类型的向日葵种子。在不溶解或仅溶解非常少量的蛋白的条件下，在提取器中用不同溶剂连续地提取准备的原料。这减少了蛋白的损失和修饰。特别有利的是用诸如乙醇、丙醇、异丙醇的醇进行溶剂提取。对于各种溶剂可以使用几种提取装置。这同样适用于干燥装置。整体方法示于图1，其包括三个步骤原料的选择和准备、机械部分脱油以及提取。图3示出了另一具体实例。1.原料的选择和准备通过适合的脱壳技术大量地将外壳分离，从而残留外壳含量相对于获得的脱壳种子部分为<5重量％，优选< 1重量％。特别有利地，选择容易脱壳的原料类型和品种，更特别地选择可食用的种子而不是油类种子。在本专利申请中，残留外壳含量的细节与脱壳后就获得的种子部分的总质量有关。2.机械部分脱油通过螺杆压榨机压榨具有低残留外壳含量的向日葵种子，控制温度/冷却至低于 80°C，优选低于60°C，更优选低于50°C。通过这种方法减少了美拉德反应和其他蛋白的修饰，这是诸如多酚的其他次生物质与蛋白的反应。进行压榨至残留油含量为10-35重量％，优选12-25重量％，特别优选17-25重量％。用一定压榨形状或管口(dilse)进行压榨，这允许形成稳定的油饼，如粒料(Pellet) 或条带形式，尽管没有过度压榨在一起但仍表现出一定的孔隙率。通过选择合适的压榨配置(特别是管口形状)，具有上述残留油含量的粒料令人惊奇地良好结合在一起，尽管低外壳含量允许用溶剂进一步脱油然后进行粉碎。本发明人发现，由于螺杆压榨机中的上述机械部分脱油，实现了良好的种子浸渍和用于提取的有利产品形式，从而可以省去用于随后的提取阶段的进一步粉碎或准备。如图2所示，据发现， 实现的残留油含量与机械特性有关，因为油饼特征在理想情况下存在最佳的脱油程度。在该实例中，脱油的最佳程度是残留油含量为约17-20重量％。对进一步的提取步骤的效率特别有利的是，将机械部分脱油进行至所述脱壳向日葵种子中的脂肪或油含量，其中通过压榨获得的稳定油饼的厚度为0. 24cm，优选 0. 5-2cm。以一定的压榨形状或管口进行压榨，这允许形成稳定的油饼，如粒料或条带形式。 特别有利地，使用具有圆孔凹模或管口的螺杆压榨机或者具有圆形管口的挤压机进行压榨，从而获得的压榨产品是圆形截面直径为5-20mm的条带形式。通过选择合适程度的压榨使残留脂肪含量为12-25%，获得具有对提取仍然足够的孔隙率和良好稳定性的压榨产品。 获得的压榨条带的断裂强度为2-10N/mm2，理想地为4_8N/mm2，并且容重为300_500kg/m3。3.准备的种子或油饼粒料的提取优选地，以这样的方式通过至少两种不同极性的提取溶剂的组合进行进一步提取在油之前、与油一起或在油之后提取获得的亲水次生物质。下面，将可以用于提取的所有纯流体和溶液(例如有机溶剂或水和水溶液或超临界气体)和流体混合物指定为提取溶剂。通过提取溶剂的连续进行至少两次极性交换。这可以通过将之前存在的提取溶剂与后一提取溶剂混合，或由后一提取溶剂代替而突然或持续地完成。因此，可以考虑符合食品法规的所有溶剂和混合物，更具体地为下列按极性或水中的溶解性降低顺序(从亲水至亲脂)的水、酸、醇、酯、诸如丙酮的酮、醚、诸如正己烷和异己烷的烷烃，以及超临界流体和气体，如scC02(超临界CO2)),其最大的临界点趋向于是亲脂的，而且其极性可以通过增加压力向亲水方向改变，以及通过提高温度而进一步改变。因此，可以例如进行下面的步骤，由此优选地以这样的方式选择亲水和亲脂步骤的顺序总提取产生最大收率(即用纯溶剂获得至少90%的收率)。-中等亲水次生物质的提取，更具体地以蛋白不会溶解或仅有微小程度溶解的浓度通过醇优选异丙醇、乙醇或甲醇来提取酚酸和芳香物质。为此，醇浓度设定为为大于 60%，优选为60-80% (醇在提取溶剂中的ν/ν浓度)。也可以使用ScCO2作为溶剂，优选温度为40-80°C，压力为大于300xl05Pa，更优选的压力为350_800xl05Pa，由此增加压力表现出更大亲水特性。-用亲脂溶剂提取亲脂组分以完全脱油至残留油含量为最大5%(根据Caviezel 的BUchi方法)。可以在31-60°C的温度和74-350x10^1的压力下，使用例如己烷、纯醇 (> 95% )或Sc(X)2作为亲脂溶剂。通过这种方法特别地提取油、磷脂和诸如类胡萝卜素的其他亲脂组分。-如果必要，在第二提取后重复第一提取。如果必要，在亲水提取前也可以进行亲脂提取。在初步处理后，更具体地在机械初步脱油和/或在油提取时，通过存在的残留水有利地改变提取溶剂的极性，从而在提取过程中以单独加入的溶剂获得实际提取混合物的不同极性。当使用超临界气体，更具体地超临界二氧化碳(ScCO2)时，仅通过改变压力和温度就可以改变极性，从而无需加入另一溶剂。通过连续地置换结合原料的水，能够或多或少地连续改变极性。特别有利地，首先设定更多的亲水极性，从而原料中结合的残留水可以以这样的方式用于调节极性可以提取亲水物质而无需进一步加入水或仅加入很少的水。令人惊奇地，在向亲脂阶段转换时，这同时减少了残留水含量，从而有利于亲脂提取。由于在第一提取之前或期间除去了水，所以可以省去通常在脱油前其他方式的干燥。通常，压榨后的调湿 (Konditionierung)是必要的，因为随着油饼中相对水含量的增加，用亲脂溶剂脱油会变得更加困难，这是因为降低的油含量和所得的较低的总质量。特别有利地，第一溶剂或第一溶剂的残留物如醇或醇-水混合物由随后的第二溶剂置换。有必要用醇完全置换水以避免水在随后提取中的负面影响。增加第一提取中的醇浓度直至醇可以被更亲脂的溶剂所溶解。利用ScCO2，各种压力阶段的选择性分离允许大幅度地分离醇相。由于原料中所含的水或加入的水或其他共溶剂，可以进一步调整溶液性质以获得中等极性的物质。通过组合高压(> 500xl05Pa)和40-60°C的温度，可以实现酚酸和次生油物质更好的提取速率。向超临界相中引入第二溶剂(除了水之外)也可以改进酚酸和诸如色素和芳香物质的其他次生物质的提取。特别有利地，设定使用Sc(X)2的提取条件，从而水和醇残留物自萃余物(Raffinat)中被连续地置换，并在高温下溶解然后变得过剩。通过这种方法，即使当利用水作为夹带剂/改性剂时，也可以省去萃余物随后的干燥。通过提取溶剂进行水性醇提取的几个提取步骤，由此至少在最后的从一个至下一个提取步骤的转换中，提取溶剂中的醇含量增加至最大，即高达水性共沸物的浓度，例如在乙醇的情况下为96% (ν/ν)，从而提取混合物中的醇浓度增加至大于90% (ν/ν)。这由于要除去的残留水比例的降低而允许随后特别温和的干燥，其蒸发比醇更缓慢而且温度更高。可以用仅一种溶剂进行进一步的提取(在机械部分脱油后)，更具体地用己烷，以获得脱油含蛋白粉末。在这样的条件下进行提取，即没有或仅有少量蛋白溶解，和没有或仅有最少的蛋白破坏，和没有或仅有少量的不期望的化学反应发生，如美拉德反应或酚酸的迈克尔加成 (例如可测量的最多少20%的游离酚酸和/或可用的赖氨酸和/或可减少的糖和/或最大多10%的赖丙氨酸或美拉德产物)。而且，在设置的温度下不会有加热引起提取的物质的芳香改变发生。为此，保持温度低于80°C，更佳地<60°C，理想地低于40°C。如果，进行己烷脱油，则可以通过施加真空(100-800hPa，优选200-500hPa，特别优选200hPa)来进行完全的脱溶剂化，由此可以在最高60°C下进行脱溶剂化。对于其他的溶剂也可以有利地施加真空以允许在较低的温度下进行脱溶剂化。已证实，对于向日葵种子蛋白，相对于所述方法起始产品的蛋白，限定的变性为 5% -40%，有利地为10% -30% (例如，对于诸如蛋白溶解性的功能特性，可测量的偏差为最大30 %，更佳20 %，最佳10 % ；以及用诸如DSC的热分析的方法测量，最多30 %的更多蛋白变性)，是特别适合在更广的范围中应用的。提取顺序也可以相反地进行，如果例如提取物有特殊的用途。在第一步骤中完全脱油对于获得作为功能性食品添加剂或用于化妆品或技术应用的次生物质是有利的。特别有利的是用超临界CO2脱油、随后的(水性)醇溶剂提取和最后的SCCO2处理的组合以同时脱溶剂和干燥来稳定终产品。优选地使用上述组合，从而所有提取连续地在一个容器中进行，并仅改变溶剂、温度和压力。令人惊奇地，可以同时获得有价值的蛋白和酚级分，并用于各种食品用途。醇中所含的次生物质可以直接用于高价值用途或进一步加工。特别有利地还有在提取多酚之前或期间使用scC02，因为通过氧气的置换作用而防止氧化。还令人惊奇发现，当使用醇时，与纯己烷提取相比，可以改善磷脂的损耗，这进一步提高脱油粉末的感官质量。还证实，可以获得不含加热导致的芳香物质的蛋白级分，并且通过感官上中性的蛋白产品的使用可以改善在食品中的应用。同时保留了蛋白的功能特性。通过上述制备方法，可以获得一种向日葵蛋白制品，与例如经过水性分级和繁琐的分离方法获得的蛋白分离物相比，其特征在于平衡的营养价值特征和功能应用谱。无需为例如获得高蛋白含量的蛋白分离物而进一步加工，所述蛋白制品依然适合用作食品或动物饲料添加剂。令人惊奇地，即使其并非蛋白分离物，所述蛋白制品仍具有蛋白分离物的功能特性。所述蛋白制品是中性、浅色的，并基本上不含感官上不期望和破坏营养的次生物质。更具体地，向日葵蛋白浓缩物几乎没有自身的气味或味道。特别令人惊奇地，甚至脱油的向日葵蛋白粉末(SFPF)具有非常吸引人的颜色和非常显著的功能特征，并且还适合于众多食品和动物饲料应用。下面，为了定量表征制备的蛋白制品，使用下面的测定方法-蛋白含量蛋白含量定义为通过氮的测定乘以系数6. 25而计算的含量。蛋白含量可以表示为例如相对于干物质(Trockenmasse，TS)的百分比。-颜色观察到的颜色通过使用CIE-LW颜色测量(cf. DIN 6417)定义，其中L*轴表示亮度(黑为0，白为100)，f轴表示红和红部分，b*轴表示蓝和黄部分。-蛋白溶解度蛋白溶解度的测定使用Morr等人1985年的测定方法(参见文献Morr C. V.， German B. , Kinsella J. Ε. , Regenstein J. Μ. , Van Buren J. P. , Kilara Α. , Lewis B. Α., Mangino Μ. Ε. "A Collaborative Study to Develop a Standardized Food Protein Solubility Procedure，，·Journal of Food Science, vol.50(1985)pages 1715-1718)。 为此，将蛋白制品在室温下悬浮于0. IM NaCl溶液中至质量体积比为1 25_1 50 (w/v) (即l_2g的蛋白制品比50ml溶液)，用0. IMHCl或NaOH溶液在pH值为7的条件下保持约 60分钟，并以约200rpm搅拌，然后在2万倍重力加速度(20，000g)下将不溶沉淀离心15分钟。可以用例如百分比表示蛋白溶解度，其中的蛋白溶解度是指，如果使用上述方法，在澄清上清中发现制品中的蛋白。-水合水合能力使用下述测定方法确定(以下也称为AACC测定方法)=American Association of Cereal Chemists,"Approved methods of the AACC"10th edition,AACC. St Paul, MN, 2000b ；Method 56-20. "Hydration capacity of pregelatinized cereal products”。水合能力以ml/g表示，即每克制品结合水的毫升数，按照AACC测定方法是通过如下步骤确定在20°C下，将约40ml水与约2g蛋白制品混合10分钟并以IOOOg离心15 分钟后，水饱和的沉淀的重量减去干燥制品的重量。-油结合油结合能力的测定按照下述测定方法进行(以下也称为脂肪结合测定方法) Ludwig I. , Ludwig E. , Pingel B. "A micromethod for determining the fat binding capacity，，Nahrung/Food 1989，33 (1)，99。油结合能力可以以ml/g表示，即每克制品结合油的毫升数，按照上述测定方法通过以下步骤确定在20°C下，将15ml玉米种子油与1. 5g蛋白制品混合1分钟并以700g离心15分钟后，结合了油的沉淀的体积。-乳化能力乳化能力的测定是通过这样的测定方法进行(以下称为电导率测量方法)其中在PH为7的条件下，将玉米种子油加入100ml的蛋白制品悬浮液中直至水包油乳液的相转化。乳化能力定义为该悬浮液的最大油吸收能力，这通过相转化时电导率的自发降低而狈Ij定(参见文献Wasche A, Miiller K，Knauf U. "New processing of lupin protein isolate and functional properties，，，Nahrung/Food，2001，45，393-395)，并且可以表不为ml油/g，即每克蛋白制品乳化的油的毫升数。
-泡沫活性泡沫活性以百分比表示，即测量如下搅拌的pH7的5%溶液的体积增加在带有搅拌器(金属丝搅拌器)的Hobart 50N标准食物加工机(5L体积的钢制容器)中以3档 (59 Irpm)搅拌8分钟。-泡沫密度泡沫密度以g/ml表示，即每单位体积的泡沫质量，并且在如下搅拌pH7的5%溶液后测量在带有搅拌器(金属丝搅拌器)的Hobart 50N标准食物加工机(5L体积的钢制容器)中以3档(591rpm)搅拌8分钟。-泡沫稳定性泡沫稳定性以百分比表示，并测量为如下搅拌pH7的5%溶液后1小时内，IOOml 泡沫的体积减小在带有搅拌器(金属丝搅拌器)的Hobart 50N标准食物加工机(5L体积的钢制容器)中以3档(59Irpm)搅拌8分钟。-脂肪含量脂肪含量在样品的浸渍和脂肪酸的皂化后进行测定，例如按照Caviezel方法 (描述于 DGF “Method of Caviezel ” DGF K-I 2c (00) · In the Deutsche Gesellschaft fiir Fettwissenschaft e. V. Miinster. DGF standard methods, 2ndedition, Stuttgart :WVG 2004)-为了比较目的，使用了下述商业制备的产品-Pisane⑧豌豆蛋白分离物(Cosucra生产)-SUPRO EX33大豆蛋白分离物(DuPont生产)-酪蛋白钠(喷雾干燥)，Rovita的FN5S按照本发明的制备方法，可以从向日葵种子制备具有下述特性的蛋白制品外观-可流动形式，如薄片、颗粒、粉末或其他颗粒形式-颜色是白色至米黄色，浅灰或浅黄，可能具有最大5%w/w、优选低于2% w/w比例的较深颜色颗粒。亮度ΙΛ按照CIE-LW颜色测量方法测量为至少70的值，即L* > = 70。下面为L*、a*和b*值的典型实例L* > = 80，-5 < a* < +5，-5 < b* < +20 ；优选L* > = 85，-3 < a* < +3，-2 < b* < +15 ；特别优选L* >= 90，-1 < a* <+1,0 < b* <+10。组成-相对于干物质(TS)，TS中的蛋白含量低于90%，优选低于80%。通常蛋白含量相对于TS为50-70% O-相对于TS，总疏松材料含量为10-40%，优选相对于TS为10-30%。-通过例如索格利特提取后的重量测定，相对于TS，脂肪含量低于3%，优选低于1%。-相对于TS，总糖含量低于15%，优选低于5%，特别优选低于2%。-不期望的物质，更具体地为破坏营养的物质的含量 相对于TS，肌醇六磷酸含量低于5%，优选低于2%，特别优选低于1%。
相对于TS，棉子糖含量低于5%，优选低于2. 5 %，更优选低于0. 5%。 相对于TS，酚酸含量(绿原酸测定)低于5%，优选低于2%，特别优选低于 0. 5%。-相对于TS，木素含量低于6%，优选低于4%，特别优选低于3 %。-通常，向日葵蛋白粉末(SFPF)中的蛋白和木素含量低于向日葵蛋白浓缩物 (SFPC)，而SFPF中的脂肪、糖和酚酸含量则比SFPC高。功能特件-蛋白溶解度按照PNG测定方法测定的蛋白溶解度为大于30%，优选大于40%。通常的蛋白溶解度为30-60%。-水合按照AACC测定方法测定的水合能力为至少aiil/g，优选至少:3ml/g。对照测量表明，按照AACC测定方法测定，制品的水合能力是Pisane 的水合能力的至少30%。-油结合按照脂肪结合测定方法测定的油结合能力为至少lml/g，优选至少％il/g。对照测量表明，按照相同的方法测定，油结合能力是Pisane⑧或Supro EX33的油结合能力的至少 100%。-乳化能力按照电导率测量方法测定的乳化能力为至少400ml油/g，优选至少500ml油/g。 对照测量表明，按照相同的方法测定，乳化能力是酪蛋白钠FN5S的乳化能力的至少40%。-起泡特性 泡沫活性泡沫活性为至少1000%。在带搅拌器的Hobart 50N标准食物加工机中以3档搅拌3分钟的新鲜鸡蛋清的对照测量表明，蛋白制品的泡沫活性为鸡蛋清泡沫活性的至少 50%，或者甚至至少60%。 泡沫密度泡沫密度为80_110g/l。在带搅拌器的Hobart 50N标准食物加工机中以3档搅拌3分钟的新鲜鸡蛋清的对照测量表明，泡沫密度为搅成糊状的鸡蛋清泡沫密度的 80-110%。 泡沫稳定性泡沫稳定性为至少80%，优选至少90%。其通常相当于搅成糊状的鸡蛋清的泡沫稳定性的至少90 %，这通过在带搅拌器的Hobart 50N标准食物加工机中以3档搅拌3分钟后1小时内，IOOml搅成糊状的鸡蛋清的体积减少来测量。感官特性除了颜色浅，蛋白制品特别是SFPC形式的蛋白制品基本上没有气味并且是味道中性的。更具体地，其没有植物和种子固有的香味。因此，不存在豆样或草的气味和味道， 而且也感觉不到苦味。感官测试由经训练的测试人员比较蛋白制品和合适的参考物质的特定味道或香味印象并以1-10尺度进行评价(1 =没有感觉，10 =感觉强烈)，其中参考物质的选择使得要测试的味道或香味印象评价为至少8，表明蛋白制品的值是3或更小(通常为1)。要测试的味道或香味的实例为-用大豆比较豆样味道-用青椒或青豌豆比较绿草的味道-用0.咖啡因水溶液比较苦味。蛋白制品的颜色、固有味道和固有气味是这样的当加入食品和动物饲料时，不会对最终制品的外观、气味或味道产生以正态统计方法显著的负面变化。感官测试表明，使用蛋白制品在食品中产生的味道和香味的变化限制为这样程度与不含蛋白制品的食品相比，经训练的测试人员可以在1-10尺度的最多3个步骤，更好地最多1个步骤(几乎不再有可感觉的变化)中确定上述味道和香味的变化。在所述方法中，通过使用醇或与种子自身的水混合的醇溶液，除去了大部分植物芳香物质和诸如酚酸的其他次生植物物质。通过这种方法获得了浅色、褪色稳定并且几乎无气味和味道中性的粉末。令人惊奇地，通过用其他低分子量组分，更具体地是所含的糖的联合提取使得萃余物/萃余物/粉末的蛋白含量可以增加至大于或等于60%的比例，从而无需进一步加工阶段就获得了高质量的稳定蛋白浓缩物。醇、水或水-醇相中可以存在糖/低聚糖和诸如酚酸的次生植物物质。特别有利地，例如在后续干燥中，为了制备其他应用形式，糖物质可以用作酚物质的载体物质。通过选择性吸附、结晶或沉淀，可以进一步纯化或分离两种级分以分别使用这两种级分。本发明人还发现，在脱油谷粉/粉末的进一步湿加工中用ScCO2提取由于减少了令人讨厌的次生物质的量而具有特别的优点，因为谷粉中所含的(X)2还在后续加工中由于限制了氧化过程而具有稳定效果。如果在Sc(X)2处理后直接包装获得的制品则可见另一优点。令人惊奇地，它们在未提供额外的保护气体的情况下受到直接抗氧化的保护作用。部分通风或与其他的保护气体的组合仍然具有优势。还发现可以通过调节粒径来改变蛋白制品的功能特性。通过向日葵蛋白粉末或浓缩物的合适精细粉碎或者通过粒径或颗粒密度的分级，可以为满足不同需求而具体地调节水合或乳化能力。特别有利地，设定< 500 μ m的粒径或分离粒径< 500 μ m的级分。按照本发明的方法可以利用最少量的水来制备高质量向日葵蛋白制品，其令人惊奇地具有与蛋白分离物同样好的特性，尽管它们具有较低的蛋白含量。借助该技术，向日葵种子几乎完全地分级至用于能量和技术用途的营养和功能上具有价值的食品成分和级分中，由此蛋白的收率特别高。还发现获得的含糖醇溶剂可以直接用于发酵为生物乙醇。本发明人还发现通过非极性反应获得并含有己烷的油可以不经进一步加工就用于加入或制备生物柴油，或直接用作燃料。在本发明方法另一有利实施方式中，连续地安排提取，从而可以用超临界CO2同时提取结合于谷粉中的残留醇，因而可以省去后续的蒸馏或纯化阶段。本发明人发现，通过非极性提取获得并含有醇残留物的油令人惊奇地适合于进一步加工为生物柴油，并能直接用于脂肪的基于使用醇的酶促再酯化过程。在一特别有利的方式中，夹带入油中的任何醇部分未被除去，而是留在其中并在再酯化过程后用于油的进一步加工为生物柴油。实施例实施例1 脱油的脱壳向日葵种子的醇提取的向日葵种子蛋白浓缩物在约40°C (士 5°C)的温度下，在具有5mm直径管口的螺杆压榨机中，将纯度为 99. 9%即外壳含量<0. 的脱壳可食用种子脱油至残留脂肪含量为23%，并且将获得的条带状压榨产物用己烷在索格利特提取器中脱油36小时并在室温下干燥以去除己烷残留物。将从含有酚酸的脱壳可食用种子获得的己烷脱油的向日葵谷粉在索格利特提取器中用甲醇(95%)提取，由此醇浓度通过水的提取由最初的约80% (ν/ν)增加至约95%。油浴的温度为约85°C，提取温度为20°C (冷却)至最高65°C (甲醇的沸点=65°C )。12个循环后终止提取，几个循环后提取物不再显现黄色。这样获得的向日葵蛋白浓缩物为精细的浅色粉末，其蛋白含量为>60%。下表示出了组成
权利要求
1.从向日葵种子获得蛋白制品的方法，其包括至少以下步骤-将所述向日葵种子脱壳至残留外壳含量为<5重量％，或者提供残留外壳含量为<5 重量％的脱壳向日葵种子；-通过压榨将所述脱壳向日葵种子机械部分脱油；-进行使用至少一种溶剂的一个或多个提取步骤以获得作为蛋白制品的脱脂含蛋白粉末，其中所述提取步骤中的至少一个使得部分脱油的脱壳向日葵种子进一步脱油；-其中将所述机械脱油进行至所述脱壳向日葵种子的脂肪或油脂含量为10-35重量％。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述部分脱油进行至所述脱壳向日葵种子的脂肪或油含量，其中通过压榨获得了厚度为0. 24cm、优选0. 5-2cm的油饼。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中将所述部分脱油进行至所述脱壳向日葵种子的脂肪或油含量为12-25重量％，优选17-25重量％。
4.根据权利要求1-3之一所述的方法，其中所述部分脱油产生了条带形式的油饼， 其具有直径为0. 44cm、优选0. 5-2cm的大致上圆形截面，或者在至少一个维度上边长为 0. 44cm，优选0. 5-2cm的多边形截面，所述油饼的断裂强度为2_10N/mm2、更佳为4_8N/mm2。
5.根据权利要求1-4之一所述的方法，其中将所述向日葵种子脱壳至残留外壳含量为 < 1重量％，或者提供残留外壳含为< 1重量％的脱壳向日葵种子。
6.根据权利要求1-5之一所述的方法，其中使用可食用的向日葵种子。
7.根据权利要求1-6之一所述的方法，其中在所述部分脱油和进一步脱油中，将所述脱壳向日葵种子的温度保持为10°c -80°c。
8.根据权利要求1-7之一所述的方法，其中在所述部分脱油和进一步脱油中，将所述脱壳向日葵种子的温度保持为彡70°C，优选彡60°C。
9.根据权利要求1-8之一所述的方法，其中所述部分脱油和所述一个或多个提取步骤的进行使得所述脱脂含蛋白粉末中的蛋白的变性程度为最大40%、优选10% -30%。
10.根据权利要求1-9之一所述的方法，其中几个提取步骤包括使用亲脂溶剂的至少一个亲脂提取步骤与使用亲水溶剂的至少一个亲水提取步骤的组合。
11.根据权利要求10所述的方法，其中通过所述亲水提取步骤从所述含蛋白粉末除去非蛋白物质，并且蛋白主要保持不溶(即最大10%蛋白损失)，其中使用每升溶剂的醇部分为600-800ml的水性醇溶剂作为亲水溶剂。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中用含醇的溶剂进行几个亲水提取步骤， 其中在至少一个从一个到下一个亲水提取步骤的转换中，增加了所述含醇的溶剂中的醇含量。
13.根据权利要求12所述的方法，其中在第一亲水提取步骤后残留水含量为20-30%， 并且通过使用亲水溶剂的进一步提取使其降低至5-10%。
14.根据权利要求1-13之一所述的方法，其中改变了所述含蛋白粉末的粒径，或者通过粒径或颗粒密度分离所述含蛋白粉末，以改变所述含蛋白粉末的功能特征。
15.根据权利要求14所述的方法，其中将所述含蛋白粉末的粒径减小至<500μπι，或者分离具有这种粒径的级分。
16.根据权利要求1-15之一所述的方法，其中通过在低于70°C的温度下施加真空来除去提取残留物中保留的溶剂。
17.根据权利要求16所述的方法，其中设置了200-800hI^的真空和40_65°C的温度。
18.从向日葵种子制备的蛋白制品，相对于干物质，其蛋白含量低于90%，由此所述蛋白制品按照CIE-LW颜色测量所测定的亮度L*为至少70，并且表现出至少水合、油结合和乳化功能特征。
19.根据权利要求18所述的蛋白制品，其中按照CIE-LW颜色测量所测定的亮度L* 为至少80，优选至少85，并且特别优选至少90 ；和/或a*与b*的值为-5 < a* < +5、_5 < b* < +20，优选-3 < a* < +3,-2 < b* < +15，并且特别优选-1 < a* < +1,0 < b* < +10。
20.根据权利要求18或19所述的蛋白制品，其中所述蛋白制品按照AACC测定方法所测定的水合能力为至少2ml/g干物质，优选至少;3ml/g ；和/或按照脂肪结合测定方法所测定的油结合能力为至少lml/g，优选至少％il/g ；和/或按照前述电导率测量方法所测定的乳化能力为至少400ml油/克，优选至少500ml油/克。
21.根据权利要求18-20之一所述的蛋白制品，其中所述蛋白制品表现的利用前述按照Morr的方法所测定的蛋白溶解度为大于40%，优选大于50%。
22.根据权利要求18-21之一所述的蛋白制品，其中如前述在Hobart食物加工机中搅拌后测定时，所述蛋白制品具有以下起泡特性中的至少一种相当于鸡蛋清泡沫活性的至少50%的泡沫活性；相当于搅成糊状的鸡蛋清泡沫密度的至少50%和/或最大200%的泡沫密度；相当于搅成糊状的鸡蛋清泡沫稳定性的至少80%、优选至少90%并且特别优选至少100%的泡沫稳定性。
23.根据权利要求18-22之一所述的蛋白制品，其中所述蛋白制品相对于干物质的粗纤维含量为至少5 %，优选至少10 %和/或最大40 %，优选至少30 %。
24.根据权利要求18-22之一所述的蛋白制品，其中利用按照Caviezel的Bilchi方法测定，所述蛋白制品相对于干物质的脂肪含量低于5%，优选低于2%,特别优选低于1 %。
25.根据权利要求18-M之一所述的蛋白制品，其中所述蛋白制品具有至少一种、优选全部下述物质含量相对于干物质低于10%、优选低于2%、特别优选低于的肌醇六磷酸含量；相对于干物质低于10%、优选低于5%、特别优选低于2%的低聚糖含量；相对于干物质低于8%、优选低于3%、特别优选低于0. 5%的酚酸含量。
26.根据权利要求18-25之一所述的蛋白制品，其中所述蛋白制品的氨基酸组成与用于所述制品的向日葵种子的氨基酸组成基本上相同。
27.根据权利要求1-17之一所述的方法获得的蛋白制品，其相对于干物质的蛋白含量为 50-70% (N χ 6. 25)。
28.根据权利要求18-27之一所述的制品作为食品和动物饲料中的成分的应用。
29.根据权利要求18-27之一所述的制品作为食品和动物饲料中用于乳化或泡沫稳定或用于改善质地的功能性成分的应用。
30.用根据权利要求18-27之一所述的蛋白产品和/或用根据权利要求1-17之一所述的方法获得的蛋白制品制备的以下形式的产品向日葵种子蛋白粉末、蛋白浓缩物、相对于干物质的蛋白含量为至少90%的蛋白分离物、食品、动物饲料，更具体地鱼饲料、食品和 /或动物饲料的成分、或者化妆品产品。
全文摘要
本发明涉及一种从向日葵种子获得蛋白制品的方法以及用所述方法制备的蛋白制品。在所述方法中，将向日葵种子脱壳至残留外壳含量为≤5重量％，或者提供残留外壳含量为≤5重量％的脱壳向日葵种子。通过压榨将脱壳向日葵种子机械部分脱油至所述脱壳向日葵种子的脂肪或油含量为10-35重量％。进行使用至少一种溶剂的一个或多个提取步骤后，获得了作为蛋白制品的脱脂含蛋白粉末。所述蛋白制品具有极有利的外观和功能特征，这允许其直接用于食品或动物饲料产品。
文档编号A61K8/64GK102333454SQ201080009656
公开日2012年1月25日 申请日期2010年2月26日 优先权日2009年2月27日
发明者C·皮卡特, F·维尔德, K·米勒, P·艾斯纳, S·巴德尔 申请人:弗劳恩霍弗应用技术研究院