DE1767800B2

DE1767800B2 - Verfahren zur Herstellung von auflockernden, durch Schlagen schaumbildenden Proteinen

Info

Publication number: DE1767800B2
Application number: DE1767800A
Authority: DE
Inventors: Robert Curtis Galesburg Ill. Gunther (V.St.A.)
Original assignee: Tate and Lyle Ingredients Americas LLC
Current assignee: Primary Products Ingredients Americas LLC
Priority date: 1968-01-25
Filing date: 1968-06-19
Publication date: 1978-06-08
Also published as: NL155714C; NL6808013A; GB1231652A; NL155714B; JPS5312588B1; DE1767800A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von auflockernden, durch Schlagen schaumbildenden Proteinen, bei dem ölfreies pflanzliches Protein hydrolysiert und anschließend das hydrolysierte Protein mit Pepsin modifiziert wird.

Aus der US-PS 25 02 482 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Sojaproteinquelle mit Wasser, vorzugsweise verdünnter Alkalilösung extrahiert wird, um Glycinin zu bilden. Dieses wird dann einer enzymatischen Modifizierung mit Pepsin unterworfen, die durch Anheben des pH-Wertes unterbrochen wird. Das Verfahren wird in einem pH-Wertbereich von unter 8 durchgeführt, wobei bevorzugt in einem pH-Wertbereich von 6,4 bis 6,8 extrahiert wird. In diesem sauren Bereich erfolgt aber bekanntlich nur eine geringe Hydrolyse des Proteins. Es wurde gefunden, daß die Schlag- und Schaumfähigkeit dieses so hergestellten Proteins zu wünschen übrig läßt und es ferner als rohwürzigef Produkt mit starken Sulfit-Obertönen als Zusatz für Lebensmittel unbrauchbar ist.

Die DE-PS 9 72 090 beschreibt eine alkylische Hydrolyse von, unter anderen, pflanzlichem Protein und erwähnt saure und enzymatische Hydrolyse, die jedoch nur im Zusammenhang mit einer Vorhydrolyse vor t>o der alkalischen Hydrolyse zu sehen ist. Da bei der Hydrolyse pflanzlichen Proteins eine unbegrenzte Anzahl verschiedener Produkte anfallen können, handelt es sich bei dieser Druckschrift nur um eine Offenbarung umfassender Calcium-Hydrolyse. Es ist ausdrücklich ausgeführt, daß die Kalkhydrolyse zum Schluß erfolgen muß, wenn auch eine Anfanghydrolyse mit Säure, Enzym oder Alkali durchgeführt werden kann. Eine spezifische Grenze des Hydrolysegrades ist nicht genannt Die nach diesem bekannten Verfahren hergestellten Produkte sind keine schlagfähigen Proteine, die sich als Auflockerungsmittel verwenden lassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von auflockernden, durch Schlagen schaumbildenden Proteinen zu schaffen, die sich auch für Lebensmittel als Eiweißprodukt eignen, das sich sehr gut und leicht schlagen läßt, das nach dem Schlagen lockere Erzeugnisse ergibt, besser in Wasser löslich ist und einen milderen und angenehmeren Geschmack als die nach bekannten Verfahren hergestellten Proteine hat

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die nichtenzymatische Hydrolyse bis zu einem Grad durchgeführt wird, bei dem das hydrolysierte Protein im Bereich seines isoelektrischen Punktes in Wasser unlöslich ist, aber die Viskosität einer lOgewichtsprozentigen Lösung in Wasser bei einem pH-Wert von 9,5 und einer Temperatur von 48⁰C nicht mehr als 100 cP und in einer 20gewichtsprozentigen Lösung unter gleichen Bedingungen 100 bis 1000 cP beträgt.

Das pflanzliche Protein wird mit einer alkalischen wäßrigen Lösung extrahiert und der lösliche Rückstand abgetrennt, der pH-Wert der verbleibenden Lösung wird auf den isoelektrischen Punkt eingestellt, der gebildete Niederschlag abgetrennt und dann vor der Hydrolyse in Wasser wieder aufgeschlämmt.

Das pflanzliche Protein wird unter alkalischen und/ oder sauren Bedingungen hydrolysiert.

Bevorzugt wird Sojaprotein verwendet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt der Abbau bis zu einem bestimmten Grad, der durch Viskositätsmessungen der wäßrigen Lösung des hydrolysierten Proteins bestimmt wird. Das danach mit Pepsin modifizierte Hydrolyseprotein läßt sich in Gegenwart von Zucker sehr schnell zu einem lockeren Schaum schlagen. Es wurde gefunden, das sich das erfindungsgemäß hergestellte Protein mindestens doppelt so gut zu Schaum schlagen läßt wie die bekannten und herkömmlichen Mittel und einen besseren Geschmack sowie eine bessere Farbe und bessere Löslichkeit als diese aufweist.

Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß vor der Pepsinhydrolyse eine bis zu einem genau bestimmten Grad durchgeführte chemische Hydrolyse durchgeführt wird. Es war überraschend, daß durch das so gelenkte Verfahren ein ausgezeichnetes, bisher in dieser Güte einmalig gut schlagfähiges pflanzliches Protein erhalten wird, das zu dem auch in seinen anderen Eigenschaften dem Bekannten überlegen ist.

Es wurden Vergleichsversuche mit nach der US-PS 25 02 029 hergestelltem Protein durchgeführt, wobei entsprechend den Vorschriften der Patentschrift, Spalte 3, Zeilen 63 ff. bis Spalte 4, Zeile 37 gearbeitet wurde.

Zu 195 kg Wasser bei etwa 29°C wurden etwa 0,33 kg Natriumsulfit und ausreichend Ätznatron zugegeben, um einen pH-Wert von 8,5 zu erhalten. Dann wurden etwa 16 kg mit Lösungsmittel extrahierte Sojabohnenflocken zugesetzt, wobei durch Zugabe von Ätznatron der pH-Wert bei 8,5 gehalten wurde. Der Brei wurde dann eine Stunde gerührt, während der pH-Wert bei 8,5 gehalten wurde. Nach etwa drei-

stündigem Stehen hatten sich die unlöslichen Feststoffe etwa bis zur Hälfte des gesamten Flüssigkeitsvolumens abgesetzt. Die klare Lösung wurde, ohne die Suspension zu stören, entfernt.

Zu der Suspension wurde ein gleiches Volumen Wasser zugegeben und das Ganze etwa 30 Minuten gerührt. Nach erneutem Absetzen der Feststoffe wurd"e die oben schwimmende Flüssigkeit wieder entfernt. Die beiden klaren Lösungen wurden zusammengegeben und durch Zugabe von Salzsäure der pH-Wert auf 4,2 gesenkt. Dabei blieben Albumine, Zucker und Salze in Lösung, während Protein ausfiel. Die enzymatische Modifizierung der flockigen Proteinmasse erfolgte durch Zugabe von Wasser, 0,33% Pepsin und ausreichend 10%iger Salzsäure, wobei der pH-Wert auf 2,0 gesenkt wurde. Die Arbeitstemperatur betrug etwa 37-38°C. Nach etwa anderthalbstündigem

Rühren wurde der pH-Wert durch Zugabe von NaOH auf 5,2 angehoben und durch Zentrifugieren die das modifizierte Protein enthaltende Lösung gereinigt.

Die Verfahrensschritte wurden wiederholt, wobei die Extraktion bei einem pH-Wert von 10,5 durchgeführt, wurde.

Die erhaltenen Produkte wurden mit dem nach dem urfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, als E-500 bezeichneten Protein verglichen, wobei die aus der folgenden Tabelle A ersichtlichen Bedingungen eingehalten wurden. Die schaumbildenden bzw. als Schlaghilfe dienenden Produkte wurden in einer Menge von 1% in einem 80/20 Maissirup/Zucker-Gemisch und in einer Menge von 4,4% in einem Gemisch für Schokoladenschaumgebäck verwendet und in dieser Zusamensetzung untersucht. Die Ergebnisse sind als Schlagvolumen angegeben, und zwar in g/l.

Versuch	Protein modifiziert gemäß US-PS	pH-Wert	Erfindungsgemäß
	25 02 029	10,5	hergestelltes Protein
	pH-Wert	g/l
	8,5	533
	g/l		g/l
1 % Schlagmittel	557		434-449
80/20 Maissirup/		344
Zucker-Gemisch
4,4% Schlagmittel	374		299
Schokoladenschaum
gebäck

Die erfindungsgemäß hergestellten E-500 Proteinprodukte waren mild und angenehm, während die nach der US-PS 25 02 029 hergestellten modifizierten Proteine rohwürzige Produkte mit starken Sulfit-Obertönen ergaben, die als Zusatz für Lebensmittel unbrauchbar waren.

Die Vergleichsversuche zeigen die Minderwertigkeit der schaumbildenden bzw. schlagfähigen und würzenden Eigenschaften der nach dem bekannten Verfahren hergestellten modifizierten Proteine, während demgegenüber das für die erfindungsgemäßen Proteine charakteristische E-500 Protein unerwartet vorteilhafte und überlegene Eigenschaften aufweist.

Ganz allgemein wird das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt durchgeführt:

Ein eiweißhaltiges Material, wie ölfreies Sojamehl oder -flocken, wird mit einer wässerigen Alkalilösung, beispielsweise Natriumcarbonat oder Natriumhydroxyd, vorzugsweise bei einem pH-Wert zwischen 7,5 und 10,0 und einer Temperatur von 30-50°C extrahiert. Die unlöslichen Bestandteile können aus der Extraktlösung entweder durch Filtrieren oder Zentrifugieren abgetrennt werden. Die klare Extraktionsflüssigkeit wird einer verhältnismäßig schwachen alkalischen Hydrolyse unterworfen, wobei sie etwa 1-2 Stunden bei einer Temperatur von 50-85⁰C mit einer Lauge, z. B. Natrium- oder Kaliumhydroxyd, behandelt wird. Die Menge der verwendeten Alkaliverbindung beträgt zwischen etwa 5 und 10 Gewichtsprozent, bezogen auf den Proteingehalt der Extraktionsflüssigkeit. Natürlich hängen Temperatur, Behandlungsdauer sowie Alkalimenge von dem gewünschten Hydrolysegrad ab. Es ist sehr wichtig, die Hydrolyse zu beenden bevor das Protein bis zu einem Punkt abgebaut ist, bei dem es bei seinem normalerweise unlöslichen isoelektrischen pH-Wert löslich ist. Anschließend an die Hydrolyse wird der pH-Wert auf den isoelektrischen pH-Wert des Proteins, pH-Wert 4,1-4,5, eingestellt, und der gefällte käsige Niderschlag wird durch Dekantieren von löslichen Kohlehydraten, Mineralstoffen u.dgl. freigewaschen.

Bei der enzymatischen Umwandlung wird zuerst das gereinigte alkalisch modifizierte Proteingerinnsel mit einem entsprechenden Ansäuerungsmittel, wie Schwefel- oder Salzsäure, behandelt und auf einen pH-Wert von 1,2-2,5 und eine Temperatur von etwa 25-40°C gebracht. Das Pepsin (1 : 10000Stärke) wird

so dann gewöhnlich in einer Menge von 0,05-0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf den Proteingehalt der Lösang, zugegeben.

Die Enzymumwandlung wird 18-24 Stunden fortgesetzt. Anschließend kann die Lösung bis auf 60-70⁰C erwärmt werden. Um die Enzymwirkung zu unterbrechen, wird der pH-Wert mit Lauge auf 5,0-5,5 eingestellt und die unlöslichen Bestandteile durch Filtrieren oder Zentrifugieren abgetrennt. Die die unlöslichen Bestandteile enthaltende klare wässerige

bo Lösung wird dann durch Zerstäuben getrocknet, um ein sehr schwach gefärbtes, frei fließendes Produkt zu bilden.

Zwei erfindungsgemäß hergestellte Produkte, die einfachheitshalber als E-500 bezeichnet werden, wurden mit Soja-Eiweiß, einem hydrolysierten Milcheiweiß und Eiklar in einem Eiskasten-Gazemischer sowie in einem üblichen Getreidesirup-Zuckermischer verglichen, um ihre Schlageigenschaften festzustellen.

	Tabelle A	1767	80/20	800	Schlagvolumen	6	Creme-
5						dichte

		g/l		κ/1
	Getreidesirup/Zucker	449		314
	% Auflocke	441	Schokoladeschaumgebäck	284
	rungsmittel	606		1028
E-500, 1. Probe	verwendet	598	% Auflocke-	1035
E-500, 2. Probe	I	553	rungsmittel	494
Soja-Eiweiß	1		verwendet
Eiklar	1	1
Hydrolysiertes Milcheiweiß	1	4,4
1	4,4
1	4,4
4,4
4,4

') Prozent Auflockerungsmittel, bezogen auf das Gesamttrockengewichl.

Die Verwendungsmöglichkeiten eines Auflockerungsmittels mit der Schlagfähigkeit und dem verhältnismäßig milden und angenehmen Geschmack des oben beschriebenen erfindungsgemäßen E-500 sind vielfältig und zahlreich. Eine der besonderen Eigenschaften der E-500 Aufiockerungsproteine ist ihre Fähigkeit, Gemische aus ganzen Eiern aufzulockern und schaumig schlagen zu lassen. Eiklar, Soja-Eiweiß und hydrolysierte Milchproteine haben diese Wirkung nicht. So können beispielsweise 260 g frische ganze Eier und 5 g E-500-Protein in 2 Minuten in einem »Mixmaster«-Schlaggerät zu einem spezifischen Gewicht von 0,19 geschlagen werden. Dieses ist ein steifer, fester Schaum, der in einen geschlagenen Teig u. dgl. eingezogen werden kann.

Die gleiche Menge frisches Vollei zeigte mit 10-15 kg Eiklar (oder mit Soja-Eiweiß oder hydrolysiertem Milcheiweiß) auch nach 10-15Minuten Schlagzeit keine Schaumbildung.

Demnach lassen sich die erfindungsgemäßen Proteinprodukte ganz besonders gut zur Herstellung eines schwammartigen Mischkuchens verwenden, bei dem Vollei zu dem trockenen Teiggemisch gegeben und zu einer leichten schaumigen Teigmasse geschlagen wird.

Das E-500-Protein wird wegen seines geringen Geschmackes und wegen seiner guten Auflockerungswirkung auch für andere hergestellte (oder verpackte) Backmischprodukte verwendet. Bei verpackten Baby-Kuchen- odir Keksteigmischungen wird durch das erfindungsgemäße Auflockerungsmittel die Schlagfähigkeit sowie das Volumen des Eiklars weitgehend verbessert.

Die E-500-Proteine können auch in trockenen Teigmischungen verwendet werden, die sich durch einfache Zugabe von heißem Wasser in Minuten zu einem leichten, flaumigen Schaum schlagen lassen. Dieser geschlagene Schaum wird dann in eine Kuchen- oder Backform gegeben und gekühlt, damit die Füllung sich setzt. Bei dieser Verwendung müssen die üblichen schaumbildenden Mittel drei- bis viermal solange geschlagen werden, um die gleiche Auflockerung und Schaumbildung zu erzielen.

Im allgemeinen kann festgestellt werden, daß die E-500-Proteine wegen ihrer überaus guten schaumbildenden Wirkung zusammen mit dem geringen Geschmack besonders für trockene, verpackte Lebensmittelgemische geeignet sind, bei denen eine schnelle Auflockerung gewünscht ist. Spritzkuchen-, Baby-Kuchen- oder Keksieigmischungen, Speiseeispulver u. dgl. sind nur einige wenige der Lebensmittel, bei denen die neuartigen Proteinprodukte verwendet werden können.

Bei der oben beschriebenen allgemeinen Verfahrensweise zur Herstellung der Proteine wurde die Hydrolyse an der Extraktionsflüssigkeit durchgeführt, nachdem die unlöslichen Bestandteile entfernt, aber bevor das Glycinin von Zuckern, Salzen u. dgl. abgetrennt war. Nach einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die alkalische Hydrolyse auch unmittelbar am Sojamehl oder den Sojafiocken durchgeführt werden, oder sie kann nach dem Auswaschen aller wasserlöslichen Bestandteile am gereinigten, abgetrennten Glycinin-Niederschlag vorgenommen werden.

Zur Hydrolyse wird vorzugsweise ein Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxyd verwendet, und es wurde gefunden, daß Natriumhydroxyd allein oder zusammen mit Calciumoxyd besonders wirksam ist. Die Hydrolysetemperatur ist sehr variierbar und hängt von den besonderen vorherrschenden Bedingungen ab. Gewöhnlich wird aber die Proteinumwandlung (Hydrolyse) bei Temperaturen von 40-80⁰C durchgeführt.

Die Enzymumwandlung des teilweise hydrolysierten Proteins erfolgt bei einem pH-Wert von 1,2-2,5 und Temperaturen von 20-50⁰C. Die Konzentration von 1 : 10000Pepsin liegt im allgemeinen bei 0,05-0,7% der verwendeten Proteinmenge. Es können auch größere Pepsinmengen verwendet werden, dies ist aber nicht wirtschaftlich.

Nach der Enzymumwandlung wird der pH-Wert der Reaktionsmasse vor der Abtrennung der löslichen von den unlöslichen Bestandteilen gewöhnlich auf 3,0-5,5 eingestellt. Die Masse kann auch auf 40- 100⁰C erwärmt werden, um hitzekoagulierbares Protein zu fällen und das Filtrieren zu erleichtern. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, sondern hängt vom gewünschten Produkt ab. Das Erwärmen kann entweder vor oder nach der Einstellung auf den genannten pH-Wert erfolgen.

Die verschiedenen Bedingungen der alkalischen Hydrolyse, wie Temperatur, Zeit, Konzentration der Alkalilösung, pH-Wert usw., können weitgehend variiert werden, ohne daß die Eigenschaften des Endproduktes wesentlich beeinflußt werden. Allerdings muß dabei beachtet werden, daß die einzelnen Faktoren gleichzeitig und entsprechend geändert werden. So

wird im allgemeinen eine Temperatursenkung durch eine stärkere Lauge oder eine längere Hydrolysezeit ausgeglichen.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Falls nicht anderes angegeben, sind die Menge in Gewichtsteilen ausgedrückt.

Beispiel 1

50 kg ölfreie Sojaflocken wurden in 5001 Wasser bei einer Temperatur von 30"C 10 Minuten geschlämmt. Hierzu wurden 750 g Ätznatron in 21 Wasser zugegeben und die Masse 1 Stunde kontinuierlich gemischt. Der unlösliche Flockenrückstand wurde durch Zentrifugieren von den löslichen Bestandteilen abgetrennt. Die hierbei erhaltene Extraktionsflüssigkeit wurde auf 80⁰C erwärmt, und zu der stetig gerührten Lösung wurden 500 g 35%iges Wasserperoxyd zugegeben. Nach 10 Minuten wurden 2 kg 50%ige Ätznatronlösung zugesetzt und die Lösung bei 80⁰C 30 Minuten lang leicht bewegt. Anschließend folgte mit 10%iger Schwefelsäure die Einstellung auf einen pH-Wert von 4,4, um den teilweise modifizierten Glycinin-Niederschlag zu fällen. Dieser wurde dann abgetrennt und zweimal durch Dekantieren mit 6001 Wasser bei Zimmertemperatur gewaschen.

Das (bei 30⁰C) gewaschene Gerinnsel wurde dann mit 20%iger Salzsäure auf einen pH-Wert von 1,3 eingestellt. (In dieser Stufe war das Gerinnsel bis zu etwa 90% gelöst.) Eine Lösung aus 57 g Pepsin (1 : 10000) in 500 ml Wasser wurde zugegeben und das Gemisch 4 Stunden gerührt. Nach 2 Stunden und nach 4 Stunden wurde der pH-Wert der Lösung mit 20%iger Salzsäure wieder auf 1,3 gebracht. Die gesamte Enzym-Umwandlungszeit betrug 20 Stunden. Nach der Umwandlung wurde die Lösung auf 70⁰C erwärmt und der pH-Wert mit einer 15%igen Ätznatronlösung auf 5,0 eingestellt. Zur Erleichterung des Filtrierens wurden 5 kg Kieselgur zugefügt und dann die löslichen von den unlöslichen Bestandteilen durch Filtration getrennt. Die erhaltene Flüssigkeit wurde sprühgetrocknet und ergab ein sehr helles mildes Produkt, das dem in Tabelle A angeführten E-500 entsprach.

Beispiel 2

50 kg ölfreies Sojamehl wurde in 10001 Wasser bei 50°C aufgeschlämmt und 5 Minuten, oder bis es vollkommen durchfeuchtet war, gemischt. 15 %ige Ätznatronlösung wurde zugegeben und dabei der pH-Wert auf 8,5 eingestellt. Dieser wurde eine Stunde unter kontinuierlichem Rühren bei 8,0-8,5 gehalten. Nach Zentrifugieren und Abtrennen der löslichen von den unlöslichen Bestandteilen wurde der pH-Wert der Extraktionsfiüssigkeit (bei 50"C) mit 5%iger Schwefelsäure bei 50"C auf 4,4-4,6 eingestellt und das gefällte Glycinin-Gerinnsel absetzen gelassen. Die darüber befindliche Flüssigkeit wurde dekantiert, und der Glycinin-Niederschlag wurde noch einmal durch Dekantieren mit 10001 Wasser bei 50⁰C gewaschen, bo 750 g Ätznatron in 21 Wasser und 750 g Kalk (CaI-ciumhydroxyd) in 2 1 Wasser wurden zugegeben und die Lösung 2 '/2 Stunden langsam bewegt. Dann wurde ihr pH-Wert mit 15%iger Schwefelsäure auf 4,4-4,6 eingestellt und das gefällte Gerinnsel durch Dekantieren abgetrennt.

Die Enzymumwandlung des teilweise hydrolysierten Niederschlages wurde wie in Beispiel 1 durchgeführt.

Beispiel 3

50 kg ölfreie Sojaflocken wurden in 12501 Wasse bei 50"C aufgeschlämmt und 15 Minuten gemischt Eine Lösung von 1 kg Ätznatron in 2,5 1 Wasser be 50"C und eine Lösung von 1 kg Kalk in 2,5 1 Wasse von 50"C wurden zugegeben und die Aufschlämmuni langsam 2 '/2 Stunden bei 50"C bewegt. Dann wurdi der pH-Wert der Lösung mit 10%iger Salzsäure au 4,4-4,5 eingestellt. Die Fällung zusammen mit den Rückstand der Flocken wurde durch Dekantieren ab getrennt und zweimal mit 12501 Wasser von 30"C gewaschen.

Zu dem gewaschenen Gerinnsel und dem Flocken rückstand wurden 20 %ige Salzsäure zugegeben, um dei pH-Wert auf 1,5 bei 28°C einzustellen. Dem Säure gemisch wurden dann 100g Pepsin (1 : 10000)in400m Wasser zugesetzt. Die Aufschlämmung wurde 5 Stun den kontinuierlich gerührt und dann weitere 17 Stundei stehengelassen. Die Gesamtdauer der Enzymbehand lung betrug demnach 22 Stunden. Nach 1, 3 un< 5 Stunden wurde der pH-Wert wieder auf 1,5 einge stellt. Nach der Umwandlung wurde das Gemiscl langsam innerhalb von 30 Minuten auf 65°C erwärmt der pH-Wert mit einer 15%igen Ätznatronlösung au 5,1-5,2 eingestellt und die löslichen von den unlös liehen Bestandteilen durch Filtrieren abgetrennt. Al: Filtrierhilfe diente Diatomeenerde. Die so erhalten! funkelnd klare Flüssigkeit wurde durch Sprühtrock nung getrocknet und ergab ein leicht gefärbtes, mildes frei fließendes Produkt, das dem genannten E-50( entsprach.

Beispiel 4

75 kg ölfreie Sojafiocken wurden in 10001 Wasse bei einer Temperatur von 35°C 5 Minuten aufge schlämmt. 1250 g Ätznatron gelöst in 2,51 Wasse wurden zugegeben und die Aufschlämmung konti nuierlich 1 V2 Stunden gerührt. Die löslichen Bestand teile wurden von den unlöslichen durch Zentrifugierer abgetrennt und die Extraktionsflüssigkeit auf 70⁰C erwärmt. 4 kg 50%ige Ätznatronlösung wurden züge geben und die Lösung 45 Minuten auf 7O⁰C gehalten Dann wurde der pH-Wert der Lösung mit 10%ige Salzsäure auf 4,5 eingestellt und das gefällte Glycinin Gerinnsel abgetrennt und zweimal durch Dekantierer mit 10001 Wasser bei 30°C gewaschen.

Der so gewaschene Niederschlag wurde dann mi 25%iger Salzsäure behandelt und ein pH-Wert vor 1,6 eingestellt. 27 g Pepsin (1:10000 Stärke) gelös in 200 g Wasser wurden zugegeben und das Gemiscl 3 Stunden langsam gerührt. Nach dieser Zeit wurdi der pH-Wert wieder mit Salzsäure auf 1,6 eingestell und das Gemisch 18 Stunden stehengelassen. 15%ig( Ätznatronlösung brachten den pH-Wert auf 4,3. 10 k] Diatomeenerde erleichterten das Filtrieren und Tren nen der löslichen von den unlöslichen Bestandteilen Dem klaren Filtrat wurde eine Ätznatronlösung züge fügt, bis der pH-Wert auf 5,1 anstieg. Durch Ver dampfen wurde auf einen Feststoffgehalt von etwi 30% konzentriert und die Flüssigkeit dann sprühge trocknet.

Der Grad der alkalischen Hydrolyse eines teilweisi abgebauten Proteins wurde durch Messen der Vis kosität einer 10%igen Lösung des Proteins bei 48°C mit Hilfe eines Brookfield-Viskosimeters bestimmt Einige Ergebnisse dieser Messungen sind in Tabelle ί zusammengefaßt.

Tabelle B

10% Proteinlösung	Quelle	Viskosität
(Natriumhydroxyd auf		cP**)
pH-Wert 9,5)
(1) isoliertes Sojaprotein	handels	6200
(nicht abgebaut)	üblich
(2) isoliertes Sojaprotein	handels	3000
(nicht abgebaut)	üblich
(3) Versuchsprotein*)	Beispiel	11
(teilweise abgebaut)
(4) Versuchsprotein*)	Beispiel 2	7
(teilweise abgebaut)
*) Viskositätsmessungen wurden	am Protein nach der Alkali-
umwandlung und vor der Enzymumwandlung durchge
führt.

**) Brookfield-Viskosimeter; Temperatur 48⁰C.

Die Herstellung der enzymmodifizierten Aufiockerungsmittel von den in der Tabelle angegebenen nichtmodifizierten und den modifizierten Proteinen zeigte, daß das E-500 schaumbildende Protein nur aus den niedrigviskosen Proteinen (3 und 4) und nicht aus den hochviskosen Proteinen (1 und 2) gebildet werden konnte. Die beiden letztgenannten ergaben bei der Enzymhydrolyse ein dem Soja-Eiweiß ähnliches Auflockerungsmittel.

Ein typisches Beispiel eines E-500-Proteins hat folgende Zusammensetzung:

Protein (N X 6,25) 81,00 %

Feuchtigkeit 4,00 %

Asche 14,00 %

Kohlehydrat (versch.) 1,00%

100,00 %

Beispiel 5
Saure Hydrolyse von Protein

50 kg ölfreie Sojaflocken wurden in 500 1 Wasser bei 30"C 10 Minuten aufgeschlämmt. Zur Einstellung des pH-Wertes auf 8,7 wurde eine 15%ige Ätznatronlösung zu der bewegten Aufschlämmung zugegeben und diese 1 Stunde lang gerührt. Der unlösliche Flockenrückstand wurde durch Zentrifugieren von den löslichen Bestandteilen getrennt und einmal mit 2501 Wasser bei 30⁰C gewaschen. Die vereinigten Lösungen wurden dann mit 10%iger Schwefelsäure behandelt und der pH-Wert auf 4,3 eingestellt, um dasGlycinin-Gerinnsel zu fällen. Dieses wurde abgetrennt und zweimal mit 600 1 Wasser bei 30 C gewaschen.

Der gewaschene Glycinin-Niederschlag, der etwa 12 Gewichtsprozent Feststoffe enthielt, wurde in 1001 Wasser aufgeschlämmt und unter heftigem Rühren 15 kg konzentrierte (98%) Schwefelsäure zugegeben, um eine Säurekonzentration von 10% zu bilden. Diese saure Lösung wurde dann auf 80^DC erwärmt und auf dieser Temperatur unter Bewegung 1 Stunde gehalten.

Nach 1 Stunde wurde die Lösung mit 15001 kaltem Wasser verdünnt und der pH-Wert mit 20%iger Ätzlaugenlösung auf 4,4 eingestellt, um das teilweise modifizierte Glycinin-Gerinnsel zu fällen. Es wurde abgetrennt und zweimal durch Dekantieren mit 15001 Wasser bei Zimmertemperatur gewaschen.

Dieser gewaschene Niederschlag wurde dann mit

Pepsin enzymmodifiziert und gemäß den in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensschritten weiterbehandelt, um ein sehr schwach gefärbtes, verhältnismäßig mildes Proteinprodukt zu bilden.

Eine 10%ige Lösung des säurehydrolysierten Proteins, aus dem das pepsinmodifizierte Produkt hergestellt wurde, hatte eine Viskosität von 7,5 cP (pH 9,5/48°C).

lü Das Endprodukt ließ sich im »Standard Chocolate Chiffon Whip Test« leicht zu einer Minimaldichte von 0,310 g/ml schlagen, und es wurden 2 Minuten und 30 Sekunden benötigt, um eine Dichte von 0,44 g/ml zu erreichen.

Beispiel 6

Zu 62,5 1 Wasser, das 30⁰C aufwies und sich in einem 113,5-1-Kessel befand, wurden 5 kg lösungsmittelex-

trahierte Sojafiocken zugegeben. Eine 15%ige Ätznatronlösung wurde zugesetzt, um einen pH-Wert von 8,5 einzustellen. Die Flockenaufschlämmung wurde dann 1 Stunde bewegt und während dieser Zeit der pH-Wert durch Zugabe von Ätznatronlösung auf 8,5 gehalten. Das Rühren wurde unterbrochen und die Aufschlämmung 2 Stunden absetzen gelassen. Die klare oben schwimmende Flüssigkeit (die etwa '/2 des ursprünglichen Volumens der Aufschlämmung betrug) wurde entfernt und durch ein 60-Maschensieb filtriert, um kleine Mengen sehr feinverteilte Flockenteilchen abzutrennen.

Zu der restlichen Aufschlämmung im Kessel wurde ein äquivalentes Volumen Wasser von 30°C zugegeben und die Aufschlämmung 30 Minuten gerührt, wobei der pH-Wert bei 8,5 lag. Die Suspension wurde wieder 2 Stunden stehengelassen damit sie sich absetzt, und die oben schwimmende klare Flüssigkeit wurde wie beschrieben entfernt.

Die beiden klaren Lösungen wurden vereinigt und dann für die Alkalihydrolyse auf 80⁰C erwärmt. Eine 40%ige Ätznatronlösung wurde zur Einstellung des pH-Wertes auf 11,8 zugefügt und die Lösung 25 Minuten leicht bewegt. Mit 20%iger Salzsäure wurde der pH-Wert auf 4,4 eingestellt. Zum Absetzen des gefällten Proteins wurde die Aufschlämmung 4 Stunden stehengelassen und die klare oben schwimmende Flüssigkeit durch Dekantieren entfernt. Das Proteingerinnsel wurde einmal mit kaltem Brunnenwasser gewaschen, wobei eine dem ursprünglichen Volumen der Lösung äquivalente Menge verwendet wurde.

Eine Probe des gewaschenen Niederschlages wurde abgetrennt und weiter auf 20% Feststoffgehalt konzentriert. Nach dem Auflösen bei einem pH-Wert von 9,5 und lstündigem Erwärmen auf 48°C wurde eine

^r>5 Viskositätsbestimmung durchgeführt. Sie ergab 135 cP.

Die Feststoffe des gewaschenen Niederschlages im

Kessel wurden durch Zugabe von Wasser auf 6-7% eingestellt und der pH-Wert mit 20%iger Salzsäure auf 1,5 gebracht. Nach Erwärmen der Aufschlämmung auf 30⁰C wurden 0,4% 1 :10000 Pepsin, bezogen auf das Gewicht der Trockenfeststoffe, zugegeben. Das Gemisch wurde 5 Stunden gerührt, wobei während dieser Zeit der pH-Wert zweimal auf 1,5 eingestellt wurde. Anschließend blieb das Reaktionsgemische bei

b5 30^üC 17 Stunden stehen, so daß die Gesamtzeit der Enzymumwandlung 22 Stunden betrug.

Nach dieser Zeitspanne wurde die Lösung auf 70⁰C erwärmt und ihr pH-Wert mit Ätznatronlösung auf

5,1 angehoben. Nach Zugabe von Filtrierhilfsmittel wurden die löslichen von den unlöslichen Bestandteilen filtriert.

Die klare Flüssigkeit von der Filterpresse wurde in einem Strom heißer Luft sprühgetrocknet und ■> ergab ein leicht gefärbtes, frei fließendes Pulver.

Beim »Chocolate Chiffon Whip Test« wurde eine Minimaldichte des geschlagenen Produktes von 0,305 g/ml ermittelt. Um eine Dichte von 0,44 g/ml zu erhalten, waren 1 Minute und 45 Sekunden er- ι ο forderlich. Ein pepsinmodifiziertes Soja-Protein, das nach einem ähnlichen Verfahren, aber ohne Proteinhydrolyse, hergestellt wurde, zeigte bei einem gleichen Test eine Minimaldichte von 0,409 g/ml, und es wurde eine Schlagzeit von 3 Minuten und 50 Sekunden benötigt, um eine Dichte von 0,44 g/ml zu erhalten.

Der obengenannte »Chocolate Chiffon Whip Test« wird wie folgt durchgeführt: 154 g Schokolade-Creme Grundstoffe (ein Gemisch aus Rohrzucker, nichtfettes Milchpulver, Kakao, Stärke und Gelatine) und 9 g des schaumbildenden Auflockerungsmittels werden trocken in einer kleinen Schale eines Mixmaster-Schlaggerätes gemischt. 240 ml (1 Tasse) kochendes Wasser werden zugegeben und bei Höchstgeschwindigkeit (Nr. 12) 4 Minuten geschlagen. Die Dichte des schaumig geschlagenen Gemisches wird durch Wägen einer Probe in einem Eichbecher bestimmt.

Das erfindungsgemäß hergestellte schaumbildende Auflockerungsmittel kann auch mit schwach feuchtem Getreidesirup verwendet werden. 2 kg Getreidesirup wurden in ein Schlaggerät gegeben und 50 g Auflockerungsmittel, gemischt mit 0,2 1 Wasser, zugesetzt. Die Masse wurde, bis sie gut vermengt war, langsam und dann sehr schnell geschlagen, bis das optimale Volumen erreicht war. Durch Kochen eines Gemisches aus 2 kg Getreidesirup, 2 kg Rohrzucker und 0,25 1 Wasser bei 115"C wurde ein gekochter Sirup hergestellt, der heiß zu dem kalten, das Auflockerungsmittel enthaltenden Getreidesirup im Schlaggerät gegeben wurde. Während der Zugabe wurde bei niedriger Geschwindigkeit des Gerätes gemischt. Das so erhaltene Gemisch wurde dann 2 Minuten mit hoher Geschwindigkeit geschlagen. Die Menge des schaumigen Produktes wurde in g/l gemessen. Es ist etwa 1% Audockerungsmittel (500 g auf 50 kg Sirup, bestehend aus 60% Getreidesirup und 40% Rohrzucker) erforderlich, um 491-524 g pro Liter geschlagenes Produkt zu erhalten. Von den Produkten gemäß der USA-Patentschrift 25 02 029 werden mindestens 2% oder doppell soviel Auflockerungsmittel benötigt, um die gleiche Menge Schaum zu erzielen.

Außer diesen genannten Vorteilen kommt noch hinzu, daß das erfindungsgemäße Verfahren hohe Ausbeuten ergibt. Die Produkte haben einen milden Geschmack und schmecken besser als die Erzeugnisse, die ohne Hydrolyse erhalten werden, und sie sind bei dem isoelektrischen Punkt des hydrolysierten Proteins vollkommen wasserlöslich. Sie sind auch über den gesamten pH-Bereich löslich.

Außer dem Sojaprotein können auch andere pflanzliche Proteine, beispielsweise die Proteine von Baumwollsamen, Erdnüssen, Sesamsamen u. dgl., verwendet werden.

Für die saure Hydrolyse des Proteines kann jede nichttoxische hydrolysierende Säure, z. B. Schwefelsäure, Salzsäure und Phosphorsäure, verwendet werden. Mineralsäuren werden bevorzugt.

Die Reinigung des Proteins zuerst durch alkalische Extraktion und anschließendes Fällen und Waschen sind optimale Verfahrensschritte. Die nach der Extraktion vorgenommene Fällung und Abtrennung des Proteins aus der Mutterlauge ist nicht zwingend, sondern kann je nach Wunsch durchgeführt werden. Wenn jedoch das Protein nicht bei seinem isoelektrischen pH-Wert gefällt und die oben schwimmende klare Flüssigkeit nicht entfernt wird, wird eine erhebliche Menge von Salzen im Protein eingeschlossen, das enzymmodifiziert werden soll. Dadurch entsteht ein Endprodukt, das einen höheren Natriumchloridgehalt aufweist als wünschenswert ist. Ähnlich ist die Reinigung nach der Enzymumwandlung nicht zwingend, aber sie ist zweckmäßig.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von auflockernden, durch Schlagen schaumbildenden Proteinen, bei dem ölfreies pflanzliches Protein hydrolysiert und anschließend das hydrolysiert^ Protein mit Pepsin modifiziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtenzymatische Hydrolyse bis zu einem Grad durchgeführt wird, bei dem das hydrolysierte Protein im Bereich seines isoelektrischen Punktes in Wasser unlöslich ist, aber die Viskosität einer lOgewichtsprozentigen Lösung in Wasser bei einem pH-Wert von 9,5 und einer Temperatur von 48°C nicht mehr als 100 cP und in einer 20gewichtsprozentigen Lösung unter gleichen Bedingungen 100 bis 1000 cP beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das pflanzliche Protein mit einer alkalischen wäßrigen Lösung extrahiert und der lösliche Rückstand abgetrennt wird, der pH-Wert der verbleibenden Lösung auf den isoelektrischen Punkt eingestellt, der gebildete Niederschlag abgetrennt und dann vor der Hydrolyse in Wasser wieder aufgeschlämmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das pflanzliche Protein unter alkalischen und/oder sauren Bedingungen hydrolysiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sojaprotein verwendet wird.