NO137625B - PROCEDURES FOR EXTRACTING SOYBEAN PROTEIN - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår utvinning av et nytt proteinprodukt fra soyabønner. The present invention relates to the extraction of a new protein product from soybeans.

Soyabønner er en rik proteinkilde, og utvinning eller ekstraksjon av protein fra soyabønner er av stor betydning. Følgelig er det spesielle formål med foreliggende oppfinnelse: (a) å tilveiebringe en ny og økonomisk fremgangsmåte for Soybeans are a rich source of protein, and the recovery or extraction of protein from soybeans is of great importance. Consequently, the particular object of the present invention is: (a) to provide a new and economical method for

ekstraksjon av protein fra soyabønner, og extraction of protein from soybeans, and

(b) å tilveiebringe et nytt proteinprodukt utvunnet fra soya-bønner . (b) to provide a new protein product extracted from soybeans.

Det er kjent at protein kan utvinnes fra soyabønner It is known that protein can be extracted from soybeans

ved å bløte disse opp i vann i lengre tid, male de oppbløtte bønner til en velling, separere fra vellingen uløselige materialer og felle-proteinet fra den ekstraherte væske. Felling av proteinet fra væsken utføres ved å justere pH i væsken til omtrent 4,5 som er det isoelektriske punkt ved hvilket en stor del, men ikke alt protein i væsken blir uløselig og felles fra løsningen. En mindre, men dog betydelig mengde soyaprotein forblir imidlertid i løsning ved det isoelektriske punkt og blir vanligvis kassert som avfallsprodukt. Det utfelte soyaprotein fremstilt på denne måte besitter ikke de maksimale egenskaper med hensyn til aroma, næringsverdi og evne til å absorbere eller binde vann, hvilket er et ønskemål når soyaprotein skal brukes , for eksempel i bakerivarer eller kjøttprodukter. by soaking these in water for a longer time, grinding the soaked beans into a gruel, separating from the gruel insoluble materials and the trap protein from the extracted liquid. Precipitation of the protein from the liquid is carried out by adjusting the pH of the liquid to approximately 4.5, which is the isoelectric point at which a large part, but not all, of the protein in the liquid becomes insoluble and separates from the solution. However, a smaller but significant amount of soy protein remains in solution at the isoelectric point and is usually discarded as a waste product. The precipitated soy protein produced in this way does not possess the maximum properties with regard to aroma, nutritional value and ability to absorb or bind water, which is a desirable goal when soy protein is to be used, for example in bakery goods or meat products.

US-patent nr. 3 674 501 vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av et soyabønnederivat ved behandling av praktisk talt oljefrie, malte soyabønner med én sur, vandig løsning inne-holdende pepsin i tilstrekkelig mengde til å inaktivere de enzym-inhibitorer som naturlig er til stede i soyabønner. Den ved behandlingen oppnådde ekstrakt er et partielt enzymatisk hydro-lysat, i motsetning til et vandig homogenat, som fremkommer ved fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse. US Patent No. 3,674,501 relates to a process for the preparation of a soybean derivative by treating substantially oil-free, ground soybeans with an acidic, aqueous solution containing pepsin in sufficient quantity to inactivate the naturally occurring enzyme inhibitors in soybeans. The extract obtained during the treatment is a partial enzymatic hydrolyzate, in contrast to an aqueous homogenate, which results from the method according to the present invention.

Ved fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse oppnås det ut fra soyabønner et proteinprodukt som ikke bare inneholder protein som er uløselig ved soyaproteinets isoelektriske punkt (pH ca. 4,5), men også protein som er løselig ved det isoelektriske punkt (myseprotein). With the method according to the present invention, a protein product is obtained from soybeans which not only contains protein which is insoluble at the soy protein's isoelectric point (pH approx. 4.5), but also protein which is soluble at the isoelectric point (whey protein).

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er karakterisert ved at det ved mekanisk homogenisering i vann som er praktisk talt fritt for natriumklorid dannes en relativt homogen dispersjon av avfettede soyabønnepartikler, idet hovedmengden av disse har en diameter på ikke mer enn 25 OOCyum, hvoretter uløselige materialer separeres fra væske og nevnte væske underkastes omvendt osmose for oppnåelse av en tilbakeholdt del som inneholder et soyaproteinprodukt. The method according to the invention is characterized in that by mechanical homogenization in water that is practically free of sodium chloride, a relatively homogeneous dispersion of defatted soybean particles is formed, the main amount of which has a diameter of no more than 25 OOCyum, after which insoluble materials are separated from liquid and said liquid is subjected to reverse osmosis to obtain a retained portion containing a soy protein product.

Ved utøvelsen av foreliggende oppfinnelse blir avfettede soyabønner, fortrinnsvis i partikkelform, f.eks. malt, oppre-vet eller opptrevlet, oppslemmet i vann. Fortrinnsvis anvendes 80 til 99 deler vann eller mer pr. del partikkelformig soyabønne-materiale for dannelse av oppslemningen, idet kraftig blanding anvendes for å sikre god dispergering. Vannets temperatur er ikke kritisk og kan være romtemperatur eller høyere. Oppslemmingen har fortrinnsvis "samme pH som soyapartiklene, men kan juste-res etter behov for spesielle formål. In the practice of the present invention, defatted soybeans, preferably in particulate form, e.g. ground, torn or unraveled, slurried in water. Preferably, 80 to 99 parts of water or more are used per portion of particulate soybean material to form the slurry, using vigorous mixing to ensure good dispersion. The temperature of the water is not critical and can be room temperature or higher. The slurry preferably has the same pH as the soy particles, but can be adjusted as needed for special purposes.

Den godt blandede oppslemming føres gjennom en homogenisator eller annen type findelingsapparat for oppnåelse av en relativt fin dispersjon av soyabønnematerialet i vann. Hvil-ken som helst vanlig homogenisator kan brukes for dette homogeni-seringstrinn, slike som homogenisatorer brukt i meieriindustrien for homogenisering av melk. Homogeniseringstrykk på fra 105 til 700 kg/cm 2 og findelingsinnstillinger på ca. 0,25 mm eller mindre mellom rotor og stator er tilfredsstillende. Tilnærmet øye-blikkelig frigjøring av proteinet gjennomføres ved. å utføre homogeniserings- eller findelingstrinnet slik at det sikres at en hovedandel av soyabønnepartiklene har en partikkelstørrelse på ikke mer enn 25 OOO^um i diameter. Denne partikkelstørrelse kan, som kjent på området, lett oppnåes ved passende justering eller innstilling av homogeniserings- eller findelings- The well-mixed slurry is passed through a homogenizer or other type of fining device to achieve a relatively fine dispersion of the soybean material in water. Any common homogenizer can be used for this homogenization step, such as homogenizers used in the dairy industry for homogenizing milk. Homogenization pressure of from 105 to 700 kg/cm 2 and fine division settings of approx. 0.25 mm or less between rotor and stator is satisfactory. Almost instantaneous release of the protein is carried out by. performing the homogenization or comminution step so as to ensure that a major portion of the soybean particles have a particle size of no more than 25,000 µm in diameter. This particle size can, as is known in the field, be easily achieved by suitable adjustment or setting of the homogenization or comminution

apparatet. the appliance.

Den fine dispersjon fra homogeniseringstrinnet. under- The fine dispersion from the homogenization step. under-

kastes en separering for å separere løselige proteiner og karbohydrater fra uløselige materialer. Sentrifugalseparering kan med fordel anvendes i dette trinn. Det fraseparerte sediment kan kasseres eller om ønsket påny dispergeres i fra ca. 1 til 10 volumdeler vann og påny underkastes sentrifugering eller lignende for maksimal utvinning av løselig proteinmateriale som kan være innleiret i eller ledsage sedimentet. Sedimentet fra dette separeringstrinn (eventuelt flere sådanne) kan inneholde en liten mengde protein og kan således ut fra et økonomisk synspunkt anvendes i dyre- a separator is thrown to separate soluble proteins and carbohydrates from insoluble materials. Centrifugal separation can advantageously be used in this step. The separated sediment can be discarded or, if desired, redispersed in from approx. 1 to 10 parts by volume of water and subjected again to centrifugation or the like for maximum recovery of soluble protein material which may be embedded in or accompany the sediment. The sediment from this separation step (possibly several such) may contain a small amount of protein and can thus, from an economic point of view, be used in animal

for eller lignende. for or similar.

Væsken fra det foregående separeringstrinn blir så underkastet en prosess som er kjent som omvendt osmose, ultrafilter-ing eller membranseparering. Det kjente prinsipp for denne prosess er å anvende trykk for å transportere vann, eller vann og relativt små molekyler i løsning gjennom en semipermeabel membran. Dette bevirker transport av vann og utvalgte materialer fra en mer konsentrert til en mindre konsentrert løsning. Det er tilgjengelig forskjellige typer membraner som muliggjør at visse løste materialer sammen med løsningsmiddel vil passere gjennom membranen inn i den diffunderte del mens andre løse- The liquid from the previous separation step is then subjected to a process known as reverse osmosis, ultrafiltration or membrane separation. The known principle for this process is to use pressure to transport water, or water and relatively small molecules in solution through a semipermeable membrane. This results in the transport of water and selected materials from a more concentrated to a less concentrated solution. Different types of membranes are available which enable certain dissolved materials together with solvent to pass through the membrane into the diffused part while other solvents

lige materialer derved holdes tilbake i den tilbakeholdte del av løsningen. For bruk i foreliggende oppfinnelse velges en membran som muliggjør at naturlig forekommende salter, karbohydrater og nitrogenholdige materialer med relativt liten molekylstørrelse hurtig passerer inn i den diffunderte del av løsningen (i det følgende kalt diffusatet). Samtidig må membranen være tett nok til å tilbakeholde proteinene av større molekylstørrelser som er ønskelig i sluttproduktet. equal materials are thereby retained in the retained part of the solution. For use in the present invention, a membrane is chosen which enables naturally occurring salts, carbohydrates and nitrogen-containing materials with a relatively small molecular size to quickly pass into the diffused part of the solution (hereinafter called the diffusate). At the same time, the membrane must be dense enough to retain the proteins of larger molecular sizes that are desirable in the final product.

Egnet utstyr for omvendt osmose er kommersielt til- Suitable equipment for reverse osmosis is commercially available

gjengelig f.eks. fra Dorr-Oliver Corporation eller Havens OSMOTIK (varebetegnelse) Corporation. Valg av membran er en rutinesak og bestemmes av ovennevnte betingelser. Egnede representative membraner er "XPA" og "APA" fra Dorr-Oliver Corporation og Havens" "215"-membran. common e.g. from Dorr-Oliver Corporation or Havens OSMOTIK (trade name) Corporation. The choice of membrane is a matter of routine and is determined by the above conditions. Suitable representative membranes are "XPA" and "APA" from Dorr-Oliver Corporation and Haven's "215" membrane.

Ved utøvelsen av foreliggende oppfinnelse kan soya-homogenisatet om ønsket vaskes eller konsentreres, eller både vaskes og konsentreres under omvendt osmose. Vasking er til-førsel av vann til systemet under omvendt osmose med en hastig-het lik den hvormed diffusatet fjernes, slik at det opprett-holdes et konstant volum i den tilbakeholdte del. Dette bevirker at materialer med relativt liten molekylstørrélse passerer inn i diffusatet og renser proteinet i den tilbakeholdte del. Konsentrering oppnåes under omvendt osmose ved ganske enkelt å la volumet av den tilbakeholdte del minske, idet diffunderbare materialer og vann passerer fra den tilbakeholdte del til diffusatet uten at det tilføres vann. Vasking av de tilbakeholdte proteiner med 0,5-4,0 volumdeler vann er generelt tilstrekkelig til etter påfølgende tørking å gi et isolert soyaprotein av høy kvalitet. Konsentreringen sørger både for rensing og god produksjonsøkonomi. Konsentrering på opp til det tredobbelte eller mer kan være praktisk. In the practice of the present invention, the soy homogenate can, if desired, be washed or concentrated, or both washed and concentrated under reverse osmosis. Washing is the supply of water to the system under reverse osmosis at a rate equal to that with which the diffusate is removed, so that a constant volume is maintained in the retained part. This causes materials with a relatively small molecular size to pass into the diffusate and purify the protein in the retained part. Concentration is achieved during reverse osmosis by simply allowing the volume of the retained portion to decrease, as diffusible materials and water pass from the retained portion to the diffusate without adding water. Washing the retained proteins with 0.5-4.0 parts by volume of water is generally sufficient to give, after subsequent drying, an isolated soy protein of high quality. The concentration ensures both purification and good production economy. Concentrations of up to three times or more can be practical.

Den tilbakeholdte del fjernes fra omvendt osmose-apparatet <q>g tørkes under tilveiebringelse av et nytt soyaproteinisolat av høy kvalitet. The retentate is removed from the reverse osmosis apparatus and dried to provide a new high quality soy protein isolate.

Den tilbakeholdte del, holdt tilbake av membranen under omvendt osmose-prosessen, besitter flere meget viktige egenskaper. Den tilbakeholdte del inneholder generelt ca. 9-14 % mer av det totale soyabønneprotein enn tilfellet er med soyaproteinisolater oppnådd ved vanlige proteinfellingsmetoder. Ikke bare er denne økede proteinutvinning viktig ut fra et økonomisk synspunkt, men produktet besitter dessuten forbedrede ernæringsmessige fordeler på grunn av at det utvundne protein inneholder større mengder svovelholdige aminosyrer. Fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse tilveie-bringer avgjort økonomiske fordeler med hensyn til utgifter til apparatur, drift av apparaturen og de totale omkostninger for fremstilling av soyaproteinisolat. The retained part, retained by the membrane during the reverse osmosis process, possesses several very important properties. The retained part generally contains approx. 9-14% more of the total soybean protein than is the case with soy protein isolates obtained by conventional protein precipitation methods. Not only is this increased protein recovery important from an economic point of view, but the product also possesses improved nutritional benefits due to the fact that the recovered protein contains greater amounts of sulfur-containing amino acids. The method according to the present invention provides definite financial advantages with respect to expenses for equipment, operation of the equipment and the total costs for the production of soy protein isolate.

De følgende eksempler er illustrerende for foreliggende oppfinnelse. The following examples are illustrative of the present invention.

Eksempel I Example I

En 5 vekt/volum% oppslemming av ubehandlede soyabønneflak ble tilberedt med kaldt springvann. Etter fullstendig blanding av soyabønneflakene og vannet ble den resulterende oppslemming kontinuerlig innført i en triplekspumpehomogenisator og homo-genisert ved et trykk på 210 kg/cm . Den homogeniserte soya-oppslemming ble så separert i væske og sediment ved å føre den gjennom en eller flere vanlige sentrifuger. Sedimentet ble kassert og væsken ble konsentrert til det firedobbelte ved omvendt osmose gjennom en Dorr-Oliver "XPA"-membran i et Dorr-Oliver omvendt osmose-stativ. Den tilbakeholdte del ble så vasket med 2-3 volumdeler vann under omvendt osmose. A 5% w/v slurry of untreated soybean flakes was prepared with cold tap water. After complete mixing of the soybean flakes and water, the resulting slurry was continuously fed into a triplex pump homogenizer and homogenized at a pressure of 210 kg/cm 2 . The homogenized soy slurry was then separated into liquid and sediment by passing it through one or more conventional centrifuges. The sediment was discarded and the liquid was concentrated to fourfold by reverse osmosis through a Dorr-Oliver "XPA" membrane in a Dorr-Oliver reverse osmosis rack. The retained part was then washed with 2-3 parts by volume of water under reverse osmosis.

Den tilbakeholdte del ble så fjernet f ra omvendt osmose-apparatet og tørket i en vanlig forstøvningstørke under tilveiebringelse av et soyaproteinisolat karakterisert ved: The retained portion was then removed from the reverse osmosis apparatus and dried in a conventional spray dryer to provide a soy protein isolate characterized by:

Høy næringsverdi High nutritional value

Høy proteinløselighet ( > 75 % NSI) High protein solubility ( > 75% NSI)

Utmerket aroma Excellent aroma

Lys kulør (hvitt eller lys brunt) Light color (white or light brown)

Utmerkede vannbindingsegenskaper (viskositet av 2 % løsning 12 centipoise ved 30°C) Excellent water binding properties (viscosity of 2% solution 12 centipoise at 30°C)

Vesentlig (> 75 %) alt protein i naturlig form (ikke denaturert) Substantially (> 75%) all protein in natural form (not denatured)

Forbedret varmestabilitet (< 20 % denaturert ved 99°C i 5 min.) Improved thermal stability (< 20% denatured at 99°C for 5 min.)

Forbedrede fettemulgeringsegenskaper (> 200 ml soya-olje emulgert pr. g isolat) Improved fat emulsification properties (> 200 ml soy oil emulsified per g isolate)

Regulerbare varmegeleringsegenskaper. Adjustable heat gelling properties.

Et særmerket trekk ved dette soyaproteinisolat som er av betydelig viktighet, er dets geleringsegenskaper. Soyaproteinisolater fremstilt ved tidligere kjente fellingsmetoder danner generelt geler i 7 % vandige løsninger ved 65°C i løpet av 10 til 15 minutter. Soyaproteinisolater fremstilt ved fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse danner imidlertid ikke geler under disse betingelser selv om tiden blir vesentlig forlenget. Det er nødvendig at soyaproteinisolatet i henhold til oppfinnelsen må absorbere kalsium for å muliggjøre varmegelering. Det kreves typisk ca. 0,2 milligram løselig kalsium pr. gram soyaproteinisolat i henhold til oppfinnelsen for å muliggjøre varmegelering under ovennevnte betingelser. Generelt vil tilsetning av ca. 0,3 milligram løselig kalsium pr. gram soyaproteinisolat bevirke gelering av en 7 % vandig løsning av de nye soyaproteinisolater ved romtemperatur (25°C) i 30 minutter. Denne egenskap er av stor betydning når soyaproteinisolatet brukes i næringsmidler, slike som opparbeidede kjøttvarer hvor både kalsiumbinding og varmegelering er ønsket. Andre toverdige kationer, som magnesium og mangan, og enverdige kationer, som natrium og kalium, har ingen eller i det vesentlige ingen virkning ved varmegelering av isolater. A distinctive feature of this soy protein isolate that is of considerable importance is its gelling properties. Soy protein isolates prepared by previously known precipitation methods generally form gels in 7% aqueous solutions at 65°C within 10 to 15 minutes. However, soy protein isolates produced by the method according to the present invention do not form gels under these conditions, even if the time is significantly extended. It is necessary that the soy protein isolate according to the invention must absorb calcium to enable heat gelation. It typically requires approx. 0.2 milligrams of soluble calcium per grams of soy protein isolate according to the invention to enable heat gelation under the above conditions. In general, the addition of approx. 0.3 milligrams of soluble calcium per grams of soy protein isolate cause gelation of a 7% aqueous solution of the new soy protein isolates at room temperature (25°C) for 30 minutes. This property is of great importance when the soy protein isolate is used in foodstuffs, such as processed meat products where both calcium binding and thermal gelation are desired. Other divalent cations, such as magnesium and manganese, and monovalent cations, such as sodium and potassium, have no or essentially no effect on thermal gelation of isolates.

De produkter som fremstilles i henhold til oppfinnelsen er dessuten karakterisert ved en aminosyreprofil som er spesielt ønskelig ut fra et ernæringsmessig synspunkt. Den følgende tabell gir en typisk sammenligning mellom aminosyreprofilen i soyaproteinisolater fremstilt i henhold til foreliggende oppfinnelse og soyaproteinisolater oppnådd ved tidligere f e Iling smetoder. The products produced according to the invention are also characterized by an amino acid profile which is particularly desirable from a nutritional point of view. The following table provides a typical comparison between the amino acid profile in soy protein isolates produced according to the present invention and soy protein isolates obtained by previous f e Iling methods.

Eksempel II Example II

Det ble fremstilt en 3 vekt/volum% oppslemming av ikke-oppvarmede, avfettede soyabønneflak ved grundig blanding av soyaflakene med vann ved en temperatur på 65,6°C. Oppslemmingen ble kontinuerlig matet gjennom et findelingsapparat med en klaring mellom rotor og stator på ca. 0,25 mm. Den resulterende oppslemming ble så innført i en serie hydrocykloner for ad-skillelse av løselige og uløselige materialer. Væsken som inneholdt soyaproteinene ble så underkastet en firedobbelt konsentrering og vasking med 4 volumdeler vann under omvendt osmose. Den tilbakeholdte del ble fjernet fra omvendt osmose-apparatet og tørket. Det oppnådde soyaproteinisolat hadde egenskaper i likhet med soyaproteinisolatet fremstilt i eksempel 1. A 3% w/v slurry of unheated, defatted soybean flakes was prepared by thoroughly mixing the soybean flakes with water at a temperature of 65.6°C. The slurry was continuously fed through a fine distribution device with a clearance between rotor and stator of approx. 0.25 mm. The resulting slurry was then introduced into a series of hydrocyclones to separate soluble and insoluble materials. The liquid containing the soy proteins was then subjected to a fourfold concentration and washing with 4 parts by volume of water under reverse osmosis. The retained portion was removed from the reverse osmosis apparatus and dried. The soy protein isolate obtained had properties similar to the soy protein isolate prepared in example 1.

Eksempel III Example III

Ytterligere demonstrasjon av den forbedrede proteinutvinning ved anvendelse av omvendt osmose ble gjort ved to separate', f pr søk. I begge forsøk. bi|f*lS^^ps'^e'piiing av rå ,' avf ettede':,;, avskallede s oyabønne f lak' v.arih:'' 'hbmogeni sert- ved 175 kg/cm og 35 kg/cm^ i det første og annet trinn i en "Manton-Gaulin"-homogenisator. Oppslemmingen ble grundig omrørt, prøvetatt og nøyaktig analysert på protein- og totalt faststoffinnhold. Oppslemmingene ble så sentrifugert ved 1.000 G i 10 minutter for å fjerne uløselige bestanddeler i soyabønneoppslemmingen. Begge porsjoner ble veiet og analysert på protein- og totalt faststoffinnhold. Further demonstration of the improved protein recovery using reverse osmosis was done in two separate trials. In both attempts. bi|f*lS^^ps'^e'piiing of raw ,' off f ettede':,;, shelled s oya bean f lak' v.arih:'' 'hbmogeni sert- at 175 kg/cm and 35 kg/cm ^ in the first and second stages of a "Manton-Gaulin" homogenizer. The slurry was thoroughly stirred, sampled and accurately analyzed for protein and total solids content. The slurries were then centrifuged at 1,000 G for 10 minutes to remove insoluble components of the soybean slurry. Both portions were weighed and analyzed for protein and total solids content.

Den ovenpåflytende væske eller limvannet fra sentrifugeringen inneholdt de løselige bestanddeler i soyabønnene. The supernatant liquid or slurry from the centrifugation contained the soluble components of the soybeans.

I begge forsøk ble dette limvann delt i to omtrent likt av-veide porsjoner. Den ene porsjon ble underkastet omvendt osmose mens den annen porsjon ble underkastet syrefelling. In both experiments, this glue water was divided into two roughly equally weighed portions. One portion was subjected to reverse osmosis while the other portion was subjected to acid precipitation.

Porsjonen underkastet syrefelling ble regulert til pH 4,5 ved tilsetning av vandig saltsyre. Den surgjorte oppslemming ble så sentrifugert for oppnåelse av protein og surt avvann. Proteinet ble så regulert til pH 6,8 for tørking. Nøyaktig veining og prøvetagning ble foretatt i hver prosess-strøm og hvert prosesstrinn. The portion subjected to acid precipitation was adjusted to pH 4.5 by the addition of aqueous hydrochloric acid. The acidified slurry was then centrifuged to obtain protein and acidified wastewater. The protein was then adjusted to pH 6.8 for drying. Accurate weighing and sampling was carried out in each process stream and each process step.

Det ble utført omvendt osmpse-fremstilling av soyaproteinisolat. I det første forsøk ble soyalimvannet fra sentrifugeringen pasteurisert ved 60-65°C i 30 minutter. Det pasteuriserte limvann ble så underkastet omvendt osmose i et Dorr-Oliver omvendt osmose-apparat for laboratoriebruk ved 20-25°C under anvendelse av "APA"- og "XPA"-membraner. Det tilbakeholdte soyaprotein (tidligere limvann) ble konsentrert til det firedobbelte og så vasket med 1,4 volumdeler kaldt springvann og til slutt tørket. I dette første av to forsøk ble det under anvendelse av omvendt osmose tilbakeholdt 95,3 % av det løselige soyaprotein. Sammenlignende tall for tidligere metoder (felling) for fremstilling av soyaproteinisolat var 82,2 % utvunnet fra proteinlimvannet. Dette representerer en 13 % økning i utvinnbart løselig soyaprotein. Reverse osmosis preparation of soy protein isolate was performed. In the first experiment, the soy glue water from the centrifugation was pasteurized at 60-65°C for 30 minutes. The pasteurized glue water was then subjected to reverse osmosis in a Dorr-Oliver reverse osmosis apparatus for laboratory use at 20-25°C using "APA" and "XPA" membranes. The retained soy protein (formerly glue water) was concentrated to fourfold and then washed with 1.4 parts by volume of cold tap water and finally dried. In this first of two experiments, using reverse osmosis, 95.3% of the soluble soy protein was retained. Comparative figures for previous methods (precipitation) for producing soy protein isolate were 82.2% recovered from the protein glue water. This represents a 13% increase in extractable soluble soy protein.

I det annet av de to forsøk ble det under anvendelse In the second of the two trials, it was used

av omvendt osmose tilbakeholdt 94,7 % av det løselige soyaprotein sammenlignet med 83 % løselig protein oppnådd ved den tidligere fellingsmetode. Økningen i den tilbakeholdte mengde løselig protein utgjorde omtrent 12 %. of reverse osmosis retained 94.7% of the soluble soy protein compared to 83% soluble protein obtained by the previous precipitation method. The increase in the amount of soluble protein retained was approximately 12%.

Proteintapet ved de tidligere fellingsmetoder, men tilbakeholdt ved,omvendt osmose-metoden i henhold til foreliggende oppfinnelsé er de syreløselige proteiner som har større næringsverdi enn proteinene utvunnet ved de tidligere metoder. The protein lost by the previous precipitation methods, but retained by the reverse osmosis method according to the present invention, are the acid-soluble proteins that have greater nutritional value than the proteins extracted by the previous methods.

Eksempel IV Example IV

Det ble fremstilt en 10 vekt/volum% oppslemming av avskallede, avfettede soyabønneflak i vann ved grundig blanding av flakene i kaldt springvann. Oppslemmingen ble kontinuerlig ført gjennom en homogenisator som utsatte oppslemmingen for et trykk på 350 kg/cm 2. Den homogeniserte oppslemming ble så separert i limvann og sediment ved å føre oppslemmingen gjennom en eller flere sentrifuger. Limvannet ble utsatt for minimal varmebehandling for å inaktivere eventuell anti-trypsinfaktor som måtte være tilstede. Limvannet ble hurtig kjølt til romtemperatur og underkastet vasking ved omvendt osmose under anvendelse av en Havens "No. 215"-membran i et Havens rørformig omvendt osmose-apparat. Den tilbakeholdte A 10% weight/volume slurry of dehulled, defatted soybean flakes in water was prepared by thoroughly mixing the flakes in cold tap water. The slurry was continuously passed through a homogenizer which exposed the slurry to a pressure of 350 kg/cm 2. The homogenized slurry was then separated into glue water and sediment by passing the slurry through one or more centrifuges. The glue water was subjected to minimal heat treatment to inactivate any anti-trypsin factor that might be present. The glue water was rapidly cooled to room temperature and subjected to reverse osmosis washing using a Havens "No. 215" membrane in a Havens tubular reverse osmosis apparatus. The withheld

del ble vasket med 3 volumdeler vann som ga en tilbakeholdt del som enten kunne tørkes eller konsentreres ytterligere ved andre hjelpemidler før tørking. Den tilbakeholdte del ble fjernet fra omvendt osmose-apparatet og tørket. part was washed with 3 parts by volume of water which gave a retained part which could either be dried or further concentrated by other aids before drying. The retained portion was removed from the reverse osmosis apparatus and dried.

Soyaproteinisolatet fremstilt i dette eksempel besatt The soy protein isolate prepared in this example possessed

de samme egenskaper som vist i eksempel I. the same properties as shown in Example I.

Eksempel V Example V

Det ble fremstilt en 5 vekt/volum% oppslemming av ikke-oppvarmede, avskallede, avfettede soyabønneflak ved grundig blanding av flakene i 40°C springvann. Oppslemmingen ble kontinuerlig ført gjennom en homogenisator og utsatt for et trykk pa 210 kg/cm 2. Oppslemmingen inneholdt alt proteinet fra flakene. Den homogeniserte oppslemming ble så utsatt for en sentrifugalkraft på omtrent 1.000 RCF i 10 minutter for å adskille løselige og uløselige bestanddeler av soyabønnefast-stoffene. Den løselige del ble så konsentrert til en protein-konsentrasjon på omtrent 8 % og vasket med 1 1/2 volumdeler vann under omvendt osmose gjennom en Dorr-Oliver "XPA"-membran. Den tilbakeholdte del fra omvendt osmose-behandlingen inneholdt etter tørking ca. 94 % av det opprinnelige løselige protein. Dette var i motsetning til en utvinning (under ideelle laboratoriebetingelser) på 80 % av det opprinnelige løselige protein under anvendelse av tidligere kjent felling for fremstilling av soyaproteinisolat. Forskjellen i protein-utvinningen (14 %) kan bare delvis forklares ved de 9 % soyaprotein som gikk tapt ved syrefelling av protein. A 5% w/v slurry of unheated, dehulled, defatted soybean flakes was prepared by thoroughly mixing the flakes in 40°C tap water. The slurry was continuously passed through a homogenizer and subjected to a pressure of 210 kg/cm 2. The slurry contained all the protein from the flakes. The homogenized slurry was then subjected to a centrifugal force of approximately 1,000 RCF for 10 minutes to separate soluble and insoluble components of the soybean solids. The soluble fraction was then concentrated to a protein concentration of about 8% and washed with 1 1/2 volumes of water under reverse osmosis through a Dorr-Oliver "XPA" membrane. The retained part from the reverse osmosis treatment contained after drying approx. 94% of the original soluble protein. This was in contrast to a recovery (under ideal laboratory conditions) of 80% of the original soluble protein using previously known precipitation for the preparation of soy protein isolate. The difference in protein recovery (14%) can only be partially explained by the 9% soy protein that was lost by acid precipitation of protein.

Eksempel VI Example VI

En typisk tidligere fremgangsmåte for oppnåelse av soyaprotein ved syrefelling var som følger: A typical prior process for obtaining soy protein by acid precipitation was as follows:

95 deler vann + 5 deler avfettede soyabønneflak + natriumhydroksyd til pH 8,0—) ekstraksjon i 4 timer—> sentrifugering (i slamsentrifuge) surgjøring med saltsyre til pH 4,6 ^ felling av soyaprotein —) sentrifugering (i slamsentrifuge) grundig omrøring med 1-5 volumdeler vann (vasking) ) sentrifugering (i slamsentrifuge) 95 parts water + 5 parts defatted soybean flakes + sodium hydroxide to pH 8.0—) extraction for 4 hours—> centrifugation (in sludge centrifuge) acidification with hydrochloric acid to pH 4.6 ^ precipitation of soy protein —) centrifugation (in sludge centrifuge) thorough stirring with 1-5 parts by volume water (washing) ) centrifugation (in sludge centrifuge)

natriumhydroksyd til pH 7,0 - 0,3 forstøvningstørkning pakkes i sekk. sodium hydroxide to pH 7.0 - 0.3 spray drying is bagged.

Den følgende tabell viser en sammenligning mellom et typisk soyaproteinprodukt oppnådd ved foreliggende oppfinnelse og et soyaproteinprodukt oppnådd ved den tidligere fremgangsmåte i eksempel VI. The following table shows a comparison between a typical soy protein product obtained by the present invention and a soy protein product obtained by the previous method in example VI.

Foreliggende oppfinnelse gir en rekke fordeler hvorav spesielt skal nevnes: (a) det oppnåes et soyaproteinprodukt som inneholder noen proteiner som er uløselige ved pH 4,5 og andre proteiner The present invention provides a number of advantages, of which particular mention should be made: (a) a soy protein product is obtained which contains some proteins which are insoluble at pH 4.5 and other proteins

som er løselige ved pH 4,5, which are soluble at pH 4.5,

(b) utvinning av verdifulle proteiner fra soyabønner økes, (c) det utvundne protein er ikke nevneverdig denaturert, (d) proteinproduktet besitter eksepsjonelt gode egenskaper med hensyn til aroma, vannløselighet, næringsverdi, fettemulgeringskapasitet, styring av varmegelering og (b) extraction of valuable proteins from soybeans is increased, (c) the extracted protein is not significantly denatured, (d) the protein product possesses exceptionally good properties with regard to aroma, water solubility, nutritional value, fat emulsification capacity, control of heat gelation and

vannbindingskapasitet, water binding capacity,

(e) proteinet kan ekstraheres hurtig fra soyabønner hvorved (e) the protein can be rapidly extracted from soybeans whereby

produksjonshastigheten økes, the production rate is increased,

(f) utvinning av proteiner som normalt går tapt som avfallsprodukt, gir økonomiske fordeler og reduserer dessuten forurensningsproblemer forbundet med fjerning av (f) the recovery of proteins that are normally lost as waste products provides economic benefits and also reduces pollution problems associated with the removal of

avvannet, watered down,

(g) det oppnåes et proteinprodukt som har et forbedret amino-syreprof il , (h) en forbedret fremgangsmåte hvori bruken av sterke kjemi-kalier er eliminert. (g) a protein product is obtained which has an improved amino acid profile, (h) an improved method in which the use of strong chemicals is eliminated.

Som det vil fremgå av den foregående beskrivelse av oppfinnelsen, oppslemmes avfettede soyabønner i vann under anvendelse av mekanisk homogenisering. Det anvendte vann er vann som i det vesentlige er fri for natriumklorid, idet ekstraksjon med saltvann ikke gir et protein som kan sammen-lignes i utbytte og i egenskaper med soyaprotein fremstilt i henhold til foreliggende oppfinnelse. Forskjellen i ut- As will be apparent from the preceding description of the invention, defatted soybeans are slurried in water using mechanical homogenization. The water used is water which is essentially free of sodium chloride, as extraction with salt water does not yield a protein which can be compared in yield and in properties with soy protein produced according to the present invention. The difference in out-

bytte og egenskaper mellom soyaprotein oppnådd ved mekanisk homogenisering og fremstilt ved saltvannsekstraksjon fremgår av følgende forsøksarbeide og -data: Én del avfettede soyabønneflak ble omrørt med ti deler av en salt- (NaCl) løsning, sentrifugert og separert i protein og restfraksjoner. Prøvene ble så frysetørket. For mekanisk homogenisering ble én del av det samme parti soyabønneflak blandet med ti deler vann og ført gjennom en mekanisk homogenisator. Homogenisatet ble så sentrifugert, separert i fraksjoner og likeldes frysetørket. Resultatene fra de to fremgangsmåter fremgår av tabell 2. exchange and properties between soy protein obtained by mechanical homogenization and produced by salt water extraction can be seen from the following experimental work and data: One part of defatted soybean flakes was stirred with ten parts of a salt (NaCl) solution, centrifuged and separated into protein and residual fractions. The samples were then freeze-dried. For mechanical homogenization, one part of the same batch of soybean flakes was mixed with ten parts water and passed through a mechanical homogenizer. The homogenate was then centrifuged, separated into fractions and also freeze-dried. The results from the two procedures appear in table 2.

En porsjon av hvert proteinprodukt ble dialysert slik A portion of each protein product was thus dialyzed

at de forelå i de samme ioneomgivelser, og deretter ble de dialyserte og ikke dialyserte fraksjoner fra begge ekstrak-sjoner undersøkt på gelerings- og oljeemulgeringsegenskaper. that they were present in the same ionic environment, and then the dialysed and non-dialysed fractions from both extractions were examined for gelation and oil emulsification properties.

For geleringsprøven ble en 7 % proteinløsning oppvarmet til For the gelation test, a 7% protein solution was heated to

100°C i 20 minutter. Resultatet fremgår av tabell 3. Dialyse øket styrken av gelen ved begge fraksjoner. Klarere sagt, 100°C for 20 minutes. The result appears in table 3. Dialysis increased the strength of the gel in both fractions. More clearly,

både med og uten dialyse dannet proteinet fremstilt ved mekanisk homogenisering en sterkere gel enn proteinet ekstra-hert med saltvann. both with and without dialysis, the protein produced by mechanical homogenization formed a stronger gel than the protein extracted with salt water.

Det skal bemerkes at geleringsresultatene gitt på side It should be noted that the gelation results given on p

5, siste avsnitt ble oppnådd ved 65°C, mens de foreliggende resul-tater ble oppnådd ved 100°C. Den anvendte temperatur var nødvendig for å demonstrere forskjellen mellom de undersøkte fraksjoner. Hvis prøven på side 5 var blitt utført ved 100°C, ville begge fraksjonene ha gelert, slik at den virkelige forskjell i de to fraksjoner ville bli skjult. Likeledes ville, hvis foreliggende forsøk var blitt utført ved 65°C, 5, last section was obtained at 65°C, while the present results were obtained at 100°C. The temperature used was necessary to demonstrate the difference between the investigated fractions. If the test on page 5 had been carried out at 100°C, both fractions would have gelled, so that the real difference in the two fractions would be hidden. Likewise, if the present experiment had been carried out at 65°C,

ingen av fraksjonene ha gelert, hvilket igjen ville skjule den virkelige forskjell mellom fraksjonene. none of the factions have gelled, which in turn would hide the real difference between the factions.

Resultatene av oljeemulgeringsforsøket er gitt i tabell The results of the oil emulsification test are given in the table

4. Som i geleringsforsøket øket dialysen verdien for begge 4. As in the gelling experiment, dialysis increased the value for both

fraksjoner, og både med og uten dialyse emulgerte fraksjonen fremstilt ved homogenisering mer olje enn den fremstilt ved saltvannsekstråksjon. fractions, and both with and without dialysis the fraction produced by homogenization emulsified more oil than that produced by saline extraction.

Claims (1)

Fremgangsmåte for ekstraksjon av protein fra soyabønner, karakterisert ved at det ved mekanisk homogenisering i vann som er i alt vesentlig fritt for natriumklorid, dannes en relativt homogen dispersjon av avfettede soyabønne-partikler, idet hovedmengden av disse har en diameter på ikke mer enn 25 OOCyum, hvoretter uløselige materialer separeres fra væske og nevnte væske underkastes omvendt osmose for oppnåelse av en tilbakeholdt del som inneholder et soyaproteinprodukt.Process for extracting protein from soybeans, characterized in that by mechanical homogenization in water which is essentially free of sodium chloride, a relatively homogeneous dispersion of defatted soybean particles is formed, the main amount of which has a diameter of no more than 25 OOCyum , after which insoluble materials are separated from liquid and said liquid is subjected to reverse osmosis to obtain a retained portion containing a soy protein product.