TW201408217A - Ｐｈ經調整之豆類植物蛋白質產品 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種具有至少約60 wt%(N×6.25)d.b.之蛋白質含量之豆類植物蛋白質產品的水溶液，該蛋白質產品可溶於pH小於約4.4之水介質中且在該pH範圍熱穩定，pH經調整至pH約6至約8。所得產品如下進一步處理：乾燥該產品、回收且乾燥任何沈澱之豆類植物蛋白質材料、熱處理且接著乾燥該產品，或熱處理該產品且回收及乾燥任何沈澱之豆類植物蛋白質材料。

Description

PH經調整之豆類植物蛋白質產品 相關申請案之交叉參考
本申請案根據35 USC 119(e)主張2012年7月10日申請之美國臨時專利申請案第61/669,845號的優先權。
本發明係關於pH經調整之豆類植物蛋白質產品，較佳為分離物。
2011年5月9日申請之美國專利申請案第13/103,528號(2011年11月10日公開之美國專利申請公開案第2011/0274797號)、2011年11月4日申請之第13/289,264號(2012年5月31日公開之美國專利申請公開案第2012/013117號)、2012年7月24日申請之第13/556,357號及2013年1月7日申請之第13/642,003號(其轉讓給其受讓人且其揭示內容以引用之方式併入本文中)中描述供應具有至少約60 wt%、較佳為至少約90 wt%(N×6.25)d.b.之蛋白質含量的豆類植物蛋白質產品。
該豆類植物蛋白質產品由包含以下之方法形成：(a)用鈣鹽水溶液，較佳用氯化鈣水溶液萃取豆類植物蛋白質源，以引起來自蛋白質源之豆類植物蛋白質之溶解，且形成豆類植物蛋白質水溶液，(b)自殘餘豆類植物蛋白質源中分離豆類植物蛋白質水溶液，(c)視情況稀釋豆類植物蛋白質水溶液， (d)調整豆類植物蛋白質水溶液之pH至約1.5至約4.4之pH，較佳為約2至約4，以產生酸化豆類植物蛋白質溶液，(e)若該酸化豆類植物蛋白質溶液仍不透明，則視情況將其澄清，(f)或者在步驟(b)至(e)中，視情況稀釋經合併之豆類植物蛋白質水溶液及殘餘豆類植物蛋白質源且接著將其pH調整至約1.5至約4.4之pH，較佳為約2至約4，隨後自殘餘豆類植物蛋白質源分離酸化(較佳透明)豆類植物蛋白質溶液，(g)視情況由選擇性膜技術濃縮酸化豆類植物蛋白質水溶液，同時維持離子強度實質上恆定，(h)視情況透濾濃縮之豆類植物蛋白質溶液，及(i)視情況乾燥經濃縮且視情況經透濾之豆類植物蛋白質溶液。
相比於具有特有生味(green flavour)及/或豆腥味及/或蔬菜味之習知豆類植物蛋白質產品，上文提及之美國專利申請案中產生之豆類植物蛋白質產品之重要屬性之一為產品的純淨風味(clean flavour)。
上文提及之美國專利申請案中產生之豆類植物蛋白質產品當溶解於水中時產生具有低pH的溶液。儘管有利於酸性食品應用，諸如生產酸性飲料，但豆類植物蛋白質產品之低pH對於其他食品應用(例如具有中性或接近中性pH之食品)可能不理想。較佳利用已呈中性或接近中性形式之蛋白質產品，而非與酸性蛋白質成分一起調配及添加其他成分以將pH提高至所需水準。市售豆類植物蛋白質產品通常以中性或接近中性pH提供。
根據本發明，將由前述美國專利申請案第13/103,528、13/289,264、13/556,357及13/642,003號產生之視情況濃縮且視情況透 濾的蛋白質水溶液或藉由使前述美國專利申請案第13/103,528號、第13/289,264號、第13/556,357號及第13/642,003號之方法所得之乾燥豆類植物蛋白質產品再水合所製備之溶液的pH調整至約6至約8，較佳約6.5至約7.5範圍內之pH，且乾燥所得產品或分離及乾燥形成之任何沈澱物。或者，在將pH調整至約6至約8之pH後，可熱處理pH經調整之溶液且接著乾燥所得產品或分離及乾燥形成之任何沈澱物。熱處理步驟用以修改蛋白質產品之功能特性，亦即降低蛋白質之溶解度且提高材料之水結合能力。本文所提供之豆類植物蛋白質產品具有純淨風味且適用於中性或接近中性條件下之食品應用。
雖然一系列市售豆類植物蛋白質產品可用於食品用途，該等產品具有多種功能特性及多種預期應用，但市售豆類植物蛋白質產品之一些更常見應用為處理之肉產品、烘焙物及營養棒。本發明之pH經調整之豆類植物蛋白質產品比習知豆類植物蛋白質產品具有更純淨風味且可在各種食品產品(包括上文所述類型)中替換習知豆類植物蛋白質產品以提供風味改良之食品產品。
本發明之pH經調整之豆類植物蛋白質產品亦高度適用於pH在約6與約8之間的食品及飲料應用，諸如乳製品類似產品、乳製品替代產品及為乳製品/植物成分摻合物的產品。本發明之pH經調整之豆類植物蛋白質產品尤其適用於經調配及製備而具有類似於牛乳之感官及/或營養特性的乳製品類似物或乳製品替代飲料。該等飲料典型地在約7至約7.5之pH下製備、典型地含有蛋白質、視情況含有藉由均質化步驟對分離穩定之脂肪且視情況含有添加之維生素及礦物質。該等乳製品類似物或乳製品替代飲料中亦可使用藉由前述美國專利申請案第13/103,528、13/289,264、13/556,357及13/642,003號之方法製備之酸性豆類植物蛋白質產品，但使用本發明產品之優勢在於，製備飲料時不需要pH調整步驟或將pH調整程度降至最低。
因此，在本發明之一態樣中，提供生產豆類植物蛋白質產品之方法，其包含：(a)提供具有至少約60 wt%(N×6.25)d.b.之蛋白質含量之豆類植物蛋白質產品的水溶液，該豆類植物蛋白質產品可完全溶於pH低於約4.4之水介質中，且在該pH範圍內具熱穩定性，(b)將溶液之pH調整至約6至約8之pH，較佳為約6.5至約7.5，及(c)視情況乾燥pH經調整之全部溶液，或(d)視情況回收且接著乾燥任何沈澱之豆類植物蛋白質材料，或(e)視情況熱處理pH經調整之溶液且接著乾燥全部經熱處理之溶液，或(f)視情況熱處理pH經調整之溶液，隨後回收且乾燥任何沈澱之豆類植物蛋白質材料。
在本發明之另一態樣中，可處理根據上文提及之美國專利申請案之程序所生產的豆類植物蛋白質溶液以生產本文所提供之pH經調整之豆類植物蛋白質產品。因此，在本發明之另一態樣中，提供生產豆類植物蛋白質產品之方法，其包含：(a)用鈣鹽水溶液(尤其為氯化鈣溶液)萃取豆類植物蛋白質源，以引起來自蛋白質源之豆類植物蛋白質之溶解且形成豆類植物蛋白質水溶液，(b)自殘餘豆類植物蛋白質源中分離豆類植物蛋白質水溶液，(c)視情況稀釋豆類植物蛋白質水溶液，(d)調整豆類植物蛋白質水溶液之pH至約1.5至約4.4之pH，較佳為約2至約4，以產生酸化豆類植物蛋白質水溶液，(e)視情況熱處理酸化豆類植物蛋白質水溶液以減少抗營養胰 蛋白質酶抑制劑之活性及微生物負載，(f)視情況由使用選擇性膜技術濃縮酸化豆類植物蛋白質水溶液，同時維持離子強度實質上恆定，(g)視情況透濾濃縮之豆類植物蛋白質溶液，(h)視情況對濃縮之豆類植物蛋白質溶液進行巴氏殺菌以減少微生物負載，(i)將豆類植物蛋白質水溶液之pH調整至約6至約8之pH，較佳為約6.5至約7.5且視情況乾燥全部pH經調整之溶液或視情況回收且乾燥任何沈澱之豆類植物蛋白質材料，或視情況熱處理pH經調整之溶液且接著乾燥全部經熱處理之溶液，或視情況熱處理pH經調整之溶液且接著回收且乾燥任何沈澱之豆類植物蛋白質材料。
pH經調整之溶液之熱處理通常在約70℃至約160℃之溫度下進行約2秒至約60分鐘，較佳為在約80℃至約120℃下進行約15秒至約15分鐘，更佳為在約85℃至約95℃下進行約1至約5分鐘。
提供具有約6至約8之中性pH的豆類植物蛋白質產品有利於該產品在具有中性或接近中性pH之應用中的使用，消除在應用調配物中包括pH提高成分以抵消豆類植物蛋白質產品之低pH的需要。本文所呈現之豆類植物蛋白質產品具有純淨風味且適用於中性或接近中性條件下之食品應用。
本申請案中所述之方法選項容許生產具有一系列功能特性之豆類植物蛋白質產品，從而提高pH經調整之豆類植物蛋白質產品作為食品成分及作為習知豆類植物蛋白質成分之替代物的效用。
儘管本發明主要關於生產及使用具有以乾重計(d.b.)至少約90 wt%(N×6.25)，較佳為至少約100 wt%之蛋白質含量的豆類植物蛋白質分離物，但涵蓋提供及使用與該豆類植物蛋白質分離物具有類似特性之純度較低的豆類植物蛋白質產品。該等純度較低之產品可具有至少約60 wt%(N×6.25)d.b.之蛋白質濃度。
本文所提供之豆類植物蛋白質產品為新穎的。因此，在本發明之另一態樣中，提供一種豆類植物蛋白質產品，其具有以乾重計(d.b.)至少約60wt%(N×6.25)，較佳為至少約90 wt%，更佳為至少約100 wt%之蛋白質含量，在水溶液中具有約6至約8，較佳為約6.5至約7.5之天然pH且其無當前市售豆類植物蛋白質產品之特有風味。本發明包括一種食品組合物，其包含本文所提供之豆類植物蛋白質產品。
根據本文之方法生產的豆類植物蛋白質產品無當前市售豆類植物蛋白質產品之特有生味及/或豆腥味及/或蔬菜味且適用於蛋白質產品之多種習知應用中，包括(但不限於)處理食品及飲料之蛋白質強化、油類之乳化、在烘焙物中作為主體成形劑(body former)及在截留氣體之產品中作為發泡劑。此外，豆類植物蛋白質產品可形成適用於肉類似物中之蛋白質纖維，且可在蛋白用作黏合劑之食品中用作蛋白替代物或增補劑。豆類植物蛋白質產品亦可以營養補充劑使用。豆類植物蛋白質產品亦可以乳製品類似物或乳製品替代產品或作為乳製品/植物成分摻合物之產品使用。豆類植物蛋白質產品之其他用途為寵物食品、動物飼料及工業及化妝品應用及個人保養產品。
提供豆類植物蛋白質產品之方法的初始步驟包括自豆類植物蛋白質源溶解豆類植物蛋白質。可應用於本發明之豆類植物包括(但不限於)扁豆、雞豆、乾豌豆及乾菜豆。豆類植物蛋白質源可為豆類植 物或來源於豆類植物處理之任何豆類植物產品或副產品。舉例而言，豆類植物蛋白質源可為藉由研磨視情況去皮之豆類植物製備之粉。作為另一實例，豆類植物蛋白質源可為富含蛋白質之豆類植物部分，該部分藉由去皮及研磨豆類植物且隨後將經去皮及經研磨之材料經空氣分級為富含澱粉及富含蛋白質之部分所形成。自豆類植物蛋白質源回收之豆類植物蛋白質產品可為天然存在於豆類植物中之蛋白質，或蛋白質材料可為由基因操作而修飾、但具有天然蛋白質之特有疏水性及極性特性的蛋白質。
最宜使用氯化鈣溶液自豆類植物蛋白質源材料中溶解出蛋白質，但亦可使用其他鈣鹽溶液。此外，可使用其他鹼土金屬化合物，諸如鎂鹽。此外，將鈣鹽溶液與另一種鹽溶液(諸如氯化鈉)組合使用可實現自豆類植物蛋白質源中萃取豆類植物蛋白質。另外，使用水或其他鹽溶液(諸如氯化鈉)可實現自豆類植物蛋白質源中萃取豆類植物蛋白質，且隨後添加鈣鹽至萃取步驟所產生之豆類植物蛋白質水溶液中。在隨後處理之前，移除添加鈣鹽時形成之沈澱物。
隨著鈣鹽溶液濃度提高，自豆類植物蛋白質源中溶解出蛋白質的程度開始提高直至達到最大值。鹽濃度的任何隨後增加並未使所溶解之總蛋白質增加。鈣鹽溶液引起最大程度蛋白質溶解之濃度視有關鹽而變化。通常較佳使用小於約1.0 M之濃度值，且更佳使用約0.10至約0.15 M之值。
在分批法中，蛋白質之鹽溶解在約1℃至約100℃，較佳為約15℃至約65℃，更佳為約20℃至約35℃之溫度下進行，較佳伴隨攪拌以減少溶解時間，其通常為約1至約60分鐘。溶解較佳為自豆類植物蛋白質源萃取實質上儘可能多的蛋白質，以得到較高的總產品產率。
在連續法中，自豆類植物蛋白質源萃取蛋白質係以符合自豆類植物蛋白質源實施連續萃取蛋白質之任何方式進行。在一個實施例 中，使豆類植物蛋白質源與鈣鹽溶液連續混合，且根據本文所述之參數使混合物輸送通過具有一定長度的管道或管路及以一定流動速率歷經足以實施所需萃取之滯留時間。在該連續程序中，在約1分鐘至約60分鐘之時間內實施鹽溶解步驟，較佳實施溶解以自豆類植物蛋白質源中萃取實質上儘可能多的蛋白質。連續程序中之溶解係在約1℃與約100℃之間，較佳在約15℃與約65℃之間，更佳在約20℃與約35℃之間的溫度進行。
萃取通常在pH約4.5至約11，較佳約5至約7進行。萃取系統(豆類植物蛋白質源及鈣鹽溶液)之pH可如需要藉由使用任何合適食品級酸(通常氫氯酸或磷酸)或食品級鹼(通常氫氧化鈉)調整至約4.5至約11範圍內之任何所需值以用於萃取步驟。
在溶解步驟期間，鈣鹽溶液中之豆類植物蛋白質源的濃度可廣泛變化。典型的濃度值為約5% w/v至約15% w/v。
用鹽水溶液萃取蛋白質之步驟具有溶解可能存在於豆類植物蛋白質源中之脂肪的另一作用，隨後造成脂肪存在於水相中。
由萃取步驟所得之蛋白質溶液一般具有約5 g/L至約50 g/L、較佳約10 g/L至約50 g/L之蛋白質濃度。
鈣鹽水溶液可含有抗氧化劑。抗氧化劑可為任何合適之抗氧化劑，諸如亞硫酸鈉或抗壞血酸。抗氧化劑之用量可由溶液之約0.01 wt%至約1 wt%變化，較佳約0.05 wt%。抗氧化劑用來抑制蛋白質溶液中任何酚系物質之氧化。
由萃取步驟產生之水相隨後可以任何合適方式自殘餘豆類植物蛋白質源中分離，諸如藉由採用傾析離心機，接著藉由圓盤離心及/或過濾以移除殘餘豆類植物蛋白質源材料。分離步驟可在約1℃至約100℃，較佳為約15℃至約65℃，更佳為約50℃至約60℃範圍內之任何溫度下進行。或者，可視情況將下述稀釋及酸化步驟應用於豆類植 物蛋白質水溶液與殘餘豆類植物蛋白質源的混合物，且隨後藉由上述分離步驟移除殘餘豆類植物蛋白質源材料。可乾燥經分離之殘餘豆類植物蛋白質源以處置或進一步處理，以便回收澱粉及/或殘餘蛋白質。可藉由使用新鮮鈣鹽溶液再萃取經分離之殘餘豆類植物蛋白質源來回收殘餘蛋白質且將澄清時產生之蛋白質溶液與初始蛋白質溶液合併以用於如下所述之進一步處理。或者，可藉由習知等電沈澱法或任何其他合適之程序來處理經分離之殘餘豆類植物蛋白質源以回收殘餘蛋白質。
可用消泡劑(諸如任何合適之食品級、非聚矽氧類消泡劑)來處理豆類植物蛋白質水溶液以減小在進一步處理時形成之泡沫的體積。消泡劑之用量通常為大於約0.0003% w/v。或者，可在萃取步驟中添加所述量之消泡劑。
若需要，則可對經分離之豆類植物蛋白質水溶液進行如美國專利第5,844,086號及第6,005,076號(其轉讓給其受讓人且其揭示內容以引用之方式併入本文中)中所描述之脫脂操作。或者，可藉由任何其他合適之程序將經分離之豆類植物蛋白質水溶液脫脂。
可用吸附劑(諸如粉末狀活性碳或顆粒狀活性碳)處理豆類植物蛋白質水溶液以移除有顏色及/或有氣味之化合物。該吸附劑處理可在任何合適條件下(一般在經分離之蛋白質水溶液的環境溫度下)進行。粉末狀活性碳之使用量為約0.025% w/v至約5% w/v、較佳為約0.05% w/v至約2% w/v。可藉由任何合適之方法將吸附劑自豆類植物蛋白質溶液中移除，諸如藉由過濾。
通常可使用約0.1至約10體積(較佳為約0.5至約2體積)之水稀釋所得豆類植物蛋白質水溶液以將豆類植物蛋白質水溶液之電導率值減少至通常低於約105 mS，較佳為約4至約21 mS。雖然可使用具有高達約3 mS之電導率的稀鹽溶液，諸如氯化鈉或氯化鈣，但通常使用水來 實現該稀釋。
與豆類植物蛋白質溶液混合之水通常與豆類植物蛋白質溶液具有相同溫度，但水可具有約1℃至約100℃之溫度，較佳為約15℃至約65℃，更佳為約50℃至約60℃。
隨後藉由添加任何合適之食品級酸(諸如氫氯酸或磷酸)將視情況稀釋之豆類植物蛋白質溶液的pH值調整至約1.5至約4.4，較佳為約2至約4，以產生酸化豆類植物蛋白質水溶液，較佳為透明酸化豆類植物蛋白質水溶液。對於經稀釋之豆類植物蛋白質溶液而言，酸化豆類植物蛋白質水溶液具有通常低於約110 mS之電導率，或對於未經稀釋之豆類植物蛋白質溶液而言，通常低於約115 mS，在兩種情況下，較佳均為約4 mS至約26 mS。
如上文所提及，作為較早分離殘餘豆類植物蛋白質源之替代方案，豆類植物蛋白質水溶液及殘餘豆類植物蛋白質源材料可視情況一起稀釋及酸化，且隨後藉由如上所述之任何合適技術澄清酸化豆類植物蛋白質水溶液且自殘餘豆類植物蛋白質源材料中分離。如上所述，酸化豆類植物蛋白質水溶液可視情況脫脂、視情況用吸附劑處理且視情況用消泡劑處理。
可對酸化豆類植物蛋白質水溶液進行熱處理以使萃取步驟期間作為自豆類植物蛋白質源材料萃取之結果而存在於該溶液中之熱不穩定抗營養因子(諸如胰蛋白質酶抑制劑)不活化。該加熱步驟亦提供降低微生物負載之額外益處。通常，蛋白質溶液加熱至約70℃至約160℃，較佳為約80℃至約120℃，更佳為約85℃至約95℃之溫度，持續約10秒至約60分鐘，較佳為約10秒至約5分鐘，更佳為約30秒至約5分鐘。隨後可將經熱處理之酸化豆類植物蛋白質溶液冷卻至約2℃至約65℃，較佳為約50℃至約60℃之溫度，以用於如下所述之進一步處理。
若視情況經稀釋、酸化及視情況經熱處理之豆類植物蛋白質溶液為不透明的，則可藉由任何合適之程序(諸如過濾或離心)將其澄清。
如下所述，所得酸化豆類植物蛋白質水溶液的pH可調整至約6至約8，較佳為約6.5至約7.5，如下所述視情況進一步處理且接著乾燥以產生豆類植物蛋白質產品。為提供具有減少之雜質含量及減少之鹽含量的豆類植物蛋白質產品，諸如豆類植物蛋白質分離物，可在pH調整步驟之前處理酸化豆類植物蛋白質水溶液。
可濃縮酸化豆類植物蛋白質水溶液以提高其蛋白質濃度，同時維持其離子強度實質上恆定。通常實現該濃度.以提供具有約50 g/L至約300 g/L、較佳為約100 g/L至約200 g/L之蛋白質濃度的濃縮豆類植物蛋白質溶液。
濃縮步驟可以符合分批或連續操作之任何合適方式實現，諸如使用任何合適之選擇性膜技術，諸如超濾或透濾，顧及不同膜材料及組態、使用具有適合分子量截斷(諸如約1,000道爾頓(Dalton)至約1,000,000道爾頓、較佳約1,000道爾頓至約100,000道爾頓)的膜(諸如中空纖維膜或螺旋纏繞膜)進行，且對於連續操作而言，其尺寸設定成當蛋白質水溶液穿過膜時允許達成所需程度的濃縮。
眾所周知，超濾及類似選擇性膜技術允許低分子量物質穿過膜，同時防止高分子量物質穿過膜。低分子量物質不僅包括鹽之離子物質，且亦包括自源材料中萃取之低分子量物質，諸如碳水化合物、顏料、低分子量蛋白質及抗營養因子，諸如胰蛋白質酶抑制劑，其本身為低分子量蛋白質。顧及不同膜材料及組態，通常選擇確保使大部分蛋白質滯留於溶液中、同時允許污染物穿過之膜分子量截斷。
隨後可使用水或稀生理鹽水溶液對濃縮豆類植物蛋白質溶液進行透濾步驟。透濾溶液可處於其天然pH或處於等於所透濾之蛋白質 溶液之pH的pH或兩者之間的任何pH值。該透濾可使用約1體積至約40體積之透濾溶液、較佳約2體積至約25體積之透濾溶液來實現。在透濾操作中，可藉由滲透物穿過膜而自豆類植物蛋白質水溶液中移除更多量之污染物。此舉純化蛋白質水溶液，且亦可降低其黏度。可實現透濾操作，直至滲透物中不存在顯著更多量之污染物或可見顏色，或直至滯留物已充分純化，以便當pH調整、視情況進一步處理、隨後乾燥時，得到具有至少約90 wt%(N×6.25)d.b.之蛋白質含量的豆類植物蛋白質分離物。可使用與濃縮步驟中所用之相同的膜實現該透濾。然而，若需要，則透濾步驟可使用具有不同分子量截斷之各別膜來實現，顧及不同膜材料及組態，諸如分子量截斷在約1,000道爾頓至約1,000,000道爾頓、較佳約1,000道爾頓至約100,000道爾頓範圍內之膜。
或者，可在濃縮之前應用透濾步驟至酸化蛋白質水溶液或應用至部分濃縮之酸化蛋白質水溶液。亦可在濃縮過程中之多個時間點應用透濾。當透濾在濃縮之前應用或應用於部分濃縮之溶液時，所得經透濾之溶液可隨後另外經濃縮。藉由在濃縮蛋白質溶液時多次透濾所達成之黏度降低可允許達成最終較高之經完全濃縮之蛋白質濃度。
本文中可以使得隨後所回收之豆類植物蛋白質產品含有低於約90 wt%蛋白質(N×6.25)d.b.，諸如至少約60 wt%蛋白質(N×6.25)d.b.的方式實現濃縮步驟及透濾步驟。藉由部分濃縮及/或部分透濾豆類植物蛋白質水溶液，有可能僅部分移除污染物。此蛋白質溶液可隨後如下所述進行pH調整、視情況進一步處理及乾燥以提供具有較低純度的豆類植物蛋白質產品。
在至少部分透濾步驟期間，抗氧化劑可存在於透濾介質中。抗氧化劑可為任何合適之抗氧化劑，諸如亞硫酸鈉或抗壞血酸。透濾介質中所用之抗氧化劑的量視所用材料而定且可為約0.01 wt%至約1 wt%不等，較佳為約0.05 wt%。抗氧化劑用以抑制存在於豆類植物蛋白質溶液中之任何酚系物質的氧化。
視情況濃縮步驟及視情況透濾步驟可在通常約2℃至約65℃，較佳約50℃至約60℃之任何合適溫度下實現，且持續實現所需程度之濃縮及透濾的時間段。所用溫度及其他條件在某種程度上視用於實現膜處理之膜設備、溶液之所需蛋白質濃度及自滲透物移除污染物的效率而定。
如早先所提及，豆類植物含有抗營養胰蛋白質酶抑制劑。可藉由操縱各種製程變數來控制最終豆類植物蛋白質產品中之胰蛋白質酶抑制劑活性水準。
如上所述，酸化豆類植物蛋白質水溶液之熱處理可用於使熱不穩定胰蛋白質酶抑制劑不活化。亦可熱處理經部分濃縮或經完全濃縮之酸化豆類植物蛋白質水溶液以使熱不穩定胰蛋白質酶抑制劑不活化。當應用熱處理至經部分濃縮之酸化豆類植物蛋白質水溶液時，所得經熱處理之溶液可隨後經另外濃縮。
另外，濃縮及/或透濾步驟可以有利於移除滲透物中胰蛋白質酶抑制劑以及其他污染物之方式進行操作。藉由使用較大孔徑(諸如30,000至1,000,000道爾頓(Da))之膜、在高溫下(諸如30℃至65℃，較佳為約50℃至約60℃)操作該膜及採用較大體積(諸如10體積至40體積)之透濾介質來促進胰蛋白質酶抑制劑之移除。
在較低pH(諸如1.5至3)下對豆類植物蛋白質溶液進行酸化及膜處理相對於在較高pH(諸如3至4.4)下處理該溶液，可降低胰蛋白質酶抑制劑活性。此外，可藉由將豆類植物材料暴露至破壞或重排抑制劑二硫鍵之還原劑來實現胰蛋白質酶抑制劑活性之降低。合適還原劑包括亞硫酸鈉、半胱胺酸及N-乙醯半胱胺酸。
該等還原劑之添加可在整體製程之各個階段實現。還原劑可在 萃取步驟中與豆類植物蛋白質源材料一起添加，可在移除殘餘豆類植物蛋白質源材料之後添加至澄清豆類植物蛋白質水溶液中，可在pH調整之前或之後添加至透濾之滯留物中，或可與乾燥豆類植物蛋白質產品一起乾式摻合。還原劑之添加可與如上所述之熱處理步驟及膜處理步驟組合。
若需要使活性胰蛋白質酶抑制劑滯留於蛋白質溶液中，則此舉可藉由以下方式來實現：消除或降低熱處理步驟之強度、不使用還原劑、在pH範圍之較高端(諸如3至4.4)操作視情況濃縮及視情況透濾步驟、使用具有較小孔徑之濃縮及透濾膜、在較低溫度下操作膜及採用較小體積之透濾介質。
若需要，可對視情況濃縮及視情況透濾之蛋白質溶液進行如美國專利第5,844,086號及第6,005,076號所述之另一脫脂操作。或者，可藉由任何其他合適程序使視情況濃縮及視情況透濾之蛋白質溶液脫脂。
可用吸附劑(諸如粉末狀活性碳或顆粒狀活性碳)處理視情況濃縮及視情況透濾之蛋白質水溶液以移除有顏色及/或有氣味之化合物。該吸附劑處理可在任何合適條件下(一般在蛋白質溶液的環境溫度下)進行。粉末狀活性碳之使用量為約0.025% w/v至約5% w/v、較佳為約0.05% w/v至約2% w/v。可藉由任何合適之方法自豆類植物蛋白質溶液中移除吸附劑，諸如藉由過濾。
可在pH調整之前對豆類植物蛋白質溶液實現巴氏殺菌步驟。該巴氏殺菌可在任何所需巴氏殺菌條件下達成。通常，視情況濃縮及視情況透濾之豆類植物蛋白質溶液加熱至約55℃至約70℃，較佳約60℃至約65℃之溫度持續約30秒至約60分鐘，較佳為約10分鐘至約15分鐘。經巴氏殺菌之豆類植物蛋白質溶液可隨後冷卻(較佳冷卻至約25℃至約40℃之溫度)用於進一步處理。
可使用多種程序、自酸溶性豆類植物蛋白質產品得到根據本發明之pH經調整之豆類植物蛋白質產品且控制其功能特性。
在一個該程序中，在視情況使用約0.1體積至約6體積之水、較佳為約1體積至約4體積之水稀釋之後，上述酸化豆類植物蛋白質水溶液、經部分濃縮之豆類植物蛋白質溶液或經濃縮之豆類植物蛋白質溶液可調整至約6至約8之pH，較佳為約6.5至約7.5。可隨後將全部樣品乾燥或可藉由離心收集任何沈澱之固體，且僅乾燥此等物以形成產品。或者，在乾燥全部樣品或藉由離心收集任何沈澱之固體且乾燥此等物以形成產品之前，pH為6至8之溶液可加熱至約70℃至約160℃之溫度，持續約2秒至約60分鐘，較佳加熱至約80℃至約120℃，持續約15秒至約15分鐘，更佳加熱至約85℃至約95℃，持續約1至約5分鐘。
作為另一替代方案，在以上視情況濃縮及視情況透濾步驟之前，可將酸化豆類植物蛋白質水溶液之pH調整至約6至約8，較佳約6.5至約7.5。由視情況濃縮及視情況透濾步驟產生的pH經調整之蛋白質溶液隨後可乾燥或離心以收集任何不溶性豆類植物蛋白質材料，其可經乾燥。或者，由視情況濃縮及視情況透濾步驟產生的pH經調整之蛋白質溶液可經熱處理且接著乾燥或離心以收集任何不溶性豆類植物蛋白質材料，其可經乾燥。
或者，將如上所述之視情況處理之酸化豆類植物蛋白質水溶液乾燥而不經任何pH調整。經乾燥之豆類植物蛋白質產品可隨後再溶解於水中且以任何合適之方式(諸如使用氫氧化鈉水溶液)將所得酸性水溶液之pH升高至pH約6至約8，較佳6.5至約7.5，隨後乾燥。或者，藉由離心回收在調整pH至約6至約8時所形成之任何沈澱物，且乾燥此等固體以產生豆類植物蛋白質產品。
作為另一替代方案，pH 6至8之溶液可加熱至約70℃至約160℃之溫度約2秒至約60分鐘，較佳加熱至約80℃至約120℃約15秒至約15分 鐘，更佳加熱至約85℃至約95℃約1至約5分鐘，隨後乾燥全部樣品，或在另一替代程序中，僅藉由離心回收且乾燥存在於熱處理樣品中之任何不溶固體。
乾燥豆類植物蛋白質產品具有至少約60 wt%(N×6.25)d.b.之蛋白質含量。乾燥豆類植物蛋白質產品較佳為具有超過約90 wt%蛋白質、較佳至少約100 wt%蛋白質(N×6.25)d.b.之高蛋白質含量的分離物。
在收集且乾燥沈澱固體的程序中，亦可處理剩餘的可溶性蛋白質溶離份以形成豆類植物蛋白質產品。可溶性溶離份可直接乾燥或可在乾燥之前藉由膜濃縮及/或透濾及/或熱處理進一步處理。
實例 實例1
此實例說明pH經調整之豌豆蛋白質分離物的製備。
在環境溫度下向300 L 0.15 M CaCl2溶液中添加30 kg藉由對豆粉(由研磨黃裂莢豌豆製成)進行空氣分級所製備之豌豆蛋白質濃縮物且攪拌30分鐘而得到蛋白質水溶液。藉由離心移除殘餘固體，產生262 L離心濾液，其具有3.47重量%之蛋白質含量。添加此離心濾液至317 L水中且藉由已用相同體積之水稀釋的HCl將樣品之pH降低至3.27。藉由過濾進一步澄清經稀釋及酸化之離心濾液，得到具有1.23重量%之蛋白質含量的蛋白質溶液。
經過濾之蛋白質溶液在具有10,000道爾頓之分子量截斷之PES膜上藉由濃縮而使體積自583 L減少至60 L，該操作係在約56℃之溫度下進行。此時使具有10.14重量%之蛋白質含量的酸化蛋白質溶液相對於600 L RO水進行透濾，該透濾係在約59℃下操作。所得透濾溶液具有58.36 kg之重量及9.16重量%之蛋白質含量。
使用18.92 kg水稀釋18.86 kg經濃縮之蛋白質溶液樣品(其表示經過濾之蛋白質溶液之24.1%產率)且接著用氫氧化鈉水溶液處理以使樣 品之pH升高至7.00且形成沈澱物。pH經調整之樣品的1 kg等分試樣以6,500 g離心且收集沈澱物且冷凍乾燥以形成稱為YP03-L07-11A YP701N的產品，該產品具有以乾重計106.33 wt%(N×6.25)的蛋白質含量。pH經調整之樣品的剩餘物進行噴霧乾燥且接著冷凍乾燥以進一步減少水分含量且形成稱為YP03-L07-11A YP701N2的產品，該產品具有以乾重計102.02 wt%(N×6.25)的蛋白質含量。
實例2
此實例為pH經調整之豌豆蛋白質分離物之製備的另一說明。
在30℃下將46.3 kg黃裂莢豌豆粉與300 L逆滲透(RO)純化水合併且攪拌30分鐘。添加4.53 kg氯化鈣集結粒(95.5%)且另外攪拌混合物15分鐘。藉由離心移除殘餘固體，產生264 L具有1.94重量%之蛋白質含量的離心濾液。將264 L離心濾液添加至185 L RO水中，且藉由已用相同體積之水稀釋的HCl將樣品之pH降低至2.99。藉由過濾進一步澄清經稀釋及酸化之離心濾液，得到具有0.95重量%之蛋白質含量的蛋白質溶液。
經過濾之蛋白質溶液在具有10,000道爾頓之分子量截斷之聚醚碸(PES)膜上藉由濃縮而使體積自470 L減少至66 L，在約58℃之溫度下進行該操作。此時使具有4.75 wt%之蛋白質含量的蛋白質溶液相對於132 L RO水透濾，該透濾操作係在約59℃下進行。隨後將經透濾之蛋白質溶液濃縮至28 L且相對於額外140 L RO水進行透濾，該透濾操作係在約60℃下進行。用RO水將具有10.13 wt%之蛋白質含量的經濃縮之蛋白質溶液稀釋至蛋白質含量為4.58 wt%。隨後用NaOH溶液將28.1 kg此溶液(表示經過濾之蛋白質溶液之28.9 wt%產率)調整至pH 6.93。經調整之蛋白質溶液隨後噴霧乾燥pH以產生產品，該產品發現具有98.72 wt%(N×6.25)d.b.之蛋白質含量。產品指定為YP07-C20-12A YP701N2。
實例3
此實例含有評估藉由實例1及2之方法生產之豌豆蛋白質分離物在水中之溶解度。使用Morr等人，J.Food Sci.50：1715-1718之程序的修改版本評估蛋白質溶解度。
稱取足以供應0.5 g蛋白質之蛋白質粉末置於燒杯中且接著添加少量逆滲透(RO)純化水且攪拌混合物直至形成平滑糊狀物。隨後添加額外水以使體積達到約45 ml。隨後使用磁性攪拌器將燒杯之內含物緩慢攪拌60分鐘。分散蛋白質之後立即測定pH且使用經稀釋之NaOH或HCl將pH調整至合適水準(6、6.5、7、7.5或8)。在60分鐘攪拌期間定期量測且校正pH。攪拌60分鐘之後，用RO水將樣品總體積補足至50 ml，產生1%(w/v)蛋白質分散液。使用Leco Nitrogen Determinator藉由燃燒分析量測分散液之蛋白質含量。分散液之等分試樣隨後以7,800 g離心10分鐘，從而使不溶性物質沈降且產生上清液。藉由燃燒分析量測上清液之蛋白質含量且隨後如下計算產品之蛋白質溶解度：溶解度(%)-(上清液中之蛋白質%/初始分散液中之蛋白質%)x100。
溶解度結果闡述於下表1中。
如自表1之結果可見，蛋白質分離物在6至8之pH範圍內溶解度不佳。
實例4
此實例含有評估藉由實例1及2之方法生產之豌豆蛋白質分離物之水結合能力。
稱取蛋白質粉末(1 g)置於已知重量之離心管(50 ml)中。向此粉 末中添加約20 ml處於天然pH之逆滲透純化(RO)水。使用渦旋混合器以中等速度將管內含物混合1分鐘。在室溫下培育樣品5分鐘，隨後使用渦旋混合器混合30秒。隨後在室溫下再培育5分鐘，隨後再渦旋混合30秒。隨後在20℃下以1,000 g離心樣品15分鐘。在離心之後，將上清液小心地倒出，確保所有固體材料保留於管中。隨後再稱重離心管且測定水飽和樣品的重量。
水結合能力(WBC)如下計算：WBC(ml/g)=(水飽和樣品之質量-初始樣品之質量)/(初始樣品之質量×樣品之總固體含量)
所得之水結合能力結果闡述於下表2中。
如自表2之結果可見，僅捕捉不溶性蛋白質溶離份產生具有較高水結合能力之產品。
實例5
此實例含有如實例1及2中所述製備之蛋白質產品之植酸含量的評估。使用Latta and Eskin方法(J.Agric.Food Chem.,28：1313-1315)測定植酸含量。在噴霧乾燥之後但在冷凍乾燥步驟之前測試YP03-L07-11A YP701N2。
所得結果闡述於下表3中。
如自表3之結果可見，所有測試產品中的植酸極低。
實例6
此實例說明藉由習知等電沈澱製備豆類植物蛋白質分離物。
在環境溫度下添加20 kg黃豌豆蛋白質濃縮物至200 L RO水中且藉由添加氫氧化鈉溶液將pH調整至約8.5。將樣品攪拌30分鐘，得到蛋白質水溶液。監測萃取液之pH且在約8.5維持30分鐘。移除殘餘豌豆蛋白質濃縮物且藉由離心及過濾澄清所得蛋白質溶液，產生240 L經過濾之蛋白質溶液，該溶液具有3.52重量%之蛋白質含量。藉由添加已用相同體積之水稀釋的HCl將蛋白質溶液之pH調整至約4.5且形成沈澱物。利用離心來收集沈澱物，隨後藉由使其再懸浮於2體積之RO水中進行洗滌。隨後利用離心來收集經洗滌的沈澱物。獲得總共30.68 kg經洗滌之沈澱物，其中蛋白質含量為22.55 wt%。此表示所澄清之萃取溶液中蛋白質之產率為81.9%。將經洗滌之沈澱物的15.34 kg等分試樣與15.4 kg RO水合併且接著使用氫氧化鈉溶液將樣品之pH調整至約7。pH經調整之樣品隨後進行噴霧乾燥，產生具有90.22%(N×6.25)d.b.之蛋白質含量的分離物。該產品指定為YP12-K13-12A習知IEP pH 7。
實例7
此實例為如實例1中所述製備之YP03-L07-12A YP701N產品及如實例6中所述製備之習知豌豆蛋白質分離物產品的感官評估。
以純化飲用水中2%(w/v)蛋白質分散液形式呈現用於感官評估之樣品。製備樣品時併入少量食品級氫氧化鈉溶液使得各樣品之pH為7。向7位成員之非正式小組不知情地呈現樣品，請求其鑑定哪種樣品具有更純淨風味及其優選哪種樣品之風味。
7位成員中之7位均發現YP03-L07-12A YP701N比YP12-K13-12A習知IEP pH 7具有更純淨風味且所有7位成員優選YP03-L07-12A YP701N之風味。
實例8
此實例為如實例1中所述製備之YP03-L07-12A YP701N2產品及如實例6中所述製備之習知豌豆蛋白質分離物產品的感官評估。
以純化飲用水中2%蛋白質w/v分散液形式呈現用於感官評估之樣品。製備樣品時併入少量食品級氫氧化鈉溶液使得各樣品之pH為7。向7位成員之非正式小組不知情地呈現樣品，請求其鑑定哪種樣品具有更純淨風味及其優選哪種樣品之風味。
7位成員中之5位發現YP03-L07-12A YP701N2比YP12-K13-12A習知IEP pH 7具有更純淨風味且所有7位成員中之5位優選YP03-L07-12A YP701N2之風味。
實例9
此實例為如實例2中所述製備之YP07-C20-12A YP701N2產品及如實例6中所述製備之習知豌豆蛋白質分離物產品的感官評估。
以純化飲用水中2%蛋白質w/v分散液形式呈現用於感官評估之樣品。製備樣品時併入少量食品級氫氧化鈉溶液使得各樣品之pH為7。向6位成員之非正式小組不知情地呈現樣品，請求其鑑定哪種樣品具有更純淨風味及其優選哪種樣品之風味。
所有6位成員發現YP07-C20-12A YP701N2比YP12-K13-12A習知IEP pH 7具有更純淨風味且所有6位成員優選YP03-L07-12A YP701N2之風味。
實例10
此實例描述使用實例2或Nutralys S85F(Roquette America Inc.,Keokuk,LA)(一種建議用於包括乳製品型產品之應用中的市售豌豆蛋白質分離物)之產品生產乳製品替代飲料。
該等產品之配方顯示於表4中。注意各產品經調配而含有2%蛋白 質。YP07-C20-12A YP701N2之原有基礎蛋白質含量為90.90%，且Nutralys S85F之原有基礎蛋白質含量為78.52%。
乾式摻合蛋白質粉末、糖(Rogers Fine Granulated,Lantic Inc.,Montreal,QC)、角叉菜膠(Genuvisco J-DS,C.P.Kelco,Lille Skensved,Denmark)及結冷膠(Kelcogel HS-B,CP Kelco,Atlanta GA)。將乾燥成分與水、乳製品風味增強劑(33726,Comax Flavors,Melville,NY)及香草(19667,Comax Flavors,Melville,NY)合併且混合直至充分溶解。視需要添加芥花油(Canada Safeway,Calgary,AB)及維生素與礦物質預混物(FT132894,Fortitech,Schenectady,NY)且接著使用食品級NaOH或HCl溶液將系統之pH調整至7.25。在80℃下將樣品巴氏殺菌30秒且接著在第一階段使用400巴壓力且在第二階段使用40巴使樣品均質化。產品隨後冷卻且在冷凍下儲存直至用於感官測試。
實例11
此實例為實例10中生產之乳製品替代飲料的感官評估。
向8位成員之非正式小組不知情地呈現樣品，請求其鑑定哪種樣品具有更純淨風味及其優選哪種樣品之風味。
8位成員中之6位表明使用YP07-C20-12A YP701N2製備之乳製品 替代飲料比使用Nutralys S85F製備之飲料具有更純淨風味。8位成員中之5位優選使用YP07-C20-12A YP701N2製備之飲料。
發明總結
總結本發明，本發明提供用於生產具有中性或接近中性pH值之豆類植物蛋白質產品的程序，該等產品可在多種食品應用中替代習知豆類植物蛋白質產品。在本發明之範疇內可進行潤飾。

Claims (20)

  1. 一種具有至少約60 wt%(N×6.25)d.b.之蛋白質含量的豆類植物蛋白質產品，其在水溶液中具有約6至約8之天然pH，且具有純淨風味(clean flavor)。
  2. 如請求項1之豆類植物蛋白質產品，其風味不含生味(green note)及/或豆腥味(beany note)及/或蔬菜味。
  3. 如請求項1之豆類植物蛋白質產品，其中該pH為約6.5至約7.5。
  4. 如請求項1之豆類植物蛋白質產品，其具有至少約90 wt%(N×6.25)之蛋白質含量。
  5. 如請求項4之豆類植物蛋白質產品，其具有至少約100 wt%(N×6.25)之蛋白質含量。
  6. 一種食品組合物，其包含如請求項1之豆類植物蛋白質產品。
  7. 如請求項5之食品組合物，其為加工肉產品。
  8. 如請求項5之食品組合物，其為烘焙物。
  9. 如請求項5之食品組合物，其為營養棒。
  10. 如請求項5之食品組合物，其為乳品類似物或乳品替代產品。
  11. 如請求項9之食品組合物，其中該乳品類似物或乳品替代產品為飲料或冷凍甜點。
  12. 一種生產如請求項1之豆類植物蛋白質產品的方法，其包含：提供具有至少約60 wt%(N×6.25)d.b.之蛋白質含量之豆類植物蛋白質產品的水溶液，該豆類植物蛋白質產品可溶於pH低於約4.4之水介質中，且在該pH範圍熱穩定；將該溶液之pH調整至約pH 6至約pH 8；及視情況乾燥該pH經調整之全部溶液或視情況回收且接著乾燥任何沈澱之材料或 視情況熱處理該pH經調整之溶液且接著乾燥該經熱處理之全部溶液或視情況熱處理該pH經調整之溶液，接著回收且乾燥任何沈澱之材料。
  13. 如請求項12之方法，其中該熱處理係在約70℃至約160℃之溫度進行約2秒至約60分鐘。
  14. 如請求項13之方法，其中該熱處理係在約80℃至約120℃之溫度進行約15秒至約15分鐘。
  15. 如請求項14之方法，其中該熱處理係在約85℃至約95℃之溫度進行約1至約5分鐘。
  16. 一種生產如請求項1之豆類植物蛋白質產品的方法，其包含：(a)用鈣鹽水溶液、尤其氯化鈣溶液萃取豆類植物蛋白質源，以引起豆類植物蛋白質自蛋白質源溶解且形成豆類植物蛋白質水溶液，(b)自殘餘豆類植物蛋白質源中分離該豆類植物蛋白質水溶液，(c)視情況稀釋該豆類植物蛋白質水溶液，(d)調整該豆類植物蛋白質水溶液之pH至約1.5至約4.4、較佳約2至約4，以產生酸化透明豆類植物蛋白質溶液，(e)視情況熱處理該酸化溶液以降低抗營養胰蛋白質酶抑制劑之活性及微生物負載，(f)視情況由使用選擇性膜技術濃縮該豆類植物蛋白質水溶液，同時維持離子強度實質上恆定，(g)視情況透濾該視情況濃縮之豆類植物蛋白質溶液，(h)視情況將該視情況濃縮之豆類植物蛋白質溶液巴氏殺菌以減少微生物負載， (i)將該豆類植物蛋白質水溶液之pH調整至約pH 6至約pH 8，及視情況乾燥該pH經調整之全部蛋白質溶液或視情況回收且乾燥任何沈澱之材料或視情況熱處理該pH經調整之溶液且接著乾燥該全部經熱處理之溶液，或視情況熱處理該pH經調整之溶液，接著回收且乾燥任何沈澱之材料。
  17. 如請求項16之方法，其中該熱處理係在約70℃至約160℃之溫度進行約2秒至約60分鐘。
  18. 如請求項17之方法，其中該熱處理係在約80℃至約120℃之溫度進行約15秒至約15分鐘。
  19. 如請求項18之方法，其中該熱處理係在約85℃至約95℃之溫度進行約1至約5分鐘。
  20. 如請求項16之方法，其中該pH係調整至約6.5至約7.5。
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