專利名稱：具有高膠凝強度的改性的油籽材料的制作方法
背景改性的油籽材料用作食品添加劑以增強各種食品的質(zhì)地和其它功能性特性，并用作蛋白質(zhì)源。然而，由于改性的油籽材料(例如改性的大豆材料)的味道和/或顏色特性，其應用在某些情況下受到限制。雖然許多化合物懷疑為導致油籽的香味和顏色特性的原因，但是哪些成分決定了油籽的這些特性仍未明確。它們包括脂族羰酰類、酚類、揮發(fā)性脂肪酸和胺類、酯類和醇類。關于用于分離、純化和改良油籽材料(尤其是大豆材料)的營養(yǎng)質(zhì)量和香味的方法已有大量的報道。由于干擾哺乳動物礦物質(zhì)吸收的肌醇六磷酸復合物和干擾哺乳動物蛋白質(zhì)消化的抗營養(yǎng)因子的存在，天然狀態(tài)的大豆蛋白是不適口的且營養(yǎng)質(zhì)量有損害。所報道的方法包括通過熱處理破壞胰蛋白酶抑制劑，以及用于去除肌醇六磷酸的方法。也已報道了在經(jīng)純化的分離物中相對于包含在大豆原料中蛋白質(zhì)提高蛋白質(zhì)產(chǎn)率的大量嘗試。用于提高大豆蛋白香味的許多方法包括使用加熱、烘焙(toasting)、醇提取和/或酶改性。這類方法常會導致大部分蛋白質(zhì)變性和改性，從而大大改變產(chǎn)品的性能。此外，這些方法可促進蛋白質(zhì)與脂質(zhì)、碳水化合物成分以及它們的分解產(chǎn)物間的相互反應。這類反應可降低食品中大豆蛋白的利用率，尤其是那些需要高溶解性和功能性蛋白質(zhì)的日常飲食和飲料中。市售的大豆蛋白濃縮物定義為含有至少70重量％蛋白質(zhì)的大豆蛋白產(chǎn)品(基于干燥的固體或“dsb”)，其通常是通過去除可溶性糖類、灰分和某些次要成分而生產(chǎn)的。所述糖類的去除通常是首先在濕熱下使蛋白質(zhì)不溶后，再通過提取以下物質(zhì)來進行的(1)水性醇；(2)酸的稀釋水溶液；或(3)水。這些方法通常可產(chǎn)生不同味道和顏色的大豆蛋白產(chǎn)品。大豆蛋白分離物定義為至少具有90重量％蛋白質(zhì)(dsb)的產(chǎn)物。用于生成大豆蛋白分離物的大規(guī)模生成方法通?；诘鞍踪|(zhì)的酸沉積。生產(chǎn)大豆蛋白分離物的方法通常包括(1)用堿性pH的水從豆片(soy flake)中提取蛋白質(zhì)并從液體提取物中去除固體；(2)通過將該液體提取物的pH調(diào)節(jié)到蛋白質(zhì)溶解性最小的點對該液體提取物進行等電沉淀，以獲得最大含量的蛋白質(zhì)沉淀物；以及(3)從副產(chǎn)品液體乳清中分離沉淀的蛋白質(zhì)凝乳。然而，這類方法仍會產(chǎn)生具有不同味道和顏色的蛋白質(zhì)產(chǎn)品。已報道了許多使用膜濾技術來生產(chǎn)濃縮的大豆蛋白產(chǎn)品的方法的例子。然而，由于包括成本、效率和/或產(chǎn)品性質(zhì)在內(nèi)的許多因素，基于膜的純化手段并未被大規(guī)模生產(chǎn)所廣泛使用。這些方法會具有一種或多種缺點，例如所得的蛋白質(zhì)產(chǎn)品的功能性特征減少和/或產(chǎn)生具有“不合格”(off)味道和/或不合格顏色(例如，深奶油色到淺褐色)的產(chǎn)品。由于與細菌污染和膜沾污相關的問題，基于膜的方法也很難在大規(guī)模生產(chǎn)條件下進行操作。細菌污染會導致產(chǎn)品的味道不理想。
概述本文描述了一種具有高膠凝強度的改性的油籽材料。所述改性的油籽材料可適當?shù)氐米杂妥巡牧?例如脫脂大豆白片或大豆粗粉)，并適當?shù)仫@示理想的味道和/或顏色性質(zhì)。該高膠凝強度的材料通常適于用作混合入人和/或動物用食品中的蛋白質(zhì)源(例如，生產(chǎn)蛋白質(zhì)補給食品)。該高膠凝強度的材料尤其適于用作加工的肉類、肉類似物、調(diào)味料或湯系統(tǒng)中的蛋白質(zhì)源。所述具有高膠凝強度的改性油籽材料可通過基于膜的純化方法來生產(chǎn)，該方法通常包括對油籽材料中存在的可溶性蛋白性材料進行提取的步驟。該提取步驟可包括在約3分鐘的提取中使40-60％的蛋白性材料溶于水溶液中的快速提取法。在某些情況下，以連續(xù)的、多階段的方法來進行提取(例如，多階段逆流提取)是理想的。適宜的多階段提取方法可包括用pH不同于后繼操作中提取部分提取的固體所用的水溶液的pH的水溶液進行初始階段的操作。適宜地，與后繼提取的pH之差不超過2.5(例如，在初始階段中，用大致中性pH的水溶液來對油籽材料進行提取，再用堿性水溶液對部分提取的固體進行第二次提取)。在一個適宜的實施方式中，在初始階段中，用pH為6.5-7.5的水溶液對油籽材料進行提取，再用pH為8.0-8.5的水溶液對部分提取的固體進行第二次提取。通常，可通過包括使存在于油籽材料中的蛋白性材料溶解的提取步驟的方法來生產(chǎn)具有高膠凝強度的改性的油籽材料。在膜處理過程中，包含溶解的蛋白質(zhì)的提取物的pH通常被調(diào)節(jié)到7.0-7.8，然后保持該pH。該方法使用一種或多種微孔膜以從提取物中分離和濃縮蛋白質(zhì)。使用具有較低接觸角(例如不超過約40度)的過濾表面的微孔膜通常是有利的。該方法通常使用具有較大的孔的超濾膜(例如，分子量截留(″MWCO″)約為25,000-500,000的膜)或孔徑高達1.5微米的微過濾膜。當使用微過濾膜時，較為理想的是孔徑不超過約1.0微米的那些，更理想地，不超過約0.5微米的尤為適合。如本文所用，術語“微孔膜”是超濾膜和微過濾膜的統(tǒng)稱。通過使用這種較大孔的膜，本方法中的膜過濾操作可使用不超過約100磅/平方英寸，較理想為不超過約50磅/平方英寸，且通常約為10-20磅/平方英寸的透膜壓來進行膜濾操作。通常，可通過包括以短時超高溫(UHT)處理對材料進行巴氏消毒的方法來生產(chǎn)具有高膠凝強度的改性的油籽材料。在整個UHT處理中，pH通常保持在約7.0-7.8。該UHT處理可包括將保留物(rentenate)泵入蒸汽噴射器中，在那里使保留物與蒸汽混合并加熱到至少約200一段較短的時間，例如通常約為5-20秒。將該產(chǎn)物迅速冷卻到約130?？蓪HT處理的產(chǎn)物在pH約為7.0-7.8的條件下噴霧干燥以獲得具有高膠凝強度的改性的油籽材料。通常，可通過包括UHT處理的方法來生產(chǎn)尤為理想的具有高膠凝強度的改性的油籽材料，其中，在整個UHT處理中pH通常保持在約7.1-7.7。該UHT處理通常包括將材料加熱到約200-250約9-15秒。通常，將UHT處理的產(chǎn)物快速冷卻并噴霧干燥，以獲得改性的油籽材料。通常，可通過包括UHT處理的方法來生產(chǎn)尤為理想的具有高膠凝強度的改性的油籽材料，其中，在整個UHT處理中pH通常保持在約7.2-7.4。該UHT處理通常包括將材料加熱到約210約9-15秒。通常，將UHT處理的產(chǎn)物快速冷卻并噴霧干燥，以獲得改性的油籽材料。。所述具有高膠凝強度的改性的油籽材料可具有各種使其尤為適于用作混合入食品(尤其是加工的肉體系)中的蛋白質(zhì)源的性質(zhì)。適宜的改性的油籽材料可包括至少約85wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)，優(yōu)選為至少約90wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)，其膠凝斷裂強度至少約0.50N；并具有以下性質(zhì)中的一種或多種MW50至少約200kDa；至少約40％的蛋白質(zhì)的表觀分子量大于300kDa；ESI不超過約70mm；固體分布不超過約11.00％。適宜的改性的油籽材料還可具有以下性質(zhì)中的一種或多種NSI至少約為80；以占總的蛋白質(zhì)的百分比計，1.4％的半胱氨酸；加德納L值至少約為85；大致上清淡的味道；分散粘度至少約為0.30Nsm-2；加熱和冷卻循環(huán)后的終粘度至少約為0.50Nsm-2(如本文實施例5中所述)；在NaCl存在下的加熱和冷卻循環(huán)后的終粘度至少約為0.45Nsm-2(如本文實施例6中所述)。也可用本方法生產(chǎn)具有以下特征的改性的油籽材料鈉離子與鈉、鈣和鉀離子的總量之比不超過0.5；鈉離子不超過約7000mg/kg(dsb)；細菌負載(load)不超過約50,000cfu/g；香味成分物質(zhì)包括不超過約2500ppb的2-戊基呋喃、600ppb的2-庚酮、250ppb的E，E-2，4-癸二烯醛和/或500ppb的苯甲醛。通過可用于生產(chǎn)蛋白質(zhì)補給食品的本方法形成的尤為理想的改性油籽材料可具有以下特征中的一種或多種MW50至少約為400kDa；至少約60％的蛋白質(zhì)的表觀分子量大于300kDa；膠凝斷裂強度至少約為0.60N；ESI不超過約60mm；固體分布不超過約10.75％。尤為理想的改性的油籽材料還可具有以下特性中的一種或多種分散粘度至少約為0.40Nsm-2；加熱和冷卻循環(huán)后的終粘度至少約為0.60Nsm-2；在NaCl存在下加熱和冷卻循環(huán)后的終粘度至少約為0.46Nsm-2。本發(fā)明的改性的油籽材料的某些實施方式可具有香味成分物質(zhì)，所述香味成分物質(zhì)包括不超過約2500ppb的2-戊基呋喃、450ppb的2-庚酮、150ppb的E，E-2，4-癸二烯醛、350ppb的苯甲醛和/或50ppb的E，E-2，4-壬二烯醛。
詳細描述本文描述了適于混合入人和/或動物用食品中的具有高膠凝強度的改性的油籽材料。所述改性的油籽材料尤為適于混合入加工的肉體系中。所述改性的油籽材料通常具有高蛋白質(zhì)含量以及高膠凝強度，并能形成粘性分散體。通常，可通過加熱和冷卻循環(huán)使該分散體更具粘性。當在鹽存在下加熱時，該改性的油籽材料還可形成粘度提高的分散體。該改性的油籽材料通常形成熱穩(wěn)定的乳液。該改性的油籽材料可具有使其適于作為蛋白質(zhì)源混合入人和/或動物用食品中的其它各種性質(zhì)。通常，可通過包括以下步驟的方法來生產(chǎn)所述改性的油籽材料使存在于油籽材料中的蛋白性材料溶解的提取步驟，以及使用一種或多種微孔膜對提取物進行后繼純化以去除大量的碳水化合物、鹽和其它非蛋白質(zhì)成分。在膜純化前，通常通過至少去除存在于懸液中的、在提取過程中產(chǎn)生的大量顆粒狀材料來將該提取物澄清。將該澄清的提取物的pH調(diào)節(jié)到約7.0-7.8(適宜的是調(diào)節(jié)到約7.1-7.7，更適宜的是調(diào)節(jié)到約7.2-7.4，優(yōu)選約7.3)，并在用膜處理的過程中保持在7.0-7.8。本文所述的方法使用了一種或多種微孔膜以從油籽中分離和濃縮蛋白質(zhì)。使用具有較低接觸角(例如不超過約40度)的過濾表面的微孔膜通常是有利的。具有更低接觸角的微孔膜(例如，過濾表面的接觸角不超過約30度，在某些情況下不超過約15度)尤其適用于本方法。本方法通常使用較大孔的超濾膜(例如，分子量截留(″MWCO″)至少約為30,000的膜)或孔徑高達2微米的微過濾膜。本文所述的方法通常包括短時超高溫(UHT)處理，以對保留物進行巴氏消毒。優(yōu)選地，在整個UHT處理和干燥過程中，將溶液的pH保持在約7.0-7.8，較理想的約為7.1-7.7，更理想的約為7.2-7.4，優(yōu)選約7.3。所述UHT處理通常包括將保留物泵入蒸汽噴射器中，，例如，在那里保留物與蒸汽混合并加熱到至少約200-250約5-20秒，較適宜的是約205-240約9-15秒，更適宜的是約210-215約9-15秒。通常，將該產(chǎn)物迅速冷卻到約130。通常，將UHT處理的產(chǎn)物噴霧干燥以獲得具有高膠凝強度的改性的油籽材料。
油籽材料的來源用于本發(fā)明方法的油籽原材料通常包括獲自脫脂油籽材料的材料，但是也可使用其它形式的油籽基的材料?？赏ㄟ^許多不同的方法將脂肪從脫皮的油籽中基本去除，例如，通過簡單壓榨脫皮的種子或通過用有機溶劑(例如己烷)來提取脫皮的種子。用于本方法的優(yōu)選實施方式中的脫脂油籽材料通常包含不超過約3wt.％，優(yōu)選不超過約1wt.％的脂肪。溶劑提取法通常是在已經(jīng)壓扁成片的脫皮的油籽上進行的。這種提取的產(chǎn)物被成為油籽“白片”(white flake)。例如，大豆白片通常是通過以下方法獲得的將脫脂大豆壓榨成薄片，并通過己烷提取從薄片中除去大部分殘余的油內(nèi)含物?？赏ㄟ^多種方法從所得白片中去除殘余的溶劑。在一個過程中，通過將該油籽白片通過含有熱溶劑蒸汽的室來提取溶劑。然后，可將大豆白片通過含有溫度至少約75℃的己烷蒸汽的室，以從中除去殘留的己烷。在該條件下，大量殘留的己烷從薄片中揮發(fā)出并隨后通過例如真空去除。通過該過程產(chǎn)生的材料被稱為快速脫溶劑的油籽白片。然后，通常將該快速脫溶劑的油籽白片磨細以產(chǎn)生顆粒狀材料(粗粉)。然而，如果需要的話，可將該快速脫溶劑的油籽白片直接用于本方法。適用于本發(fā)明方法中的另一種脫脂油籽來源材料是得自通過被稱作烘焙的方法將己烷從油籽白片中去除而獲得的材料。在該過程中，將己烷提取的油籽白片通過含有溫度至少約105℃的蒸汽的室。這使得薄片中的溶劑揮發(fā)并被該蒸汽帶走。所得的產(chǎn)物被稱為烘焙的油籽薄片。同快速脫溶劑的油籽白片一樣，可將烘焙的油籽薄片直接用于本方法或在提取前磨成顆粒材料。雖然脫溶劑的油籽白片可直接用在提取步驟中，但更為常用的是在用作提取的原材料前，將脫溶劑的薄片磨成粗粉。此類油籽粗粉(例如大豆粗粉)可廣泛應用于其它用途中，且可很容易地從商業(yè)來源獲得。適宜用于培養(yǎng)基中的油籽材料的其它例子包括菜籽油粗粉、向日葵粗粉、棉籽粗粉、花生粗粉、羽扁豆粗粉以及它們的混合物。得自脫脂大豆和/或脫脂棉籽的油籽材料尤其適用于本方法，因為它們具有較高的蛋白質(zhì)含量。重要的是應注意到雖然本文中的許多實例和描述都是針對改性的大豆材料，但是本方法和材料不應被解釋為受到這樣的限制，而是可用于其它谷物和油籽。
油籽材料的提取從油籽材料中提取蛋白組分可在各種條件下使用常規(guī)設備進行。影響工藝參數(shù)和設備的選擇的因素包括提取的效率、在該提取物中對蛋白質(zhì)質(zhì)量的影響、以及該方法對環(huán)境影響的最小化。出于成本和環(huán)境的原因，常優(yōu)選減少方法中的用水量。通常，還可通過工藝參數(shù)的選擇來使蛋白質(zhì)的降解(例如，由天然酶和/或化學反應引起的降解)最小化，以及防止提取物中大部分的細菌污染。在提取步驟中可采用各種反應器結(jié)構(gòu)，包括攪拌罐反應器、流化床反應器、填充床反應器。例如，可在具有控制溫度和基質(zhì)混合的適當機構(gòu)的單個容器中進行整個提取反應?；蛘?，可以多階段形式在分開的反應容器中進行提取(參見，例如

圖1所示的處理系統(tǒng))。例如，也可以連續(xù)的、多階段的過程來進行提取(例如，包括2個或多個階段的逆流提取)。在另一實施方式中，可在使固體油籽與提取溶劑間的接觸時間最小的條件下進行至少一個階段的提取。在涉及較短提取時間的另一實施方式中，可用溫(例如55-75℃)水溶液對油籽材料進行噴霧，該溶液是通過固/液分離設備導入的。該系統(tǒng)可使提取時間為5-30秒。例如，可將水溶液和油籽材料共同注入螺旋擠壓機中，并立即通入固/液分離設備(例如傾析器、離心機等)。在這種系統(tǒng)中，固相和液相僅可接觸1分鐘或更短的時間，這取決于該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。正如許多方法中常用的，各種目標的優(yōu)化通常需要平衡工藝參數(shù)的選擇。例如，為了基本上防止蛋白質(zhì)的化學降解，提取應在較低的溫度下進行，例如約15-40℃，優(yōu)選約20-35℃。然而，這一溫度可能會有利于細菌生長，從而最好要使提取時間最短和/或使后繼過程的操作在足夠高的溫度下進行以減少細菌的生長。可在酸性和堿性條件下對油籽材料進行提取以獲得它們的蛋白性材料。本方法通常包括使用pH為6.5-10的溶液來進行提取。更為適合的是，該方法包括在中性至堿性的條件下進行提取，例如使用pH約為7-9的堿性溶液來進行提取?？赏ㄟ^將所述油籽材料與含有預定量堿(例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋁和/或氫氧化鈣)的水溶液接觸，并使隨著堿被從固體油籽材料中提取出來的物質(zhì)中和而引起的pH緩慢降低來進行提取。通常，對起始堿量進行選擇，從而使得在提取操作結(jié)束時，該提取物具有所需的pH值，例如，7.0-8.5范圍內(nèi)的pH?；蛘撸稍谔崛∵^程中監(jiān)控水相的pH(連續(xù)或在一定時間間隔時)，并可根據(jù)需要加入堿以將pH保持在所需的值或保持在所需的pH范圍內(nèi)。在以單階段操作進行提取時，通常將用過的油籽材料用水或堿溶液至少洗滌一次，以回收還殘留在固體組分中的蛋白性材料。該洗出物可與主要的提取物合并用于進一步處理，或可用于下批油籽材料的提取。當在多階段操作中進行提取時，可對各階段進行提取參數(shù)優(yōu)化。例如，在多階段提取中，在一個階段中的pH可高于或低于之前或之后階段中的pH。適宜地，pH的變化不超過1.5。在一個適宜的實施方式中，在初始階段中以pH為7.0-7.5的水溶液對油籽材料進行提取，并用pH為8.0-8.5的水溶液對部分提取的固體進行二次提取。該提取操作通常生產(chǎn)出包括可溶性蛋白性材料的水相中的不溶性材料的混合物。可將該提取物直接用于通過膜濾的分離。然而，在大多數(shù)情況下，先通過從混合物中去除至少一部分顆粒物以形成澄清的提取物來澄清該提取物。通常，該澄清操作去除了大部分，優(yōu)選的是基本上所有的顆粒狀材料。對該提取物的澄清可提高后繼膜濾操作的效率并有助于防止用于該操作中的膜的生垢問題?？赏ㄟ^過濾和/或通常用來從水分散體中去除顆粒狀材料的相關方法(例如離心)來進行澄清。常用傾析離心機來從水性油籽漿液中分離液相。在對提取物進行膜濾前，對該提取物進行進一步澄清(例如通過使用除渣離心機)是有利的。然而，該過程通常不能去除很多可溶性材料，因此可溶性蛋白質(zhì)留在水相中有待通過膜濾進一步純化。由于需要獲得高的全部蛋白質(zhì)產(chǎn)率，該澄清步驟通常不使用會吸收可溶性蛋白性材料的助濾劑(例如絮凝劑)。如圖1所示，一種進行提取和澄清操作的適宜方法采用了一系列提取罐和傾析離心機來進行多階段逆流提取過程。此類系統(tǒng)使得高效提取能夠以較低的水與薄片之比進行。例如，此類系統(tǒng)可有效地進行提取，其中，提取物水溶液與在各相中的油籽材料的重量比為6∶1至10∶1。使用低水-薄片比例能夠生產(chǎn)出含有較高濃度溶解固體(例如溶解固體的濃度達到5wt.％或更高)的油籽提取物，且通常產(chǎn)生具有至少約7wt.％固體的提取物。使用低水-薄片比例和更濃縮的提取物使得系統(tǒng)中的該過程能以更低的容積容量要求進行，從而降低了與該系統(tǒng)相關的成本的需要。如果在特定情況下的系統(tǒng)要求不包括對總?cè)莘e的巨大限制，該提取過程可使用較高的水-薄片比例來進行。當在提取操作中使用較高的水-薄片比例(例如，20∶1至40∶1的比例)時，在單階段中進行提取更為便利。雖然此類水-薄片比例會需要系統(tǒng)具有處理較大容積的液體的能力(每磅油籽原材料)，蛋白質(zhì)提取物中較高的稀釋因子會降低用于膜濾操作中的微孔膜的生垢可能性。
膜濾通常，通過首先將澄清的提取物導入膜進料罐來將提取液從提取系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到膜分離系統(tǒng)中。該提取液通常含有約4.0-5.0％的溶解性蛋白質(zhì)和約1.5-2.0％的溶解的非蛋白質(zhì)材料，并具有接近7.0的pH。如上文所述，使用許多常用的堿性材料中的任一種來將該提取物的pH調(diào)節(jié)到約7.0-7.8(適宜的是約7.1-7.7，更適宜的是約7.2-7.4)。微過濾操作的一個目的是從非蛋白質(zhì)材料中分離蛋白質(zhì)。其可通過將該提取液循環(huán)通過一套微過濾膜來完成。水和非蛋白質(zhì)材料以滲透方式通過膜，而大部分蛋白質(zhì)留在循環(huán)流中(“保留物”)。將保留物的pH保持在約7.0-7.8(較適宜約為7.1-7.7，更適宜約為7.2-7.4)。該含蛋白質(zhì)的保留物通?？蓾饪s約2.5-3×因子(例如，30加侖的注入粗提取物通過3×因子的濃縮產(chǎn)生10加侖的保留物)?？赏ㄟ^測量通過膜的滲透物的體積很方便地監(jiān)控該濃縮因子。提取物3×因子的膜濃縮通常產(chǎn)生含有至少約80wt.％的蛋白質(zhì)(dsb)的溶解固體的保留物流。為了將蛋白質(zhì)的濃度提高到90wt.％，通常進行2組1∶1的滲濾。在滲濾操作中，在濃縮的保留物中加入水，然后通過微孔膜去除。其可通過上文所述的方式進行，或者在本發(fā)明的其它實施方式中，滲濾可在膜濾的初始階段進行，例如通過在進料罐中的輸入提取物中連續(xù)加入水，以基本上保持原始體積。膜濾操作通常生產(chǎn)出濃縮至少2.5×因子的保留物，即，將1體積的提取物通過過濾系統(tǒng)產(chǎn)生體積不超過原始提取物體積的約40％的富含蛋白質(zhì)的保留物。膜濾操作的輸出物通常提供了富含蛋白質(zhì)的保留物，其中包含至少約10wt.％的蛋白質(zhì)，且通常很容易獲得濃度為12-14wt.％的蛋白質(zhì)。出于環(huán)境和效率原因，通常需要從膜滲透物中盡可能地回收水并將回收的水返回到過程中進行循環(huán)。這降低了該過程的總的水力需求，并使得該過程排出的流出物的體積最小。通常，將該滲濾濾過物與來自膜濾濃縮相的濾過物合并?？赏ㄟ^用反滲透(“RO”)膜將合并的濾過物分離為RO保留物和RO濾過物來回收合并的濾過物中的大量水。RO分離可產(chǎn)生基本上為純水的濾過物?？蓪⑵湓傺h(huán)回該過程的最初階段。例如，該RO濾過物可用在用于提取油籽材料的水溶液中。該RO濾過物也可通過用包含該RO濾過物的水稀釋液來稀釋富含蛋白質(zhì)的保留物而用于滲濾操作中。本方法使用了具有一種或多種微孔膜的膜濾系統(tǒng)以分離和濃縮來自提取物的蛋白質(zhì)。使用具有較低接觸角(例如不超過約40度)的過濾表面的微孔膜通常是有利的，因為該膜可在顯示出良好的抗生垢性的同時，提供有效的分離。具有更低過濾表面接觸角(即，具有更大親水性的表面)的微孔膜尤其適用于本方法。這種膜可具有25度或更低接觸角的過濾表面，有些膜可具有不超過約10度的表面接觸角。如本文所用，術語“接觸角”是指使用固著液滴法測得的表面的接觸角。這是一種用于評估表面上局部區(qū)域的濕潤性能的光學接觸角方法。測定水滴基線(用注射器施加于平坦膜表面)與水滴邊界切線間的角度。用于測定接觸角的適用儀器的例子是DSA 10型液滴形分析系統(tǒng)(Drop Shape Analysis System，由Kruss提供)。該膜應能保留高百分比的介質(zhì)和存在于提取物中的高分子量蛋白質(zhì)成分，同時允許水和其它組分通過膜。該膜濾操作通常使用較大孔的超濾膜(例如，分子量截留(”MWCO″)至少約30,000的膜)或孔徑高達約1.5微米的微過濾膜。MWCO為25,000-200,000的低接觸角微過濾膜尤其適用于本方法。適宜的微孔膜的具體例子是改性的PAN膜，其過濾表面接觸角不超過約25度且MWCO為30,000-100,000。為了用于該方法的大規(guī)模生產(chǎn)，該膜應能保留基本的滲透速率，例如，允許以大致1500-3000mL/分鐘透過包含約12平方米膜表面積的膜組件。通過使用這種較大孔的微孔膜，通?？捎貌怀^約100磅/平方英寸的膜反壓來進行該膜濾操作。更優(yōu)選地，該膜反壓不超過約50磅/平方英寸，并已用10-20磅/平方英寸的反壓獲得有效的膜分離。該膜濾系統(tǒng)通常構(gòu)造為以錯流過濾模式運行。由于已在早先的澄清操作中去除了較大的顆粒和碎片，微孔膜就不易被堵塞。在方法的早先階段中包含的澄清步驟會使得膜壽命延長且通過膜的流量更高。膜濾系統(tǒng)通常采用一個或多個可互換的膜組件。這就使得膜的孔徑(或MWCO)和/或膜的類型可根據(jù)需要進行改變，并使得生垢的膜的更換更為簡便?？捎眠B續(xù)或分批模式進行錯流過濾。可在各種流通結(jié)構(gòu)中進行錯流膜濾。例如，管狀結(jié)構(gòu)，其中膜以與管在外殼和管狀熱交換器中類似的排列方式縱向排列于管中，是常用的結(jié)構(gòu)，因為該結(jié)構(gòu)允許對包含各種粒徑的溶液進行處理。已知許多其它的常規(guī)錯流結(jié)構(gòu)(例如平板和螺旋卷式)能提供有效的膜分離，并同時可減少膜生垢。螺旋卷式錯流膜系統(tǒng)尤其適用于本方法，特別是當進料溶液中包含較小的顆粒狀物質(zhì)時，例如澄清的油籽提取物。螺旋卷式膜組件可提供高效的分離并使在較為緊湊的空間中容納較大膜表面積的過濾系統(tǒng)設計成為可能。正如提取操作中那樣，膜濾操作過程中含蛋白質(zhì)的溶液的溫度會影響蛋白質(zhì)的化學狀態(tài)(例如，經(jīng)降解和/或變性)，并影響所發(fā)生的細菌污染的量。較低的溫度會使蛋白質(zhì)化學降解最小。然而，在較低溫度下細菌生長會成問題，且更為濃縮的蛋白質(zhì)溶液(例如，含有至少約10wt.％蛋白質(zhì)的溶液)的粘度會存在處理問題。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，在進行膜分離時將含蛋白質(zhì)的提取物的溫度保持在約55-65℃，能有效地抑制細菌生長，同時使由化學降解/變性引起的蛋白質(zhì)功能變化最小。似乎任何大量暴露于較高溫度下的行為都會引起蛋白質(zhì)的變化，而該變化會使?jié)饪s的溶液更易膠凝，例如在后繼的噴霧干燥操作中。當膜濾以分批操作進行時，通常在每次操作之間對膜進行清潔。通常，在使用前一天要對膜系統(tǒng)進行清潔和衛(wèi)生消毒，并且如果需要的話要將膜儲存在衛(wèi)生消毒(例如，次氯酸鈉)溶液中。然后在使用前，將膜系統(tǒng)衛(wèi)生消毒溶液從膜系統(tǒng)中排出，并用水清洗整個系統(tǒng)。當以連續(xù)操作形式進行膜分離時，通常以周期性間隔取下膜并以類似的方法清潔。通過選擇可被有效地清潔的膜(例如，具有低接觸角過濾表面的膜，如改性的PAN膜)，可對濃縮的油籽蛋白質(zhì)提取物進行膜濾，產(chǎn)生具有較低細菌水平的保留物。
膜構(gòu)造用于本方法的膜的表面通常包括親水官能團，即對水顯示出親和性。所述膜通常由具有懸垂基團的適宜的聚合物分子形成，該基團在基質(zhì)表面上提供充分不帶電的、親水的極性基團以呈現(xiàn)出表面親水性。這些基團可獲自聚合物懸垂基團的衍生，或者這些基團可“預制”，然后直接淀積或接合到基質(zhì)表面的聚合物上。同樣可能的是可將疏水的懸垂基團淀積在基質(zhì)表面上，然后將全部或部分所述基團衍生成為適宜基團以呈現(xiàn)出表面親水性。類似地，可將含有適當懸垂基團的單體淀積或接合到基質(zhì)表面上。具有較親水的表面的膜的例子在美國專利4，147,745、4,943,374、5,000,848、5,503,746、5,456,843和5,939,182中有述，它們公開的內(nèi)容被納入本文作為參考。適宜的膜的例子在美國專利6,630,195也有描述，其公開的內(nèi)容被納入本文作為參考。為了能對膜進行有效清潔以去除殘留的有機物質(zhì)并防止細菌污染的問題，通常優(yōu)選使用較牢固的膜。如果所述膜能耐受較高的溫度(例如，高達約50℃)、能耐受氧化溶液(例如，次氯酸水溶液)處理、能耐受表面活性劑基清潔液處理、和/或能耐受暴露在pH約為5-11、優(yōu)選約2-12的水溶液中，那么膜的清潔可極大地簡化。
保留物的下游處理通常對獲自膜濾操作的保留物進行巴氏消毒以確保微生物活性最小。巴氏消毒通常必需將保留物的內(nèi)部溫度升高到至少約180，更為通常的是升高到至少約200，并將該溫度保持足夠長的時間以殺滅大多數(shù)存在于溶液中的細菌。通常，通過對濃縮保留物進行UHT處理來對產(chǎn)品進行巴氏消毒?？赏ㄟ^以下步驟來進行UHT處理將濃縮保留物泵過蒸汽噴射器，在那里含蛋白質(zhì)的保留物與新蒸汽混合并被迅速加熱至約200-250，較適宜的是約210-240，更適宜的是約210(約205-215℃)。然后，可使加熱的濃縮物在壓力下通過容納管(holdtube)一段較短的時間(例如約2-30秒，較適宜約為5-20秒，更適宜約為9-15秒)。UHT條件下的時間長度可通過改變管道的長度很容易地進行控制。在經(jīng)過容納管后，可將加熱的保留物通入真空室中以使其冷卻。在真空下來自保留物中的水的蒸發(fā)導致該加熱的溶液迅速冷卻，使得溫度迅速下降到約130-140(約45-50℃)。通常，在UHT處理前將保留物的pH調(diào)節(jié)到約7.0-7.8是有利的。通常使用稀釋的HCl或氫氧化鈉來調(diào)節(jié)保留物的pH。通常，在整個巴氏消毒中(例如，UHT處理)可將保留物的pH保持在約7.0-7.8(通常約7.1-7.7，較適宜約7.2-7.4，更適宜約7.3)?？稍谀V前進行UHT處理。根據(jù)一個適宜的實施方式，可在提取過程中對該提取物進行UHT處理(例如，在多階段提取過程中的階段之間)。已發(fā)現(xiàn)，此類處理在破壞細菌方面非常有效，并能同時防止大部分的蛋白質(zhì)化學降解。其在降低膜污染方面也非常有效。為了提高改性的油籽產(chǎn)品的儲存特性，通?？蓪⑵涓稍镆允巩a(chǎn)物包含不超過約12wt.％的水分，優(yōu)選地，不超過約8wt.％的水分(以最終干燥產(chǎn)物的重量計)。根據(jù)所用的干燥方法和干燥產(chǎn)物的形式，在干燥后，可將產(chǎn)物磨成自由流動的固體顆粒以便于加工和包裝。例如，如果干燥的、改性的油籽產(chǎn)物被干燥成餅狀，可將其磨成干燥的粉末，優(yōu)選使得至少約95wt.％的材料以粒徑不超過約10目的尺寸的顆粒形式存在。在另一方法中，可將液態(tài)保留物的pH調(diào)節(jié)到(如果需要的話)約7.0-7.8(通常約7.1-7.7，較適宜約7.2-7.4，更適宜約7.3)。可對液態(tài)保留物進行噴霧干燥以形成干燥粉末狀產(chǎn)物。優(yōu)選將該噴霧干燥產(chǎn)物干燥到含水量不超過約10wt.％，更優(yōu)選地，約4-6wt.％。在一個實施方式中，可通過以下方式對保留物進行噴霧干燥將濃縮的保留物溶液(例如，大約10-16wt.％的固體)通過噴霧干燥器，其干燥器入口溫度約為230-270℃，進料泵壓力約為1500-2500磅/平方英寸，排風溫度約為75-95C。在某些情況下，在最終的噴霧干燥步驟前對膜濾操作產(chǎn)生的保留物進行濃縮是有利的?？赏ㄟ^使用常規(guī)的蒸發(fā)技術來形成適宜的含蛋白質(zhì)的濃縮物，通常以真空協(xié)助從而防止對處理的大豆蛋白材料的過度加熱。當該方法中包括此類濃縮步驟時，通常在將保留物的pH調(diào)節(jié)到中性pH(例如，約為6.8-7.4的pH)后再進行濃縮。在可作為噴霧干燥或UHT處理的部分的加熱之前，將保留物或含蛋白質(zhì)的濃縮物的pH調(diào)節(jié)到約7.0-7.8(通常約為7.1-7.7，較適宜約為7.2-7.4，更適宜約為7.3)是有利的。例如，在包括加熱樣品的任何進一步處理前，可對保留物的pH進行調(diào)節(jié)。加熱保留物或含蛋白質(zhì)的濃縮物可改變分子量分布，并因此改變產(chǎn)物的功能。
改性的油籽材料的性質(zhì)改性的油籽材料可獲自各種前體油籽材料，例如大豆粗粉、菜籽油粗粉、向日葵粗粉、棉籽粗粉、花生粗粉、羽扁豆粗粉或它們的混合物。大豆薄片或粗粉是尤其適用于本方法中的油籽蛋白質(zhì)源。所述改性的油籽材料可具有各種使其適于作為蛋白質(zhì)源混合入人和/或動物用食品中的性質(zhì)?？蓪⒏男缘挠妥巡牧嫌糜谏a(chǎn)人用蛋白質(zhì)補給食品。蛋白質(zhì)補給食品的例子包括飲料、加工的肉類、冷凍甜點、糕餅產(chǎn)品、乳類產(chǎn)品、調(diào)味料組合物和谷物產(chǎn)品。用于補給食品的改性的油籽材料的量根據(jù)具體的食品可有很大的變化。本文所述的食品僅是為了示例的目的，而并不意味著是詳盡羅列。具有高膠凝強度的改性的油籽材料尤其利于混合入加工的肉產(chǎn)品中。補給蛋白質(zhì)的肉類產(chǎn)品的例子包括碎雞肉產(chǎn)品、加水的火腿產(chǎn)品、臘腸、熱狗、小熏腸、雞肉餡餅、雞肉塊、牛肉餡餅、魚肉餡餅、魚麇、培根、午餐肉、三明治夾餡、熟食肉、肉類點心、肉圓、肉干、墨西哥肉卷、小培根塊、注入肉(injected meat)和烤香腸。具有高膠凝強度的改性的油籽材料還尤其利于混合入各種肉類似產(chǎn)品中，該產(chǎn)品在質(zhì)地或外觀上與肉類相似。此類產(chǎn)品的例子包括素食餡餅和素食塊，素食熱狗和小熏腸、調(diào)味的粗結(jié)構(gòu)香腸和乳化的香腸類似物。具有高膠凝強度的改性的油籽材料還尤其利于混合入調(diào)味料和湯中。這些產(chǎn)品的例子包括“奶油狀”湯(例如，奶油蘑菇湯、奶油玉米湯)、“奶油”和“奶酪”調(diào)味料(例如，Alfredo調(diào)味料、Momay調(diào)味料)。通過本方法形成的改性的油籽材料通常包含高百分比的高分子量蛋白質(zhì)，并較少被低分子量蛋白質(zhì)污染。一種分析材料中高分子量蛋白質(zhì)含量的適宜的方法是以如實施例8中所述的色譜分析數(shù)據(jù)為基礎的。原始的色譜分析數(shù)據(jù)可用于計算許多不同的計量。一種計量用來計算50％質(zhì)量在其之上而50％質(zhì)量在其之下的分子量。這一第一計量并非精確的平均分子量，而更接近于重均分子量。其在本文中用術語“MW50”來表示。另一計量用來計算表觀分子量大于300kDa的改性的油籽材料的wt.％。還有另一計量用于計算表觀分子量低于100kDa的改性的油籽材料的wt.％。這三個計量中的任何一個都可單獨用于表征具體的改性的油籽材料的分子量?；蛘?，可結(jié)合這些計量中的2種或更多種來表征改性的油籽材料的分子量分布。優(yōu)選地，用本方法形成的改性的油籽材料的MW50至少約為200kDa。更優(yōu)選地，至少約為400kDa。MW50至少約為600kDa的改性的油籽材料可尤其適用于某些應用中。至于上述的第二種計量，至少約40％的適宜的改性的油籽材料的表觀分子量大于300kDa。在一些應用中，如果至少約60％的改性的油籽材料的表觀分子量大于300kDa，則是較為理想的。根據(jù)上文所述的第三種計量，優(yōu)選不超過約40％的改性的油籽材料的表觀分子量小于100kDa。然而，在一些應用中，優(yōu)選不超過約35％的改性的油籽材料的表觀分子量小于100kDa。適宜的改性的油籽材料應滿足這三種計量中的一種或多種的優(yōu)選值。例如，尤其適合的改性的油籽材料的MW50可至少約為200kDa，且至少約60％的改性的油籽材料的表觀分子量大于300kDa?？刹捎帽痉椒▉硇纬蒑W50至少約為600kDa，且至少約60％的改性的油籽材料的表觀分子量大于300kDa的改性的油籽材料。在加熱時，蛋白質(zhì)分子振蕩更劇烈并結(jié)合了更多的水，即，變得更含水。在一些點上，該分子失去它們的天然結(jié)構(gòu)并變得完全暴露于水。這在淀粉中被稱為糊化，而在蛋白質(zhì)中被稱為變性。由于分子間的所有相互作用都受到破壞，進一步的加熱可降低粘度。在冷卻時，淀粉和蛋白質(zhì)可形成具有高粘度的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)(稱為凝膠)。在與食品相關的一些應用中，改性的油籽材料形成凝膠的能力可成為重要的功能特性。在膠凝時，蛋白質(zhì)變性形成包圍并結(jié)合了大量水的蛋白質(zhì)松散網(wǎng)絡。如本文所用，術語“膠凝強度”是指根據(jù)實施例3所述的分析方法測得的斷裂強度。用本方法形成的改性的油籽材料的膠凝強度至少約為0.50N。用本方法形成的適宜的改性的油籽材料的膠凝強度至少約為0.60N。用本方法形成的尤為適宜的改性的油籽材料的膠凝強度至少約為0.70N。對具體的食品組合物具有重要性的其它特性包括分子量、粘度、乳液穩(wěn)定性和蛋白質(zhì)含量。根據(jù)這些性質(zhì)中的一種或多種的特殊性能可有利于開發(fā)蛋白質(zhì)補給食品。用本方法形成的改性的油籽材料通常顯示出理想的粘度特性。在某一組參數(shù)下提供較稀的溶液的改性的油籽材料在諸如肉類注射的用途中很有利，因為該較稀的溶液更易注射入或揉入肉產(chǎn)品中。通常，加熱時不顯示出稀薄化的改性的油籽材料通常是優(yōu)選的。在一些應用中，加熱和冷卻循環(huán)中保持粘度是較為理想的性質(zhì)。用本方法形成的改性的油籽材料可在加熱中提高粘度，因此該材料對水的保持在烹制初期得以改善。反之，大部分市售樣品在烹制初期的粘度是降低的，并且它們對水的保持降低。開發(fā)了快速粘度分析法(“RVA”)來分析淀粉狀樣品，它基本上類似于Braebender分析法。如果淀粉和蛋白質(zhì)體系相似，可應用實施例4中所述的RVA分析法來分析用本方法形成的改性的油籽材料。根據(jù)實施例4中所述的RVA分析法，可在約10分鐘的混合之后測定粘度。適宜的改性的油籽材料的粘度至少約為0.30Nsm-2。尤為適宜的改性的油籽材料的粘度至少約為0.40Nsm-2。如表2中所示，用本方法形成的改性的油籽材料顯示出的粘度至少約為0.50Nsm-2。可通過RVA中的加熱和冷卻循環(huán)來獲得另一粘度指示，例如通過如實施例5中所述的分析方法。根據(jù)該方法，可在一個或多個加熱和冷卻循環(huán)的特定間隔中測定粘度。根據(jù)實施例5中所述的方法，適宜的改性的油籽材料的終粘度(35分鐘時)至少約為0.50Nsm-2。尤為適宜的改性的油籽材料的終粘度至少約為0.60Nsm-2。如表4中所示，用本方法形成的改性的油籽材料顯示出的終粘度至少約為0.60Nsm-2。可在NaCl存在下，通過加熱和冷卻循環(huán)來獲得類似的粘度分析，例如通過實施例6中所述的方法。根據(jù)實施例6中所述的方法，在2％NaCl的存在下，適宜的改性的油籽材料可在加熱和冷卻循環(huán)中獲得粘度的提高。在2％NaCl的存在下，尤為適宜的改性的油籽材料的終粘度(在35分鐘時)至少約為0.45Nsm-2。如表5中所示，用本方法形成的改性的油籽材料顯示出的終粘度至少約為0.46Nsm-2。在一些食品相關應用中，改性的油籽材料形成乳液的能力可成為重要的功能性特性。油和水不互溶，而在缺乏穩(wěn)定兩者的界面的材料時，該界面的總表面積將最小。這通常導致了油相和水相的分離。蛋白質(zhì)可通過在該表面上變性提供小液滴(不論是油或水)來穩(wěn)定這些界面。蛋白質(zhì)可與油和水發(fā)生相互反應，有效地將它們相互隔離。確信大分子的量蛋白質(zhì)能在該小液滴的表面上變性并提供比使用小蛋白質(zhì)更高的穩(wěn)定性，由此防止小液滴的聚結(jié)?？筛鶕?jù)實施例7中所述的步驟來測定乳液穩(wěn)定性。根據(jù)該步驟，根據(jù)從乳液中釋放出的油量來分析樣品。如本文所用，“乳液穩(wěn)定度指數(shù)”或“ESI”是指根據(jù)實施例7中所述的分析條件由從乳液中釋放出的油量所造成的“脂點”或“油環(huán)”的直徑。本方法制備的改性的油籽蛋白質(zhì)產(chǎn)物通?？尚纬奢^穩(wěn)定的乳液。通常，在缺乏應力的條件下，在2-3小時內(nèi)基本上不會有油從乳液中分離出。在如實施例7所述的加熱步驟后，適宜的材料的ESI不超過約70mm。尤其適合的乳液的ESI不超過約60mm，更為理想的是約50mm。用本方法形成的改性的油籽材料可具有各種使其適于作為蛋白質(zhì)源混合入人和/或動物用食品中的性質(zhì)。適宜的改性油籽材料可包括至少約85wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)，優(yōu)選至少約90wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)。適宜的改性油籽材料的MW50也可為至少約200kDa和/或至少約40％的材料的表觀分子量大于300kDa。所述改性的油籽材料還可具有以下特性中的一種或多種膠凝斷裂強度至少約為0.50N；ESI不超過約70mm；NSI至少約為80；至少約1.4％的半胱氨酸(以占總蛋白質(zhì)中的百分比計)；加德納L值為至少約85；以及基本上清淡的味道。改性油籽材料還可具有以下特性中的一種或多種粘度至少約為0.30Nsm-2；加熱和冷卻循環(huán)后的終粘度至少約為0.50Nsm-2；在2％NaCl存在下加熱和冷卻循環(huán)后的終粘度至少約為0.45Nsm-2。通過可用于生產(chǎn)蛋白質(zhì)補給食品的本方法形成的尤為理想的改性的油籽材料可包括至少約85wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)，優(yōu)選至少約90wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)，并滿足以下標準中的一個或多個MW50至少約為400kDa；至少約60％的材料的表觀分子量大于300kDa。尤為理想的改性油籽材料還可具有以下特性中的一種或多種膠凝斷裂強度至少約為60N；ESI不超過約60mm；固體分布不超過約10.75％；粘度至少約為0.40Nsm-2；加熱和冷卻循環(huán)后的終粘度至少約為0.60Nsm-2；在2％NaCl存在下加熱和冷卻循環(huán)后的終粘度至少約為0.46Nsm-2。尤為理想的改性的油籽材料還可具有以下特性中的一種或多種膠凝斷裂強度至少約為70N；ESI不超過約50mm；粘度至少約為0.50Nsm-2。
實施例1提取是在二階段逆流提取系統(tǒng)中進行的。將大豆白片以1磅/分鐘與1.7gpm的部分濃縮的提取物連續(xù)混合。將罐中的溫度控制在120，并通過加入苛性鈉(根據(jù)需要)將pH保持在約7.0。通過控制罐的排出速率，將平均提取保留時間保持在25分鐘。將漿液連續(xù)從提取罐泵到傾析離心機中，在那里將漿液分離為兩種流束富含蛋白質(zhì)的液流和部分提取的薄片流。富含蛋白質(zhì)的提取物進入除渣離心機以進行澄清，然后進入膜加料罐。部分提取的薄片進入第二提取罐，在那里將它們與1.7gpm的自來水連續(xù)混合。將苛性鈉(NaOH)加入罐中以將罐中的pH控制在8.5。罐中的溫度被控制在130。通過控制罐的排出速率，將平均提取保留時間保持在25分鐘。將漿液連續(xù)從提取罐泵到傾析離心機中，在那里將漿液分離為兩種流束；部分富含蛋白質(zhì)的液流和用過的薄片流。將部分富含蛋白質(zhì)的液流傳送到第一罐以提取新鮮的白片。所述提取罐、離心機和連接管道在使用前，均已用0.75％苛性溶液清潔，并用500ppm次氯酸鈉(NaOCl)溶液進行了衛(wèi)生消毒。將提取液泵入膜加料罐。該提取液包含約3.0％的蛋白質(zhì)。膜系統(tǒng)通過使用超濾膜，從可溶的碳水化合物和其它可溶的成分(例如，無機鹽)中分離出蛋白質(zhì)。在將約100加侖的提取物溶液從提取系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到膜加料罐后，將提取液以約80gpm的流速回流通過膜系統(tǒng)。用直列熱交換器將提取液的溫度控制在140(60℃)。用苛性鈉將提取液的pH調(diào)節(jié)到7.3并保持該pH。將總共300加侖的提取液轉(zhuǎn)移到膜加料罐。在所有提取液都已轉(zhuǎn)移到膜加料罐中后，在膜反壓控制在10-20磅/平方英寸的條件下，將保持在140(60℃)的提取液以80gpm回流通過膜。該膜濾系統(tǒng)包含6層標稱為50,000MWCO的改良的PAN膜(MX-50膜，購自Osmonics，Minnetonka，MN)。排列的膜的總過濾表面積約為1260平方英尺。在膜濾的初始濃縮階段中，通常，濾過物的流量從初始流速約為2.5gpm變化到濃縮后期階段中的約1.5gpm。在該步驟中，蛋白質(zhì)從3％濃縮到約10％。在初始濃縮階段后，將100加侖140(60℃)的水加入到膜加料罐中，這一步驟將蛋白質(zhì)含量稀釋到約3.3％。然后，將蛋白質(zhì)含量濃縮回10％固體。這里是指通過滲濾步驟。采用了兩個滲濾步驟將濃縮物流中的固體的蛋白質(zhì)含量提高到至少90％(dsb)。在這一過程中，來自膜系統(tǒng)的濾過物被棄去。在第二次滲濾后，將來自膜系統(tǒng)的保留物轉(zhuǎn)移到UHT進料罐中。用30加侖的自來水沖洗膜系統(tǒng)以從系統(tǒng)回收其它蛋白質(zhì)。將該沖洗的水與保留物合并入UHT進料罐。在下步操作前，用稀HCl或氫氧化鈉將保留物的pH調(diào)節(jié)到7.1-7.7(室溫下測定)。pH調(diào)節(jié)后，對保留物進行超高溫(″UHT″)處理以對保留物巴氏消毒。所述UHT步驟包括將濃縮物以2gpm泵入蒸汽噴射器中。在蒸汽噴射器中，濃縮物與新蒸汽混合并立即加熱到210-240。加熱的濃縮物在壓力下通過容納管12秒。通過容納管后，產(chǎn)物流入真空室，在那里快速冷卻到130(54℃)。然后對該產(chǎn)物進行噴霧干燥。所述UHT步驟能非常有效地殺滅細菌，甚至嗜熱生物?？偱囵B(yǎng)皿計數(shù)可從高達300,000cfu/g降低到UHT操作后的100cfu/g左右。然后，將經(jīng)UHT處理的材料噴霧干燥以獲得平均粒度約為80微米，含有大約90wt.％的蛋白質(zhì)(dsb)和約8-9wt.％的含水量的大豆蛋白產(chǎn)物。
實施例2-改性的油籽材料的復合樣品將由實施例1所述方法生產(chǎn)的五份大豆蛋白產(chǎn)物等份混合以獲得大豆蛋白材料的復合樣品，并標識為實施例10中的大豆蛋白產(chǎn)物10.14、10.20、10.26、10.31和10.32。如實施例3-9中所述對該復合大豆蛋白材料進行分析。
實施例3-改性的油籽材料的凝膠性質(zhì)對大豆蛋白分離物與水相互作用的能力的一種測定方法可從膠凝試驗中看出。在膠凝中，蛋白質(zhì)變性以形成包圍并結(jié)合較大體積的水的蛋白質(zhì)松散網(wǎng)絡。雖然可使用許多膠凝測定方法，但是選擇在冷凍溫度下在調(diào)整和平衡后測定膠凝強度。根據(jù)以下步驟進行大豆凝膠測定1.稱取21g大豆蛋白分離物。
2.將129mL蒸餾水加入到小型食品處理機(約1.5杯型)的碗中。
3.將大豆分離物加入碗中?；旌?5秒。刮挖下側(cè)以使分離物濕潤。
4.再混合45秒。
5.將25g混合物放入50-mL一次性離心管中。
6.置于醫(yī)用離心機中。將速度運轉(zhuǎn)到最大，然后關閉離心機。
7.將離心管置于85℃水浴中30分鐘。
8.將離心管置于4℃冷卻器中過夜。
9.用窄刮勺將凝膠從離心管中移出。置于平面上。
10.使用45°刀將其安裝于Texture Technologies TA-XT2結(jié)構(gòu)分析儀上，測定膠凝強度。以1mm/秒穿透凝膠10mm。沿凝膠的長度方向測定3個點并記錄平均值。凝膠試驗的結(jié)果示于表1中，其為市售樣品和實施例2的復合大豆蛋白材料的膠凝強度的比較。如本文所用，術語“膠凝強度”是指在該組條件下所測得的改性的油籽材料的膠凝強度。
表1
此分析顯示實施例2的復合大豆蛋白材料具有高膠凝強度。只有Samprosoy90MP的膠凝強度與實施例2的復合大豆蛋白材料接近。
實施例4-改性的油籽材料的粘度粘度通常是液體稠度的度量，而膠凝強度是固體的一種性質(zhì)。在實踐中，這些度量的界限是不明顯的。非常弱的凝膠可為流體，而非常粘稠的液體可為固體狀。在更為實用的水平上，理想的是使大豆分離物在水中形成稀薄的(低粘度)流體，其在加熱(或后繼的冷卻)過程中粘度顯著提高到可形成凝膠的點。例如，稀薄流體的形成使得將流體注入肉的整個肌肉片成為可能，然后在烹制過程中固化并將水保留在食品中。類似地，形成稀薄液體的產(chǎn)品可用于與油或脂形成乳液，然后在烹制中使用。在常用于肉類中的大豆蛋白濃度下(以整個產(chǎn)品計，為1-2％，以“鹽水”計，可能為10％)，僅會形成非常弱的凝膠，這些凝膠更確切地應被認為是粘性液體。開發(fā)出快速粘度分析法(“RVA”)是為了分析淀粉狀的樣品，且該方法通常類似于Braebender分析法。例如，將樣品在攪拌下分散于水中。將該分散體保持恒溫并測定粘度(對攪拌的阻力)。粘度的測定是按照以下步驟進行的1.在韋林氏攪切器中以短暫脈沖(最長5秒)混合，將25.0分離物分散在175mL水中。
2.將飛濺起的材料回收回混合物中并重復混合。
3.用HCl或NaOH將分散體的pH調(diào)節(jié)到所需的pH，通常為7.0。
4.將30g分散體稱入RVA罐中，并覆蓋在RVA上。
5.將RVA設定為保持樣品溫度為37℃，攪拌速度為960rpm。在12.5％固體、pH為7.0和37℃條件下的大豆分離物分散體的比較示于表2中。如本文所用，術語“分散體粘度”是指在該組條件下測定的改性的油籽材料的粘度。
表2
該分析顯示實施例2的復合大豆蛋白材料具有高粘度，僅Supro EX33和兩個Samprosoy樣品的粘度接近于實施例2的復合大豆蛋白材料。
實施例5-加熱下改性的油籽材料的粘度可通過RVA中的加熱和冷卻循環(huán)獲得另一粘度指示。在pH為7.0、540rpm的剪切條件下，于5、20和35分鐘時記錄11％分散體的粘度(例如，在35℃為初始溫度、在10分鐘后為85℃、以及在回復到35℃后的7分鐘)如表3所示。適宜的改性的油籽材料可具有低初始粘度并在加熱后形成非常高的粘度。也可根據(jù)本分析計算粘度變化比、最終粘度與初始粘度比。
表3 由表4可見，實施例2的復合大豆蛋白材料具有可與其它市售樣品可比的初始粘度。盡管所有的材料在循環(huán)的20分鐘時都顯示出明顯較低的粘度(接近加熱的終點)，但是實施例2的復合大豆蛋白材料卻顯示出最高的粘度。一旦將分散體再次穩(wěn)定在35℃，實施例2的復合大豆蛋白材料相比其它大豆蛋白材料就具有了更高的粘度。雖然實施例2的復合大豆蛋白材料是初始時粘度最低的材料中的一種，但在加熱和冷卻循環(huán)后它卻具有了最高的粘度。表4顯示了如表3所示的加熱循環(huán)中11％大豆分離物分散體的粘度變化。如本文所用，術語“最終粘度”是指在該組條件下于35分鐘時測得的改性的油籽材料的粘度。
表4
實施例6-在NaCl存在下加熱時改性的油籽材料的粘度由于肉產(chǎn)品通常要用鹽進行處理，在包含2％NaCl的條件下重復實施例5所述的分析過程。結(jié)果示于表5中。表5顯示了在2％NaCl存在下，如表3所示的加熱循環(huán)中11％大豆分離物分散體的粘度變化。
表5 通常，在鹽存在下，粘度要低很多。此外，在鹽存在下，材料通常具有高于初始粘度的最終粘度。實施例2的復合大豆蛋白材料是對鹽最不敏感的產(chǎn)物之一，其未受到鹽的顯著影響。表6是在2％NaCl存在下初始和最終粘度的比較。
表6
實施例7-改性的油籽材料的乳液穩(wěn)定性界面(例如油-水界面)穩(wěn)定是蛋白質(zhì)的潛在的功能特性之一。油和水是不混溶的，并且在沒有穩(wěn)定它們間的界面的材料存在時，界面的總表面積將最小。這通常導致油相和水相的分離。廣泛認為蛋白質(zhì)可穩(wěn)定這些界面。根據(jù)以下步驟進行分析1.稱取10.7g大豆分離物。
2.稱取75g冷卻的蒸餾水。
3.稱取75g冷(4℃)豬油。
4.將水加入處理器碗中(Cuisinart Little Pro PlusTM金屬刀刃)。
5.將大豆分離物加入到處理器碗中。
6.混合30秒。
7.停止并刮下側(cè)壁(scrape down sides)。
8.加入冷豬油。
9.混合30秒(總共為1分鐘的混合時間)。
10.停止并刮下側(cè)壁。
11.混合2分鐘(總共為3分鐘的混合時間)。使用截斷值為3cc的注射器將乳液移出，并將1mL乳液置于125mm直徑的#4Whatman濾紙的中心上。將濾紙置于100℃烘箱中精確地烘焙30分鐘。將濾紙移出并標記出“脂點”或“油環(huán)”的邊緣。用透明的尺測量點的直徑(mm)。(如果獲得了橢圓點，則對兩種直徑均進行測定并取平均值)。通常，乳液可具有物理強度(抗變形)，以及穩(wěn)定性(乳液存留的保持率)。通常認為物理上較強的乳液也應具有更大的物理穩(wěn)定性。在本文所述的方法中，熱穩(wěn)定性高的乳液釋放出較少的水和油，因此具有較小的脂點或油環(huán)。已普遍觀察到乳液物理強度和油環(huán)直徑間存在反比關系(“乳液穩(wěn)定度指數(shù)”或“ESI”)，這表明較強的乳液具有較低的熱穩(wěn)定性。如表7中的結(jié)果所示，實施例2的復合大豆蛋白材料產(chǎn)生了較弱但非常穩(wěn)定的乳液。這表明實施例2的復合大豆蛋白材料在加工的肉體系中可提供膠凝強度和乳液穩(wěn)定性的積極組合。
表7
實施例8-改性的油籽材料的分子量分布仍以蛋白質(zhì)天然結(jié)構(gòu)存在的蛋白質(zhì)的量的一個指標是它們的分子量分布。對于純的蛋白質(zhì)，色譜法通常顯示出單個對稱峰。蛋白質(zhì)的混合物(其會存在于大豆分離物中)通常由一系列對稱峰組成。如果加工未導致蛋白質(zhì)分解，可在大豆分離物中觀察到類似的分布。在pH為7.0時通過震搖1小時，將大豆蛋白產(chǎn)物樣品制備成水中的1％分散體。將樣品置于微型離心機中離心1分鐘以沉降不溶物。用溶劑(900μL)稀釋上清液(100μL)，濾過0.45μm的注射過濾器，并將100μL經(jīng)過濾的樣品注入HPLC。HPLC柱是串聯(lián)組合的，其包括用50mM磷酸鈉-NaOH(pH為6.8)、0.01％w/v疊氮化鈉平衡的Biorad SEC 125和SEC 250凝膠色譜柱。流速設定在0.5mL/min，在280nm下監(jiān)測蛋白質(zhì)洗脫物。將所得的色譜圖分成約0.3分鐘/部分，以MW標記為基準將各部分中樣品的百分比與其計算分子量(MW)相比。然后，將整個分布繪制成累積百分圖，并記錄下3種計量中值MW(MW50)、大于300kDa樣品的百分數(shù)以及小于100kDa樣品的百分數(shù)。具有非常高的MW50以及MW＞300的大豆分離物是那些經(jīng)歷較少水解的分離物。經(jīng)水解的樣品的這兩種計量會較低但MW＜100較高。除了大豆蛋白產(chǎn)物樣品以外，還將大豆薄片的新鮮的、澄清的提取物(pH為8.5)樣品稀釋于平衡緩沖液中并進行操作以提供未經(jīng)處理的對比樣品。簡言之，大部分市售樣品(未示出)顯示出分解的跡象，有些為大量分解。而實施例2的復合大豆蛋白材料顯示出基本上很少的分解跡象。分解可為隨機或刻意的。隨機分解可由機械損傷(例如，高剪切或空穴混合)、加熱步驟中的酸或堿水解、或加工中任何時候的酶水解引起。酶水解可由天然存在于大豆中的蛋白質(zhì)分解酶或由污染的細菌分泌出的酶造成。也可對蛋白質(zhì)進行刻意的分解以改變蛋白質(zhì)的功能特性。部分水解可改善大豆蛋白的乳化或發(fā)泡性質(zhì)。廣泛水解可改善酸性條件下的溶解性。市售的大豆分離物樣品可獲自各種商業(yè)來源。原始分子量分布數(shù)據(jù)的集合如上文所述。該分析類似于用于乳液中粒度分析的方法。例如，可要求得知小于100kDa的材料的百分數(shù)。就Samprosoy 90MP而言，小于100kDa的部分約為57％，而就實施例2的復合大豆蛋白材料而言，該部分約為36％。分析色譜數(shù)據(jù)的另一種方法是計算高于50％質(zhì)量并低于50％的分子量。這并非精確的平均分子量，而更接近于重均分子量。這在本文中被稱為“MW50”。Samprosoy 90MP的MW50約為56kDa，而由實施例1方法形成的材料的MW50約為229kDa。如表8中的結(jié)果所示，實施例2的復合大豆蛋白材料具有最高的MW＞300，目前為止最高的MW50。實施例2的復合大豆蛋白材料的MW50幾乎是MW50次最高產(chǎn)物的兩倍。這表明由于參與凝膠網(wǎng)絡的蛋白質(zhì)的大分子量(以及可與任何單分子進行相互作用的預測的較大蛋白質(zhì)表面)，其能夠形成許多相互作用。表8顯示了對大豆分離物的分子量分布的測定。MW50為中值分子量，MW＞300是表觀分子量大于300kDa的蛋白質(zhì)的百分數(shù)，而MW＜100則是表觀分子量小于100kDa的蛋白質(zhì)的百分數(shù)。
表8 實施例2的復合大豆蛋白材料具有比市售樣品更高的高分子量蛋白質(zhì)百分數(shù)。大多數(shù)所檢測的市售樣品含有明顯少的高分子量材料。較高分子量部分可能會影響到許多區(qū)域。一種益處就是減少苦味肽的存在。蛋白質(zhì)分解成低分子量肽(400＜MW＜2000)常會導致帶有苦味的化合物的產(chǎn)生。此中的一個例子是天冬甜二肽，它具有特殊的甜味但也帶有苦的后味。大豆蛋白的味道來自各組分的混合?？辔妒沁@些異味中的一種。肽含量的減少有利于減少苦味產(chǎn)物。高分子量的第二種結(jié)果在于界面穩(wěn)定性。雖然空氣-水和油-水界面在開始時可由較低分子量的材料更好地穩(wěn)定，但就長期穩(wěn)定性而言，這些界面的穩(wěn)定有賴于較大的分子。
實施例9-改性的油籽材料的固體分布粘度的另一指示是要考慮到需要獲得經(jīng)選擇的粘度的材料的濃度。在這一分析中，可根據(jù)粘度與濃度的數(shù)據(jù)擬合出直線(超過6-18％固體的范圍)。對直線的方程進行重排以使得可使用粘度恒量來計算相等的固體濃度。選擇了0.4Nsm-2的粘度并計算相應的濃度。這一分析所得的固體分布示于表9中。用來獲得的0.4Nsm-2的粘度的改性的油籽材料的固體濃度或wt.％基在本文中被稱為“固體分布”。以實施例2的復合大豆蛋白材料的百分數(shù)計，計算為獲得相同粘度而需要的其它材料。如表9中所示，實施例2的復合大豆蛋白材料比對比的市售產(chǎn)品更為有效11-45％。
表9
實施例10在改變膜濾時的pH、固體百分比、UHT處理時的pH以及UHT處理時的溫度的同時，根據(jù)實施例1所述的方法對多批B大豆白片進行提取和處理。大豆蛋白產(chǎn)物10.1-10.32是根據(jù)表10中所列的產(chǎn)生進行處理的。
表10 表11列出了大豆蛋白產(chǎn)物10.1-10.32的膠凝強度、分散體粘度、ESI、表觀分子量大于300kDa的蛋白質(zhì)百分比以及溶解度。
表11
其它說明性的實施方式以下提供對多個其它說明性實施方式的描述。所述實施方式是對本發(fā)明的材料和方法進行的說明，而不是限制它們的范圍?？尚纬删哂兄辽偌s85wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)且MW50為至少約200kDa的改性的油籽材料。所述改性的油籽材料還可滿足一個或多個其它標準。所述改性的油籽材料還可具有至少約0.50N的膠凝斷裂強度和不超過約70mm的ESI。所述改性的油籽材料還可具有不超過約11.00％的固體分布。所述改性的油籽材料還可具有至少約80的NSI；以占總蛋白質(zhì)的百分比計，至少約1.4％的半胱氨酸；至少約85的加德納L值；以及大體上清淡的味道。另一例子是所述改性的油籽材料可具有至少約0.30Nsm-2的分散體粘度，以及在加熱和冷卻循環(huán)后至少約0.50Nsm-2的終粘度(含11％的固體時)。此外，在2％的NaCl存在下的加熱和冷卻循環(huán)后，所述改性的油籽材料可具有至少約0.45Nsm-2的終粘度(含11％的固體時)。有用標準的另一例子是所述改性的油籽材料還可具有至少約85的干燥加德納L值。此外，所述改性的油籽材料可具有至少約80的NSI。另一例子是以占總蛋白質(zhì)的百分比計，所述改性的油籽材料可包括至少約1.4wt.％的半胱氨酸。此外，所述改性的油籽材料可具有不超過約0.5的鈉離子與鈉、鈣和鉀離子的總量之比。另一例子是所述改性的油籽材料可具有不超過約7000mg/kg(dsb)的鈉離子。所述改性的油籽材料還可具有大體上清淡的味道。此外，所述改性的油籽材料可包括改性的大豆材料。所述改性的油籽材料還以約0.5-25wt.％(dsb)的量包含在食品中。所述改性的油籽材料還可包括至少約90wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)。此外，所述改性的油籽材料可具有不超過約50,000cfu/g的細菌負載。可形成具有至少約85wt.％(dsb)蛋白質(zhì)的改性的油籽材料，且所述改性的油籽材料中至少約40wt.％的蛋白質(zhì)可具有大于300kDa的表觀分子量。所述改性的油籽材料還可滿足一個或多個其它標準。所述改性的油籽材料還可具有至少約0.60N的膠凝斷裂強度和不超過約60mm的ESI。所述改性的油籽材料還可具有不超過約11.00％的固體分布。所述改性的油籽材料還可具有至少約80的NSI；以占總蛋白質(zhì)的百分比計，至少約1.4％的半胱氨酸；以及至少約85的加德納L值。另一例子是所述改性的油籽材料可具有至少約0.40Nsm-2的分散體粘度(含11％的固體時)，以及在加熱和冷卻循環(huán)后至少約0.60Nsm-2的終粘度(含11％的固體時)。此外，在2％的NaCl存在下的加熱和冷卻循環(huán)后，所述改性的油籽材料可具有至少約0.46Nsm-2的終粘度(含11％的固體時)。有用標準的另一例子是所述改性的油籽材料可具有至少約85的干燥加德納L值。此外，所述改性的油籽材料可具有至少約80的NSI。另一例子是所述改性的油籽材料可具有不超過約7000mg/kg(dsb)的鈉離子。所述改性的油籽材料還可具有大體上清淡的味道。此外，所述改性的油籽材料可包括改性的大豆材料。另一例子是在25℃時，10mg所述改性的油籽材料樣品中的至少約50％的蛋白質(zhì)可溶于1.0mL水中。適宜的改性的油籽材料可具有以下其它特性在25℃時，10mg所述改性的油籽材料樣品中的至少約60％的蛋白質(zhì)也可溶于1.0mL水中。更適宜地，在25℃時，510mg所述改性的油籽材料樣品中的至少約70％的蛋白質(zhì)可溶于1.0mL水中。所述改性的油籽材料可以約0.5-25wt.％(dsb)的量包含在食品中。所述改性的油籽材料還可包括至少約90wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)。此外，所述改性的油籽材料可具有不超過約50,000cfu/g的細菌負載。另一例子是所述改性的油籽材料可具有至少約0.50Nsm-2的粘度(在含12.5％的固體時)。此外，所述改性的油籽材料可具有至少約400kDa的MW50。所述改性的油籽材料可以約0.1-10wt.％(dsb)的量包含在食品中。所述改性的油籽材料還可包括至少約90wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)。此外，所述改性的油籽材料可具有不超過約50,000cfu/g的細菌負載。可形成具有至少約85wt.％(dsb)蛋白質(zhì)的改性的油籽材料，且所述改性的油籽材料中至少約40wt.％的蛋白質(zhì)可具有大于300kDa的表觀分子量。所述改性的油籽材料還可具有至少約200kDa的MW50，約0.50N的膠凝斷裂強度以及至少約0.40Nsm-2的分散體粘度。所述改性的油籽材料可包括至少約90wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)。此外，所述改性的油籽材料可包括改性的大豆材料?？尚纬删哂兄辽偌s85wt.％(dsb)蛋白質(zhì)的改性的油籽材料，且所述改性的油籽材料中至少約40wt.％的蛋白質(zhì)可具有大于300kDa的表觀分子量。所述改性的油籽材料還可具有至少約200kDa的MW50，至少約0.50N的膠凝斷裂強度。所述改性的油籽材料可包括至少約90wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)。此外，所述改性的油籽材料可包括改性的大豆材料?？尚纬删哂兄辽偌s85wt.％(dsb)蛋白質(zhì)的改性的油籽材料，且所述改性的油籽材料中至少約40wt.％的蛋白質(zhì)可具有大于300kDa的表觀分子量。所述改性的油籽材料還可具有至少約200kDa的MW50，至少約0.60N的膠凝斷裂強度。所述改性的油籽材料可包括至少約90wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)。此外，所述改性的油籽材料可包括改性的大豆材料?？尚纬删哂兄辽偌s85wt.％(dsb)蛋白質(zhì)的改性的油籽材料，且所述改性的油籽材料中至少約40wt.％的蛋白質(zhì)可具有大于300kDa的表觀分子量。所述改性的油籽材料還可具有至少約200kDa的MW50，且在加熱和冷卻循環(huán)后，至少約0.50Nsm-2的終粘度。在2％的NaCl存在下的加熱和冷卻循環(huán)后，所述改性的油籽材料還可具有至少約0.45Nsm-2的終粘度。所述改性的油籽材料可包括至少約90wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)。此外，所述改性的油籽材料可包括改性的大豆材料?？尚纬删哂兄辽偌s90wt.％(dsb)蛋白質(zhì)的改性的油籽材料，且所述改性的油籽材料中至少約40wt.％的蛋白質(zhì)可具有大于300kDa的表觀分子量。所述改性的油籽材料還可具有至少約200kDa的MW50以及至少約70mm的ESI。所述改性的油籽材料可包括至少約90wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)。此外，所述改性的油籽材料可包括改性的大豆材料?？尚纬删哂兄辽偌s90wt.％(dsb)蛋白質(zhì)的改性的油籽材料，且所述改性的油籽材料中至少約40wt.％的蛋白質(zhì)可具有大于300kDa的表觀分子量。所述改性的油籽材料還可具有至少約200kDa的MW50以及不超過約11.00％的固體分布。所述改性的油籽材料可包括至少約90wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)。此外，所述改性的油籽材料可包括改性的大豆材料?？赏ㄟ^包含以下步驟的方法形成改性的油籽材料用堿性水溶液提取的油籽材料以形成顆粒物的油籽提取物懸液，將該提取物通過包括微孔膜的過濾系統(tǒng)以產(chǎn)生濾過物和富含蛋白質(zhì)的保留物。所述微孔膜可具有接觸角不超過約30°的過濾表面。還可通過包含以下步驟的方法形成改性的油籽材料在20-60℃下，用pH為7.5-10.0的水溶液提取的油籽材料以在堿性提取溶液中形成顆粒物的混合物，從該混合物中去除至少一部分顆粒物以形成澄清的提取物，于55-60℃下將該澄清的提取物通過過濾系統(tǒng)以產(chǎn)生濾過物和富含蛋白質(zhì)的保留物。所述過濾系統(tǒng)可包括微孔化的改性的聚丙烯腈膜。該微孔化的改性的聚丙烯腈膜可具有25,000-500,000的MWCO且具有接觸角不超過約30°的過濾表面。理想的是在提取過程中的接觸時間(即，油籽材料暴露在水溶液中的時間段)少于1小時。如果采用連續(xù)的、多階段的方法(例如，逆流提取)，表觀接觸時間(即，油籽材料暴露于水溶液中的平均時間段)不超過約1小時是有利的。該方法還可包括將富含蛋白質(zhì)保留物通過過濾系統(tǒng)進行滲濾以產(chǎn)生含蛋白質(zhì)的滲濾保留物。將滲濾保留物加熱到至少約75℃一段足以形成巴氏消毒保留物的時間是有利的。本發(fā)明的蛋白質(zhì)補給食品組合物可包括改性的油籽材料，該材料通常包括至少約85wt.％，更為理想地，至少約90wt.％的蛋白質(zhì)(基于干燥固體)。所述食品組合物可包括MW50為至少約200kDa的改性的油籽材料，其中所述改性的油籽材料的膠凝斷裂強度為至少約0.50N。所述食品組合物可包括MW50為至少約200kDa且粘度為至少約0.50Nsm-2的改性的油籽材料。所述食品組合物可包括MW50為至少約200kDa且ESI為不超過約60mm的改性的油籽材料。所述食品組合物可包括改性的油籽材料，其中，所述改性的油籽材料中至少約40wt.％的蛋白質(zhì)的表觀分子量為至少300kDa，且膠凝斷裂強度為至少約0.60N。所述食品組合物可包括MW50至少為200kDa且在加熱和冷卻循環(huán)后的終粘度至少為約0.50Nsm-2的改性的油籽材料。在2％的NaCl存在下的加熱和冷卻循環(huán)后，所述改性的油籽材料還可具有至少約0.45Nsm-2的終粘度。所述食品組合物可包括改性的油籽材料，其中，所述改性的油籽材料中至少約40wt.％的蛋白質(zhì)具有至少為300kDa的表觀分子量；至少約0.50N的膠凝斷裂強度；不超過約60mm的ESI；以及至少約0.40Nsm-2的粘度。所述食品組合物可包括細菌負載不超過50,000cfu/g的改性的油籽材料。所述食品組合物可包括由包括以下步驟的方法產(chǎn)生的改性的油籽材料(a)用堿性水溶液提取油籽材料以形成顆粒物的油籽提取物懸液；和(b)將該提取物通過包括微孔膜的過濾系統(tǒng)以產(chǎn)生濾過物和富含蛋白質(zhì)的保留物。通常，所述微孔膜具有接觸角不超過約30°的過濾表面。所述食品組合物可包括加工的肉產(chǎn)品，含有肉、水以及通常包含至少約90wt.％蛋白質(zhì)(基于干燥固體)的改性的大豆材料。所述改性的油籽材料可具有至少約400kDa的MW50和至少約0.50N的膠凝斷裂強度。所述食品組合物可包括肉類似物，包括基于植物的材料(例如，壓制的植物蛋白和淀粉)、水以及通常包含至少約90wt.％蛋白質(zhì)(基于干燥固體)的改性的油籽材料。所述改性的油籽材料可具有至少約400kDa的MW50和至少約0.50N的膠凝斷裂強度。所述食品組合物可包括調(diào)味料(例如，奶酪或奶油調(diào)味料)，包含基于乳品的材料(例如，奶酪、乳脂)、水以及通常包含至少約90wt.％蛋白質(zhì)(基于干燥固體)的改性的油籽材料。所述改性的油籽材料可具有至少約400kDa的MW50和至少約0.50N的膠凝斷裂強度。所述食品組合物可以是調(diào)味品(例如蛋黃醬樣調(diào)味品)，且可包括油、水以及以及通常包含至少約90wt.％蛋白質(zhì)(基于干燥固體)的改性的油籽材料。所述改性的油籽材料可具有至少約400kDa的MW50和至少約0.50N的膠凝斷裂強度。生產(chǎn)改性的油籽材料的方法可包括用水溶液提取油籽材料以形成顆粒物的油籽提取物懸液，將該提取物通過包括微孔膜的過濾系統(tǒng)以產(chǎn)生第一濾過物和富含蛋白質(zhì)的保留物，其中，所述微孔膜可具有接觸角不超過約30°的過濾表面。生產(chǎn)改性的油籽材料的方法還可包括在約7.0-7.8的pH下進行UHT處理和干燥步驟。在適宜的實施方式中，所述生產(chǎn)改性的油籽材料的方法還可包括在約7.1-7.7的pH下進行UHT處理。更適宜地，所述生產(chǎn)改性的油籽材料的方法還可包括在約7.2-7.4的pH下進行UHT處理和干燥步驟。在一個適宜的實施方式中，所述微孔膜可具有不超過1.5微米的孔徑。在另一適宜的實施方式中，所述澄清的提取物可在不超過50磅/平方英寸的透膜壓下通過所述過濾系統(tǒng)。在另一適宜的實施方式中，可用反滲透膜將所述第一濾過物分離成RO保留物和RO濾過物。在另一適宜的實施方式中，該提取物可在55-60℃下通過所述過濾系統(tǒng)。在另一適宜的實施方式中，所述富含蛋白質(zhì)的保留物通過過濾系統(tǒng)滲濾以產(chǎn)生滲濾保留物和滲濾濾過物。在尤為適宜的實施方式中，可合并所述第一濾過物和所述滲濾濾過物以形成合并的濾過物，并可用反滲透膜將將合并的濾過物分離成RO保留物和RO濾過物。在另一適宜的實施方式中，對富含蛋白質(zhì)的保留物進行的滲濾包括用包含所述RO濾過物的水性稀釋劑稀釋所述富含蛋白質(zhì)的保留物。在另一適宜的實施方式中，可將所述RO濾過物再循環(huán)入水溶液中以提取油籽材料。在另一適宜的實施方式中，可用堿性水溶液提取油籽材料以形成懸液。在另一適宜的實施方式中，所述堿性水溶液的pH約為6.5-10.0。在另一適宜的實施方式中，將所述提取物通過過濾系統(tǒng)的步驟包括在向進料罐中的提取物中加入水的同時，先將原始體積的提取物通過過濾系統(tǒng)，從而基本上保持該原始體積，然后，在使保留物相對于原始體積至少濃縮2.5倍的同時將所述提取物通過過濾系統(tǒng)。在另一適宜的實施方式中，可在約7.0-7.8的pH下，將所述保留物加熱一段足以形成巴氏消毒保留物的時間。在另一適宜的實施方式中，可在約7.1-7.7的pH下，將所述保留物加熱一段足以形成巴氏消毒保留物的時間。更適宜地，可在約7.2-7.4的pH下，將所述保留物加熱一段足以形成巴氏消毒保留物的時間。在另一適宜的實施方式中，可在至少約200-250°下，將所述保留物加熱一段足以形成巴氏消毒保留物的時間。在另一適宜的實施方式中，可將所述保留物加熱到約210-240。在其它適宜的實施方式中，可將所述保留物加熱約2-30秒以形成巴氏消毒的保留物。在其它適宜的實施方式中，可將所述保留物加熱約5-20秒以形成巴氏消毒的保留物。在另一適宜的實施方式中，可將所述巴氏消毒的保留物干燥。生產(chǎn)改性的油籽蛋白質(zhì)產(chǎn)品的方法可包括用堿性水溶液提取的油籽材料以在油籽提取物中形成顆粒物的堿性懸液，將所述提取物通過包括微孔膜的過濾系統(tǒng)以產(chǎn)生第一濾過物和富含蛋白質(zhì)的保留物，在約7.0-7.8的pH下，將所述保留物加熱一段足以形成巴氏消毒的保留物的時間并干燥所述巴氏消毒的保留物。在另一適宜的實施方式中，將所述富含蛋白質(zhì)的保留物加熱到不超過約220的溫度。在另一適宜的實施方式中，在約7.0-7.8的pH下干燥所述巴氏消毒的保留物。在另一適宜的實施方式中，在約7.1-7.7的pH下對所述保留物進行巴氏消毒。在另一適宜的實施方式中，在約7.1-7.7的pH下干燥所述巴氏消毒的保留物。在另一適宜的實施方式中，在約7.2-7.4的pH下對所述保留物進行巴氏消毒。在另一適宜的實施方式中，在約7.2-7.4的pH下干燥所述巴氏消毒的保留物。在另一適宜的實施方式中，在約7.3的pH下對所述保留物進行巴氏消毒。在另一適宜的實施方式中，在約7.3的pH下干燥所述巴氏消毒的保留物。在另一適宜的實施方式中，所述微孔膜具有接觸角不超過約30°的過濾表面在另一適宜的實施方式中，所述微孔膜具有接觸角不超過約40°的過濾表面。已參考各種具體和說明性的實施方式和技術對本發(fā)明進行了描述。然而，應理解的是可進行的許多變化和改變也保持在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種改性的油籽材料，其包括至少約85wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)，其中，至少約40wt.％的所述蛋白質(zhì)具有大于300kDa的表觀分子量；且所述改性的油籽材料具有至少0.50N的膠凝斷裂強度。
2.一種改性的油籽材料，其包括至少約85wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)，其中，所述改性的油籽材料具有至少約200kDa的MW50；且所述改性的油籽材料具有至少約0.5Nsm-2的分散粘度。
3.一種改性的油籽材料，其包括至少約85wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)，其中，所述改性的油籽材料具有至少約200kDa的MW50；且所述改性的油籽材料具有不超過約70mm的ESI。
4.一種改性的油籽材料，其包括至少約85wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)，其中，所述改性的油籽材料具有至少約200kDa的MW50；且其膠凝斷裂強度至少為0.50N。
5.如權利要求4所述的改性的油籽材料，其特征在于，所述改性的油籽材料具有至少0.60N的膠凝斷裂強度。
6.如權利要求4所述的改性的油籽材料，其特征在于，所述改性的油籽材料具有至少約0.4Nsm-2的分散粘度。
7.如權利要求4所述的改性的油籽材料，其特征在于，所述改性的油籽材料具有不超過約60mm的ESI。
8.如權利要求4所述的改性的油籽材料，其特征在于，所述改性的油籽材料具有至少為80的NSI。
9.如權利要求4所述的改性的油籽材料，其特征在于，至少約40wt.％的所述蛋白質(zhì)具有大于300kDa的表觀分子量。
10.如權利要求4所述的改性的油籽材料，其特征在于，所述改性的油籽材料具有不超過50,000cfu/g的細菌負載。
11.如權利要求4所述的改性的油籽材料，其特征在于，它包括香味成分物質(zhì)，所述香味成分物質(zhì)包含不超過約500ppb的苯甲醛；不超過約2500ppb的2-戊基呋喃；不超過約600ppb的2-庚酮；以及不超過約200ppb的E，E-2，4-癸二烯醛。
12.如權利要求4所述的改性的油籽材料，其特征在于，它包括香味成分物質(zhì)，所述香味成分物質(zhì)包含不超過約350ppb的苯甲醛；不超過約450ppb的2-庚酮；不超過約150ppb的E，E-2，4-癸二烯醛；以及不超過約50ppb的E，E-2，4-壬二烯醛。
13.如權利要求4所述的改性的油籽材料，其特征在于，所述改性的油籽材料包含改性的大豆材料。
14.如權利要求4所述的改性的油籽材料，其特征在于，所述改性的油籽材料包含至少約90wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)。
15.一種用于生產(chǎn)改性的油籽材料的方法，所述方法包括以下步驟(1)用水溶液提取油籽材料，形成油籽提取物；(2)將所述提取物通過包含微孔膜的過濾系統(tǒng)，產(chǎn)生第一濾過物和富含蛋白質(zhì)的保留物；(3)在約7.1-7.8的pH下，將所述保留物加熱到約200-250一段足以形成巴氏消毒的改性的油籽材料的時間。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于，它還包括對所述巴氏消毒的改性的油籽材料進行干燥。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于，對所述巴氏消毒的改性的油籽材料的加熱包括在約7.0-8.0的pH下干燥巴氏消毒的改性的油籽材料。
18.如權利要求15所述的方法，其特征在于，對所述保留物的加熱包括在約7.2-7.5的pH下加熱所述保留物。
19.如權利要求15所述的方法，其特征在于，對所述保留物的加熱包括將所述保留物加熱約2-30秒。
20.一種改性的油籽材料，它是通過包含以下步驟的方法生產(chǎn)的用水溶液提取油籽材料以形成油籽提取物；將所述提取物通過包含微孔膜的過濾系統(tǒng)以產(chǎn)生濾過物和富含蛋白質(zhì)的保留物；在約7.1-7.8的pH下，將所述富含蛋白質(zhì)的保留物加熱到約200-250一段足以形成巴氏消毒的保留物的時間；并噴霧干燥所述巴氏消毒的保留物。
21.一種生產(chǎn)改性的油籽材料的方法，所述方法包括用水溶液提取油籽材料以形成油籽提取物中的顆粒物的懸液；將所述提取物通過包含微孔膜的過濾系統(tǒng)以產(chǎn)生第一濾過物和富含蛋白質(zhì)的保留物，其中，所述微孔膜的MWCO至少為25,000，且過濾表面的接觸角不超過30°；在約7.1-7.8的pH下，將所述富含蛋白質(zhì)的保留物加熱一段足以形成巴氏消毒的保留物的時間；和干燥所述巴氏消毒的保留物以形成所述改性的油籽材料。
22.如權利要求21所述的方法，其特征在于，它還包括將所述富含蛋白質(zhì)的保留物經(jīng)所述過濾系統(tǒng)滲濾，產(chǎn)生滲濾保留物和滲濾濾過物，其中，所述滲濾保留物包括富含蛋白質(zhì)的溶解固體；合并所述第一濾過物和所述滲濾濾過物，形成合并的濾過物；和用反滲透膜將所述合并的濾過物分離為RO保留物和RO濾過物。
23.如權利要求21所述的方法，其特征在于，對所述富含蛋白質(zhì)的保留物的加熱是加熱到約200-250。
24.如權利要求21所述的方法，其特征在于，對所述巴氏消毒的保留物的干燥包括干燥pH為7.1-7.8的巴氏消毒的保留物。
25.如權利要求21所述的方法，其特征在于，對所述富含蛋白質(zhì)的保留物的加熱包括在約7.2-7.5的pH下，將所述富含蛋白質(zhì)的保留物加熱一段足以形成巴氏消毒的保留物的時間。
26.如權利要求21所述的方法，其特征在于，對巴氏消毒的保留物的干燥包括對pH約為7.2-7.5的巴氏消毒的保留物進行干燥。
27.如權利要求21所述的方法，其特征在于，所述富含蛋白質(zhì)的保留物包括至少約85wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)。
28.如權利要求21所述的方法，其特征在于，所述富含蛋白質(zhì)的保留物包括至少約90wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)。
29.如權利要求21所述的方法，其特征在于，它包括在不超過50磅/平方英寸的透膜壓下將所述提取物通過所述過濾系統(tǒng)。
30.如權利要求21所述的方法，其特征在于，它包括在50-65℃下將所述提取物通過所述過濾系統(tǒng)。
31.如權利要求21所述的方法，其特征在于，對所述油籽材料的提取包括將所述油籽材料與pH約為6.5-10.0的堿性水溶液接觸。
32.如權利要求21所述的方法，其特征在于，所述堿性水溶液的pH約為7.0-8.5。
33.如權利要求21所述的方法，其特征在于，所述微孔膜是MWCO約為25,000-500,000的超濾膜。
34.如權利要求21所述的方法，其特征在于，所述提取操作是表觀接觸時間不超過20分鐘的連續(xù)過程。
35.如權利要求21所述的方法，其特征在于，所述油籽材料包括得自脫脂大豆的油籽材料。
36.如權利要求35所述的方法，其特征在于，所述油籽材料包括大豆白片。
37.一種生產(chǎn)改性的油籽材料的方法，所述方法包括在20-60℃下，用堿性水溶液提取油籽材料以在提取溶液中形成顆粒物的混合物；從所述混合物中去除至少一部分所述顆粒物以形成溶解固體含量至少為5wt.％的澄清的提取物；在200-250下，將所述澄清的提取物通過包含微孔改性的聚丙烯腈膜的過濾系統(tǒng)以產(chǎn)生濾過物和富含蛋白質(zhì)的保留物；在約7.1-7.8的pH下，將所述富含蛋白質(zhì)的保留物加熱到至少200一段足以形成巴氏消毒的保留物的時間；和在約7.1-7.8的pH下，噴霧干燥所述巴氏消毒的保留物以形成含水量不超過約10wt.％的干燥的改性的油籽材料。
38.如權利要求37所述的方法，其特征在于，所述微孔改性的聚丙烯腈膜的MWCO約為25,000-500,000，且過濾表面的接觸角不超過30°。
39.如權利要求37所述的方法，其特征在于，所述富含蛋白質(zhì)的保留物包含至少約70wt％(dsb)的蛋白質(zhì)。
40.如權利要求37所述的方法，其特征在于，所述富含蛋白質(zhì)的保留物包括至少約90wt％(dsb)的蛋白質(zhì)。
41.一種食品組合物，它包括改性的油籽材料，其特征在于，所述改性的油籽材料包括基于干燥的固體的至少85wt.％的蛋白質(zhì)；至少約40wt.％的所述蛋白質(zhì)具有至少為300kDa的表觀分子量；所述改性的油籽材料具有至少為0.50N的膠凝斷裂強度。
42.如權利要求41所述的食品組合物，其特征在于，所述食品組合物是加工的肉組合物。
43.如權利要求41所述的食品組合物，其特征在于，所述食品組合物是加工的肉類似物。
44.如權利要求41所述的食品組合物，其特征在于，所述食品組合物是調(diào)味料、湯或調(diào)味品。
45.一種改性的油籽材料，其包括至少約90wt.％(dsb)的蛋白質(zhì)；其中，所述改性的油籽材料具有至少為約200kDa的MW50；所述改性的油籽材料具有至少為0.50N的膠凝斷裂強度；所述改性的油籽材料具有至少為80的NSI；且所述改性的油籽材料具有不超過約60mm的ESI。
46.如權利要求45所述的改性的油籽材料，其特征在于，所述改性的油籽材料的含水量不超過約10wt.％；且所述改性的油籽材料的平均粒度不超過約200微米。
47.如權利要求46所述的改性油籽材料，其特征在于，所述改性油籽材料的平均粒度約為50-150微米。
全文摘要
描述了具有高膠凝強度的改性的油籽材料。所述改性的油籽材料可用于各種營養(yǎng)用途中，包括用于制備蛋白質(zhì)補給食品(例如加工肉產(chǎn)品)。所述改性的油籽材料通常包括至少85wt.％的蛋白質(zhì)(基于干燥固體)，且具有極好的功能性特性。例如，所述改性的油籽材料可包括至少約40wt.％的蛋白質(zhì)，所述蛋白質(zhì)的表觀分子量大于300kDa，其膠凝斷裂強度至少為0.50N，和/或該蛋白質(zhì)的MW50至少約為200kDa。
文檔編號A23J3/16GK1886060SQ200480034809
公開日2006年12月27日 申請日期2004年11月23日 優(yōu)先權日2003年11月25日
發(fā)明者M·A·波特 申請人:嘉吉有限公司