大豆乳清蛋白組合物及其回收方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及大豆乳清蛋白組合物及其回收方法。本發(fā)明公開了從乳清工藝流中回收和分離大豆乳清蛋白和其它組分的方法。
【專利說明】大豆乳清蛋白組合物及其回收方法
[0001] 本申請為申請?zhí)枮?01080064855.0的分案申請，要求2009年12月30日的優(yōu)先權(quán)。
_2] 相關(guān)申請的交叉引用
[0003]本專利申請要求提交于2009年12月30日的美國臨時申請序列61/291，312的優(yōu)先權(quán)，該臨時申請全文以引用方式并入本文。
發(fā)明領(lǐng)域
[0004]本公開提供了從大豆乳清工藝流中回收靶蛋白和其它有用組分的方法。具體地講，本公開提供了利用一個或多個膜或?qū)游龇蛛x操作以分離和移除大豆蛋白、包括新大豆乳清蛋白和純化靶蛋白，以及糖、礦物和其它組分，從而形成純化廢水流的方法。
_5] 發(fā)明背景
[0006]大豆(Glycine max)是在世界各地生長的豆科作物。大豆作為食用油、高蛋白食物、食物成分和原料、以及許多工業(yè)產(chǎn)品的來源，具有巨大的經(jīng)濟重要性。
[0007]當(dāng)人類消費大豆蛋白時它通常為三種形式的其中一種。這些包括粉(粗磨粉)、濃縮物和分離物。所有三種類型均由脫脂大豆柏制成。粉和粗磨粉包含至少50%的蛋白并且通過研磨所述柏制成。基于干重，大豆蛋白濃縮物包含65重量％至90重量％的蛋白，并且主要的非蛋白組分是纖維。濃縮物通過用水重復(fù)洗滌所述大豆柏制成，大豆柏可任選地包含低水平的食品級醇或緩沖液。棄去來自重復(fù)洗滌過程的流出物并且干燥固體殘余，從而產(chǎn)生期望的濃縮物。從原料中得到的濃縮物產(chǎn)量為大約60-70%。
[0008]大豆蛋白濃縮物的制備一般產(chǎn)生兩種流:大豆分離物和大豆糖漿流，它們可包含至多55重量％的大豆蛋白。在商業(yè)規(guī)模上，必須棄去產(chǎn)生的顯著體積的這種糖漿?？偟鞍缀靠砂炼?5重量％的大豆總蛋白含量，它們來源于所述大豆。因此，在通常用于大豆蛋白濃縮物制備的方法中棄去大部分大豆蛋白。
[0009]大?蛋白分尚物是可商購獲得的最聞度精純的、以及最昂貴的大?蛋白廣品。然而，與大豆蛋白濃縮物一樣，多種有價值的礦物、維生素、異黃酮素和植物雌激素在制備分離物時被取出以形成廢物流以及低分子量糖。大豆蛋白分離物包含基于干重最低90%的蛋白和很少或不溶解的碳水化合物或纖維。通常通過用稀堿(ρΗ〈9)提取脫脂大豆柏或大豆粉并離心來制備分離物。用食品級酸如硫酸、鹽酸、磷酸或乙酸將提取物的pH調(diào)節(jié)至4.5在PH4.5，蛋白的溶解度是最低的，因此它們將沉淀析出。然后在調(diào)節(jié)至中性pH之后干燥蛋白沉淀，或者不進(jìn)行任何PH調(diào)節(jié)就干燥蛋白沉淀以產(chǎn)生大豆蛋白分離物。分離物的產(chǎn)量為初始大豆粉的30%至50%以及大豆粉中蛋白的60%。這種極低的產(chǎn)量以及所需的多個加工步驟導(dǎo)致生產(chǎn)大豆蛋白分離物的高成本。
[0010]至少部分地由于它們相對高的蛋白含量，期望大豆蛋白分離物用于多種用途。在常規(guī)的大豆蛋白分離物制造中，通常棄去在沉淀大豆蛋白分離物級份后剩余的水流(即，大豆乳清流)。在商 業(yè)規(guī)模上，處理和處置這種廢水流導(dǎo)致可觀的成本。例如，大豆乳清流是相對稀的(例如，小于約5重量％的固體，通常約2重量％的固體)。因此，在商業(yè)規(guī)模上，產(chǎn)生顯著體積的大豆乳清流，它們必須被處理和/或棄去。此外，已經(jīng)觀察到大豆乳清流可包含很大比例的大豆總蛋白含量，所述大豆用于制備大豆蛋白分離物。實際上，大豆乳清流可包含至多45重量％的大豆總蛋白含量，大豆蛋白分離物來源于所述大豆。因此，在常規(guī)大豆蛋白分離物生產(chǎn)中通常棄去大部分大豆蛋白。
[0011]從大豆乳清中回收產(chǎn)品的方法是本領(lǐng)域已知的。例如，使特定異黃酮級份與大豆乳清和大豆糖漿進(jìn)料流分離的方法在美國專利6，033，714 ;5，792，503 ;和5，702，752中進(jìn)行了描述。在另一個方法中，當(dāng)真空蒸餾從脫脂大豆粗粉的含水乙醇提取物中移除乙醇時，得到大豆糖漿(也稱為大豆溶解物)。根據(jù)期望異黃酮級份的特定溶解度將進(jìn)料流加熱到所選溫度。然后使所述流通過超濾膜，其允許低于最大分子量的異黃酮分子透過。然后透過物可使用反向滲透膜進(jìn)行濃縮。然后使?jié)饪s物流通過使用至少一個液相層析柱的樹脂吸附方法進(jìn)一步分離所述級份。
[0012]用于從大豆廢物中移除低聚糖的方法也是本領(lǐng)域已知的。例如，Matsubara等人[Biosc1.Biotech.Biochem.60:421 (1996)]描述了使用反向滲透和納濾膜從大豆廢水流中回收大豆低聚糖的方法。JP07-082，287提出了使用溶劑萃取從大豆低聚糖糖漿中回收低聚糖的方法。該方法包括將有機溶劑加到包含低聚糖的水溶液中、加熱所述混合物以提供均質(zhì)溶液、冷卻所述溶液以形成兩個液體層、并分離和回收底層。
[0013]加拿大專利申請2，006，957和2，013，190描述了在乙醇水溶液中進(jìn)行的離子交換方法，該方法用于從谷物加工廢物中回收小量的高值副產(chǎn)品。根據(jù)CA2，013，190，來自谷物的醇提取物通過陰離子和/或陽離子離子交換柱進(jìn)行加工以獲取微量但是經(jīng)濟上有價值的產(chǎn)品。
[0014]大豆乳清和大豆糖漿也包含顯著量的蛋白酶抑制劑。蛋白酶抑制劑已知至少抑制胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶以及可能抑制調(diào)控一些關(guān)鍵代謝功能的多種其它關(guān)鍵跨膜蛋白酶。蛋白酶的局部給藥對于例如特應(yīng)性皮炎的病癥是有用的，特應(yīng)性皮炎是皮膚炎癥的一種普通形式，其可以局限于少數(shù)區(qū)塊或者涉及身體的大部分。蛋白酶抑制劑的褪色活性和它們防止紫外線導(dǎo)致的色素沉著的能力在體外和體內(nèi)均已被證明(參見，例如，Paine等人，J.1nvest.Dermatol.，116:587-595[2001])。蛋白酶抑制劑還被報道有利于創(chuàng)傷愈合。例如，分泌性白細(xì)胞蛋白酶抑制劑被證明當(dāng)被局部施用時逆轉(zhuǎn)了組織的破壞并加速了創(chuàng)傷愈合過程。此外，絲氨酸蛋白酶抑制劑還能夠有助于在紅斑狼瘡病人中降低疼痛(參見，例如，美國專利6，537，968)。天然存在的蛋白酶抑制劑可見于多種食物中，例如糧谷類(燕麥、大麥和玉米)、芽甘藍(lán)、洋蔥、甜菜根、小麥、龍爪稷和花生。所關(guān)注的一個來源是大豆。
[0015]從大豆和其它豆類中已鑒定了兩大類的蛋白酶抑制劑超家族，每一類具有多種同工抑制劑。Kunitz胰蛋白酶抑制劑(KTI)是第一類的重要成員，第一類的成員具有大約170-200個氨基酸，介于20-25kDa之間的分子量，并且主要針對胰蛋白酶。Kunitz胰蛋白酶抑制劑通常是具有以兩個二硫鍵連接的4個半胱氨酸、并且具有一個位于由二硫鍵限定的環(huán)中的反應(yīng)性位點的單鏈多肽。第二類的抑制劑包含60-85個氨基酸，具有6-10kDa范圍的分子量，相對地?zé)岱€(wěn)定，并且在獨立的結(jié)合位點抑制胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶。Bowman-Birk抑制劑(BBI)是這一類的一個實例。大豆中存在的蛋白酶抑制劑的平均水平，對于KTI和BBI而言分別是約1.4%和0.6%。要注意的是，這些低水平使得分離天然的蛋白酶抑制劑用于臨床用途是不現(xiàn)實的。[0016]然而制備純化BBI涉及昂貴的技術(shù)。此外，因為在大豆中存在的BBI平均含量僅為約0.6重量％，這一低含量使得分離天然蛋白酶抑制劑用于臨床用途是不現(xiàn)實的和成本過高的。當(dāng)前在本領(lǐng)域使用的純化方法有多種。一些方法使用利用固載化胰蛋白酶或胰凝乳蛋白酶的親和純化。固載化胰蛋白酶將結(jié)合BBI和Kunitz胰蛋白酶抑制劑(KTI)，因此未分離出特別純的BBI產(chǎn)品。作為另外一種選擇，涉及使用固載化胰凝乳蛋白酶的方法，雖然它不結(jié)合KTI，具有多個問題，例如對于規(guī)?；a(chǎn)性價比不高以及胰凝乳蛋白酶在多個使用和清潔步驟后可能從樹脂中濾掉。許多較老的BBI純化方法使用陰離子交換層析，該技術(shù)能夠引起B(yǎng)BI異構(gòu)體的精餾，此外，用陰離子交換層析獲取無KTI的BBI級份、同時不顯著損失BBI的產(chǎn)量一直是困難的。因此，當(dāng)前已知的所有用于分離BBI的方法都有問題，這是由于緩慢的加工、低產(chǎn)量、低純度、和/或需要導(dǎo)致時間和成本增加的多個步驟引起的。
[0017]僅利用過濾作為唯一方法的純化方法效用不大，這是由于膜污染、非蛋白組分與BBI蛋白不完全的和/或不完整的分離、以及BBI蛋白與其它蛋白的無效的分離。僅利用層析作為唯一方法的純化方法也效用不大，這是由于結(jié)合能力和過載問題、不完全的和/或不完整的分離的問題(例如分離KTI與BBI)、蛋白與樹脂的不可逆結(jié)合問題、樹脂壽命問題、以及與其它技術(shù)相比該技術(shù)相對更昂貴。僅涉及硫酸銨沉淀作為唯一方法的純化方法也效用不大，這是由于BBI蛋白的不可逆沉淀的可能性、BBI蛋白活性的潛在損失、BBI蛋白的不完全沉淀(即，產(chǎn)量損失)、以及從最終產(chǎn)品中移除硫酸銨的需求，這增加了一個附加步驟和成本。
[0018]盡管在工藝流中通常損失高比例的大豆乳清蛋白，一般來講尚未認(rèn)為回收蛋白是經(jīng)濟上可行的。至少部分地，這些潛在有價值的蛋白的損失迄今一直被認(rèn)為是可接受的，這是因為在乳清中的總蛋白濃度相對較低，并且因此對于每單位質(zhì)量的回收蛋白來說必須處理的廢水體積很大，這產(chǎn)生大量的污染。回收蛋白的嘗試已經(jīng)受到蛋白和大豆乳清中存在的其它組分的復(fù)雜混合物、以及蛋白固體的粗混合物缺少商業(yè)用途等因素的阻礙。雖然已知大豆乳清包含某些生物活性蛋白，這些蛋白的商業(yè)價值已經(jīng)受到限制，這是因為缺乏以高純度形式回收它們的方法。
[0019]由于Kunitz胰蛋白酶抑制劑(KTI)蛋白對BBI造成的污染，當(dāng)前本領(lǐng)域已知的用于獲取純化BBI蛋白的方法受到純度水平較低的困擾。取決于使用的分離方法，內(nèi)毒素含量也可能是一個問題。當(dāng)前的方法使用全大豆作為原料，然后通過多種裝置將其脫脂。與之相反，本發(fā)明的方法使用脫脂大豆白柏作為原料。因此，現(xiàn)有技術(shù)尚未描述從大豆蛋白來源獲得的、不使用酸或醇萃取或者丙酮沉淀的、具有高純度水平的BBI產(chǎn)品。因此，存在對適用于高純度BBI和變體的生產(chǎn)的方法和組合物的需求。
[0020]因此，本領(lǐng)域需要一種可用于從大豆工藝流中回收新大豆乳清蛋白、以及其它有用組分并從而減少大規(guī)模處理此類廢物帶來的污染的方法。因此，本發(fā)明描述了使高純度的多種組分與大豆工藝流分離的新方法。此外，本發(fā)明的方法利用比本領(lǐng)域當(dāng)前已知方法更少的步驟，從而減少了時間和成本需求。
[0021]發(fā)明概沭
[0022]本公開涉及純化大豆工藝流的新方法，并且還包括從中回收大豆乳清蛋白和其它組分的新方法。具體地講，本公開提供了利用一個或多個膜或?qū)游龇蛛x操作以分離和移除大豆乳清蛋白、以及糖、礦物和其它組分，從而形成純化廢水流的方法。[0023]在另一方面，本發(fā)明方法使一種或多種大豆乳清蛋白與大豆工藝流分離和移除，所述大豆工藝流包含大豆乳清蛋白、一種或多種大豆貯藏蛋白、一種或多種糖、以及一種或多種礦物。
[0024]在另一方面，本發(fā)明方法使一種或多種糖與大豆工藝流分離和移除，所述大豆工藝流包含一種或多種糖、一種或多種大豆乳清蛋白、一種或多種大豆貯藏蛋白、以及一種或多種礦物。
[0025]在另一方面，本發(fā)明方法使一種或多種糖與大豆工藝流分離和移除，所述大豆工藝流包含一種或多種糖、一種或多種大豆乳清蛋白、一種或多種大豆貯藏蛋白、以及一種或多種礦物。
[0026]本發(fā)明方法涉及包含至少兩個連續(xù)步驟的方法，從而分離作為大豆工藝流處理部分的多個蛋白物質(zhì)。因此，可通過本發(fā)明的方法分離以下蛋白:BBI蛋白、KTI蛋白、以及它們的組合。除了分離蛋白外，還可從大豆工藝流中分離糖和礦物以形成純化廢水。
[0027]以不同順序合并下文詳述的一系列步驟以包括從工藝流中回收大豆乳清蛋白的總體方法。一般來講，所述步驟可如下所述。
[0028]步驟O是乳清蛋白預(yù)處理步驟，該步驟以預(yù)處理進(jìn)料流開始。所述進(jìn)料流通過多種加工助劑和分離技術(shù)處理，這導(dǎo)致產(chǎn)生包含水相中的可溶解組分的流和包含不溶解大分子量蛋白的流，所述不溶解大分子量蛋白如預(yù)處理大豆乳清、貯藏蛋白、以及它們的組合。
[0029]步驟I是微生物減少步驟，該步驟可以獲取自步驟O中的流(例如預(yù)處理大豆乳清)開始。使預(yù)處理大豆乳清通過至少一種分離技術(shù)以形成包含多種組分的流和包含純化預(yù)處理大豆乳清的流，所述組分包括但不限于貯藏蛋白、微生物、硅、以及它們的組合。
[0030]步驟2是水和礦物移除步驟，該步驟可以獲取自步驟I的純化預(yù)處理大豆乳清流或獲取自步驟O的預(yù)處理大豆乳清流或在步驟4中去礦物化預(yù)處理大豆乳清開始。使預(yù)處理大豆乳清通過至少一種分離技術(shù)以形成包含純化預(yù)處理大豆乳清的流和包含水、礦物、一價陽離子、以及它們的組合的流。
[0031]步驟3是礦物沉淀步驟，該步驟可以來自步驟2的純化預(yù)處理大豆乳清流或來自步驟O的預(yù)處理大豆乳清流或來自步驟I的流開始。使預(yù)處理大豆乳清通過至少一種分離技術(shù)處理，這導(dǎo)致形成純化預(yù)處理大豆乳清和沉淀礦物的懸浮液。
[0032]步驟4是礦物移除步驟，該步驟以懸浮純化預(yù)處理大豆乳清并沉淀來自步驟3的礦物開始。使所述懸浮液和沉淀通過至少一種分離技術(shù)以形成包含去礦物化預(yù)處理大豆乳清的流和包含不溶解物質(zhì)與蛋白礦物絡(luò)合物的流。
[0033]步驟5是蛋白分離和濃縮步驟，該步驟以來自步驟4的純化預(yù)處理大豆乳清流、或來自步驟0、1、或2的預(yù)處理大豆乳清開始。使純化預(yù)處理大豆乳清通過至少一種分離技術(shù)以形成包含大豆乳清蛋白、BB1、KT1、貯藏蛋白、其它蛋白、以及它們的組合的流和包含肽、大豆低聚糖、礦物、以及它們的組合的流。
[0034]步驟6是蛋白洗滌純化步驟，該步驟能夠以來自步驟4或5的蛋白流、或來自步驟0、1、或2的預(yù)處理大豆乳清開始。使所述蛋白通過至少一種分離技術(shù)以形成包含大豆乳清蛋白、BB1、KT1、貯藏蛋白、其它蛋白(例如露那辛、凝集素、脫水蛋白、脂氧合酶)、以及它們的組合的流和包含肽、大豆低聚糖(例如蔗糖、棉子糖、水蘇糖、毛蕊花糖、單糖)、水、礦物、以及它們的組合的流。[0035]步驟7是水移除步驟，該步驟能夠以來自步驟5和/或6的流開始。使所述流通過至少一種分離技術(shù)以形成包含肽、大豆低聚糖、水、礦物、以及它們的組合的流和包含水、礦物、以及它們的組合的流。
[0036]步驟8是礦物移除步驟，該步驟能夠以來自步驟5、6、和/或7的流開始。使所述大豆低聚糖通過至少一種分離技術(shù)以形成包含去礦物化大豆低聚糖的流和包含礦物、水、以及它們的組合的流。
[0037]步驟9是顏色移除步驟，該步驟能夠以來自步驟7、8、5和/或6的大豆低聚糖開始。使所述大豆低聚糖通過至少一種分離技術(shù)以形成包含顏色化合物的流和包含大豆低聚糖的流。
[0038]步驟10是大豆低聚糖分餾步驟，該步驟能夠以來自步驟9、5、6、7、和/或8的大豆低聚糖開始。使所述大豆低聚糖通過至少一種分離技術(shù)以形成包含大豆低聚糖如蔗糖、單糖、以及它們的組合的流和包含大豆低聚糖如棉子糖、水蘇糖、毛蕊花糖、以及它們的組合的流。
[0039]步驟11是水移除步驟，該步驟能夠以來自步驟10、9、8、7、6、和/或5的大豆低聚糖開始。使所述大豆低聚糖通過至少一種分離技術(shù)以形成包含水的流和包含大豆低聚糖的流。
[0040]步驟12是附加蛋白的分離步驟，該步驟能夠以來自步驟7、5和/或6的流(即，肽、大豆低聚糖、水和礦物)開始。使所述流通過至少一種分離技術(shù)以形成包含大豆低聚糖、水、礦物、以及它們的組合(它們可用作步驟8中的原料)的流和包含肽和其它蛋白的流。
[0041]步驟13是水移除步驟，該步驟能夠以來自步驟12的肽和其它蛋白開始。使所述肽和其它蛋白通過至少一種分離技術(shù)以形成包含水的流和包含肽與其它蛋白的流，所述其它蛋白如露那辛、凝集素、脫水蛋白、脂氧合酶、以及它們的組合。
[0042]步驟14是蛋白分餾步驟，該步驟能夠以來自步驟5和/或6的蛋白流開始。使所述蛋白通過至少一種分離技術(shù)以形成包含貯藏蛋白的流和包含大豆乳清蛋白、BB1、KTI與其它蛋白的流，所述其它蛋白如露那辛、凝集素、脫水蛋白、脂氧合酶、以及它們的組合。這些蛋白的特性如圖1所示。
[0043]步驟15是水移除步驟，該步驟能夠以來自步驟5、6和/或14的大豆乳清蛋白、BB1.KTI和其它蛋白開始。使所述蛋白通過至少一種分離技術(shù)以形成包含水的流和包含大豆乳清蛋白、BB1、KTI與其它蛋白的流。
[0044]步驟16是熱處理和閃蒸冷卻步驟，該步驟能夠以來自步驟5、6、14、和/或15的大豆乳清蛋白、BB1、KTI和其它蛋白開始。所述蛋白經(jīng)超高溫度處理以形成大豆乳清蛋白。
[0045]步驟17是干燥步驟，該步驟能夠以來自步驟5、6、14、15、和/或16的大豆乳清蛋白、BB1、KTI和其它蛋白開始。干燥所述蛋白以形成包含水的流和包含大豆乳清蛋白的流。
[0046]附圖簡沭
[0047]圖1是在乳清流中存在的蛋白以及它們的特性的示意圖。
[0048]圖2圖示了大豆乳清蛋白在PH3-7的范圍內(nèi)與大豆蛋白分離物相比的溶解度。
[0049]圖3圖示了大豆乳清蛋白與大豆蛋白分離物相比的流變學(xué)特性。
[0050]圖4A是描述用于從工藝流中回收純化大豆乳清蛋白的方法中的步驟O至4的流程不意圖。
[0051]圖4B是描述用于從工藝流中回收純化大豆乳清蛋白的方法中的步驟5、6、14、15、16和17的流程示意圖。
[0052]圖4C是描述用于從工藝流中回收純化大豆乳清蛋白的方法中的步驟7至13的流程不意圖。
[0053]圖 5 圖不了當(dāng)以 10mL/min、15mL/min、20mL/min 和 30mL/min (分別是 5.7cm/min、
8.5cm/min、ll.3cm/min、17.0cm/min的線性流量)加載大豆乳清通過SP Gibco陽離子交換樹脂床時對空載柱體積作圖的穿透曲線。
[0054]圖6 圖不了當(dāng)使大豆乳清以 10mL/min、15mL/min、20mL/min 和 30mL/min(分別是
5.7cm/min、8.5cm/min> 11.3cm/min> 17.0cm/min 的線性流量)通過 SP Gibco 陽離子交換樹脂時它的蛋白吸附對空載柱體積的作圖。
[0055]圖7圖示了當(dāng)以15mL/min加載大豆乳清并通過SP Gibco陽離子交換樹脂床以3和5的因數(shù)濃縮大豆乳清時對空載柱體積作圖的穿透曲線。
[0056]圖8圖示了當(dāng)使大豆乳清和以3和5的因數(shù)濃縮的大豆乳清以15mL/min通過SPGibco陽離子交換樹脂床時，SP Gibco陽離子交換樹脂的蛋白吸附對空載柱體積的作圖。
[0057]圖9圖示了當(dāng)使大豆乳清和以3和5的因數(shù)濃縮的大豆乳清以15mL/min通過SPGibco陽離子交換樹脂床時，SP Gibco陽離子交換樹脂的平衡蛋白吸附對在通過流中的平衡蛋白濃度的作圖。
[0058]圖10圖示了以不同線性速度隨時間解吸的大豆乳清蛋白的洗脫特征。
[0059]圖11圖示了以不同線性速度與柱體積解吸的大豆乳清蛋白的洗脫特征。
[0060]圖12描述對Mimo6ME級份的十二烷基磺酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)分析。
[0061 ] 圖13描述對Mimo4SE級份的SDS-PAGE分析。
[0062]圖14描述對Mimo6HE級份的SDS-PAGE分析。
[0063]圖15描述對Mimo6ZE級份的SDS-PAGE分析。
[0064]優(yōu)選方面的詳述
[0065]本文描述了用于從在大豆蛋白分離物的制造中產(chǎn)生的多種豆科植物工藝流(包括大豆乳清流和大豆糖漿流)中回收高度純化靶蛋白和其它產(chǎn)品的新型方法。一般來講，本公開的方法包括選擇并設(shè)計用于回收期望蛋白或其它產(chǎn)品、或分離大豆乳清流的多個組分、或上述兩者的一個或多個操作(例如膜分離操作)?；厥沾蠖谷榍宓鞍?例如Bowman-Birk抑制劑(BBI)和Kunitz胰蛋白酶抑制劑(KTI)蛋白)和大豆乳清流的一種或多種其它組分(例如多種糖，包括低聚糖)可利用多種分離技術(shù)(例如膜、層析、離心、或過濾)。具體的分離技術(shù)將取決于有待通過將其與所述工藝流的其它組分分離而被回收的所期望的組分。
[0066]例如，純化KTI級份通常通過下列步驟制備:移除一種或多種雜質(zhì)(例如，微生物或礦物)，然后移除包括一種或多種大豆貯藏蛋白(即，大豆球蛋白和β_伴球蛋白)的附加的雜質(zhì)，然后移除一種或多種大豆乳清蛋白(包括，例如，BBI和其它非KTI的蛋白或鈦)，和/或然后從大豆乳清中移除包括糖類的一種或多種附加的雜質(zhì)。通過稀釋除去使純度降低的乳清流的其它主要組分(例如，貯藏蛋白、礦物和糖類)，同時同樣地通過純化蛋白級份提高純度，改進(jìn)了高純度形式的多種靶組分的回收，其中所述純化蛋白級份通過除去作為所述蛋白的拮抗物和/或具有有害效應(yīng)的組分(例如，內(nèi)毒素)進(jìn)行。大豆乳清的多種組分的移除通常包括在所述大豆乳清的組分的移除之前和/或過程中對所述大豆乳清的純化。本發(fā)明的方法也將減少加工大量含水垃圾產(chǎn)生的污染。
[0067]貯藏蛋白、糖類、礦物和雜質(zhì)的移除產(chǎn)生富集了單個靶蛋白，并且不含可能是拮抗劑或毒素或者可能在其它方面具有有毒效應(yīng)的雜質(zhì)的級份。例如，大豆貯藏蛋白富集的級份通?？梢耘c富集了一種或多種大豆乳清蛋白的級份一起被回收。富集了一種或多種糖類(例如，低聚糖和/或多糖)的級份也通常被制備。因此，本方法提供適合作為用于回收單個靶蛋白的基料的級份，并且還提供能夠被用作用于從含水大豆乳清中經(jīng)濟地回收其它有用產(chǎn)品的基料的其它級份。例如，糖類和/或礦物從大豆乳清流中的移除產(chǎn)生了有用的級份，糖類能夠從其中被進(jìn)一步分離，從而產(chǎn)生附加的有用的級份:濃縮的糖和礦物級份(可以包括檸檬酸)，以及可以最低限度的處理(如果存在的話)被處置或作為工藝用水被回收的相對純的含水級份。如此產(chǎn)生的工藝用水在本方法的實施中可以是尤其有用的。因此，本方法的優(yōu)點還可以是與常規(guī)的分離制備方法相比降低的工藝用水需求。
[0068]本公開的方法以至少兩種方式提供了高于制造大豆蛋白分離物和濃縮物的常規(guī)方法的優(yōu)點。如所指出的，制造大豆蛋白物質(zhì)的常規(guī)方法通常處理大豆乳清流(例如，含水的大豆乳清或大豆糖漿)。因此，通過本公開的方法回收的產(chǎn)品代表了附加的產(chǎn)品，和目前在與常規(guī)的大豆蛋白分離物和大豆蛋白濃縮物制造的關(guān)聯(lián)中未實現(xiàn)的收益來源。此外，對大豆乳清流或大豆糖漿進(jìn)行的用于回收產(chǎn)品的處理，可取地降低了與對大豆乳清流或大豆糖漿的處理或處置相關(guān)的成本。例如，如本文中其它地方所詳述的，本發(fā)明的多種方法提供了相對純的大豆工藝流，所述工藝流可以在多種其它方法中被容易地利用或者以最低限度的處理(如果存在的話)被處置，從而降低所述方法對環(huán)境的影響。某些成本與本公開的方法相關(guān)聯(lián)地存在，但所分離的附加的產(chǎn)品和廢物處理的最小化的益處彌補了任何增加的成本。
[0069]A.大豆乳清蛋白
[0070]根據(jù)本公開方法回收的大豆乳清蛋白代表著本領(lǐng)域中對于其它大豆蛋白和分離物的顯著改進(jìn)。如本文所指出的，從工藝流中回收的本公開大豆乳清蛋白與本領(lǐng)域存在的其它大豆蛋白相比具有獨一無二的特性。
[0071]大豆蛋白分離物通常在大豆貯藏蛋白的等電點(例如，約4.5的pH)從脫脂大豆柏或大豆粉的水提物中沉淀。因此，大豆蛋白分離物一般包括在酸性液體介質(zhì)中不可溶的蛋白。類似地，大豆蛋白濃縮物(第二精純的大豆蛋白物質(zhì))的蛋白同樣在酸性液體介質(zhì)中是不可溶的。然而，通過本公開的方法回收的大豆乳清蛋白的區(qū)別在于它們一般是酸可溶的，意味著它們在酸性液體介質(zhì)中是可溶的。
[0072]本公開提供了來源于含水大豆乳清的大豆乳清蛋白組合物，所述含水大豆乳清表現(xiàn)出比本領(lǐng)域存在的大豆蛋白有利的特性。例如，根據(jù)本發(fā)明方法分離的大豆乳清蛋白在環(huán)境條件(例如，約25°C的溫度)下在跨越相對寬范圍pH的含水(通常為酸性的)介質(zhì)(例如，具有約2至約10、約2至約7、或約2至約6的pH的含水介質(zhì))中具有高溶解度(即SSI%大于80)。如表I和圖2所示，據(jù)本公開的方法分離的大豆乳清蛋白的溶解度在所有測試的PH值下為至少80%，并且除一種情況(即，pH4)外均為至少約90%。這些發(fā)現(xiàn)與大豆蛋白分離物進(jìn)行比較，其在相同酸性PH值下顯示不良的溶解度特性。這種獨特的特性使本發(fā)明的大豆乳清蛋白能夠在具有酸性PH水平的應(yīng)用中使用，這代表對大豆分離物的顯著優(yōu)勢。
[0073]除溶解度之外，本公開的大豆乳清蛋白還具有比其它大豆乳清蛋白低得多的粘度。如表1和圖3所示，本發(fā)明的大豆乳清蛋白表現(xiàn)出的粘彈性特性(即，流變學(xué)特性)與水的相似度高于與大豆蛋白分離物的相似度。水在20°C的粘度為約I厘泊(cP)。發(fā)現(xiàn)本公開的大豆乳清蛋白表現(xiàn)出在約2.0cP至10.0cP，優(yōu)選地在約3.6cP至7.5cP范圍內(nèi)的粘度。除了它在酸性PH水平的高溶解度之外，這種低粘度也使得本公開的大豆乳清蛋白有用并且較好地適用于經(jīng)常涉及使用其它蛋白的某些用途(例如在酸性飲料中)，因為它具有比大豆分離物好得多的流動特性。
[0074]復(fù)1:大豆乳清與其它大豆蛋白相比的溶解度和粘彈性特性
【權(quán)利要求】
1.大豆乳清蛋白組合物，包含在跨越約2至約10的含水介質(zhì)的pH范圍的酸性含水介質(zhì)中以及在約25°C的溫度下具有至少約80%的溶解度的大豆蛋白，其中所述組合物具有約2至IOcP的粘度。
2.權(quán)利要求1的大豆乳清蛋白組合物，其中所述組合物來源于大豆工藝流。
3.權(quán)利要求1的大豆蛋白組合物，其中所述酸性含水介質(zhì)的pH是約2至約7。
4.權(quán)利要求1的大豆蛋白組合物，其中所述組合物具有約3.6至7.5cP的粘度。
5.大豆乳清蛋白組合物，包含具有約2至IOcP的粘度和在跨越約2至約10的含水介質(zhì)的pH范圍的酸性含水介質(zhì)中以及在約25°C的溫度下具有至少約80%的溶解度的大豆蛋白，其中所述組合物來源于大豆工藝流。
【文檔編號】A23J1/14GK103988973SQ201410168443
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2009年12月30日
【發(fā)明者】D.馬什, K.克勒, C.S.沙斯蒂恩, B.塔爾克, M.梅克爾, J.吳 申請人:索萊有限責(zé)任公司