CH632395A5

CH632395A5 - Diaetetisches produkt in fluessiger form, enthaltend sojaprotein-membran-isolat.

Info

Publication number: CH632395A5
Application number: CH1395777A
Authority: CH
Inventors: Kenneth C Jun Goodnight; Grant H Jun Hartman; Robert F Marquardt
Original assignee: Bristol Myers Co
Priority date: 1976-11-15
Filing date: 1977-11-15
Publication date: 1982-10-15
Also published as: PH15322A; BE860823A; SE437460B; MY8500450A; FR2370439A1; JPS5362851A; SE7712846L; NL7712502A; US4091120A; SG13784G; AU2910777A; DE2751024A1; CY1236A; AU518914B2; HK45884A; FR2370439B1; NZ185305A; CA1078248A; DE2751024C2; ZA776754B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf diätetische Produkte in flüssiger Form, enthaltend Sojaprotein als hauptsächlichen Proteinbestandteil, die verbesserten Nährwert, verbesserte physikalische Stabilität und organolepti-35 sehe Qualität aufweisen, sowie auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Wenn im folgenden von Sojaprotein als «hauptsächlichem Proteinbestandteil» eines diätetischen Produkts in flüssiger Form die Rede ist, so bedeutet dies, dass das Sojaprotein ca. 50 oder mehr Gewichtsprozente des 40 im Produkt enthaltenen Proteins ausmacht. Im besonderen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines diätetischen Produkts in flüssiger Form, das aus der Bildung einer wässrigen Lösung von Sojaprotein durch Extraktion vom entfetteten Sojabohnenmaterial wie 45 entfetteten Sojaflocken oder Sojamehl bei einem pH oberhalb des isoelektrischen Punkts des genannten Sojaproteins, jedoch unterhalb pH 10, Abtrennen des unlöslichen Materials, z.B. durch Zentrifugation, Abtrennen von mindestens einem Teil der Sojabohnen-Kohlehydrate und -Mineralstoffe so aus dem erhaltenen geklärten Extrakt durch Filtration unter Verwendung einer semipermeablen Membran, durch die gelöste Kohlehydrate passieren, während gelöste Proteine zurückgehalten werden, und einem anschliessenden Kombinieren des erhaltenen Sojaproteins in Lösung mit weiteren 55 Nährstoffen zu einem flüssigen diätetischen Produkt, besteht.

Die bisher angewandten Verfahren zur Herstellung von gereinigten Sojaprotein-Bestandteilen zur Verwendung in Lebensmitteln durch Ultrafiltration enthielten meisten un-6o veränderte konventionelle Gewinnungsverfahren wie Gefriertrocknen, Sprühtrocknen oder isoelektrische Ausfällung, zur Abtrennung des Sojaproteins aus dem gereinigten Retenat, das aus der Ultrafiltration resultiert. Während dadurch Proteine von hoher Qualität hergestellt werden konn-65 ten, konnten trotzdem die funktionellen und die Nährstoff-Eigenschaften der durch Ultrafiltration gereinigten Sojaproteine nicht erhalten werden, da durch den genannten Isolationsschritt am Ende des Verfahrens ein Teil der wertvol

3

632 395

len Eigenschaften des nativen gelösten Proteins verloren gingen. Es wurde nun gefunden, dass wenn das aus der Ultrafiltration resultierende Retenat, enthaltend gelöstes Protein, direkt ohne vorgängiges Trocknen oder Ausfällen des Proteins zu einem diätetischen Produkts in flüssiger Form verarbeitet wird, dieses Produkt wesentlich besseren Nährwert und organoleptische Qualität aufweist.

Eine kurzzeitige Hitzebehandlung bei hoher Temperatur der Sojaprotein-Isolat-Lösung kann deren funktionelle Eigenschaften und derenNährwert weiter verbessern. Diese Hitzbehandlung kann angewandt werden auf dem geklärten Extrakt vor der Ultrafiltration, auf das nach der Ultrafiltration erhaltene Retenat oder auf das genannte Retenat, nach Kombination desselben mit weiteren Nährstoffen, oder es können mehrmalige Hitzebehandlungen während der Verarbeitung erfolgen.

Die bevorzugten Ausgangsprodukte für das erfindungs-gemässe Verfahren sind entfettete Sojabohnen-Produkte, vorzugsweise entfettetes Sojamehl, oder entfettete Sojaflok-ken. Schritt a) des erfindungsgemässen Verfahrens enthält die Bildung einer wässrigen Lösung von Sojaprotein bei einem pH oberhalb des isoelektrischen Punkts des Sojaproteins, jedoch unterhalb pH 10. Für die Extraktion bei dem genannten pH kann Wasser oder eine wässrige alkalische Lösung verwendet werden. Die Herstellung der als Ausgangsprodukte verwendeten Sojaextrakte ist in keiner Weise eingeschränkt und kann auf die verschiedensten Arten erfolgen. Wenn z. B. eine maximale Ausbeute von Protein im Extrakt gewünscht wird, so werden grosse Mengen Wasser oder alkalische Lösung zur Extraktion verwendet und die Feststoffe können abzentrifugiert und wiederum extrahiert werden. Wenn jedoch die extrahierten Feststoffe als Tierfutter verwendet werden sollen, so kann es wünschbar sein, eine weniger gründliche Extraktion durchzuführen, oder ein Waschen der Feststoffe nach Entfernung der Extraktionslösung zu umgehen. Ebenfalls können die Verarbeitungszeiten und -temperaturen je nach Verwendungszweck variiert werden.

Es ist bevorzugt, pH-Werte von grösser als 10 der Temperaturen oberhalb 60 °C während längerer Zeit, d.h. länger als ca. 30 min, zu vermeiden, um die Qualität der Sojaproteine nicht zu beeinträchtigen. Es ist bekannt, dass unter extremen Temperatur- und alkalischen Bedingungen Verluste von schwefelhaltigen Aminosäuren wie Cystein eintreten. Bei Temperaturen im Bereich von 20-30 °C können auch während Verarbeitungsdauern bis zu 6 h und länger im genannten pH-Bereich keine Cysteinverluste gemessen werden. Es ist deshalb bevorzugt, für die Extraktion des Sojabohnen-Rohmaterials bei Temperaturen von ca. 20-30 °C zu arbeiten. Das bevorzugte pH für die Extraktion liegt im Bereich von pH 7-9. Mechanisches Homogenisieren zur Verbesserung der Extraktion ist unnötig und sollte vermieden werden, da dadurch möglicherweise die Durchflussrate im nachfolgenden Ultrafiltrationsschritt unter Verwendung einer semipermeablen Membran, beeinträchtigt werden kann. Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und andere nichttoxische, wasserlösliche Basen, die geeignet sind für die Verwendung bei Lebensmitteln, die jedoch die Sojaproteine nicht beeinträchtigen, können für die Einstellung des pH verwendet werden. Erdalkalimetallhydroxide wie Bariumhydroxid oder Calciumhydroxid bewirken unter bestimmten Bedingungen die Ausfallung der Sojaproteine und sind nicht bevorzugt.

Schritt b) umfasst die Abtrennung der extrahierten Flok-ken oder des Mehls aus dem Extrakt. Dies kann in herkömmlicher Weise geschehen, z. B. durch Zentrifugieren oder Filtrieren. Als besonders geeignet hat sich die Zentrifuge erwiesen, wobei ein zweimaliges Zentrifugieren bevorzugt wird. Dadurch können geklärte Extrakte erhalten werden,

deren Durchsichtigkeit mit derjenigen von Bier verglichen werden kann. Die in Schritt b) hergestellten geklärten Extrakte eignen sich am besten für die weitere Verarbeitung, wenn sie 1-12 Gew-% Protein und bis zu 10 Gew-% Kohlehydrate und maximal ca. 3 Gew-% Mineralstoffe, wie sie bei der Verbrennung als Asche zurückbleiben und nicht mehr als ca. 1 Gew-% Fett enthalten. Extrakte mit Proteingehalt von mehr als 12 Gew-% sind im allgemeinen viskos und schwierig zu verarbeiten. Im allgemeinen werden die Ausgangsextrakte hergestellt durch Verwendung von ca. 4-40 Gewichsteilen Wasser oder wässriger alkalischer Lösung pro Gewichtsteil entfettetes Sojabohnenmaterial und vorzugsweise von ca. 8-16 Gewichtsteilen Wasser oder wässriger alkalischer Lösung pro Gewichtsteil des entfetteten Sojabohnenmaterials.

Der geklärte Extrakt aus Schritt b), enthaltend gelöste Sojaproteine und gelöste Soja-Kohlehydrate wird anschliessend in Schritt c) durch eine semipermeable Membran filtriert, durch die die gelösten Kohlehydrate passieren können, die jedoch die gelösten Proteine als Retenat zurückhält. Vorzugsweise wird der geklärte Extrakt vorgängig der Membranfiltration auf ein pH von 6,5-7,5 gebracht. Die Membranfiltration im Bereich von ca. pH 6,5 bis pH 7,5 hat den Vorteil, dass der Abbau von Proteinen oder unerwünschte Nebenreaktionen während der Dauer der Membranfiltration, die mehrere Stunde betragen kann, minimalisiert werden.

Die Filtration in Schritt c) erfolgt vorzugsweise in einer Ultrafiltrationsapparatur, enthaltend eine semipermeable Membran, die Protein-Bestandteile zurückhält und die niedrige molekulare Stoffe passieren lässt. Semipermeable Membrane mit der Fähigkeit, Proteine mit einem minimalen Molekulargewicht im Bereich von ca. 10 000-50 000 zurückzuhalten sind geeignet. Die Apparatur wird bei einem Druck von ca. 1,7 atm betrieben, im allgemeinen können jedoch Drucke von 1-6,8 atm angewandt werden. Die im vorliegenden Verfahren angewandte Ultrafiltration muss von anderen Membran-Filtrierverfahren unterschieden werden, insbesondere bezüglich der verwendeten Membran und des Arbeitsdrucks um Wasser und andere niedermolekulare Bestandteile aus dem Retenat zu entfernen. Reverse Osmose z.B. benötigt Membrane mit wesentlich niedrigerer Porosität, die auch niedriger molekulare Stoffe als die Kohlehydrate der Sojabohne zurückhalten, die im erfindungsgemässen Verfahren durch eben diese Filtration entfernt werden sollen. Reverse Osmoseverfahren sind ebenfalls wesentlich teurer in der Durchführung, weil höhere Drucke benötigt werden und weil die Durchflussrate ebenfalls im allgemeinen geringer ist.

Während der Ultrafiltration wird die Temperatur im geklärten Extrakt und dem Retenat vorzugsweise im Bereich von ca. 45-75 °C zur Pasteurisation, gehalten und ebenfalls um die Durchflussrate durch das Filter zu verbessern. Für den erstgenannten Zweck wird eine Temperatur von ca. 60-65 °C bevorzugt. Temperaturen oberhalb 75 °C sind nicht erwünscht, da chemische Zersetzung und Kondensationsreaktionen des Proteins auftreten mit der Bildung von z. B. Ly-sinoalanin und anderen unerwünschten Nebenprodukten. Unterhalb 60 °C ist die Pasteurisation zu wenig vollständig und unterhalb 45 °C ist kein Einfluss mehr auf die Durchflussrate spürbar.

Vorzugsweise wird eine Sojaprotein-Isolatlösung als Endprodukt hergestellt, die eine Proteinkonzentration von ca. 3-7 Gew-% aufweist, für einige Anwendungszwecke können jedoch höhere oder niedrigere Konzentrationen erwünscht sein. Die Proteinkonzentration im Sojaproteinisolat kann auf irgendeinen Wert im Bereich von 1-12 Gew-% eingestellt werden, durch entsprechende Wahl der Volumen von Extraktionswasser, Dauer der Ultrafiltration usw. oder

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

632 395

4

durch Einengen oder Verdünnen der Proteinlösung. Proteinlösungen mit Gehalten von weniger als 1 Gew-% sind unökonomisch und von kleinem praktischem Wert. Ausgehend von z.B. einem geklärten Extrakt mit einem Proteingehalt von 3,5%, erhält man nach Entfernen der Hälfte des Volumens als Permeai in der Ultrafiltration ein Retenat mit einer Proteinkonzentration von 7%. Im Verlauf der Filtration tritt eine massive Reduktion der Kohlehydrate und Mineralstoffe ein, da diese mit dem Permeat entfernt werden. Da die Sojabohnen-Kohlehydrate im allgemeinen unerwünschte Begleitprodukte darstellen, da sie schwer verdaulich sind, ist es wünschbar einen grossen Teil davon zu entfernen.

Wir haben den Kohlehydratgehalt der gereinigten wäss-rigen Sojabohnenproteinlösungen als Proteinkoeffizient bezeichnet, der das Verhältnis des Proteingehalts zum totalen Gehalt von Proteinen und Kohlehydraten, darstellt. Für die Formulierung von Kindernährmitteln werden Sojaprotein-Isolate mit einem Proteinkoeffizient von ca. 0,9 bevorzugt, da die Sojabohnen-Kohlehydrate Blähungen und unerwünschten Stuhl bei Kindern verursachen. Gereinigte Sojaprotein-Lösungen mit einem Proteinkoeffizient von ca. 0,8 sind geeignet für die Anreicherung von herkömmlichen Nahrungsmitteln wie Fleisch und Brot, für die Herstellung von diätetischen Produkten in flüssiger Form und für weitere Zwecke.

Es wurde gefunden, dass bei Ultrafiltration eines Extrakts, enthaltend 3,5 Gew-% Protein und dadurch Reduzieren des Volumens auf die Hälfte des ursprünglichen Volumens, das Retenat immer noch einen unerwünscht hohen Anteil von Kohlehydraten enthält. Ein solches Produkt kann für einige Verwendungsarten geeignet sein, für andere Anwendungen, z.B. für Kindernährmittel, ist es nicht verwendbar. Wir haben festgestellt, dass Diafiltration (eine Form der Ultrafiltration, bei der das Retenat kontinuierlich mit Wasser oder einer Waschlösung verdünnt wird) geeignet ist, um weitere unerwünschte Kohlehydrate und Mineralstoffe zu entfernen. Deshalb wird dem Retenat kontinuierlich eine Diafiltrationslösung, vorzugsweise Wasser, zugeführt, wodurch ein zusätzlicher Anteil der unerwünschten niedermolekularen Bestandteile aus dem Retenat gewaschen werden.

Bezogen auf einen Teil des ursprünglichen Volumens des geklärten Extrakts wird in der bevorzugten Ausführungsform der Ultrafiltration Vi Teil des Volumens aus dem Permeat entfernt, wobei Vi bis 2 Vi Volumenteile Wasser für die Verdünnung des Retenats während der Ultrafiltration eingesetzt werden, bis das aufgefangene Permeat total bis zu 3 Volumenteilen beträgt. Eine Ultrafiltration mit einem Permeat-volumen von grösser als 3 Teilen bewirkt nur eine kleine zusätzliche Reinigungswirkung im Retenat. Die Ultrafiltration kann graduell entweder kurz nach Beginn der Ultrafiltration einsetzen und die Zuflussrate der Waschlösung kann langsam erhöht werden, oder sie kann auch erst einsetzen nach der Anreicherung des Proteins durch Ultrafiltration.

Anstelle von Wasser können für die Ultrafiltration Lösungen verwendet werden, die gewünschte Bestandteile des Endprodukts enthalten, oder die Stoffe enthalten, die die Proteinretention oder die Durchflussrate verbessern. Für die Formulierung von Kindernährmitteln können weitere Bestandteile des gewünschten Endprodukts im Ultrafiltrationsschritt eingesetzt werden, wie Kohlehydrate, Fette und Mineralstoffe. Dieses Vorgehen kann in einigen Fällen Vorteile aufweisen wird im allgemeinen jedoch nicht bevorzugt, da mindestens ein Teil dieser Zusätze während der Ultrafiltration durch die Membran ins Permeat übergehen und deshalb verloren gehen. Diese verlorenen Produkte im Permeat können zwar wieder aus demselben isoliert werden, und wieder in der Ultrafiltrationslösung eingesetzt werden.

Ein erwünschter Zusatz zum erfindungsgemässen Verfahren besteht in einer kurzeitigen Hitzebehandlung des Extrakts und/oder des Retenats und/oder des gebildeten diätetischen Produkts in flüssiger Form bei hohen Temperaturen. Dieses bevorzugte modifizierte Verfahren hat verschiedene Vorteile. Bei der Durchführung vorgängig der Ultrafiltration wird durch die Hitzebehandlung der Anteil der Bakterien minimalisiert, wodurch jedenfalls das Risiko der Verstopfung der semipermeablen Membrane während der Ultrafiltration verkleinert wird. Ein weiterer Vorteil liegt in einer erleichterten Durchführung des Ultrafiltrationschritts, da gefunden wurde, dass die Durchflussrate des geklärten Extrakts durch die semipermeable Membran bei vorgängiger Hitzebehandlung verbessert wird. Die Hitzebehandlung bei hoher Temperatur, angewandt in Kombination mit Ultrafiltration zur Herstellung eines Sojaprotein-Isolats stellt einen Gegenstand der vorüegenden Erfindung dar, ebenso wie die dabei hergestellten Sojaprotein-Isolate. Diese letzteren können mit dem Protein in gelöster Form zu Produkten formuliert werden oder sie können getrocknet werden.

Vom Gesichtspunkt der Verwendbarkeit der wässrigen Sojaprotein-Isolat-Lösungen für die Herstellung von diätetischen Produkten in flüssiger Form wie Kindernährmitteln, Milchersatzstoffen und Mehlersatzstoffen.oder -zusätzen, erwies sich die Hitzebehandlung ebenfalls als wertvoll, da der Nährwert der Proteine, ihre Funktionalität wie z.B. Reduktion der Viskosität von Lösungen davon und Verbesserung der Löslichkeits- und Fettemulgierwirkung, besser werden. Diese genannten Vorteile sind unabhängig von der Zeit der Hitzebehandlung vor oder nach Ultrafiltration.

Die Zeit- und Temperaturbedingungen für die genannte Hitzebehandlung lassen sich nicht genau definieren, für den Fachmann wird jedoch die Wahl optimaler Bedingungen keine Schwierigkeiten bringen. Im allgemeinen kann festgestellt werden, dass bei höherer Temperatur die Behandlungsdauer kürzer werden soll, wobei die maximale verwendbare Temperatur ca. 150 °C während einer Dauer von ca. 1 sec beträgt. Bei Anwendung niedrigerer Temperaturen werden längere Behandlungsdauern nötig, z.B. 60 °C während ca. 30 min hat im wesentlichen die gleiche Wirkung wie 150 °C während 1 sec. Andere geeignete Kombinationen von Temperatur und Behandlungszeit sind 130 °C während 45-60 sec und 100 °C während 10 min.

In einer bevorzugten Ausführungsform der kurzzeitigen Hitzebehandlung bei hoher Temperatur erfolgt die genannte Hitzebehandlung in zwei voneinander getrennten Schritten, wobei vorgängig der Ultrafiltration eine relativ milde Hitzebehandlung zur Verbesserung der Durchflussrate eingesetzt wird, worauf nach der Ultrafiltration auf das erhaltene Sojaproteinretenat eine kräftigere Hitzebehandlung angewandt wird. Dies hat den Vorteil eine Verfärbung der Lösung zu verhindern, wie sie durch Reaktion von Sojakohlehydraten mit Sojaproteinen beim Erhitzen auftreten kann. So kann z. B. der geklärte Extrakt unmittelbar vor der Ultrafiltration einer milden Hitzebehandlung von ca. 60 °C während 30 min bis 130 °C während 1 min unterworfen werden, auf eine Temperatur von ca. 45-75 °C abgekühlt werden und anschliessend wie oben beschrieben der Ultrafiltration unterworfen werden. Die erhaltene wässrige Sojaproteinlösung als Retenat kann anschliessend einer kräftigeren Hitzebehandlung unterworfen werden, um die Funktionalität des Proteins zu verbessern und um unerwünschte Stoffe zu zerstören. Für diese zweite Hitzebehandlung kann eine Temperatur von ca. 110 °C während 1 min bis ca. 150 °€ während 1 sec verwendet werden. Diese zweite Hitzebehandlung kann zusammen mit einem weiteren Reaktionsschritt erfolgen, wobei ein diätetisches Produkt in flüs5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

siger Form durch Kombination des gereinigten Sojaproteins mit weiteren Nährstoffen erhalten wird.

Die bevorzugten Bedingungen für die genannte Hitzebehandlung werden empirisch ermittelt und den verwendeten Apparaturen angepasst. So kann z. B. für gewisse Zwecke ein Satz von Bedingungen für die Hitzebehandlung optimal sein, während bei anderem Verwendungszweck des gereinigten Sojaproteinisolats andere Bedingungen für die Hitzebehandlung gewählt werden. In jedem Fall werden die genannten Bedingungen so gewählt, um eines oder mehrere der nachfolgend genannten Ziele zu erreichen:

(i) Verbessern des Proteinwirkungsverhältnisses der genannten Proteinlösung hergestellt in Schritt c) oder des diätetischen Produkts aus Schritt d),

(ii) Verbessern der Funktionalität des genannten Proteins aus Schritt c) oder des flüssigen diätetischen Produkts aus Schritt d), ermittelt durch Messung von Sedimentationsindex, Stickstofflöslichkeitsindex oder Emulsionsstabilitätsin-dex,

(iii) Verbessern der Durchflussrate bei der Ultrafiltration in Schritt c), und

(iv) Reduktion der mikrobiellen Population des genannten Extrakts und des genannten Retenats um ein Verstopfen der Membran während der Ultrafiltration in Schritt c) zu vermeiden.

Der letzte Schritt des erfindungsgemässen Verfahrens besteht in der Formulierung eines diätetischen Produkts in flüssiger Form aus dem wässrigen Sojaprotein, das das Retenat nach der beendigten Ultrafiltration oder Diafiltration bildet und einer Kombination mit geeigneten Kohlehydraten und Fetten und wahlweise, Vitaminen und Mineralstoffen, ohne Trocknung des Produkts. Die resultierenden Produkte weisen verbesserten Nährwert und verbesserte funktionelle Eigenschaften auf wie Proteinlöslichkeit, Proteinsuspendier-barkeit, Viskosität, Geschmack und Emulsionsstabilität.

Beispiel 1

Flüssiges Sojaprotein-Isolat durch Ultrafiltration

22,7 kg entfettete Sojaflocken und 363 kg Wasser von ca. 21 °C wurden unter kräftigem Rühren vermischt und mit soviel 50%iger wässriger Natriumhydroxidlösung versetzt, um das pH auf 7,2 einzustellen. Anschliessend wurde während 30 min beim pH 7,2 extrahiert, worauf die zurückbleibenden Flocken abzentrifugiert und die überstehende Lösung zur weiteren Klärung erneut zentrifugiert wurde. Der Extrakt wurde anschliessend durch direktes Einleiten von Dampf von 105 °C während 1 min erhitzt. Anschliessend wurde die Lösung auf 45 °C abgekühlt und durch Ultrafiltration gereinigt, unter Verwendung einer Hohlfaser-Membran-Apparatur (Romicon Hohlfaser XM50), die für Proteine mit Molekulargewichten von 5000 oder höher undurchlässig war, während niedriger molekulare Komponenten wie Mineralstoffe und Kohlehydrate passierten. Der durch Ultrafiltration verarbeitete Extrakt betrug 302 kg und hatte pH 7,36. Durch die Ultrafiltration wurde das Gewicht im Retenat auf 151 kg während 23 min vermindert und das pH betrug 7,22. Von diesem Zeitpunkt weg erfolgte Verdünnung des Retenats mit Wasser in der gleichen Rate wie die Bildung des Permeats erfolgte, bis eine totale Menge von 454 kg Permeat vorhanden war. Eine solche Diafiltration dauerte 93 min und im resultierenden Retenat erhielt man ein pH von 7,07. Das Retenat wurde anschliessend durch direktes Einleiten von Dampf von 138 °C während 1 min erhitzt und abgekühlt, wobei ca. 1511 des flüssigen Sojaproteinisolats erhalten wurden. Dieses flüssige Isolât enthielt 3,26 Gew-% Feststoffe, davon 95% Protein (3,10 g Protein pro 100 g Lösung).

5 632 395

Beispiel 2 Formulierung von Sojamilch Ein Anteil des flüssigen Sojaproteinisolats aus Beispiel 1, äquivalent zu 50 g Protein wurde im Vakuum auf ein Volu-5 men von ca. 1,31 eingeengt. Es wurde anschliessend mit den nachfolgend genannten Komponenten kombiniert und zu einer stabilen Suspension homogenisiert, wobei ein Sojamilchprodukt erhalten wurde, das dem diätetischen Produkt in flüssiger Form der vorliegenden Erfindung entsprach.

Komponente

Anteil

Maisöl

52,5 g

Maissirup-Feststoffe

15,6 g

Saccharose

60,0 g

Milchsalze

13,0 g

Magnesiumchlorid

1,3 g

Carrageenan

0,75 g

Lecithin

6,0 g

Wasser, q.s.

1500 g

Die resultierende Zusammensetzung enthielt 3,5 Gew-% 20 Fett, 3,3 Gew-% Protein und 5 Gew-% Kohlehydrat. Das Produkt war von angenehmem Geschmack und insbesondere frei von dem normalerweise unangenehmen Aroma von Sojabohnen und in der Konsistenz vergleichbar mit Kuhmilch. Vorzugsweise wird dieses Produkt nachfolgend der 25 Homogenisierung pasteurisiert und in Flaschen abgefüllt oder es kann in Büchsen abgefüllt und hitzesterilisiert werden.

Beispiel 3

30 Getrocknetes Ultrafiltration-Sojaprotein-Isolat Das Produkt aus Beispiel 1 wurde durch Einengen im Vakuum (maximale Temperatur 49 °C) auf ca. 751 Volumen (13-15 Gew-% Feststoffe) eingeengt und das erhaltene konzentrierte Produkt wurde bei 45 °C sprühgetrocknet, unter 35 Verwendung einer Trocknereinlasstemperatur von 152 °C und einer Auslasstemperatur von 83 °C. Das resultierende trockene Pulver stellt eine Sojaproteinquelle dar für die verschiedensten Verwendungen.

Die Vorteile bezüglich funktioneller Eigenschaften bei 40 der Formulierung des Produkts aus Beispiel 1 in ein flüssiges diätetisches Produkt wie in Beispiel 2 beschrieben anstelle einem Trocknen des flüssigen Sojaproteinisolats wie in Beispiel 3 beschrieben und Verwendung des getrockneten Produkts zur Formulierung eines diätetischen Produkts werden 45 in dem folgenden Vergleich deutlich, indem jeweils Sedimentationsindex, Stickstofflöslichkeitsindex und Emulsionsstabi-litätsindex der Produkte aus Beispielen 1 und 3 verglichen werden. Dieselben Parameter wurden in parallelen Analysen bei einem kommerziellen säuregefällten Sojaisolat gemessen, so Zur Ermittlung der Messgrössen der drei Parameter wurden die Methoden verwendet, die nach der Tabelle der gemessenen Werte genannt werden.

Funktionelle Eigenschaften

55 ;

Probe Sedimenta- Stickstoff- Emulsions-

tionsindex löslichkeits- stabilitätsindex (g) index (28 Tage)

60 Beispiel 1 0,45 97 38

Beispiel 3 2,25 87 36

Kommerzielles

Produkt* 9,84 57 30

65 * Edi-Pro A, Raison Purina Company, St. Louis, Mo. 63188.

Der genannte Sedimentationsindex wurde wie folgt ermittelt:

632395

6

1. Die flüssige Probe wurde auf einen Proteingehalt von 5 Gew-% eingestellt.

2. Ein aliquoter Teil von 45 g wurde in ein tariertes Zentrifugenrohr gegeben.

3. Der Aliquot wurde während 15 min bei 18 °C bei 27 500 G zentrifugiert.

4. Die überstehende Lösung wurde abdekantiert und die Zentrifugenrohre umgekehrt während 1 min auf ein Tuch gestellt.

5. Die Zentrifugierrohre wurden gewogen und das Gewicht der Sedimente wurde bestimmt.

6. Die Ergebnisse werden ausgedrückt als Gramm Sediment pro g der 5%igen Proteinlösung.

Der Stickstofflöslichkeitsindex im genannten Experiment wurde wie folgt ermittelt:

1. Auflösung des Sojaproteinisolats in Wasser bei 2,5 Gew-% Feststoffen.

2. Einstellen des pH auf 7 und Rühren während 25 min.

3. Einfüllen von 25 ml der Lösung in ein Zentrifugierrohr von 50 ml Volumen und Zentrifugieren während 20 min bei 5200 rpm.

4. Filtrieren der überstehenden Lösung durch ein What-man-Nr. 1-Filtrierpapier und Prüfen des Filtrâtes auf Proteine nach der Methode von Lowry, Journ. Biol. Chem., 193, 265 (1951).

5. Der Stickstofflöslichkeitsindex wurde ausgedrückt als NSI = % Protein im Filtrat, dividiert durch % Protein in der ursprünglichen Probe, multipliziert mit 100.

Der Emulsionsstabilitätsindex wurde wie folgt bestimmt:

1. Einfüllen von ca. 20 ml des Produkts in eine Injektionsspritze und Entfernen der Luft aus der Spritze durch wiederholtes Ausstossen der Flüssigkeit. Füllen der Spritze bis zu der 50-g-Marke.

2. Einsetzen der Injektionsspritze mit der Spitze nach unten in eine Halterung.

3. Aus derselben Probe können mehrere Spritzen gefüllt werden, ein Teil des Produkts muss jedoch für die Fettanalyse vor Aufbewahren zurückgehalten werden. Diese Probe «vor Aufbewahren» wird als erste Probe bezeichnet und gibt die Fettkonzentration des Produkts mit homogener Dispersion.

4. Nach Ende der Aufbewahrungszeit werden die Injektionsspritzen aus der 37 °C-Aufbewahrungskammer entnommen und durch Beobachten des Inhalts in den Spritzen können eventuell eingetretene Veränderungen beobachtet werden. Serum, z.B. bildet eine Zone im unteren Teil der Spritze und sieht «durchsichtiger» aus.

5. Ausstossen des Inhalts der Injektionsspritze mit Ausnahme der obersten 10 ml.

6. Berechnung der Ergebnisse

Anfangsfettgehalt % Ta82 Aufbewahrung Endfettgehalt %

7. Wiedergabe der Ergebnisse - «ESI7 = 85» bedeutet:

Emulsionsstabilitätsindex für ein Produkt, aufbewahrt während 7 Tagen, beträgt 85.

8. Interpretation der Ergebnisse - mit dem Akkumulieren des Fetts am oberen Ende der Spritze werden die ESI-Werte abfallen.

Beispiel: Anfangswert im Homogenat = 7%

Wert am oberen Ende nach 14 Tagen = 12%

ESIi4 = ^ x 100 = 58.

Zur Bestimmung von Sedimentationsindex und Stickstofflöslichkeitsindex wurden Produkte aus Beispielen 1 und 3 verwendet. Zur Bestimmung des Emulsionsstabilitätsindex wurde ein fetthaltiges flüssiges diätetisches Produkt benötigt und für diesen Zweck wurden Produkte aus Beispielen 1 und 3 wie in Beispiel 2 beschrieben zu einem Sojamilchprodukt verarbeitet, ohne jedoch Carrageenan und Lecithin zu ver-5 wenden. Zur Herstellung der Sojamilch aus dem Produkt aus Beispiel 3 wurden 50 g in 500 ml Wasser gelöst, wobei das pH unter Verwendung von 10%iger wässriger Natriumhydroxidlösung auf 7,0 gebracht wurde und worauf die erhaltene Lösung wie in Beispiel 2 beschrieben weiterverar-io beitet wurde.

Es ist evident, dass das Produkt aus Beispiel 1 wesentliche Vorzüge gegenüber demjenigen aus Beispiel 3 aufweist und ebenfalls gegenüber dem kommerziellen Sojaisolat besseren Sedimentationsindex und Stickstofflöslichkeitsindex is aufweist. Die angegebenen Werte für Sedimentationsindex und Stickstofflöslichkeitsindex wurden einer statistischen Varianzanalyse unterworfen, die zeigt, dass die Differenzen der angegebenen Werte signifikant waren. Für die statistische Untersuchung der Emulsionsstabilitätsindexzahlen war 20 die zur Verfügung stehende Probenzahl zu wenig gross.

Beispiel 4

Flüssiges diätetisches Produkt zur Verwendung als Mahlzeit oder zur Anreicherung von Lebensmitteln 25 Es wurden flüssige diätetische Produkte nach den nachfolgend genannten Zusammensetzungen hergestellt, in Büchsen abgefüllt und sterilisiert. Der Inhalt jeder der Büchsen entsprach 382,5 g Produkt, äquivalent zu 360 Kalorien und enthaltend 21,69 g Protein, 8,31 g Fett, und 49,62 g Koh-30 lehydrate. Vitamine und Mineralstoffe in einem Anteil von ca. Vb des gesetzten täglichen Bedarfs wurden zugegeben.

Komponente

LLS-12024-1

LLS-12024-3

Saccharose

1680,0

1260,0

Nichtfettartige

Milchfeststoffe

508,2

381,0

Maissirup-Feststoffe

456,0

342,0

Teilweise hydriertes Sojaöl

392,6

294,5

Natriumcaseinat

326,4

263,1

Calciumcaseinat

326,4

—

Sojaproteinisolat

284,9*

426,3***

Vitamine und Mineralien

**

Wasser, q.s.

1836,8

13 770,6

* kommerzielles, neutralisiertes säuregefälltes Sojaproteinisolat, Promine F (Central Soya Co., Inc., Fort Wayne, Indiana).

** Eingestellt zur Erzielung des empfohlenen täglichen Bedarfs.

*** Flüssiges Sojaproteinisolat, hergestellt durch Ultrafiltration so nach Beispiel 1, modifiziert zu einem Produkt, enthaltend 8,68 Gew.-% Feststoffe.

Das Protein im Produkt LLS-12024-1 bestand zu 75% aus Milchprotein und zu 25% aus Sojaprotein, als kommer-55 zielles säuregefälltes und neutralisiertes Sojaproteinisolat.

Das Protein des Produkts LLS-12024-3 bestand zu 50% aus Milchprotein und zu 50% aus dem erfindungsgemässen Sojaproteinisolat. Die Proben wurden anschliessend von 40 Versuchspersonen in einem Raum mit rotem Licht getestet, 60 so dass das Aussehen und die Farbe nicht unterschieden werden konnte. LLS-12024-3 war leicht dunkler in der Farbe als LLS-12024-1. Es wurde auf Geschmack, Beschaffenheit, Geruch sowie auf individuelle Vorliebe getestet. Die organoleptischen Qualitäten wurden einer 9teiligen Skala zugeord-65 net. Das Produkt LLS-12024-3 enthaltend das erfindungsge-mässe Sojaproteinisolat erhielt eine Note von 6,3 der 9teiligen Skala und 74% der Testpersonen bevorzugten dieses Produkt. Das Produkt LLS-12024-1 erhielt eine Quali-

7

632 395

tätsnote von 5,5 und 26% der Testpersonen bevorzugten dieses Produkt. Diese Differenzen in den ermittelten Werten sind statistisch signifikant.

Ein Produkt, hergestellt wie im Beispiel 1 beschrieben, jedoch unter Anwendung einer Hitzebehandlung vor der Ultrafiltration durch direktes Einleiten von Dampf von einer Temperatur von 130 °C anstelle von 105 °C wie in Beispiel 1 beschrieben und unter Auslassen der Hitzebehandlung des Retenats nach Beendigung der Ultrafiltration, wurde verwendet zur Bestimmung des Proteinwirkungsverhältnisses.

Dies erfolgte nach der Methode, beschrieben in Officiai Me-thods of Analysis of the Association of Officiai Agricultural Chemists, 10. Ausgabe, 1965, Seiten 785-786. Die verwendete experimentelle Diät enthielt ca.9 Gew-% Protein, stam-5 mend aus dem vorliegenden Sojaproteinisolat. Der erhaltene Wert ergab 87% der Gewichtszunahme, erhalten mit Kasein. Ein Sojaproteinisolat, hergestellt nach demselben Verfahren, jedoch ohne Hitzebehandlung wurde auf die gleiche Weise untersucht und zeigte ein Proteinwirkungsverhältnis io von 76% desjenigen von Kasein.

s

Claims

632 395

2

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eines diätetischen Produkts in flüssiger Form, enthaltend Sojaprotein als hauptsächlichen Protein-Bestandteil, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine wässrige Lösung von Sojaprotein bei einem pH oberhalb des isoelektrischen Punkts des genannten Sojaproteins, jedoch weniger als pH 10, gebildet wird, wobei das genannte Sojaprotein durch wässrige Extraktion von entfetteten Sojabohnen bei einem pH oberhalb des isoelektrischen Punkts des Sojaproteins, erhalten wurde;

b) die unlöslichen Feststoffe aus der genannten Lösung abgetrennt werden, wobei ein geklärter Extrakt erhalten wird, enthaltend gelöste Proteine und gelöste Kohlehydrate;

c) die gelösten Kohlehydrate aus dem geklärten Extrakt durch Filtrieren unter Verwendung einer semipermeablen Membran abgetrennt werden, wobei die genannte Membran für gelöste Kohlehydrate durchlässig ist, während gelöste Proteine zurückgehalten werden; und d) die auf diese Weise von gelösten Kohlehydrate befreite Lösung mit weiteren Nährstoffen zu einem diätetischen Produkt in flüssiger Form verarbeitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die genannte Filtration unter Verwendung einer semipermeablen Membran in Schritt c) eine Ultrafiltration ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, worin die genannte Ultrafiltration so lange fortgesetzt wird, bis der Proteinkoeffizient im Retenat mindestens 0,8 beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2, worin die genannte Ultrafiltration so lange fortgesetzt wird, bis der Proteinkoeffizient im Retenat mindestens 0,9 beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, worin der genannte geklärte Extrakt und das Retenat aus Schritt c) während der Membran-Filtration auf eine Temperatur von 45-75 °C gehalten werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, worin die genannte Lösung von Sojaprotein in Schritt a) durch wässrige Extraktion von entfetteten Sojabohnen bei pH 7-9 erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, worin die genannte Filtration unter Verwendung einer semipermeablen Membran in Schritt c) bei einem pH im Bereich von 6,5-7,5 erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, worin Schritt b) das Erwärmen des genannten geklärten Extrakts auf eine Temperatur von 60-150 °C enthält, während einer Zeitdauer, die genügend lang ist, um:

i) das Protein-Wirkungsverhältnis in der genannten Proteinlösung aus Schritt c) zu verbessern,

ii) die Funktionalität der genannten Sojaproteinlösung aus Schritt c), ermitteln durch Messen von Sedimentationsindex, Stickstofflöslichkeitsindex oder Emulsionsstabilitäts-index, zu verbessern,

iii) die Ultrafiltrations-Durchflussrate in Schritt c) zu verbessern, oder iv) die mikrobielle Population des genannten Retenats genügend zu reduzieren, um ein Verstopfen der Membran während der Filtration in Schritt c) zu verhindern, wobei das pH im genannten geklärten Extrakt oberhalb des isoelektrischen Punkts des genannten Proteins liegt, jedoch unterhalb pH 10 beträgt, während dem genannten Erhitzen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, worin die genannte Zeitdauer von 1 sec bis 30 min beträgt.
10. Verfahren nach Anspruch 8, worin das genannte Erhitzen auf eine Temperatur von 60-130 °C während einer Dauer von 45 sec bis 30 min erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 1, worin das aus Schritt c) resultierende Retenat auf eine Temperatur von 60-150 °C während einer bestimmten Zeit erhitzt wird, die genügend lang ist, um:

i) das Proteinwirkungsverhältnis des genannten Retenats zu verbessern, oder ii) die Funktionalität des genannten Retenats, ermittelt durch Messen von Sedimentationsindex, Stickstofflöslich-

5 keitsindex oder Emulsionsstabilitätsindex, zu verbessern.
12. Verfahren nach Anspruch 11, worin das genannte Retenat mit weiteren Nährstoffen vor dem Erhitzen kombiniert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11, worin die genannte io Zeitdauer von 1 sec bis 30 min beträgt.
14. Verfahren nach Anspruch 11, worin die genannte Temperatur im Bereich von 60-130 °C liegt und die genannte Zeitdauer von 45 sec bis 30 min beträgt.
15. Nach dem Verfahren aus Anspruch 1 hergestelltes i5 Produkt.
16. Nach dem Verfahren aus Ansprüchen 1 und 3 hergestelltes Produkt, nach Anspruch 15.
17. Nach dem Verfahren aus Ansprüchen 1 und 4 hergestelltes Produkt, nach Anspruch 15.

20 18. Nach dem Verfahren aus Ansprüchen 1 und 6 hergestelltes Produkt, nach Anspruch 15.
19. Nach dem Verfahren aus Ansprüchen 1 und 8 hergestelltes Produkt, nach Anspruch 15.
20. Nach dem Verfahren aus Ansprüchen 1 und 11 herge-25 stelltes Produkt, nach Anspruch 15.

30