Производство белкового изолята из семян масличных культур

Производство белкового изолята из семян масличных культур

Реферат

Ссылка на заявки, относящиеся к предмету настоящего изобретения

Настоящая заявка претендует на дату приоритета в соответствии с 35 USC 119(е) одновременно находящихся на рассмотрении заявок на патенты США №№60/288415 (дата подачи заявки: 4 мая 2001), 60/326987 (5 октября 2001), 60/331066 (7 ноября 2001), 60/333494 (26 ноября 2001).

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к усовершенствованным способам производства белкового изолята из семян масличных культур, в частности белкового изолята из семян канолы.

Уровень техники

В патентах США №№5844086 и 6005076 ("Murray II"), права на которые переданы правопреемнику настоящего изобретения и раскрытие которых включено в данное описание путем отсылки, описан способ выделения белковых изолятов из муки из семян масличных культур, имеющей достаточно высокое содержание жира, включая также муку из семян канолы, имеющую такое содержание. Способ предусматривает сомобилизацию белкового материала из муки из семян масличных культур, сопровождающееся также сомобилизацией содержащегося в муке жира, и удаление жира из полученного водного белкового раствора. Отделение водного белкового раствора от остаточной муки из семян масличных культур может проводиться до или после стадии удаления жира. Обезжиренный раствор белка концентрируется с целью повышения концентрации белка в нем при поддержании ионной силы раствора по существу постоянной, после чего концентрированный белковый раствор может подвергаться следующей стадии удаления жира. Затем концентрированный белковый раствор разбавляется с целью вызвать образование подобной мути массы из тесно ассоциированных белковых молекул в виде дискретных белковых капель в мицеллярной форме. Белковые мицеллы оставляют отстаиваться с образованием агрегированной, коалесцирующей, плотной, аморфной, клейкой, похожей на клейковину массы белкового изолята, обозначаемой термином "белковая мицеллярная масса", или БММ, которая отделяется от остаточной водной фазы и высушивается.

Белковый изолят имеет содержание белка (при определении по Кьельдалю N × 6,25) по меньшей мере 90 мас.%, представляет собой по существу неденатурированный белок (что подтверждено методом дифференциальной сканирующей калориметрии) и имеет низкое остаточное содержание жира. Используемый здесь термин "содержание белка" означает количество белка в белковом изоляте в пересчете на сухое вещество. Выход белкового изолята, полученного описанным способом, рассчитанный как доля белка, экстрагированного из муки из семян масличных культур, приходящаяся на сухой белковый изолят, составляет менее 40 мас.%, обычно 20 мас.%

Способ, описанный в вышеуказанном патенте "Murray II", был разработан с целью модификации и усовершенствования способа получения белкового изолята из разнообразных источников белка, включая семена масличных культур, описанного в патенте США №4208323 (Murray IB). Мука из семян масличных культур, которая вырабатывалась в 1980 г., когда был выдан патент США №4208323, не содержала таких уровней жировых примесей, как мука из семян канолы, которая выпускалась в период публикации патентов "Murray II", и, следовательно, способ, описанный в патенте США №4208323, не может давать из такой муки из семян масличных культур, обработанной согласно способу "Murray II", белковый материал с содержанием белка более 90 мас.%. В патенте США №4208323 отсутствует описание каких-либо специальных экспериментов, проводившихся с использованием рапсовой муки (канолы) в качестве исходного сырья.

Патент США №4208323 сам по себе был задуман для усовершенствования способа, описанного в патентах США №№4169090 и 4285862 (Murray IA), путем введения стадии концентрирования перед стадией разбавления для получения БММ (белковой мицеллярной массы). В патентах Murray IA описан только один эксперимент с использованием семян рапса, но не указана степень чистоты продукта. Стадия концентрирования, описанная в патенте Murray IA, служит для повышения выхода белкового изолята выше приблизительно 20%, который дает способ Murray IA.

Раскрытие изобретения

В настоящее время установлено, что можно значительно усовершенствовать эти известные из уровня техники способы производства белкового изолята из семян масличных культур, в частности канолы, в отношении повышения выхода сухого белкового изолята, выраженного как доля белка, экстрагированного из семян масличных культур, по меньшей мере до около 40 мас.% или зачастую намного выше, по меньшей мере до около 80 мас.%, и в отношении получения белкового изолята с повышенной степенью чистоты, т.е. с повышенным содержанием белка в сухом веществе, по меньшей мере около 100 мас.%, при определении его по Кьельдалю с использованием коэффициента пересчета азота на белок N × 6,25.

Установлено также, что значительная доля белка канолы, экстрагированного из муки по способу Murray IA и IB и Murray II, применительно к муке из семян канолы, теряется при удалении надосадочной фазы на стадии образования БММ. Настоящим изобретением обеспечивается дальнейшее усовершенствование ранее запатентованного способа, которое повышает общий выход белка, заключающееся в том, что белок, находящийся в надосадочной фазе, извлекается, в общем, путем концентрирования, с целью удаления примесей, и сушки концентрата. Продукт, полученный из надосадочной фазы, обычно имеет содержание белка (N × 6,25) более 100% и представляет собой новый продукт изолята белка канолы. Этот новый продукт и является одним из аспектов настоящего изобретения.

Дальнейшее усовершенствование способа из уровня техники заключается в том, что концентрированная надосадочная фаза может смешиваться с БММ и подвергаться сушке. В качестве альтернативы часть концентрированной надосадочной фазы может смешиваться по меньшей мере с частью БММ с последующей сушкой полученной смеси. Последние продукты представляют собой новые продукты изолята белка канолы, которые составляют еще один аспект настоящего изобретения.

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения обеспечивается способ получения белкового изолята, который предусматривает (а) экстракцию муки из семян масличных культур при температуре по меньшей мере около 5°С, предпочтительно до около 35°С, для сомобилизации белка, содержащегося в указанной муке из семян масличных культур, и образования водного белкового раствора с содержанием белка от около 5 до около 25 г/л и рН от около 5 до около 6,8; (б) отделение водного белкового раствора от остаточной муки из семян масличных культур; (в) повышение концентрации белка в указанном водном белковом растворе по меньшей мере до около 200 г/л при поддержании ионной силы раствора по существу постоянной с использованием селективной мембранной технологии для получения концентрированного белкового раствора; (г) разбавление указанного концентрированного белкового раствора охлажденной водой с температурой ниже приблизительно 15°С с целью вызвать образование белковых мицелл; (д) отстаивание белковых мицелл с получением аморфной, клейкой, студенистой, похожей на клейковину, белковой мицеллярной массы; (е) отделение от надосадочной фазы белковой мицеллярной массы с содержанием белка по меньшей мере 100 мас.% в сухом веществе при определении его по Кьельдалю (N×6,25). Полученная белковая мицеллярная масса может быть высушена. Белковый изолят представляет собой по существу неденатурированный белок по данным дифференциальной сканирующей калориметрии.

Продукт белкового изолята в виде белковой мицеллярной массы описывается здесь как "похожий на клейковину". Это описание предназначено для того, чтобы указать на то, что по внешнему виду и на ощупь изолят схож с нативной пшеничной клейковиной, но не предназначено указывать на его химическую идентичность клейковине.

В одном из воплощений данного способа надосадочная фаза со стадии отстаивания концентрируется, и полученная концентрированная надосадочная фаза высушивается с получением белкового изолята с содержанием белка по меньшей мере 90 мас.% (N × 6,25) в сухом веществе. Полученный белковый изолят представляет собой новый продукт и обеспечивается в соответствии с последующим аспектом настоящего изобретения.

В другом воплощении данного способа надосадочная фаза со стадии отстаивания концентрируется, полученная концентрированная надосадочная фаза перед сушкой смешивается с белковой мицеллярной массой и полученная смесь высушивается с получением белкового изолята с содержанием белка по меньшей мере 90 мас.%(N × 6,25) в сухом веществе. Полученный белковый изолят представляет собой новый продукт и обеспечивается в соответствии с последующим аспектом настоящего изобретения.

В последующем воплощении изобретения надосадочная фаза с конечной стадии концентрируется и только часть полученной концентрированной надосадочной фазы смешивается перед сушкой по меньшей мере с частью белковой мицеллярной массы с целью получения других новых белковых изолятов по изобретению с содержанием белка по меньшей мере 90 мас.% (N × 6,25) в сухом веществе.

Ключевой стадией способа настоящего изобретения, обеспечивающей возможность получения более высокого выхода белкового изолята с чистотой по меньшей мере 100 мас.% в отличие от достигавшихся ранее, является стадия концентрирования белкового раствора до концентрации белка по меньшей мере около 200 г/л, т.е. намного выше, чем в описанных ранее способах. Другой ключевой стадией является стадия нагревания (при необходимости) концентрированного белкового раствора перед его разбавлением охлажденной водой в соотношении менее 1:15, когда извлекается только белковая мицеллярная масса. Ни эта специфическая комбинация параметров не описана в уровне техники, ни полезный результат, заключающийся в высоком выходе белка и высокой чистоте белкового изолята, не описаны там. Дополнительной стадией, способствующей повышению выхода белка, особенно при использовании муки из семян канолы, является извлечение дополнительного количества белка из надосадочной фазы, образующейся на стадиях образования БММ и отстаивания.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечен способ получения изолята белка канолы с пониженным содержанием пигментов, который предусматривает (а) экстракцию муки из семян канолы при температуре по меньшей мере 5°С с целью вызвать сомобилизацию белка, содержащегося в указанной муке из семян канолы, с получением водного белкового раствора с содержанием белка от около 5 до около 25 г/л и рН от около 5 до около 6,8; (б) отделение водного белкового раствора от остаточной муки из семян канолы; (в) удаление пигментов из водного белкового раствора; (г) повышение концентрации белка в указанном водной белковом растворе по меньшей мере до около 200 г/л при поддержании ионной силы раствора по существу постоянной с использованием селективной мембранной технологии для получения концентрированного белкового раствора; (д) разбавление указанного концентрированного белкового раствора охлажденной водой с температурой ниже приблизительно 15°С с целью вызвать образование белковых мицелл; (е) отстаивание белковых мицелл с получением аморфной, клейкой, студенистой, похожей на клейковину пшеницы, мицеллярной массы; (ж) отделение от надосадочной фазы белковой мицеллярной массы с содержанием белка по Кьельдалю (N × 6,25) по меньшей мере 90 мас.% в сухом веществе.

Белковый изолят, полученный способом настоящего изобретения, можно использовать для тех же целей, что и обычные белковые изоляты, т.е. для обогащения белком пищевых продуктов, для эмульгирования масел, в качестве текстурообразователей в хлебобулочных изделиях и пенообразователей в производстве взбитых продуктов. Дополнительно белковый изолят можно формовать в виде белковых волокон для использования в производстве аналогов мяса; его можно использовать в качестве заменителя яичного белка или наполнителя в пищевых продуктах, в которых яичный белок используется как связующий агент. Белковый изолят канолы может использоваться также как питательная добавка. К другим сферам его применения относятся производство кормов для домашних животных и сельскохозяйственного скота, промышленная переработка, производство косметических изделий.

На чертеже представлена схема технологического процесса производства белкового изолята из семян масличных культур, а также других продуктов согласно одному из воплощений настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Начальной стадией способа настоящего изобретения является сомобилизация белкового материала из муки из семян масличных культур, в частности из муки из семян канолы, хотя способ может быть применен также для обработки муки из семян других масличных культур, например соевой, традиционной рапсовой муки, традиционной льняной муки, льняной дробины, муки из семян подсолнечника и горчицы. Описание изобретения приведено более детально применительно к муке из семян канолы.

Белковый материал, извлекаемый из муки из семян канолы, может представлять собой природный белок семян канолы или других масличных культур, либо белковый материал может представлять собой генетически модифицированный белок, но обладающий характерными гидрофобными и полярными свойствами природного белка. Мука из семян канолы может представлять собой любую муку из предварительно обезжиренных семян канолы с различным уровнем содержания неденатурированного белка, например муку из семян после их экстракции горячим гексаном или после холодного прессования масла. Удаление масла из семян канолы обычно является отдельной операцией по отношению к процедуре получения белкового изолята настоящего изобретения.

Сомобилизация белка осуществляется наиболее эффективно при использовании раствора пищевой соли, поскольку присутствие соли увеличивает отделение растворимого белка из муки из семян масличных культур. В качестве пищевой соли обычно используется хлорид натрия, хотя можно использовать и другие соли, например хлорид калия. Ионная сила раствора пищевой соли составляет по меньшей мере около 0,10, предпочтительно по меньшей мере около 0,15 для обеспечения достижения сомобилизации значительных количеств белка. С увеличением ионной силы раствора соли степень сомобилизации белка муки из семян масличных культур первоначально повышается, пока не достигнет максимального значения. Любое дальнейшее увеличение ионной силы не способствует повышению общего количества сомобилизированного белка. Ионная сила раствора пищевой соли, которая обеспечивает максимальную степень сомобилизации белка, варьирует в зависимости от используемых соли и муки из семян масличных культур.

С учетом того, что с ростом ионной силы требуется более высокая степень разбавления для осаждения белка, обычно предпочтительно, чтобы ионная сила не превышала приблизительно 0,8, более предпочтительно, чтобы она составляла от около 0,15 до около 0,6.

Сомобилизация белка в присутствии соли осуществляется при температуре по меньшей мере около 5°С, предпочтительно до около 35°С, и предпочтительно должно сопровождаться перемешиванием с целью сокращения времени сомобилизации, которое обычно составляет от 10 до 60 минут. Предпочтительно, чтобы сомобилизация проводилась при таких режимах, которые способствуют экстрагированию по существу максимального количества белка из муки из семян масличных культур, чтобы обеспечить высокий общий выход продукта.

В качестве нижнего температурного предела выбрана температура около 5°С, так как при температуре, ниже указанной, сомобилизация идет настолько медленно, что проводить его с практической точки зрения не целесообразно, в то время как в качестве верхнего температурного предела выбрана температура 35°С, поскольку при более высоких температурах осуществление процесса сомобилизации в периодическом режиме становится экономически не выгодным.

Водный раствор пищевой соли и мука из семян масличных культур имеют естественный рН от около 5 до около 6,8, что делает возможным образование белкового изолята по мицеллярному механизму, как описано более подробно ниже. Оптимальная величина рН для достижения максимального выхода белкового изолята варьирует в зависимости от вида используемой муки из семян масличных культур.

При предельных, или близких к предельным, значениях рН указанного диапазона образование белкового изолята по мицеллярному механизму происходит только частично и выход его более низкий, чем при других величинах рН вышеуказанного диапазона, поэтому предпочтительно, чтобы рН составлял от около 5,3 до около 6,2.

Величину рН раствора пищевой соли можно при необходимости устанавливать на любом требуемом уровне в диапазоне от около 5 до около 6,8 для применения на стадии экстракции с помощью любой пищевой кислоты, например соляной, или пищевой щелочи, например гидроксида натрия, как потребуется.

Концентрация муки из семян масличных культур в растворе пищевой соли на стадии сомобилизации может варьировать в широких пределах, обычно от около 5% до около 15% (мас./об.).

Стадия экстракции белка водным раствором соли оказывает дополнительный эффект, а именно: она способствует сомобилизации жиров, которые могут присутствовать в муке канолы, что приводит к присутствию жиров в водной фазе.

Белковый раствор, получаемый на стадии экстракции, обычно имеет концентрацию белка от около 5 до около 30 г/л, предпочтительно от около 10 до около 25 г/л.

Полученная на стадии экстракции водная фаза затем может быть отделена от остальной муки из семян канолы любым пригодным для этой цели способом, например вакуум-фильтрацией с последующим центрифугированием и/или фильтрацией для удаления остаточной муки. Отделенная остаточная мука может быть высушена перед утилизацией.

Цвет конечного белкового изолята канолы можно улучшить, т.е. сделать его слабо окрашенным и менее интенсивным желтым, путем смешивания активированного угля в порошке или другого агента, адсорбирующего пигменты, с отделенным водным белковым раствором с последующим удалением адсорбентов, обычно путем фильтрации, с получением белкового раствора. Удаление пигментов можно проводить также диафильтрацией отделенного водного белкового раствора.

Стадию удаления пигментов можно проводить в любых, удобных для этой цели условиях, обычно при комнатной температуре водного белкового раствора с использованием любого пригодного адсорбента пигментов. Активированный уголь в порошке обычно добавляется в количестве от около 0,025% до около 5% (мас./об.), предпочтительно от около 0,05% до около 2% (мас./об.).

Если мука из семян канолы содержит значительные количества жира, как описано в патентах "Murray II", то можно проводить описанные там стадии обезжиривания отделенного водного белкового раствора и концентрированного водного белкового раствора. При необходимости улучшения цвета изолята эту стадию можно проводить после первой стадии обезжиривания.

В качестве альтернативы экстракции муки из семян масличных культур водным раствором пищевой соли можно проводить экстракцию ее одной водой, хотя использование одной воды приводит к извлечению меньшего количества белка из муки из семян масличных культур, чем при использовании водного раствора пищевой соли. При использовании указанного альтернативного способа пищевую соль в вышеуказанной концентрации можно добавлять к белковому раствору после его отделения от остаточной муки из семян масличных культур с целью сохранения белка в растворе в процессе концентрирования, описанного ниже. Если проводятся стадия удаления пигментов и/или первая стадия обезжиривания, то пищевая соль обычно добавляется после завершения указанных операций.

Другим альтернативным способом является экстракция муки из семян масличных культур раствором пищевой соли при относительно высоком значении рН, например, выше приблизительно 6,8, обычно до около 9,8. Величина рН раствора пищевой соли может быть установлена на уровне щелочного рН с помощью любой подходящей пищевой щелочи, например водного раствора гидроксида натрия. При использовании этого альтернативного способа водная фаза, полученная на стадии экстракции муки из семян масличных культур, отделяется затем от остаточной муки любым удобным способом, например вакуум-фильтрацией с последующим центрифугированием и/или фильтрацией для удаления остаточной муки. Отделенная остаточная мука может быть высушена перед дальнейшей утилизацией.

Величина рН водного белкового раствора, полученного на стадии экстракции при высоком рН, может быть установлена в диапазоне рН от около 5 до около 6,8, предпочтительно от около 5,3 до около 6,2, как указывалось выше, перед дальнейшей обработкой, как обсуждается ниже. Для указанного доведения рН можно использовать любую пищевую кислоту, например соляную.

Затем водный белковый раствор концентрируется с целью увеличения концентрации белка в нем при поддержании ионной силы раствора по существу постоянной. Стадия концентрирования проводится таким образом, чтобы концентрация белка в концентрированном белковом растворе составляла по меньшей мере около 200 г/л, предпочтительно около 250 г/л.

Стадия концентрирования может проводиться с использованием любой, подходящей селективной мембранной технологии, например ультрафильтрации или диафильтрации, с использованием мембран, например мембран из полых волокон или свернутых в виде спиралей, с подходящим пределом пропускания по молекулярной массе, например от около 3000 до около 50000 дальтон в зависимости от материала и конфигурации мембран.

Стадия концентрирования может проводиться при любой удобной температуре, обычно от около 20°С до около 60°С, в течение периода времени, достаточного для достижения требуемой степени концентрирования. Температура и другие параметры зависят в определенной степени от используемого мембранного оборудования и требуемой концентрации белка в растворе.

Концентрирование белкового раствора до концентрации белка выше приблизительно 200 г/л на этой стадии, т.е. значительно выше уровней, предусматриваемых и достигаемых при использовании способов Murray I и Murray II, не только повышает выход продукта до более чем приблизительно 40 мас.%, выраженный как доля экстрагированного белка, приходящаяся на сухой белковый изолят, предпочтительно до более чем приблизительно 80 мас.%, но также снижает концентрацию соли в готовом белковом изоляте после сушки. Возможность контроля концентрации соли в изоляте имеет важное значение при таком использовании этого изолята, когда колебания в концентрации соли могут отрицательно сказаться на его функциональных и органолептических свойствах при производстве пищевых продуктов.

Хорошо известно, что ультрафильтрация и аналогичные мембранные технологии позволяют соединениям с низкой молекулярной массой проходить через мембрану, в то же время препятствуя соединениям с высокой молекулярной массой делать это. К низкомолекулярным видам относятся не только ионы пищевых солей, но и низкомолекулярные материалы, экстрагированные из исходного материала, такие как углеводы, пептиды, пигменты и антипитательные факторы, а также любые низкомолекулярные формы белка. Предел пропускания мембран по молекулярной массе обычно выбирается с учетом необходимости удерживания значительной доли белка в растворе, в то же время давая возможность загрязняющим веществам свободно проходить, и определяется материалом и конфигурацией мембран.

В зависимости от температуры, используемой на стадии концентрирования, концентрированный белковый раствор можно нагревать до температуры по меньшей мере от около 20°С до около 60°С, предпочтительно от около 25°С до около 40°С, с целью снижения вязкости концентрированного белкового раствора, что повышает эффективность последующей стадии разбавления и образования мицелл. Концентрированный белковый раствор не следует нагревать до температуры, выше которой температура концентрированного белкового раствора будет позволять мицеллам белка образовываться при разбавлении концентрированного белкового раствора охлажденной водой. Концентрированный белковый раствор, при необходимости, может подвергаться последующей операции обезжиривания, как описано в патентах "Murray II".

Концентрированный белковый раствор, полученный на стадии концентрирования и, при необходимости, стадии обезжиривания, разбавляется затем с целью вызвать образование мицелл путем добавления концентрированного белкового раствора к достаточному для достижения требуемой степени разбавления объему воды. Степень разбавления концентрированного белкового раствора может колебаться в зависимости от доли белка канолы, которую желательно получить по мицеллярному механизму, и доли, получаемой из надосадочной фазы. Обычно чем выше уровень разбавления, тем большая доля белка канолы остается в водной фазе.

При необходимости получения максимально возможного количества белка по мицеллярному механизму концентрированный белковый раствор следует разбавлять приблизительно в 15 раз или меньше, предпочтительно приблизительно в 10 раз или меньше.

Объем воды, в который подается концентрированный белковый раствор, имеет температуру ниже приблизительно 15°С, обычно от около 3°С до около 15°С, предпочтительно ниже приблизительно 10°С, поскольку именно при такой температуре при указанной степени разбавления обеспечивается повышенный выход белкового изолята в виде белковой мицеллярной массы.

Разбавление концентрированного белкового раствора и, как следствие, уменьшение его ионной силы служат причиной образования похожей на муть массы из прочно связанных молекул белка в виде дискретных белковых капель в мицеллярной форме. Белковым мицеллам дают отстояться с образованием агрегированной, коалесцирующей, плотной, аморфной, клейкой белковой мицеллярной массы, похожей на клейковину. Осаждение можно ускорить, например, центрифугированием. При таком индуцированном осаждении снижается содержание жидкости в белковой мицеллярной массе, т.е. снижается ее влагосодержание от около 70 мас.% - около 95 мас.% до обычно около 50 мас.% - около 80 мас.% общей массы. Снижение влагосодержания мицеллярной массы таким путем влечет за собой и уменьшение содержания окклюдированной соли в мицеллярной массе и, следовательно, содержания соли в сухом изоляте.

Комбинация параметров процесса концентрирования белкового раствора до содержания белка по меньшей мере около 200 г/л и степени разбавления менее 15 обеспечивает более высокий выход, зачастую значительно более высокий выход белка, в смысле извлечения белка в виде белковой мицеллярной массы из исходного экстракта муки, и значительно более чистые изоляты в смысле содержания белка, чем достигаются при использовании любого из ранее упомянутых способов из уровня техники ("Murray IA", "Murray IB" и "Murray II).

Осевший изолят в виде аморфной, агрегированной, клейкой, студенистой, похожей на клейковину, белковой массы, обозначенной термином "белковая мицеллярная масса", или БММ, отделяется от остаточной водной фазы, или надосадочной фазы, например, декантацией остаточной водной фазы с осажденной массы или центрифугированием. БММ может использоваться во влажном состоянии или может быть высушена любым, пригодным для этих целей способом сушки, например, распылительной сушкой, сублимационной сушкой или вальцевой вакуум-сушкой. Сухая БММ имеет высокое содержание белка, свыше приблизительно 100 мас.% в сухом веществе (по Кьельдалю N × 625), причем в основном неденатурированного (по данным дифференциальной сканирующей калориметрии). Сухая БММ, полученная из муки из жиросодержащих семян масличных культур, имеет также низкое остаточное содержание жира, которое может быть менее приблизительно 1 мас.% при использовании способа, описанного в патентах "Murray II".

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, в частности применительно к белку из семян канолы, было установлено, что надосадочная фаза со стадии образования и осаждения БММ содержит значительное количество белка канолы, не осаждающегося на стадии разбавления. Ранее в патентах "Murray IA", "Murray IB" и "Murray II" не предлагалось предпринять попытку извлечения дополнительного белка из надосадочной фазы, и в уровне техники не сообщалось о потенциальном содержании белка в указанной фазе. В соответствии с данным аспектом настоящего изобретения предпринимаются шаги по извлечению белка канолы из надосадочной фазы.

В таком процессе надосадочная фаза со стадии разбавления, после отделения БММ может подвергаться концентрированию, с целью повышения концентрации белка в ней такое концентрирование может осуществляться с применением любой, пригодной для этой цели селективной мембранной технологии, например ультрафильтрации, с использованием мембран с соответствующим пределом пропускания по молекулярному весу, позволяющим низкомолекулярным веществам, включая пищевую соль и другие небелковые низкомолекулярные компоненты, экстрагирующиеся из исходного сырья, проходить через мембрану, при этом удерживая белок канолы в растворе. Можно использовать ультрафильтрационные мембраны с пределом пропускания по молекулярной массе от 3000 до 10000 дальтон в зависимости от материала и конфигурации мембран. Концентрирование надосадочной фазы указанным методом позволяет снизить также объем жидкости, который необходимо высушить для извлечения белка, и, следовательно, энергозатраты на сушку. Обычно надосадочная фаза концентрируется перед сушкой до содержания белка от около 100 до около 400 г/л, предпочтительно от около 200 до около 300 г/л.

Сушка концентрированной надосадочной фазы до сухого вещества может осуществляться любым подходящим способом, например распылительной сушкой, сублимационной сушкой или вальцевой вакуум-сушкой, с получением дополнительного белкового изолята канолы. Такой дополнительный изолят белка канолы имеет высокое содержание белка - обычно более приблизительно 90 мас.%(по Кьельдалю N × 6,25), и преимущественно является неденатурированным (по данным дифференциальной сканирующей калориметрии). При необходимости влажная БММ может быть объединена с концентрированной надосадочной фазой до высушивания объединенных белковых потоков любым подходящим способом с получением объединенного изолята белка канолы. Комбинированный изолят белка канолы имеет высокое содержание белка, выше приблизительно 90 мас.%(по Кьельдалю N×6,25) и является главным образом не денатурированным (по данным дифференциальной сканирующей калометрии).

Согласно другому альтернативному способу только часть концентрированной надосадочной фазы можно смешать по меньшей мере с частью БММ и полученную смесь подвергнуть сушке. Оставшуюся часть концентрированной надосадочной фазы можно высушить, равно как и любую оставшуюся часть БММ. Кроме того, можно смешивать в любом требуемом соотношении высушенную БММ и высушенную надосадочную фазу.

Действуя таким образом, можно извлечь несколько видов белковых изолятов канолы - в виде сухой БММ, в виде сухой надосадочной фазы и в виде сухой смеси из БММ и надосадочной фазы, взятых в различных соотношениях по массе, обычно от 5:95 до 95:5, что может быть желательно для достижения различных функциональных и питательных свойств.

В качестве альтернативы разбавлению концентрированного белкового раствора охлажденной водой и обработке полученных осадка и надосадочной фазы, как описано выше, извлечение белка из концентрированного белкового раствора можно проводить методом диализа концентрированного белкового раствора с целью снижения содержания соли в нем. Снижение содержания соли в концентрированном белковом растворе приводит к образованию белковых мицелл в диализных трубках. После диализа можно проводить осаждение белковых мицелл, их сбор и сушку, как описано выше. Надосадочную фазу со стадии осаждения белковых мицелл можно обрабатывать, как описано выше, для извлечения из нее дополнительного белка. Альтернативно можно высушивать напрямую содержимое диализных трубок. Эта последняя альтернативная процедура полезна для получения небольшого количества белка в лабораторных масштабах.

Описание предпочтительного воплощения

На чертеже представлена схема технологического процесса согласно одному из воплощений изобретения. Мука из семян канолы и водная экстракционная среда подаются по трубопроводу 10 в экстрактор 12, где осуществляется экстракция белка из муки из масличных семян и образование водного белкового раствора. Кашица из водного белкового раствора и остаточной муки из масличных семян подается по трубопроводу 14 на ленточный вакуум-фильтр 16 для отделения остаточной муки из масличных семян, удаляемой по трубопроводу 18. Водный белковый раствор подается затем по трубопроводу 20 на осветление 22, где водный белковый раствор центрифугируют и фильтруют для удаления тонкодисперсных частиц, которые отводятся по трубопроводу 24.

Осветленный водный белковый раствор прокачивается по трубопроводу 26 через ультрафильтрационную мембрану 28 с получением концентрированного белкового раствора в качестве ретентата в трубопроводе 30, тогда как пермеат отводится по трубопроводу 32. Концентрированный белковый раствор поступает в осадочный чан 34, куда подается охлажденная вода по трубопроводу 36. Белковая мицеллярная масса, образующаяся в осадочном чане 34, отводится по трубопроводу 38 и подается в распылительную сушилку 40 для получения сухого белкового изолята канолы 42.

Надосадочная фаза из осадочного чана 34 отводится по трубопроводу 44 и подается насосом через ультрафильтрационные мембраны 46 с получением концентрированного белкового раствора в качестве ретентата в трубопроводе 48, тогда как пермеата отводится по трубопроводу 50. Концентрированный белковый раствор поступает на сушку в распылительную сушилку 52 с получением дополнительного сухого белкового изолята канолы 54.

В качестве альтернативы концентрированный белковый раствор в трубопроводе 48 может поступать по трубопроводу 56 для смешивания с белковой мицеллярной массой перед тем, как смесь затем высушивается в распылительной сушилке 40.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

Данный пример иллюстрирует способ согласно изобретению.

′а′ кг муки из семян канолы промышленного производства добавляли к ′б′ литров 0,15 М раствора NaCl при комнатной температуре и перемешивали в течение 30 минут для получения водного белкового раствора с содержанием белка ′в′ г/л. Остаточную муку канолы удаляли и промывали на ленточном вакуум-фильтре. Полученный белковый раствор осветляли центрифугированием с получением ′г′ литров осветленного белкового раствора с содержанием белка ′д′ г/л.

Объем раствора белкового экстракта, или аликвотной пробы (′е′ л) раствора белкового экстракта, сокращали до ′ж′ литров путем концентрирования в ультрафильтрационной системе с использованием мембран с пределом пропускания по молекулярной массе ′з′ дальтон. Полученный концентрированный белковый раствор имел содержание белка ′и′ г/л.

Концентрированный раствор при ′к′ °С разбавляли водой с температурой 4°С в соотношении ′л′. Сразу происходило образование белой мути из белковых мицелл, которой давали осесть. Удаляли верхний слой воды, использованной для разбавления, а осевшую вязкую, клейкую массу (БММ) извлекали со дна емкости с выходом по отношению к экстрагированному белку ′м′ мас.% и высушивали. Установлено, что высушенный белок содержал ′н′ мас.% белка (N × 6,25) в сухом веществе. Продукту присваивали обозначение ′о′. Параметры от ′а′ до ′о′ приводятся в таблице I.

Таблица I
о	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к	л	м	н
CPIA06-13	300	2500	13,0	1160	10,5	(1)	13	30000	303	(2)	1:10	(2)	106,5
BW-AH12-G 16-01	225	1500	19,6	(2)	17,5	600	30	3000	245	30	1:15	(2)	104,1
BW-AL016-К15-01(3)	1200	8000	14,9	(2)	10,4	400	40	10000	257	30	1:15	46	106,9
CPI-A06-33	300	2000	10,8