来源于谷粒和含油种子的功能分离物的温和分级法制造技术

本发明专利技术涉及一种从诸如含油种子、豆类和谷粒的植物源材料提取天然蛋白质的方法。本发明专利技术中所提及的天然蛋白质以其非变性状态存在于源材料中，即，以其在食品工业中的应用相关的功能性质如溶解性被保持并且不受加工条件损害。本发明专利技术中所提及的源材料是属于植物来源的并且典型地含有大量(>5重量％)的天然油和脂质。本发明专利技术还涉及一种用于实施该方法的装置和通过本发明专利技术的方法可获得的天然蛋白质。

A mild classification of functional isolates derived from grains and oil-bearing seeds

The present invention relates to a method for extracting natural proteins from plant source material such as oil seeds, beans and grains. The natural proteins mentioned in the present invention are present in the source material in their non denatured state, i.e., functional properties related to their application in the food industry, such as solubility, are preserved and are not impaired by the processing conditions. The source material referred to in the present invention belongs to plant origin and typically contains large amounts (> 5 wt.%) of natural oils and lipids. The invention also relates to a device for carrying out the method and to natural proteins obtained by the method of the invention.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】来源于谷粒和含油种子的功能分离物的温和分级法专利
本专利技术涉及从诸如含油种子、豆类和谷粒的植物源材料提取天然蛋白质的方法。本专利技术中所提及的天然蛋白质以其非变性状态存在于源材料中，即，以其食品工业中的应用相关的功能性质，如溶解性，被保持并且不被加工条件折损。本专利技术中所提及的源材料是属于植物来源的并且典型地含有大量(>5重量％)的天然油和脂质。本专利技术还涉及用于实施该方法的装置和通过本专利技术的方法可获得的天然蛋白质。专利技术背景在增长的世界人口的推动下，对于可食用蛋白质的全球需求正在稳步增加。该趋势被发展中国家增长的人均收入进一步加强。许多研究都表明使用植物蛋白质，即来自植物来源的源材料的蛋白质，作为人类饮食中的重要组分的优势。在温室气体排放和稀缺资源如土地、水和能量的使用方面，植物蛋白质的生产典型地比动物蛋白质的生产更加可持续。因此，植物蛋白质使用的增加将显著地有助于未来更多可持续的蛋白质供应。植物蛋白质的主要来源是豆类诸如大豆、豌豆、蚕豆，含油种子诸如油菜籽、向日葵，以及谷类诸如小麦和玉米。为了增加人类饮食中的植物蛋白质的使用，从植物中分离蛋白质的方法需要被开发并以工业规模推广应用。挑战是获得(可食用)蛋白质分离物，其具有高纯度(即，脂肪含量低且不含有抗营养因子)并且具有保留的期望的蛋白质的功能性质，诸如溶解性、形成稳定泡沫的能力、形成凝胶的能力以及吸收水和吸收脂肪的能力和容量(capacity)。用于从诸如含油种子的粗植物蛋白质源除去内源性油和脂质的现有技术通常意味着使用低沸点的有机溶剂，诸如丁烷或己烷。在油/脂质提取之后，在剩下的粗植物蛋白质源的富蛋白质级分中的这样的溶剂的残留物必须随后通过在有时被称为去溶剂-烘烤的专门设计的步骤中使用热被去除，在该步骤中使用高温和蒸汽来去除溶剂。遗憾的是，这样的苛刻的条件可能显著地限制蛋白质随后的提取能力和所得的功能性。也就是说，通常应用的脂质/油提取方法导致具有对食品工业低价值的非天然蛋白质。使诸如含油种子粕的植物蛋白质源材料经受己烷和去溶剂-烘烤处理导致存在于源材料中的蛋白质与抗营养因子诸如酚类化合物和植酸的不可逆的相互作用。这些相互作用提供了关于在蛋白质分离的后续过程中这些抗营养因子的去除的困难。由于现有技术中所描述的常规技术并未提供从源材料的蛋白质组分分离脂肪而不折损蛋白质的功能性质的有效方法，因此植物蛋白质源材料中脂肪的存在造成对处理设备(processor)的极大挑战。如果应用用于提取蛋白质的常规技术，诸如在搅拌容器中将源材料与提取溶剂集中混合和搅拌，则油和脂质典型地与蛋白质共提取。当在提取过程中油和脂质从源材料中被释放时，油和脂质形成由存在于源材料中的蛋白质稳定的乳状液。应用现有技术中描述的用于分离蛋白质的技术，诸如用于处理大豆粕的那些技术，会导致脂肪与蛋白质一起浓缩。存在于最终分离物中的脂肪严重地损害蛋白质的功能性，这是因为其也能够导致酸败和其他与脂肪有关的问题，包括较差的溶解性、结块以及变色。专利申请US005844086A提出了一种从具有高至10％的脂肪含量的卡诺拉(canola)的油饼中分离蛋白质的方法概念，该方法包括诸如以下的步骤：在盐溶液中从卡诺拉饼中提取蛋白质，压缩、离心、精滤(finefiltration)、超滤，与稀释和冷冻中间过程液体以通过倾析除去脂肪层相结合。尽管这样的方法能够潜在地应用于尚未用己烷处理的油饼，但是由于该多步骤方法，其并未提供能够易于以工业规模实施的解决方案。另外，值得注意的是，默里(Murray)方法意味着使用传统提取技术，从而包括使用有机溶剂的提取步骤并且包括去溶剂-烘烤步骤。在WO2013/013949中，提供了一种用于从油饼分离蛋白质的蛋白质分离方法，包括如下步骤：用水溶液提取蛋白质，浓缩并且加入水溶性有机溶剂以获得蛋白质沉淀物。蛋白质的提取是通过提供粗植物蛋白质源在水中的悬浮液并搅拌该悬浮液来实施的。通过搅拌施加于蛋白质源的剪切应力引起脂质从源材料的释放以及难以在后续的方法步骤中从提取物分离的脂肪和蛋白质的稳定乳状液的形成。当在搅拌的容器中提取的常规技术以工业规模应用时，这种现象将特别严重，这是因为在现有技术中已知，在大规模搅拌容器中的剪切速率达到100-1000/秒的水平[CamperiA.etal.,2008；CartaG,Jungbauer,2010]。在WO2014/147068中，提供了一种蛋白质分离方法，用以从油饼分离蛋白质，所述方法包括如下步骤：对含油种子粕进行重力引起的固-液提取并且可选地收集产生的中间水性蛋白质溶液。按照WO2014/147068的方法，用于分离蛋白质级分的多组件系统包括4个泵单元和两个容器。在蛋白质分离过程期间，应用了相对大体积的水溶液。目前的方法和装置均具有一个或更多个如上文所例证的缺点。在多种传统方法中，当植物源材料经受蛋白质提取方法处理时，蛋白质的天然构象未被保留。用于从植物源获得蛋白质提取物的方法的装置难以扩大规模，或者其必须以人工方式使用，从而在多种场合中，需要大量组件和大体积的溶剂。因此本领域正需要可扩大规模的方法和用于这样的可扩大规模的方法的合适的装置，以用于由诸如含油种子的植物源制备蛋白质提取物，所述蛋白质提取物包括其天然构象的蛋白质。该方法应当具有极温和的条件，从而使得在例如含油种子的起始材料中的蛋白质的天然构象完好无损。理想地，该方法消耗更少的溶剂，并且理想地，该装置包括有限数量的组件，即槽、泵等。
技术实现思路
本专利技术的第一方面涉及一种用于由含油种子的粕(粉，meal)或油饼(oilcake)制备蛋白质提取物的方法，其中所述方法包括：a)在容器中制备水溶液和来自含油种子的粉碎的粕或油饼的混合物，其中经粉碎的颗粒具有小于1000μm的平均粒度(d32)；b)借助在所述容器中提供的流产生装置在所述容器中创建所述粉碎的粕或油饼颗粒的流化床，并且使存在于所述粉碎的粕或油饼中的蛋白质的至少一部分溶解到所述水溶液中；c)借助在所述容器中提供的过滤装置，在流化床条件下从所述混合物中分离经溶解的蛋白质的至少一部分，使得获得蛋白质提取物。本专利技术提供了一种用于从诸如含油种子的植物源温和非变性的提取和分离蛋白质的改进的方法，由此从中提取蛋白质的源材料可以包含大量内源性油和脂质。该方法的目的是提取针对人类消费的天然蛋白质，即天然和可食用蛋白质。因此，本专利技术的方法保存了天然蛋白质的功能性质，并且本专利技术的方法避免了损害蛋白质提取物中的蛋白质的天然构象的处理步骤，诸如高于50℃的高温，低于4或高于10的极端pH，和蛋白质变性化合物或溶液的使用。本专利技术的一个目的是获得具有低含量脂肪和脂质的蛋白质的水性提取物，其中提取物中的蛋白质具有其天然构象。本专利技术的第二方面涉及通过根据本专利技术的方法可获得的蛋白质提取物。本专利技术的第三方面涉及一种用于由含油种子的粕或油饼制备蛋白质提取物29的装置1，所述装置包括闭合容器20、20a，所述闭合容器20、20a具有下部20’和上部20”，并且其中在所述容器的所述下部中定位有用于水溶液31的分配器32，所述分配器被布置成用于在第一方向从所述容器的所述下部到所述容器的所述上部产生水溶液的流，并且其中所述容器还包括至少一个过滤单元21，所述过滤单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于由含油种子的粕或油饼制备蛋白质提取物的方法，其中，所述方法包括：a)在容器中制备水溶液和来自含油种子的粉碎的粕或油饼的混合物，其中粉碎的颗粒具有小于1000μm的平均粒度(d32)；b)借助在所述容器中提供的流产生装置在所述容器中创建所述粉碎的粕或油饼颗粒的流化床，并且使存在于所述粉碎的粕或油饼中的蛋白质的至少一部分溶解到所述水溶液中；c)借助在所述容器中提供的过滤装置，在流化床条件下从所述混合物中分离经溶解的蛋白质的至少一部分，使得获得蛋白质提取物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.11 NL 20139601.用于由含油种子的粕或油饼制备蛋白质提取物的方法，其中，所述方法包括：a)在容器中制备水溶液和来自含油种子的粉碎的粕或油饼的混合物，其中粉碎的颗粒具有小于1000μm的平均粒度(d32)；b)借助在所述容器中提供的流产生装置在所述容器中创建所述粉碎的粕或油饼颗粒的流化床，并且使存在于所述粉碎的粕或油饼中的蛋白质的至少一部分溶解到所述水溶液中；c)借助在所述容器中提供的过滤装置，在流化床条件下从所述混合物中分离经溶解的蛋白质的至少一部分，使得获得蛋白质提取物。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粉碎的颗粒具有在800μm到1000μm之间的平均粒度(d32)。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粉碎的颗粒具有小于200μm的平均粒度(d32)。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述水溶液选自水或者水与小于20体积％的水溶性有机溶剂的混合物，所述水溶性有机溶剂选自醇和酮，优选地乙醇或丙酮，或者它们的混合物。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述水溶液还包括至少一种添加剂，所述添加剂选自无机盐、防腐剂诸如抗坏血酸、或它们的混合物。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述水溶液的pH是4至10，优选地6至8，更优选地6.5至7.5，最优选地约7。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述粉碎的粕或油饼由大豆、油菜籽、向日葵、亚麻、林诺拉、椰子、芥末籽粕、棉籽、谷粒、小麦、黑麦、燕麦、稻、米糠或豆类诸如豌豆或蚕豆制备。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述粉碎的粕或油饼是冷压榨的。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述粉碎的粕或油饼是非己烷处理的。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述水溶液的离子强度是0.05至0.6，优选地0.3至0.4。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤b)和c)期间的温度低于50℃，优选地在5℃到30℃之间，更优选地在10℃到25℃之间，最优选地在12℃到16℃之间。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤c)中，在流化床条件下通过来自所述流产生装置的水溶液的流的所选的剪切速率和所选的表观平均速度对蛋白质进行选择性分离，使得获得经富集的蛋白质提取物。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤c)中，借助过滤装置的分离是在低于20/秒的低剪切速率下，优选地在1到10/秒之间的低剪切速率下。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述粉碎的粕或油饼颗粒包括多于5重量％的脂质。15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述粉碎的粕或油饼颗粒包括在5重量％到60重量％之间的蛋白质，优选地在10重量％到40重量％之间的蛋白质。16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，用于创建所述粉碎的粕或饼颗粒的流化床的所述流产生装置被定位在所述容器的下部，使得形成所述水溶液的向上的流，所述向上的流创建颗粒的所述流化床。17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，来自所述流产生装置的水溶液的流具有0.1至10mm/秒、优选地0.5至5mm/秒的表观平均速度。18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述过滤装置包括过滤器，所述过滤器具有在4至200μm范围内的开口尺寸和在20％到50％之间的自由面积，更优选地所述过滤器具有在10至100μm范围内的开口尺寸和在30％到40％之间的自由面积，最优选地所述过滤器具有在40至100μm范围内的开口尺寸和在30％到40％之间的自由面积。19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述过滤装置包括由亲水材料制成的过滤器。20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述过滤器由不锈钢制成。21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述过滤装置被定位成与由所述流产生装置创建的水溶液的所述流相切。22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括步骤d)，其中所述蛋白质提取物经受离心步骤和/或使用...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·弗努克霍夫斯基，玛格达莱娜·科兹洛夫斯卡，
申请(专利权)人：纳培菲润生物科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：波兰,PL