FI93511C

FI93511C - Menetelmä heraproteiinia sisältävien tuotteiden käsittelemiseksi

Info

Publication number: FI93511C
Application number: FI875192A
Authority: FI
Inventors: Carl-Olof Mellqvist; Ann Mellqvist
Original assignee: Albuglobe Ab
Priority date: 1986-11-25
Filing date: 1987-11-24
Publication date: 1995-04-25
Also published as: JPS63160555A; NO874899D0; EP0269593A3; NO167783B; FI875192A; DE3777101D1; SE8605045D0; SE459140B; DK616887A; SE8605045L; EP0269593B1; ES2039263T3; EP0269593A2; FI875192A0; NO874899L; ATE72937T1; CA1334635C; AU607721B2; NZ222592A; NO167783C

Description

93511

Menetelmä heraproteiinia sisältävien tuotteiden käsittelemiseksi Tämä keksintö liittyy menetelmään heraproteiinia sisältävien tuotteiden käsittelemiseksi tarkoituksella helpottaa rasvojen erottamista niistä ja sellaisen tuotteen tuottamiseksi, jonka makua ja säilytyskestävyyttä on parannettu.

Hera on juuston valmistuksessa saatu jäännöstuote, ja sillä on suuren vesipitoisuutensa takia vähäinen taloudellinen arvo. Heran tyypillinen koostumus pienin poikkeuksin on seu-raava:

Proteiinia 0,6 %

Muita typpiyhdisteitä 0,2 %

Maitosokeria 4,6 %

Tuhkaa 0,6 %

Vettä 94,0 %

Yllä oleviin lukuihin sisältyy noin 0,1 - 0,2 %:n rasvasisältö riippuen siitä, minkä tyyppisen juuston valmistuksesta hera on toimitettu. Jos hera on kuivattu, so. vesipitoisuutta on pienennetty vain muutamaan prosenttiin, voi rasvapitoisuus silloin nousta 3 %:iin.

Herassa olevien proteiinien ravintoarvo on korkeimpia tunnettuja, ja nykyisin käytetään teollisesti monia menetelmiä proteiinijakeen erottamiseksi ja tiivistämiseksi. Yleisin menetelmä on ultrasuodatus, jolla tyypillisestä herasta erotetaan maitosokeri, mineraalit (kivennäiset) ja vesi, ja yleinen kuivattu proteiinituote sisältää jopa noin 80 % proteiinia. Kun rasvajaetta ei voi erottaa proteiinitiivisteestä ilman suuria proteiinihäviöitä, on 80 % proteiinia sisältävän pulverin rasvapitoisuus noin 7 %. Tällainen rasvamäärä aiheuttaa tavallisesti makuongelman, kun tuote saa luonteenomaisen, vähemmän miellyttävän maun, jota on hyvin vaikea peittää. Tuote osoittaa myös huonoa varastointikestävyyttä, 9351 1 _ Τ' 2 joka on suuri ongelma. Tämän vuoksi on toivottavaa kyetä löytämään menetelmä, joka helpottaa proteiinitiivisteessä olevan rasvapitoisuuden pienentämistä minimiin, ja joka antaa maultaan ja säilytyskestävyydeltään parannetun tuotteen.

Heraproteiinitiivisteiden käyttö ravintoaineissa perustuu niiden toiminnallisiin, so. emulgoiviin ja viskoosisuuteen vaikuttaviin ominaisuuksiin, kuin myös tiivisteen ravitsemuksellisiin ominaisuuksiin. Proteiinien talteenottokustan-nukset nousevat kuitenkin korkeiksi, koska tarvitaan melkein 200 litraa heraa l:n proteiinikilon saamiseksi, ja sen seurauksena sen yleisin käyttö on sairaalahoidon ja terveydenhoidon alueella proteiinilisäaineena. Rasvapitoisuutta minimiin pienentämällä paranisivat käytön taloudelliset edellytykset tuotteen käyttämiseksi yleisesti proteiinilisäaineena tavanomaisissa ravintoaineissa.

Tyypillisen heran tavanomainen keskipakoiserotus esim. mai-toseparaattorissa voi pienentää rasvapitoisuuden noin 0,05 %:n jäännösmäärään, joka merkitsee noin 1,5 %:n rasvapitoisuutta kuivatussa herassa.

Heran ultrasuodatuksella suoritetun tiivistämisen jälkeen ei rasvan poistoa ole mahdollista suorittaa keskipaikoiserotuk-sella heraproteiinitiivisteen fysikaalisista ominaisuuksista johtuen. Jos heraa käsiteltäisiin normaalia voimakkaammin esim. pidemmällä viipymisajalla separaattorissa, tai käytettäisiin suurempia G-voimia käyttäviä ultraseparaattoreita, voitaisiin kyllä erottaa rasva, mutta siihen liittyisi suuria proteiinihäviöitä.

Näin ollen esillä oleva keksintö koskee menetelmää heraproteiinia sisältävien tuotteiden käsittelemiseksi, jotta helpotettaisiin rasvan erottamista niistä alistamalla herapro-teiinituote osittaiseen hydrolyysiin ainakin yhden proteo-lyyttisen entsyymin avulla, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että hydrolyysi suoritetaan siten, että saavutetaan hydrolysointiaste, joka on 0,2-4, hydrolysointilämpötilan 9351 1 3 ollessa yli 15°C, minkä jälkeen läsnä oleva rasva eristetään ja poistetaan. Hydrolysointiaste on edullisesti noin 0,5 -4,0.

Tämän keksinnön avulla tuotetulla proteiinituotteella on jäljellä toiminnalliset ominaisuutensa, ja se tuottaa veden kanssa kirkkaan, hieman läpikuultamattoman liuoksen. Edelleen on proteiinituote vatkattavissa kiinteään muotoon, ja se voi siinä suhteessa korvata munanvalkuaisen (albumiinin). Tämän lisäksi ovat sen emulgointiominaisuudet erinomaiset, samoin kuin myös sen maku, ja siitä voidaan näin valmistaa erittäin tiivistettyjä proteiinitahnoja.

Tämän keksinnön menetelmässä aloitetaan mieluiten heraproteiineista, ja mieluiten heraproteiinitiivisteen muodossa olevista siinä tarkoituksessa, että vältyttäisiin liiallisen veden käsittelyltä, jolloin heraproteiinitiiviste on saatu tavanomaisella tavalla, kuten ultrasuodatuksella, ja prote-iinitiivisteellä on tällöin kuiva-ainepitoisuus, joka on 15-50 %, mieluiten 20-35 %. Heraproteiinit alistetaan entsy-maattiseen hydrolyysiin proteolyyttisen entsyymin tai pro-teolyyttisten entsyymien seoksen avulla kunnes edellä mainittu hydrolysointiaste on saavutettu. Ilmaisu "hydrolysointiaste" (jäljempänä merkitty DHrlla) on määritetty niiden peptidisidosten määräksi prosentteina, jotka ovat lohjenneet hydrolyysin vaikutuksesta. On yleisesti tunnettua, että proteiineja hydrolysoitaessa tulee katkera maku. Tämän sanotaan johtuvan tosiasiasta, että tällöin vapautuu hydrofobisia aminohappoja tai peptidipäitä, jotka vaikuttavat näin, kun proteiinia on hydrolysoitu määrättyyn määrään. Heraproteiineja hydrolysoitaessa on DH:n arvon 4-5 ylittävässä hydro-lysoinnissa katkeruus hyvin selvää. Tämä on hyvin kohtuullinen hydrolysointiaste. On kuitenkin hyvin hämmästyttävää havaita, että hydrolysointiaste DH välillä 0,2 - 4,0 ja vielä mielummin välillä noin 0,5 - 4,0 antaa niin voimakkaan vaikutuksen, että rasva voidaan poistaa heraproteiineista tavanomaisin keinoin, kuten esim. keskipakoiserotuksella.

9351 1 4

Menetelmän hydrolysointiolosuhteet, kuten käytetyn entsyymin tyyppi, entsyymin määrä, hydrolysointilämpötila, hydroly-sointiaika ja pH eivät ole keksinnölle kriittisiä niin kauan kuin voidaan saavuttaa haluttu hydrolysointisaste. Ammattimiehelle on yksinkertaisten esikokeiden tai kokemusperäisen tiedon kautta selvää, mitä olosuhteita on käytettävä ja mitkä olosuhteet ovat prosessille edullisimpia. Menetelmässä käytettäväksi sopivia entsyymejä on kaupallisesti saatavana, ja keksintöä rajoittamattomia esimerkkejä niistä on Bacillus subtilis'ista valmistettu proteolyyttinen entsyymi (NeutraseR 0,5L) ja proteolyyttinen entsyymi, joka on valmistettu Bacillus licheniformis'ista (AlcalaseR0,6L) . Lisäesimerkkejä ovat Pepsin 1 %, 50°C ja 1 tunti; Papain 3000 1 %, 40°C ja 2 tuntia; Chymotrypsin, 1 %, 40°C ja 1 tunti; Pankreatin 4NE 1 %, 40°C ja 1 tunti; kaikki pH:ssa 7; Aspergillus oryzae var.'ista valmistettu entsyymiseos, pH 9, 1 %, 55°C ja 90 minuuttia, joka inaktivoidaan pH:ssa 4 68°C:ssa 1 tunti.

Neljä ensin mainittua inaktivoidaan myös pH.-ssa 4. Nämä olosuhteet ja tämä menetelmä on, kuten edellä mainittiin, kaikille tyypeille. Entsyymien seos on myös mahdollinen. Hydro-lysointi lopetetaan kun haluttu hydrolysoitumisaste on saavutettu, ja se voidaan tehdä tavanomaisella tavalla, esim. inaktivoimalla entsyymi laskemalla pH 4:ään, tai kuumentamalla hydrolyysiliuosta, jolloin jälkimmäisessä tapauksessa on varottava vaikuttamasta haitallisesti proteiineihin. Tämän jälkeen voidaan rasva poistaa keskipakoiserotuksella. Olematta teoriaan sidottu on uskottavaa, että heraproteiinien hydrolyysi johtaa sellaiseen muutokseen proteiinien emulgointiominaisuuksissa, että rasvojen erottaminen keskipakoiserotuksella on yksinkertaistunut huomattavasti. Tämän keksinnön menetelmän keinoin ei ole vain tuotettu maultaan parannettu ja säilytyskestävyydeltään parannettu tuote, vaan myös vähennetty odotetut proteiinihäviöt minimiin. Keksintö tekee nyt mahdolliseksi hyödyntää heran korkealaatuiset proteiinit lisäämään tavallisten ravintoaineiden ravintosisältöä makuongelmia aiheuttamatta. On myös helppo syödä proteiinituotteita, joissa on erittäin suuret proteiinipitoisuudet. Tämä on tällä alalla suuri edistys.

9351 1 5

Vaikka tämän keksinnön ensisijainen lähtöaine on heraprote-iinitiiviste, voidaan tässä käyttää kaikkia heralaatuja, kuten tyypillistä suoraan juuston valmistuksesta saatua heraa niin makean kuin happamankin heran muodossa, tiivistettyä heraa, joka on paremminkin osittain kuivattua heraa, ja heraproteiinitiivistettä, joka on heraproteiinilaatu, jonka maitosokeria on vähennetty. Tyypillinen hera, niin kutsuttu luonnollinen hera esiintyy myös maitosokerista köyhdytettynä muunnelmana.

Keksintöä kuvataan nyt yksityiskohtaisemmin esimerkkeihin viitaten, joita ei ole pidettävä keksintöä rajoittavina.

Esimerkki 1

Heraproteiinitiivistettä, jonka kuiva-ainepitoisuus oli 22,5 %, proteiinisisältö 15,2 % ja rasvasisältö 1,6 %, käsiteltiin lämpötilassa 50°C 20 minuutin ajan pH-arvossa 8 käyttämällä Bacillus licheniformis'ista valmistettua ja kauppanimellä AlcalaseR0,6L myytävää proteolyyttistä entsyymiä. Entsyymin määrä oli 1,5 % proteiiinin kuiva-aineesta laskettuna. 20 minuutin hydrolysoinnin jälkeen hydrolysoin-tiaste oli DH 2,2. Entsyymin pH:ta 4:ään 60 minuutiksi laskemalla suoritetun ensyymin tehottomaksi tekemisen jälkeen erotettiin rasva keskipakoiserotuksella tavanomaisella mai-toseparaattorilla. Keskipakoiserotuksen päättämisen jälkeen ylsi jäännösrasvapitoisuus 0,06 %:n määrään. Tämän jälkeen proteiinin tiivistystä jatkettiin ultrasuodatuslaitteessa, kunnes oli saatu kuiva-ainepitoisuudeltaan 39-%:inen tuote. Loppuvaiheen aikana lisättiin demineraloitua vettä, ja tiivistäminen tapahtui dialyysillä. Saadun kuivatun jauheen proteiinisisältö oli 98 % kuiva-ainesisällöstä, ja rasvapitoisuus oli 0,5 %. Maku oli täysin neutraali.

Näin saatua proteiinituotetta koestettiin vatkauskokeessa tarkoituksella koestaa proteiinin toiminnalliset ominaisuudet. Tällöin käytettiin kahta erilaista koetta, nimittäin a) vaahdotuskoetta, jossa 18 g ll-%:ista proteiiniliuosta vis-

- I

9351 1 6 pattiin 3 minuuttia. Tämän keksinnön proteiini antoi 180 cm3 vaahtoa verrattuna samaan painomäärään albumiinia (munanvalkuaista) , joka antoi 175 cm3. 30 minuutin kuluttua kummatkin vaahdot olivat pienentyneet 30 ml:ksi, ja b) vatkauskoetta, jossa mitattiin tiheyden käänteisarvo (ml/g). Tällöin 11-%:ista liuosta vatkattiin 3 minuuttia, minkä jälkeen määritettiin ml/g-suhde kuin myös sen väheneminen. Tulokset ilmoitetaan alla olevassa taulukossa.

Taulukko Vähenemä 30 minuutin kuluttua

Tuote ml/g ml

Keksinnön proteiini 10,2 8

Albumiini 10,0 12

Keksinnön proteiini + sama painomäärä sokeria 3,1 4

Albumiini + sama paino- määrä sokeria 3,5 2

Kuten taulukosta ilmenee, ovat saadun proteiinituotteen toiminnalliset ominaisuudet samanveroisia albumiinin kanssa, tai jopa paremmat.

Toisia tämän keksinnön tuotteen toiminnallisia ominaisuuksia on, että se antaa miltei kirkkaan vesiliuoksen, joskus se voi tulla hieman läpikuultamattomaksi (siniseksi), että se toimii emulgoijana, siitä voidaan helposti valmistaa majoneesia, siitä voidaan valmistaa suuria proteiinipitoisuuksia sisältäviä tahnoja ja niitä voidaan nauttia suun kautta ilman mitään makuongelmia.

Esimerkki 2

Heraproteiinitiivistettä, jonka kuiva-ainepitoisuus oli 35,1 % ja proteiinisisältö 27,0 % ja rasvasisältö 2,8 %, käsiteltiin Bacillus subtilis'ista valmistetulla ja kauppanimellä Neutrase* 0,5L myytävällä proteolyyttisellä entsyymillä. Ent- 9351 1 7 syymin määrä oli 2 % kuivasta proteiinisisällöstä laskettuna. Hydrolyysi tapahtui 20°C ja pH oli 7,0. 70 minuutin re-aktioajan jälkeen oli hydrolysointiaste DH 1,2. Silloin entsyymi inaktivoitiin laskemalla pH 4:ään 1 tunniksi, liuos neutraloitiin ja rasva separoitiin tavanomaisella tavalla 0,06 %:n jäännösmäärään. Saatiin kuiva jauhe, joka sisälsi 83,9 % proteiinia kuiva-aineesta laskettuna ja 0,18 % rasvaa. Maku oli neutraali, ja proteiinituote oli helposti vatkattavaa ja se tuotti kestävän vaahdon.

Esimerkki 3

Toistettiin esimerkki 1 samoin edellytyksin, paitsi että hydrolysoinnin jälkeen hydrolysointiaste DH oli 4,1. Kuivan jauheen muodossa tuotteella on karvas maku, jota on hankala käsitellä.

Esimerkki 4

Toistettiin edellä oleva esimerkki 2 samoin edellytyksin mutta kuitenkin sillä poikkeuksella, että hydrolysointi tehtiin hydrolysointiasteeseen 0,52 asti. Tällöin proteiinihä-viöt ylittivät 5 %, mutta lopullisen tuotteen rasvasisältö oli vain 0,9 %. Vatkauskokeessa proteiinituote antoi kestävän vaahdon.

Esimerkki 5

Esimerkin 2 mukaista heraproteiinia käsiteltiin esimerkin 2 mukaisesti sillä poikkeuksella, että hydrolysointi suoritettiin vain hydrolysointiasteeseen DH = 0,15 saakka. Jäännös-rasvapitoisuus maitoseparaattorissa suoritetun keskipakois-erotuksen jälkeen oli 1,0 %. Saadulla proteiinilla oli yhä jäljellä toiminnalliset ominaisuutensa, ja se oli vatkattavissa.

8 93511

Esimerkki 6

Edellä oleva esimerkki 1 toistettiin kaikkine vaiheineen sillä poikkeuksella, ettei lisätty proteolyyttistä entsyymiä. Lopullinen kuiva proteiinituote ei osoittanut minkäänlaista hydrolysointiastetta, eikä siitä voitu erottaa pois yhtään rasvaa kun tuoteliuosta keskipakoiserotettiin ennen lopullista kuivausta. Lopullisen kuivatun tuotteen rasva-sisältö oli noin 7 %.

Edellä olevien esimerkkien perusteella on ilmeistä, että DH-alue 4,Oraan saakka on kriittinen tämän keksinnön menetelmälle, ja että tavanomaisesti tuotetun heraproteiinitiivis-teen ollessa kyseessä rasvapitoisuutta on alennettu noin 7 %:sta rasvapitoisuuteen, joka on suuruusluokaltaan 0,2 - 1,0 % kun kyseessä on tämän keksinnön mukainen tuote.

Tällä rasvapitoisuuden alentamisella on saatu pienin tai olemattomin proteiinihäviöin organoleptisesti edullinen keksinnön mukainen tuote, jota tuotetta voidaan käyttää ravintoaineissa täysmittaisena proteiinilisänä kuin myös korkealaatuisissa eläinten rehuissa, erityisesti suuria proteiini-lisiä tarvitsevien nuorten eläinten korkealuokkaisissa rehuissa, tai korkealaatuisena proteiinilisänä.

Claims

9351 1

1. Menetelmä heraproteiinia sisältävien tuotteiden käsittelemiseksi, jotta helpotettaisiin rasvan erottamista niistä alistamalla heraproteiinituote osittaiseen hydrolyy-siin ainakin yhden proteolyyttisen entsyymin avulla, tunnettu siitä, että hydrolyysi suoritetaan siten, että saavutetaan hydrolysointiaste, joka on 0,2-4, hydrolysointilämpöti-lan ollessa yli 15°C, minkä jälkeen läsnä oleva rasva eristetään ja poistetaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että heraproteiinituote muodostuu heraproteiinitii-visteestä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että heraproteiinitiivisteen kuiva-ainepitoisuus ennen hydrolyysiä on 15-50 %, mieluiten 20-35 %.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hydrolyysi keskeytetään alentamalla pH, mieluiten pH 4:ään.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hydrolyysi suoritetaan lämpötilassa, joka on käytetyn entsyymin inaktivoitumislämpötilan alapuolella.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että proteolyyttistä entsyymiä käytetään proteiinin kuiva-aineesta laskettuna vähintään 0,5 paino-%, mieluiten 1,5-2 paino-%.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hydrolysointiaste on 0,5-4. 93511