脱除源于大豆的材料风味的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200410085167.9

申请日:

2004.09.03

公开号:

CN1596689A

公开日:

2005.03.23

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

A23J1/14; A23L1/20

主分类号:

A23J1/14; A23L1/20

申请人:

卡夫食品集团公司;

发明人:

A·阿卡舍; R·L·梅巴赫

地址:

美国伊利诺伊州

优先权:

2003.09.04 US 10/655259

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司

代理人:

李连涛;赵苏林

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内容摘要

源于大豆的材料如豆乳、豆粉、大豆浓缩物和大豆蛋白分离物是通过下列方式被去味的:调节该大豆材料的含水组合物的pH值至9到12来溶解大豆蛋白质并释放其中的风味化合物,然后让调节过pH值的组合物在风味化合物通过超滤膜的条件下通过具有分子量截留值最高为50,000道尔顿的超滤膜,留下截留的具有改善风味的大豆材料。

权利要求书

1.  一种制备去味的大豆蛋白材料的方法,该制备方法包括:
(a)制备含有可溶性大豆蛋白、风味化合物和不溶性物质的大豆材料的含水组合物;
(b)通过调节(a)中的含水组合物的pH值至大约9~12的范围内来溶解大豆蛋白,同时释放风味化合物;
(c)从(b)中的经pH值调节的含水组合物中分离出不溶性的材料以获得处理过的含水组合物;
(d)让(c)中调节过pH值的含水组合物通过分子量截留值最高为大约50,000道尔顿的超滤膜,同时维持pH值在大约9~12范围内,在合适的超滤条件下风味化合物通过膜,从而去除大豆原料的风味并且基本上截留了所有溶解的大豆蛋白;并且
(e)回收被超滤膜截留的溶解的大豆蛋白而得到去味的大豆蛋白材料。

2.
  权利要求1所述的方法,其中所述的大豆材料是下述物质中的至少一种:大豆乳、大豆蛋白分离物、大豆浓缩物和大豆粉。

3.
  权利要求1所述的方法,其中所述的大豆材料是大豆粉。

4.
  权利要求3所述的方法,其中所述的大豆材料是脱脂大豆粉。

5.
  权利要求2所述的方法,其中通过至少一次的离心操作将所述的不溶性的材料从经pH值调节的含水组合物中分离除去。

6.
  权利要求4所述的方法,其中通过至少一次的离心操作将所述的不溶性的材料从经pH值调节的含水组合物中分离除去。

7.
  权利要求5所述的方法,其中步骤(a)中的可溶性的材料的浓度在约1到约20%的范围内。

8.
  权利要求6所述的方法,其中步骤(a)中的可溶性的材料的浓度在约1到约20%的范围内。

9.
  权利要求5所述的方法,其中所述的超滤膜的分子量截留值的范围是大约1,000~50,000道尔顿。

10.
  权利要求6所述的方法,其中所述的超滤膜的分子量截留值的范围是大约1,000~50,000道尔顿。

11.
  权利要求9所述的方法,其中所述的超滤膜的分子量截留值的范围是大约1,000~30,000道尔顿。

12.
  权利要求10所述的方法,其中所述的超滤膜的分子量截留值的范围是大约1,000~30,000道尔顿

13.
  权利要求11所述的方法,其中在大约10~60℃温度范围内和合适的压力下进行超滤。

14.
  权利要求12所述的方法,其中在大约10~60℃温度范围内和合适的压力下进行超滤。

15.
  权利要求13所述的方法,其中所述的超滤膜是一种聚合物的、陶瓷的、或无机的膜。

16.
  权利要求14所述的方法,其中超滤膜是一种聚合物膜、陶瓷膜、或无机膜。

17.
  权利要求1所述的方法,其中所述的去味的大豆蛋白材料被进一步处理以除去水分而获得固态的去味的大豆蛋白材料。

18.
  权利要求5所述的方法,其中所述的去味的大豆蛋白材料被进一步处理以除去水分而获得固体形式的去味的大豆蛋白材料。

19.
  权利要求6所述的方法,其中所述的去味的大豆蛋白材料被进一步处理以除去水分而获得固体形式的去味的大豆蛋白材料。

20.
  权利要求1所述的方法,其中所述的去味的大豆蛋白材料被喷雾干燥以除去水分而获得固体形式的去味的大豆蛋白材料。

21.
  权利要求5所述的方法,其中所述的去味的大豆蛋白材料被喷雾干燥以除去中分以获得固态的大豆蛋白材料。

22.
  权利要求6所述的方法,其中所述的去味的大豆蛋白材料被喷雾干燥以除去水分而获得固体形式的去味的大豆蛋白材料。

说明书

脱除源于大豆的材料风味的方法
技术领域
本发明一般地涉及一种对源于大豆的材料进行加工以用于多种食品中的方法。更进一步说,本发明涉及一种大豆材料的去味方法,以使大豆材料在食品工业中在一个宽范围内被接受。
背景技术
近些年来,大豆蛋白因其应用后所取得的保健益处已经被广泛的应用于食品工业中。在一些应用中,大豆材料的味道并不是招人反感的味道。然而,在一些应用中,例如乳的替代品、饮料和类似产品,存在于大豆材料中的风味会阻止它们易于被消费者接受。因此,为了扩大大豆材料的应用范围,本申请的发明人试图找到一种减少大豆材料中风味组分量的方法。然而目前应用的从其他有机材料中分离风味化合物的方法未必会在大豆材料的处理中也取得成功。有机材料,正因为它们有复杂的组成,所以它们必须经过试验确定是否所有已经给出的处理它们的方法都可以达到满意的效果。
美国专利US4,477,480中披露了一种当前用于纯化有机材料方法的实例,在该专利中专利权人指出淀粉可以经碱处理以去除令人生厌的风味组分。在一个普通的被转让的专利美国专利US4,761,186中,超滤被用于纯化淀粉。在上述两个专利中,风味组分都被从淀粉中分离出来,在专利US4,477,480中通过溶解风味成分以使它们可以从相对较难溶解的淀粉中被水洗脱出来。在专利US4,761,186中,超滤被用来分离风味成分,风味成分通过膜成为透过物,同时不溶性淀粉被截留在含水淤浆中。相反地,本发明则是从可溶性的高分子量的大豆蛋白中分离出风味化合物。
现在已经有了许多文章和专利是关于大豆材料的处理工艺的,这些工艺都是为了回收蛋白组分,同时减少风味化合物,以使大豆蛋白更加易于被食品工业接受。然而,这些现已公开的信息没有专门指向风味化合物的去除,并且蛋白也得不到尽可能多的回收。一个例子是美国专利US4,420,425,在该专利中大豆材料中的蛋白成分在pH为7至11,优选为8的条件下溶解,再经过分子量截留值为70000以上的膜超滤,回收并喷雾干燥被截留的大豆蛋白。不同的是,仅有一部分蛋白质在低的pH值下溶解并被分子量截留值优选为100000以上的膜超滤,产品的色泽和风味得到改善。高的分子量截留值将预期带来有用蛋白质损失的结果。在另一个专利美国专利US5,658,714中,大豆粉浆的pH值被调节至7到10的范围以溶解蛋白质,然后蛋白质通过了超滤膜而肌醇六磷酸和铝被截留,推测其会成为沉淀。该膜的分子量截留值没有给出,但是可以推知其孔径足够大以使得可溶性的蛋白质可以通过。这两个专利都包含了对大豆材料处理工艺效果的广泛讨论;却没有任何有关控制超滤工艺期间pH值的教导或暗示。
在一组相关的专利中,Mead Johnson公司揭示了一种工艺方法,它通过升高大豆材料的水溶液的pH值来溶解大豆蛋白,并回收据说具有舒适味道的蛋白质。这种方法基本上更加关注于浓缩蛋白质而不是除去风味化合物。在美国专利US3,995,071中,pH值被增加至10.1到14(优选11到12)来溶解大豆蛋白,之后pH值被降至6到10并用分子量截留值为10000到50000道尔顿的膜进行超滤,蛋白质被截留,碳水化合物和矿物质被丢掉。在美国专利US4,072,670中,重点是除去肌酸六磷酸盐和肌酸六磷酸,通过在pH值为10.6到14温度为10到50℃的条件下使蛋白质溶解而肌酸六磷酸盐和肌酸六磷酸不溶解,随后进行分离,最后酸化该溶解物到pH值为4到5使得大豆蛋白沉淀。在美国专利US4,091,120中,大豆蛋白在pH值低于10,优选7到9的条件下被溶解,超滤操作被用来分离大豆蛋白质成为截留物,而通过的碳水化合物是透过物。这些专利中没有任何有关控制超滤工艺期间pH值的教导或暗示。
本申请的发明人要去除大豆材料中的一类物质,此类物质提供颜色和风味,此类物质有碍于大豆材料在一些特定食品例如饮料、代乳制品及类似食品中的应用。他们已经发现源于大豆的材料可以用下述的工艺成功地得到处理,可以有效地回收所有的蛋白质,并除去那些会带来不想得到的颜色和风味的物质。而且,通过将超滤过程的pH值控制在9到12的范围内,可以制得功能品质已得到提高的去味大豆材料。因此,该产品会更加适用于许多食品中。
发明概述
概括的说,本发明是一种制备水溶性大豆混合物的方法,其中含有1到20%浓度的大豆物质,对该混合物的pH值进行调节来溶解蛋白成分并且释放风味化合物。然后应用基本上能有效地截留所有大豆蛋白,同时将风味化合物作为透过物除去的膜对该混合物经行超滤操作,同时对pH值实施控制的膜。
用本方法制备的大豆材料可以很合适地应用于乳质和非乳质饮料、奶质果汁、健康饮料、糖果蜜饯类产品、营养面包(bars)、奶酪、奶酪类似物、乳制和非乳制酸奶、肉类和肉类类似物产品、谷类制品、焙烤制品、小吃和其它。
一方面,本发明是一种有关源于大豆的材料如豆乳、豆粉、大豆浓缩物、大豆蛋白分离物地去味方法,该方法包括制备含有风味化合物的大豆材料的含水混合物,调节其pH值至大约9到12来溶解大豆材料中的蛋白质成分并释放其中的风味化合物,然后让调节过pH值的混合物通过具有微孔的超滤膜,这些微孔可以分子量截留值在50,000道尔顿以上的物质,同时维持pH值的范围在9到12的范围,以便有效地截留所有的蛋白质成分,同时让使得产生风味的化合物通过微孔。
另一方面,本发明包括用碱如氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙来调节pH值至大约9到12以溶解蛋白成分并释放风味化合物,确保可以用超滤来分离这些化合物。更重要的是,在超滤过程中pH值也要控制在大约9到12的范围中。
在一个实施例中,本发明是一种连续操作的大豆材料的去味方法,其中经pH值调节的水溶性大豆材料混合物通过超滤膜超滤将风味化合物分离。在超滤过程中通过添加适当量的适当的pH值调节剂(通常是一种碱)以使pH值被保持在大约9至12的范围内。把含有风味化合物和水的透过物输送使其贴近一个反相渗透膜来进行脱水,被分离出来的水被回收添加在被回收的截留物和新鲜的经pH值调节的大豆材料中。截留物的一部分被连续地取出而去味的大豆材料被回收。
在一个优选实施例中,本发明是一种批量式或半连续化的脱除大豆材料中风味化合物的方法,其中把经pH值调节的水溶性的大豆材料混合物输送使其贴近超滤膜,超滤的透过物再经分离以回收其中的风味化合物,超滤的截留物被回收加入到新鲜的经pH值调节的大豆材料中。水分被间歇式或连续地加入以弥补透过物失去的水份,并且调节大豆材料在该混合液流中的浓度达到预先确定的水平。如果需要,可以把pH值调节剂(例如碱)或水添加到回收的截留物中以把pH值控制在超滤操作过程中所要的范围内。连续重复该工艺直到所有的风味化合物被除去。
在另一个优选实施例中,本发明提供了一种制备去味大豆材料的方法,上述方法包括以下步骤:
(a)制备一种包含可溶性大豆蛋白、风味化合物和不溶性材料的大豆材料的含水组合物;
(b)通过将(a)中的含水组合物的pH值调节至大约9到12的范围以溶解其中的大豆蛋白并释放其中的风味化合物;
(c)从(b)中的经pH值调节的含水组合物中去除不溶性材料以得到处理过的水溶性组合物;
(d)将(c)中的处理过的水溶性组合物在合适的超滤条件下输运贴近分子量截留值最高为大约50,000道尔顿的超滤膜超滤,同时保持其pH值在大约9到12的范围内,其中风味化合物通过超滤膜,从而将大豆材料去味并基本上截留所有的已溶解的大豆蛋白;和
(e)回收被超滤膜截留的水溶性的大豆蛋白,从而得到去味的大豆材料。
本发明所用的超滤膜将具有最高50,000道尔顿,优选1,000到50,000,最优选约为10,000的分子量截留值,并且优选为聚醚砜膜或陶瓷膜。
附图的简要说明
图1是大豆风味特征的强度图。
图2是去味大豆乳和一个对照样的风味强度比较图。
图3是另一组大豆风味特征的强度图。
图4是去味的大豆浓缩物和一个对照样与图3中样品的风味强度比较图。
图5是去味的大豆浓缩物和一个对照样的风味强度比较图。
图6是在去味的大豆样品和对照样品之间风味化合物浓度的变化图。
图7是在去味的大豆样品和对照样品之间风味化合物的浓度变化图。
图8是本发明所用的一种方法的块框图。
图9是大豆分离物的风味特征的强度图。
图10是去味的大豆分离物和一个对照样的风味强度比较图。
图11是本发明的一个优选实施例的方框图。
优选实施方式的详述
源于大豆的材料:大豆是有价值的油脂源,在本发明中,还是一种有价值的蛋白源。大豆中含有40%的蛋白质,它们经超离心法可以被分类为2S、7S、11S和15S(也可见美国专利US4,20,425中)。这些组分也含有其它材料,因而它们具有一个较大的分子量范围,从3,000到600,000。众所周知大豆产品具有令人不愉快的气味,这种气味应该被去除以使大豆材料可以广泛地应用于食品中。有人认为,脂肪氧化酶可以催化特定的多未饱和脂肪酸的氧化,产生氢过氧化物,后者进一步降解生成挥发性的羰基化合物,它们和源于大豆的材料的令人生厌的气味和口味有关。这些物质和大豆风味的关系在下文中的表格C和实施例10中有所描述。
当大豆材料中的蛋白组份作为有价值的成分用于食品中时,可溶性的碳水化合物被认为是不想要的物质,将它从大豆蛋白成分中去除是许多方法的目标,在这些方法中蛋白质被回收。
肌醇六磷酸盐也是一类在大豆蛋白中被认为是不想要的物质。这类物质是肌醇六磷酸的钙—镁—钾盐。这类化合物已经被确认可以螯合金属离子使其在人体难于被吸收。它们可以使大豆蛋白凝结而有碍于其消化吸收。如上所述,在源于大豆的材料领域中对肌醇六磷酸盐的去除也已成为一项技术目标。
超滤膜过滤被用来分离许多材料。在本发明中,超滤被用来从源于大豆的材料中脱除风味化合物。更重要的是,在超滤过程中源于大豆的材料的pH值应该被控制在大约9到12之间。超滤的目的就是要将大小在10到1,000埃(0.001到0.1μm)的粒子除去,一般与其对应的是这些粒子的分子量在10,000到1,000,000范围内,并且也将受到这些高分子量微粒的形状的影响。大豆蛋白的分子量范围在3,000到600,000之间。应该选择一个能让所有蛋白质通过或仅让被选择的部分通过的膜。在本发明中,大豆蛋白在选定的操作条件下被超滤膜截留下来,同时低分子量的风味化合物通过了超滤膜而被分离出来,因此提高了截留下来的大豆蛋白和相关固体的颜色和风味。
一张聚合物超滤膜被可以被定义为具有一个各向异性的(不均一的)层。一面是含有微孔的表面,这些微孔决定可以通过该膜的分子的大小。相反的一面是海绵状的结构,它延伸到背面表面。这些膜一般是由水溶性的聚合物在水浴中凝结而制成的。典型的可以使用的聚合物包括聚砜、纤维素酯、聚(偏二氟乙烯)、聚(二甲基苯氧)、聚(丙烯腈),它们可以用来浇注生产膜。时常,这些膜被成型为中空的管,后者被装配成束,要被过滤的溶液将通过它们。另外,扁平的膜片和螺旋形的设计也可以被应用。在商业实践中,应用压力来使得小分子量的物质顺利地通过过滤膜。过滤膜必须经得起所用压力的作用,这使得均匀的海绵状的支撑结构很重要,为的是避免破坏膜的表面和从旁路通过膜。
除了上述的聚合物膜,也可以用其他材料如陶瓷、熔结的金属、以及其他无机材料来生产超滤膜。本发明不受特定类型的膜的限制。一般而言,该超滤膜必须要使得风味化合物可以通过,这些物质被认为是分子量小于1,000道尔顿。更重要的是,该膜必须能够有效地截留所有的已溶解的大豆蛋白。因此,本发明中的超滤膜将最高具有大约50,000道尔顿,优选1,000到50,000道尔顿,更加优选10,000到30,000道尔顿的分子量截留值。
方法:本发明的方法包括以下步骤:
(1)制备源于大豆的材料的含水混合物;
(2)添加碱提高该含水混合物的pH值至大约9到12的范围以溶解大豆蛋白并释放其中的风味化合物;
(3)将经过pH调节的混合物输送贴近分子量截留值最高为大约50,000道尔顿的超滤膜,同时维持pH值在大约9到12的范围内,风味化合物作为透过物被除去,要保留的大豆蛋白和其他大豆材料作为截留物被分离出来;
(4)中和截留物质并回收大豆蛋白。
可以认为所有类型的大豆材料都是应用于食品中的大豆蛋白资源。因而含有蛋白质的大豆材料被混合制成含水混合物,一般是一种含有大豆固体的浆液。蛋白质成分是食品工业需要的,但是如上所述,认为其中含有的风味化合物必须被释放,以使其可以得到分离。风味化合物的分离操作是在含有已经溶解在水中的大豆蛋白和风味化合物的含水混合物中进行的。该含水混合物中的大豆材料的浓度将在1到20%的范围内。常常,pH值调节后的大豆材料的浓度在超滤步骤中将会因为水份随透过物一起除去而有所变化。水份将被定时地或连续地补充进来。例如在渗滤中,水份被批量式地或连续地加入来逐渐稀释截留下来的蛋白质。
第二步,在实施例中将会被发现,它是重要的一个步骤,它关系到风味化合物的除去能否完成。通过在含水混合物中添加碱使其pH达到大约9到12,大豆蛋白被溶解。一般而言,已发现要溶解所有的蛋白质需要pH值在9左右,而pH值高于大约12将有可能造成不必要的蛋白质降解。虽然在理论上所有的碱都可以应用,但是氢氧化钠或氢氧化钾是优选的,尤其是氢氧化钾。其他的也可应用的碱包括氢氧化钙、氢氧化镁和氨水。相信,溶解大豆蛋白会改变它们的形状,并且以某种方式引起释放风味化合物,这些化合物在酸性或中性条件可能被大豆蛋白联结或包裹住了。这些风味化合物由于它们与大豆蛋白相比具有相对较小的分子量而可以从超滤膜上的微孔透过,而同时基本上所有溶解的大豆蛋白由于太大而被截留下来。重要的是,在超滤或渗滤的过程中pH值应该被维持在上述给定的范围内(例如9到12左右)以使尽可能多的风味化合物可以被除去。
第三步操作可以以与下文中的实施例1-5报道的实验室试验类似的方法来实施,其中风味化合物和水透过超滤膜被流动的水去除。然而当本发明的方法应用于商业应用时,经pH值调节的含水混合物将被连续地循环贴近超滤膜。因为水、苛性碱和风味化合物的混合物作为透过物透过超滤膜被丢掉,额外的水份将被添加以保持期望的大豆材料液的浓度,这又趋向于使该含水混合物的pH值降低。通过使透过物脱水并循环此回收水份到补给水流中,可以使这种水份增加。为了将pH值控制在期望的范围内(如大约9到12),(如碱)可以按需将pH值调节材料直接添加到超滤溶液中以及任何回收的水性材料中或者按需补充的水份中。
在除去了风味化合物后(即在超滤操作完成后),通过取出产品或按需加入酸以达到所期望的pH值而更进一步地对过滤后的溶液进行中和操作。在调节pH值后,水溶性的大豆蛋白和其他材料可以被直接用于食品中,或者根据目的用途的需要可以被浓缩或干燥。
用超滤膜来脱除大豆材料的风味可以以许多方式被实施。在超滤/渗滤操作中pH值被维持在大约9到12的范围内,而优选在大约9.5到10.5范围内。两种方法将被描述;连续式方法和批量式(包括半连续式操作)方法。可以预期,商业方法将采用批量式或半连续式操作,因为它们更加适合于生产食品级的大豆蛋白产品。在图8中一般性地显示了一种连续式操作方法。不论在连续式操作,还是批量式操作中,调节大豆材料的含水混合物的pH值以溶解大豆蛋白并释放风味化合物,而后将其输送贴近超滤膜,该超滤膜使小分子量的风味化合物和水(透过物)一起通过其上的微孔,而将高分子量的大豆材料(截留物)截留下来进行再循环。截留物的一部分将作为去味产品取出,按照最终的用途从中回收大豆材料。添加水份以替换透过物中损失的水份,并且在提供给超滤膜的原料液中提供稳定的大豆材料浓度。虽然对于本方法是非必要的,然而附图8中的方法包括对透过物的附加加工,用反渗透膜来回收一部分水分而将其再循环添加到截留物和新鲜的大豆材料中。这步操作的优点在于减少了新鲜水的用量,该新鲜水被添加到超滤步骤中而后又随透过物除去。当然,源于大豆的材料的pH值可以通过适当地将碱添加到该步骤要加入的回收的水或新鲜的水中或通过直接加入所需量的碱来调节到要求的范围内。
在一个批量式方法中,正如在以下的实施例6-8中描述的,将一批大豆材料放入一个罐中,调节pH值,再经超滤膜超滤。透过物被分离出来而截留物被打回罐中。伴随该方法的实施,大豆材料中的低分子量的风物物质和水越来越少,而想要得到的大豆蛋白得到了浓缩。周期性地,水份被添加到截留物中使其稀释并作为一种透过超滤膜的风味化合物的运输介质。在半连续式方法中水份被连续地以其在透过物中被除去的速率添加。该步骤被连续地实施直到所有的风味化合物被除去,截留物充分地被去味而变成产品,可根据其最终用途对产品进行进一步的加工。连续式或半连续式方法还可以包括对透过物的浓缩,以与图8中列出的类似的方法对分离出来的水进行再循环。在超滤/渗滤中pH值保持在大约9到12的范围内,优选在大约9.5到10.5的范围内。
超滤膜可以在膜两侧具有压差下操作,这样有助于风味化合物、水和其它可以通过膜孔的物质的迁移,同时这种压力不会超过膜的物理强度。针对这些膜的典型平均压力是大约50psi(345kPa)。透膜压力(内对外)将大约是15psi(103kPa)。当然,这些压力可以基于膜的说明书和其它操作考虑而变化。原料流的流速可以为大量去除透过物提供足够的保留时间,但是也要足够高以提供湍动,以避免膜壁上沉积的固体阻碍原料流接近膜孔。本领域技术人员应该理解,可以通过经验来决定适合被分离原料的操作参数。
在一个优选的实施例中,本发明提供一种制备去味大豆蛋白材料的方法,该方法包括:(a)制备含有可溶性大豆蛋白、风味化合物和不溶物质的大豆原料的含水组合物;(b)通过调节(a)中含水组合物的pH值至大约9~12范围内以溶解大豆蛋白并释放风味化合物;(c)从(b)中调节过pH值的含水组合物中去除不溶物质以获得处理过的水溶液;(d)在合适的超滤条件下将(c)中处理过的水溶性组合物输送到分子量截留值最高为大约50,000道尔顿的超滤膜附近,同时维持pH值在大约9~12范围内,其中风味化合物通过膜,因此去除了大豆原料的风味并基本上截留了所有溶解的大豆蛋白;和(e)回收超滤膜截留的溶解的大豆蛋白而获得去味的大豆蛋白物质。
图11描述了这个优选的实施方式,其中将大豆蛋白水溶液的pH值调节至大约大约9~12。然后处理调节过pH值的水溶液以去除不溶物质。可以使用任何常规的技术(如过滤、倾析、离心和其它)。优选地,通过离心去除不溶物质。商业上可行的连续离心单元非常适合半批量和连续过程中的这种分离。在一个特别优选的实施方式中,调节过pH值的含水液体要经过至少两次去除手段(如离心),以便于加速或更完全地去除不溶物质。处理过的上清液然后通过超滤,优选与渗滤结合,以除去通常与大豆相关的风味成份。在超滤过程中,大豆来源物质的pH值应该维持在大约9~12范围内。超滤后,使用可食用酸(如柠檬酸)把pH值调节到中性。去味大豆蛋白溶液可以直接使用或按需转化为固体形式。可以使用任何常规的脱水技术。通常优选喷雾或冷冻干燥技术。
去味大豆蛋白产品:由本方法制备的去味大豆材料非常适合于乳质、非乳质饮料、奶质果汁、健康饮料、奶酪、奶酪类似物、乳制和非乳制酸奶、肉类和肉类类似物、谷类食品、烘烤产品、小吃和其它。
除非有其它说明,所有的百分比都是重量百分比。
实施例1.用自来水将大豆蛋白分离物(Protein technology International(PTI);St.Louis,MO)水合以使浓度为10%。含水组合物用磁力搅拌器混合直到所有的大豆蛋白分离物完全分散。用氢氧化钠将混合物的pH值调节到11.0。然后,将调节过pH值的组合物放置于分子量孔径为3500的透析管(Spectrum,Inc),让自来水连续地流过透析管的外边大约4小时;透析过程中pH值保持大于9。将透析管中截留的组合物倒入玻璃烧杯中,中和,评价气味和口味。对进行透析后的组合物和用同样方法处理的但是pH值为6.7的样品和另外一个既没有透析也没有调节pH的样品进行比较。几个人进行的盲式评价显示只有调节过pH值并且透析过的样品有显著改善的口味和气味。
实施例2.使用大豆乳(Devansoy Farms,Carrol,Iowa)制成10%的含水组合物,进行相似的试验,然后如实施例1中调节pH并透析过夜。处理后,样品的pH值是8.8且气味和口味得到显著改善。
实施例3.使用通过将大豆浸泡、漂白然后磨碎并将大豆乳与粉渣分离而制得新鲜的大豆乳,重复实施例2。如前所述在调节pH值和透析后,发现大豆乳的口味和气味得到显著改善。
实施例4.使用孔径为6000分子量的透析管重复实施例3,得到相似的结果。
实施例5.用大豆干粉(Cargill)重复实施例2。将大豆干粉水合成10%的组合物,然后如前所述调节pH值。透析过夜后,透析管中保留组分的pH值为8.7,其具有显著改善的气味和口味。
实施例6.在一个33磅(15kg)的大型混合罐中,将含有15%固体的SunRich大豆乳用66磅(30kg)水稀释,得到100磅(45kg)含5%大豆固体的浆液。缓慢加入1N的NaOH溶液以溶解大豆蛋白直至pH值达到11。
通过将碱化的大豆溶液从混合罐中泵送通过两张平行的中空纤维膜(A/G Technology Corporation)进行渗滤,膜的分子量截留值为10,000道尔顿且表面积为3.3m2。透膜压力是20-50psi(138-345kPa)。收集通过膜的物质(透过物)。将保留的物质(截留物)连续循环回到混合罐中。当收集到50磅(22.7kg)的透过物时,混合罐中含有50磅(22.7kg)大豆溶液。向混合罐中加入额外的50磅(22.7kg)水。超滤/渗滤过程中维持pH值在大约9~12范围内。把这种通过向混合罐加水洗涤的过程重复5次,之后随着透过物中水的除去,混合罐中的溶液被浓缩至大约10%的固体,然后用2%的柠檬酸将截留下的大豆溶液中和至pH值7.0。
利用一组经过训练的感受人员对中和后的溶液进行评价,并与用水稀释到10%但没有经过其它处理的Sun Rich大豆乳的对照样品进行比较。将大豆溶液盲目地随机排列。结果显示在图1和2中的图表中。
图1显示了10种特征的平均强度分值。感受人员判断某些特征比其它特征更重要。当与经过上述处理的大豆溶液进行比较时,所有的上述特征都减少了,置信水平为95%。除了甜味在数值上增加外,那些在对照样品中不是很显著的特征(即,烘焦味、甜味、酸味、咸味和苦味)被减少了,但是感受人员的打出的平均值没有达到95%的置信水平。
从结果中可以清楚看出,大豆溶液通过脱除杂风味成分使得在风味上更加中性。
实施例7.将10磅(4.55kg)大豆蛋白浓缩物(Central Soya)与190磅(86.4kg)水在罐中混合,高速搅拌15-30分钟以使大豆蛋白水合。然后加入1N的NaOH使pH值为11以溶解大豆蛋白。用与实施例6描述的相似的方式将大豆浆液泵送通过分子量截留值为10,000道尔顿的螺旋膜(Gea NiroInc.)。透膜压力维持在50psi以下(344.7kPa)。通过膜的压力落差维持在15psi以下(103.4kPa)且pH值维持在大约9~12。如实施例6所述,当从膜取出的透过物达到混合罐原始体积的一半时,已经加了5次水。加5次水之后,通过加入0.5N的HCl将洗涤过的大豆溶液的pH值调节到7.5,然后冷冻干燥进行感观评价。
利用经过训练的感受人员对去味大豆蛋白浓缩物的6种特征进行评价。图3中给出了对照样品(未处理)的每个特征的平均值。在这个实施例中,发现了在去味大豆浓缩物和对照品之间存在差异,尽管所有的特征值都降低了,但都不在95%的置信水平上。这显示在图4中,还包括使用盲试对照的结果,在去味样品之后对其进行评估。在这种情况下,发现盲试对照样比图3中的原始对照样品有更强的味道特征。我们相信,这是由于这个实施例中盲试对照样品是在去味样品之后进行测试的,因此对评味员来说好像在第二次对照评价中味道相对强烈。然而,当与盲试对照样比较时,去味样品在3个特征上在90~95%的置信水平上显示中显著的差异,如图5所示。
实施例8.用于脱除大豆蛋白风味的滤膜的分子量截留值应该为10,000道尔顿,在实施例6和7中显示是有效的。如果需要可以使用分子量截留值更高的膜,但是当分子量截留值为50,000道尔顿时,一些有用的蛋白会流失在透过物中,如本实施例中所述。
将5磅(2.27kg)干大豆分离物(Supro-670PTI)和95磅(43.2kg)水如实施例7所述的那样混合,得到含5%大豆固体的浆液。加入1N的NaOH使pH值升高至11并溶解大豆蛋白。使用如实施例6和7描述的添加5次水进行渗滤,并使用实施例6中的中空纤维膜。在超滤/渗滤过程中pH值维持在大约9~12范围内。每间隔5分钟对透过物样品进行取样,中和并冷冻以进行蛋白分析。
通过电泳对透过物样品进行全蛋白含量分析,得到的结果如下表所示:   表A:

    时间(分钟)              分子量截留值    10,000道尔顿    50,000道尔顿    蛋白质(%)    蛋白质(%)    0    0    0.4    5    0.6    1    10    0.8    0.6    15    0.4    0.6    20    0.4    0.6    25    0    0.4    30    0    0.4    35    0.5    0.4    40    0    0.3    45    0    N/A

可以看出,分子量截留值为10,000道尔顿的膜比分子量截留值50,000道尔顿的膜能截留更多的蛋白质。35分钟时10,000道尔顿的膜的数值被认为是错误的。
实施例9.通过蛋白凝胶电泳对使用实施例6-8中的方法去味的大豆材料样品进行分析。结果显示,被截留的大豆原料的分子量分布和原始大豆原料基本相同。结果如下表所示:
表B:  分子量  (KD)                                 大豆原料    大豆风味    大豆分离物    大豆分离物       大豆乳  对照  (%)  去味的  (%)  对照  (%)  去味的  (%)  对照  (%)  去味的  (%)  对照  (%)  去味的  (%)  >26  74  73  21.7  19.7  22  20  69  71  14-27  18  19  30.8  32.2  31  32  20  21  3.5-14  7  8  47.4  48  45  48  10  9  <3.5  0  0  0  0  0  0  0  0

实施例10.通过前面实施例所述的感受人员对与风味特征相关的化学成分进行分析。对两份大豆蛋白分离物样品进行了测试。一份样品用实施例7中的方法去味;另一份样品没有去味。
在第一个试验中,将1克对照品用15g水稀释,加入2μl 300ppm的4-庚酮作为内标,用100ml/min的氦气在60℃冲洗混合物30min。除了使用NaOH溶液将pH值升高到10以溶解蛋白质外,用与对照品相同的方法处理去味样品。通过GC/MS(HP GC5890/MSD5972)分析挥发性化合物。图6和图7显示了各种化合物的结果。去味大豆样品含有较少量的风味化合物。
在第二个试验中,将3克样品用30g水稀释并加入2μl 300ppm的4-庚酮作为内标。将得到的混合物用100ml/min的氦气在60℃冲洗20min以去除挥发性化合物。通过气相色谱分析挥发性化合物,通过人类感观标准对化合物的气味进行判断。下表记录了与这些气味有关的特定化合物。
表C:去味过程之后减少的化合物的气味特征。    化合物SPI对照品的气味    去味的SPI的气味    1-戊醇微弱的生果味    微弱的脂肪味    2-乙基苯酚辛辣的草药味    未检测到    1-硝基戊烷未检测到    未检测到    1-辛烯-3-醇蘑菇味,泥土味,很强烈    蘑菇味,泥土味,强烈    顺式-2,4-庚二烯醛未检测到    未检测到    顺式-3-辛烯-2-酮未检测到    未检测到    反式-2,4-庚二烯醛未检测到    微弱的生果味    苯乙酮烧焦味,花香味,饴糖味    烧焦味,饴糖味    顺式,反式-3,5-辛二烯-2    -酮未检测到    未检测到    反式,反式-3,5-辛二烯-2    -酮生果味,花香味,脂肪味    脂肪味,生果味    2,4-壬二烯醛脂肪味,油腻味,深油炸味    脂肪味,油腻味,深油炸    味    顺式-2,4-癸二烯醛脂肪味,油腻味,发霉味    新鲜洋葱味,油漆味    4-(1-甲基丙烷)-苯酚泡泡糖味,果味    未检测到    反式-2,4-癸二烯醛脂肪味,油腻味,蜡味    脂肪味,油腻味,生果味    2-戊基呋喃生果味,花香味,醚味    生果味,花香味,醚味    反式-3-辛烯-2-酮花香味,生果味,泥土味    花香味

实施例11.通过向Balance Bar(Kraft Foods)中添加去味大豆材料来举例说明大豆原料在食品中的应用,并将去味与相应的没有去味的含有同样大豆材料的Balance Bar进行比较。在一个样品中,所有的大豆材料都是干燥的大豆分离物(PTI的Supro-661),在第二个样品中,50%大豆原料已经通过实施例中的渗滤方法被去味,另外50%没有去味。感受人员组喜欢第二个样品8比3,在1-10分的标准上(10最好)得到6.11分,而第一个样品得到3.5分。
实施例12.以与实施例6相似的方式,对按本发明的方法制备的大豆分离物的去味样品和大豆分离物的对照样品进行比较,将大豆分离物的蛋白浓缩样品用水进行水合得到10%溶液。图9显示了由一组经过训练的感受人员得出的对照样品的结果。感受组人员将去味样品与对照品进行了比较,发现,如图10所示,对照样品中许多典型的风味特征减少了。然而,他们发现指定的氧化的风味增加了。
实施例13.将脱脂大豆粉(30lbs,Archer Midland Daniels(AMD),Decatur,Illinois)用水(270lbs)在有夹套的混合罐中于搅拌和温度约为150°F的条件下进行水合。水合过程一结束(通常在大约15min的时间以内),就使用NaOH(1N)调节pH值到10(大约添加15lbs),经pH值调节的溶液在130°F的温度下混合30到45分钟,在约130°F的温度和12000rpm的条件下将经提取的大豆浆液泵送通过一个连续离心器(Westfalia Spepator,Inc.Northvale,NJ)离心。上清液和不溶性淤渣作为分离液流被连续地被收集。将收集的上清液在相似的条件下进行第二次连续式离心来进一步除去不溶性物质。第二次离心出来的上清液随后通过超滤膜(具有10000道尔顿的分子量截留值的螺旋缺口型膜)渗滤。持续进行相当于5个洗涤周期的渗滤(每一次洗涤被定义为收集的透过液的量等于最初批量的一半时)。在超滤/渗滤过程中pH值被维持在10.0。渗滤一结束,就加入1%的柠檬酸将其pH值调节至6.5。通过超滤将得到的浆液被浓缩至固形物含量为大约10%到15%,经巴氏灭菌,随后喷雾干燥。
实施例14.这个实施例是将经本发明中的方法制备的去味大豆材料和经已有技术中的方法(即美国专利US4,420,425(发布于1983年12月14日)和美国专利申请公开文件US2002/0098276(出版于2002年7月25日))制备的相似材料进行比较。在每种方法中,使用一种脱脂豆粉(Cargill,Inc)作为原材料。
本发明的方法。在50℃下用270lbs的水溶解脱脂豆粉(30lbs)。将1N的NaOH溶液缓慢地添加到大豆浆液中以调节其pH值到10.0。在50℃下提取大豆蛋白30分钟。在提取结束时,将大豆浆液用连续的Westfalia分离器(型号SC-6)在12000G下离心,伴随着连续的除去废料,加料速度为300L/hr。上清液被收集并再次进行离心。提取出来的蛋白浆液随后在50℃下被具有10000道尔顿的分子量截留值的超滤膜渗滤,将截留物再循环并以与透过物的分离速率同样的速率添加水。在超滤过程中将pH值维持在10.0。连续地渗滤直到收集的透过物的体积是原始批量体积的2.5倍时(即5次冲洗)。渗滤一结束,就将截留物浓缩至固形物含量为10%,并用1%的柠檬酸将其pH值调节至6.5。随后回收所得产品并进行喷雾干燥。
对比方法1(基于美国专利US4,420,425)。在室温下用270lbs的水水合脱脂豆粉(30lbs)。将1N的NaOH溶液缓慢地添加到大豆浆液中以调节其pH值到9.0。在55℃下提取大豆蛋白40分钟。在提取结束时,将大豆浆液用连续的Westfalia分离器(型号SC-6)在12000G下离心,伴随着连续地除去废料和大约300L/hr的加料速度。收集上清液并进行再次离心。在第二次离心结束后,其pH值降至7.5。随后在50℃下让提取出来的蛋白浆液通过具有30000道尔顿的分子量截留值的超滤膜渗滤,将截留物再循环并以与透过物的分离速率同样的速率添加水。在超滤过程中pH值不受控制,在渗滤结束时pH值降至7.0。连续地渗滤直到收集的透过物的体积是原始批量体积的2.5倍时(即5次冲洗)。渗滤一结束,就将截留物浓缩至固形物含量为10%,并用1%的柠檬酸将其pH值调节至6.5。随后回收所得产品并进行喷雾干燥。
对比方法2(基于美国专利申请公开文件US2002/0098276)。在25℃下用270lbs的水将脱脂豆粉(30lbs)水合。将1N的NaOH溶液缓慢地添加到大豆浆液中以调节其pH值到9.0。提取大豆蛋白30分钟。在提取结束时,将大豆浆液用连续的Westfalia分离器(型号SC-6)在12000G下离心,伴随着连续地除去废料和大约300L/hr的加料速率。收集上清液并再次进行离心。在第二次离心结束后,其pH值降至8.0。随后在25℃下让提取出来的蛋白浆液通过具有100,000道尔顿的分子量截留值的超滤膜渗滤,将截留物再循环并以与透过物的分离速率相同的速率添加水。在超滤过程中pH值不受控制,在渗滤结束时pH值降至7.5。连续地渗滤直到收集的透过物的体积是原始批量体积的2.5倍时(即5次冲洗)。渗滤一结束,就将截留物浓缩至固形物含量为10%,并用1%的柠檬酸将其pH值调节至6.5。随后回收所得的产品并进行喷雾干燥。
对每种方法制得的去味大豆材料进行评价。口味是经训练的专家组评价的。虽然每一个样品都是可接受的(即大豆风味轮廓的适当减少),但是本发明的产品具有最佳的风味轮廓。
功能参数(如水溶性、保水性等)也被确定了;结果显示在下表中:    样品    粒子大小    (μm)         溶解性   保水性   (g水/g蛋白)    %  氮溶解性指数    本发明的方法    20.2    62.4  93.0   6.1    对比方法1    115.7    59.9  77.9   3.8    对比方法2    44.6    14.5  22.7   4.9

特别是在低粘性的食品(如饮料、沙拉调味品等)中的应用中,溶解性高和平均粒子小对于提供好的外观和口感是十分重要的。低的溶解性会造成沉淀物的产生和沙粒般的口感,较大的粒子也会造成令人不愉快的沙粒般的口感和/或白垩质口感。
用本发明的方法制得的大豆材料的粒子大小明显小于用其他两种方法中的任何一种制得的材料的粒子。也用显微镜对粒子的微观结构进行了检测,用本发明方法制得的材料是透明的并具有相对较薄的壁。用对比方法1制得的材料具有薄的和厚的壁,而用对比方法2制得的材料具有厚的壁。薄壁粒子将会比厚壁粒子轻,因此将更容易形成悬浮液并且保持更长时间的悬浮,因而当其被添加到食品中时提供了更好的口感。
和其他两种方法中的任何一种相比,本发明的方法提供了一种明显地具有更高水溶性和保水性的去味的大豆材料。

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源于大豆的材料如豆乳、豆粉、大豆浓缩物和大豆蛋白分离物是通过下列方式被去味的:调节该大豆材料的含水组合物的pH值至9到12来溶解大豆蛋白质并释放其中的风味化合物,然后让调节过pH值的组合物在风味化合物通过超滤膜的条件下通过具有分子量截留值最高为50,000道尔顿的超滤膜,留下截留的具有改善风味的大豆材料。 。

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