絮凝技术领域
本发明涉及根或块茎(tuber)汁絮凝(flocculation)的方法。本发明还涉及可通
过本发明方法获得的澄清的根或块茎汁和絮凝物物质。此外，本发明涉及马铃薯脂质分离
物和氨基酸物质，其可从所述絮凝物物质获得。
背景技术
溶液浑浊源于溶液(例如在汁中)中存在小的不溶性颗粒。这些不溶性颗粒包括脂
质、不溶性蛋白质、残留细胞壁碎片、小淀粉颗粒或其碎片、微生物和土壤颗粒(的聚集体)。
更重要的是，聚集体还可以来源于可溶性聚合物，其通过酶促活性或通过多种可溶性化合
物和水胶体的沉淀反应随时间在溶液中形成。浑浊是许多工业汁中的问题，因为不溶性颗
粒可能对用于加工这些汁的某些类型的设备具有不利影响。这些问题的实例是堵塞过滤器
和膜，在例如蒸发器和冷却装置的热交换装置的表面上以及在监测该过程的传感器(例如
pH计、电导率计)上形成薄膜和污垢，吸收柱的污垢导致操作压力的提高，并降低了紫外光
处理的有效性。
在马铃薯汁的情况下，由于当马铃薯块茎磨碎时发生的生化反应，因此浊度随时
间提高。这种提高的浊度由三个不同的过程导致，这三个过程涉及不同的组分并且在不同
的时间尺度上逐渐发生。第一，相反电荷的蛋白质物质在几分钟内聚集成具有粘土的大致
稠度的高密度物质。第二，汁中的脂解从马铃薯脂质释放出饱和脂肪酸，其与阳离子蛋白酶
抑制剂沉淀，从而在数小时的过程中形成颗粒或针状物的中等密度的云状物。第三，当脂质
被水解时，马铃薯的细胞器和膜组分在大约四分之一小时直到几小时内粘附到相对低密度
的连续油相中。含脂质絮凝物的长发生时间和相对低的密度使得这些结构最难除去。不同
类型的混浊物质可以在实验室中通过蔗糖密度离心技术容易地显现，其中它们形成不同密
度的区分带。
絮凝是用于除去不溶性颗粒的技术，其用于使混浊溶液澄清。然而，在马铃薯的情
况下，还需要除去聚集体的前体，因为浑浊物质的形成随着时间持续。在絮凝中，某些(通常
带电的)分子粘附在汁中的不溶性颗粒上并产生聚集体。尺寸的增加和聚集体的凝聚使得
这种聚集体可以被过滤、离心或以其他方式分离，从而使混浊的溶液澄清。然而，大多数絮
凝物质具有使存在于溶液中的溶解蛋白质变性，或从溶液中除去有价值的蛋白质的倾向。
这阻止了在将汁用于获得天然分离的蛋白质或用作马铃薯汁浓缩物或渗透物之基础的情
况下使用絮凝。未处理的汁的浊度(表示为OD620)通常在1.2和2.5之间。
马铃薯汁(例如用于淀粉分离)是富含有价值的天然蛋白质的汁的实例。从马铃薯
汁分离蛋白质的方法已经描述于WO 2008/069650中。其中，用二价金属阳离子实现汁的絮
凝，其从汁中除去带负电荷的聚合物、果胶、配糖生物碱和微生物。然而，该预处理不产生完
全澄清的汁，因为其他不溶性颗粒仍然存在。这增加了蛋白质分离的成本，降低了用于蛋白
质分离的设备的寿命，并且因此需要比严格要求更高的环境负荷。
提高的二价阳离子如钙离子浓度导致该过程中下游的结垢。理想中，使二价离子
的使用最小化或完全避免。
对于许多科学研究，马铃薯汁通过在mL规模下的超速离心来澄清，但是由于这种g
力不能在用于工业食品生产的设备中产生，因此这些方法不适用于工业淀粉马铃薯汁的加
工。
Zwijnenberg(Zwijnenberg，H.J.等，Desalination 144(2002)p.331-334Native
protein recovery from potato fruit juice by ultrafiltration)描述了在非特定的
絮凝处理“以除去凝固的蛋白质”之后通过膜过滤从马铃薯汁中回收蛋白质。Zwijnenberg
使用了陈化的马铃薯汁。虽然承认对蛋白质的有害影响，Zwijnenberg认为这对于他们的试
验是不可避免的。Zwijnenberg没有提及从马铃薯汁中除去脂质并且没有指定浊度。该方法
产生53％可溶性的蛋白质粉末，表明47％变性或呈不可溶性聚集体的形式。
CPC国际(NL7612684A，Werkwijze voor het winnen van lipiden uit
aardappelen)旨在通过热凝结(方法1)和通过马铃薯汁的直接离心(方法2)从马铃薯汁中
回收马铃薯脂质。热凝结导致汁中广泛的高达95％的蛋白质损失，并且阻止了天然马铃薯
蛋白质的分离。离心比热凝结除去了更少的蛋白质，但是在除去浊度方面是无效的。实际
上，实施例1中的对照样品对应于这种处理。这两种方法导致22％或更低的脂质水平。脂质
分离物被描述为“浅色的”。对脂解和脂质过氧化的不充分的控制导致对色彩鲜艳的类胡萝
卜素抗氧化剂的氧化漂白。
Edens，1997，WO 97/42834“新型食品组合物”描述了通过絮凝以及随后的超滤和
渗滤分离天然马铃薯蛋白质。Edens没有描述分离马铃薯脂质而不影响汁中的天然蛋白质。
如果汁可以被完全澄清并且在蛋白质分离之前及时消除粘附和聚集的前体，则设
备寿命将延长，并且具有例如在过程效率和环境负担中的所有相关优点。此外，不溶性物质
尽管在汁中仅表现为较小部分，但由于在通常处理淀粉汁中的高体积，其也可能产生有价
值的物质。因此，本发明的一个目的是提供一种方法，其允许将不同的不溶性物质及其前体
聚集成可有效地与根或块茎汁分离的单一物质，同时保持完整的可溶性天然蛋白质，并且
同时提供完全澄清的马铃薯汁。蛋白质产生的良好量度是高溶解度。
附图
图1A：电荷密度对浊度的影响。
图1B：粘度对浊度的影响。
图1C：显示在马铃薯汁絮凝中的最终浊度方面，聚丙烯酰胺的比粘度和电荷密度
的“最佳点”的等值线图。
图2：显示在马铃薯汁絮凝中的絮凝物尺寸方面，聚丙烯酰胺的比粘度和电荷密度
的“最佳点”的等值线图。
图3：马铃薯汁中磷酸盐随时间的增加。在两小时的过程中，磷酸盐水平从12mM上
升到20mM。
图4：在不同钾水平下，经稀释的马铃薯汁的角叉聚糖絮凝。将浊度表示为未稀释
汁中的浊度，以有助于与其他图和表进行比较。
图5：使用不同增重剂的絮凝物随时间的沉降。
详细描述
本发明提供了使根或块茎汁澄清的方法，包括使根或块茎汁与促凝剂
(coagulant)和絮凝剂(flocculant)接触以形成絮凝物物质，其中
a)所述促凝剂包含阳离子促凝剂，并且所述絮凝剂包含比粘度为4-6mPa·s且电
荷密度为45-75％的阴离子聚丙烯酰胺；或者
b)所述促凝剂包含式SiO32-的聚合硅酸盐，并且所述絮凝剂包含比粘度为3-
5mpa·s且电荷密度为至多30％的阳离子聚丙烯酰胺；或者
c)所述促凝剂包含阳离子或中性促凝剂，并且所述絮凝剂包含角叉聚糖；
并且其中随后将所述絮凝物物质从所述汁中分离以获得澄清的根或块茎汁和絮
凝物物质。
根和块茎被定义为产生淀粉根、块茎、根茎、球茎和茎的植物。它们主要用于人类
食物(原样或加工形式)、用于动物饲料和用于制造淀粉、酒精和包括啤酒的发酵饮料。
根和块茎包括以下种类：马铃薯(Solanum tuberosum或爱尔兰马铃薯，在世界各
地温带种植的季节性作物)；甘薯(Ipomoea batatas，在热带和亚热带地区种植的季节性作
物，主要用于人类食物)；木薯(包括木薯(Manihot esculenta)，同物异名为M.utilissima，
也称为树薯manioc、mandioca或yuca，并且还包括M.palmata，同物异名为M.dulcis，也称为
yuca dulce，其是在热带和亚热带地区种植的半永久作物)；山药(薯蓣属Dioscorea spp，
整个热带地区广泛种植作为淀粉类主食食品)；箭叶黄体芋(yautia)(一组包括几种主要在
加勒比地区种植的植物，一些具有可食用块茎，其他具有可食用茎，包括千年芋属
(Xanthosoma spp.)，也称为暗绿叶黄体芋、新香芋，ocumo，并且还包括千年芋
(X.sagittifolium))；芋头(Colocasia esculenta，为其可食用淀粉球茎或地下茎而培植
的一组天南星科(aroid)植物，在整个热带种植作为食物，也称为dasheen，eddoe，芋头或老
香芋)；秘鲁胡萝卜(Arracacoa xanthorrhiza)；竹芋(Maranta arundinacea)；荸荠
(Cyperus esculentus)；西谷椰子(西谷椰(Metroxylon)属)；酢浆薯和乌鲁库薯(Oxalis
tuberosa和Ullucus tuberosus)；凉薯和豆薯(Pachyrxhizus erosus和P.angulatus)；块
茎金莲花(Tropaeolum tuberosum)；耶路撒冷洋蓟(菊芋，Helianthus tuberosus)。优选
地，根或块茎是马铃薯、甘薯、木薯或山药，并且更优选地，根或块茎是马铃薯。
在本发明的上下文中，根或块茎汁为通过例如压制、研磨和过滤、脉冲电场处理，
作为来自用于生产经加工的马铃薯产品(如薯片和炸薯条)之水射流(water jet)的流出物
或者通过本领域已知的其他方式从根和/或块茎获得的水性液体。在汁中基本上不存在沉
降的不溶性固体，但是所获得的汁通常包含不溶性颗粒，其不会或几乎不能通过重力沉降，
并且是造成水性液体浑浊的原因。这些不溶性颗粒尤其包括脂质、不溶性蛋白质、盐、细胞
壁碎片和组分例如果胶、纤维素和半纤维素、及其聚集体。
本文中的汁可以以所获得的形式使用，或者可以任选地在本发明方法之前稀释或
浓缩。此外，也预期将使得汁的分子组分或多或少完整(即保留天然官能度)的其他预处理
用于本发明。可能合适的预处理的实例是调节汁的pH。可以通过本领域已知的任何方法调
节pH；pH调节可以适当地通过以下方式实现：添加例如强酸如HCl、H2SO4、H3PO4，添加弱酸如
乙酸、柠檬酸、甲酸、乳酸、葡糖酸、丙酸、苹果酸、琥珀酸和酒石酸，添加强碱如NaOH、KOH，或
者添加弱碱如氨、苏打、钾碱或上述酸的合适的共轭碱。
可能合适的预处理的另一个实例是通过添加盐或通过例如渗滤或电容去离子的
方法将其除去来改变电导率。另一种合适的预处理可以是在本发明方法之前对汁进行微
滤。
优选地，用本发明方法澄清的根和块茎的汁是用于淀粉制造的汁，因为这种汁容
易大规模获得。
在本方法的上下文中使根或块茎汁澄清意指将例如不溶性分子、颗粒和/或聚集
体以及可以及时形成聚集体的前体从汁中除去，以产生澄清的溶液，其保持澄清。总体上，
造成汁浑浊的不溶性分子、颗粒、聚集体和/或前体被称为不溶性颗粒。在本发明的上下文
中，不溶性颗粒通常具有负电荷或负ζ电位。
可以经由激光多普勒测速、微电泳或电泳光散射通过测量施加的电场中的电泳迁
移率来测定不溶性颗粒是否具有负电荷。
可通过本领域已知的电泳迁移率测量来计算不溶性颗粒是否具有负ζ电位。
在本发明的上下文中，通过测定620nm处的光密度(OD620)来确定汁是否澄清。相
对于去离子水的标准测定光密度(也称为吸光度)，并且对于澄清的汁优选小于0.8，更优选
小于0.6，甚至更优选小于0.5，甚至更优选小于0.4，最优小于0.3。澄清化还应当产生具有
适当密度的絮凝物，以允许絮凝物与汁分离，并且澄清化应导致很少的蛋白质损失，例如小
于10％，优选小于5％，更优选小于2％。
在本发明的上下文中，澄清的汁的一个优点是凝结和絮凝不影响根或块茎汁(优
选马铃薯汁)中溶解的蛋白质的天然状态。因此，澄清化允许在分离天然蛋白质之前除去不
溶性颗粒。如本文所述的添加澄清化步骤提高了用于分离天然蛋白质的方法的效率，具有
在设备寿命、工艺经济性和减少浪费方面的优点。
根或块茎汁的澄清化通过使溶液与促凝剂和絮凝剂接触来实现。这导致马铃薯汁
的澄清化，其蛋白质损失小于10％，优选小于5％，更优选小于2％。
在本发明的上下文中，凝结是通过与促凝剂相互作用降低或中和不溶性颗粒的负
电荷或负ζ电位的过程，以使得不溶性颗粒表现初始聚集，从而形成微絮凝物。该过程是可
逆的，以使得微絮凝物以与周围汁的动态平衡存在，这依赖于条件限制它们的尺寸。微絮凝
物具有非常松散的稠度，这使得它们本身不能与溶液分离。
在本发明的上下文中，絮凝是在絮凝剂的影响下将微絮凝物一起形成大团聚体的
过程。因此，絮凝剂吸附(adsorb)微絮凝物。在本发明的上下文中，吸收至絮凝剂的微絮凝
物的团聚体被称为絮凝物。虽然絮凝物可能破裂，但絮凝物的形成原则上是不可逆的。与微
絮凝物相比，絮凝物可以通过本申请其他地方公开的方法从溶液中分离。多种经分离的絮
凝物可称为絮凝物物质，但是术语絮凝物物质也可以指存在于液体(例如马铃薯汁)中的众
多絮凝物。
用于马铃薯汁凝结和絮凝的三种不同方法a，b和c可以区分开。
方法A
促凝剂包含阳离子促凝剂，并且絮凝剂包含比粘度为4-6mPa·s且电荷密度为45
至75％的阴离子聚丙烯酰胺。
在方法a)中，促凝剂是阳离子促凝剂。阳离子促凝剂是带正电荷的分子种类，其适
合于聚集根或块茎汁中存在的不溶性颗粒。合适的阳离子促凝剂包括季铵类，包括质子化
的叔、仲或伯铵类。在使用质子化的叔、仲或伯铵类作为阳离子促凝剂的情况下，优选将汁
的pH调节至pH5.4或更低(这导致约90％或更高的质子化)。
合适的阳离子促凝剂的实例是表胺(epiamine)、聚鞣酸(polytannine)、聚乙烯亚
胺、聚赖氨酸和阳离子聚丙烯酰胺。
表胺是聚醚胺，优选MW 400,000Da至600,000Da。
聚鞣酸是任选用金属离子处理的鞣酸的聚合物。
聚乙烯亚胺是亚氨基乙烯的聚合物，其是支链和直链的。
聚赖氨酸是通过ε氨基而不是通过α基团连接的赖氨酸的聚合物。
阳离子聚丙烯酰胺是丙烯酰胺的聚合物，其被季胺如三烷基氨基甲基丙烯酸酯，
优选甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯甲基氯化物取代。这些聚合物优选具有1MDa至10MDa的MW。
优选地，阳离子促凝剂包含表胺、聚鞣酸、聚赖氨酸或聚乙烯亚胺，更优选表胺、聚
鞣酸或聚乙烯亚胺。
絮凝剂包含比粘度为4-6mPa·s且电荷密度为45至75％的阴离子聚丙烯酰胺。阴
离子聚丙烯酰胺是丙烯酰胺的聚合物或共聚物，其被阴离子基团例如磺酸或羧酸基团，优
选羧酸基团取代。阴离子聚丙烯酰胺可以是包含至少一个阴离子单元和至少一个丙烯酰胺
单元的共聚物，其中单体可以选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯酸。
优选地，阴离子聚丙烯酰胺包含被羧酸取代的单元，例如丙烯酸酯。
阴离子聚丙烯酰胺的比粘度为4-6mpa·s，优选4.7-5.6mPa·s，更优选5-
5.4mPa·s。如下测定比粘度：可以通过记录稀溶液(通常为0.5％w：v)的聚丙烯酰胺流过粘
度计所需的时间从而得到粘度。通过由该值减去溶剂粘度并除以溶剂粘度来计算比粘度。
所得的值，比粘度，表示由于聚丙烯酰胺的存在而导致的粘度的相对提高。
阴离子丙烯酰胺的电荷密度为45至75％，优选50至70％，更优选50至60％。电荷密
度是带电单元相对于并入阴离子聚丙烯酰胺中的所有单元的相对量的量度，并且可以通过
电导滴定或电位滴定、红外光谱、NMR光谱或差示扫描量热法测定。
阴离子丙烯酰胺的分子量可以为1至20·106Da，优选5至15·106Da。
絮凝剂和促凝剂之间的重量比可以为1∶3至1∶50，优选1∶5至1∶20，更优选1∶10。
优选地，使根或块茎汁与阳离子促凝剂和阴离子絮凝剂接触包括在添加阴离子絮
凝剂之前将阳离子促凝剂添加至所述汁。
方法B
促凝剂包含式SiO32-的聚合硅酸盐，并且絮凝剂包含比粘度为3-5mPa·s且电荷密
度为至多30％的阳离子聚丙烯酰胺。
在方法b)中，促凝剂包含通式SiO32-的聚合硅酸盐，即聚合硅酸盐是线性或环状硅
酸盐。优选地，聚合硅酸盐是预聚的线性或环状硅酸盐，通过将其暴露于聚合阳离子物质
(如阳离子淀粉、阳离子聚丙烯酰胺)或聚合盐例(如聚合铝盐)或这些物质的组合将其预聚
合，使得组分形成静电复合物。还优选地，聚合硅酸盐是聚电解质，优选阴离子聚电解质，其
可以包含多种金属离子，例如包含碱性铝盐的聚合硅酸盐。
优选地，促凝剂包含用阳离子聚合物修饰的硅酸盐。
絮凝剂包含比粘度为3-5mPa·s且电荷密度为至多30％的阳离子聚丙烯酰胺。
本发明上下文中的阳离子聚丙烯酰胺是丙烯酰胺和任选的其他单体的聚合物或
共聚物，其含有阳离子基团。合适的阳离子基团包括季铵基团，合适的单体包括三烷基氨基
甲基丙烯酸酯，优选甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯甲基氯化物。
阳离子聚丙烯酰胺的比粘度为3-5mPa·s，优选3-4mPa·s，更优选3.2-3.6mPa·
s。比粘度可以如上所述确定。
电荷密度是带电荷单位相对于并入阴离子聚丙烯酰胺中的所有单元的相对量的
量度，并且可以如上所述测定。阳离子聚丙烯酰胺的电荷密度为至多30％，优选至多25％，
更优选至多20％，甚至更优选至多15％，甚至更优选至多10％。
阳离子丙烯酰胺的分子量可以为1至20·106Da，优选5至15·106Da。
絮凝剂和促凝剂之间的比可以为1∶10至1∶10,000，优选1∶25至1∶2,500，更优选1∶
200至1∶300。
优选地，使根或块茎汁与聚合硅酸盐促凝剂和阳离子絮凝剂接触包括在添加阳离
子絮凝剂之前向所述汁添加聚合硅酸盐促凝剂。
方法C
絮凝剂是形成螺旋的多糖。不希望受该理论的束缚，我们认为当絮凝剂处于未折
叠状态中，这种絮凝剂通过与汁中的不溶性颗粒相互作用而工作。在经历向螺旋状态的转
变后，占据絮凝剂的体积急剧收缩，从而将单个絮凝物中的许多颗粒拉在一起。这种形成螺
旋的聚合物的特征在于它们的化学性质，它们属于具有α1-3和α1-4糖苷键的多糖类。理想
地，絮凝剂通过结合内源性存在于汁中的阳离子进行其向螺旋状态的转变，例如使用钙的
藻酸盐和使用钾的κ-角叉聚糖。然而，藻酸盐的使用具有这样的缺点，即生物汁中游离钙的
水平随时间剧烈变化，因为它与磷酸盐和游离脂肪酸沉淀。当可用钙的水平降到低水平时，
藻酸盐作为絮凝剂的作用停止。理想地，然后将角叉聚糖，特别是κ-角叉聚糖用作絮凝剂。
然而，将这种化合物引入汁中时应该小心。在内源水平上，汁中的钾将以太快的速率诱导螺
旋形成，以至于不能适当地允许絮凝剂与不溶性颗粒相互作用，从而导致这些物质不完全
地包含在流中。这通过引入协同聚合物来避免。
协同聚合物能够结合不溶性颗粒，基本上充当促凝剂，并且结合絮凝剂，从而延迟
螺旋形成，这允许絮凝物中更高水平的包含。因此，理想地，在方法c)中，促凝剂包含阳离子
或中性促凝剂，并且絮凝剂包含角叉聚糖。在方法c)中，可以使用任何阳离子促凝剂，但是
优选地，阳离子促凝剂是与方法a)所述相同的阳离子促凝剂。作为替代或补充，可使用中性
促凝剂，其可选自例如淀粉、支链淀粉和/或κ-，ι-和/或λ-角叉聚糖。
方法c)中的絮凝剂包含角叉聚糖，其是从红色食用海藻中提取的天然家族的线性
硫酸化多糖。存在几种类型的角叉聚糖：κ-角叉聚糖每个二糖具有1个硫酸盐，ι-角叉聚糖
每个二糖具有2个硫酸盐，和λ-角叉聚糖每个二糖具有3个硫酸盐。优选地，絮凝剂包含κ-角
叉聚糖，更优选地，絮凝剂是κ-角叉聚糖。
方法c)还允许选择使用单一角叉聚糖作为促凝剂和絮凝剂两者，例如i-角叉聚
糖。方法c)的一个优选选择是使用κ-和ι-角叉聚糖的混合物作为絮凝剂和促凝剂。或者，将
角叉聚糖絮凝剂与不是角叉聚糖的中性或阳离子促凝剂组合。
角叉聚糖的分子量可以为50,000Da至20·106Da，优选1·105至5·106Da。
絮凝剂和促凝剂之间的比可以为9∶1至1∶9，优选7∶3至3∶7，更优选6∶4至4∶6。
优选地，在添加絮凝剂之前，添加促凝剂并通过溶液混合。
在用于使根或块茎汁澄清的方法a、b和c之间，方法a和c是优选的，最优选的是方
法c。替代的最优选方法是方法a)。
任选地，在通过任何上述方法a-c形成絮凝物物质期间存在表面活性剂。添加表面
活性剂，潜在地通过两亲分子的表面张力降低作用，甚至进一步提高马铃薯汁的澄清度。优
选地，以低于临界胶束浓度(critical micelle concentration，CMC)的浓度添加表面活性
剂。CMC是高度表面活性剂依赖性的，但是商业表面活性剂的CMC可以容易地从公知的手册
和产品单检索到。
在本发明的上下文中，表面活性剂通常是阳离子表面活性剂。通常，可以使用任何
阳离子表面活性剂。在本发明方法的上下文中优选的表面活性剂是基于季铵的表面活性
剂，优选十六烷基吡啶鎓和十六烷基三甲基铵表面活性剂，例如氯化物、溴化物和碘化物，
更优选十六烷基吡啶鎓或十六烷基三甲基氯化铵。另一些优选的表面活性剂是月桂酸藻酸
盐、椰油酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基二甲胺、月桂基甜菜碱、苯扎氯铵和氯己定。
通常，本发明涉及通过使汁与促凝剂和絮凝剂接触以形成絮凝物物质来使块根或
块茎汁澄清，随后将其分离。絮凝物物质通常包含作为浑浊存在于根或块茎汁中的至少一
部分不溶性颗粒。絮凝物物质在形成后通过肉眼可见，并且可以被分离以获得分离的絮凝
物物质。
在本发明的上下文中，接触意指将汁、促凝剂和絮凝剂组合并混合至形成絮凝物
物质的程度。接触可以以任何顺序发生；可以形成促凝剂和絮凝剂的预混物并将其添加至
所述汁，但是也可以将絮凝剂添加至所述汁，随后添加促凝剂。可将汁添加至混合物(例如
促凝剂、絮凝剂或两者的溶液或分散体)，和任何其他使汁、促凝剂和絮凝剂接触的方式以
获得絮凝物物质。优选地，首先将汁与促凝剂组合，随后添加絮凝剂。将汁与促凝剂组合至
将所述混合物与絮凝剂组合的间隔优选在几小时内，例如小于2小时，优选小于1小时，更优
选小于半小时，甚至更优选小于15分钟，例如优选小于5分钟，或更优选半分钟至1.5分钟。
随后使组合的汁、促凝剂和絮凝剂形成絮凝物物质。絮凝物物质的形成通常需要
少于2小时，优选少于1小时，更优选少于半小时，甚至更优选少于15分钟，例如优选少于10
分钟，优选1至5分钟。
优选地，在马铃薯汁中形成的絮凝物具有比汁的密度更高的单一密度，以允许絮
凝物的分离。合适的絮凝物密度为至少1.23g/cm3，优选至少1.29，更优选至少1.35。
可以通过本领域已知的任何方法实现絮凝物物质的分离，例如通过过滤、沉降、离
心、旋风分离(cycloning)、热分级和/或吸收(absorption)。分离产生如上所述的澄清的
汁，和分离的絮凝物物质。
过滤是这样的技术，其中在允许水性汁通过但保留絮状物物质的过滤器上分离絮
状物物质。对于过滤，颗粒应具有至少30μm2，优选大于50μm2，更优选大于80μm2的尺寸。絮凝
物的粒度可以通过PAT传感器系统(Sequip)的激光的光学背反射测量来确定，并且在此表
示为以平方微米计的颗粒群中值的表面积。用于过滤的合适的过滤器尺寸为18-250μm，优
选50-200μm，更优选80-180μm。
沉降是利用絮凝物物质的不同密度的技术。在较低密度的物质中，较高密度物质
通过重力下沉，以使得如果絮凝物物质的密度高于澄清的汁的密度，则絮凝物物质下沉并
聚集在底部，从中可以通过本领域已知的多种方法将其分离。沉降通常可以在2小时内，优
选在1小时内，更优选在30分钟内，甚至更优选在10分钟内实现。
离心也利用了澄清的汁和絮凝物物质之间的密度差异，但是在絮凝物物质和澄清
的汁之间的密度差异相对较小的情况下通常使用离心。在这种情况下，离心提供额外的机
械离心力，其有助于在汁容器的底部收集絮凝物物质。离心可方便地在500-5000g，优选
800-2900g下进行。
旋风分离，例如轴向水力旋流，也利用了澄清的汁和絮凝物物质之间的密度差异。
旋风分离可用于通过在产生超过4000g的g力的条件下使用同时轴向水力旋流器将絮凝物
物质与澄清的汁分离。
也可以通过在疏水性吸附剂上吸收，然后通过pH位移或盐梯度诱发洗脱，随后蒸
发洗脱溶剂来分离絮凝物物质。
优选地，通过过滤、沉降和/或离心将絮凝物物质与澄清的汁分离。更优选地，使用
沉降和过滤的组合。
任选地，可以通过添加增重剂(weighting agent)来辅助分离。在本发明的上下文
中，增重剂是密度为1.5至8g/cm3，优选2.0至3.0g/cm3的固体，其对絮凝物物质在形成期间
或之后具有亲和力。因此，增重剂至少部分地包含在絮凝物物质中，从而提高它们的密度。
这有助于通过例如沉降或离心移出絮凝物物质。
合适的增重剂是例如金属、粘土和无机盐。合适的金属包括铁和铝，优选铁。合适
的粘土包括高岭土、滑石、膨润土，优选高岭土。合适的无机盐包括磷酸盐、碳酸盐和氧化
物，例如铁、钙、镁的磷酸盐、碳酸盐和氧化物。优选的无机盐是碳酸钙和磷酸氢钙。
虽然人们可以先验地假设较高的密度是优选的，但在实践中，高密度颗粒显示出
使絮凝物“毁灭(fall through)”的趋势，从而破坏絮凝物结构并妨碍絮凝。因此，优选增重
剂的密度为1.5至8g/cm3，优选1.5至5g/cm3，更优选2.0至3.0g/cm3。
此外，d-区金属(纯的或作为盐)的存在倾向于催化马铃薯汁中的酚类化合物的氧
化，从而导致最终蛋白质产物中不吸引人的深色。因此，优选加重剂不包含d-区金属。
最后，莫氏硬度标度高的物质会随时间磨损工厂设备。因此，组合了密度较高，但
不过高于絮凝物物质密度之性质的物质是优选的增重剂。此外，低莫氏硬度并且相对惰性
的化学性质是非常优选的。
莫氏硬度由不同物质刮擦(scratch)和彼此刮擦的能力来确定并且将这些物质根
据从最柔软(例如值为1的滑石)至最硬的(例如值为10的金刚石)的标度来排序。每种物质
可以刮擦在标度上较低的其他物质，并且依次被在标度上更高的物质所刮擦。在本发明的
上下文中，刮擦意味着留下肉眼可见的永久性错位。可以通过使用莫氏硬度试剂盒或用尖
端为所选择物质的硬度镐刮擦给定物质来确定莫氏硬度。
由于在工厂设备中使用的钢具有4至4.5的莫氏硬度，因此优选用于本发明的增重
剂比这更软。因此，增重剂优选具有小于4.5，更优选小于4，甚至更优选小于3.5的莫氏硬
度。莫氏硬度应至少为1。
因此，本发明还涉及这样的方法，其中絮凝物物质的密度通过在絮凝物物质中包
含增重剂而提高。
本发明方法的一个优点是可以将澄清的马铃薯汁高效地与絮状物物质分离。在处
理根和块茎汁中，液体回收是一个重要的方面，因为澄清的汁随后用于分离天然蛋白质。天
然蛋白质的分离需要用于除去絮凝物物质的设备，其不使蛋白质变性，但仍允许汁充分通
过。根据本发明方法的絮凝通常产生密度至少为1.23g/cm3，优选至少1.29g/cm3，更优选至
少1.35g/cm3的容易除去的絮凝物，同时得到OD620小于0.8，优选小于0.6，更优选小于0.5，
最优选小于0.3的澄清汁，其中可溶性蛋白质的损失小于总可溶性蛋白质的10％，优选小于
总可溶性蛋白质的5％，更优选小于2％。混浊和澄清溶液中的可溶性蛋白质的量可以通过
使用SPRINT快速蛋白质分析仪(CEM)在温和离心步骤(800g，1分钟)之前和之后测定蛋白质
的总量来确定。
其中，过滤、沉降和/或离心允许汁回收率为至少88％，优选至少90％，更优选至少
93％，最佳至少95％。
回收的汁具有小于0.8，优选小于0.6，更优选小于0.5，甚至更优选小于0.4，甚至
更优选小于0.3的OD 620，并且高度适合于蛋白质分离。或者，汁可用于回收酚类染料、游离
氨基酸和有机酸。
此外，汁通常包含至少0.5重量％，优选至少0.75重量％，更优选至少0.9重量％，
例如至少0.94重量％的溶解的天然蛋白质，甚至更优选至少1重量％，或甚至至少1.1重
量％。从汁中分离后的蛋白质的溶解度优选为至少80％，更优选至少85％，甚至更优选至少
95％，例如至少95％或甚至至少98％。蛋白质溶解度可以如下确定：将蛋白质分散在水中，
将所得液体分成两部分并将一部分暴露于800g离心5分钟，以产生未溶解物质的沉淀并回
收上清液。通过测量上清液和未处理溶液中的蛋白质含量，并将上清液的蛋白质含量表示
为未处理溶液中蛋白质含量的百分比，确定溶解度。确定蛋白质含量的方便方法是经由
Sprint快速蛋白分析仪(CEM)，通过测量280nm处的吸光度或通过记录Brix值来进行，但是
也可以使用本领域中已知的任何方法。
此外，澄清的汁含有小于50mM的钙，优选小于20mM，更优选小于12.5mM。最佳地，澄
清的汁不含添加的钙。钙含量可以通过原子吸收光谱法、火焰发射光谱法、x射线荧光、高锰
酸盐滴定或使用草酸的重量滴定来测定；添加的钙的量可以通过从添加的任何钙的量计算
来确定或通过计算在向汁添加钙之后相对于添加钙之前的天然汁的钙量的增加来确定。
因此，本发明还涉及可通过本发明方法获得的澄清的根或块茎汁，其包含至少0.1
重量％的溶解的蛋白质，其中所述蛋白质是天然的，并且其中以OD620表示的澄清度小于1。
由于上述原因，本发明的絮凝方法通过除去本会阻塞膜和污染设备的不溶性颗粒
来提高蛋白质回收的效率。色谱柱将表现出提高的操作压力，从而导致更频繁的清洁循环。
此外，颗粒物质倾向于粘附到传感器，从而导致丧失过程控制。
适当的絮凝导致设备的操作时间更长，用于清洁的停机时间更少和清洁化学品的
使用减少，以及更低的环境负担。
此外，分离的絮凝物物质具有有利的性质，例如有利的脂肪酸谱、有利的游离氨基
酸含量和高含量的类胡萝卜素，其允许新的和有价值的马铃薯物质的独立分离。因此，本发
明类似地涉及分离的絮凝物物质。
絮凝物物质是包含不溶性颗粒(例如来自根或块茎汁的水不溶性脂质和水不溶性
蛋白质)以及带电物质(例如盐和游离氨基酸)的物质，并且还包含如上所述的促凝剂和絮
凝剂。任选地，还可以存在一种或更多种增重剂和/或一种或更多种表面活性剂。
絮凝物物质包含具有至少50μm2，优选至少60μm2，更优选至少80μm2的粒度(表示为
颗粒群的中值的表面积)的絮凝物。颗粒群的中值的表面积可以通过PAT传感器系统
(Sequip)的激光光学背反射测量来确定。
絮凝物物质优选具有至少1.23g/cm3，优选至少1.29g/cm3，更优选至少1.35g/cm3
的密度。絮凝物物质的特征在于它具有单一的、均匀的密度；在蔗糖梯度系统中，所述物质
显示为单一条带。这表明絮凝物物质是均质物质。此外，絮凝物物质具有允许快速沉降的粒
度分布。通过蔗糖密度离心测定絮凝物物质的密度。
从澄清的汁分离后的絮凝物物质通常具有1-10％，优选3-6％的干物质含量。任选
地，可以通过浓缩来提高干物质含量。合适的浓缩方法包括冷冻结晶、通过带式过滤器的大
范围脱水或通过使用蒸发器、喷雾干燥、搅拌薄膜干燥器或液体CO2提取除去水，这可以导
致干物质含量提高至高于50％。此外，代替浓缩或浓缩之后，可以干燥絮凝物物质。干燥可
以通过本领域中已知的任何方法进行，例如通过在升高的温度下干燥、在真空中干燥或冷
冻干燥。干燥降低絮凝物的水含量，例如降低至水含量为12-8重量％，优选8-4重量％。
通常，絮凝物物质尤其包含马铃薯脂质。马铃薯脂质包括磷脂，例如磷脂酰胆碱和
乙醇胺，并且还包括糖脂和中性脂质，例如甘油三酯和甘油二酯。絮凝物物质通常包含基于
总干物质的18-38重量％脂质，优选23-33重量％脂质，更优选25-30重量％脂质。
絮凝物物质还包含马铃薯游离脂肪酸。马铃薯游离脂肪酸是饱和和不饱和脂肪
酸，特别是亚油酸和亚麻酸。在以pH依赖性方式破坏块茎后马铃薯极性脂质对水解敏感。因
此，完整脂质和游离脂肪酸的量根据分离的条件而变化。这解释了在科学文献中已经报道
的脂质组合物的巨大变异。本发明中的絮凝物物质包含基于总干物质5-60重量％的游离脂
肪酸，优选10-40重量％的游离脂肪酸。
通常，马铃薯脂质的脂肪酸谱非常有利，具有相对高程度的不饱和。不饱和脂肪酸
是用于人和动物食物目的的脂质物质中高度优选的脂肪酸。絮凝物物质还包含高水平的类
胡萝卜素，例如叶黄素和虾青素。类胡萝卜素也被认为有利于人和动物食物目的，因为它们具
有有益的健康效果，特别是避免失明。絮凝物物质中类胡萝卜素的水平通常为基于总干物质
15-150mg/kg，优选30-75mg/kg。
絮凝物物质还包含蛋白质，特别是不溶性蛋白质。通常包含在絮凝物物质中的蛋
白质包括马铃薯块茎特异蛋白(patatin)和蛋白酶抑制剂以及许多膜蛋白和不溶性结构蛋
白。通常，絮凝物物质包含基于总干物质55-80重量％的蛋白质，优选60-70重量％的蛋白
质。
絮凝物物质还包含游离氨基酸。游离氨基酸构成絮凝物中干物质的1.3重量％至5
重量％。在下文中，术语游离氨基酸和氨基酸可互换使用；在本发明的上下文中，不认为存
在于肽或蛋白质中的氨基酸是(游离)氨基酸的一部分。在本发明的上下文中，氨基酸是L-
α-氨基酸。
絮凝物物质还包含如上所述的促凝剂和絮凝剂。通常，絮凝剂不以基于总干物质
大于15％的重量比存在，优选不大于10％，更优选不大于5％。类似地，絮凝剂不以基于总干
物质大于5％的重量比存在，优选不大于1％，更优选不大于0.1％。
本发明的絮凝物物质具有非变应性的优点，并且通常不来自动物或基因修饰生物
体(genetically modified organism，GMO)。此外，类似于营养性蔬菜，本发明的絮凝物物
质含有营养性必需脂质、游离脂肪酸、蛋白质、游离氨基酸和类胡萝卜素。絮凝物物质可大规
模获得并适用于食品应用和/或营养补充剂。
絮凝物物质可以原样使用或进一步加工。使用由食品级絮凝剂获得的絮凝物物质
的实例例如作为饲料物质或食品成分。优选地，用于食品级应用的絮状物物质不含增重剂。
或者，絮凝物物质可用作专门的根或块茎酶的来源，例如多糖修饰酶和/或氧化还原酶；这
些酶以脂质物质而不以液分级。
可以进一步处理经分离的絮凝物物质，例如通过提取，以分离多种类别的有价值
的化合物。优选地，在进一步处理之前，对分离的絮凝物物质进行浓缩和/或干燥。
脂质提取可以通过本领域已知的任何方式实现，例如压制或熔融并随后进行相分
离，脂质的冷冻-结晶，微波氢化扩散(microwave hydrodiffusion)，洗去非脂质组分，或者
用有机溶剂或超临界气体提取。优选地，脂质提取导致将脂质级分从至少促凝剂和/或絮凝
剂和如果使用的增重剂中分离。
优选地，脂质提取通过有机溶剂提取来实现，例如用以下有机溶剂中的一种或混
合物来实现：甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙醚、叔丁基甲基醚、戊烷、己烷、庚
烷、苯、甲苯、四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷(dichloromethane)、二硫化碳、乳酸乙酯、二氯甲烷
(methylene chloride)。或者，通过超临界气体提取，例如通过用超临界二氧化碳(CO2)提
取，来实现液体提取。脂质提取导致从絮凝物物质中提取至少一部分根或块茎脂质，从而产
生脂质分离物。
根据本发明的脂质分离物包含9-15％的糖脂，25-40％的磷脂，其余大部分由游离
脂肪酸和中性脂质构成。大部分游离和脂质结合的脂肪酸由多不饱和脂肪酸例如亚油酸和
亚麻酸构成，其总量占干物质脂质分离物的35-65重量％。此外，存在油酸(2-10重量％)以
及棕榈酸(20-40重量％)、硬脂酸(6-10重量％)和花生酸(2-3重量％)。脂质分离物通常还
基本上包含来自絮凝物物质的所有类胡萝卜素，例如0.03重量％至1.25重量％。
脂质分离物具有高度不饱和的有利的脂肪酸谱，以及大量的类胡萝卜素、植物甾醇
和乙酰胆碱。配糖生物碱以食品级可接受的量存在，例如1000mg/kg，优选低于312mg/kg，甚
至更优选低于150mg/kg。马铃薯脂质分离物的另一个优点是其不含变应原，并且通常不来
源自基因修饰的生物体(GMO)。此外，由于其不来自动物，因此它基本上不含胆固醇。
根据本发明的马铃薯脂质分离物可具有多种应用，例如：
·在乳化液体中的应用；
·在医疗用途如皮肤保湿剂和滴眼剂中，作为乙酰胆碱源针对痴呆、焦虑的症状，
胆结石治疗，肝病，阻塞性输乳管的治疗；
·营养性脂肪酸和脂质的回收；
·回收植物甾醇；
·分离类胡萝卜素，特别是叶黄素，以用于预防青光眼；
·分离生物塑料结构单元，如9-氧代-壬酸；
·食品应用如面团和面包中的脂质营养增强剂。
任选地，可以将马铃薯脂质分离物进一步分级为组成的脂质，如通过使用例如一
种或更多种选自的以下有机溶剂进行选择性溶剂提取：甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮、乙
酸乙酯、乙醚、叔丁基甲基醚、戊烷、己烷、庚烷、苯、甲苯、四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷、二硫化
碳、乳酸乙酯、二氯甲烷，以将脂质分离成极性和中性级分。或者，马铃薯脂质分离物的分级
可通过结晶、色谱方法或吸收来实现。
根据本发明的脂质分离物与絮凝物物质的不同之处在于，脂质分离物不包含促凝
剂或絮凝剂，也不包含絮凝物的大部分蛋白质组分，也不包含增重剂。
作为替代或补充，可通过任选地破碎絮凝物物质，随后提取氨基酸来从絮凝物物
质中分离游离氨基酸以获得氨基酸物质。
絮凝物物质的破碎任选在从絮凝物物质中提取氨基酸之前进行，并且可以通过添
加包含带电物质(如盐、酸或碱)的溶液来完成。带电物质应以1M，优选0.1M的量存在。方便
地，溶液的pH低于3以优化氨基酸组成。或者，絮凝物物质可以通过机械力(例如摇动、研磨、
磨碎或剪切)而破碎。
(任选地破碎的)絮凝物物质中包含的氨基酸可以通过用水溶液提取来分离，其任
选地被缓冲，从而得到包含氨基酸物质的水提取物。任选地，随后干燥水提取物以获得干粉
形式的氨基酸物质。在本发明的上下文中，氨基酸是L-α-氨基酸。
氨基酸物质的提取可以通过使(任选地破碎的)絮凝物物质经水溶液处理来进行。
任选地，所述水溶液包含小于50体积％的水混溶性有机溶剂，例如甲醇、乙醇或丙酮。还任
选地，优选使用生理学上可接受的盐来缓冲水溶液。水溶液的pH可以为2至8，优选3至7，温
度可以为20至80℃，优选在20至30℃。在一个优选的实施方案中，用水进行提取。
实现所需pH的合适缓冲液是本领域中已知的，并且包括例如磷酸盐、柠檬酸盐、苹
果酸盐、丙酸盐、乙酸盐、甲酸盐、乳酸盐、葡萄糖酸盐、碳酸盐和/或磺酸盐。
水提取物优选包含至少0.5重量％，更优选1.4重量％的氨基酸物质。
水提取物可以任选地被浓缩和/或干燥，以得到干粉形式的氨基酸物质。合适的技
术包括超滤、反渗透和喷雾干燥。干燥后，氨基酸物质是呈深黄色至棕色的干燥粉末。
氨基酸物质包含氨基酸，并且可另外包含其他马铃薯来源的组分。氨基酸物质包
含按照％干重的以下组分：
·游离氨基酸：10-50％，优选13-30％
·盐9-12％
·游离糖9-12％
·有机酸9-12％
·蛋白质0-41％，优选10-28％
·任选其他马铃薯来源的组分。
从絮凝物物质提取的氨基酸具有有利的氨基酸谱。相对于絮凝前的马铃薯汁，氨
基酸物质尤其富含氨基酸丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸和缬氨酸。因此，相对于絮凝之前的马铃
薯汁，从絮凝物物质中提取氨基酸物质导致氨基酸丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸和缬氨酸的相对
增加。
此外，氨基酸物质包含相当大比例的谷氨酰胺和天冬酰胺。
氨基酸物质根据以下游离氨基酸重量％包含：
·10-25％丙氨酸，优选15-21％
·15-35％天冬酰胺，优选20-30％
·5-16％谷氨酰胺，优选8-13％
·5-9％缬氨酸，优选5.5-7％
·0.1-3.5％谷氨酸，优选0.2-3％
·0.5-10％甘氨酸，优选1-8％。
优选地，氨基酸丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺的总量为所有游离
氨基酸的50-75重量％，优选55-65重量％。
优选地，氨基酸丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺和缬氨酸的总量为所
有游离氨基酸的55-80重量％，优选60-70重量％。
此外，氨基酸物质包含少量的配糖生物碱，例如优选低于312mg/kg，更优选1-
200mg/kg，甚至更优选1-150mg/kg。
氨基酸物质有利的氨基酸谱使其非常适合用于食品应用或作为食品补充剂。丙氨
酸、缬氨酸和甘氨酸因其对肌肉生长的积极作用而众所周知，并且谷氨酸、天冬酰胺和甘氨
酸可适当地用作味觉增强剂。这种在氨基酸和其他物质中的特定组成不同于马铃薯汁的天
然组成，因此是絮凝过程的直接结果。
由于絮凝，氨基酸丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸和缬氨酸的富集是马铃薯汁絮凝的预料
不到的优点，从而导致产生了潜在有价值的马铃薯来源的氨基酸物质。
氨基酸物质的另一个优点是它是无变应原的，并且通常不来源自基因修饰的生物
体(GMO)。
已经发现氨基酸物质有利的氨基酸组成允许用作味道增强剂，例如以添加剂的形
式使用。这样的组合物提供强烈的鲜味(香味)，因此非常适合用于香味应用，例如肉汤、高
汤、面条、调料、作料、酱汁、成品菜或套餐、或其部分、火锅(fond)、酱汁、调味品、香料或草
本组合物，或腌泡汁。
此外，氨基酸分离物可用作食品补充剂。
因此，本发明还提供了制备用于食品应用或食品补充剂的氨基酸物质的方法，包
括如上所述的絮凝马铃薯汁，并且还包括用水溶液提取所获得的絮凝物物质以获得作为水
提取物的氨基酸物质，以及任选地浓缩和/或干燥氨基酸物质以提供干粉形式的氨基酸物
质。
此外，本发明涉及可通过所述方法获得的氨基酸物质，其组成如上所述。
为了获得适于提取氨基酸物质的絮凝物物质，优选根据方法a)进行絮凝，更优选
使用聚鞣酸作为促凝剂和使用阴离子丙烯酰胺作为絮凝剂进行絮凝。优选地，在絮凝期间
另外添加角叉聚糖。
根据本发明的分离物(即马铃薯脂质分离物和氨基酸物质)具有明显的优点，即它
们是非变应性的，并且通常不源自动物或基因修饰的生物体(GMO)。这使得它们适合于现代
食品应用。这些分离物可大规模获得，并适用于营养补充剂或添加剂。
现在将通过以下非限制性实施例举例说明本发明。
实施例1
背景
马铃薯蛋白纯化需要基本上澄清的马铃薯汁，以防止设备的堵塞。天然的马铃薯
汁相当混浊，因此需要澄清步骤。我们已经发现非常方便的方法是絮凝。理想地，絮凝步骤
应当与食品生产相容，并且避免通过例如加热或高剪切力损坏或损失马铃薯汁的有价值的
天然组分。此外，理想地，其应产生不含不期望的颗粒、黏泥或胶的溶液，并且经絮凝的颗粒
应具有足够的尺寸和强度以迅速沉降。这些参数可以如下量化：
在620nm下通过光谱测定法测量的浊度应优选低于0.8，优选低于0.5，甚至更优选
低于0.3。以表面积表示的粒度应当高于50平方微米，优选高于60，甚至更优选高于80。蛋白
质损失不应超过可回收蛋白质的10％。絮凝物应显示良好的沉降行为，如通过目视检查确
定。
研究设定
将马铃薯汁用不同长度和电荷密度的聚丙烯酰胺进行絮凝。分析所得的澄清汁的
蛋白质损失和最终浊度，同时分析絮凝物的粒度。还记录了絮状物行为的视觉指标。
絮凝剂溶液的制备
将160mg κ-角叉聚糖(FMC Biopolymer GP812，20031021)和240mg Wisprofloc N
(AVEBE，中性预胶凝的马铃薯淀粉促凝剂)溶解在预热至60℃的1升去矿物质水中并搅拌直
至溶解。然后将溶液冷却至环境温度。
将A110(40714B)、A120(40718C)、A130(44685C)、A137(44720B)、A130HMW(40722)、
A150LMW(44713)、A150(44693A)、A150HMW(44824A)和A185(44973)类型的Superfloc聚丙烯
酰胺(Kemira)以1g/L的浓度溶解在预热至60℃的去矿物质水中并冷却至环境温度。
通过角叉聚糖的马铃薯汁絮凝
将400mL来自成熟块茎(cv.Averna)的新鲜制备的马铃薯汁在1升烧杯中以200rpm
搅拌。在以200rpm搅拌的同时通过蠕动泵以100mL/分钟的速率添加100mL絮凝剂溶液。继续
搅拌1分钟，并使汁沉降10分钟。将所得溶液在2900g下离心1分钟，以模拟工业分离器的离
心条件。
通过丙烯酰胺的马铃薯汁絮凝
将400mL来自成熟块茎(cv.Averna)的新鲜制备的马铃薯汁在1升烧杯中以200rpm
搅拌。添加2.6mL 5％(重量∶体积)的十六烷基三甲基氯化铵(cetyltrimethylammonium
chloride，CTAC)溶液，然后添加2mL 1％Ecotan Bio-10(阳离子聚鞣酸促凝剂，Serveco)，
同时搅拌。将其搅拌1分钟，然后添加2mL的1g/L丙烯酰胺溶液。使汁沉降1分钟，然后在
2900g下进行1分钟的离心步骤。
蛋白质测量
使用针对凯氏定氮法(Kjeldahl)测量校准的CEM Sprint Rapid蛋白质分析仪测
定蛋白质浓度。Sprint测量蛋白质结合染料的信号损失。损失越高，存在的蛋白质越多。使
用凯氏定氮法测量对广泛透析的蛋白质样品校准该系统，以使得检测到的所有氮将源自蛋
白质而不是来自游离氨基酸或肽。然后通过乘以6.25将氮值转化为蛋白质含量。
浊度测定
通过在BioRad Smartspec Plus分光光度计中对于去矿物质水记录620nm处的吸
光度来测量浊度。
粒度测量
在Sequip颗粒分析仪(Sequip GmbH)上记录表示为颗粒群中值的以平方微米计的
表面积的粒度，所述颗粒分析仪被设置为测量0.1-350μm范围内的粒度分布。
絮凝物行为的视觉指标
絮凝物的质量可以通过目视观察快速估计。合适的絮凝物趋于形成清晰可见的快
速沉降的结构。一般(fair)的絮凝物趋于沉降得更慢。不良的絮凝物形成小而易碎的聚集
体，其沉降得非常缓慢。
结果和讨论
发现使用能够进行向螺旋状态转变的多糖会产生澄清的马铃薯汁。能够进行这种
转变的多糖是以α-1，3和/或α-1，4糖苷键为特征的多糖。角叉聚糖对马铃薯汁中天然存在
的钾的螺旋诱导敏感，发现其通过诱导适当的絮凝物而令人满意地使马铃薯汁澄清。在角
叉聚糖中，κ-角叉聚糖和κ-角叉聚糖与ι-角叉聚糖的混合物是优选的。在下表中，报道了用
GP812κ-角叉聚糖与中性预胶凝的马铃薯淀粉促凝剂相组合而进行的絮凝。
对于聚丙烯酰胺絮凝，发现比浓粘度为4-6mPa·s且电荷密度为45-75％的阴离子
聚丙烯酰胺与阳离子促凝剂的组合产生适当的絮凝物和澄清的马铃薯汁。还已经测试了聚
丙烯酰胺的几种常见替代物，但是这些物质中没有一种显示出理想的絮凝物行为。
表1：聚丙烯酰胺絮凝剂和几种聚丙烯酰胺絮凝剂的替代物对马铃薯汁的影响。
Nq)由于絮凝物类型和颗粒分析之间的不相容性，不可定量
表2
a)A150和LT30二者均是阴离子聚丙烯酰胺，其电荷密度为55％且比粘度为5.2。
实施例2
如上所述测试了一系列超过200个实验，其中使用不同的阴离子聚丙烯酰胺以及
其他絮凝剂和不同的促凝剂。这些絮凝剂包括聚丙烯酰胺的多种常见替代物如瓜尔胶、黄
原胶和壳聚糖。在等值线图中绘制了浊度和絮凝物尺寸的代表性选择(图1和图2)。
这些数据表明在比粘度和电荷密度方面存在“最佳点”。絮凝剂应该是具有4至6，
优选4.7至5.6，甚至更优选5.0至5.4链长(由比粘度表示)的聚丙烯酰胺。此外，电荷密度应
为45至75％，优选50至70％，更优选50至60％。理想情况下，约为55％。
实施例3：通过硅酸盐促凝剂和阳离子聚丙烯酰胺的马铃薯汁絮凝
将400mL来自AVEBE(Gasselternijveen，荷兰)的工业马铃薯汁在1升烧杯中以
200rpm搅拌。将几种不同的硅酸盐添加至马铃薯汁样品，并搅拌1分钟。这些硅酸盐为
Britesorb BK75二氧化硅(PQ Corporation)、Kemira Waterglass ALC201(Kemira)、
Rithco SiO2(Rithco)和Organo-Floc 475(Kam Biotechnology Ltd.)。随后，添加2mL的
1g/L阳离子丙烯酰胺溶液(“阳离子PAM”，C492，Kemira)。使汁沉降1分钟，然后在2900g下进
行1分钟的离心步骤。如实施例1分析上清液。
表3：硅酸盐促凝剂和阳离子聚丙烯酰胺对马铃薯汁浊度的影响
结果表明，硅酸盐物质很好地起促凝剂的作用，只要硅酸盐是聚合硅酸盐。无效的
Britesorb BK75是非聚合的二氧化硅溶胶，并作为溶液中的小二氧化硅颗粒存在。有效的
Rithco硅酸盐由用阳离子聚合物链修饰的硅酸盐颗粒组成。Organo-Floc 475由被捕获在
聚合铝盐中的硅酸盐颗粒组成。与较大结构在化学上相关的硅酸盐是马铃薯汁中的有效促
凝剂，而单体硅酸盐则不是。
实施例4：通过螺旋形成聚合物的马铃薯汁絮凝
根据方法C的絮凝需要能够在马铃薯汁的情况下形成螺旋的絮凝剂。形成螺旋的
絮凝剂的特征在于是具有α1-3和1-4糖苷键的多糖。实例包括角叉聚糖、藻酸盐、纤维素、直
链淀粉、结冷胶、黄原胶、凝聚糖、琼脂和琼脂糖。在这样的组中，仅有藻酸盐和角叉聚糖在
天然马铃薯汁的情况下与天然存在于马铃薯中的组分形成螺旋，其中角叉聚糖与钾形成螺
旋，并且藻酸盐与钙形成螺旋。
然而，在实践中，以藻酸盐进行的絮凝对马铃薯汁的陈化敏感。藻酸盐在不添加钙
的情况下不降低浊度，但在新鲜马铃薯汁中添加10mM钙时表现良好(表5)。
由于汁的陈化，藻酸盐需要起作用的适度水平的钙被磷酸盐螯合(sequester)，所
述磷酸盐由马铃薯汁中的组分随着时间的推移而释放。(图3)。这可以通过向新鲜马铃薯汁
添加10mM的磷酸盐来模拟，其同样阻止藻酸盐絮凝。
在成熟的马铃薯汁中，这样的钙不再足以用于藻酸盐絮凝(表5)。过量的钙将恢复
藻酸盐絮凝(表5)，但高钙水平导致过程中下游的结垢问题。
同时，基于角叉聚糖的絮凝保持不受马铃薯汁的陈化影响，因此优选于藻酸盐。
将角叉聚糖引入马铃薯汁中时应当注意。角叉聚糖在这样的钾浓度下进行其向螺
旋状态的转变，所述钾浓度通常低于通常在马铃薯汁中发现的钾浓度。实际上，钾内源性地
过量存在，这导致角叉聚糖絮凝得太快，从而导致混浊物质的不完全包含。图4示出作为钾
浓度函数的马铃薯汁的最终浊度。天然地，马铃薯汁含有大约0.6重量％的钾，而为了有效
絮凝，需要0.5％或更低的钾水平。
这个问题可以用三种方式处理：
首先，可以以每分钟0.2体积絮凝剂溶液/体积马铃薯汁的速率引入絮凝剂，将所
述汁稀释到允许的钾水平，而长的添加时间减慢了该过程。
第二，絮凝剂可以与协同聚合物组合引入，所述协同聚合物本身不经历螺旋转变，
但是有助于絮凝物网状物。理想地，该协同聚合物与浑浊组分本身结合，基本上充当促凝
剂。
第三，可以选择本质上对钾响应较少的絮凝剂。这种絮凝剂是具有部分ι-κ特征的
角叉聚糖或ι-和κ-角叉聚糖的混合物。
表4示出将例如GP812的κ-角叉聚糖或具有部分ι特征的κ-角叉聚糖如LB-2700添
加到马铃薯汁的作用。虽然GP812只在稀释的汁中起作用，但LB-2700仍保留其即使不稀释
也能降低浊度的能力。
表4：不同方法对马铃薯汁中角叉聚糖-絮凝的影响
GP812是κ-角叉聚糖(FMC Biopolymer GP812，20031021)，LB-2700是具有ι-特征
的κ-角叉聚糖(Benlacta LB-2700，Shemberg BiotechCorporation)，Wisprofloc N是中性
预胶凝的马铃薯淀粉(AVEBE)
磷酸盐测定
如下测定马铃薯汁中的磷酸盐：将马铃薯汁等分试样在玻璃管中干燥。添加300μL
70％高氯酸(Prolabo 20587.296)以氧化干扰组分。将管在180℃下孵育3小时并冷却至环
境温度。添加1mL的去矿物质水，400μL的1.25重量％的钼酸铵(Merck 1.01180)和400μL的
5％抗坏血酸(Prolabo 20150.231)。将样品在沸水浴中加热5分钟，并在ThermoScientific
Multiskan Go上读取在797nm处的吸光度，并与用磷酸二氢钾(Merck 1.04873)制备的校准
曲线进行比较。
通过藻酸盐和角叉聚糖絮凝马铃薯汁
基本上如实施例1进行絮凝。絮凝剂/促凝剂组合为0.4g/L GP812κ-角叉聚糖(FMC
Biopolymer，GP812，20031021)/0.6g/L Wisprofloc N(AVEBE)和1g/L藻酸盐(Manucol DH，
4-8-12，FMC Biopolymer)。根据实施例1测定浊度。
通过不同钾水平的角叉聚糖絮凝经稀释的马铃薯汁
通过将3体积的马铃薯汁与7体积的去矿物质水混合来稀释新鲜马铃薯汁。根据实
施例1，在补充有钾的来自浓储备溶液的400mL等分试样中进行絮凝。根据实施例1测量最终
浑浊度并乘以10/3以将它们转变回原始汁中存在的浊度。
表5：陈化对藻酸盐絮凝的影响。陈化汁和添加额外的磷酸盐均消除藻酸盐絮凝马
铃薯汁的能力。通过提高钙的剂量螯合磷酸盐恢复藻酸盐絮凝。
实施例5：在增重剂存在下的絮凝
如实施例1使用角叉聚糖系统进行絮凝。在絮凝之前以1g/L汁的水平添加增重剂。
使用的试剂是碳酸钙(SigmaAldrich 2066)、磷酸氢钙(SigmaAldrich，04231)、金属铁
(SigmaAldrich 12310)、氧化铁(Fe(III)O)(SigmaAldrich529311)、氧化铁(Fe(II，III)O)
(SigmaAldrich 310069)、磷酸铁(SigmaAldrich 436011)和高岭土(SigmaAldrich)。
在从絮凝器回收絮凝溶液后，通过每2分钟拍摄照片来监测絮凝物物质的发生。通
过将絮凝物层的顶部除以烧杯中液体的高度并将其表示为百分比来确定沉降的程度。将结
果在MS Excel中绘制(图5)。
在絮凝后，根据实施例1测定浊度。絮凝物的密度根据蔗糖密度梯度确定。
通过在梯度形成器中将5mL 50％和70％重量：体积蔗糖溶液混合在人造马铃薯汁
(30mM柠檬酸盐pH 6.5和100mM KCl)中来制备梯度，所述梯度形成器通过以10mL/分钟操作
的蠕动泵将其排空到透明塑料管中，并从顶部加载。将这些通过在2900g下离心10小时而显
色(develop)。通过观察絮凝物在密度梯度中的迁移来确定密度。
表6：增重剂对马铃薯汁絮凝的最终浊度、絮凝物密度和汁颜色方面的影响。
添加增重剂提高了絮凝物的密度并提高了它们的沉降速率。沉降速率的提高不是
由试剂的密度决定的。然而，铁增重剂倾向于引起马铃薯汁酚类物质的氧化，从而导致汁变
黑。
实施例6：从絮凝物物质获得的脂质分离物的组成
对絮凝物进行有机溶剂提取，然后通过重量分析测定总脂质含量。根据Rouser
(Rouser，G.，Fleischer，S.和Yamamoto，A.(1970)Lipids 5，494-496.)的方法测定磷脂的
水平，而使用苔黑素方法测定糖脂的水平。简言之，将100μL脂质提取物的等分试样在玻璃
管中蒸发至干燥。将200mg苔黑素(SigmaAldrich 447420)溶解在100mL的70％体积：体积的
硫酸(Merck 1.00731)中。将2mL这种溶液添加至每个玻璃管并在80℃下孵育20分钟。冷却
至环境温度后，在Multiskan Go(Thermo Scientific)上读取在505nm处的吸光度，并相对
于由葡萄糖(Merck 8337.0250)制备的校准曲线测定糖脂水平。
表7
通过外部协议分析实验室测定絮凝物中脂肪酸的水平，表示为脂质结合的脂肪酸
和游离脂肪酸的总和，并且示于表8中。
表8：从絮凝物物质提取后的马铃薯脂质物质的脂肪酸谱。
此外，发现叶黄素的水平为30-75mg/kg脂质物质。此外，证明存在α-生育酚和类胡
萝卜素酯、玉米黄质、紫黄质、新黄质、α-胡萝卜素和链孢红素。在脂质分离物中这些水平的类
胡萝卜素的存在导致明显的黄色外观。
生育酚和其他类胡萝卜素酯的检测可以通过Morris等人的HPLC方法(Journal of
Experimental Botany，2004，55，p975-982“Carotenogenesis during tuber development
and storage in potato”)进行。
实施例7：提取和表征氨基酸物质
使用聚鞣酸Bio20(Servyeco)作为促凝剂并使用具有55％电荷密度和5.2比粘度
的丙烯酰胺作为絮凝剂絮凝马铃薯汁。此外，将κ-角叉聚糖与聚鞣酸一起添加。通过沉降分
离絮凝物物质。
通过过滤对分离的絮凝物物质进行脱水，并通过在管中自动摇动，用等重量的去
矿物质水提取1小时，并使沉淀物沉降。使用HPLC-UV/FLU和/或Biochrom氨基酸分析仪，使
用经典离子交换液相色谱法，以柱后茚三酮衍生化和光度检测对含水提取物进行氨基酸分
析。作为对照，使用相同的方法分析来自未絮凝的马铃薯汁(“PFJ”)的游离氨基酸。结果可
参见表9。
表9：从絮凝物物质提取的氨基酸物质的氨基酸谱与非絮凝的马铃薯汁中游离氨
基酸的氨基酸谱的比较，以g/kg游离氨基酸和重量％计。
在表9中，以绝对和相对数量将游离氨基酸的总量与特定氨基酸的量进行比较。将
增加因子(increase factor)计算为絮凝物中相对存在量相对于马铃薯汁中存在量的增加
量(增加因子＝絮凝物％/PFJ％)。