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专利名称:功能性蛋白质组合物,基于该组合物的乳液及其制备方法
技术领域:
本发明涉及羽扇豆蛋白质组合物,特别是羽扇豆蛋白质浓缩物和分离物。本发明尤其涉及通过羽扇豆蛋白质组合物稳定的油∶水乳液,含有羽扇豆蛋白质组合物的凝胶以及制备高性能羽扇豆蛋白质组合物和基于该组合物的乳液的方法。
背景技术:
蛋白质分离物和浓缩物术语“蛋白质浓缩物”是一个用来定义具有蛋白质含量高达大约90%(重量)(通常是50-90%,尤其是65-70%,重量百分比)的蛋白质制剂的技术用语。相反,术语“蛋白质分离物”通常专指含有大于大约90%(重量)(例如大于大约95%)的蛋白质(干基)的蛋白质制剂。
植物蛋白质浓缩物和蛋白质分离物被广泛用于食品工业。最普遍的是大豆基产品,该产品应用于例如多种碎肉产品(例如肉馅和香肠)的生产,同样也用于一定的素食产品的生产。
蛋白质浓缩物通常简单用作蛋白质富集成分(营养添加剂)。然而,蛋白质分离物和功能性浓缩物也显示出重要的功能特性。这些功能特性中最重要的特性是能与油和水结合形成稳定的乳液。这些乳液可能与食料的凝胶化,膜形成,结构强化和稳定性有关。
另一个重要的功能特性是能够形成凝胶(尤其是加热时),特别是在有水的情况下通过蒸煮形成稳定的凝胶。
而长期以来认为蛋白质分离物的功能通常优于蛋白质浓缩物,因此分离物一般比浓缩物价格高。此外,蛋白质浓缩物和分离物的一些重要功能随着蛋白质来源的不同而发生变化。
例如,如上所述,以低固体浓度乳化高比例的油∶水混合物的性能是一个重要的功能参数,例如在乳制品业和相关工业中非常重要。尽管本发明的羽扇豆蛋白质组合物特别应用于油包水乳液(W/O乳液)中,但本文所用的术语“油∶水”既指水包油乳液,又指油包水乳液。
来自动物的蛋白质浓缩物和分离物(诸如来自乳的蛋白质,例如乳清蛋白和酪蛋白(酪朊酸盐))以及来自谷物的分离物(诸如改性小麦谷蛋白)在这方面显示出很强的功能。这种产品能稳定脂肪∶水的比例为3∶1,4∶1或更高的乳液,并且这种乳液在乳制品业中具有广泛的用途(例如,在奶油,酸牛奶和冰淇淋方面)。在凝胶形成性能方面也有类似的应用。
不幸地是,来源广泛并且价格比较低廉的大豆蛋白产品或谷类基蛋白质在乳化稳定性和凝胶形成性方面比不上通过采用乳基制品所获得的性能。而且,使用后一产品面临着非常不同的问题乳糖非耐受性和腹腔疾病分别限制了乳制品和谷类产品的使用,并且作为乳品厂或粉碎方法的副产品,该基础蛋白质成分经常面临供给链困难
(例如,与微生物性质,来源不固定等有关)。
因此需要可替代的,价格低廉的,广泛被接受的和功能有效的蛋白质浓缩物和分离物。
羽扇豆和羽扇豆蛋白质羽扇豆长期以来被认为是作为供人类食用的植物蛋白质源的大豆的可行代用品。羽扇豆植物生长在作物生长条件不太理想的地区,并且相对其它豆科植物能够在土质较差的土壤中获得较高的产量。白羽扇豆(Lupinusalbus),即白羽扇豆是在欧洲种植的优选品种,而狭叶羽扇豆()是在澳大利亚不太肥沃的土壤中种植的选择品种。
人们很早就得知羽扇豆种籽的蛋白质含量与完整大豆相当,并且多年以来,它被用作动物饲料的蛋白质源(非功能性的)。
而且,羽扇豆浓缩物和分离物本身也是已知的(参见例如,WO97/12524和EP0522800,参见下文),并且也已知这些分离物/浓缩物能够影响添加了它们的食料的化学/物理性质(出处同上)。
然而,本发明人惊奇地发现乳液的高度稳定性可能与羽扇豆蛋白质组合物有关。以前一直没有发现这一非常有用的特性。它使得羽扇豆比采用大豆蛋白质更能稳定具有较高油比例的乳液,并且,实际上乳化性能已接近(或甚至超过)通过采用来自动物的蛋白质
(诸如酪朊酸盐)所获得的性能(价格较高并经常遇到问题)。
惊奇地发现,即使以较低的纯度(例如20-40%),羽扇豆蛋白质组合物也能提供非常高的油结合能力,同时具有较高含量的纤维。
而且,目前还发现根据我们的早期专利EP0522800(下文讨论)中教导的方法,羽扇豆蛋白质经后-等电沉淀和/或洗涤或羽扇豆蛋白质组合物经任意重构所制备的产品(例如分离物和浓缩物)具有与酪朊酸盐相同(或甚至超过)的稳定活性(特别是当羽扇豆蛋白质具有较高纯度时,例如当羽扇豆蛋白质组合物的纯度高于70%)。
在高温下保温在碱性pH的条件下,然后进行中和(例如,采用专利EP0522800中描述的有关方法步骤)的羽扇豆蛋白质产品在本文中被定义为“重构”羽扇豆蛋白质。不希望受任何理论的限制,可能是重构处理促使部分或全部羽扇豆蛋白质中的构象发生了变化,结果改变了蛋白质的表面电荷分布和大大提高了油结合性能。
发明概述首先,本发明提供了一种生产与油高度结合的羽扇豆蛋白质组合物的方法,该方法包括步骤在高温下将羽扇豆蛋白质组合物的含水浆液保温在碱性pH下并中和经过处理的浆液来生产含有重构羽扇豆蛋白质的组合物。
优选地,该方法用于生产油含量高的羽扇豆蛋白质稳定乳液,该方法进一步包括步骤将重构羽扇豆蛋白质与油和水混合以形成油含量高的羽扇豆基乳液,并且用作起始物的羽扇豆蛋白质组合物可能至少部分变性。
其次,本发明提供了一种生产油含量高的羽扇豆蛋白质稳定乳液的方法,该方法包括步骤在高温下将羽扇豆蛋白质组合物的含水浆液保温在碱性pH下并中和经过处理了的浆液来生产含有重构羽扇豆蛋白质的组合物(和视需要而定,进一步包括蒸发和干燥(例如,喷雾干燥)经中和了的浆液的步骤)并将重构羽扇豆蛋白质与油和水进行混合以形成油含量高的羽扇豆基乳液。
优选地,重构羽扇豆蛋白质含有能与油高度结合的羽扇豆蛋白质,并且用作起始物的羽扇豆蛋白质组合物可能至少部分变性。
第三,本发明提供了生产羽扇豆蛋白质组合物的方法,该方法包括步骤提供含有至少部分变性的羽扇豆蛋白质的组合物,在高温下将含有至少部分变性的羽扇豆蛋白质的组合物的水浆保温在碱性pH下并中和处理了的浆液来生产含有重构羽扇豆蛋白质的组合物。
优选地,重构羽扇豆蛋白质含有能与油高度结合的羽扇豆蛋白质。当该方法进一步包括将重构羽扇豆蛋白质与油和水混合以形成油含量高的羽扇豆基乳液的步骤时该方法发现了其在生产油含量高的羽扇豆稳定乳液方面的特殊用途。
保温步骤可以针对等电沉淀的羽扇豆蛋白质组合物进行,然而也可以采用任何从羽扇豆蛋白质组合物中去除低聚糖和/或颜色和/或风味的处理方法。优选醇洗和/或超滤。
这些去除步骤可以在保温步骤之前或中和步骤之后进行。
如本文所用的,术语“与油高度结合的羽扇豆蛋白质组合物”可定义为羽扇豆蛋白质与油的结合性能相对于天然羽扇豆蛋白质组合物得到增强了的组合物。优选地,这种能与油高度结合的组合物结合油的性能被增强到组合物是酪朊酸盐模拟物的程度。术语“酪朊酸盐模拟物”在本文用来定义一种乳化性能广泛的酪朊酸盐模拟物,并且特别是一种油结合性能广泛的酪朊酸盐模拟物。因此,酪朊酸盐模拟物可在众多不同的食料和功能性食品组分中功能性地取代酪朊酸盐,因而成为酪朊酸盐取代物。
术语“与油高度结合的羽扇蛋白质组合物”在本文中也被用来指能够形成稳定乳液的组合物。术语“稳定乳液”是定义固体,半固体,凝胶类或高粘度的油∶水乳液(或者水包油或者油包水)的技术术语。这种乳液在结构上可能类似干酪或奶油。
“与油高度结合的羽扇豆组合物”可具有超过酪朊酸盐的脂肪结合功能。因此该术语在本文中也用来定义能够形成含有脂肪和水的比例为3∶1或更高(例如,4∶l或更高)的乳液的组合物;和/或能够形成一种蛋白质组合物∶水∶脂肪的比例
(干重基础)为1∶3∶12,1∶4∶16,1∶5∶20,1∶6∶24,1∶7∶28,1∶8∶32,1∶9∶36或1∶10∶40的乳液;和/或能够形成含有1重量份的蛋白质组合物(干基)和(ⅰ)至少5重量份的水和至少5重量份的脂肪;或(ⅱ)至少10重量份的水和至少20重量份的脂肪;或(ⅲ)至少15重量份的水和至少30重量份的脂肪;或(ⅳ)至少20重量份的水和至少40重量份的脂肪;或(ⅳ)至少2,5,10,50,100,200,300,400,500,600,700,800,900,1000或>1000重量份的水加油(结合的)的乳液。
优选地,羽扇豆蛋白质组合物能够形成一种乳液,其中脂肪∶水的重量份比例为(ⅰ)大于1∶1;或(ⅱ)大于3∶2;或(ⅲ)大于2∶1;或(ⅳ)大于5∶2;或(ⅴ)大于3∶1;或(ⅵ)大于7∶2;或(ⅶ)大于4∶1;或(ⅷ)在2∶1到1000∶1之间变化或>1000∶1;或(ⅸ)选自任何一种比例5∶1,10∶1,100∶1,200∶1,300∶1,400∶1,500∶1,600∶1,700∶1,800∶1,900∶1,1000∶1或>1000∶1。这种组合物优选地能够以1重量份(相对于脂肪和水组分的重量)的羽扇豆蛋白组合物稳定乳液,例如,产生具有蛋白质组合物∶水∶脂肪的比例为1∶100∶80的稳定乳液。
特别优选地是“与油高度结合的羽扇豆组合物”能形成蛋白质组合物∶水∶脂肪的比例为(,,,,,,,,)∶2∶8,或(,,,,,,
,,)∶5∶15或(,,,,,,,,)∶5∶30或(,,,,,,,,)∶5∶40的含脂肪和水的乳液。
在优选实施方案中,待处理的含水浆液的固含量为12-25%(重量比),例如,12-17%(重量比)。对于一些应用(例如,奶油),固含量可低一些(例如,2-5%)。
-,-(例如,)和/-,而高温可以是其中的任何一种(a)25-35,例如,大约30,(b)35-45,例如,大约40,(c)45-55,(d)55-65,(e)65-75,(f)75-85,(g)80-95,例如,大约85℃。
经过处理,羽扇豆蛋白质的溶解度(或PDI)优选地是降低了而蛋白质与油的结合能力增强了。
保温和中和步骤优选地是在不存在强剪切力的条件下进行。
本发明的方法优选地生产羽扇豆蛋白质组合物或重构的羽扇豆蛋白质组合物,该组合物含有(a)至少20%(干重)羽扇豆蛋白质;(b)至少30%(干重)羽扇豆蛋白质;(c)至少40%(干重)羽扇豆蛋白质;(d)至少60%(干重)羽扇豆蛋白质;(e)至少70%(干重)羽扇豆蛋白质;
(f)至少90%(干重)羽扇豆蛋白质;(g)至少95%(干重)羽扇豆蛋白质;(h)大于95%(干重)羽扇豆蛋白质;(i)羽扇豆蛋白质浓缩物;(j)羽扇豆蛋白质分离物。
羽扇豆蛋白质组合物或重构的羽扇豆蛋白质组合物因而可以是羽扇
豆蛋白质浓缩物或分离物。
保温步骤可以维持1-180分钟(例如1-120分钟,例如,1-60分钟)。较短的保温时间可能导致形成稳定乳液的产品具有更软或更奶油般的质地。
本发明的方法优选地进一步包括蒸发和干燥(例如,通过喷雾干燥)羽扇豆蛋白质组合物产品,重构羽扇豆蛋白质组合物或中性浆液的步骤。
在优选的实施方案中,使用了未脱脂的羽扇豆蛋白质渣,羽扇豆蛋白质组合物是(a)经处理去除促使酸败的活性(例如,酶(例如,脂肪酶)活性);和/或(b)经处理基本上消除酶(例如,脂肪酶)活性;和/或(c)从经过烫漂的羽扇豆源获得的(例如,烫漂的羽扇豆渣);和/或(d)酶失活的羽扇豆粗粉,例如其中羽扇豆蛋白质至少部分被灭活(例如,经过处理,烫漂或酶灭活)。
本发明也涉及由本发明的方法得到的羽扇豆蛋白质组合物或乳液。
根据第四方面,本发明提供了一种含有羽扇豆蛋白质组合物、水、脂肪的乳液,其中羽扇豆蛋白质的量足以稳定乳液。
本文使用的术语“脂肪”包括室温下呈液态的脂肪(常称之为油)。
乳液可含有任何合适比例的蛋白质组合物(水加油)。通常,食品工业需要重量比为1∶3∶6,1∶2∶8或1∶5∶5(蛋白质组合物