DE602004001942T2

DE602004001942T2 - Verfahren zur Geruchsneutralisation von Sojaprotein-Zusatzstoffe

Info

Publication number: DE602004001942T2
Application number: DE602004001942T
Authority: DE
Inventors: Ahmad Akashe; Ronald Louis Meibach
Original assignee: Kraft Foods Holdings Inc
Current assignee: Intercontinental Great Brands LLC
Priority date: 2003-09-04
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2024-09-02
Also published as: JP2005080664A; PL1512324T3; CN1596689A; US7045163B2; AU2004206982A1; US20040161525A1; EP1512324B1; ES2271794T3; RU2004126709A; MXPA04008522A; ATE336175T1; DE602004001942D1; CA2479168A1; AR045740A1; BRPI0403753A; DK1512324T3; EP1512324A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein die Verarbeitung von aus Soja stammenden Materialien für den Einsatz in verschiedenen Nahrungsmittelprodukten. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren der Geschmacksentziehung aus Sojamaterialien, um sie in einem weiten Nahrungsmittelbereich akzeptabel zu machen.
In den letzten Jahren haben Sojaproteine in Nahrungsmittelprodukten weithin Verwendung gefunden, um aus ihrem Einsatz Nutzen für die Gesundheit zu ziehen. Bei einigen Anwendungen ist der Geschmack der Sojamaterialien nicht zu beanstanden. Bei einigen Verwendungen jedoch, wie milchähnlichen Produkten, Getränken und dergleichen, kann der in Sojamaterialien anzutreffende Geschmack ihre leichte Akzeptanz durch den Verbraucher verhindern. Um den Einsatz von Sojamaterialien auszuweiten, suchten die Erfinder somit ein Verfahren zur Reduzierung der Geschmackskomponenten von Sojamaterialien. Es war jedoch zweifelhaft, dass Verfahren, die bisher zur Entfernung von Geschmackskomponenten aus anderen organischen Materialien Anwendung fanden, bei der Behandlung von Sojamaterialien erfolgreich sein würden. Da organische Materialien komplizierte Zusammensetzungen haben, musste geprüft werden, ob irgendein gegebenes Verfahren bei ihrer Behandlung zufriedenstellende Ergebnisse liefert.
Ein Beispiel der früher benutzten Verfahren zur Reinigung organischer Materialien ist in US-Patent Nr. 4,477,480 zu finden, in dem die Patentinhaber zeigen, dass Stärke mit einem Alkali behandelt werden kann, um unangenehme Geschmacksstoffe zu entfernen. Bei dem gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. 4,761,186 dient Ultrafiltration zur Reinigung von Stärke. In beiden Fällen werden Geschmackskomponenten aus der Stärke entfernt, in dem '480-Patent durch Löslichmachung der Geschmackskomponenten, so dass sie aus der relativ unlöslichen Stärke ausgewaschen werden können. In dem '186-Patent wurde die Ultrafiltration angewandt, um die Geschmackskomponenten als Permeat zu entfernen, während die unlösliche Stärke in einer wässrigen Aufschlämmung verblieb. Demgegenüber trennt die vorliegende Erfindung Geschmackskomponenten von löslichen, hochmolekularen Sojaproteinen.
Es gibt viele Artikel und Patente, die sich auf die Verarbeitung von Sojamaterialien zur Gewinnung des Proteingehalts beziehen und die gleichzeitig die Geschmacksverbindungen verringern, um die Proteine in Nahrungsmittelprodukten akzeptabler zu machen. Diese früheren Beschreibungen waren jedoch nicht spezifisch auf die Entfernung von Geschmacksverbindungen und die Gewinnung von möglichst viel Protein gerichtet. Ein Beispiel ist das US-Patent Nr. 4,420,425, bei dem Proteinbestandteile der Soja bei einem pH von 7 bis 11, vorzugsweise etwa 8, löslich gemacht und nach Ultrafiltration durch eine Membran mit einer Molekulargewichtsgrenze von mehr als 70.000 durch Sprühtrocknung der zurückgehaltenen Sojaproteine gewonnen werden. Bei Varianten wird nur ein Teil des Proteins bei tieferen pH-Werten löslich gemacht und der Ultrafiltration mit einer Membran mit einer Molekulargewichtsgrenze von vorzugsweise mehr als 100.000 unterworfen; es wurde gefunden, dass das Produkt verbesserte Farbe und verbesserten Geschmack aufweist. Eine höhere Grenzsperre würde erwartungsgemäß zu einem Verlust wertvoller Proteine führen. Bei einem anderen Patent, dem US-Patent 5,658,714 wird eine Sojamehlaufschlämmung auf den pH-Bereich von 7 bis 10 eingestellt, um Proteine löslich zu machen, die dann durch eine Ultrafiltrationsmembran hindurchgehen, während Phytat und Aluminium vermutlich als Feststoffe zurückgehalten werden. Obgleich die Molekulargewichtsgrenze der Membran nicht angegeben wurde, wird angenommen, dass die Porengröße groß war, damit die löslichen Proteine die Membran passieren konnten. Beide Patente enthalten ausgedehnte Diskussionen der Bemühungen anderer um die Verarbeitung von Sojamaterialien; keines lehrt oder empfiehlt die pH-Kontrolle während des Ultrafiltrationsverfahrens.
In einer Gruppe verwandter Patente beschreibt die Mead Johnson Company Verfahren zur Löslichmachung von Sojaproteinen durch pH-Erhöhung einer wässrigen Lösung von Sojamaterialien und Gewinnung der Proteine, die einen milden Geschmack haben sollen. Die Verfahren sind grundsätzlich auf die Konzentrierung von Proteinen anstatt auf die Entfernung von Geschmacksverbindungen gerichtet. In US-Patent Nr. 3,995,071 wurde der pH auf 10,1 bis 14 (vorzugsweise 11 bis 12) erhöht, um Sojaproteine löslich zu machen, worauf der pH auf etwa 6 bis 10 herabgesetzt wurde, und die Ultrafiltration mit einer Membran einer Molekulargewichtsgrenze von 10.000 bis 50.000 Dalton wurde benutzt, um die Proteine zurückzuhalten, während Kohlenhydrate und Mineralien abgestoßen wurden. In dem US-Patent Nr. 4,072,670 wurde die Betonung gelegt auf die Entfernung von Phytaten und Phytinsäure durch Löslichmachung von Proteinen bei einem pH von 10,6 bis 14 und einer Temperatur von 10 bis 50°C, um die Phytate und Phytinsäure unlöslich zu machen und dann abzutrennen, und schließlich die Ansäuerung der Lösung auf einen pH von etwa 4 bis 5, um die Sojaproteine auszufällen. In US-Patent Nr. 4,091,120 wurden Sojaproteine bei einem pH von weniger als 10, vorzugsweise 7 bis 9 löslich gemacht, und die Ultrafiltration diente zur Abtrennung der Proteine als Retentat, während Kohlenhydrate als Permeat die Membran passierten. Diese Patente lehren oder empfehlen nicht die pH-Steuerung während des Ultrafiltrationsprozesses.
Die jetzigen Erfinder hatten das Ziel, Verbindungen in Sojamaterialien zu entfernen, die zu Farbe und Geschmack beitragen und bei dem Einsatz von Soja in bestimmten Nahrungsmittelprodukten, wie Getränken, milchähnlichen Produkten und dergleichen, stören. Sie haben gefunden, dass aus Soja abgeleitete Materialien durch das unten zu beschreibende Verfahren mit Erfolg behandelt werden können, wobei im Wesentlichen alle Proteine gewonnen und die Verbindungen abgestoßen werden, die unerwünschte Farbe und unerwünschten Geschmack verursachen. Durch pH-Kontrolle in dem Bereich von etwa 9 bis etwa 12 beim Ultrafiltrationsverfahren können außerdem geschmacksentzogene Sojamaterialien mit verbesserten funktionellen Eigenschaften erhalten werden. Das Produkt ist somit für viele Nahrungsmittelprodukte geeignet.
US 2002/0102339 beschreibt von Soja abgeleitete Materialien, wie Sojamilch, Sojamehl, Sojakonzentrate und Sojaproteinisolate, denen durch Einstellung des pH einer wässrigen Zusammensetzung dieser von Soja abgeleiteten Materialien auf etwa 9 bis 12 Geschmack entzogen wird, um die Sojaproteine löslich zu machen und die Geschmacksverbindungen freizusetzen, worauf die pH-eingestellte Zusammensetzung einer Ultrafiltrationsmembran mit einer Molekulargewichtsgrenze bis etwa 50.000 Dalton unter Bedingungen zugeführt wird, bei denen die Geschmacksverbindungen die Membran passieren und das zurückgehaltene Sojamaterial mit verbessertem Geschmack zurückbleibt.
US 4088795 beschreibt ein Ölsaat-Lipidproteinprodukt für die Verwendung als Nahrungsmittel, das durch wässrige Extraktion fetthaltiger Ölsaatmaterialien einschließlich der gemahlenen rohen Ölsaat des vollfetten Ölsaatmehls oder Ölsaatflocken bei einem pH über dem isoelektrischen Bereich des Proteins hergestellt wird, der die Löslichmachung des Proteins bezweckt.
Unlösliches Material wird durch Zentrifugierung oder Filtration entfernt, und lösliches Kohlenhydrat wird durch Membranfiltration aus der anfallenden Lipidproteinemulsion entfernt.
Summarischer Abriss der Erfindung
Die Erfindung ist kurz gesagt ein Verfahren zur Herstellung einer wässrigen Sojazusammensetzung mit einer Sojakonzentration von etwa 1 bis etwa 20%, die pH-eingestellt ist, um den Proteingehalt löslich zu machen und die Geschmacksverbindungen freizusetzen. Dann wird die Zusammensetzung bei Aufrechterhaltung der pH-Kontrolle der Ultrafiltration mit einer Membran unterworfen, die im Wesentlichen den gesamten Proteingehalt der Soja zurückhalten kann, während Geschmacksbestandteile als Permeat entfernt werden.
Die nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten, geschmacksentzogenen Sojamaterialien sind ideal geeignet zur Verwendung in Milch- und Nichtmilchgetränken, Glättungsmitteln, Gesundheitsgetränken, Konditoreiprodukten, Ernährungsriegeln, Käse, käseähnlichen Produkten, Milch- und Nichtmilchjoghurts, Fleisch- und fleischähnlichen Produkten, Getreideflocken, gebackenen Produkten, Imbissen und dergl..
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von geschmacksentzogenem Sojaproteinmaterial geschaffen, bei dem man

(a) eine wässrige Zusammensetzung eines Sojamaterials herstellt, das lösliche Sojaproteine, Geschmacksverbindungen und unlösliche Materialien enthält,
(b) die Sojaproteine dadurch löslich macht, dass man die wässrige Zusammensetzung von (a) auf einen pH in dem Bereich von 9 bis 12 einstellt und die Geschmacksverbindungen freisetzt,
(c) die unlöslichen Materialien aus der pH-eingestellten, wässrigen Zusammensetzung von (b) entfernt, um eine behandelte wässrige Zusammensetzung zu erhalten,
(d) die behandelte, wässrige Zusammensetzung von (c) an einer Ultrafiltrationsmembran mit einer Molekulargewichtsgrenze bis zu 50.000 Dalton bei Einhaltung des pH in dem Bereich von 9 bis 12 unter geeigneten Ultrafiltrationsbedingungen vorbeigehen lässt, wobei die Geschmacksverbindungen durch die Membran hindurchgehen, wodurch dem Sojamaterial Geschmack entzogen wird und im Wesentlichen alle löslich gemachten Sojaproteine zurückgehalten werden, und
(e) die von der Ultrafiltrationsmembran zurückgehaltenen, löslich gemachten Sojaproteine gewinnt, um ein geschmacksentzogenes Sojaproteinmaterial zu erhalten,

Bei einer Ausführungsform ist die Erfindung ein Verfahren zur Geschmacksentziehung aus Sojamaterialien in einem kontinuierlichen Verfahren, bei dem ein pH-eingestelltes wässriges Gemisch aus Sojamaterialien an eine Ultrafiltrationsmembran geleitet wird, um die Geschmackskomponenten abzutrennen. Der pH wird während der Ultrafiltration durch Zugabe einer geeigneten Menge eines geeigneten, pH-verändernden Materials (im Allgemeinen einer Base) auf etwa 9 bis etwa 12 gehalten. Das Geschmacksbestandteile und Wasser enthaltende Permeat wird an eine Umkehrosmosemembran geleitet, um das Permeat zu entwässern, und das abgetrennte Wasser wird zur Vereinigung mit zurückgeführtem Retentat und frischen pH-eingestellten Sojamaterialien zurückgeführt. Ein Teil des Retentats wird kontinuierlich entfernt, und die geschmacksentzogenen Sojamaterialien werden gewonnen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Erfindung ein Verfahren zur Geschmacksentziehung aus Sojamaterialien in einem Chargenverfahren oder einem halbkontinuierlichen Verfahren, bei dem ein pH-eingestelltes wässriges Gemisch aus Sojamaterialien an eine Ultrafiltrationsmembran geleitet wird, das Permeat zur Gewinnung der Geschmackskomponenten abgetrennt wird und das Retentat zur Vereinigung mit frischen pH-eingestellten Sojamaterialien zurückgeführt wird. Wasser wird periodisch oder kontinuierlich zugesetzt, um das an das Permeat verlorene Wasser zu ersetzen und die Konzentration der Sojamaterialien in dem vereinigten Strom auf einen vorbestimmten Wert einzustellen.
Nötigenfalls kann ein pH-veränderndes Material (z. B. eine Base) dem zurückgeführten Retentat oder zugesetzten Wasser zugegeben werden, um den pH-Wert während des Ultrafiltrationsprozesses in dem gewünschten Bereich unter Kontrolle zu halten. Das Verfahren wird fortgesetzt, bis alle Geschmacksverbindungen entfernt worden sind.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von geschmacksentzogenem Sojaproteinmaterial, bei dem man

(a) eine wässrige Zusammensetzung eines Sojamaterials herstellt, das lösliche Sojaproteine, Geschmacksverbindungen und unlösliche Materialien enthält,
(b) die Sojaproteine durch Einstellung der wässrigen Zusammensetzung von (a) auf einen pH in dem Bereich von etwa 9 bis etwa 12 löslich macht und die Geschmacksverbindungen freisetzt,
(c) die unlöslichen Materialien aus der pH-eingestellten, wässrigen Zusammensetzung von (b) entfernt, um eine behandelte wässrige Zusammensetzung zu erhalten,
(d) die behandelte, wässrige Zusammensetzung von (c) unter geeigneten Ultrafiltrationsbedingungen an eine Ultrafiltrationsmembran mit einer Molekulargewichtsgrenze bis zu etwa 50.000 Dalton leitet, während der pH in dem Bereich von etwa 9 bis etwa 12 gehalten wird, wobei die Geschmacksverbindungen durch die Membran hindurchgehen, wodurch dem Sojamaterial Geschmack entzogen wird und im Wesentlichen alle löslich gemachten Sojaproteine zurückgehalten werden, und
(e) die durch die Ultrafiltrationsmembran zurückgehaltenen, löslich gemachten Sojaproteine gewinnt, um das geschmacksentzogene Sojaproteinmaterial zu erhalten.

Die bei dem Verfahren der Erfindung benutzte Ultrafiltrationsmembran wird eine Molekulargewichtsgrenze bis zu 50.000 Dalton, vorzugsweise 1.000 bis 50.000, insbesondere etwa 10.000 Dalton haben und ist vorzugsweise eine Polyethersulfonmembran oder keramische Membran.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine graphische Darstellung der Intensität von Sojageschmacksmerkmalen.
2 ist eine graphische Darstellung der Intensität geschmacksentzogener Sojamilch im Vergleich zu einer Kontrollprobe.
3 ist eine graphische Darstellung der Intensität einer anderen Gruppe von Sojageschmacksmerkmalen,
4 ist eine graphische Darstellung der Intensität eines geschmacksentzogenen Sojakonzentrats und einer Kontrollprobe im Vergleich zu der Probe der 3.
5 ist eine graphische Darstellung der Intensität eines geschmacksentzogenen Sojakonzentrats und einer Kontrollprobe.
6 ist eine graphische Darstellung, die die Änderung der Konzentration der Geschmacksverbindungen zwischen einer geschmacksentzogenen Sojaprobe und einer Kontrollprobe zeigt.
7 ist eine graphische Darstellung, die die Änderung der Konzentration der Geschmacksverbindungen zwischen einer geschmacksentzogenen Sojaprobe und einer Kontrollprobe zeigt.
8 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens unter Benutzung der Erfindung.
9 ist eine graphische Darstellung der Intensität der Geschmacksmerkmale von Sajaisolat.
10 ist eine graphische Darstellung der Intensität des geschmacksentzogenen Sojaisolats im Vergleich zu einer Kontrollprobe.
11 ist ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Von Soja abgeleitete Materialien. Sojabohnen sind wertvolle Ausgangsstoffe für Öl und nach der vorliegenden Erfindung für Proteine. Sojabohnen enthalten etwa 40% Proteine, die nach Ultrazentrifugierung als 2S, 7S, 11S und 15S klassifiziert wurden (siehe auch US-Patent Nr. 4,420,425). Diese Fraktionen können auch andere Materialien enthalten, und sie haben einen breiten Molekulargewichtsbereich von 3.000 bis 600.000. Es ist bekannt, dass Sojaprodukte unerwünschte Gerüche und Geschmäcke haben, die entfernt werden sollten, um die Sojamaterialien in Nahrungsmittelprodukten weithin einsetzbar zu machen. Es wird angenommen, dass Lipoxygenasen die Oxidation gewisser mehrfach ungesättigter Fettsäuren katalysieren und dabei Wasserstoffperoxide bilden, die zu flüchtigen Carbonylverbindungen abgebaut werden, die mit den unangenehmen Gerüchen und Geschmäcken von aus Soja abgeleiteten Materialien behaftet sind. Einige der mit Soja-Geschmacksstoffen verbundenen Verbindungen sind unten in Tabelle C in Beispiel 10 beschrieben.
Während der Proteingehalt der aus Soja abgeleiteten Materialien bei Verwendung in Nahrungsmittelprodukten als eine wertvolle Fraktion angesehen wird, werden lösliche Kohlenhydrate als unerwünscht betrachtet. Ihre Entfernung aus Sojaproteinfraktionen ist eine Aufgabe bei vielen Verfahren, bei denen die Proteine gewonnen werden.
Phytate sind Verbindungen, die in Sojaproteinen ebenfalls als unerwünscht angesehen werden. Diese Verbindungen sind Calcium-Magnesium-Kalium-Salze der Inosit-Hexaphosphorsäure. Diese Verbindungen chelieren vermutlich Metallionen und werden nicht leicht durch den menschlichen Körper absorbiert. Man nimmt an, daß sie sich mit Sojaproteinen verbinden und die Verdauung stören. Wie oben erwähnt war die Entfernung von Phytaten eine Aufgabe der Arbeiter auf dem Gebiet der von Soja abgeleiteten Materialien.
Ultrafiltrationsmembranen. Filtration wird benutzt, um viele Materialien zu trennen. Bei der vorliegenden Erfindung dient die Ultrafiltration zur Entfernung von Geschmacksverbindungen aus von Soja abgeleiteten Materialien. Es ist wichtig, dass der pH der Soja-Materialien während des Ultrafiltrationsprozesses in dem Bereich von etwa 9 bis etwa 12 gehalten wird. Die Ultrafiltration soll Teilchen mit einer Grüße von 10 bis 1000 Angström (0,001 bis 0,1 μm) entsprechend allgemein einem Molekulargewicht zwischen 10.000 und 1.000.000 entfernen und wird auch durch die Gestalt dieser hochmolekularen Teilchen beeinträchtigt. Sojaproteine haben einen Molekularbereich zwischen etwa 3.000 und 600.000. Es kann eine Membran ausgewählt werden, die alle Sojaproteine oder nur einen ausgewählten Teil passieren lässt. Bei der vorliegenden Er findung werden die Sojaproteine unter den gewählten Betriebsbedingungen durch die Ultrafiltrationsmembran zurückgehalten, während die niedermolekularen Geschmacksverbindungen durch die Membran hindurchgehen und abgetrennt werden, so dass die Farbe und der Geschmack der zurückgehaltenen Sojaproteine und begleitenden Feststoffe verbessert werden.
Eine Ultrafiltrationspolymermembran kann als eine anisotrope (ungleichmäßige) Schicht definiert werden. Eine Seite ist eine Poren enthaltende Haut, die die Größe der Moleküle bestimmt, die die Membran passieren können. Die Unterstützung der Oberflächenhaut ist eine schwammige Struktur, die sich zu der entgegengesetzten Seite erstreckt. Diese Membranen werden üblicherweise durch Koagulation von Polymeren in einem wässrigen Bad hergestellt. Typische Polymere, die eingesetzt werden, sind Polysulfone, Zelluloseester, Poly(vinylidenfluorid), Poly(dimethylphenylenoxid), Poly(acrylnitril), die zu Membranen vergossen werden können. Oft werden die Membranen zu Hohlrohren ausgebildet, die zu Bündeln zusammengestellt werden, durch die die zu filtrierende Lösung hindurchgeht. Alternativ können ebene Membranenfolien und Spiralausbildungen benutzt werden. In der kommerziellen Praxis wird Druck angewandt, um den Durchgang der niedermolekularen Verbindungen durch die Membran zu erleichtern. Die Membran muss den angewandten Drucken standhalten können, weshalb es wichtig ist, dass die schwammige Trägerstruktur gleichmäßig ist, damit ein Reißen der Oberflächenhaut und Umgehen der Membran vermieden wird.
Neben den eben beschriebenen polymeren Membranen wurden andere Materialien zur Herstellung von Ultrafiltrationsmembranen benutzt, wie keramische Stoffe, gesinterte Metalle und andere anorganische Materialien. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine besondere Membranart beschränkt. Im Allgemeinen muss die Membran die Geschmacksverbindungen durchlassen können, die vermutlich Molekulargewichte von weniger als 1.000 Dalton haben. Wichtiger ist, dass die Membranen im Wesentlichen alle löslich gemachten Sojaproteine zurückhalten können. Somit wird die Membran der Erfindung eine Molekulargewichtsgrenze bis zu etwa 50.000 Dalton, vorzugsweise etwa 1.000 bis 50.000 Dalton bevorzugter 10.000 bis 30.000 Dalton haben.
Verfahren.
Das Verfahren der Erfindung umfasst die folgenden Stufen:

(1) Herstellen eines wässrigen Gemisches des aus Soja abgeleiteten Materials;
(2) Hinzufügen einer Base, um den pH des wässrigen Gemisches auf etwa 9 bis etwa 12 zu erhöhen, um die Sojaproteine löslich zu machen und die Geschmacksverbindungen freizusetzen;
(3) Leiten des pH-eingestellten Gemisches bei Einhaltung des pH in dem Bereich von etwa 9 bis etwa 12 an eine Ultrafiltrationsmembran mit einer Molekulargewichtsgrenze bis zu etwa 50.000 Dalton, Entfernen der Geschmacksverbindungen als Permeat und Entfernen der verbleibenden Sojaproteine und anderen Sojamaterialien als Retentat, und
(4) Neutralisieren des Retentats und Gewinnen der Sojaproteine.

Alle Arten von Sojamaterialien werden als potentielle Soja-Ausgangsstoffe für den Einsatz in Nahrungsmittelprodukten angesehen. So werden Sojamaterialien, die Proteine enthalten, zu einem wässrigen Gemisch, im Allgemeinen einer Aufschlämmung von Sojafeststoffen, vereinigt. Der Proteingehalt ist für Nahrungsprodukte nötig, aber – wie oben diskutiert – sind vermutlich Geschmacksverbindungen enthalten, die freigesetzt werden müssen, damit sie abgetrennt werden können. Die Abtrennung von Geschmacksverbindungen wird in einem wässrigen Gemisch vorgenommen, in dem Proteine und Geschmacksverbindungen gelöst sind. Die Konzentration der Sojamaterialien in dem wässrigen Gemisch wird in dem Bereich von etwa 1 bis etwa 20% liegen. Im Allgemeinen ändert sich die Konzentration der Sojamaterialien nach der pH-Einstellung während der anschließenden Ultrafiltrationsstufe, da Wasser mit dem Permeat entfernt wird. Das Wasser wird entweder periodisch oder kontinuierlich ersetzt. Bei der Diafiltration wird z. B. Wasser in einem Chargenverfahren oder einem halbkontinuierlichen Verfahren zugesetzt, um die zurückgehaltenen Proteine allmählich zu verdünnen.
Wie aus den Beispielen ersichtlich, ist die zweite Stufe wichtig, wenn die Geschmacksverbindungen zu entfernen sind. Die Sojaproteine werden durch Zugabe einer Base zu dem wässrigen Gemisch zur Erreichung eines pH von etwa 9 bis etwa 12 löslich gemacht. Im Allgemeinen wurde gefunden, dass ein pH von etwa 9 nötig ist, um alle Proteine löslich zu machen, während ein pH von mehr als etwa 12 wahrscheinlich einen unerwünschten Abbau der Proteine verursacht. Während theoretisch eine beliebige Base eingesetzt werden könnte, werden Natrium- oder Kaliumhydroxid, insbesondere Kaliumhydroxid bevorzugt. Andere Basen, die angewandt werden können, sind Calcium-, Magnesium- und Ammoniumhydroxid. Man nimmt an, dass Löslichmachung der Sojaproteine ihre räumliche Form verändert und in mancher Weise zur Freisetzung der Geschmacksverbindungen führt, die von den Sojaproteinen gebunden oder in sie eingebettet sein können, wenn die Proteine in einer neutralen oder sauren Lösung sind. Die Geschmacksverbindungen, die relativ niedrige Molekulargewichte im Vergleich zu den Sojaproteinen haben, können die Poren der Ultrafiltrationsmembran passieren, während im Wesentlichen alle löslich gemachten Sojaproteine zu groß sind und zurückgehalten werden. Wichtig ist, dass der pH während des Ultrafiltrations-/Diafiltrationsverfahrens in dem eben beschriebenen Bereich (nämlich etwa 9 bis etwa 12) gehalten wird, damit möglichst viele Geschmacksverbindungen entfernt werden können.
Die dritte Stufe könnte chargenweise durchgeführt werden ähnlich den unten in den Beispielen 1-5 berichteten Laborversuchen, bei denen die Geschmacksverbindungen und Wasser die Membran passieren und durch fließendes Wasser entfernt wurden. Bei kommerziellen Anwendungen des Verfahrens der Erfindung würde man jedoch das pH-eingestellte wässrige Gemisch kontinuierlich an einer Ultrafiltrationsmembran zirkulieren. Da Wasser, das Ätzmittel und die Geschmacksverbindungen als Permeat durch die Membran hindurchgehen und abgestoßen werden, wird weiteres Wasser zugesetzt, um die gewünschte Konzentration der Sojamaterialien aufrecht zu erhalten, was tendenziell den pH des wässrigen Gemisches herabsetzt. Dieses Wasser kann dadurch vermehrt werden, dass man das Permeat entwässert und das gewonnene Wasser zu dem Beschickungsstrom zurückführt. Ein den pH veränderndes Material (z. B. eine Base) kann nach Notwendigkeit zur Kontrolle des pH in dem gewünschten Bereich (nämlich etwa 9 bis etwa 12) direkt der Ultrafiltrationslösung, einem zurückgeführten wässrigen Material oder dem Ergänzungswasser je nach Wunsch zugesetzt werden.
Nach Entfernung der Geschmacksverbindungen (d. h. nach Beendigung des Ultrafiltrationsverfahrens) kann eine weitere Neutralisierung der filtrierten Lösung dadurch erfolgen, dass man Produkt abzieht und eine Säure zusetzt, soweit es zur Erreichung des gewünschten pH erforderlich ist. Nach pH-Einstellung kann das wässrige Gemisch aus Sojaproteinen und anderen Materialien direkt in Nahrungsprodukten eingesetzt werden, oder es kann nach den Erfordernissen des beabsichtigten Einsatzes konzentriert oder getrocknet werden.
Ein Verfahren zur Geschmacksentziehung aus Sojamaterialien durch Ultrafiltration kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden. Der pH während des Ultrafiltrations-/Diafiltrationsverfahrens wird in dem Bereich von etwa 9 bis etwä 12; vorzugsweise in dem Bereich von etwa 9,5 bis etwa 10,5 gehalten. Es werden zwei Verfahren beschrieben, die kontinuierliche Verarbeitung und die chargenweise Verarbeitung (einschließlich halbkontinuierlicher Betrieb). Es wird erwartet, dass großtechnische Verfahren sich des chargenweisen oder halbkontinuierlichen Betriebs bedienen, die für die Produktion von Sojaprodukten von Nahrungsmittelqualität besser geeignet sein sollten. Ein kontinuierliches Verfahren ist allgemein in 8 gezeigt. Bei einem kontinuierlichen oder chargenweisen Verfahren wird der pH eines wässrigen Gemisches der Sojamaterialien eingestellt, um Sojaproteine löslich zu machen und Geschmacksverbindungen freizusetzen, und dann wird das Gemisch an eine Ultrafiltrationsmembran geleitet, die durch ihre Poren den Durchtritt der niedermolekularen Geschmacksmaterialien zusammen mit Wasser (des Permeats) erlaubt, wobei die höher molekularen Sojamaterialien (das Retentat) zur Rezirkulation zurückbleiben. Ein Teil des Retentats wird als geschmacksentzogenes Produkt abgezogen, aus dem die Sojamaterialien gewonnen werden können, wie sie für den letzten Endverbrauch benötigt werden. Wasser kann zugesetzt werden, um das mit dem Permeat verlorene Wasser zu ersetzen und eine konstante Konzentration an Sojamaterialien in dem der Ultrafiltrationsmembran zugeführten Beschickungsstrom zu schaffen. Obgleich für den Prozess nicht wesentlich, umfasst das Verfahren der 8 eine zusätzliche Verarbeitung des Permeats, um unter Benutzung einer Umkehrosmosemembran einen Teil des Wassers für die Rückführung zur Vereinigung mit dem Retentat und frischen Sojamaterialien zu gewinnen. Der Vorteil einer solchen Stufe besteht in der Verringerung der Frischwassermenge, die dem Prozess zugesetzt und bei der Konzentrierung des Permeats entfernt werden muss. Der pH der Sojamaterialien kann natürlich durch geeignete Zugabe einer Base zu dem rückgeführten oder dem Verfahren zugesetzten frischen Wasser oder durch direkte Basenzugabe je nach Wunsch in dem gewünschten Bereich gehalten werden.
Bei einem Chargenverfahren, wie dem in den Beispielen 6-8 unten beschriebenen wird eine Charge Sojamaterial in einen Behälter gebracht, der pH wird eingestellt, und das Material wird einer Ultrafiltrationsmembran zugeführt. Das Permeat wird abgetrennt, und das Retentat wird in den Behälter zurückgeführt. Mit Fortschreiten des Verfahrens verarmt das Sojamaterial an den niedermolekularen Geschmacksverbindungen und Wasser und wird an den gewünschten Sojaproteinen konzentrierter. Wasser wird dem Retentat periodisch zugesetzt, um es zu verdünnen und einen Träger für die Geschmacksverbindungen zu schaffen, die die Membran passieren. Bei einem halbkontinuierlichen Verfahren wird das Wasser in der Geschwindigkeit kontinuierlich zugesetzt, in der es mit dem Permeat entfernt wird. Das Verfahren wird fortgesetzt, bis alle Geschmacksverbindungen entfernt worden sind und das Retentat genügend geschmacksfrei ist, um das Produkt zu werden, das weiter verarbeitet werden kann, wie es für die anschließende Endverwendung erforderlich ist. Ein chargenweises Verfahren oder halbkontinuierliches Verfahren kann auch die Konzentrierung des Permeats mit Rückführung von abgetrenntem Wasser ähnlich der in 8 gezeigten Rückführung umfassen. Der pH bei dem Ultrafiltrations-/Diafiltrationsverfahren wird in dem Bereich von etwa 9 bis etwa 12 und vorzugsweise in dem Bereich von etwa 9,5 bis etwa 10,5 gehalten.
Die Ultrafiltrationsmembran wird mit einer Druckdifferenz an der Membran betrieben, die die Wanderung der Geschmacksverbindungen, des Wassers und der anderen die Poren der Membran passierenden Materialien unterstützt, aber nicht die physika lische Festigkeit der Membran übersteigt. Ein typischer mittlerer Druck für solche Membranen ist etwa 50 psi (345 kPa). Der Transmembrandruck (innen gegen außen) wird etwa 15 psi (103 kPa) sein. Diese Drucke könnten auf Basis der Membranspezifikationen und anderer betrieblicher Interessen variiert werden. Die Strömungsgeschwindigkeit des Beschickungsstroms wird eine ausreichende Verweilzeit für eine signifikante Permeatentfernung ergeben; sie wird aber auch zur Schaffung von Turbulenz hoch genug sein, so dass der Zugang des Beschickungsstroms zu den Membranporen nicht durch feste Ablagerungen auf den Membranwandungen behindert wird. Der Fachmann versteht, dass geeignete Betriebsparameter durch Versuche mit den zu trennenden Materialien bestimmt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ergibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von geschmacksentzogenem Sojaproteinmaterial, bei dem man (a) eine wässrige Zusammensetzung eines Sojamaterials herstellt, das lösliche Sojaproteine, Geschmacksverbindungen und unlösliche Materialien enthält, (b) die Sojaproteine durch Einstellung der wässrigen Zusammensetzung von (a) auf einen pH in dem Bereich von etwa 9 bis etwa 12 löslich macht und die Geschmacksverbindungen freisetzt, (c) die unlöslichen Materialien aus der pH-eingestellten, wässrigen Zusammensetzung von (b) entfernt, um eine behandelte wässrige Zusammensetzung zu erhalten, (d) die behandelte, wässrige Zusammensetzung von (c) unter geeigneten Ultrafiltrationsbedingungen an eine Ultrafiltrationsmembran mit einer Molekulargewichtsgrenze von bis zu etwa 50.000 Dalton leitet, während der pH in dem Bereich von etwa 9 bis etwa 12 gehalten wird, wobei die Geschmacksverbindungen die Membran passieren und dadurch dem Sojamaterial Geschmack entzogen wird und im Wesentlichen alle löslich gemachten Sojaproteine zurückgehalten werden, und (e) die durch die Ultrafiltrationsmembran zurückgehaltenen, löslich gemachten Sojaproteine gewinnt, um das geschmacksentzogene Sojaproteinmaterial zu erhalten.
Die bevorzugte Ausführungsform ist in 11 dargestellt, in der der pH der wässrigen Lösung des Sojaproteins auf etwa 9 bis etwa 12 eingestellt wird. Die pH-eingestellte wässrige Lösung wird dann zur Entfernung unlöslicher Materialien behandelt. Jedes herkömmliche Verfahren (z. B. Filtration, Dekantation, Zentrifugierung und dergleichen) kann Anwendung finden. Das unlösliche Material wird vorzugsweise durch Zentrifugierung entfernt. Im Handel erhältliche kontinuierliche Zentrifugierungseinheiten sind zur Trennung in einem Halbcharqenbetrieb oder einem kontinuierlichen Betrieb ideal geeignet. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die pH-eingestellte wässrige Lösung dem Entfernungsverfahren (z. B. Zentrifugierung) wenigstens zweifach unterworfen, um die Entfernung unlöslicher Materialien zu erleichtern oder vollständiger zu machen. Der behandelte Überstand wird dann der Ultrafiltration, vorzugsweise mit Diafiltration kombiniert unterworfen, um die Geschmackskomponenten zu entfernen, die normalerweise mit Sojabohnen verbunden sind. Bei der Ultrafiltration sollte der pH des von Soja abgeleiteten Materials in dem Bereich von etwa 9 bis etwa 12 gehalten werden. Nach der Ultrafiltration wird der pH mit einer genießbaren Säure (z. B. Zitronensäure) auf einen neutralen pH eingestellt. Die geschmacksentzogene Sojaproteinlösung kann direkt verwendet werden, oder sie kann in eine feste Form überführt werden, wenn es gewünscht wird. Es kann irgendein herkömmliches Verfahren zur Entfernung von Wasser benutzt werden. Im Allgemeinen werden Sprüh- oder Gefriertrocknungsverfahren bevorzugt.
Geschmacksentzogene Sojaproteinprodukte.
Die durch die vorliegenden Verfahren hergestellten geschmacksentzogenen Sojamaterialien eignen sich ideal zum Einsatz in Milch- und Nichtmilchgetränken, Glättungsmitteln, Gesundheitsgetränken, Käse, käseähnlichen Produkten, Milch- und Nichtmilchjoghurts, Fleisch und fleischähnlichen Produkten, Getreideflocken, gebackenen Produkten, Imbissen und dergl.
Alle Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, wenn nichts anderes angegeben ist.
BEISPIEL 1.
Sojaproteinisolat (Protein Technology International (PTI), St. Louis, MO) wurde in Leitungswasser auf eine Konzentration von 10% gewässert. Die wässrige Zusammensetzung wurde mit einem Magnetrührer gemischt, bis das gesamte Sojaproteinisolat vollständig dispergiert war. Der pH des Gemisches wurde unter Verwendung von Natriumhydroxid auf 11,0 eingestellt. Dann wurde die pH-eingestellte Zusammensetzung in ein Dialyserohr (Spectrum, Inc.) mit einer Molekulargewichtsporengröße von 3500 gebracht, und Leitungswasser wurde etwa 4 Stunden ununterbrochen über die Außenseite des Rohres geleitet. Der pH blieb während der Dialyse höher als etwa 9. Die in dem Dialyserohr verbliebene Zusammensetzung wurde in ein Becherglas gegossen, neutralisiert und hinsichtlich Aroma und Geschmack bewertet. Die dialysierte Zusammensetzung wurde mit einer Probe verglichen, die in annäherend gleicher Weise behandelt wurde, aber einen pH von 6,7 hatte, und mit einer zweiten Probe, die weder dialysiert noch pH-eingestellt war. Die Blindbewertung durch mehrere Einzelpersonen zeigte, dass nur die pH-eingestellte und dialysierte Probe einen signifikant verbesserten Geschmack und ein signifikant verbessertes Aroma hatte.
BEISPIEL 2.
Ein ähnlicher Test wurde mit Sojamilch (Devansoy Farms, Carrol, Iowa) durchgeführt, die in eine 10%ige wässrige Zusammensetzung überführt und dann pH-eingestellt und über Nacht wie in Beispiel 1 dialysiert wurde. Nach der Behandlung war der pH der Probe 8,8, und das Aroma und der Geschmack waren signifikant verbessert.
BEISPIEL 3.
Beispiel 2 wurde mit Sojamilch wiederholt, die frisch hergestellt wurde durch Einweichen und Abziehen der Bohnen und dann Mahlen und Trennen der Sojamilch von dem Mehl. Nach pH-Einstellung und Dialyse wie zuvor beschrieben, wurde gefunden, dass der Geschmack und das Aroma der Sojamilch signifikant verbessert waren.
BEISPIEL 4.
Beispiel 3 wurde wiederholt unter Benutzung eines Dialyserohres mit einer Porengröße von Molekulargewicht 6000, und es wurden ähnliche Ergebnisse erhalten.
BEISPIEL 5.
Beispiel 2 wurde wiederholt mit trockenem Sojamehl (Cargill). Das Sojamehl wurde zu einer 10%igen Zusammensetzung gewässert und dann wie zuvor beschrieben pH-eingestellt. Nach Dialyse über Nacht hatte die zurückbleibende Zusammensetzung in dem Dialyserohr einen pH von 8,7, und Aroma und Geschmack waren signifikant verbessert.
BEISPIEL 6.
In einem großen Mischtank wurden 33 Pfund (15 kg) Sojamilch Sun Rich mit 15% Feststoffen mit 66 Pfund (30 kg) Wasser zu 100 Pfund (45 kg) Aufschlämmung verdünnt, die 5% Sojafeststoffe enthielt. Eine 1N NaOH-Lösung wurde zur Löslichmachung der Sojaproteine langsam zugesetzt, bis ein pH von 11 erreicht war.
Eine Diafiltration der alkalisierten Sojalösung erfolgte dadurch, dass die Lösung aus dem Mischtank durch zwei parallele Hohlfasermembranen (A/G Technology Corporation) mit einer Molekulargewichtsgrenze von 10.000 Dalton und einer Oberflächengröße von 3,3 m² gepumpt wurde. Der Transmembrandruck an den Membranen war 20-50 psi (138-345 kPa). Das durch die Membran hindurchgegangene Material (Permeat) wurde gesammelt. Das zurückbleibende Material (Retentat) wurde kontinuierlich zu dem Mischtank zurückgeführt. Als 50 Pfund (22,7 kg) Permeat gesammelt worden waren, enthielt der Mischtank 50 Pfund (22,7 kg) Sojalösung. Dem Mischtank wurden weitere 50 Pfund (22,7 kg) Wasser zugesetzt. Der pH wurde während der Ultrafiltration-/Diafiltration bei etwa 9 bis etwa 12 gehalten. Diese Wäsche mit Zusatz von Wasser zu dem Mischtank wurde fünfmal wiederholt, worauf die Lösung in dem Mischtank auf etwa 10g Feststoffe konzentriert wurde, da Wasser in dem Permeat entfernt wurde, und dann wurde die zurückgehaltene Sojalösung mit 2%iger Zitronensäure auf einen pH von 7,0 neutralisiert.
Die neutralisierte Lösung wurde von einer auf Geschmackssinn geschulten Personengruppe bewertet und mit einer Kontrollprobe aus Sojamilch Sun Rich verglichen, die mit Wasser auf 10% verdünnt, aber sonst nicht behandelt worden war. Die Sojalösungen wurden in einer blinden und zufälligen Reihenfolge vorgelegt, die Ergebnisse sind in den graphischen Darstellungen der 1 und 2 gezeigt.
1 zeigt die mittlere Intensitätsbewertungszahl für 10 Eigenschaften. Die Bewertungsgruppe schätzte bestimmte Eigenschaften bedeutender ein als andere. Beim Vergleich mit der Sojalösung, die wie oben beschrieben behandelt worden war, waren die hervortretenden Eigenschaften alle mit einer 95%igen statistischen Sicherheit verringert worden. Die Eigenschaften, die in der Kontrollprobe weniger hervortretend waren (nämlich braun, süß, sauer, salzig und bitter) wurden mit Ausnahme für „süß" verringert, das im Wert anstieg, aber die Mittelwerte der Bewertungsgruppe erreichten keine 95%ige statistische Sicherheit.
Aus den Ergebnissen ist klar, dass die Sojalösung durch Entfernung der Geschmackskomponenten geschmacksneutraler gemacht wurde.
BEISPIEL 7.
10 Pfund (4,55 kg) eines Sojaproteinkonzentrats (Central Soya) wurden 15-30 Minuten in einem Tank unter hoher Rührung mit 190 Pfund (86,4 kg) Wasser gemischt, um das Sojaprotein zu wässern. Dann wurde 1N NaOH zugesetzt, um das Sojaprotein bei einem pH von 11 löslich zu machen. In ähnlicher Weise, wie sie in Beispiel 6 beschrieben wurde, wurde die Sojaaufschlämmung durch eine Spiralmembran (Gea Niro Inc.) mit einer Molekulargewichtsgrenze von 10,000 Dalton gepumpt. Der Transmembrandruck an der Membran wurde unter 50 psi (344,7 kPa) gehalten. Der Druckabfall durch die Membran wurde unter 15 psi (103,4 kPa) gehalten, und der pH wurde bei etwa 9 bis etwa 12 gehalten. Wie in Beispiel 6 wurden 5 Wasserzugaben gemacht, als das von der Membran abgezogene Permeat die Hälfte des Ausgangsvolumens in dem Mischtank erreichte. Nach 5 Wasserzugaben wurde der pH der gewaschenen Sojalösung durch Zugabe von 0,5 N HCl auf 7,5 eingestellt und dann zur sensorischen Bewertung gefriergetrocknet.
Das geschmacksentzogene Sojaproteinkonzentrat wurde durch eine geschulte sensorische Bewertungsgruppe in sechs Eigenschaften bewertet. Die Mittelwerte für jede Eigenschaft sind für die Kontrollprobe (unbehandelt) in 3 angegeben. Bei diesem Beispiel wurde eine Differenz zwischen dem geschmacksentzogenen Sojakonzentrat und der Kontrollprobe gefunden, jedoch nicht mit der 95%igen statistischen Sicherheit, obgleich alle Werte niedriger lagen. Dies ist in 4 gezeigt. Auch sind die Ergebnisse einer benutzten Blindkontrollprobe enthalten, die nach der geschmacksentzogenen Probe bewertet wurde. In diesem Fall wurde gefunden, dass die Blindkontrollprobe stärkere Geschmackseigenschaften als die ursprüngliche Kontrollprobe der 3 hat. Es wird angenommen, dass das darauf beruhte, dass die Blindkontrollprobe in diesem Beispiel nach der geschmacksentzogenen Probe getestet wurde und die Bewertungsgruppe den Eindruck hatte, bei der zweiten Bewertung der Kontrollprobe einen relativ stärkeren Geschmack zu haben. Beim Vergleich mit der Blindkontrollprobe zeigte die geschmacksentzogene Probe jedoch signifikante Unterschiede bei drei Geschmackseigenschaften bei 90- bis 95%iger statistischer Sicherheit, wie in 5 gezeigt ist.
BEISPIEL 8.
Die für den Geschmacksentzug aus Sojaproteinen benutzte Membran sollte eine Molekulargewichtsgrenze von 10.000 Dalton haben, die sich in den Beispielen 6 und 7 als wirksam gezeigt hat. Eine Membran mit höherer Molekulargewichtsgrenze kann falls gewünscht eingesetzt werden, aber bei einer Molekulargewichtsgrenze von 50.000 Dalton gingen einige wertvolle Proteine mit dem Permeat verloren, wie in diesem Beispiel gezeigt wird.
5 Pfund (2,27 kg) trockenes Sojaisolat (Supro-670 PTI) wurden mit 95 Pfund (43,2 kg) Wasser wie in Beispiel 7 zu einer Aufschlämmung gemischt, die 5% Sojafeststoffe enthielt. Zur Erhöhung des pH auf 11 und Löslichmachung der Sojaproteine wurde 1 N NaOH zugesetzt. Die Diafiltration mit 5 Wasserzusätzen wurde ähnlich wie in den Beispielen 6 und 7 beschrieben und mit den Hohlfasermembranen des Beispiels 6 durchgeführt. Der pH wurde während der Ultrafiltration/Diafiltration bei etwa 9 bis etwa 12 gehalten. Proben des Permeats wurden in Intervallen von 5 Minuten abgenommen, neutralisiert und zur Proteinanalyse eingefroren.
Die Permeatproben wurden durch Elektrophorese auf den Gesamtproteingehalt analysiert; die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben: TABELLE A
Es ist ersichtlich, dass die Membran mit einer Grenze von 10.000 Dalton mehr Protein als die Membran mit einer Grenze von 50.000 Dalton zurückhält. Der Wert für die Membran mit 10.000 Dalton bei 35 Minuten ist vermutlich fehlerhaft.
BEISPIEL 9.
Proben von Sojamaterialien, denen nach dem Verfahren der Beispiele 6-8 Geschmack entzogen worden war, wurden durch Protein-Gelelektrophorese analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Molekulargewichtsverteilung der zurückgehaltenen Sojamaterialien im Wesentlichen die gleiche wie die des ursprünglichen Sojamaterials war. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben: TABELLE B
BEISPIEL 10.
Es wurden Analysen für die chemischen Bestandteile durchgeführt, die mit den Geschmackseigenschaften verbunden sind, die in den vorstehenden Beispielen durch die sensorische Bewertungsgruppe bestimmt wurden. Zwei Beispiele von Sojaproteinisolaten wurden geprüft. Bei einem Beispiel war der Geschmack durch das in Beispiel 7 beschriebene Verfahren entzogen worden; bei dem zweiten Beispiel war der Geschmack nicht entzogen worden.
In einem ersten Test wurde ein Gramm einer Kontrollprobe mit 15 g Wasser verdünnt, 2 μl von 300 ppm 4-Heptanon wurde als interner Standard zugesetzt, und das Gemisch wurde 30 Minuten bei 60°C mit 100 ml/Min Helium gereinigt. Eine geschmacksentzogene Probe wurde ähnlich wie die Kontrollprobe hergestellt, wobei abweichend der pH durch Zugabe einer NaOH-Lösung auf 10 angehoben wurde, um die Proteine löslich zu machen. Die flüchtigen Verbindungen wurden durch GC/MS(HP GC5890/MSD5972) analysiert. Die Ergebnisse für verschiedene Verbindungen sind in den 6 und 7 gezeigt. Die geschmacksentzogene Sojaprobe enthielt kleinere Mengen der Geschmacksverbindungen.
In einem zweiten Test wurden drei Grammproben mit 30 g Wasser verdünnt, und 2 μl von 300 ppm 4-Heptanon wurden als interner Standard zugesetzt. Die resultierenden Gemische wurden 20 Min bei 60°C mit 100 ml/Min Helium gereinigt, um die flüchtigen Verbindungen zu entfernen. Die flüchtigen Verbindungen wurden durch Gaschromatographie analysiert, und der Geruch der Verbindungen wurde nach menschlichen Kriterien beurteilt. Die mit spezifischen chemischen Verbindungen verbundenen Gerüche sind in der folgenden Tabelle beschrieben: TABELLE C: Geruchseigenschaften herabgesetzter Verbindungen nach Geschmacksentzugsverfahren
BEISPIEL 11.
Die Verwendung von Sojamaterialien für Nahrungsmittelprodukte wurde dadurch erläutert, dass man geschmacksentzogenes Sojamaterial einem Balance Bar^® (Kraft Foods) zusetzte und den Geschmack mit einem gleichwertigen Balance Bar^® verglich, der das gleiche Sojamaterial, jedoch ohne Geschmacksentzug enthielt. Bei einer Probe war das gesamte Sojamaterial ein trockenes Sojaisolat (Supro-661 von PTI), in der zweiten Probe waren 50% des Sojamaterials durch das Diafiltrationsverfahren der Beispiele geschmacksentzogen und 50% waren nicht geschmacksentzogen. Eine Geschmackstestgruppe bevorzugte die zweite Probe 8 zu 3 mit der Bewertung 6,11 auf einer Skala von 1 bis 10 (mit 10 als Bestnote) gegenüber einer Bewertung von 3,5 für die erste Probe.
BEISPIEL 12.
In ähnlicher Weise wie in Beispiel 6 wurden Proben aus Sojaisolat verglichen, nach dem Verfahren der Erfindung geschmacksentzogen, und die in Proteinen konzentrierte Sojaisolat-Kontrollprobe wurde in Wasser zu einer 10%igen Lösung gewässert. 9 zeigt die Ergebnisse, die von einer geschulten sensorischen Bewertungsgruppe für die Kontrollprobe gefunden wurden. Die geschmacksentzogene Probe wurde von der Bewertungsgruppe mit der Kontrollprobe verglichen. Wie aus 10 ersichtlich ist, wurde gefunden, dass viele charakteristische Eigenschaften der Kontrollprobe verringert worden waren. Es wurde jedoch gefunden, dass sich der mit „oxidiert" bezeichnete Geschmack verstärkt hatte.
BEISPIEL 13.
Entfettetes Sojamehl (30 lbs; Archer Midland Daniels(AMD), Decatur, Illinois) wurde mit Wasser (270 lbs) in einem ummantelten Mischtank mit kräftiger Rührung bei einer Temperatur von etwa 130°F gewässert. Als die Wässerung beendet war (im Allgemeinen innerhalb etwa 15 Minuten), wurde der pH mit 1 N NaOH (etwa 15 lbs zugesetzt) auf 10 eingestellt. Die pH-eingestellte Lösung wurde etwa 30 bis etwa 45 Minuten bei etwa 130°F gemischt. Die resultierende Aufschlämmung wurde bei etwa 130°F und 12.000 UpM durch eine kontinuierliche Zentrifuge (Westfalia Separator, Inc., Northvale, NJ) gepumpt. Der Überstand und der unlösliche Schlamm wurden kontinuierlich als getrennte Ströme aufgefangen. Der gesammelte Überstand wurde ein zweites Mal unter ähnlichen Bedingungen durch die kontinuierliche Zentrifuge geschickt, um unlösliches Material weiter zu entfernen. Der zweifach zentrifugierte Überstand wurde dann durch eine Ultrafiltrationsmembran (Spiralwickeltyp mit Molekulargewichtsgrenze 10.000) diafiltriert. Die Diafiltration wurde für ein Äquivalent von 5 Waschzyklen fortgesetzt (jede Wäsche ist definiert als die Menge gesammeltes Permeat, die der halben Ausgangschargengröße gleich ist). Der pH wurde während des Ultrafiltrations/Diafiltrationsverfahrens bei etwa 10 gehalten. Als die Diafiltration beendet war, wurde Zitronensäure (1%) zugesetzt, um den pH auf 6,5 einzustellen. Die anfallende Trübe wurde durch Ultrafiltration auf etwa 10 bis etwa 15% Feststoffe konzentriert, pasteurisiert und dann sprühgetrocknet.
BEISPIEL 14.
Dieses Beispiel vergleicht geschmacksentzogenes Sojamaterial, das nach dem Verfahren dieser Erfindung hergestellt wurde, mit ähnlichen Materialien, die nach bekannten Verfahren hergestellt wurden (nämlich US-Patent 4,420,925 (herausgegeben am 14. Dezember 1983) und US-Patentanmeldung Veröffentlichung 2002/0098276 (veröffentlicht am 25. Juli 2002). In jedem Verfahren wurde entfettetes Sojamehl (Cargill Inc.) als das Ausgangsmaterial benutzt.
Erfindungsgemäßes Verfahren.
Entfettetes Sojamehl (30 lbs) wurde bei 50°C in 270 lbs Wasser gewässert. Der Sojaaufschlämmung wurde langsam 1 N NaOH-Lösung zugesetzt, um den pH auf 10,0 einzustellen. Die Extraktion der Sojaproteine wurde etwa 30 Minuten bei 50°C durchgeführt. Am Ende der Extraktion wurde die Aufschlämmung mit einem kontinuierlichen Westfalia-Separator (Modell SC-6) mit kontinuierlicher Abnahme des verbrauchten Materials und einer Beschickungsgeschwindigkeit von etwa 300 l/h bei 12000G zentrifugiert. Der Überstand wurde gesammelt und erneut zentrifugiert. Die extrahierte Proteinaufschlämmung wurde dann durch eine UF-Membran mit einer Molekulargewichtsgrenze von 10000 Dalton bei etwa 50°C diafiltriert. Das Retentat wurde im Kreislauf geführt und Wasser wurde mit der gleichen Geschwindigkeit zugesetzt, wie Permeat entfernt wurde. Der pH wurde während der Dauer der Diafiltration bei 10,0 gehalten. Die Diafiltration wurde fortgesetzt, bis das gesammelte Permeat gleich dem 2,5-fachen des Ausgangschargenvolumens war (das sind 5 Wäschen). Als die Diafiltration beendet war, wurde das Retentat auf 10% Feststoffe konzentriert, und der pH wurde mit 1 Prozent Zitronensäure auf 6,5 eingestellt. Das Produkt wurde dann gesammelt und sprühgetrocknet.
Vergleichsverfahren 1 (bezogen auf US-Patent Nr. 4,420,425).
Entfettetes Sojamehl (30 lbs) wurde bei Umgebungstemperatur in 270 lbs Wasser gewässert. Der Sojaaufschlämmung wurde langsam 1 N NaOH-Lösung zugesetzt, um den pH auf 9,0 einzustellen. Die Extraktion der Sojaproteine erfolgte 40 Minuten bei 55°C. Am Ende der Extraktion wurde die Aufschlämmung mit einem kontinuierlichen Westfalia-Separator (Modell SC-6) mit kontinuierlicher Abnahme des verbrauchten Materials und einer Beschickungsgeschwindigkeit von etwa 300 l/h bei 12000G zentrifugiert. Der Überstand wurde gesammelt und erneut zentrifugiert. Nach der zweiten Zentrifugierung war der pH auf 7,5 abgefallen. Die extrahierte Proteinaufschlämmung wurde dann durch eine Ultrafiltrationsmembran mit einer Molekulargewichtsgrenze von 30.000 Dalton bei etwa 50°C diafiltriert. Das Retentat wurde umgewälzt und Wasser wurde mit der gleichen Geschwindigkeit zugesetzt, mit der Permeat abgezogen wurde. Der pH wurde während der Diafiltration nicht kontrolliert und war bis zum Ende der Diafiltration auf 7,0 abgefallen. Die Diafiltration wurde fortgesetzt, bis das gesammelte Permeat gleich dem 2,5-fachen des Ausgangschargenvolumens war (das sind 5 Wäschen). Nach Beendigung der Diafiltration wurde das Retentat auf 10% Feststoffe konzentriert, und der pH wurde mit 1 Prozent Zitronensäure auf 6,5 eingestellt. Das Produkt wurde dann gesammelt und sprühgetrocknet.
Vergleichsverfahren 2 (bezogen auf US-Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2002/0098276).
Entfettetes Sojamehl (30 lbs) wurde bei 25°C in 270 lbs Wasser gewässert. Der Sojaaufschlämmung wurde langsam 1 N NaOH-Lösung zugesetzt, um den pH auf 9,0 einzustellen. Die Extraktion der Sojaproteine erfolgte 30 Minuten. Am Ende der Extraktion wurde die Aufschlämmung mit einem kontinuierlichen Westfalia-Separator (Modell SC-6) mit kontinuierlicher Abnahme des verbrauchten Materials und einer Beschickungsgeschwindigkeit von etwa 300 l/h bei 12000G zentrifugiert. Der Überstand wurde gesammelt und erneut zentrifugiert. Nach der zweiten Zentrifugierung war der pH auf 8,0 abgefallen. Die extrahierte Proteinaufschlämmung wurde dann durch eine Ultrafiltratiansmembran mit einer Molekulargewichtsgrenze von 100.000 Dalton bei etwa 25°C diafiltriert. Das Retentat wurde umgewälzt und Wasser wurde mit der gleichen Geschwindigkeit zugesetzt, mit der Permeat abgezogen wurde. Der pH wurde während der Diafiltration nicht kontrolliert und war bis zum Ende der Diafiltration auf 7,5 abgefallen. Die Diafiltration wurde fortgesetzt, bis das gesammelte Permeat gleich dem 2,5-fachen des Ausgangschargenvolumens war (das sind 5 Wäschen). Nach Beendigung der Diafiltration wurde das Retentat auf 10% Feststoffe konzentriert, und der pH wurde mit 1 Prozent Zitronensäure auf 6,5 eingestellt. Das Produkt wurde dann gesammelt und sprühgetrocknet.
Das aus jedem der Verfahren erhaltene, geschmacksentzogene Sojamaterial wurde bewertet. Der Geschmack wurde von einer Gruppe geschulter Leute bewertet. Obgleich jede Probe akzeptabel war (nämlich angemessene Verringerung des Sojabohnengeschmacksprofils), haben die Erfindungsprodukte das beste Geschmacksprofil insgesamt. Funktionelle Eigenschaften (z. B. Löslichkeit, Wasserrückhaltung und dergleichen) wurden ebenfalls bestimmt; die Ergebnisse sind in der Tabelle unten angegeben:
Insbesondere zur Verwendung von niedrigviskosen Nahrungsmittelprodukten (z. B. Getränken, Salatsaucen und dergleichen) ist es besonders wichtig, dass die Löslichkeit hoch und die mittlere Teilchengröße klein ist, damit ein gutes Aussehen und Mundgefühl entsteht. Niedrige Löslichkeit führt zur Sedimentbildung und zu einem sandigen Mundgefühl; größere Teilchen führen ebenfalls zu einem unerwünschten sandigen und/oder kalkigen Mundgefühl.
Die Teilchengröße des durch das Erfindungsverfahren hergestellten Materials war deutlich geringer als bei Materialien, die nach einem der anderen Verfahren hergestellt wurden. Die Mikrostruktur der Teilchen wurde ebenfalls mit einem Mikroskop geprüft. Das Material aus dem Erfindungsverfahren war bei relativ dünnen Wandungen transparent. Das Material aus dem Vergleichsverfahren 1 hatte dünne und dicke Wandungen, während das Material aus dem Vergleichsverfahren 2 dicke Wandungen hatte. Dünnwandige Teilchen neigen dazu, leichter als dickwandige Teilchen zu sein und daher leichter eine Suspension zu bilden und länger in Suspension zu bleiben, wodurch nach Einarbeitung in Nahrungsmittelprodukte ein besseres Mundgefühl entsteht.
Das Erfindungsverfahren lieferte geschmacksentzogene Sojamaterialien mit bedeutend höherer Löslichkeit und Wasserrückhaltung als jedes der beiden Vergleichsverfahren.

Claims

Verfahren zur Herstellung von geschmacksentzogenem Sojaproteinmaterial, bei dem man (a) eine wässrige Zusammensetzung eines Sojamaterials herstellt, das lösliche Sojaproteine, Geschmacksverbindungen und unlösliche Materialien enthält, (b) die Sojaproteine dadurch löslich macht, daß man die wässrige Zusammensetzung von (a) auf einen pH in dem Bereich von 9 bis 12 einstellt und die Geschmacksverbindungen freisetzt, (c) die unlöslichen Materialien aus der pH-eingestellten, wässrigen Zusammensetzung von (b) entfernt, um eine behandelte wässrige Zusammensetzung zu erhalten, (d) die behandelte, wässrige Zusammensetzung von (c) an einer Ultrafiltrationsmembran mit einer Molekulargewichtsgrenze bis zu 50.000 Dalton bei Einhaltung des pH in dem Bereich von 9 bis 12 unter geeigneten Ultrafiltrationsbedingungen vorbeigehen läßt, wobei die Geschmacksverbindungen durch die Membran hindurchgehen, wodurch dem Sojamaterial Geschmack entzogen wird und im wesentlichen alle löslich gemachten Sojaproteine zurückgehalten werden, und (e) die von der Ultrafiltrationsmembran zurückgehaltenen, löslich gemachten Sojaproteine gewinnt, um ein geschmacksentzogenes Sojaproteinmaterial zu erhalten.
Verfahren des Anspruchs 1, bei dem das Sojamaterial wenigstens ein Bestandteil der aus Sojamilch, Sojaproteinisolat, Sojakonzentrat und Sojamehl bestehenden Gruppe ist.
Verfahren des Anspruchs 1 oder Anspruchs 2, bei dem das Sojamaterial Sojamehl ist.
Verfahren des Anspruchs 3, bei dem das Sojamehl entfettetes Sojamehl ist.
Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die unlöslichen Materialien unter Benutzung wenigstens einer Zentrifugierungsstufe aus der pH-eingestellten wässrigen Zusammensetzung entfernt werden.
Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die wässrige Zusammensetzung von (a) eine Konzentration des Sojamaterials in dem Bereich von 1 bis 20 Prozent hat.
Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Ultrafiltrationsmembran eine Grenze in dem Bereich von 1.000 bis 50.000 Dalton hat.
Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Ultrafiltrationsmembran eine Grenze in dem Bereich von 10.000 bis 30.000 Dalton hat.
Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Ultrafiltration bei einer Temperatur in dem Bereich von 10 bis 60°C und einem geeigneten Druck durchgeführt wird.
Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Ultrafiltrationsmembran eine polymere, keramische oder anorganische Membran ist.
Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 10, bei dem das geschmacksentzogene Sojaproteinmaterial zur Wasserentfernung weiter behandelt wird, um ein festes geschmacksentzogenes Sojaproteinmaterial zu erhalten.
Verfahren des Anspruchs 11, bei dem die weitere Behandlung des geschmacksentzogenen Sojaproteinmaterials eine Sprühtrocknung ist.