Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sojaprotein-Hydrolysat
mit niedrigem Glycinin-Gehalt, wobei das Glycinin selektiv
abgebaut wurde.
Hintergrund der Erfindung
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Sojabohnen enthalten große Mengen hochwertiger Proteine und
werden von alters her als vorzügliche Proteinquelle genutzt.
Insbesondere ist Sojaprotein-Isolat dank seines hohen
Proteingehalts und verschiedener funktioneller Merkmale wie etwa
Emulgiereigenschaften, Geliereigenschaften, wasserhaltenden
Eigenschaften etc. als Nahrungsmaterial brauchbar.
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Sojabohnenprotein setzt sich aus verschiedenen Proteinen mit
komplizierten Strukturen höherer Ordnung zusammen, die nach
ihren Sedimentierungsgeschwindigkeiten beim
Ultrazentrifugieren als 2S-, 7S-, 11S- und 15S-Proteine etc. klassifiziert
werden, und diese Proteine weisen auch in ihren
physikalischen Eigenschaften unterschiedliche Merkmale auf.
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Zum Beispiel besteht das Sojaprotein-Isolat, das durch saure
Fällung von aus entfetteten Sojaflocken mit Wasser
extrahierter Sojamilch erhalten wird, im wesentlichen aus 7S-Globulin
(hauptsächlich β-Conglycinin) und 11S-Globulin (hauptsächlich
Glycinin), wobei jede Komponente ihre eigenen funktionellen
Merkmale aufweist. Allerdings liegen diese Komponenten als
Mischungen vor, so daß die inhärenten funktionellen Merkmale
der jeweiligen Komponente bei der praktischen Anwendung nicht
hinreichend genutzt werden können.
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Es sind daher viele Versuche zur Fraktionierung der einzelnen
Komponenten unternommen worden, um so deren inhärente
Funktionen zu nutzen. Zum Beispiel gibt es Studien und Berichte
von Wolf et al. und Thanh et al. über experimentelle
Fraktionierung, und es finden sich Vorschläge in den japanischen
Patentoffenlegungsschriften Nr. 56843/1973, 31843/1974,
86149/1976, 124457/1980, 153562/1980, 64755/1981, 132844/1982
und 36345/1983. Diese früheren Verfahren befinden sich
allerdings noch im experimentellen Stadium und sind für die
technische Fraktionierung ungeeignet.
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In dieser Situation wird in der japanischen
Patentoffenlegungsschrift 187755/1986 vorgeschlagen, Sojabohnenprotein-
Bestandteile durch ein technisches Trennungsverfahren mit pH-
und Temperaturregulierung in Gegenwart von Sulfit etc. zu
fraktionieren, doch ist bei diesem Verfahren eine mühselige
pH- und Temperatursteuerung wesentlich.
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Es gibt auch viele Untersuchungen zu funktionellen
Verbesserungen durch Anwendung proteolytischer Hydrolyse mit
Proteasen. Zum Beispiel befassen sich die japanische
Patentveröffentlichung Nr. 24262/1973, die japanische
Patentveröffentlichung Nr. 1028/1980, die japanische
Patentoffenlegungsschrift Nr. 232341/1987, die japanische
Patentveröffentlichung Nr. 14941/1992 etc. mit derartigen Verbesserungen, doch
betreffen all diese Verfahren funktionelle Modifikationen wie
etwa bei der Löslichkeit, den Nichtgelierungseigenschaften
etc. durch vorhergehende thermische Denaturierung des
Sojabohnenproteins zur Förderung der Hydrolyse vor der
enzymatischen Reaktion, und es gibt keine Versuche zu funktionellen
Modifikationen wie etwa den Abbau nur einer bestimmten
Komponente im Sojabohnenprotein.
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Native Proteinformen, darunter auch Sojabohnenprotein, sind
mit hydrolytischen Enzymen wie etwa Protease häufig schwer
abbaubar (S.S. Nielsen et al., J. Agric. Food Chem. 36, 869
(1988)), so daß es gängige Praxis ist, das Protein vor der
proteolytischen Hydrolyse durch Erhitzen, Alkohol etc. zu
denaturieren.
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Das Sojaprotein-Isolat ist eine Mischung, bestehend im
wesentlichen aus 7S-Globulin (hauptsächlich β-Conglycinin) und
11S-Globulin (hauptsächlich Glycinin) wie vorstehend
angegeben, und man weiß, daß es einen Unterschied zwischen den
Komponenten hinsichtlich des unter gleichen Bedingungen
hervorgerufenen Denaturierungsgrads gibt. Beispielsweise ist
bekannt, daß 11S-Globulin bei saurem pH leichter denaturiert
als 7S-Globulin (I. Koshiyama, J. Sci. Food Agric. 23, 853
(1972)), und ebenso, daß 7S-Globulin beim Erhitzen bei
niedrigerer Temperatur denaturiert als 11S-Globulin (S.
Damodaran, J. Agric. Food Chem. 36, 262 (1988)).
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Beim bisherigen Verfahren zum enzymatischen Abbau war es
jedoch nicht möglich, eine bestimmte Komponente im
Sojabohnenprotein spezifisch und ausschließlich abzubauen, was
möglicherweise auf eine nicht steuerbare
Proteindenaturierungsbehandlung wie etwa massives Erhitzen, Alkohol-Behandlung
etc. vor der proteolytischen Hydrolyse zurückzuführen ist.
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Wenn es möglich wäre, ausschließlich bestimmte Komponenten in
Sojabohnenprotein abzubauen, dann könnte ein
Sojabohnenprotein mit inhärenten funktionellen Merkmalen aus einer
Mischung der jeweiligen Bestandteile erhalten werden.
Kurzbeschreibung der Erfindung
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Unter diesen Umständen ist es die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Sojaprotein-
Hydrolysats mit niedrigem Glycinin-Gehalt bereitzustellen,
wobei das Glycinin als Hauptbestandteil in Sojabohnenprotein
selektiv abgebaut wird.
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Im Zuge ihrer umfangreichen Forschungen richtete sich die
Aufmerksamkeit der bei dieser Erfindung tätigen Erfinder auf
die Tatsache, daß Glycinin und β-Conglycinin als
Hauptbestandteile in Sojabohnenprotein unterschiedliche
Denaturierungsgrade bei einem bestimmten sauren pH aufweisen, und sie
fanden heraus, daß ein Sojaprotein-Hydrolysat mit selektiv
abgebautem Glycinin erhalten werden kann durch
Einwirkenlassen eines proteolytischen Enzyms bei diesem pH, um so zur
vorliegenden Erfindung zu gelangen.
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Das heißt, die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zur
Herstellung eines Protein-Hydrolysats mit einem niedrigem
Gehalt eines speziellen Proteinbestandteils, bei dem man ein
proteolytisches Enzym auf ein proteinhaltiges Material
einwirken läßt, das mehrere Proteine enthält, um diesen
speziellen Proteinbestandteil selektiv abzubauen.
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Die Wirkung des proteolytischen Enzyms auf das
proteinhaltige, mehrere Proteine enthaltende Material wird unter
Bedingungen herbeigeführt, unter denen dieser spezielle
Proteinbestandteil selektiv denaturiert wird, wobei die
Denaturierungsbedingungen auf pH-Einstellung und/oder
Temperatur-Einstellung beruhen.
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In dem Protein-Hydrolysat mit niedrigem Gehalt an einem
speziellen Proteinbestandteil beträgt der Zersetzungsgrad dieses
speziellen Proteins 60% oder mehr, vorzugsweise 80% oder
mehr, und der Zersetzungsgrad der Hauptproteinbestandteile
außer dem speziellen Proteinbestandteil beträgt 40% oder
weniger, vorzugsweise 20% oder weniger.
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Desweiteren ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur
Herstellung eines Sojaprotein-Hydrolysats mit niedrigem
Gehalt an einem speziellen Proteinbestandteil, bei dem man ein
proteolytisches Enzym auf Sojabohnenprotein einwirken läßt,
um einen speziellen Proteinbestandteil im Sojabohnenprotein
selektiv abzubauen.
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Als spezieller Proteinbestandteil im Sojabohnenprotein sei
Glycinin erwähnt. Die Einwirkung des proteolytischen Enzyms
auf das Sojabohnenprotein erfolgt bei pH 1,0 bis 2,8,
vorzugsweise pH 1,5 bis 2,5.
Kurze Beschreibung der Abbildung
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Fig. 1 zeigt den Verlauf einer SDS-Elektrophorese.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Im folgenden soll die vorliegende Erfindung im einzelnen
beschrieben werden.
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Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete
Sojabohnenprotein umfaßt Sojabohnen, von Schalen befreite Sojabohnen und
Vollfett-Sojamilch auf Sojabohnenprotein-Basis, entfettete
Sojamilch, konzentriertes Sojaprotein, Sojaprotein-Isolat
etc., ein Verarbeitungsprodukt aus Sojabohnenprotein, das
einer verarbeitenden, nicht mit thermischer
Proteindenaturierung einhergehenden Behandlung unterzogen wurde, wobei die
Auswahl und das Herstellungsgebiet der Ausgangssojabohnen
nicht eingeschränkt sind. Ein bevorzugtes Ausgangsmaterial
sind im allgemeinen entfettete Sojaflocken, die einer
Niedertemperatur-Extraktionsbehandlung mit n-Hexan als
Extraktionslösungsmittel unterzogen wurden, wobei geringfügig
denaturierte, entfettete Sojaflocken mit einem NSI (Stickstoff-
Löslichkeitsindex) von 60 oder höher, vorzugsweise 80 oder
höher besonders bevorzugt sind. Als Wasserextrakte solcher
geringfügig denaturierter Sojaflocken werden vorzugsweise
entfettete Sojamilch, konzentriertes Sojaprotein und
Sojaprotein-Isolat bei der vorliegenden Erfindung verwendet.
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Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete proteolytische
Enzym muß ein Enzympräparat sein, das bei pH 1,0 bis 2,8
proteolytische Hydrolyseaktivität aufweist. Es können im
Handel erhältliche Enzympräparate sein, die aus Pflanzen,
tierischen Organen oder Mikroorganismen stammen, und ihre
Herkunft unterliegt keinen speziellen Einschränkungen, wobei
Pepsin meistbevorzugt verwendet wird.
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Zur Durchführung der vorliegenden Erfindung wird das
proteolytische Enzym dem Sojabohnenprotein beim Verfahren zur
Herstellung des Sojabohnenproteins zugesetzt, wobei das Glycinin
bei pH 1,0 bis 2,8 mit dem Enzym selektiv abgebaut wird. Bei
der Herstellung von Sojaprotein-Isolat beispielsweise werden
geringfügig denaturierte, entfettete Sojaflocken mit Wasser
extrahiert und in eine wasserunlösliche Fraktion
(Bohnengallertsediment) und eine wasserlösliche Fraktion (Sojamilch)
getrennt, die wasserlösliche Fraktion wird einer
isoelektrischen Fällung unterzogen und weiter in eine wasserunlösliche
Fraktion (Gerinnungsprodukt) und eine wasserlösliche Fraktion
(Molke) getrennt, und dieses säuregefällte Gerinnungsprodukt
wird in Wasser suspendiert, dann auf pH 1.0-2.8 eingestellt
und einer Hydrolysereaktion unterworfen. Sodann wird das
Reaktionsprodukt neutralisiert, sterilisiert und als Produkt
getrocknet. Alternativ kann das Reaktionsprodukt bei ungefähr
pH 4,8, d. h., dem isoelektrischen Punkt von β-Conglycinin,
mit Säure gefällt, dann durch Zentrifugieren in einen
Überstand (hauptsächlich ein Glycinin-Hydrolysat) und einen
Niederschlag (hauptsächlich unzersetztes β-Conglycinin) getrennt
werden, und diese beiden können neutralisiert, sterilisiert
und als Produkte getrocknet werden.
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Die Enzymreaktion wird durchgeführt nach Einstellen einer
intaktes Sojabohnenprotein enthaltenden wäßrigen Suspension
auf pH 1,0-2,8 und Versetzen mit einem proteolytischen Enzym
im Bereich von 0,001 bis 0,5%, vorzugsweise 0,01 bis 0,1%,
bezogen auf den Feststoffgehalt in der wäßrigen Suspension.
Die Reaktionstemperatur liegt im Bereich von 20 bis 50ºC,
vorzugsweise 30 bis 40ºC. Die Reaktion wird im allgemeinen
über 5 Minuten bis 2 Stunden, vorzugsweise 10 bis 30 Minuten
durchgeführt. Möglich ist auch eine kontinuierliche
Behandlung, indem die wäßrige Suspension durch eine mit einem
immobiliserten Enzym gepackte Säule geleitet wird.
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Nach der enzymatischen Hydrolyse wird das Sojabohnenprotein
mittels SDS-Elektrophorese in seine Bestandteile getrennt und
mit Agalmablau angefärbt. Die Dichte einer jeden so
angefärbten Bande kann zur Bewertung der Veränderung der jeweiligen
Komponente im Sojabohnenprotein herangezogen werden. Gemäß
vorliegender Erfindung kann in einfacher Weise ein
Sojaprotein-Hydrolysat mit einem niedrigen Gehalt an Glycinin
erhalten werden, wobei der Zersetzungsgrad des Glycinins 60% oder
höher, vorzugsweise 80% oder höher ist, und der
Zersetzungsgrad des β-Conglycinins 40% oder geringer, vorzugsweise 20%
oder geringer ist; mit anderen Worten beträgt der Gehalt an
Glycinin 40% der Ausgangssojabohnen oder weniger,
vorzugsweise 20% oder weniger, und der Gehalt an β-Conglycinin
beträgt 60% der Ausgangssojabohnen oder mehr, vorzugsweise 80%
oder mehr.
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Das in dieser Weise erhaltene Sojaprotein-Hydrolysat mit
niedrigem Glycinin-Gehalt kann wirkungsvoll als
Nahrungsmaterial verwendet werden, um die Wirkungen von β-Conglycinin in
vollem Umfang zu nutzen.
Beispiele
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Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von
Beispielen ausführlich beschrieben, die jedoch den Umfang der
vorliegenden Erfindung nicht einschränken sollen.
Beispiel 1
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Zu 100 g geringfügig denaturierter, entfetteter Sojaflocken
(Stickstoff-Löslichkeitsindex NSI > 80), erhalten unter
Ver
wendung von n-Hexan als Extraktionslösungsmittel, wurde ein
10facher Überschuß Wasser gegeben, und die Suspension wurde
bei Raumtemperatur und pH 7 1 Stunde lang extrahiert und dann
zentrifugiert, um 950 g entfettete Sojamilch zu ergeben.
950 g der entfetteten Sojamilch wurden mit Salzsäure auf pH
4,5 eingestellt, zur Abtrennung der Molkefraktion
zentrifugiert, und so wurden 100 g säuregefälltes Gerinnungsprodukt
erhalten. 100 g des säuregefällten Gerinnungsprodukts wurden
in Wasser suspendiert und dann mit Salzsäure auf pH 2,5
eingestellt. Die wäßrige Suspension wurde mit Pepsin (Sigma) in
einer Menge von 0,05%, bezogen auf den Feststoffgehalt der
Suspension, versetzt, und die Enzymreaktion wurde bei 37ºC
über 30 Minuten durchgeführt. Das Enzym-Reaktionsprodukt
wurde mit Natriumhydroxid neutralisiert, und die Lösung wurde
15 Sekunden lang auf 140ºC erhitzt und sprühgetrocknet, um
37 g Sojaprotein (Testgruppe) zu ergeben. Als Kontrollgruppe
wurde das säuregefällte Gerinnungsprodukt in Wasser
suspendiert, dann mit Natriumhydroxid neutralisiert, 15 Sekunden
lang auf 140ºC erhitzt und sprühgetrocknet (Kontrollgruppe).
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Jeweils 10 ug-Proben der Testgruppe und der Kontrollgruppe
wurden mittels SDS-Elektrophorese aufgetrennt, und die Dichte
einer jeden mit Agalmablau angefärbten Bande wurde mit einem
Densitometer überprüft. Tabelle 1 zeigt das Ausmaß der
Abnahme von Glycinin und β-Conglycinin in der Testgruppe im
Vergleich zu dem (als 100%) der Kontrollgruppe. Die
Ergebnisse zeigen, daß nahezu das gesamte Glycinin im
Sojabohnenprotein selektiv abgebaut wurde.
Beispiel 2
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Ein in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestelltes
säuregefälltes Gerinnungsprodukt wurde in Wasser suspendiert,
die wäßrige Suspension wurde mit Salzsäure auf pH 2,0
eingestellt, Pepsin (Sigma) wurde in einer Menge von 0,05%,
bezogen auf den Feststoffgehalt der Suspension, zugesetzt, und
die Enzymreaktion wurde bei 3700 über 30 Minuten durchgeführt.
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Das Enzym-Reaktionsprodukt wurde mit Natriumhydroxid
neutralisiert, und die Lösung wurde 15 Sekunden lang auf 140ºC
erhitzt und sprühgetrocknet, um das Sojaprotein zu ergeben.
Beispiel 3
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Ein in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestelltes
säuregefälltes Gerinnungsprodukt wurde in Wasser suspendiert,
die wäßrige Suspension wurde mit Salzsäure auf pH 2,8
eingestellt, Pepsin (Sigma) wurde in einer Menge von 0,05%,
bezogen auf den Feststoffgehalt der Suspension, zugesetzt, und
die Enzymreaktion wurde bei 37ºC über 30 Minuten durchgeführt.
Das Enzym-Reaktionsprodukt wurde mit Natriumhydroxid
neutralisiert, und die Lösung wurde 15 Sekunden lang auf 140ºC
erhitzt und sprühgetrocknet, um das Sojaprotein zu ergeben.
Vergleichsbeispiel 1
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Ein in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestelltes
säuregefälltes Gerinnungsprodukt wurde in Wasser suspendiert,
die wäßrige Suspension wurde mit Salzsäure auf pH 3,5
eingestellt, Pepsin (Sigma) wurde in einer Menge von 0,05%,
bezogen auf den Feststoffgehalt der Suspension, zugesetzt, und
die Enzymreaktion wurde bei 37ºC über 30 Minuten durchgeführt.
Das Enzym-Reaktionsprodukt wurde mit Natriumhydroxid
neutralisiert, und die Lösung wurde 15 Sekunden lang auf 140ºC
erhitzt und sprühgetrocknet, um das Sojaprotein zu ergeben.
Vergleichsbeispiel 2
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Eine in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellte
entfettete Sojaflockenmilch wurde 30 Minuten lang auf 90ºC
erhitzt, und es wurde ein säuregefälltes Gerinnungsprodukt
daraus hergestellt. Das Gerinnungsprodukt wurde in Wasser
suspendiert, die wäßrige Suspension wurde mit Salzsäure auf
pH 2,5 eingestellt, Pepsin (Sigma) wurde in einer Menge von
0,05%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Suspension,
zugesetzt, und die Enzymreaktion wurde bei 37ºC über 30 Minuten
durchgeführt. Das Enzym-Reaktionsprodukt wurde mit
Natriumhydroxid neutralisiert, und die Lösung wurde 15 Sekunden lang
auf 140ºC erhitzt und sprühgetrocknet, um das Sojaprotein zu
ergeben.
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Jeweils 10 ug der Proben aus den Beispielen 2 und 3 und den
Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurden mittels
SDS-Elektrophorese aufgetrennt, und die Dichte einer jeden mit Agalmablau
angefärbten Bande wurde mit einem Densitometer überprüft. Das
Ausmaß der Abnahme von Glycinin und β-Conglycinin in jeder
Probe wurde bestimmt und mit den Glycinin- und β-Conglycinin-
Gehalten (als 100%) in der Kontrollgruppe in Beispiel 1
verglichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Wie aus
den Ergebnissen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 ersichtlich
ist, tritt ein Abbau von Glycinin und β-Conglycinin bei pH
2,8 oder höher kaum ein, wohingegen sowohl Glycinin als auch
β-Conglycinin abgebaut werden, wenn vor der Enzymreaktion
eine massive thermische Denaturierung erfolgt, und somit ist
es nicht möglich, ein selektiv abgebautes Produkt zu
erhalten.
Tabelle 1
Auswirkung der Erfindung
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Gemäß vorliegender Erfindung kann ein Sojaprotein mit
niedrigem Glycinin-Gehalt - wobei das Glycinin selektiv abgebaut
wurde - in einfacher Weise erhalten werden, und das
resultierende Sojaprotein kann in verschiedenen
Lebensmittelindustrien wie etwa in der Fleischproduktion, bei der Herstellung
von Meeresprodukten, Getränken etc. eingesetzt werden und
trägt somit in hohem Maße zu Verbesserungen in der Industrie
bei.