Способ устранения привкуса у соевых материалов (варианты)
Изобретение относится к обработке полученных из сои материалов. Способ устранения привкуса у соевых материалов предусматривает: а) приготовление водной композиции соевого материала, содержащей растворимые соевые белки, придающие привкус соединения, и нерастворимые вещества; b) солюбилизацию соевых белков путем регулирования рН водной композиции со стадии (а) в диапазоне приблизительно 9-12 и высвобождение указанных соединений, придающих привкус; с) пропускание водной композиции со стадии (b) с отрегулированными рН через ультрафильтрационную мембрану с отсечением молекулярного веса приблизительно до 50000 Дальтон в таких условиях ультрафильтрации, при которых указанные придающие привкус соединения проходят через указанную мембрану, тем самым устраняя привкус у указанного соевого материала, а указанные соевые белки по существу все задерживаются; d) извлечение задержанных, лишенных привкуса соевых белков. Это позволяет удалить из соевых материалов соединения, придающие им цвет и привкус (являющиеся причиной нежелательного цвета и привкуса). 3 н. и 24 з.п. ф-лы, 10 ил., 3 табл.
Настоящее изобретение в целом относится к обработке материалов, полученных из сои, для применения в различных пищевых продуктах. Точнее, изобретение относится к способу устранения привкуса у соевых материалов для того, чтобы сделать их приемлемыми для разнообразных пищевых продуктов.
В последние годы соевые белки широко используются в пищевых продуктах с учетом выгод для здоровья, получаемых при использовании этих веществ. В случае некоторых применений, например в аналогах мясных продуктов, вкус соевых продуктов не вызывает возражений. Однако и других случаях, например в аналогах молочных продуктов, в напитках и тому подобное, привкус, проявляемый соевыми материалами, может вызвать неприятие их потребителем. Таким образом, чтобы расширить область применения соевых материалов, необходимо найти способ снижения содержания тех компонентов соевых материалов, которые имеют привкус. Однако было не ясно, будут ли использовавшиеся ранее способы удаления имеющих привкус компонентов из других органических материалов эффективны при обработке соевых материалов. Поскольку органические материалы имеют сложный состав, то необходимо определить, будет ли какой-либо способ их обработки удовлетворительным.
Один из использовавшихся ранее способов очистки органических материалов описан в патенте США 4477480, согласно которому для удаления обладающих неприятным привкусом компонентов крахмал обрабатывают щелочью. Согласно патенту США 4761186 для очистки крахмала используют ультрафильтрацию. В обоих случаях компоненты, обладающие привкусом, удаляют из крахмала, причем согласно патенту США 4477480 обладающие привкусом компоненты солюбилизируют, чтобы они могли быть вымыты из относительно нерастворимого крахмала. В патенте США 4761186 используют ультрафильтрацию для удаления компонентов, обладающих привкусом, в виде пермеата, тогда как нерастворенный крахмал остается в водной суспензии. В отличие от упомянутых способов в данном случае обладающие привкусом компоненты требуется отделить от растворимых соевых белков.
Имеется множество статей и патентов, относящихся к обработке соевых материалов с целью извлечения белковой составляющей и в то же время снижения содержания обладающих привкусом соединений, чтобы сделать соевые белки более приемлемыми в пищевых продуктах. Однако упомянутые предшествующие технические решения не были направлены конкретно на удаление обладающих привкусом соединений и получение максимально возможного количества белка. Примером является патент США 4420425, в котором белковые компоненты сои солюбилизировали при рН 7-11, предпочтительно около 8, и после ультрафильтрации через мембрану, отсекающую молекулярный вес более 70000, задержанные соевые белки сушили распылительной сушкой. В вариантах солюбилизировали только часть белка при более низких значениях рН и подвергали мембранной ультрафильтрации, используя мембрану, отсекающую молекулярный вес предпочтительно более 100000, и при этом полученный продукт имел улучшенный цвет и вкус. В другом патенте США 5658714 рН суспензии соевой муки устанавливали в диапазоне 7-10, чтобы солюбилизировать белки, которые затем пропускали через ультрафильтрационную мембрану, а фильтрат и алюминий удерживали, очевидно, в виде твердых веществ. Поскольку отсечения молекулярных масс не происходило, предположили, что размер пор был достаточно большим, чтобы пропускать растворимые белки. Оба названных патента содержат множество ссылок на попытки других исследователей осуществить обработку соевых материалов.
В группе родственных патентов Мид Джонсон Ко. описаны способы солюбилизации соевых белков путем повышения рН водных растворов соевых материалов и выделения белков, которые, как указывается, имеют мягкий вкус. В патенте США 3995071 рН повышали до 10,1-14 (предпочтительно до 11-12) для солюбилизации соевых белков, после чего рН снижали приблизительно до 6-10 и использовали мембранную ультрафильтрацию с использованием мембраны, отсекающей молекулярный вес от 10000 до 50000 Дальтон, чтобы сохранить белки, отделяя при этом углеводороды и минералы. В патенте США 4072670 акцент был сделан на удаление фитатов и фитиновой кислоты при солюбилизации белков при рН 10,6-14 и температуре 10 до 50°С, чтобы сделать фитаты и фитиновую кислоту нерастворимыми, а затем их отделяли и наконец подкисляли раствор приблизительно до рН 4-5, чтобы осадить соевые белки. В патенте США 4091120 соевые белки солюбилизировали при рН ниже 10, предпочтительно 7-9, а ультрафильтрацию использовали для отделения белков в виде ретентата задержанного вещества, в то же время пропуская углеводороды в виде пермеата (веществ, проходящих через фильтр).
Заявитель поставил перед собой задачу удаления из соевых материалов соединений, придающих им цвет и привкус, и которые препятствуют применению сои в некоторых пищевых продуктах, таких как напитки, аналоги молочных продуктов и т.п. Заявителем было обнаружено, что соевые материалы можно успешно обрабатывать, используя описанный ниже способ, который позволяет выделять по существу все белки и удалять соединения, которые являются причиной нежелательного цвета и привкуса. Таким образом, получаемый продукт будет приемлем для большинства пищевых продуктов.
Краткое содержание изобретения
В целом изобретение касается способа приготовления водной соевой композиции, имеющей концентрацию сои приблизительно от 1 до 20 мас.%, рН которой устанавливают так, чтобы солюбилизировать содержащийся в ней белок и высвободить соединения, обладающие привкусом. Затем композицию подвергают ультрафильтрации с использованием мембраны, способной задерживать по существу все содержание соевых белков и при этом удалить придающие привкус компоненты в виде пермеата.
Один из объектов изобретения касается способа устранения привкуса у таких соевых материалов, как соевое молоко, соевая мука, соевые концентраты и соевые белковые изоляты, предусматривающего получение водной композиции соевого материала, содержащей придающие привкус соединения, установление рН в диапазоне приблизительно 9-12, чтобы солюбилизировать белковое содержание соевого материала и высвободить придающие привкус соединения, а затем пропускание композиции с установленным рН смежно ультрафильтрационной мембране, имеющей поры, которые обеспечивают отсечение молекулярного веса до 50000 Дальтон, таким образом удерживая по существу все белковое содержание, пропуская при этом через поры придающие привкус соединения.
В варианте изобретение предусматривает установление pH в диапазоне приблизительно 9-12 такой щелочью, как гидроксид натрия, калия или кальция, чтобы солюбилизировать белковое содержимое и высвободить придающие привкус соединения, позволяя отделить такие соединения ультрафильтрацией.
В варианте выполнения изобретения способ для устранения привкуса у соевых материалов осуществляют в непрерывном процессе, в котором водную смесь соевых материалов с отрегулированным рН пропускают смежно ультрафильтрационной мембране для отделения соединений, придающих привкус. Пермеат, содержащий соединения, придающие привкус, и воду, пропускают смежно мембране обратного осмоса для обезвоживания пермеата, а отделенную воду рециркулируют, чтобы объединить рециркулированный ретентат и свежие соевые материалы с отрегулированным рН. Часть ретентата непрерывно удаляли и выделяли соевые материалы без привкуса.
В предпочтительном варианте способ устранения привкуса в соевых материалах в периодическом или полунепрерывном процессе, в котором водную смесь соевых материалов с отрегулированным рН пропускают смежно ультрафильтрационной мембране, пермеат отделяют для извлечения компонентов, придающих привкус, а ретентат рециркулируют для объединения со свежими соевыми материалами с отрегулированным рН. Периодически или непрерывно добавляют воду для возмещения воды, теряемой с пермеатом, и чтобы отрегулировать концентрацию соевых материалов в объединенном потоке до заданного уровня. Процесс продолжают до тех пор, пока не будут удалены все соединения, придающие привкус.
Использованная в способе по изобретению ультрафильтрационная мембрана позволяет отсекать молекулярный вес до 50000 Дальтон, предпочтительно от 1000 до 50000, наиболее предпочтительно около 10000, и предпочтительно представляет собой полиэфир-сульфоновую или керамическую мембрану.
Краткое описание рисунков
Фиг.1 - график интенсивности привкуса сои.
Фиг.2 - график интенсивности привкуса у обработанного соевого молока по сравнению с контрольным образцом.
Фиг.3 - график интенсивности другой группы привкусов.
Фиг.4 - график интенсивности привкуса у обработанного соевого концентрата и контрольного образца по сравнению с образцом по Фиг.3.
Фиг.5 - график интенсивности привкуса у обработанного соевого концентрата и контрольного образца.
Фиг.6 - график, показывающий изменение в концентрации соединений, придающих привкус, между образцом сои, лишенным привкуса, и контрольной пробой.
Фиг.7 - график, показывающий изменение концентрации соединений, придающих привкус, между обработанным соевым образцом и контрольной пробой.
Фиг.8 - блок-схема способа по изобретению.
Фиг.9 - график интенсивности привкуса у соевого изолята.
Фиг.10 - график интенсивности привкуса у обработанного соевого изолята по сравнению с контрольным образцом.
Описание предпочтительных вариантов выполнения
Материалы, получаемые из сои
Соевые бобы являются ценным источником масла, а в данном способе и белков. Соевые бобы содержат около 40 мас.% белков, которые после центрифугирования классифицируют как 2, 7, 11S и 15S (см. также патент США 4420425). Эти фракции могут содержать и другие вещества, поэтому они имеют широкий диапазон молекулярного веса. Хорошо известно, что соевые продукты имеют нежелательный запах и привкус, которые требуется удалять, чтобы расширить применение соевых материалов в пищевых продуктах. Полагают, что липоксигеназы катализируют окисление определенных полиненасыщенных жирных кислот, образуй гидроперекиси, которые деградируют до летучих карбонильных соединений, связанных с неприятными запахом и привкусом соевых материалов. Некоторые из таких соединений, ассоциируемых с привкусом, приведены в таблице С в примере 10 ниже.
Тогда как белковое содержание в соевых материалах считают ценной фракцией для применения в пищевых продуктах, растворимые углеводы рассматривают как нежелательные. Их удаление из соевых белковых фракций является целью многих способов, с помощью которых выделяют белки.
Фитаты представляют собой соединения, которые также рассматривают как нежелательные в соевых белках. Названные соединения являются кальциево-магниево-калийными солями инозитолгексафосфорной кислоты. Полагают, что такие соединения хелатируют ионы металлов и не могут быстро усваиваться в организме человека. Считают, что они связывают белки сои и препятствуют их перевариванию. Как упоминали выше, удаление фитатов является целью многих работ в области переработки соевых материалов.
Ультрафильтрационные мембраны
Фильтрацию используют для разделения многих материалов. В данном изобретении ультрафильтрацию используют для удаления придающих привкус соединений из соевых материалов. Ультрафильтрация предназначена для удаления частиц, имеющих размер между 10 до 1000 Ангстрем (0,001 до 0,1 мкм), соответствующий обычно частицам, имеющим молекулярный вес от 10000 до 1000000, причем на ультрафильтрацию также может оказывать влияние форма высокомолекулярных частиц. Соевые белки имеют молекулярный вес в диапазоне приблизительно между 3000 и 600000. Можно выбрать мембрану, которая способна пропускать все из соевых белков или только избранную часть. Согласно изобретению ультрафильтрационная мембрана при выбранных рабочих условиях задерживала соевые белки, тогда как придающие привкус соединения с более низким молекулярным весом проходили через мембрану и удалялись, улучшая таким образом цвет и вкус оставшихся соевых белков и связанных с ними твердых веществ.
Полимерная ультрафильтрационная мембрана может быть представлена как анизотропный (неоднородный) слой. Одна ее поверхность является пленкой, содержащей поры, определяющие размер молекул, которые могут проходить через мембрану. Подложкой этой поверхностной пленки является губчатая структура, продолжающаяся до противоположной поверхности. Такие мембраны обычно выполняют путем коагуляции полимеров в водяной бане. Обычно используемые полимеры включают полисульфоны, сложные эфиры целлюлозы, поли(винилиденфторид), поли(диметилфениленоксид), поли(акрилонитрил), которые могут быть отлиты в мембраны. Часто мембраны выполняют в виде полых трубок, которые собирают в пучки, через которые пропускают фильтруемый раствор. Альтернативно в качестве мембраны можно использовать плоские листы и спиральные конструкции. В производственной практике обычно прикладывают давление, чтобы способствовать продвижению соединений меньшего молекулярного веса через мембрану. Мембраны должны выдерживать прикладываемое давление, с учетом того, что губчатая структура подложки должна быть однородной, чтобы избежать прорыва поверхностной пленки и обхода мембраны.
Помимо уже описанных полимерных мембран, для создания ультрафильтрзционных мембран использовали другие материалы, такие как керамика и спеченные металлы. Данное изобретение не ограничивается конкретным типом мембраны. Вообще, мембрана должна пропускать обладающие привкусом соединения, которые, как полагают, имеют молекулярный вес ниже 1000 Дальтон. Важнее, мембраны должны быть способны задерживать по существу все из солюбилизированных соевых белков. Согласно изобретению мембрана должна отсекать молекулярный вес приблизительно до 50000 Дальтон, предпочтительно приблизительно от 1000 до 50000, более предпочтительно 10000-30000.
Способ
Способ по изобретению предусматривает следующие стадии:
- Приготовление водной смеси соевого материала.
- Добавление щелочи для повышения рН водной смеси приблизительно до 9-12 для того, чтобы солюбилизировать соевые белки и высвободить придающие привкус соединения.
- Пропускание смеси с отрегулированным рН смежно ультрафильтрационной мембране, позволяющей отсекать молекулярный вес приблизительно до 50000, удаление придающих привкус соединений в виде пермеата и сбор задержанных соевых белков и других соевых материалов в виде ретентата.
- Нейтрализация ретентата и извлечение соевых белков.
Первая стадия требует небольшого обсуждения. Полагают, что все типы соевых материалов являются потенциальными источниками сои для применения в пищевых продуктах. Таким образом, разные соевые материалы, содержащие белки, могут объединяться в водной смеси, обычно являющейся суспензией твердых веществ сои. Белковое содержание извлекают для пищевых продуктов, но, как отмечено выше, оно содержит придающие привкус соединения, которые следует высвободить для того, чтобы их можно было удалить. Высвобождение придающих привкус соединений проводят в водной смеси, в которой растворены как белки, так и придающие привкус соединения. Концентрация соевых материалов в водной смеси составляет приблизительно от 1 до 20 мас.%. Обычно после регулировки pH концентрация соевых материалов изменяется во время последующей стадии ультрафильтрации, когда удаляют воду с пермеатом. Периодически или непрерывно воду восстанавливают. Например, при диафильтрации воду добавляют, чтобы постепенно разбавлять оставшиеся белки в периодическом или полунепрерывном процессе.
Вторая стадия, как видно из примеров, является важной, если осуществляется удаление придающих привкус соединений. Соевые белки солюбилизируют добавлением к водной смеси щелочи, чтобы достичь рН приблизительно 9-12. Вообще обнаружено, что рН 9 требуется для солюбилизации всех из белков, тогда как рН выше 12 вероятно вызывает нежелательную деградацию белков. Тогда как теоретически может быть использована любая щелочь, предпочтительны гидроксиды натрия и калия, особенно гидроксид калин. Другие щелочи, которые могут применяться, включают гидроксиды кальцин, магния и аммония. Полагают, что солюбилизация соевых белков изменяет их форму и в некоторой степени приводит к высвобождению придающих привкус соединений, которые могут быть связаны или инкапсулированы соевыми белками, когда они находятся в нейтральном или кислом растворе. Придающие привкус соединения, которые имеют относительно низкий молекулярный вес по сравнению с соевыми белками, способны проходить через поры ультрафильтрационной мембраны, тогда как по существу все солюбилизированные соевые белки оказываются слишком крупными и задерживаются.
Третью стадию можно проводить периодическим образом, подобно лабораторным экспериментам, описанным ниже в примерах 1-5, в которых придающие привкус соединения и вода проходят через мембрану и удаляются протекающей водой. Однако при промышленном применении способа по изобретению водная смесь со скорректированным рН должна непрерывно циркулировать смежно ультрафильтрационной мембране. Так как вода, щелочные и придающие привкус соединения проходят через мембрану в виде пермеата и удаляются, добавляют дополнительную воду для поддержания требуемой концентрации соевых материалов, что приводит к понижению рН водной смеси. Добавляемую воду можно обеспечить обезвоживанием пермеата и рециркулированием извлеченной из него воды в процессовый поток. Дальнейшая нейтрализация фильтруемого раствора может быть осуществлена удалением продукта и добавлением кислоты, что необходимо для достижения требуемого рН. После регулировки рН, водную смесь соевых белков и других веществ можно использовать непосредственно в пищевых продуктах, или ее можно сконцентрировать и высушить, как требуется для предполагаемого применения.
Способ устранения привкуса у соевых материалов ультрафильтрацией может быть осуществлен различным образом. Будут описаны два способа: непрерывная обработка и переработка отдельными порциями (включая полунепрерывный способ). Предполагали, что для промышленных способов будет выбрана переработка партиями или полунепрерывная переработка, которые лучше подходят для получения соевых продуктов пищевого качества. Непрерывный способ в основном представлен на фиг.8. Как в непрерывном, так и в периодическом способе, регулируют рН водной смеси соевых материалов, чтобы солюбилизировать соевые белки и высвободить придающие привкус соединения, а затем пропускать смежно ультрафильтрационной мембране, которая позволяет придающим привкус веществам с меньшим молекулярным весом проходить через ее поры вместе с водой (пермеат), задерживая соевые материалы с более высоким молекулярным весом (ретентат) для рециркуляции. Часть ретентата отбирают как обработанный продукт, лишенный привкуса, из которого можно получить соевые материалы для конечного применения. Добавляют воду, чтобы восстановить ее потерю с пермеатом и обеспечить постоянную концентрацию соевого материала в процессовом потоке, подаваемом на ультрафильтрационную мембрану. Хотя это и несущественно для данного способа, представленный на фиг.8 процесс включает дополнительную обработку пермеата, чтобы восстановить часть воды, используя мембрану обратного осмоса для рециркуляции, чтобы объединить ретентат и свежий соевый материал. Преимущество такой стадии заключается в уменьшении количества свежей воды, которое должно быть добавлено в процесс и удалено при концентрировании пермеата.
При периодической обработке, как описано в примерах 6-8 ниже, порцию соевого материала помещают в сосуд, регулируют рН и подают на ультрафильтрационную мембрану. Пермеат отделяют, а ретентат возвращают в сосуд. По мере продолжения этого процесса в соевом материале истощаются придающие привкус соединения с низким молекулярным весом и вода, а соевый материал становится более концентрированным относительно целевых соевых белков. Периодически добавляют воду к ретентату, чтобы разбавить его и обеспечить носитель для придающих привкус соединений, проходящих через мембрану. В полунепрерывном процессе воду добавляют непрерывно с такой скоростью, с которой она переходит в пермеат. Процесс продолжают до тех пор, пока все обладающие привкусом соединения не будут удалены, а ретентат не окажется достаточно безвкусным, чтобы стать продуктом, пригодным для дальнейшей обработки, требуемой для конечного применения. Периодический или полунепрерывный процесс также может включать концентрирование пермеата с рециркулированием отделенной воды согласно схеме, представленной на фиг.8.
Ультрафильтрационная мембрана будет работать при давлении, отличающемся на другой стороне мембраны, что способствует миграции через нее придающих привкус соединений, воды и других веществ, способных проходить через поры мембраны, но не превышающим физической прочности мембраны. Обычное среднее давление для таких мембран составляет приблизительно 50 psi (345 кПа). Трансмембранное давление (в сравнении с внешним) составляет приблизительно 15 psi (103 кПа). Скорость течения процессового потока должна обеспечивать достаточное время контакта для значительного удаления пермеата, но также должна обеспечивать достаточную турбулентность с тем, чтобы доступу процессового потока на поры мембраны не препятствовали бы отложения твердых веществ на стенках мембраны. Специалистам в данной области будет понятно, что подходящие рабочие параметры устанавливают экспериментально с веществами, которые разделяют.
Пример 1
Соевый белковый изолят (компании Protein Technology International) гидрировали в водопроводной воде, чтобы обеспечить концентрацию 10 мас.%. Водную композицию перемешивали на магнитной мешалке до тех пор, пока весь соевый белковый изолнт не диспергировал полностью, рН смеси доводили до 11,0 гидроксидом натрия. Затем композицию с отрегулированным рН помещали в диализную трубку (Spectrum, Inc.), имеющую размер пор для отсечения молекулярного веса 3500, и водопроводную воду непрерывно пропускали по внешней поверхности трубки приблизительно в течение 4 часов. Композицию, оставшуюся в диализной трубке, выливали в стеклянный химический стакан, нейтрализовали и оценивали по аромату и вкусу. Проводили сравнение с диализированной композицией и образцом, обработанным подобным способом, но который имел рН 6,7, и вторым образцом, который не диализировали, не корректировали рН. Слепая оценка несколькими дегустаторами показала, что только диализированный образец с отрегулированным рН имел значительно улучшенный вкус и аромат.
Пример 2
Подобное испытание проводили, используя соевое молоко (Devansoy Farms, Carrol, Iowa), производили в 10 мас.% водную композицию, а затем регулировали рН и диализировали в течение ночи, как в примере 1. После обработки рН образца был 8,8 и аромат и вкус были значительно улучшены.
Пример 3
Пример 2 повторяли с соевым молоком, свежеприготовленным вымачиванием и бланшированием бобов, а затем размалыванием и отделением соевого молока от муки. После установления рН и диализа, как описано выше, было обнаружено, что вкус и аромат соевого молока значительно улучшены.
Пример 4
Пример 3 повторяли, используя диализную трубку, имеющую размер пор, отсекающий молекулярный вес 6000, и были получены аналогичные результаты.
Пример 5
Пример 2 повторяли с сухой соевой мукой (Carqill). Соевую муку гидрировали до 10 мас.% композиции и затем устанавливали рН, как описано выше. После диализа в течение ночи рН оставшейся композиции в диализной трубке был рН 8,7, а композиция имела значительно улучшенные аромат и вкус.
Пример 6
В большом смесителе 33 фунта (15 кг) соевого молока Sun Rich, содержащего 15 мас.% твердых веществ, разбавляли 66 фунтами (30 кг) воды, чтобы получить 100 фунтов (45 кг) суспензии, содержащей 5 мас.% соевых твердых веществ. Чтобы солюбилизировать соевые белки, 1 н. NaOH медленно добавляли до рН 11.
Диафильтрацию подщелаченного соевого раствора проводили, нагнетая раствор из смесителя через две параллельные мембраны с пористыми волокнами (A/G Technology Corporation), отсекающими молекулярный вес 10000 Дальтон и имеющими площадь поверхности 3,3 м2. Разница давления на мембране составляла 20-50 psi (138-345 кПа). Собирали вещество, проходящее через мембрану (пермеат). Ретентат непрерывно рециркулировали в смеситель. Когда было собрано 50 фунтов (22,7 кг) пермеата, смеситель содержал 50 фунтов (22,7 кг) соевого раствора. Дополнительные 50 фунтов (22,7 кг) воды добавили в смесительный резервуар. Такое промывание с добавлением воды в смесительный резервуар повторяли пять раз, после чего раствор в смесителе оказался сконцентрированным приблизительно до 10 мас.% твердых веществ, поскольку вода удалялась с пермеатом, а затем оставшийся соевый раствор нейтрализовали 2 мас.% лимонной кислотой до рН 7,0.
Нейтрализованный раствор оценивала группа квалифицированных дегустаторов и сравнивала с контрольным образцом соевого молока Sun Rich, которое разбавляли до 10 мас.% водой, но не обрабатывали иным образом. Соевые растворы представляли в слепой и безвыборочной последовательности. Результаты представлены на графиках фиг.1 и 2.
Фиг.1 демонстрирует среднюю интенсивность показателя для 10 свойств. Группа оценивала определенные свойства, которые были более существенны, чем другие. Когда оценивали обработанный соевый раствор, получили снижение нежелательных привкусов с достоверностью 95%. Другие привкусы, которые были менее важны для контроля (то есть жареный, сладкий, кислый, соленый и горький), были снижены, за исключением «сладкий», значение которого увеличилось, но средняя оценка не достигла уровня достоверности.
Из полученных результатов ясно, что соевый раствор стал более нейтральным по вкусу в результате удаления компонентов, придающих привкус.
Пример 7
Десять фунтов (4,55 кг) концентрата соевого белка (Central Soya) смешивали с 190 фунтами (86,4 кг) воды в резервуаре при интенсивном перемешивании в течение 15-30 минут, чтобы гидрировать соевый белок. Затем добавляли 1 н. NaOH, чтобы солюбилизировать белок сои при рН 11. Аналогично процедуре, описанной в примере 6, соевую суспензию прокачивали через спиральную мембрану (Gea Niro Inc.), способную отсекать молекулярный вес 10000 Дальтон. Разницу давлений на мембране поддерживали ниже 50 psi (344,7 кПа). Падение давления поддерживали ниже 15 psi (103,4 кПа). Как в примере 6, осуществляли пять добавлений воды, когда пермеат, удаляемый с мембраны, достигал одной половины исходного объема в смесительном резервуаре. После пяти добавлений воды рН промываемого соевого раствора доводили до 7,5 добавлением 0,5 н. HCl, а затем лиофилизировали для органолептической оценки.
Обработанный соевый белковый концентрат, лишенный привкуса, оценивали в отношении шести привкусов с помощью квалифицированных дегустаторов. Средняя величина каждого привкуса у контрольного образца (необработанный) представлена на фиг.3. В описанном примере обнаружены различия между лишенным привкуса соевым концентратом и контролем, но ни одна величина не имела 95%-ной достоверности, хотя все привкусы были уменьшены. Результаты представлены на фиг.4. Также представлены результаты примененного слепого контроля в отношении оценки, проведенной после лишенного привкуса образца. В упомянутом случае обнаружено, что слепой контроль дал более выраженные привкусы, чем исходный контроль на фиг.3. Полагают, что упомянутый факт имел место потому, что слепой контроль в описанном примере исследовали после лишенного привкуса образца и оказалось, что эксперты ощутили относительно более сильный вкус при второй оценке контроля. Тем не менее, при сравнении со слепым контрольным образцом лишенный привкуса образец продемонстрировал значительные различия в отношении трех вкусовых свойств при 90%-95%-ной достоверности, как показано на фиг.5.
Пример 8
Мембраны, используемые для получения лишенных привкуса соевых белков, позволяли отсекать молекулярный вес 10000 Дальтон, что, как показано, оказалось эффективным в примерах 6 и 7. Если требуется, можно использовать мембраны, отсекающие более высокие молекулярные веса, однако при отсечении молекулярного веса 50000 Дальтон некоторые ценные белки теряются с пермеатом, как показано в данном примере.
Пять фунтов (2,27 кг) сухого соевого изолята (Supro-670 PTI) смешивали с 95 фунтами (43,2 кг) воды, как в примере 7, чтобы обеспечить суспензию, содержащую 5 мас.% соевых твердых веществ. Добавляли 1 н. NaOH, чтобы повысить рН до 11 и солюбилизировать соевые белки. Диафильтрацию с использованием пяти добавлений воды проводили согласно процедуре, описанной в примерах 6 и 7, и с использованием мембран с полыми волокнами по примеру 6. Образцы пермеата отбирали с пятиминутными интервалами, нейтрализовали и замораживали для белкового анализа.
Образцы пермеата исследовали электрофорезом на содержание общего белка, и получили результаты, представленные и следующей таблице:
| Таблица А | ||
| Время, мин. | Отсекаемый молекулярный вес | |
| 10000 Дальтон | 50000 Дальтон | |
| мас.% белка | мас.% белка | |
| 0 | 0 | 0,4 |
| 5 | 0,6 | 1 |
| 10 | 0,8 | 0,6 |
| 15 | 0,4 | 0,6 |
| 20 | 0,4 | 0,6 |
| 25 | 0 | 0,4 |
| 30 | 0 | 0,4 |
| 35 | 0,5 | 0,4 |
| 40 | 0 | 0,3 |
| 45 | 0 | не анализ. |
Можно видеть, что мембрана, отсекающая 10000 Дальтон, удерживает больше белка, чем мембрана, отсекающая 50000 Дальтон. Величина, полученная для 35-минутного интервала с мембраной 10000 Дальтон, вероятно является ошибкой измерений.
Пример 9
Образцы лишенных привкуса соевых материалов, используя способы примеров 6-8, анализировали с помощью гель-электрофореза белка. Результаты показывают, что распределение молекулярного веса задержанных в ретентате соевых материалов по существу было таким, же как в исходном соевом материале. Результаты представлены в следующей таблице:
| Таблица В | ||||||
| Соевый материал | ||||||
| Молекулярный вес, кД | Привкус сои | Соевый изолят | Соевый изолят | |||
| Контроль, % | обработанный, % | контроль, % | обработанный, % | Контроль, % | обработанный, % | |
| более 27 | 74 | 73 | 21,7 | 19,7 | 22 | 20 |
| 14-27 | 18 | 19 | 30,8 | 32,2 | 31 | 32 |
| 3,5-14 | 7 | 8 | 47,4 | 48 | 45 | 48 |
| менее 3,5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Соевое молоко | |
| Контроль, % | Обработанное, % |
| 69 | 70 |
| 20 | 21 |
| 10 | 9 |
| 0 | 0 |
Пример 10
Проводили анализ химических компонентов, ассоциируемых с привкусами, определенными дегустаторами, что описано в предшествующих примерах. Тестировали два образца соевых белковых изолятов. У одного образца был устранен привкус по примеру 7; второй образец не обрабатывали.
В первом исследовании один грамм контрольного образца разбавляли 15 г воды, добавляли 2 мкл 4-гептанона, 300 частей на миллион (ppm), в качестве внутреннего стандарта, и смесь прочищали гелием 100 мл/мин при 60°С в течение 30 мин. Лишенный привкуса образец получали так же, как контрольный образец, за исключением того, что рН повышали до 10 добавлением раствора NaOH для того, чтобы солюбилизиоовать белки. Летучие компоненты анализировали с помощью GC/MS (HP GC5H90/MSD5972). Результаты, полученные для различных соединений, представлены на фиг.6 и 7. Лишенный привкуса соевый образец содержал более низкие количества соединений, придающих привкус.
Во втором исследовании три грамма образцов разбавляли 30 г воды и добавляли 2 мкл 4-гептанона, 300 частей на миллион (ppm) в качестве внутреннего стандарта. Полученные смеси продували гелием 100 мл/мин при 60°С в течение 20 мин, чтобы удалить летучие соединения. Летучие компоненты анализировали газовой хроматографией, и запах соединений оценивали дегустаторы. Запахи, ассоциируемые с определенными химическими соединениями, представлены в следующей таблице:
| Таблица С | ||
| Характеристики запаха удаляемых соединений после обработки по изобретению. | ||
| Соединения | Запах в контроле - SPI (соевый белковый изолят) | Запах в обработанном SPI |
| 1-пентанол | слабый, свежий | слабожирный |
| 2-Et фенол | пряный, травяной | не опред. |
| 1-нитропентан | не опред. | не опред. |
| 1-октен-3-ол (m/z 57) | грибной, земляной, очень сильный | грибной, земляной, очень сильный |
| 2,4-гептадиенал | не опред. | не опред. |
| 3-октен-2-он | не опред. | не опред. |
| 2,4-гептадиенал | не опред. | слабосвежий |
| 1-нитрогексан | розовый, гвоздичный? | розовый? |
| ацетофенон | горелый, цветочный, карамельный | горелый, карамельный |
| 3,5-октадиен-2-он (m/z 95) | не опред. | не опред. |
| 3,5-октадиен-2-он (m/z 95) | свежий, цветочный, жирный | жирный, свежий |
| 2,4-нонадиенал | жирный, маслянистый, сильножареный | жирный, маслянистый, сильножареный |
| 2,4-декадиенал (m/z 81) | жирный, маслянистый, затхлый | зеленого лука, запах краски |
| 4-(1-мегилпропил)фенол | жевательной резинки, фруктовый | не опред. |
| 2,4-декадиенал (m/z 81) | жирный, маслянистый, восковой | жирный, маслянистый, свежий |
| 2-рентилфуран (m/z 81) | свежий, цветочный, эфирный | свежий, цветочный, эфирный |
| 3-октен-2-он | цветочный, свежий, земляной | цветочный |
Пример 11
Применение соевых материалов в пищевых продуктах проиллюстрировано добавлением обработанного (лишенного привкуса) соевого материала в продукт «Сбалансированнный батончик» (Balance Bar®) фирмы Kraft Foods и сравнением привкуса с эквивалентным батончиком Balance Bar, содержащим такой же соевый материал, но привкус которого не устраняли. В одном образце весь соевый материал представлял собой сухой соевый изолят (Supro-661 PTI), во втором образце у 50% соевого материала был устранен привкус в результате диафильтрации согласно примерам и у 50% не устраняли привкус. Дегустаторы предпочли второй образец, 8 к 3, засчитывая 6,11 по шкале 1-10, против 3,5 для первого образца.
Пример 12
По примеру 6 сравнивали образцы соевого изолята, обработанные способом по изобретению, с контрольным образцом соевого изолята. Белки гидрировали в воде для получения 10 мас.% раствора. На фиг.9 представлены результаты, определенные квалифицированными дегустаторами для контрольного образца. Обработанный образец сравнивали с контрольным с помощью дегустаторов, которые обнаружили, что, как можно видеть на фиг.10, большинство характерных привкусов контрольного образца были уменьшены. Однако обнаружено, что привкус, обозначенный как окисленный («прогорклый»), усилился.
1. Способ устранения привкуса у соевых материалов, предусматривающий
(а) приготовление водной композиции соевого материала, содержащей растворимые соевые белки, придающие привкус соединения, и нерастворимые вещества;
(b) солюбилизацию соевых белков путем регулирования рН водной композиции со стадии (а) в диапазоне приблизительно 9-12 и высвобождение указанных соединений, придающих привкус;
(c) пропускание водной композиции со стадии (b) с отрегулированным рН смежно ультрафильтрационной мембране, с отсечением молекулярного веса приблизительно до 50000 Дальтон, в таких условиях ультрафильтрации, при которых указанные придающие привкус соединения проходят через указанную мембрану, тем самым устраняя привкус у указанного соевого материала, а указанные солюбилизированные соевые белки по существу все задерживаются;
(d) извлечение задержанных, лишенных привкуса соевых белков, причем часть задержанных белков рециркулируют к указанной мембране и добавляют воду для замещения воды, удаленной с указанными придающими привкус соединениями.
2. Способ по п.1, в котором указанный соевый материал является, по меньшей мере, одним материалом из группы, состоящей из соевого молока, соевого белкового изолята, соевого концентрата и соевой муки.
3. Способ по п.1, в котором указанная водная композиция со стадии (а) имеет концентрацию соевого материала приблизительно 1-20 мас.%.
4. Способ по п.1, в котором указанная ультрафильтрационная мембрана имеет отсечение молекулярного веса в диапазоне 1000-50000 Дальтон.
5. Способ по п.4, в котором указанная ультрафильтрационная мембрана имеет отсечение молекулярного веса в диапазоне 10000-30000 Дальтон.
6. Способ по п.1, в котором указанную ультрафильтрацию проводят при температуре от 10 до 60°С.
7. Способ по п.1, в котором указанная ультрафильтрационная мембрана представляет собой полимерную или керамическую мембрану.
8. Способ устранения привкуса у соевых материалов, предусматривающий:
(a) приготовление водной композиции соевого материала, содержащей растворимые соевые белки, придающие привкус соединения, и нерастворимые вещества;
(b) солюбилизацию соевых белков путем регулирования рН водной композиции со стадии (а) в диапазоне приблизительно 9-12 и высвобождение указанных соединений, придающих привкус;
(c) пропускание водной композиции со стадии (b) с отрегулированным рН смежно ультрафильтрационной мембране, отсекающей молекулярный вес приблизительно до 50000 Дальтон при подходящих условиях ультрафильтрации, и отделение в виде пермеата придающих привкус соединений и воды, прошедших через указанную мембрану, и отделение в виде ретентата водной композиции, истощенной удалением пермеата;
(d) пропускание придающих привкус соединений и воды, отделенных на стадии (с), смежно мембране обратного осмоса, и отделение воды, прошедшей через указанную мембрану обратного осмоса;
(e) рециркулирование воды, отделенной на стадии (d), и ретентата со стадии (с) в водную композицию со стадии (b);
(f) извлечение придающих привкус соединений, покидающих мембрану обратного осмоса после отделения воды на стадии (d);
(g) отбор части ретентата в качестве обработанного соевого материала; и
(h) извлечение отработанного соевого материала из части ретентата, отобранной на стадии (g).
9. Способ по п.8, в котором указанный соевый материал является по меньшей мере одним материалом из группы, состоящей из соевого молока, соевого белкового изолята, соевого концентрата и соевой муки.
10. Способ по п.8, в котором указанная водная композиция по (а) имеет концентрацию соевого материала в области приблизительно 1-20 мас.%.
11. Способ по п.8, в котором указанная ультрафильтрационная мембрана имеет отсечение молекулярного веса в диапазоне 1000-50000 Дальтон.
12. Способ по п.11, в котором указанная ультрафильтрационная мембрана имеет отсечение молекулярного веса в диапазоне от 10000 до 30000 Дальтон.
13. Способ по п.8, в котором ультрафильтрацию проводят при температуре в диапазоне от 10 до 60°С.
14. Способ по п.8, в котором вышеназванная ультрафильтрационная мембрана представляет собой полимерную или керамическую мембрану.
15. Способ по п.8, в котором указанный обработанный соевый материал непрерывно отбирают из указанного ретентата.
16. Способ по п.8, в котором указанный обработанный соевый материал периодически отбирают из указанного ретентата.
17. Способ по п.8, который дополнительно предусматривает стадию добавления свежей воды к водной композиции со стадии (b).
18. Способ устранения привкуса у соевых материалов, предусматривающий
(a) приготовление водной композиции соевого материала, содержащей растворимые соевые белки, придающие привкус соединения и нерастворимые вещества;
(b) солюбилизацию соевых белков путем регулирования рН водной композиции со стадии (а) в диапазоне приблизительно 9-12 и высвобождение указанных соединений, придающих привкус;
(c) пропускание водной композиции со стадии (b) с отрегулированным рН смежно ультрафильтрационной мембране, отсекающей молекулярный вес приблизительно до 50000 Дальтон, и отделение в виде пермеата придающих вкус соединений и воды, прошедших через указанную мембрану, и отделение в виде ретентата водной композиции, истощенной удалением пермеата;
(d) извлечение придающих привкус соединений из пермеата;
(e) рециркулирование ретентата со стадии (с) в водную композицию со стадии (b);
(f) добавление воды к объединению ретентата и водной композиции со стадии (b), для достижения заданной концентрации соевых материалов;
(g) повторение стадий (с), (d), (е) и (f), пока придающие привкус соединения не будут удалены в пермеат.
19. Способ по п.18, в котором указанный соевый материал является по меньшей мере одним материалом из группы, состоящей из соевого молока, соевого белкового изолята, соевого концентрата и соевой муки.
20. Способ по п.18, в котором указанная водная композиция по (а) имеет концентрацию соевого материала приблизительно от 1 до 20 мас.%.
21. Способ по п.18, в котором указанная ультрафильтрационная мембрана имеет отсечение молекулярного веса в диапазоне от 1000 до 50000 Дальтон.
22. Способ по п.21, в котором указанная ультрафильтрационная мембрана имеет отсечение молекулярного веса в диапазоне от 10000 до 30000 Дальтон.
23. Способ по п.18, в котором указанную ультрафильтрацию проводят при температуре от 10 до 60°С при подходящем давлении.
24. Способ по п.18, в котором указанная ультрафильтрационная мембрана представляет собой полимерную или керамическую мембрану.
25. Способ по п.18, в котором воду добавляют периодически на стадии (f).
26. Способ по п.18, в котором воду добавляют непрерывно на стадии (f).
27. Способ по п.1, дополнительно предусматривающий стадию извлечения придающих привкус соединений, прошедших через мембрану.
