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CN1617673A - 改进的油籽蛋白的回收 - Google Patents

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Abstract

通过将油籽粗粉在约100℃或者更低，优选约70至80℃的温度下进行脱溶剂，提高油籽粗粉水提方法中从油籽粗粉中获得油籽蛋白分离物、优选菜籽油油籽分离物的产率。

Description

改进的油籽蛋白的回收
相关申请的引用
本申请根据35USC119(e)的规定要求于2001年12月13日提交的申请号为60/339,350和2002年6月25日提交的申请号为60/391,046的临时专利申请的优先权。
发明领域
本申请涉及从油籽蛋白中回收蛋白分离物。
发明背景
美国专利号5,844,086和6,005,076(Murray II)描述了一种从含有很高油脂含量的油籽粗粉包括具有该含量的菜籽油油籽粗粉中分离蛋白分离物的方法，该专利被转让给本受让人，且其公开的内容被结合到此处作为参考。该方法涉及的步骤包括溶解油籽粗粉中的蛋白物质，其中也溶解了该粗粉中的油籽，然后将所得的蛋白水溶液脱脂。可以将蛋白水溶液在脱脂步骤之前或之后与油籽粗粉残留物进行分离。然后浓缩脱脂的蛋白溶液以提高蛋白的浓度，且维持离子强度基本恒定，此后可以将浓缩的蛋白溶液进一步进行脱脂步骤。然后将浓缩的蛋白溶液稀释，以形成作为微胶粒形式的离散蛋白液滴的高度聚集的蛋白分子云状团。使蛋白微胶粒沉降形成聚集的、联结的、密集的、无定形的、粘性的、面筋样的蛋白分离物团，称为“蛋白微胶粒团”或PMM，将其由残留的水相中分离出来并干燥。
蛋白分离物含有至少约90wt％的蛋白含量(由Kjeldahl Nx6.25测定)，其基本没有变性(由差示扫描量热法测定)，以及少量残留的油脂含量。此处所用的术语“蛋白含量”是指基于干重量的蛋白分离物中所含蛋白的量。在该方法中所得的蛋白分离物的产率，用从油籽粗粉中萃取的作为干燥蛋白分离物而回收的蛋白比例表示，一般低于40wt％，通常为约20wt％。
对上述专利中所描述的方法进行研发，作为从各种蛋白源的材料包括油籽中制备蛋白分离物方法的修改和改进，如美国专利4,208,323(Murray IB)所描述，该专利公开的内容被结合于此作为参考。1980年即美国专利4,208,323颁发时所能获得的油籽粗粉中没有MurrayII专利颁发时的菜籽油油籽粗粉中所含的油脂杂质水平高，结果，美国专利号4,208,323中的方法不能象Murray II的方法那样从这种油籽粗粉中制得含有超过90wt％蛋白含量的蛋白物质。在美国专利4,208,323中没有记载任何以油菜籽(菜籽油)作为起始原料进行的
具体实施例的描述。
美国专利4,208,323本身是通过在稀释形成PMM的步骤之前引入浓缩步骤而作为美国专利号4,169,090和4,285,862(Murray IA)(结合到此处作为参考)中所描述方法的改进而设计的。后者的步骤用于使蛋白分离物的产率比Murray IA的方法提高约20％。
在2001年5月4日申请的申请号为60/288,415、2001年10月5日申请的申请号为60/326,987、2001年11月7日申请的申请号为60/331,066、2001年10月26日申请的申请号为60/333,494、2002年4月24日申请的申请号为60/374,801和2002年5月3日申请的申请号为10/137,391的未决美国专利申请(被转让给本受让人，并结合于此作为参考)中，描述了对这些现有技术蛋白分离方法的进一步改进，将其用于油籽，用从油籽粗粉中萃取的作为蛋白分离物而回收的蛋白比例表示，获得了更高的干燥的分离产物蛋白的产率，并得到高纯度的蛋白分离物，当以Kjeldahl方法测定氮(N)的百分数并乘以转换因子6.25(N×6.25)时，其至少约为100wt％。该方法特别用于制备菜籽油蛋白分离物。
在上述美国专利申请号60/288,415、60/326,987、60/331,066、60/333,494、60/372,165、60/374,801和10/137,391中所描述的方法中，油籽粗粉用食品级盐水溶液进行萃取。所得蛋白萃取物溶液起初用色素吸附剂处理后，通过超滤膜浓缩体积，得到浓缩的蛋白溶液，然后用冷水稀释，结果得到白色云状蛋白微胶粒，将其进行分离。除去上清液，然后干燥析出的粘性团(PMM)。
在上述美国专利申请号60/288,415、特别是在未决美国专利申请号60/326,987、60/331,066、60/333,494、60/372,165、60/374,801和10/137,391中所描述的方法的一个实施方案中，对PMM沉降步骤中的上清液进行处理以从湿PMM和上清液中回收含有干蛋白的蛋白分离物。这个方法可以如下实现：首先用超滤膜浓缩上清液，通常浓缩至超过100g/L的浓度，将浓缩的上清液与湿PMM混合并干燥混合物。所得菜籽油蛋白分离物具有至少90wt％，优选至少约为100wt％的高浓度，(N×6.25)。
在上述美国专利申请号60/288,415、特别是在未决美国专利申请号60/331,066、60/333,494、60/372,165、60/374,801和10/137,391中所描述的方法的另一个实施方案中，对PMM沉降步骤中的上清液进行处理以从中回收蛋白分离物。该方法可以通过如下实现：首先一般用超滤膜浓缩上清液，通常浓缩到至少约100g/L的蛋白浓度，并干燥浓缩的上清液。所得菜籽油蛋白分离物具有至少约90wt％，优选至少约为100wt％的高浓度，(N×6.25)。
在2001年11月20日申请的申请号为60/331,646和2002年5月30日申请的申请号为60/383,809的未决美国专利(被转让给本受让人，且其公开的内容结合于此作为参考)中，描述了从油籽粗粉中制备油籽蛋白分离物的连续方法，其按照上述申请的步骤但是以连续的方式进行。通过采用连续方法回收菜籽油蛋白分离物，与间歇法相比，获得相同浓度的蛋白萃取物时，可以大大减少起始的蛋白萃取步骤的时间，且在萃取步骤中可以使用高出很多的温度。而且，与间歇法相比，在连续的操作中，被微生物污染的机会也减少，从而获得高质量的产物，且该方法可以在更加小型的设备中进行。
在生产油籽粗粉时，将油籽碾碎以除去大部分油，并用热溶剂，通常用己烷萃取，以回收油剩余物。在用碾碎机进行处理之前，为了回收溶剂以重复利用，油籽粗粉通常在称作为“烘烤”的步骤中被加热至约120℃至约140℃的高温，以烤出残留的溶剂。
经碾碎机处理过的残留油籽粗粉含有大量的蛋白，并常常被用作为动物饲料。以前曾试图按照上述Murray专利和上述未决专利申请中的方法，从菜籽油油籽粗粉残留物中回收油籽蛋白分离物形式的油籽蛋白分离物。
发明概述
现在惊奇地发现，按照Murray专利和上述未决专利申请中描述的方法回收时，作用于油籽粗粉以回收残留溶剂的烘烤步骤的温度影响能够从油籽粗粉中萃取的蛋白量。按照本发明，烘烤步骤在约100℃或更低的温度下进行。
根据本发明的一个方面，提供一种制备蛋白分离物的方法，包括(a)碾碎油籽由此制得油和油籽粗粉；(b)用溶剂萃取油籽粗粉以从中回收残余的油；(c)于100℃或更低的温度下加热油籽粗粉以从中回收溶剂，得到烤干的油籽粗粉；(d)萃取烤干的油籽粗粉，使所述烤干的油籽粗粉中的蛋白溶解，以形成具有约5至约6.8的pH的蛋白水溶液；(e)将蛋白水溶液与残留的油籽粗粉分离；(f)通过使用选择性的膜技术增大所述蛋白溶液的蛋白浓度，同时保持离子强度基本恒定，以制得浓缩的蛋白溶液；(g)将所述浓缩的蛋白溶液加入到温度低于约15℃的冷水中进行稀释，以在水相中形成至少部分为微胶粒形式的离散的蛋白颗粒；(h)沉降蛋白微胶粒形成无定形的、粘性的、凝胶状的、面筋样的蛋白微胶粒团；(i)从上清液中回收蛋白微胶粒团，以干重为基准，通过Kjeldahl氮×6.25进行测定，蛋白微胶粒团具有至少约90％的蛋白含量。步骤(d)至(i)可以以间歇方式、上述专利申请中所描述的半连续或者连续的模式进行。
在该方法的一个实施方案中，将沉降步骤中的上清液进行浓缩，并将所得的浓缩上清液进行干燥。在该方法的另一个实施方案中，将沉降步骤中的上清液进行浓缩，将所得浓缩上清液在干燥前与蛋白微胶粒混合，并将所得混合物干燥。
上述方法中的一个可替代方法为采用水进行油籽粗粉的起始萃取，然后在浓缩步骤之前将盐加入到蛋白萃取溶液中。
本发明方法的关键和与在这之前的方法相比能从油籽粗粉中获得更高产率的油籽蛋白分离物的能力在于保证烘烤步骤在100℃或者更低的温度下进行，优选在约70℃至约80℃下进行。从此处提供的数据可以看出，当烘烤在约100℃或者更低的温度下进行时，与在更高的温度下进行烘烤相比，从粗粉萃取的蛋白的量要大得多。
另外，当该方法用于菜籽油油籽时，与在传统温度下去溶剂的粗粉相比，最终菜籽油蛋白分离物的颜色在浅色和更淡黄色方面有所改善。
按照上述未决的美国专利申请所描述的方法，通过浓缩蛋白溶液至蛋白含量为约200g/L，与在较低蛋白含量时相比，所得的从油籽粗粉中萃取的蛋白产率要高得多。如上述美国专利申请号60/326,987、60/331,066、60/333,494、60/372,165、60/374,801和10/137,391中所述，提高从油籽粗粉中萃取的蛋白产率的另一个步骤是从PMM形成和沉降步骤的上清液中回收另一份量的蛋白。
根据本方法制得的蛋白分离物可以用于传统蛋白分离物的应用中，例如加工食品的营养强化、油的乳化、烧烤食品的成型物质(bodyformers)和包藏有气体的产品的发泡剂。另外，蛋白分离物可以形成蛋白纤维，用于肉类、可以用作为鸡蛋白的替代品或者用作为以鸡蛋白为粘结剂的产品的添加剂。菜籽油蛋白分离物可以用作为营养性补品。菜籽油蛋白分离物的其它用途为用于宠物食品、动物饲料和工业和化妆品应用中以及个人护理产品。
发明的一般性描述
本发明的方法着手于油籽，特别是菜籽油油籽，尽管该方法可以用于其它油籽，例如大豆、传统油菜籽、传统亚麻、linola、向日葵和芥菜油籽粗粉。本发明此处更具体地对菜籽油油籽粗粉进行描述。
将油籽碾碎以从中收集油。将油分离后，残留粗粉用溶剂萃取，通常用己烷，以从粗粉中收集剩余量的油。从粗粉中分离出大部分(bulk)溶剂后，通过加热粗粉蒸发溶剂，回收用溶剂萃取过的菜籽油油籽粗粉中的剩余溶剂。根据本发明，通过在约100℃或者更低的温度下加热残留油籽粗粉来进行溶剂的回收，优选在约70℃至80℃进行，正如此处所述，这样使得油籽粗粉中存在更多的蛋白，以便在随后的油籽粗粉加工中被回收。
用这种方式加工的油籽粗粉可以如Murray I或者II专利中所述进行加工，以从油籽粗粉中回收蛋白分离物，其细节在上述文献中已有描述。优选地，采用在上述未决的美国专利申请号60/288,415、60/326,987、60/331,066、60/333,494、60/372,165、60/374,801和10/137,391中所述的方法，因为对于从油籽粗粉分离出的作为蛋白分离物回收的蛋白份额而言，这样能够得到更高产率的干燥蛋白分离物，并且获得高蛋白含量的蛋白分离物，通过Kjeldahl方法测定，按照氮的百分数(N)乘以因子6.25计，通常至少约为100wt％。
应当理解的是，加工油籽以从中回收油可以在不同于从油籽粗粉中回收蛋白分离物所用的设备中进行。另外，这些操作可以合并在同一个设备中进行。
在从油籽粗粉，特别是菜籽油油籽粗粉中回收蛋白的优选方法中，起始的步骤包括从油籽粗粉中溶解出蛋白类物质。从菜籽油油籽粗粉中回收的蛋白类物质可能是天然地存在于菜籽油油籽或其它油籽中的蛋白，或者是通过遗传操纵进行修饰的蛋白，但是具有天然蛋白的疏水特征和极性性质。菜籽油油籽粗粉也称为油菜籽(rapeseed)粗粉或者油籽油菜(oil seed rape)粗粉。
蛋白溶解采用盐溶液进行最有效，因为盐的存在能促进可溶性蛋白从油籽粗粉中去除。当菜籽油蛋白分离物用于非食品用途时，可以采用非食品级的化学试剂。所用的盐为氯化钠，虽然其它盐例如氯化钾也可以使用。盐溶液具有至少约0.10，优选至少约0.15的离子强度，以使显著数量的蛋白被有效地溶解。当盐的离子强度增加时，油籽粗粉中蛋白的溶解程度开始增加，直到达到最大值。随后离子强度的任何增加都不会增加溶解的蛋白总量。达到最大蛋白溶解量时的盐溶液的离子强度随着相关的盐和所选择的油籽粗粉而变化。
从增大稀释程度需要增加离子强度以沉淀蛋白的角度看，通常优选使用低于约0.8的离子强度值，更优选约0.15至约0.6的值。
在间歇法方法中，蛋白的盐溶解在至少约5℃，优选至多约35℃的温度下进行，优选同时搅拌以缩短溶解时间，通常为约10至60分钟。优选进行加溶作用以从油籽粗粉中萃取尽可能多的蛋白，以得较高的产物总产率。
选择约为5℃的较低的温度界限是因为低于该温度时溶解很慢而不可行，而选择约为35℃的较高的优选温度界限使得该方法变得不经济，因为在间歇模式中在更高的温度。
在连续的方法中，从菜籽油油籽粗粉中萃取蛋白可以采用任何适合从菜籽油油籽粗粉中进行连续萃取蛋白的方式。在一个实施方案中，将菜籽油油籽粗粉连续地与盐进行混合，并将混合物通过具有一定长度的导管或管道并以较小的速度进行传送，以提供足够的停留时间进行根据此处所述参数所需程度的萃取。在该连续方法中，盐溶解的步骤快速地进行，时间最多达到约10分钟，优选进行加溶溶解以实质上从菜籽油油籽中萃取尽可能多的蛋白。在连续方法中的溶解优选在高温下进行，优选约35℃以上，通常至多达到约65℃。
盐水溶液和菜籽油油籽具有约5至6.8的天然pH，以使蛋白分离物形成微胶粒形式，这一点在下文中将更详细地进行描述。最大限度地生产蛋白分离物所需的最佳pH值随所选择的油籽而变化。
在该pH范围内或接近该范围时，蛋白分离物只有部分形成微胶粒的形式，且产率低于在其它pH范围所能获得的产率。
用于萃取步骤中时，盐溶液的pH值可以根据需要用任何合适的酸，通常为盐酸，或者碱，通常为氢氧化钠调节到约5至6.8范围内任意所需的值。当菜籽油蛋白分离物用于非食品用途时，可以使用非食品级的化学试剂。
在溶解步骤中，可以对盐溶液中油籽粗粉的浓度进行较大幅度的改变。常规的浓度值为约5至约15％w/v。
用盐水溶液进行蛋白萃取的步骤具有溶解可能存在于菜籽油粗粉中的油脂的额外作用，从而导致油脂存在于水相中。
萃取步骤中所得的蛋白溶液一般具有约5至40g/L，优选为约10至30g/L的蛋白浓度。
然后可将萃取步骤中所得的水相与残留的菜籽油粗粉以任何合适的方式，例如采用真空过滤，进行分离然后离心和/或过滤以除去残留的粗粉。可以将分离出的残留粗粉进行干燥备用。
通过将粉末活性碳或其它色素吸附剂与分离的蛋白水溶液混合，随后经过滤方便地将吸附剂除去，得蛋白溶液，可以使最终菜籽油蛋白分离物的颜色在浅色和不太深的黄色方面有所改善。
这种色素的去除步骤可以在任何适当的条件下进行，通常在分离的蛋白水溶液的环境温度下，采用任何适宜的色素吸附剂。对于粉末活性碳，采用约0.025％至约5％w/v，优选约0.05％至约2％w/v的量。
当菜籽油油籽粗粉含有大量的油脂时，如美国专利号5,844,086和6,005,076所述(转让给本受让人，且其公开的内容被结合到此处作为参考)，则可以对分离的蛋白水溶液和以下所讨论的浓缩蛋白水溶液进行上述专利中所描述的脱脂步骤。当进行改善颜色的步骤时，该步骤可以在首次脱脂步骤之后进行。
作为用盐水溶液萃取油籽粗粉的替代方法，这种萃取可以仅使用水进行，只使用水从油籽粗粉中萃取的蛋白趋向于比盐水溶液少。当使用该替代方法时，则可以在蛋白溶液从残留油籽粗粉分离出来后向其中加入上述浓度的盐，以使蛋白在下述浓缩步骤过程中保持为溶液。当进行脱色步骤和/或首次脱脂步骤时，通常在这些操作完成以后再加入盐。
另一个替代的方法是使用约为6.8以上，通常高达约9.9的相对较高pH的盐溶液。可以使用任何适宜的碱如氢氧化钠水溶液将盐溶液的pH调节到所需的碱性值。可选地，油籽粗粉也可以用约为低于pH 5，通常低至约pH 3相对较低pH的盐溶液进行萃取。可以通过使用任何适宜的酸如盐酸将盐溶液的pH调节到所需的酸性值的pH。当使用该替代方法时，则可以将油籽粗粉萃取步骤所得的水相通过任何合适的方式，例如通过真空过滤从残留菜籽油油籽中分离出来，然后离心和/或过滤除去残留的粗粉。可将分离出来的残留粗粉进行干燥备用。
如上所述，在如下所述的进一步加工之前，将通过在高pH或低pH下的萃取步骤得到的蛋白水溶液的pH调节到5至6.8的范围，优选约5.3至约6.2。这种pH调节可以使用任何适宜的酸例如盐酸，或者碱如氢氧化钠适当地进行。
然后将蛋白水溶液进行浓缩以提高其中的蛋白浓度，同时保持其离子强度基本恒定。进行这种浓缩可以得到蛋白浓度至少为约50g/L的浓缩的蛋白溶液。如上述美国专利申请号60/288,415、60/326,987、60/331,066、60/333,494、60/374,801和10/137,391中所述，为了提高蛋白分离物的产率，优选进行这种浓缩以得到蛋白浓度至少为约200g/L，更优选至少为约250g/L的浓缩的蛋白溶液。
这种浓缩步骤可以通过任何适合间歇或者连续操作的方式进行，例如通过使用合适的选择性膜技术如超滤或透滤，采用具有合适的分子量截留值如约3000至约5000道尔顿的膜，例如中空纤维膜或螺旋缠绕膜，并考虑不同的膜材料和构造，而且，对于连续操作，选取尺寸以容许所需浓度的蛋白水溶液穿过膜。
浓缩步骤可以在任何合适的温度，通常为约20℃至约60℃的温度下进行，并持续一定的时间以浓缩至所需程度。所采用的温度和其它条件在一定程度上取决于用于进行浓缩的膜装置和所需的蛋白溶液浓度。
根据优选的实施方案，在该步骤中将蛋白溶液浓缩至约200g/L以上，不仅使该方法的产率，以作为干蛋白分离物回收的萃取蛋白的比率计算，提高到约40％以上，优选约80％以上，而且降低了干燥后的最终蛋白分离物中盐的浓度。在分离物的应用中，当盐浓度的改变影响在特定食品应用中的功能和感官性质时，控制分离物的盐浓度的能力是很重要的。
众所周知，超滤和类似的选择性膜技术允许低分子量物质从中穿过，而阻止高分子量物质穿过。低分子量物质不仅包括离子性的盐物质，还包括从原料中萃取的低分子物质例如碳水化合物、色素和抗营养因子(anti-nutritional factors)以及任何低分子量形式的蛋白。通常针对不同的膜材料和构造，来选择膜的分子量截留值，以确保大部分蛋白保留在溶液中，而允许杂质穿过。
当进行浓缩以得到含有至少约200g/L，优选至少约250g/L蛋白含量的浓缩蛋白水溶液时，依据在浓缩步骤中所采用的温度，可以将浓缩蛋白溶液升温至至少约20℃，最高至约60℃的温度，优选约25℃至约35℃，以降低浓缩的蛋白溶液的粘度，以便于随后的稀释步骤和微胶粒形成的操作。不应该将浓缩蛋白溶液加热超过一定的温度，在该温度下浓缩蛋白溶液的温度导致用冷水稀释时不能形成微胶粒。
如美国专利号5,844,086和6,005,076至所述，如果需要，可以将浓缩蛋白溶液进行进一步的脱脂操作。
然后通过将浓缩的蛋白溶液与冷水进行混合，对浓缩步骤和任选的脱脂步骤中所得的浓缩蛋白溶液进行稀释，冷水的体积为达到预期稀释程度所需的体积。根据所需的通过微胶粒途径获得的菜籽油蛋白的比率和从上清液中获得的比率的不同，浓缩蛋白溶液的稀释程度可以不同。当稀释程度较大时，通常更大部分的菜籽油蛋白保留在水相中。
当需要以微胶粒的途径获得最大比率的蛋白时，将浓缩蛋白溶液稀释约15倍或者更低倍数，优选约10倍或更低倍数。
与浓缩的蛋白溶液混合的冷水的温度低于约15℃，通常为约3℃至15℃，优选低于10℃，因为在所用的稀释倍数下，在这些低温下能够得到更高产率的蛋白微胶粒团形式蛋白分离物。
在间歇法操作中，如上所述，将该批浓缩的蛋白溶液加入到所需体积的静态冷水中。稀释浓缩的蛋白溶液从而致使离子强度降低，导致形成高度联结的离散的蛋白液滴微胶粒形式的蛋白分子云状团。在间歇法方法中，使蛋白微胶粒在冷水中沉降以形成聚集、联结的、密集的、无定形的、粘质的、面筋样的蛋白微胶粒团(PPM)。沉降可以辅助于例如离心。如此进行的沉降降低了蛋白微胶粒团中的液体含量，从而使湿气含量从一般占总微胶粒团的约50％重量至约95％重量降低到一般的约50％重量至约80％重量的值。通过这种方式降低了微胶粒团中湿气的含量，还能降低微胶粒团中滞留的盐的含量。
作为一种选择，稀释操作可以连续地进行，其通过使浓缩的蛋白溶液连续地通入T-形管道的一个入口，同时稀释用水通向T-形管道的另一个入口，使之在管道中混合。稀释用水以足以达到所需稀释程度的速率进入T-形管道。
在浓缩蛋白溶液与稀释用水于管道中混合时，蛋白微胶粒开始形成，混合物被从T-形管道的出口连续地注入到沉降容器中，当充满以后，上清液从该容器中溢出。优选以尽可能减少液体湍流的方式将混合物注入到沉降容器中的液体中。
在连续的方法中，使蛋白微胶粒在沉降容器中沉降，以形成聚集的、联结的、密集的、无定形的、粘性的、面筋样的蛋白微胶粒团(PPM)并使该方法持续进行，直到在沉降容器底部积积累到所需量的PMM，然后将积累的PMM从沉降容器中取出。
将蛋白溶液浓缩至蛋白含量至少为约200g/L，并使稀释倍数低于约15，通过这种操作参数的组合，根据从原始粗粉提取物中回收的蛋白微胶粒团形式的蛋白的量，得到了更高的产率，通常为高出很多的产率，并且，根据蛋白的含量，与使用上述美国专利所描述的任何已知现有技术的蛋白分离物制备方法相比，得到了更纯的分离物。
通过例如从沉降团中倾滗残留水相或离心，将沉降的分离物从残留水相或上清液中分离。PMM可以以湿润的形式使用，也可以通过任何合适的技术，例如喷雾干燥、冷冻干燥或真空鼓式干燥，干燥成干燥的形式使用。干燥的PMM具有较高的蛋白含量，具有超过约90wt％的蛋白，优选至少为约100wt％的蛋白，(以Kjeldahl N×6.25计算)，并且基本上没有变性(通过差示扫描量热法测定)。当使用美国专利5,844,086和6,005,076的方法时，从油脂性油籽粗粉中分离的干燥PMM分离物中也含有少量残留的油脂，其可能低于约1wt％。
PMM形成和沉降步骤中的上清液中含有大量的菜籽油蛋白，其在稀释步骤中没有沉淀下来，可以对其进行加工以从中回收菜籽油蛋白分离物。将稀释步骤中的上清液在除去PMM后进行浓缩以提高其中的蛋白浓度。这种浓缩可以采用任何合适的选择性膜技术，例如超滤进行，采用具有合适截留值的膜，允许低分子量的物质包括盐和从蛋白源材料中提取的其它非蛋白类低分子量物质通过该膜，而使菜籽油蛋白保留在溶液中。考虑到所用膜材料和构造的不同，可以使用具有约3000至10000道尔顿分子量截留值的超滤膜。通过这种方式浓缩还可以减少回收蛋白所需干燥的液体体积。在干燥前，通常将上清液浓缩至蛋白浓度为约100至约400g/L，优选为约200至约300g/L。如上述蛋白溶液的浓缩步骤中所述，这种浓缩操作可以以间歇法或连续操作的方式进行。
可以通过任何合适的技术将浓缩的上清液干燥成干燥的形式，例如通过喷雾干燥、冷冻干燥或者真空鼓式干燥，以得到另一份菜籽油蛋白分离物。该另一份菜籽油蛋白分离物具有较高的蛋白含量，具有超过约90wt％，优选至少约100wt％的蛋白(以Kjeldahl N×6.25计算)，且基本上没有变性(通过差示扫描热量法测定)。
在其中仅仅部分浓缩上清液与仅仅部分PMM进行混合并将所得混合物干燥的另一可选的方法中，可以对剩下的浓缩上清液进行干燥，也可以对任何剩下的PMM进行干燥。而且，如上所述，也可以以任何所需的比率对干燥的PMM和干燥的上清液进行干燥状态的混合。
作为上述用冷水稀释的浓缩蛋白溶液和处理所得沉淀和上清液的替代方法，也可以通过透析浓缩蛋白溶液以减少其中盐的含量，而从浓缩蛋白溶液中回收蛋白。浓缩蛋白溶液中盐含量的减少导致在透析管中形成蛋白微胶粒。如上所述，透析后，使蛋白微胶粒发生沉降，收集并干燥。如上所述，对蛋白微胶粒沉降步骤后的上清液进行处理，以从中回收另一份蛋白。可选地，也可以将透析管中的物质直接进行干燥。当需要实验室规模的少量蛋白时，后一可选步骤是很有用的。
实施例
实施例1：
该实施例显示了干燥溶剂提取的菜籽油油籽粗粉所用的温度对蛋白提取的影响。
将6kg菜籽油油籽进行碾磨以生产菜籽油油脂，将其残留粗粉分离。然后将残留粗粉用己烷进行溶剂提取以从粗粉中除去残留的油脂。将所得的3kg菜籽油油籽粗粉在不同的温度下干燥0.5小时，然后以15％w/v的浓度与150mL的0.15M的氯化钠溶液一起在20℃下搅拌30分钟进行提取。对每个样品，测定从菜籽油油籽粗粉中提取的蛋白量。
所得结果列于以下表I中：
                                                       表I
    温度℃     蛋白g/L
    0     27.9
    60     27.5
    70     29.8
    80     30.5
    90     24.2
    100     24.1
    110     23.5
    120     23.7
    130     20.5
    140     19.3
从这些数据中可以看出，升高干燥步骤的温度对从油籽粗粉中回收的蛋白量产生负面影响。
实施例2：
该实施例显示干燥温度对市售菜籽油油籽粗粉的影响。
将4种市售菜籽油油籽蛋白粗粉以实施例1中所描述的条件用0.15M的氯化钠溶液进行提取，并对各参数进行测定。所得结果列于以下表II中：
                                                    表II
  粗粉     AH013     AH014     AH015     AL011
  蛋白百分数     35.7     37.0     38.0     38.0
  湿气百分数     9.8     9.6     9.1     9.5
                                                       提取
  粗粉(kg)     1200     1200     1200     1200
  水(kg)     8000     8000     8000     8000
  NaCl(kg)     70.2     70.2     70.2     70.2
  可溶性蛋白(kg)     135.2     162     185.5     215
  批号     BW-AH03-H15-01A     BW-AH04-H28-01A     BW-AH015-J09-01A     BW-AL011-L21-01A
在以上表II中，市售粗粉AH013、014和015在约120℃至140℃下进行干燥，而市售粗粉AL011在约100℃下进行干燥。可以看出，从市售低温(100℃)粗粉中提取的可溶性蛋白多于从市售高温粗粉中提取的可溶性蛋白。
实施例3：
该实施例显示温度对从低温烘烤粗粉中提取蛋白的能力的影响。
将75g低温烘烤(100℃)的菜籽油油籽粗粉加入到环境或室温(RT)、55℃、60℃和65℃的500ml 0.15M的NaCl溶液样品中，并在维持溶液温度基本恒定的条件下搅拌30分钟，得到蛋白水溶液。在第5、10、15、20和30分钟时取蛋白水溶液样品进行分析。将提取过的粗粉于10000×g离心5分钟进行分离并冷冻干燥。
测定每个样品的样品蛋白浓度，结果列于以下表III中：
                                表III-提取物中的蛋白浓度(wt％)
  提取时间(分钟)     RT*LT**     55℃LT     60℃LT     65℃LT
  5     1.67     2.24     2.48     2.52
  10     2.17     2.44     2.47     2.39
  15     2.18     2.41     2.56     2.48
  20     2.27     2.49     2.55     2.52
  30     2.27     2.46     2.54     2.58
*室温(20℃)
**低温烘烤粗粉
从表III可以看出，从最大蛋白浓度方面看，在高温时5分钟内提取基本达到平衡，而室温时需要约10分钟才达到平衡。将提取温度由室温提高到60℃时，提取物中蛋白浓度提高了10wt％以上。然而在60℃基础上进一步升高温度，提取能力降低。
基于蛋白浓度数据，对蛋白提取能力进行计算，结果列于以下表IV中：
表IV-不同温度下提取蛋白的能力*
    温度(℃)     低温
    RT     37.7
    55     41.9
    60     44.5
    65     42.9
*定义为提取的蛋白量占粗粉中蛋白总量的百分数
从表IV中显示的数据可以看出，在大部分测试的温度下，提取能力超过40％，相对于商业上的烘烤油籽粗粉所得的最大值30％有所提高。
实施例4：
该实施例显示某些参数对提取蛋白的能力的影响。
在第一组实验中，将在100℃下低温烘烤过的50g菜籽油油籽粗粉样品在室温(20℃)下加入到500ml 0.05M或0.10M的NaCl溶液样品中，并搅拌15分钟。将浆液于5000×g离心10分钟，以将提取物与提取过的粗粉分离。
在第二组实验中，将500ml没有加入盐的水首先在加热板搅拌器(hot plate stirrer)下加热到60℃，然后加入50g于100℃下低温烘烤过的菜籽油油籽粗粉并维持该温度搅拌15分钟。通过于5000×g离心10分钟将提取物与处提取后的粗粉进行分离。
对在这些实验中所得的各蛋白水溶液的蛋白浓度进行测定，并列于以下表V中：
                                         表V提取物中蛋白的浓度(wt％)
    0.05M盐水     0.10M盐水     60℃水
    LT粗粉     1.11     1.44     0.98
从粗粉中提取的蛋白能力由表V中的蛋白浓度数据进行确定，该数据列于表VI中：
                                         表VI提取蛋白的能力(wt％)*
    0.05M盐水     0.10M盐水     60℃水
    LT粗粉     28.6     37.4     25.5
*定义为提取的蛋白量占粗粉中蛋白总量的百分数。
从表V和表VI中可以看出，与实施例3中所得结果相比，较低的粗粉浓度影响导致提取物的蛋白浓度比实施例3中更低。这种结果并不一定表示较低的蛋白产率。表VI显示，LT粗粉在0.10M的盐浓度下可与室温下15wt％粗粉0.15M的盐浓度下(参见以上表IV)提取的蛋白能力相当。对没有加入盐的情况，其在高温下提取的蛋白能力与使用0.05和0.10M的盐于室温下相比要低得多。
发明总结
总结本发明，本发明提供了一种油籽蛋白分离物，特别是菜籽油蛋白分离物的制备方法，其中通过在油籽粗粉烘烤过程中使用低温，提高了从油籽粗粉中回收蛋白的量。在本发明的范围内进行修饰也是可能的。

Claims (49)

1、一种制备蛋白分离物的方法，其中包括
(a)碾碎油籽由此制得油和油籽粗粉，
(b)用溶剂萃取所述的油籽粗粉以从中回收残余油，
(c)于100℃或更低的温度下加热所述的油籽粗粉以从中回收溶剂，得到烤干的油籽粗粉，
(d)萃取烤干的油籽粗粉，使所述烤干的油籽粗粉中的蛋白溶解，以形成pH为约5至约6.8的蛋白水溶液，
(e)将所述蛋白水溶液与残留的油籽粗粉分离，
(f)通过使用选择性膜技术增大所述蛋白溶液的蛋白浓度，并保持离子强度基本恒定，以制得浓缩的蛋白溶液，
(g)将所述浓缩的蛋白溶液加入到低于约15℃温度的冷水中进行稀释，以在水相中形成至少部分为微胶粒形式的离散的蛋白颗粒，
(h)沉降所述蛋白微胶粒以形成无定形的、粘性的、凝胶状的、面筋样的蛋白微胶粒团，和
(i)从上清液中回收蛋白微胶粒团，以干重为基准，通过Kjeldahl氮×6.25进行测定，所述蛋白微胶粒团具有至少约90％的蛋白含量。
2、权利要求1的方法，其中所述步骤(d)至(i)以间歇操作模式进行。
3、权利要求1的方法，其中所述步骤(d)至(i)以半连续的操作模式进行。
4、权利要求1的方法，其中所述步骤(d)至(i)以连续的操作模式进行。
5、权利要求2的方法，其中所述油籽粗粉的所述提取是采用离子强度至少为约0.10并且pH为约5至6.8的盐水溶液进行的，且所述蛋白水溶液的蛋白含量为约5至约40g/L。
6、权利要求5的方法，其中所述盐溶液的离子强度为约0.15至约0.6。
7、权利要求5的方法，其中所述盐溶液的pH值为约5.3至约6.2。
8、权利要求5的方法，其中所述油籽粗粉的所述提取是通过搅拌所述盐溶液约10至约30分钟进行的。
9、权利要求8的方法，其中在所述的提取步骤中油籽粗粉在所述盐水溶液中的浓度为约5至约15％w/w。
10、权利要求5的方法，其中从提取步骤中所得的所述蛋白水溶液的浓度为约10至约30g/L。
11、权利要求3的方法，其中所述的提取步骤如下进行：
(i)将油籽粗粉与离子强度至少为约0.10并且pH为约5至约6.8的盐水溶液在约5℃至约65℃的温度下连续地进行混合，和
(ii)将所述混合物通过管道进行连续地传送，同时在至少约10分钟的期间从油籽粗粉中提取蛋白以形成蛋白含量为约5至约40g/L的蛋白水溶液。
12、权利要求11的方法，其中所述盐溶液的离子强度为约0.15至约0.8。
13、权利要求11的方法，其中所述盐溶液的pH值为约5.3至约6.2。
14、权利要求11的方法，其中在所述的混合步骤中，油籽粗粉在所述盐溶液中的浓度为约5至约15％w/v。
15、权利要求11的方法，其中所述温度至少为约35℃。
16、权利要求11的方法，其中所述蛋白水溶液的蛋白含量为约10至约30g/L。
17、权利要求1的方法，其中所述油籽粗粉的所述提取是采用离子强度至少为约0.10并且pH为约3至约5或约6.8至约9.9的盐水溶液进行的，并且在将所述的蛋白水溶液从残留的油籽粗粉中分离后，将所述蛋白水溶液的pH调节到约为5至约6.8的pH。
18、权利要求17的方法，其中所述盐溶液的离子强度为约0.15至约0.6。
19、权利要求17的方法，其中将所述蛋白水溶液的pH调节到pH为5.3至约6.2。
20、权利要求1的方法，其中所述油籽粗粉为菜籽油油籽粗粉，并且在将所述的蛋白水溶液从残留的菜籽油油籽粗粉中分离后，对蛋白水溶液进行色素脱除步骤。
21、权利要求20的方法，其中所述色素脱除步骤是通过渗滤蛋白水溶液进行的。
22、权利要求20的方法，其中所述色素脱除步骤是通过将色素吸附剂与蛋白水溶液混合，然后从蛋白水溶液中除去色素吸附剂而进行的。
23、权利要求22的方法，其中所述的色素吸附剂为活性碳粉末。
24、权利要求1的方法，其中将所述的油籽粗粉用水提取，此后，向所得的蛋白水溶液中加入盐，得到离子强度至少为约0.10的蛋白水溶液。
25、权利要求1的方法，其中所述的浓缩步骤通过超滤进行，得到蛋白含量至少为约200g/L的浓缩的蛋白溶液。
26、权利要求25的方法，其中进行所述的浓缩步骤以得到蛋白含量至少为约250g/L的浓缩的蛋白水溶液。
27、权利要求25的方法，其中将所述的浓缩的蛋白溶液温热到至少约20℃的温度以降低浓缩的蛋白溶液的粘度，但不超过某一温度，在该温度以上时，浓缩的蛋白溶液的温度不允许形成微胶粒。
28、权利要求27的方法，其中将所述的浓缩蛋的白溶液温热到约25℃至约40℃的温度。
29、权利要求2的方法，其中通过将浓缩的蛋白溶液加入到具有达到所要的稀释度所需的体积的水中，将所述浓缩的蛋白溶液稀释15倍或更小的倍数。
30、权利要求29的方法，其中所述的水温低于约10℃。
31、权利要求30的方法，其中将所述浓缩的蛋白溶液稀释约10倍或更小的倍数。
32、权利要求3的方法，其中将所述浓缩蛋白溶液连续地与所述冷水混合，以使浓缩的蛋白溶液稀释约15倍或更小的倍数。
33、权利要求32的方法，其中所述冷水的温度低于约10℃。
34、权利要求33的方法，其中所述的稀释为约10倍或更小的倍数。
35、权利要求1的方法，其中将所回收的蛋白微胶粒团干燥成蛋白粉末。
36、权利要求1的方法，其中所述的回收的蛋白微胶粒团的蛋白含量至少为约100wt％(N×6.25)。
37、权利要求1的方法，其中所述的油籽粗粉为菜籽油油籽粗粉，并且在从中回收蛋白微胶粒团后，将上清液以间歇法、半连续式或连续式进行处理，以从中回收另一份量的蛋白分离物。
38、权利要求37的方法，其中所述另一份量的蛋白分离物是通过浓缩上清液至蛋白浓度为约100至约400g/L，优选约200至约300g/L，并干燥浓缩的上清液而从上清液中回收得到的。
39、权利要求37的方法，其中所述另一份量的蛋白分离物是通过浓缩上清液至蛋白浓度为约100至约400g/L，优选约200至约300g/L，将所述浓缩的上清液与所述回收的蛋白微胶粒团进行混合，并干燥混合物而从上清液中回收得到的。
40、权利要求37的方法，其中所述另一份量的蛋白分离物是通过浓缩上清液至蛋白浓度为约100至约400g/L，优选约200至约300g/L，将部分所述浓缩上清液与至少部分所述回收的蛋白微胶粒团进行混合物，并干燥所得混合物而从上清液中回收得到的。
41、权利要求40的方法，其中将所述浓缩的上清液的剩余部分进行干燥，以及将所述回收的蛋白微胶粒团的任何剩余部分进行干燥。
42、权利要求1的方法，其中作为所述稀释、沉降和回收步骤的替代步骤，将所述浓缩的蛋白溶液透析以减少其中盐的含量并促使蛋白微胶粒的形成，并从透析的浓缩蛋白溶液中回收蛋白分离物，以干重为基准，通过Kjeldahl氮×6.25测定，其蛋白含量至少为约100wt％。
43、权利要求42的方法，其中所述蛋白分离物的回收是通过干燥透析过的浓缩蛋白溶液而进行的。
44、权利要求1的方法，其中所述的油籽粗粉为菜籽油油籽粗粉。
45、权利要求44的方法，其中所述的油籽粗粉为冷压的菜籽油油籽粗粉。
46、权利要求44的方法，其中所述的菜籽油油籽粗粉来源于非遗传修饰的菜籽油油籽。
47、权利要求1的方法，其中所述的油籽粗粉为油菜籽粗粉。
48、权利要求1的方法，其中所述的油籽粗粉为芥菜油籽粗粉。
49、权利要求1的方法，其中所述的溶剂回收步骤在约70℃至约80℃的温度下进行。
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