含有组织化豆类蛋白的组合物

技术背景

本发明涉及一种含有组织化豌豆蛋白的特殊组合物及其制造方法。

蛋白组织化技术，尤其是采用熟化-挤出工艺的蛋白组织化技术，可用于制备具有纤维结构的产品以生产肉或鱼类似物，已经应用于诸多植物原料。

根据加工过程中的用水量，蛋白质熟化-挤出工艺可以分为两个大类。当该用水量高于重量的30％时，采用所谓的“湿法”熟化-挤出技术，所得产品将主要用于生产仿动物肉的即食型成品，例如牛排或者鸡块。当该用水量低于重量的30％时，采用所谓的“干法”熟化-挤出技术：所得产品将主要用于农产品加工业，从而通过将其与其他成分混合来加工肉类替代品。本发明领域正是这种“干法”熟化-挤出领域。

以前，最早用作肉类似物的蛋白质是从黄大豆和小麦中提取的。之后，黄大豆迅速成为该应用领域的主要原料。

尽管大多数研究自然而然地针对大豆蛋白，但也对其他蛋白质来源进行了组织化，包括动物和植物蛋白：花生、芝麻、棉花籽、葵花籽、玉米、小麦、微生物蛋白质、屠宰场或水产工业的副产品。

例如来自豌豆和小蚕豆的豆类蛋白也一直作为研究目标，无论是在其分离领域还是在其“干法”熟化-挤出领域。

鉴于豌豆蛋白的特殊功能和营养特性，以及改性非遗传特征，因此对豌豆蛋白进行了许多研究。

尽管近年来进行了大量的研究工作并且取得了重大进展，但是基于豌豆蛋白的这些产品在食品市场的推广仍然十分有限。

限制其发展的原因之一在于组织化豌豆蛋白在成型前需要经过复水工艺。

实际上，由于这些蛋白是干燥的，因此有必要对其进行复水，以使其成形并将其与配制中的其他成分充分混合，以获得令人满意的最终结果。

为此，使干法组织化豌豆蛋白与水溶液接触。可惜的是，复水结束时所吸收的水量效果不够，并且在没有额外人工干预的情况下，其仅为后续配制步骤所需量的约50％。

因此，通常实施被称为“shredding”或“切碎”的额外步骤，这包括将复水后的组织化纤维切碎。由此获得的纤维再次与水溶液接触，并且由于切碎，将能够再次吸收所需水量。

此步骤较复杂，这是因为切碎控制不当会破坏豌豆蛋白。正是这一额外制备步骤使实施变得复杂。

申请人成功地解决了上述问题，并开发出一种特殊的含有组织化豌豆蛋白的新型组合物，该组合物是通过干法熟化-挤出获得的，其实施无需“shredding”或“切碎”。

下面将通过对本发明的概述深入了解本发明。

发明概述

本发明涉及一种含有干法组织化豆类蛋白的组合物，其特征在于，通过测试A测得的该组合物的保水率高于3g水/g干蛋白，优选高于4g水/g干蛋白，更优选地介于4g和5g之间。

优选地，该豆类蛋白选自小蚕豆和豌豆。尤其优选豌豆。

最后，根据本发明的干法组织化豆类蛋白中，干物质重量占比在80％以上，优选在90％以上。

本发明还涉及如上所述的豆类蛋白组合物的生产方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)提供含豆类蛋白和豆类纤维的粉料，该粉料中豆类蛋白/豆类纤维的干重比介于70/30和90/10之间，优选介于75/25和85/15之间；

2)利用步骤1中获得的粉料生产组织化豆类蛋白组合物，该组合物的密度介于40g/L和120g/L之间，优选介于60g/L和90g/L之间；

3)压缩步骤2中获得的组织化豌豆蛋白组合物；

4)可以干燥所获得的组合物。

在步骤1中使用的含豆类蛋白和豆类纤维的粉料可以通过混合所述蛋白和纤维制备获得。该粉料可以主要由豆类蛋白和豆类纤维构成。术语“主要由…构成”是指该粉料可能含有蛋白和纤维制造过程中产生的杂质，例如痕量淀粉。优选地，该豆类蛋白和豆类纤维选自小蚕豆和豌豆的蛋白和纤维。尤其优选豌豆。

优选地，步骤2通过以下方式实现：向粉料混合物施加介于20kWh/kg和30kWh/kg之间的比能，并将出口压力调节为介于70bar和90bar之间，在双螺杆挤出机中进行熟化-挤出。更优选地，双螺杆挤出机的特征在于长径比为60，出口挤压模的直径为27mm。

优选地，在步骤3，即压缩步骤中，组织化豌豆蛋白组合物的温度应介于30℃和50℃之间，优选40℃。

优选地，步骤3，即压缩步骤的特征在于，压缩后组织化蛋白的密度介于100g/L和170g/L之间，优选介于130g/L和150g/L之间。

优选地，步骤3中进行的压缩在滚筒式干燥机中完成，尤其是直径为300mm、转速介于10rpm和20rpm之间且优选为16rpm的滚筒式干燥机，该滚筒式干燥机配备有4个75mm的副缸，副缸与主缸之间的间隙介于0.5mm和1.5mm之间，优选为1mm。

最后，本发明涉及如上所述的干法组织化豆类蛋白组合物在工业应用中的用途，例如在人和动物食品工业、制药业或化妆品业中的用途。

通过下面的详述将可以更好地理解本发明。

发明详述

本发明涉及一种含有干法组织化豆类蛋白的组合物，其特征在于，通过测试A测得的该组合物的保水率高于3g水/g干蛋白，优选高于4g水/g干蛋白，更优选地介于4g和5g之间。

优选地，该豆类蛋白选自小蚕豆蛋白和豌豆蛋白。尤其优选豌豆蛋白。

术语“豆类”此处指蚕豆目的双子叶植物。这种植物是一种极为常见的开花类植物，物种数量仅次于兰科和菊科植物。包括大约765个属，超过19,500个种。几种豆类植物是重要的栽培植物，其中包括黄大豆、菜豆、豌豆、小蚕豆、鹰嘴豆、花生、栽培扁豆、栽培苜蓿、各种三叶草、蚕豆、角豆、甘草。

术语“豌豆”在此是指其最广泛的含义，具体包括“圆粒豌豆”(“smooth pea”)和“皱粒豌豆”(“wrinkled pea”)的所有品种，以及“圆粒豌豆”和“皱粒豌豆”的所有突变变种，无论这些品种的用途如何(人类食品、动物饲料和/或其他用途)。

在本申请中，术语“豌豆”包括豌豆属(Pisum)的所有豌豆品种，具体而言，包括豌豆(Pisum sativum)和Pisum aestivum。这些突变品种主要包括被称为“r突变型”、“rb突变型”、“rug 3突变型”、“rug 4突变型”、“rug 5突变型”、“lam突变型”的突变品种，例如CLHEYDLEY等人在文章“开发新型豌豆淀粉”中所述，生物化学学会工业生物化学与生物技术小组座谈会论文集，1996年，77-87页。

在本申请中，“组织化的”或“组织化”是指旨在改变含蛋白质组合物，以使其具有特定有序结构的任何物理和/或化学方法。在本发明范围中，蛋白质组织化旨在形成纤维外观，例如存在于动物肉中的纤维。

为了测量保水率，使用了测试A，其方案如下所述：

a.用烧杯称取20g待分析样品

b.在室温(20℃+/-1℃)下添加饮用水，直至完全浸没样品；

c.保持静态接触30分钟；

d.用筛子分离残留水和样品；

d.称量复水样品的最终重量P；

保水率计算如下，单位：g水/g被分析样品：

保水率＝(P-20)/20。

在本发明中，“饮用水”是指可以饮用或家庭用和工业用而不会危害健康的水。优选理解为，这种水的硫酸盐含量低于250mg/L，氯化物含量低于200mg/L，钾含量低于12mg/L，pH介于6.5和9之间，TH(水理学滴定浓度，即水的硬度，对应于水中钙和镁离子中含量的测量值)高于15法国度。换句话说，饮用水中的钙含量不应低于60mg/L，或镁含量不应低于36mg/L。

如上所述，现有技术中的组织化豌豆蛋白组合物已经众所周知并用于食品工业，特别在肉类似物领域。为了在配方中使用它们，已知必要水含量至少为3g/g蛋白质，优选4g/g蛋白质。通过复水将可以制备配制时所含的纤维，同时更好地模拟肉类纤维的功能特性，并避免存在过多的不良复水部分而导致最终食用时产生坚硬感。此外，已知复水不能仅通过单一步骤来实现。

本领域技术人员将首先通过将组织化豌豆蛋白质置于水性溶剂中进行第一次复水，达到大约2g水/g蛋白质。然后，将复水后的蛋白纤维切碎。不受任何理论的束缚，这种切碎或“shredding”将会破坏纤维，从而打开内部结构并使其复水。因此，这足以替代与水性溶剂接触的结构被破坏的复水蛋白，保水率至少为4g水/g蛋白质。

例如，该方案可参见申请人生产和销售的

蛋白切碎或“shredding”是众所周知的方案，但它增加了一个步骤，使最终的配制工艺更加复杂，从而导致成本增加。另外，如果控制不当，则该切碎将会导致纤维结构过度破坏，从而丧失所需的功能效果。缩短了的植物纤维模拟肉纤维的效果将变差。

最后，根据本发明的干法组织化豆类蛋白中，干物质重量占比在80％以上，优选在90％以上。

干物质通过本领域技术人员熟知的任何方法测得，优选使用所谓的“干燥”方法。它在于通过加热已知量的已知质量的样品来确定蒸发水量。

根据本发明的组合物的蛋白质含量有利地介于总干物质重量的60％和80％之间，优选介于70％和80％之间。为了分析该蛋白含量，可以使用本领域技术人员熟知的任何方法。优选地，测定总氮量并将该含量乘以系数6.25。该方法为常用方法，并且用于植物蛋白。

本发明还涉及如上所述的豆类蛋白组合物的生产方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1.提供含豆类蛋白和豆类纤维的粉料，其中豆类蛋白/豆类纤维的干重比介于70/30和90/10之间，优选介于75/25和85/15之间；

2.利用步骤1中获得的粉料生产组织化豌豆蛋白组合物，该组合物的密度介于40g/L和120g/L之间，优选介于60g/L和90g/L之间；

3.压缩步骤2中获得的组织化豌豆蛋白组合物；

4.可以干燥所获得的组合物。

优选地，步骤1中的豆类蛋白和纤维选自小蚕豆蛋白和豌豆蛋白。尤其优选豌豆蛋白。

在步骤1中使用的含豆类蛋白和豆类纤维的粉料可以通过混合所述蛋白和纤维制备获得。该粉料可以主要由豆类蛋白和豆类纤维构成。术语“主要由…构成”是指该粉料可能含有蛋白和纤维制造过程中产生的杂质，例如痕量淀粉。混合在于获得步骤2中合成植物纤维所需的各种成分的干混合物。

“豆类纤维”指含有从豆类中提取的，并且提取物中含有人类消化系统不易消化或无法消化的各类多糖组合物。此类纤维可通过本领域技术人员熟知的任何方法提取。此类纤维的商品示例为，Roquette公司的Fiber I50豌豆纤维。

可在步骤2之前进行混合或者在进料时直接进行混合。在这一混合过程中，可以加入本领域技术人员熟知的添加剂，例如香精或色素。

在一种可替代方式中，通过涡轮分离豆粉自然地获得纤维/蛋白质混合物。豆类种子经清洁、去除其外部纤维、粉碎后制成豆粉。然后对豆粉进行涡轮分离，这包括采用上升气流，使不同的颗粒按其密度进行分离。因此使得豆粉中的蛋白含量从20％左右浓缩至60％以上。这类豆粉被称为“浓缩物”。这些浓缩物还含有介于10％和20％之间的豆类纤维。

蛋白质和纤维之间的干质量比有利地介于70/30和90/10之间，优选介于75/25和85/15之间。

然后在步骤2中，这种粉料混合物将经过组织化，这意味着蛋白质和纤维将经过热结构破坏和重组，以形成纤维，并且连续平行伸长，从而模拟肉类中存在的纤维。本领域技术人员熟知的任何方法均适用，特别是挤出方法。

挤出具体为，通过旋转一个或两个阿基米德螺杆，使产品在较大的压力和剪切力的作用下，穿过一个直径较细的穿孔，即挤压模。由此产生的加热作用使产品熟化和/或变性，有时使用术语“熟化-挤出”，然后产品在挤压模出口处因水分蒸发而膨胀。通过这一技术可以生产出成分、结构(产品膨胀后和蜂窝化后的形状)、功能和营养特性(例如抗营养或毒性因子变性、食品灭菌等)等极为不同的产品。蛋白质加工通常会导致结构变化，这体现为使产品具有纤维状外观，从而模拟动物肉的纤维。

根据已知情况并选择适当的设备，本领域技术人员将进行这种组织化操作，以获得植物组织化蛋白，其密度介于40g/L和120g/L之间；优选介于60g/L和90g/L之间。

为了测量此密度，应用了以下称为测试B的方案：

-带刻度的2升试管的去皮重；

-将待分析产品装入试管。有时候需要在试管壁上轻轻敲击以确保产品充满2升的容积；

-对产品称重(重量P(单位：克)。

密度＝(P(g)/2(L))

优选地，步骤2通过以下方式实现：向粉料混合物施加介于20kWh/kg和30kWh/kg之间的比能，并将出口压力调节为介于70bar和90bar之间，在双螺杆挤出机中进行熟化-挤出。更优选地，双螺杆挤出机的特征在于长径比为60，螺杆直径为27mm。

在这些条件下，物料流量为大约35kg/h时，还将加入水，其流量介于5kg/h和7kg/h之间，优选介于5.5kg/h和6.5kg/h之间。

优选使用的螺杆构造包括以下元件配置：

介于80％和95％之间的输送元件；

介于2.5％和10％之间的揉捏元件；

介于2.5％和10％之间的相反螺距元件。

根据其对该技术的基本知识，本领域技术人员应该知道如何进行适当调节以获得期望密度。

通过这些操作条件可以容易地获得密度适合市场上大多数熟化-挤出机的组织化蛋白。如有必要，本领域技术人员将能够容易地调整这些条件。

优选地，在步骤3即压缩步骤中，组织化豌豆蛋白组合物的温度应介于30℃和50℃之间，优选40℃。

如果挤出蛋白的密度低于或高于上述范围，则不能有效地进行下述步骤3。

优选地，步骤3，即压缩步骤的特征在于，压缩后组织化蛋白的密度介于100g/L和170g/L之间，优选介于130g/L和150g/L之间。

步骤3旨在通过机械压力压缩在步骤2中挤出的蛋白质。出乎意料的是，对密度介于40g/L和120g/L之间、优选介于60g/L和90g/L之间的组织化蛋白质实施该压缩；可以获得具有最优最终保水率的组织化蛋白，而无需切碎或“shredding”。实际上，本领域技术人员应该希望，压缩后由于功能性发生改变，这种机械压缩使得组织化蛋白的结构被完全破坏。申请人已经确定，实际情况恰恰相反，因此仅需遵循本申请中描述的方案即可。

任何类型设备，只要能够机械压缩组织化蛋白，从而使其密度值达到介于100g/L和170g/L之间，优选介于130g/L和150g/L之间，均可使用。

优选地，步骤3中进行的压缩在滚筒式干燥机中完成，尤其是直径为300mm、转速介于10rpm和20rpm之间且优选为16rpm的滚筒式干燥机，该滚筒式干燥机配备有4个75mm的副缸，副缸与主缸之间的间隙介于0.5mm和1.5mm之间，优选为1mm。尤其优选的装置是TummersMachinebrouw B.V.，350323型。

最后，本发明涉及如上所述的干法组织化豆类蛋白组合物在工业应用中的用途，例如人和动物食品工业、制药业或化妆品业中的用途。具体应用涉及根据本发明的组合物用于制造肉替代品，尤其是碎肉替代品。

通过下面的非限制性实施例将更好地理解本发明。

实施例

制备粉料混合物，该混合物由87％的ROQUETTE公司的

将该混合物通过重力作用加入到LEISTRITZ公司的LEISTRITZ ZSE 27 MAXX挤出机中。

以调节至35kg/h的流量加入该混合物。还加入5.5kg/h的水量。

使挤出螺杆以介于1100rpm和1200rpm之间的转速进行转动，所述螺杆由85％的输送元件、5％的揉捏元件和10％的相反螺距元件组成，并将混合物送至挤压模中。

这种特殊管道会在91bar的出口压力下产生42％的机器扭矩。系统的比能约为24KWh/Kg。

在出口处将产品导入由一个3mm圆柱孔构成的挤压模中，在此挤出已经用刀具切成约1mm小段的组织化蛋白。

利用测试B测量组织化蛋白的密度，其值为59g/L。

然后将由此产生的挤出蛋白沉积在Tummers MachineBouw B.V.3500323型滚筒式干燥机的主缸(直径为300mm)顶部。

缸体以16rpm的速度旋转，所述旋转还带动4个副缸体(直径为75mm)。主缸和副缸之间的间隙或距离为1mm。

蛋白在40℃左右的温度下沉积，并在各个缸体之间被压缩，然后落入滚筒式干燥机底部的容器中。

制备粉料混合物，该混合物由100％的VESTKORN“Faba Protein”小蚕豆浓缩物构成，其中含有65％的蛋白和15％的纤维。

将该混合物通过重力作用加入到COPERION公司的COPERION ZSK 54 MV挤出机中。

以调节至350kg/h的流量加入该混合物。还加入65kg/h的水量。

使挤出螺杆以介于950rpm和1100rpm之间的转速进行转动，所述螺杆由85％的输送元件、5％的揉捏元件和10％的相反螺距元件组成，并将混合物送至挤压模中。

这种特殊管道会在82±2bar的出口压力下产生50±2％的机器扭矩。系统的比能约为24KWh/Kg。

在出口处将产品导入引入由一个5mm圆柱孔构成的挤压模中，在此挤出已经用刀具切成约3cm小段的组织化蛋白。

利用测试B测量组织化蛋白的密度，其值为84g/L。

然后将由此产生的挤出蛋白沉积在Tummers MachineBouw B.V.3500323型滚筒式干燥机的主缸(直径为300mm)顶部。

缸体以16rpm的速度旋转，所述旋转还带动4个副缸体(直径为75mm)。主缸和副缸之间的间隙或距离为1mm。

蛋白在40℃左右的温度下沉积，并在各个缸体之间被压缩，然后落入滚筒式干燥机底部的容器中。

制备粉料混合物，该混合物由重量比87％的ROQUETTE公司的

将该混合物通过重力作用加入到LEISTRITZ公司的LEISTRITZ ZSE 27 MAXX挤出机中。

以调节和35kg/h的流量加入该混合物。还加入6.5kg/h的水量。

使挤出螺杆以介于1100rpm和1200rpm之间的转速进行转动，所述螺杆由85％的输送元件、5％的揉捏元件和10％的相反螺距元件组成，并将混合物送至挤压模中。

这种特殊管道会在70bar的出口压力下产生41％的机器扭矩。系统的比能约为220KWh/Kg。

在出口处将产品导入由两个3mm圆柱孔构成的挤压模中，在此挤出已经用刀具切成约1mm小段的组织化蛋白。

组织化蛋白的密度测量值为100g/L。

实施了说明书上文部分中描述的方案，以便根据测试B测量密度并且根据测试A测量保水率。

还通过修改测试A，按如下所述测量了“有切碎”时的保水率：

a.用烧杯称取40g待分析样品；

b.在室温(20℃+/-1℃)下添加饮用水，直至完全浸没样品；

c.保持静态接触30分钟；

d.将水+组织化蛋白倒入KENWOOD品牌搅拌机中，该搅拌机配备了无切屑的面点刀并以1档速度研磨45秒；

e.用筛子分离残留水和样品；

f.称量复水样品的最终重量P。

保水率计算如下，单位：g水/g被分析样品：

保水率(单位：g)＝(P-40)/40。

因此可以看出，只有根据本发明的产品1A和1B可以获得在测试A(无切碎)中保水率高于3g水/g的含组织化蛋白的组合物。

为了获得该性能，根据现有技术的组合物需要shredding或切碎步骤。

通过使用实施例1A和2中所示的组合物，着手制作牛排碎或汉堡包。

所使用的成分如下(下表中所示的量以每100克成品汉堡中的克数为单位)：

生产过程如下：

1.组织化蛋白在饮用水中复水30分钟。

2.仅对于2号和3号汉堡(非本发明)来说，使用KENWOOD食品加工机对组织化蛋白/水的混合物研磨45秒，然后再接触30分钟。

3.将甲基纤维素和碎冰在容器中混合，然后在冰箱中放置5分钟。

4.将所有其他成分在另一个容器中混合。

5.将步骤1(或者2)、3和4中获得的混合物合并到同一容器中并混合，以获得均匀的组合物。

6.利用约150g最终混合物手工制作牛排碎。

由10人组成的小组品尝之后，认为1号汉堡更接近动物肉汉堡：在品尝过程中纤维感更明显。