белковый изолят из семян льна и способ его получения

Формула изобретения

1. Белковый изолят масляничных семян льна с содержанием белка не менее 100 мас.%, определенным по азоту Кьельдаля ×6,25 (N ×6,25) в расчете на сухую массу, преимущественно в существенной степени неденатурированный.

2. Белковый изолят по п.1, полученный из разновидности льна - линолы с низким содержанием линоленовой кислоты.

3. Белковый изолят по пп.1 или 2, полученный в виде влажной белковой мицеллярной массы.

4. Белковый изолят по пп.1 или 2, полученный в сухой порошкообразной форме.

5. Белковый изолят по пп.1 или 2, полученный в форме высушенного супернатанта, полученного после осаждения белковых мицелл льна.

6. Белковый изолят по пп.1 или 2, полученный в форме высушенной комбинации коцентрированного супернатанта, полученного после осаждения белковых мицелл льна, и осажденных белковых мицелл льна.

7. Способ получения белкового изолята льна по п.1, который включает

(a) экстракцию муки масляничных семян льна для солюбилизации белка из муки масляничных семян льна и образования водного раствора белка,

(b) отделение водного раствора белка от оставшейся муки масляничных семян,

(c) повышение концентрации белка в водном растворе белка при поддержании существенно постоянной ионной силы с использованием для получения концентрированного раствора белка метода селективных мембран,

(d) разбавление концентрированного раствора белка охлажденной водой для образования белковых мицелл,

(e) отстаивание белковых мицелл для образования аморфной, клейкой, студенистой, клейковиноподобной белковой мицеллярной массы и

(f) разделение супернатанта и мицеллярной массы с содержанием белка не менее 100 мас.%, определенного по азоту Кьельдаля ×6,25 в расчете на сухую массу.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что экстракцию муки масляничных семян льна проводят:

(a) используя водный солевой раствор с ионной силой, по меньшей мере, 0,10, предпочтительно от 0,15 до 0,6, и рН от 4 до 7, предпочтительно от 5,3 до 6,2;

(b) используя водный солевой раствор с ионной силой, по меньшей мере, 0,10, предпочтительно от 0,15 до 0,6, и рН от 7 до 12, предпочтительно от 7 до 9, причем после названной стадии экстракции и перед упомянутой стадией концентрирования рН водного раствора белка доводят от 4 до 7;

(c) экстрагируя муку масляничных семян льна водой с последующим добавлением соли к образовавшемуся водному раствору белка для получения водного раствора белка с ионной силой, по меньшей мере, 0,10, предпочтительно от 0,15 до 0,6.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что содержание белка в водном растворе белка составляет от 5 до 30 г/л, предпочтительно от 10 до 25 г/л.

10. Способ по п.7, отличающийся тем, что стадию концентрирования белка проводят для получения концентрированного раствора белка с концентрацией не менее 50 г/л, предпочтительно не менее 100 г/л.

11. Способ по п.7, отличающийся тем, что концентрированный раствор белка нагревают до температуры, по меньшей мере, 20°С, предпочтительно 25-40°С, для понижения вязкости концентрированного раствора белка, но не выше температуры, при которой концентрированный раствор белка не способен образовывать мицеллы при разбавлении.

12. Способ по п.7, отличающийся тем, что концентрированный раствор белка разбавляют в 15 раз или меньше, предпочтительно в 10 раз или меньше, путем добавления концентрированного раствора белка к воде, имеющей объем, требуемый для получения заданной степени разбавления, и температуру предпочтительно ниже 10°С.

13. Способ по п.7, отличающийся тем, что полученную белковую мицеллярную массу высушивают с образованием белкового порошка.

14. Способ по любому из пп.7-13, отличающийся тем, что супернатант, получаемый на стадии отстаивания, перерабатывают для получения дополнительного количества изолята белка льна.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что супернатант концентрируют преимущественно до содержания белка от 100 до 400 г/л, предпочтительно от 200 до 300 г/л, с использованием метода селективных мембран с пределом пропускания молекулярной массы от 3000 до 10000 дальтон, после чего концентрированный супернатант высушивают для получения дополнительного количества белкового изолята льна с содержанием белка не менее 90 мас.%, определенным по азоту Кьельдаля ×6,25 в расчете на сухую массу.

16. Способ по п.14, отличающийся тем, что супернатант концентрируют, преимущественно используя мембрану с пределом пропускания молекулярной массы от 3000 до 10000 дальтон, предпочтительно до содержания белка от 100 до 400 г/л, более предпочтительно от 200 до 300 г/л, концентрированный супернатант смешивают с белковой мицеллярной массой и полученную смесь высушивают для получения дополнительного количества белкового изолята льна с содержанием белка не менее 90 мас.%, определенным по азоту Кьельдаля ×6,25 в расчете на сухую массу.

17. Способ по п.7, отличающийся тем, что стадии (a)-(f) осуществляют в периодическом режиме, в непрерывном режиме или в полунепрерывном режиме.

18. Способ по п.7, отличающийся тем, что мукой масляничных семян льна является мука масляничных семян линолы.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Настоящее изобретение относится к новому белковому изоляту из любых семян льна, включая семена линола с низким содержанием линоленовой кислоты, и к его производству.

Уровень техники

В патенте США №4285862 (Murray I.A.) описано приготовление белкового изолята в виде аморфной, вязкой, клейкой, клейковиноподобной белковой массы (БММ) или высушенной формы этой массы. Аморфная белковая масса образуется путем отстаивания водной дисперсии белковых мицелл, состоящих из гомогенных амфифильных белковых частиц. Водная дисперсия образуется с использованием операции, детально описанной в патенте США №4208323 (Murray I.B.), в которой белок экстрагируют из материала источника белка с использованием раствора поваренной соли в контролируемых условиях, концентрацию белка в образовавшемся экстракте повышают, поддерживая ту же концентрацию соли, после чего концентрированный раствор белка разбавляют, получая в результате этого водную дисперсию белковых мицелл. В этой работе отсутствуют предположения относительно того, что описанные в работе способы могут быть использованы или модифицированы для выделения белкового изолята из муки масляничных семян льна.

Краткое содержание изобретения

Настоящее изобретение предлагает белковый изолят из любых семян льна, а также из мутантных семян с низким содержанием линоленовой кислоты, известных как семена линолы, а также способ его получения. Белковый изолят определяется как белок, содержащий не менее 90% мас. белка, характеризующегося скоростью конверсии азота по Кьельдалю N ×6,25. Используемый здесь термин "содержание белка" подразумевает количество белка в белковом изоляте в расчете на сухую массу. Такие белковые изоляты и способ их получения не описаны в патентах Murray I.A. и I.B.

Масляничные семена линолы представляют собой мутант масляничных семян льна, в которых изменен состав жирных кислот, а содержание линоленовой кислоты (С18:3) значительно снижено с помощью традиционных селекционных методов с 50% в обычных масляничных семенах льна до 2%. Эти модификации были произведены для получения из масляничных семян линолы пищевого полиненасыщенного масла, сходного с подсолнечным маслом по составу жирных кислот.

Насколько осведомлены заявители, в настоящее время не описан способ получения белковых изолятов из масляничных семян льна или масляничных семян линолы. Заявители осведомлены о попытках получения белковых продуктов из семян льна, таких как описаны в патенте США №5925401, в котором из семян льна был получен продукт, содержащий 35-60% мас. белков льна, что существенно ниже концентрации белка, необходимой для квалификации раствора как белкового изолята.

Соответственно согласно одному из аспектов настоящего изобретения получен белковый изолят масляничных семян льна с содержанием белка не менее 90% мас., определенного по азоту Кьельдаля ×6,25 (N ×6.25) в расчете на сухую массу. Белковый изолят масляничных семян льна может быть выделен также из семян линолы, представляющих собой разновидность масляничных семян льна с низким содержанием линоленовой кислоты. Белковый изолят семян льна получают преимущественно в неденатурированной форме. Белковый изолят семян льна может быть получен в форме влажной белковой мицеллярной массы или в виде сухого порошка. Белковый изолят семян льна может быть также получен в виде высушенного супернатанта, образующегося при выпадении в осадок белковых мицелл льна. Кроме того, белковые мицеллы льна могут быть в форме высушенной комбинации концентрированного супернатанта, образующегося после выпадения в осадок белковых мицелл льна, с выпавшими в осадок белковыми мицеллами льна.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложен способ получения белкового изолята семян льна, который включает: (а) экстракцию муки масляничных семян льна для солюбилизации белка в названной муке масляничных семян льна и образования водного раствора белка, (b) отделение водного раствора белка от оставшейся муки масляничных семян, (с) повышение концентрации белка в водном растворе при поддержании существенно постоянной ионной силы с использованием для получения концентрированного раствора белка методом селективных мембран, (d) разбавление упомянутого концентрированного раствора белка охлажденной водой для образования белковых мицелл, (е) отстаивание белковых мицелл с образованием аморфной, клейкой, гелеобразной, клейковиноподобной белковой мицеллярной массы и (f) разделение супернатанта и мицеллярной массы, содержащей не менее 90% мас. белка, определенного по азоту Кьельдаля ×6,25 в расчете на сухую массу.

Супернатант после отстаивания белковой мицеллярной массы может быть подвергнут переработке для получения дополнительного количества белкового изолята льна. Супернатант может быть сконцентрирован с использованием мембранной технологии с последующим высушиванием концентрированного супернатанта. Альтернативным образом концентрированный супернатант может быть смешан с белковой мицеллярной массой с последующим высушиванием смеси.

Белковый изолят семян льна в форме белковой мицеллярной массы описывается здесь как "клейковиноподобный". Целью такого описания является указание на то, что внешний вид и восприятие на ощупь у изолята такие же, как у клейковины жизнеспособной пшеницы, но описание не имеет целью указывать на химическую идентичность с клейковиной.

Белковый изолят семян льна, полученный в соответствии со способом по настоящему изобретению, может быть использован в традиционных областях применения белковых изолятов, таких как обогащение белком пищевых продуктов, эмульгирование масел, в качестве структурирующего материала в хлебобулочных изделиях и в качестве вспенивающих агентов в газосодержащих продуктах. Кроме того, белковый изолят может быть превращен в белковые волокна, используемые в заменителях мяса, может быть использован в качестве заменителя яичного белка или наполнителя в пищевых продуктах, в которых в качестве связующего вещества используется яичный белок. Белковый изолят льна может быть использован в качестве питательных добавок. Другими областями применения белкового изолята льна являются пищевые продукты для домашних животных, корма для животных, использование в промышленности и в косметике, а также в продуктах личной гигиены.

Масляничные семена льна также называются льняными масляничными семенами.

Чертеж демонстрирует технологическую схему способа получения изолята масляничных семян льна в соответствии с одним из вариантов настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

Полученные в настоящей работе новые белковые изоляты приготовлены, в основном, в соответствии с общей методикой, описанной в патенте США №4208323, преимущественно в описанных в этом патенте специфических условиях. Способ может быть осуществлен либо путем последовательных периодических стадий, либо как непрерывный или полунепрерывный процесс.

Начальная стадия способа получения белковых изолятов льна или линолы включает солюбилизацию белкового материала муки масляничных семян льна или линолы. Белковый материал, выделенный из муки масляничных семян льна или линолы, может быть природным белком, содержащимся в семенах льна или линолы, или же белковый материал может быть модифицирован генно-инженерными методами, но сохранившим характерные гидрофобные и полярные свойства природного белка. Льняной или линоловой мукой может быть любая льняная или линоловая мука, полученная путем удаления льняного или линолового масла из масляничных семян льна или линолы, с различным содержанием неденатурированного белка, что может быть осуществлено, например, путем экстракции гексаном или с помощью методов холодной экструзии масла. Удаление льняного или линолового масла из масляничных семян льна или линолы обычно выполняется как отдельная операция в разработанном способе получения белкового изолята.

Солюбилизация белка наиболее эффективно производится с использованием солевого раствора, так как присутствие соли усиливает удаление растворимого белка из муки масляничных семян. Солью обычно является хлорид натрия, хотя могут быть использованы и другие соли, такие как хлорид калия. Для того чтобы обеспечить в растворе значительное количество белка, солевой раствор имеет ионную силу не менее 0,10, предпочтительно не менее 0,15, и, как правило, не более 2,0. По мере повышения ионной силы солевого раствора степень солюбилизации белка из муки масляничных семян сначала повышается до достижения максимального значения. Каждое последующее повышение ионной силы не повышает общего количества солюбилизированного белка. Ионная сила раствора поваренной соли, обеспечивающая максимальную солюбилизацию белка, варьирует в зависимости от использованной соли и выбранной муки масляничных семян.

Учитывая то, что с повышением ионной силы требуется более высокая степень разбавления, обычно предпочтительно использовать раствор с ионной силой меньше 1,0, более предпочтительно от 0,15 до 0,6.

Солевая солюбилизация белка в периодическом процессе осуществляется при температуре выше 0°С и предпочтительно до 35°С, преимущественно при перемешивании для уменьшения времени солюбилизации, которое обычно составляет от 10 до 90 мин. Предпочтительно проводить солюбилизацию так, чтобы из масляничных семян экстрагировалось как можно больше белка, повышая тем самым выход продукта. Верхний предел температуры выбирают равным около 35°С, поскольку при более высоких температурах в периодическом варианте способ становится неэкономичным.

Экстракцию белка из муки масляничных семян льна или линолы в непрерывном процессе проводят любым способом, совместимым с проведением непрерывной экстракции белка из муки масляничных семян льна или линолы. В одном из вариантов муку масляничных семян льна или линолы непрерывно смешивают с солевым раствором и пропускают смесь через трубу или трубопровод, длина которых и скорость потока обеспечивают достаточное время контакта для осуществления желаемой экстракции в соответствии с описанными здесь параметрами. В таком непрерывном процессе стадия солюбилизации осуществляется быстро, в течение 10 мин, предпочтительно для того, чтобы провести солюбилизацию, обеспечивающую как можно большую экстракцию белка из муки масляничных семян льна или линолы. Солюбилизацию в непрерывном процессе проводят при повышенной температуре, обычно 60°С или выше.

Водный раствор поваренной соли и мука масляничных семян льна или линолы имеют природный рН от 5 до 7, что обеспечивает образование белкового изолята мицеллярным путем, как это более детально описано ниже. Оптимальное значение рН для максимального выхода белкового изолята льна или линолы зависит от выбранной муки масляничных семян льна или линолы.

При граничных значениях рН или вблизи них образование белкового изолята происходит лишь частично мицеллярным путем и с более низкими выходами, чем это достигается при каких-либо значениях в указанном интервале рН. По этой причине предпочтительно использовать рН от 5,3 до 6,2.

рН солевого раствора для экстракции может быть доведен до любого заданного значения в интервале от 4 до 7 любой подходящей кислотой, обычно хлористо-водородной, или щелочью, обычно гидроксида натрия.

Другим альтернативным способом является экстракция муки масляничных семян солевым раствором при относительно высоком рН, выше 7, обычно до 12 и предпочтительно от 7 до 9. При более высоком рН из муки масляничных семян экстрагируются бóльшие количества белка. рН солевого раствора может быть доведен до щелочного значения любой подходящей щелочью, например водного раствора гидроксида натрия. В этом случае образующуюся на стадии экстракции муки масляничных семян водную фазу отделяют от оставшейся муки, используя любой подходящий способ, такой как вакуумная фильтрация с последующим центрифугированием и/или фильтрация с удалением остаточной муки. Отделенная остаточная мука после предварительной сушки может быть отброшена как ненужный материал.

рН водного раствора белка, полученного на стадии экстракции при высоком рН, доводится затем до значения от 4 до 7, предпочтительно от 5,3 до 6,2, как это указано выше, и подвергается, как это обсуждается ниже, дальнейшей обработке. рН доводят любой подходящей кислотой, такой как хлористо-водородная кислота.

Концентрация муки масляничных семян в растворе поваренной соли при проведении стадии солюбилизации может варьировать в широких пределах. Типичные значения концентрации составляют от 5 до 15% мас./об.

Стадия экстракции белка водным солевым раствором характеризуется дополнительной солюбилизацией жиров, которые могут содержаться в рапсовой муке, результатом чего является присутствие жиров в водной фазе. Известно, что мука масляничных семян льна или линолы содержит значительные количества клейкого материала, который попадает в водный раствор белка льна или линолы, в результате чего раствор становится несколько более вязким. Такого рода начальная относительно высокая вязкость имеет тенденцией уменьшение концентрации, до которой раствор белка льна или линолы может быть впоследствии сконцентрирован в соответствии с описанной ниже методикой.

Образующийся на стадии экстракции белковый раствор обычно содержит белок в концентрации от 5 до 30 г/л, преимущественно от 10 до 25 г/л.

Образующаяся на стадии экстракции водная фаза может быть отделена от оставшейся муки масляничных семян льна или линолы любым подходящим способом, таким как вакуумная фильтрация с последующим центрифугированием и/или фильтрация с удалением оставшейся муки. Отделенная остаточная мука после предварительной сушки может быть удалена как ненужный материал.

Если мука семян льна или линолы содержит значительные количества жира, то могут быть проведены стадии обезжиривания, описанные в патентах США №5844086 и 6005078, которые переданы их правонаследнику и раскрытие которых введено в настоящую заявку в качестве ссылочного материала, на отделенном водном белковом растворе и на концентрированном водном белковом растворе, который обсуждается ниже.

Альтернативой экстракции муки масляничных семян льна или линолы водным солевым раствором может быть экстракция, проводимая с использованием чистой воды, однако при использовании чистой воды из муки масляничных семян льна или линолы экстрагируется меньше белка. В случае применения такой альтернативы соль в указанных выше концентрациях может быть добавлена позднее к раствору белка после отделения от оставшейся муки масляничных семян льна или линолы для удержания белка в растворе на протяжении описываемой ниже стадии концентрирования.

Водный раствор после этого концентрируют для повышения в нем концентрации белка, поддерживая при этом ионную силу раствора существенно постоянной. Такое концентрирование обычно проводят для получения концентрирование раствора белка с концентрацией белка не менее 50 г/л, предпочтительно не менее 100 г/л.

Стадию концентрирования можно проводить любым подходящим способом, совместимым с периодическим или непрерывным вариантом осуществления, например, применяя любой подходящий метод селективных мембран, такой как ультрафильтрация или диализная фильтрация с использованием мембран такого типа как пустотно-волокнистые мембраны или спирально навитые мембраны с подходящим пределом пропускания молекулярной массы, например от 2000 до 50000 дальтон, с учетом различающихся материалов мембран и их конфигураций и, что касается непрерывной операции, с установлением размеров, обеспечивающих желаемую степень концентрирования по мере прохождения водного раствора белка через мембраны.

Стадию концентрирования можно проводить при любой подходящей удобной температуре, обычно от 15 до 60°С, и в течение времени, достаточного для обеспечения желаемой степени концентрирования. Температура и другие применяемые условия до некоторой степени зависят от мембранного оборудования, используемого для проведения концентрирования и получения желаемой концентрации белка в растворе.

Как хорошо известно, ультрафильтрация и подобные ей методы селективных мембран позволяют частицам с низкой молекулярной массой проходить через мембрану и препятствуют прохождению частиц с более высокой молекулярной массой. В число низкомолекулярных частиц входят не только ионные частицы поваренной соли, но также и низкомолекулярные материалы, экстрагируемые из материала источников, такие как углеводы, пигменты и препятствующие питанию факторы, а также низкомолекулярные формы белка. Предел пропускания молекулярной массы обычно подбирают так, чтобы обеспечить задерживание значительной части белка в растворе, позволяя в то же время прохождение загрязнителей с учетом различия материалов и конфигураций мембран.

Для уменьшения вязкости концентрированного раствора белка и облегчения проведения последующей стадии разбавления и мицеллообразования концентрированный раствор белка, в зависимости от применяемой на стадии концентрирования температуры, может быть нагрет до температуры от 20 и до 60°С, предпочтительно от 25 до 40°С. Концентрированный раствор белка не следует нагревать выше температуры, выше которой концентрированный раствор белка не способен образовывать мицеллы при разбавлении холодной водой. Концентрированный раствор белка может быть, при необходимости, подвергнут последующей операции обезжиривания, как описано в патентах США №5844086 и 6005076.

Концентрированный раствор белка, получаемый на стадии концентрирования и возможной стадии обезжиривания, после этого разбавляют для того, чтобы вызвать мицеллообразование путем смешения концентрированного раствора белка с холодной водой в количестве, требуемом для достижения желаемой степени разбавления. Концентрированный раствор белка разбавляют приблизительно в 15 раз или меньше, преимущественно приблизительно в 10 раз или меньше.

Холодная вода, с которой смешивают концентрированный раствор белка, имеет температуру меньше 15°С, обычно от 3 до 15°С, предпочтительно меньше 10°С, поскольку улучшенный выход белкового изолята в форме белковой мицеллярной массы для применяемой степени разбавления достигается при более низких температурах.

В случае периодической операции порцию концентрированного раствора белка добавляют к заданному объему холодной воды, как об этом сообщалось выше. Разбавление концентрированного раствора белка и следующее за этим снижение ионной силы вызывает образование мутной массы в высокой степени ассоциированных молекул белка в виде отдельных белковых капелек в мицеллярной форме. В случае периодической операции белковым мицеллам дают осесть в массе охлажденной воды с образованием агрегированной, сросшейся, плотной, аморфной, клейкой, клейковиноподобной белковой мицеллярной массы (БММ). Оседанию может способствовать, например, центрифугирование. Такое принудительное оседание уменьшает содержание жидкости в белковой мицеллярной массе, снижая тем самым содержание влаги от 70-95% до 50-80% от общего веса мицеллярной массы. Уменьшение содержания влаги в мицеллярной массе таким путем уменьшает также содержание окклюдированной соли в мицеллярной массе и соответственно содержание соли в высушенном изоляте.

Альтернативным образом операция разбавления может проводиться непрерывно путем непрерывного пропускания концентрированного раствора белка в один из входов Т-образной трубы, в то время как разбавляющая вода подается в другой вход Т-образной трубы, обеспечивая в трубе смешение. Разбавляющую воду подают в Т-образную трубу со скоростью, достаточной для достижения желаемой степени разбавления.

Смешивание концентрированного раствора белка с разбавляющей водой в трубе инициирует образование белковых мицелл, и смесь непрерывно подают из выхода Т-образной трубы в отстойник, из которого при его заполнении сверху самопроизвольно вытекает супернатант. Смесь преимущественно подается в массу жидкости в отстойнике таким образом, чтобы турбулентность в массе жидкости была сведена к минимуму.

В случае непрерывной операции белковым мицеллам дают отстояться в отстойнике с образованием агрегированной, сросшейся, плотной, аморфной, клейкой, клейковиноподобной белковой мицеллярной массы (БММ) и продолжают операцию до накопления желаемого количества БММ на дне отстойника, после чего накопленная БММ удаляется из отстойника.

В случае использования для получения белкового изолята льна или линолы непрерывного процесса продолжительность начальной стадии экстракции белка для одной и той же степени экстракции белка при сравнении с периодическим процессом может быть значительно уменьшена, и на стадии экстракции могут быть применены значительно более высокие температуры. Кроме того, при непрерывной операции возможность загрязнения меньше, чем при периодической операции, что приводит к более высокому качеству продукта, а процесс может проводиться в более компактном оборудовании.

Осевший изолят отделяют от оставшейся водной фазы или супернатанта, например, декантируя оставшуюся водную фазу от осевшей массы с помощью центрифугирования. БММ может быть использована либо во влажном виде, либо же она может быть высушена до сухого состояния с использованием подходящего способа, такого как сушка распылительная, сублимационная сушка (лиофилизация) или вакуумно-барабанная сушка. Сухой белковый изолят льна или линолы имеет высокое содержание белка, превышающее 90% мас., преимущественно не менее 100% мас. белка (рассчитано по Кьельдалю N ×6.25), и является в значительной степени неденатурированным (по определению с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии). Сухой белковый изолят льна, выделенный из муки жирных масляничных семян, также имеет низкое содержание остаточного жира при использовании методик патентов США №5844086 и 6005076, которое может быть меньше 1% мас.

В соответствии с одним из аспектов изобретения было установлено, что супернатант со стадии образования и отстаивания БММ содержит значительное количество белка льна или линолы, не выпавшего в осадок на стадии разбавления.

В такой операции супернатант со стадии разбавления, следующей после удаления БММ, может быть сконцентрирован для повышения концентрации супернатанта. Такое концентрирование проводят с использованием подходящего метода селективных мембран, такого как ультрафильтрация, с использованием мембран с подходящим пределом пропускания молекулярной массы, которые позволяют частицам с низкой молекулярной массой, включающим поваренную соль и другие небелковые низкомолекулярные материалы, экстрагируемые из материала источников, проходить через мембрану, удерживая при этом белок льна в растворе. Могут быть использованы мембраны для ультрафильтрации, имеющие предел пропускания молекулярной массы от 2000 до 50000 дальтон с учетом различия материалов мембран и их конфигураций. Концентрирование супернатанта таким способом также уменьшает объем жидкости, требуемой для высушивания, для выделения белка и, следовательно, требуемой для высушивания энергии. Супернатант перед высушиванием обычно концентрируют до содержания белка от 100 до 400 г/л, предпочтительно от 200 до 300 г/л.

Для получения дополнительного количества белкового изолята льна концентрированный супернатант может быть высушен любым подходящим способом, таким как распылительная сушка, сублимационная сушка (лиофилизация) или вакуумно-барабанная сушка, до сухого состояния. Такой дополнительный белковый изолят льна имеет высокое содержание белка, обычно превышающее 90% мас. (рассчитано по Кьельдалю N ×6.25), и является в значительной степени неденатурированным (по определению с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии). Перед сушкой объединенных белковых потоков каким-либо подходящим способом для получения объединенного белкового изолята льна влажная БММ может быть при желании объединена с концентрированным супернатантом. Объединенный белковый изолят льна имеет высокое содержание белка, превышающее 90% мас. (рассчитано по Кьельдалю N ×6.25), и является в значительной степени неденатурированным (по определению с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии).

В другой альтернативной операции только часть концентрированного супернатанта может быть смешана, по крайней мере, с частью БММ и образовавшаяся смесь высушена. Остаток концентрированного супернатанта может быть высушен так же, как и возможный остаток БММ. После этого высушенная БММ и высушенный супернатант также могут быть смешаны в сухом виде в любых соотношениях.

С помощью такого рода операций может быть получен ряд белковых изолятов льна: в виде высушенной БММ, высушенного супернатанта и высушенных смесей различных весовых пропорций БММ и супернатанта, обычно в массовых отношениях от 5:95 до 95:5, которые могут быть желательными для получения разнообразных функциональных и питательных свойств.

В качестве альтернативы разбавлению концентрированного раствора белка в холодной воде и переработке полученного при этом осадка и супернатанта, как описано выше, белок может быть выделен из концентрированного раствора белка диализом концентрированного раствора белка для понижения в нем концентрации соли. Понижение концентрации соли в концентрированном белковом растворе приводит к образованию белковых мицелл в диализной трубе. После диализа белковые мицеллы могут быть поставлены на отстаивание, собраны и высушены, как сообщалось выше. Супернатант после стадии отстоя белковых мицелл может быть переработан, как сообщалось выше, для выделения из него дополнительного количества белка. Альтернативным образом содержимое диализной трубы может быть высушено непосредственно. Последняя альтернативная операция целесообразна в том случае, когда требуются небольшие, лабораторного масштаба, количества белка.

Альтернативной операцией для производства белкового изолята льна является применение метода изоэлектрического осаждения. В этом методе экстракцию муки масляничных семян проводят в щелочных условиях, после чего рН белкового раствора доводят до более низкого значения, в частности до изоэлектрической точки выделяемого белка, при которой белок приобретает нейтральный заряд и выпадает в осадок из раствора. Осадок может быть промыт для удаления загрязнений путем повторного суспендирования осадка в воде и переосаждения белка.

Описание предпочтительного варианта

На чертеже схематически проиллюстрирована технологическая схема периодического процесса, проводимого в соответствии с одним из вариантов изобретения. Муку масляничных семян льна, которая может быть и мукой масляничных семян линолы, и водную экстракционную среду подают по линии 10 к экстракционной емкости 12, в которой муку масляничных семян экстрагируют с образованием водного раствора белка. Суспензию водного раствора белка и остаточной муки масляничных семян пропускают по линии 14 к ленточному вакуумному фильтру 16 для отделения остаточной муки масляничных семян, которую удаляют через линию 18. После этого водный раствор белка пропускают по линии 20 на операцию осветления 22, где водный раствор белка центрифугируют и фильтруют для удаления мути, которую отводят по линии 24.

Осветленный водный раствор белка прокачивают по линии 26 через мембрану для ультрафильтрации 28 для получения концентрированного водного раствора белка в качестве удержанного материала в линии 30, в то время как пропущенный материал отводится по линии 32. Концентрированный водный раствор белка подают в осадительную емкость 34, содержащую холодную воду, подаваемую по линии 36. Образовавшуюся в осадительной емкости 34 белковую мицеллярную массу удаляют по линии 38 и пропускают через распылительную сушилку 40, получая сухой белковый изолят льна 42.

Супернатант из осадительной емкости 34 удаляют по линии 44 и прокачивают через мембраны для ультрафильтрации 46, получая концентрированный раствор белка в качестве удержанного материала в линии 48, в то время как пропущенный материал отводится по линии 50. Концентрированный раствор белка пропускают через распылительную сушилку 52, получая дополнительное количество сухого белкового изолята льна 54.

Альтернативным образом концентрированный раствор белка в линии 48 может быть подан по линии 56 на смешение с белковой мицеллярной массой перед тем, как смесь будет высушена в распылительной сушилке 40.

Примеры

Пример 1

Этот пример иллюстрирует выделение белка линолы из масляничных семян линолы.

Масляничные семена линолы отжимают и отделяют масло. 16,8 кг молотой муки добавляют к 335 л 0,15 М раствора NaCl (5% мас./об концентрации в экстракции при 13°С) и перемешивают смесь 60 мин, после чего отстаивают в течение 60 мин. 190 л экстракта сливают и фильтруют через 20- м фильтровальные подушки, получая 180 л водного белкового раствора с содержанием белка 6 г/л.

Объем водного раствора уменьшают до 11 л с помощью концентрирования на ультрафильтрационной системе с использованием предела пропускания молекулярной массы 30000 дальтон. Содержание белка в полученном концентрированном растворе составляет 6 г/л, что соответствует выходу 51% белка, первоначально экстрагированного из муки линолы.

Концентрированный раствор белка при температуре 30°С добавляют к воде при 4°С при степени разбавления 1:10. Образующуюся белую муть сразу же отстаивают в течение 16 ч. Декантируют 93 л супернатанта, получая в остатке 12 л выпавшей в осадок вязкой, липкой белковой массы (БММ). Образец БММ лиофилизируют для определения содержания белка. Найдено, что лиофилизированная БММ содержит 92% мас. белка (N ×6.25). Общий выход белка из белка, экстрагированного из муки линолы, составляет 27% мас.

Пример 2

Этот пример иллюстрирует выделение белка льна из масляничных семян льна.

17,5 кг коммерческой муки масляничных семян льна добавляют к 350 л 0,5 М раствора NaCl (5% мас./об) при 20°С и перемешивают смесь 60 мин, после чего отстаивают в течение 60 мин. Полученный экстрактный раствор белка имеет концентрацию белка 8,5 г/л. Еще одну партию 17,5 кг коммерческой муки масляничных семян льна обрабатывают таким же образом, после чего полученный экстрактный раствор белка имеет концентрацию белка 7,9 г/л. Оба экстрактных раствора сливают и фильтруют на пресс-фильтре с использованием 20- м фильтровальных подушек, после чего фильтраты объединяют.

Профильтрованный водный раствор белка после этого концентрируют на ультрафильтрационной системе с использованием предела пропускания молекулярной массы 5000 дальтон, получая 11 л концентрированного водного белкового раствора с содержанием белка 120 г/л.

Концентрированный раствор белка при температуре 31°С добавляют к водопроводной воде при 4°С при степени разбавления 1:10. Сразу же образующуюся белую муть отстаивают в течение 16 ч при 4°С. Декантируют 105 л супернатанта, получая в остатке 10 л выпавшей в осадок вязкой, липкой белковой массы (БММ). БММ центрифугируют при 10000 g в течение пяти минут, получая плотную белую массу, которую затем лиофилизируют.

Получают 178 г высушенного белкового изолята, что соответствует общему выходу белка, экстрагированного из муки масляничных семян льна, 6% мас. Найдено, что подвергнутая лиофилизированию БММ содержит 109% мас. белка (N ×6.25).

Пример 3

Этот пример иллюстрирует влияние рН на экстракцию линолы.

Масляничные семена линолы экстрагируют в 5% мас./об растворе при рН экстракции, доведенном либо с помощью NaOH, либо с помощью HCl до рН 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 и 12. Все операции экстракции проводятся при комнатной температуре и осуществляются на орбитальном шейкере в течение 30 мин при 230 об/мин. После операции смешивания отработанную муку отделяют от экстракта и отбирают пробы для анализа на содержание белка.

Полученные результаты представлены в приведенной ниже таблице 1.

Таблица 1
рН экстракции	Экстракционный белок
12	0,942%
11	0,708%
10	0,522%
9	0,616%
8	0,514%
7	0,330%
6	0,262%
5	0,165%
4	0,188%

Как следует из таблицы, выход белка при экстракции при более высоких рН выше, чем при экстракции при более низких рН. Экстракция при рН 5,0 и 4,0 сопровождалась сильным визуальным помутнением, указывая на выпадение осадка.

Заключение

Настоящее изобретение предлагает новые белковые изоляты льна и линолы и способы их получения. В рамках изобретения возможны модификации.