從機械去骨的禽類分離蛋白組合物和脂肪組合物的方法

2023-05-16 14:40:36

從機械去骨的禽類分離蛋白組合物和脂肪組合物的方法
【專利摘要】從含有脂肪、骨和蛋白的禽類回收蛋白部分和氧化穩定的脂肪部分。將所述禽類粉碎，與pH3.6-4.4的食品級酸混合以形成液體蛋白部分和固體脂肪部分。將液體部分與食品級鹼混合以沉澱蛋白。
【專利說明】從機械去骨的禽類分離蛋白組合物和脂肪組合物的方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種從包含脂肪組合物的機械去骨的禽類分離蛋白組合物和穩定的 脂肪組合物的方法，所述機械去骨的禽類含有動物肌肉組織。更具體地，本發明涉及這樣的 方法，其中將動物肌肉組織溶於酸中，並且在（a)減少鈣含量、（b)減少鈉濃度和（c)減少 氧化的條件下從固體動物脂肪和雜質分離這樣獲得的液體酸性蛋白組合物。

【背景技術】
[0002] 目前，從動物肌肉組織回收的蛋白通過將動物肌肉組織溶於食用酸性組合物如 檸檬酸、鹽酸或它們的混合物來獲得。這些方法公開於美國專利6, 005, 073、6, 288, 216、 6, 451，975和7, 473, 364。雖然這些方法非常適合從動物肌肉組織回收蛋白，但是當從骨濃 度高的起始材料提取蛋白時，這些方法可能存在缺點。其中最主要的是潛在的高含量的鈣， 其最初在內骨材料並且最後在最終肉產品中發現。最終肉產品含有骨且可能或不可能進 行機械去骨以從肉分離大部分的骨。這些含有骨的肉包含高濃度的動物肌肉組織，通常為 65-85重量％，剩餘的組合物主要包含脂肪和骨。機械去骨的禽類還可能含有大量的血液， 這一組分增加混合物中的血紅蛋白及其組分鐵/血紅素分子。Richards等人（1998)發現 微克水平的血紅素是魚肌肉氧化的控制因素。因此，從動物肌肉組織中回收蛋白用作食品 添加劑而不丟棄是期望的。從含骨的禽類如機械去骨的禽類回收純化和穩定的脂肪也是期 望的，其具有經濟價值如用於食品添加劑。
[0003] 以保留回收的蛋白產品功能性的方式加工機械分離的禽類來源的肌肉組織也是 期望的。食品科學家最為關注的蛋白功能性是溶解性、持水能力、凝膠性、泡沫穩定性和乳 化性。
[0004] 以導致具有大纖維的最終產品，更好地產生更高產率且具有更好的最終產品質地 的方式加工動物組織也是期望的。
[0005] 還期望提供一種製備具有相對低濃度的水且對氧化穩定的脂肪部分的方法。這種 形式的脂肪可以添加到多種食品製品中。
[0006] 美國政府規定，從動物碎片中獲得的一定質量的肉產品可以不經申報用於同一物 種的肉產品中。例如，"質感細膩牛肉"和"質感細膩瘦牛肉"可以用在牛肉糜中而無需在標 籤上聲明。"質感細膩肉"要求，按重量百分比算，脂肪含量小於30%;蛋白含量為14%或更 多；蛋白效率比（PER)為2. 5或更高，或者必需胺基酸（EAA)含量為總胺基酸的33%或更 高；必須在聯邦檢查認可的工廠中製備；加工過程中產品溫度不能超過110° F ;加工後必 須在30分鐘之內冷凍；不允許細菌數量顯著增加；並且不能用殘留在肉中的化學物質或添 加劑進行處理。"質感細膩瘦肉"（LFTM)要求按重量百分比計算，脂肪含量小於10%，並符 合"質感細膩肉"的其他要求。
[0007] 因此，期望提供一種從含有動物肌肉組織的脂肪動物組織如從含骨的禽類（包括 機械去骨的禽類）分離動物肌肉蛋白的方法，所述方法提供高收率的功能性動物肌肉蛋 白，同時顯著破壞微生物。此外，期望提供一種從含骨的禽類肉如機械去骨的禽類分離的脂 肪產品，所述產品對氧化穩定且具有相對低濃度的水。還期望提供一種動物肌肉蛋白產品， 與原始肉相比，其具有相似或減少的鈉含量。此外，期望提供一種消除不期望的氣味特徵如 氨氣味的方法。此外，期望製備一種具有大纖維的最終肉產品，其導致更期望的肉糜樣質地 和口感。這樣的方法會提供高回收率的對氧化穩定的脂肪和低微生物環境中的動物肌肉蛋 白，同時避免對蛋白產品可食性產生不利影響的成分的添加和殘留。


【發明內容】

[0008] 本發明提供一種從包含動物肌肉組織和脂肪的含骨禽類如機械去骨的禽類分離 具有令人滿意的顏色的動物肌肉蛋白和對氧化穩定的脂肪的方法。所述方法提供高收率的 具有令人滿意的顏色的功能性動物肌肉蛋白，同時避免由於微生物存在而導致的問題並避 免使得回收的蛋白不可食用的問題。本發明的方法還提供一種對氧化穩定且含有相對較低 水濃度的脂肪產品。本發明的方法能夠滿足由美國政府對牛肉定義的"質感細膩肉"或"質 感細膩瘦肉"的定義並有希望擴大到禽類。
[0009] 本發明的方法包括以下加工步驟：將新鮮或冷凍的含骨禽類如機械去骨的禽類粉 碎，將冷飲用水添加至粉碎的禽類；任選地添加食品級酸；使粉碎的禽類-水混合物均質 化；將食品級酸添加至均質混合物以將所得的混合物的pH降低至3. 6-4. 4、優選3. 6-3. 8， 以便選擇性地溶解動物肌肉組織；從動物肌肉蛋白的酸性溶液分離固體脂肪；回收固體脂 肪；任選地從動物肌肉蛋白的酸性溶液蒸發水以形成濃縮的蛋白溶液；回收動物肌肉蛋白 的酸性溶液或將食品級鹼性組合物添加至酸性動物肌肉蛋白溶液以將pH提高至約4. 9-約 6. 4、優選約5. 2-約5. 8,以便形成來自酸與鹼性組合物反應的鹽並沉澱蛋白，例如通過離 心和/或篩濾從剩餘的液體分離固體蛋白，以及任選地冷凍所得的基本上中性的動物肌肉 蛋白組合物。
[0010] 根據本發明發現，當將動物肌肉組織的pH降低至3. 6-4. 4時，動物肌肉組織溶解， 同時基本上保留其原來的顏色並獲得令人滿意的肌肉組織（蛋白）收率。還發現動物肌肉 組織在酸中的溶解導致成活的微生物顯著減少，尤其是當使用食品級鹽酸作為酸時。本發 明關注的一種具體食品級酸和鹼的組合是使用檸檬酸降低pH和使用碳酸氫鈉升高pH。本 發明還發現將脂肪與食品級酸混合穩定脂肪以對抗氧化作用。此外，已發現當將含有酸的 脂肪與食品級鹼混合至約4. 9-約5. 8的pH時，會引起水從脂肪分離，水含量從約70-約50 重量％下降至約30-約20重量％。如果期望去除這些額外的水，該結果簡化隨後從脂肪去 除水。最後，在本發明的方法中，由於酸與鹼的中和作用，消除了最終蛋白產品中的不期望 的酸性或鹼性添加劑的存在。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是本發明方法的工藝流程圖。

【具體實施方式】
[0012] 本發明涉及一種加工動物碎料（trimming)以回收低脂肪含量及高蛋白和必需氨 基酸含量的肉產品以及穩定的脂肪產品的方法。"肉產品"指含蛋白的產品，其由於含有一 定量的蛋白而適用於人的肉消耗。一般來說，"機械去骨的禽類"指在屠宰操作中從含有脂 肪和骨的禽類分離的組織。通常，常規的禽類切片或切塊直接銷售給消費者，或者進一步加 工如研磨為禽類糜。去除常規切片後剩餘的組織對於人的肉消耗而言脂肪含量過高，但含 有可以回收的蛋白。
[0013] 根據本發明，一旦含骨的禽類的片如機械去骨的禽類從屠體中去除，它們優選直 接轉用到本發明的方法。可選擇地，在加工之前可以將回收的禽類冷凍或冷卻並儲存。從 屠體中去除時回收的禽類的溫度通常為約33-40° F，該溫度與屠體在屠宰之前儲存的溫 度對應。更暖和或更涼的碎料可以用於本發明的方法。
[0014] 通過本發明加工的含骨禽類可以包括所有通常在動物中找到的部分，包括脂肪組 織、脂肪、瘦韌帶、腱、骨部分等。通常期望的是，如果存在脂肪、瘦肉和水分以外的組分，它 們以少量存在和/或可以通過去肉步驟或手動去除，或者如果它們的存在對禽肉產品特性 無不良影響，則可以留在其中。如果某些成分大量存在，則可以期望地在根據本發明加工之 前通過傳統分離技術將它們去除。例如，通常期望不會有大量的骨或大量低質量的韌帶存 在。
[0015] "肉生產動物"包括已知提供肉的動物。這樣的動物包括禽類如雞或火雞,例如機 械去骨的雞肉等。瘦肉材料可以指含蛋白的材料，並且可以是包括肌肉纖維的水溶性蛋白 形式，以及非水溶性蛋白形式，其通常是肌原纖維或運動蛋白或者圍繞在肌肉纖維周圍和 將肌肉纖維連接到韌帶的結締組織。本發明特別關注的是，來自脂肪碎料內的脂肪組織中 的動物肌肉組織的水溶性蛋白和酸溶性蛋白的存在。通過從動物碎料分離這種蛋白材料， 可以提供高質量的肉產品。這種產品可以用作傳統肉產品如漢堡的添加劑。
[0016] 可以優選用於本發明的含有肉、脂肪和骨的禽類的平均脂肪含量為約5-50重 量％，優選約10-30重量％。含骨禽類的瘦肉含量優選為約65 % -85重量％，更優選約 75-85重量％。瘦肉含量包括蛋白和水分。為了確保結果的可靠性和一致性，優選動物碎料 的瘦肉含量為至少約30重量％，並且優選至少約39重量％。
[0017] 關於說明本發明的優選實施方案的圖1，將進料12如含有約50重量％肌肉組織和 約50重量％脂肪的機械去骨或分離的禽類、機械分割的雞肉等直接進行粉碎步驟14,所述 粉碎步驟14增加禽類的表面積使其更適於進一步加工。合適的粉碎裝置包括可獲得自位 於 Whitewater, WI 的 Weiler and Company Corporation 或位於 Seattle, WA 的 Carnitec USA Inc的絞肉機。首先將起始禽類研磨成可通過微切割器的大小。優選粗切成3/4英寸，然 後研磨成1/8英寸。一些機械去骨的肉可能不需要預先研磨，因為其已經處於適當的粒徑。 一旦研磨，將材料與水（33-40° F)以1份肉糜比約5-6份水的比例混合。水量可以變化， 可以高達約1份肉糜比10份冷水。水的添加降低蛋白完全溶解所需的勻漿物的離子強度。 任選地，可以在步驟20中將酸添加至禽類以促進蛋白溶解。將粉碎的禽類直接進行勻漿步 驟16,其中將其與水溫通常為約33° F-約40° F的飲用水18混合併勻漿，通常勻漿至平 均粒徑為約0. 5-約4毫米，優選約1-約2毫米。已證實優選使用0. 035mm切割頭大小的微 切割器。用於這一目的的代表性的合適勻楽機包括可獲得自位於Columbus, 0H的Stephan Machinery Corporation的乳化劑或微切割器，或者可獲得自位於East Longmeadow，ΜΑ的 Silverson的高剪切混合器等。
[0018] 在控制微生物的步驟中，整個過程中勻漿物的溫度保持低溫（33-40° F)。低溫對 於從蛋白分離脂肪最為有效。當pH仍接近最初肌肉的pH時，完成這一單元操作。另一可 選方法是添加足夠的食品級酸，使混合物的pH到達等電點。通常，等電點為約5. 5的pH，但 其可以隨著物種的不同而變化。在等電點時，蛋白最難與脂質分子形成乳液，因此，在提取 過程中使得更多的脂質遠離蛋白。一旦將組織勻漿，準備調至低pH。
[0019] 所得的勻漿物直接進入步驟22,其中將其與食品級酸24如稀鹽酸、稀磷酸、稀檸 檬酸、抗壞血酸、酒石酸或它們的混合物等混合，以便將勻漿物的pH降至pH3. 6-pH4. 4、優 選pH3. 6-pH3. 8以溶解動物肌肉組織，從而獲得令人滿意的蛋白收率，如在其酸性蛋白溶 液中的80%收率或更高，同時保留固體形式的脂肪部分。優選使用鹽酸，因為利用該酸導致 酸性蛋白溶液中成活的微生物更顯著減少。
[0020] 已證實在低鹽條件下蛋白的酸化打開蛋白，認為這能為蛋白創造更多的表面積， 因此產生更多潛在的水結合位點。一旦蛋白溶解，脂肪遠離蛋白並漂浮在酸性水溶液的表 面。其他潛在的雜質，包括任何殘留的骨、皮膚或肌肉也保持不溶。將pH調整至3. 6-4. 4。 作為實例，實現肌肉蛋白溶解所需酸的近似量為：基於HCL的重量比總重量（pH3. 74)約 為0. 15-0. 80重量％，例如0. 198重量％。該量取決於期望的低pH(pH3. 6或4. 4)，並且還 取決於起始材料的pH。實現該步驟的合適攪拌器包括可獲得自位於Charlotte, NC的SPX Corporation 的 Lightnin 攪拌機等。
[0021] 然後使所得的動物肌肉蛋白的酸性溶液和固體脂肪的混合物直接進入分離步驟 26,例如潷析器離心和/或篩網濾器26以從固體脂肪分離酸性蛋白溶液。
[0022] 蛋白溶解以及去除雜質和脂肪之後，將蛋白的pH升高，例如通過添加稀釋的食品 級鹼如氫氧化鈉（NaOH)或碳酸氫鈉（NaHC0 3)。添加鹼直至獲得等電點，蛋白重新摺疊且 重新相互接合形成大的纖維化分子。在達到等電點pH時，蛋白容易釋放與它們緊密排列的 水分子，並且水含量可以恢復到肉中存在的水含量或與LFTM-致的水含量。任選地將步驟 28中的固體脂肪與食品級鹼混合以從脂肪分離水並中和脂肪。任選地，可以將來自步驟29 的冷飲用水添加至步驟28的脂肪中。鹼促進脂肪從水分離。然後將脂肪在步驟31中過 濾以從脂肪去除水並將水含量從約70-50重量％減少至約30-20重量％。任選地，可以將 脂肪在步驟33中冷藏或冷凍。合適的過濾裝置包括可獲得自位於Florence, KY的Sweco Corporation的振動篩等。篩具有約4000微米-約2000微米的大小，優選約3500微米-約 2500微米。可以在步驟34中添加額外的鹼以使得沉澱蛋白的pH值回復至組織的初始pH。 這確保鹼（NaOH或NaCH0 3)已經與所有先前添加的酸如HCL或檸檬酸完全反應並將其消耗。 任選存在的步驟是使蛋白產物進行單元操作35,其去除水以濃縮液體，目的是在升高pH時 產生更大的纖維。單元操作可以由任何以連續或分批方式去除水的設備組成，如蒸發器或 更期望的超濾單元。去除的水的量可以變化，然而，去除更大量的水導致更大和更穩健且牢 固的纖維並提高蛋白回收率。所得的蛋白產品是含有約4-14重量％或更高濃度蛋白的粘 性沉澱物，以便製備含蛋白的溶液，將其進行混合步驟34,其中使其與食品級鹼36如氫氧 化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉等混合。將蛋白產品在步驟38中沉澱並在步驟40中例如通過離 心和過濾回收。任選地，在步驟41中回收具有> 5000-10000分子量截止（MWC0)的超濾液 滯留物。這種超濾液可以如期望地在步驟43中與沉澱的蛋白混合。這導致蛋白產品的鈉 含量減少。鈉在棄去的較低分子量部分中被濃縮。所得的產品具有期望的減少的鈉，並且 通過從起始禽類進料提供約80%或更高的高收率蛋白的方法（pH3. 6-4. 4)獲得。因此，本 發明的方法提供優於現有技術的大為改進的蛋白產品。
[0023] 來自步驟40的蛋白產物含有14重量％或更高的蛋白，含有少於10重量％的脂 肪，在低於110° F的溫度下製備，可以在步驟42中於操作完成的30分鐘內冷凍，不允許細 菌顯著增加，並且在其中用鹼沉澱的蛋白實施方案中除低濃度的鹽如氯化鈉等之外，不殘 留化學物質或添加劑。
[0024] 本發明的肉蛋白產品通過本發明的加工方法沒有顯著改變。與起始肉源以及和瘦 冷加工肉（沉澱的重摺疊的蛋白）有關的蛋白檢查表明，提取過程足夠溫和，在整個過程中 沒有改變蛋白。還顯示部分地由於低溫的原因，在加工過程中很少甚至不發生水解。蛋白 的重摺疊也不會影響它的特徵譜（profile)。
[0025] 總之，本發明的方法製備與現有技術相比更高收率的蛋白，與現有技術相比含有 更少的微生物，並且為與現有技術的產品相比可以更容易與肉混合的形式。此外，獲得的脂 肪產品對氧化穩定。
[0026] 下面的實施例解釋本發明且並非意圖限制本發明。
[0027] 實施例
[0028] 實施例I
[0029] 冷凍機械分割的雞肉獲得自Georgia的商業生產機構。將該產品在冷藏溫度下完 全解凍，並且將解凍的肉與冷水以1 : 4的比例（肉：水）混合。利用KitchenAid手持式 混合器將混合物以高速勻漿2分鐘。利用鹽酸（2N)將勻漿物調節至pH2. 8或3. 6,將酸化 的勻漿物通過1000微米的不鏽鋼網過濾。利用氫氧化鈉（4N)將濾液調節至pH5. 5,並且通 過相同的洗漆的1000微米篩過濾除水。將沉澱的樣品冷凍並送至Silliker Labs,Chicago Heights, IL進行分析。
[0030] 表1在pH2. 8和pH3. 6下製備的沉澱的瘦冷加工雞肉的金屬和氧化值
[0031]

【權利要求】
1. 從含有脂肪、骨和蛋白的禽類回收（a)具有減少的鈣含量的蛋白組合物、(b)對氧化 穩定的脂肪組合物和（c)具有較低鈉含量的蛋白組合物的方法，所述方法包括： a) 在水中粉碎所述禽類， b) 將食品級酸添加至所述粉碎的禽類中以實現3. 6-4. 4的pH,從而溶解所述蛋白， c) 從溶解的蛋白分離固體脂肪，以及 d) 將食品級鹼添加至所述脂肪中以中和所述脂肪中的酸，並添加至所述溶解的蛋白中 以中和所述蛋白中的酸，以及沉澱所述蛋白。
2. 權利要求1所述的方法，其中在步驟b中所述pH為3. 6-3. 8。
3. 權利要求1所述的方法，其中在步驟a中添加食品級酸。
4. 權利要求2所述的方法，其中在步驟a中添加食品級酸。
5. 權利要求1所述的方法，其中所述食品級酸是鹽酸和/或檸檬酸。
6. 權利要求2所述的方法，其中所述食品級酸是鹽酸和/或檸檬酸。
7. 權利要求3所述的方法，其中所述食品級酸是鹽酸和/或檸檬酸。
8. 權利要求4所述的方法，其中所述食品級酸是鹽酸和/或檸檬酸。
9. 權利要求1所述的方法，其中在添加所述食品級鹼之前在步驟c中從所述蛋白去除 水。
10. 權利要求9所述的方法，其中在步驟a中添加食品級酸。
11. 權利要求9所述的方法，其中所述食品級酸是鹽酸和/或檸檬酸。
【文檔編號】C11B13/00GK104066339SQ201280065375
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2012年12月24日 優先權日:2011年12月28日
【發明者】S·D·凱萊赫, W·S·桑德斯, W·R·菲爾丁 申請人:普羅蒂厄斯工業有限公司