PL189495B1 - Sposób odzyskiwania kompozycji bogatej w białko wolnej od lipidow błony komórkowej - Google Patents

Abstract

1. Sposób odzyskiwania kompozycji bogatej w bialko wolnej od lipidów blony ko- mórkowej, z tkanki miesni zwierzecych, zdolnej do tworzenia zelu, polegajacy na two- rzeniu kwasnego cieklego wodnego roztworu bogatego w bialko z rozdrobnionej postaci tkanki miesni zwierzecych i wodnej cieklej kompozycji i obróbce tego roztworu, zna- mienny tym, ze - tworzy sie ciekly wodny roztwór bogaty w bialko majacy pH 2,5 - 3,5, z rozdrobnionej postaci tkanki miesni zwierzecych i cieklej wodnej kompozycji, która nie rozklada bialka kompozycji bogatej w bialko, majacej pH nizsze niz lub równe 3,5, który to roztwór ma stosunek ilosci cieczy wodnej do masy tkanki miesni wyzszy niz 7:1 lecz nie wyzszy niz 2 0 : 1 , i - wiruje sie ten roztwór z wytworzeniem ukladu wielofazowego obejmujacego lzejsza ciekla faze wodna zawierajaca wiekszosc bialka i ciezsza druga faze zawierajaca lipidy blony komórkowej, oddziela sie ciekla faze wodna, zawierajaca wiekszosc bialka, od drugiej fazy przez de kantacje, i odzyskuje sie z cieklej fazy wodnej kompozycje bogata w bialko, zdolna do tworzenia zelu, korzystnie przez wytracanie i ewentualnie kompozycje suszy sie lub poddaje frakcjo- nowaniu. PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób odzyskiwania kompozycji bogatej w białko wolnej od lipidów błony komórkowej. Wynalazek dotyczy sposobu odzyskiwania białka z mięśni zwierząt jako surowca i ujawnia produkt otrzymywany tym sposobem. Bardziej szczegółowo, przedmiotem wynalazku jest sposób odzyskiwania białek mięśni z surowca zwierzęcego z uzyskiwaniem produktu w postaci białka.

Obecnie istnieje zainteresowanie w rozszerzeniu stosowania białek mięśni jako pożywienia, ze względu na ich funkcjonalność i własności odżywcze. Lepsze wykorzystanie tych materiałów byłoby szczególnie ważne dla surowców o niewielkiej wartości, dla których obecnie istnieje niewielkie zainteresowanie lub nie ma zainteresowania w żywieniu ludzi. Surowce te obejmują tłuste ryby pelagiczne oraz pozbawione kości tkanki mięśni z przetwarzania ryb i drobiu. Jednakże stosowanie tych materiałów było ograniczane ze względu na utratę funkcjonalności białek podczas przetwórstwa, brak trwałości produktu spowodowany utlenianiem 10 lipidu oraz nieprzyjemnymi własnościami, takimi jak ciemna barwa, silny zapach, nieprzyjemny wygląd i zła tekstura. Funkcjonalność białek o największym znaczeniu dla specjalistów z dziedziny żywienia stanowi rozpuszczalność, zdolność zatrzymywania wody, żelowanie, zdolność wiązania tłuszczu, własności stabilizowania piany i emulgowanie. Dokładano znacznych wysiłków w celu wytworzenia koncentratu białka z ryb niższych gatunków. Wysiłki te uwieńczone zostały tylko ograniczonym sukcesem. W jednym z przykładów, uznano za konieczne usunięcie lipidów na drodze ekstrakcji organicznym rozpuszczalnikiem w celu stabilizacji produktu. Było to nie tylko drogie i wymagające zawracania rozpuszczalnika, ale wiązało się z poważnym problemem zniszczenia funkcjonalnych własności białek. Jako dodatek żywieniowy, nie mógł on współzawodniczyć z białkami uzyskiwanymi z soi pod względem kosztów a jego zła rozpuszczalność i własności wiązania wody ograniczały jego zastosowanie jako funkcjonalnego dodatku do większości produktów.

Jako rozwiązanie alternatywne, wytwarzano koncentraty białek z tkanki mięśniowej, szczególnie ryb, na drodze hydrolizy. Rozwiązanie to polepszało kilka funkcjonalnych własności, szczególnie rozpuszczalność, co pozwalało na ich zastosowanie do koncentratów zup. Jednakże to rozwiązanie niszczyło także inne własności funkcjonalne, takie jak zdolność do żelowania. Surowce, które mogły być stosowane w tych produktach były ograniczone ze względu na wrażliwość na niepożądane utlenianie lipidów. W ten sposób w obecnym czasie osiągnięto tylko niewielki sukces, stosując jako źródło białka zwierzęcego chude ryby o białym mięsie.

Jednym ze sposobów, który wiązał się z niewielkim sukcesem w stabilizacji pożywienia z białek był sposób wytwarzania „surimi”. Stosowany był on początkowo do ryb, choć dokonywano usiłowań wytwarzania produktów podobnych do „surimi” z innych surowców, takich jak pozbawione kości rozdrobnione kawałki drobiu. Podczas wytwarzania surimi, mięsień jest mielony i odmywany różnymi ilościami wody i przez różny okres czasu. Jest to uzależnione od położenia instalacji i produktu, pożądanego do uzyskania z poszczególnych gatunków. Woda może być stosowana w proporcjach tak niewielkich jak około 2 części wody na jedną część ryb do około 5 części wody na 1 część ryb; zwykle około 3 części wody na 1 część ryb. Ilość odmywań może zmieniać się ogólnie od 2 do 5, znów zależnie od surowca, pożądanego produktu i dostępności wody. Dwadzieścia do trzydziestu procent białek z mięśni ryb jest rozpuszczane podczas wymywania wodą mielonych mięśni. Te rozpuszczone białka, znane jako białka sarkoplazmowe, nie są zwykle odzyskiwane z wody odmywającej stosowanej do procesu. Ta strata jest niepożądana, ponieważ białka sakroplazmowe są użyteczne jako pożywienie. Odmywany, rozdrobniony produkt, zawierający białka w postaci stałej jest następnie stosowany do wytwarzania żelu białek. Pierwotnie, był on stosowany do wytwarzania „kamaboko” w Japonii. Kamaboko jest popularną kiełbaską rybną, w której umyta rozdrobniona ryba ogrzewana jest do zżelowania.

Uważa się obecnie, że jest konieczne dodawanie środka zapobiegającego zamarzaniu do odmywanej rozdrobnionej ryby przed zamrażaniem, w celu zapobieżenia denaturacji białek. Typowa mieszanina zapobiegająca zamarzaniu składa się z około 4% sacharozy, około 4% sorbitu i około 0,2% trójpolifosforanu sodowego. Składniki te wstrzymują denaturację białek podczas zamarzania, składowania w stanie zamrożonym i rozmrażania. Surimi o wysokiej jakości produkowane było zwykle tylko z chudych ryb o białym mięsie. Dokonywano wielu

189 495 wysiłków w celu określenia jak wytworzyć produkt o dobrej jakości z tłustych, pelagicznych gatunków o ciemnym mięsie. Jak to powyżej dyskutowano, gatunki te jako źródło białek posiadają ograniczenia związane z odpornością na utleniania lipidów, kolorem, złą zdolnością do żelowania, niską wydajnością i koniecznością stosowania bardzo świeżego surowca. Najbardziej uwieńczony sukcesem japoński sposób wytwarzania surimi z ryb o ciemnym mięsie powoduje utratę około 50-60% całkowitej ilości białek z tkanki mięśniowej. Istnieją także problemy związane z kolorem i trwałością lipidów.

Proponowane już było przez Cuq'a i inn.; Journal of Food Science str. 1369-1374 (1965) wytwarzanie folii na jadalne opakowania w oparciu o włókniste białko ryb. W procesie wytwarzania tej folii, białko z kawałków ryb odmywanych wodą jest rozpuszczane w wodnym roztworze kwasu octowego przy pH 3,0 do końcowego stężenia białka wynoszącego 2%. Kompozycja ta posiada wystarczająco wysoką lepkość, ponieważ stosuje się kwas octowy tak, że błony komórkowe nie są oddzielane sposobem według tego wynalazku. Lepkość tych roztworów zwiększano dalej dodatkiem 35 g gliceryny na 100 g suchej substancji, w celu otrzymania wystarczająco wysokich lepkości roztworu, tak aby mogły być formowane folie. Kompozycje te zawierają zbyt małe stężenie wody, aby uniknąć zbyt wysokich lepkości roztworów lub żelowania. Zatem, niepożądane frakcje niebiałkowe, zawierające lipidy błony komórkowej, które oddziaływują na jakość produktu nie mogą być usuwane z frakcji białkowej. Dodatkowo stosowanie kwasu octowego nadaje silny przykry zapach materiałowi, co poważnie ogranicza jego stosowanie w produktach żywnościowych.

Proponowano także przez Shahidi i Onodenalore; Food Chemistry 53 (1995) str. 51-54 poddanie pozbawionych kości, całych ryb capelin odmywaniu w wodzie z następującym dalej myciem w 0,5% chlorku sodowym, a następnie myciem w wodorowęglanie sodowym. Serie wymywań, włączając w to wymywanie wodorowęglanem sodowym, pozwalają na usunięcie więcej niż 50% białek mięśni. Istotnie wszystkie białka sarkoplazmatyczne mogą być usunięte. Pozostałość końcowa wymywana była dalej w celu usunięcia pozostałego wodorowęglanu. Wymyte mięso suspendowano następnie w zimnej wodzie i ogrzewano w 70°C przez 15 minut. Obróbka ta była wystarczająca do „ugotowania” białek ryby, przy czym następowała denaturacja i zredukowanie lub wyeliminowanie ich własności funkcjonalnych. Dyspersję odwirowywano przy 2675xg przez 15 minut i oznaczano białko w sklarowanej nad osadem cieczy przy pH między 3,5 a 10,0. Dyspersja wymagała ogrzewania w 100°C w celu zmniejszenia lepkości. Jednak zmniejszona lepkość była stale wyższa niż uzyskiwana w sposobie według niniejszego wynalazku. Suspensja uzyskana według metody Shahidi'ego i Onodenalore była znacznie zatęzona, tak że lipidy błony komórkowej nie mogły być oddzielone od białek przez odwirowywanie.

Shahidi i Venugopal; Journal of Agricultural and Food Chemistry; 42 (1994) str. 14401448 ujawniają sposób poddawania śledzi atlantyckich wymywaniu wodą z następującym dalej wymywaniem wodnym roztworem wodorowęglanu sodowego. Znowu, sposób ten usuwa więcej niż 50% białek z mięśni, z białkami sarkoplazmatycznymi włącznie. To wymyte mięso homogenizowano a pH zmieniano w zakresie 3,5 do 4,0 za pomocą kwasu octowego. Jak to wyżej wspomniano, z kwasem octowym uzyskuje się w tych warunkach suspensję 0 wysokiej lepkości co nie pozwala oddzielić lipidów błony komórkowej od białek przez wirowanie. Dodatkowo dla lotnego kwasu octowego występuje problem brzydkiego zapachu.

Venugopal i Shahidi; w Journal of Food Science 59, 2 (1994) str. 265-268, 276 także ujawniają sposób obróbki rozdrobnionych makreli atlantyckich suspendowanych w wodzie i lodowatym kwasie octowym przy pH wynoszącym 3,5. Daje to materiał, który jest zbyt lepki aby pozwolić na oddzielenie lipidów błony komórkowej od białek przez wirowanie. Istnieje także problem złego zapachu spowodowany kwasem octowym.

Shahidi i Venugopal; Meat Focus International; październik 1993, str. 443-445 ujawniają sposób wytwarzania homogenizowanych śledzi, makreli lub capelinów w wodnej cieczy o niskim pH około 3,0. Podaje się, że kwas octowy zmniejsza lepkość dyspersji śledziowej, zwiększa lepkość dyspersji makreli do postaci żelu i powoduje wytrącanie dyspersji z capelina. Wszystkie te preparaty były początkowo wymywane wodorowęglanem sodowym, który powinien usuwać główną część białek, włączając w to białka sarkoplazmowe. Nie ujawniono etapu procesu, który umożliwia oddzielenie białek od lipidów błony komórkowej.

189 495

W opisie patentowym GB-2048051 ujawniono usuwanie tłuszczu, pigmentów i pozostałości wnętrzności z surowca z ryb, przez przechowywanie surowca z ryb w środowisku wodnym w temperaturze 20°C - 50°C, przy pH od 3 do 5 i zdekantowanie fazy ciekłej.

Stosownie do tego, byłoby pożądane dostarczyć sposobu odzyskiwania dużego udziału dostępnych białek mięśni z surowców zwierzęcych. Byłoby także pożądane dostarczenie sposobu, który umożliwiałby stosowanie źródeł białek z mięśni, które obecnie nie są wykorzystywane jako źródła pożywienia, takich jak ryby o dużej zawartości tłuszczów lub olejów. Następnie, byłoby pożądane dostarczenie takiego sposobu, w którym odzyskuje się zasadniczo całość zawartych białek z materiału wyjściowego. Dodatkowo, byłoby pożądane zapewnienie takiego sposobu, w którym uzyskuje się trwały, funkcjonalny produkt białkowy, który byłby szczególnie przydatny do konsumpcji przez ludzi.

Wynalazek oparty jest na ostatnio stwierdzonych przez nas własnościach protein włóknistych z tkanki mięśni, które umożliwiają ich przetwarzanie przy niskim pH, poniżej około 3,5. Tkankę mięśniową (ryby lub mięso), rozdrabnia się do postaci cząstek tak, np. przez zmielenie lub homogenizowanie z wystarczającą ilością wody i przy pH odpowiednim do rozpuszczenia głównej części, korzystnie całości dostępnych białek i zmniejszenia lepkości, która umożliwia łatwe oddzielenie nierozpuszczalnego materiału od rozpuszczonej kompozycji. Rozpuszczanie realizowane jest przy pH poniżej 3,5, lecz nie tak niskim, aby spowodować istotne zniszczenie białek, korzystnie w zakresie między około 2,5 a około 3,5. Sposób ten różni się od konwencjonalnych sposobów tym, że większość włóknistych białek mięśniowych nigdy nie ulega rozpuszczeniu w konwencjonalnym sposobie. W sposobie konwencjonalnym, włókniste białka mięśniowe są po prostu wymywane w wodzie lub w wodzie o lekko alkalicznym odczynie, w celu usunięcia materiałów rozpuszczalnych w wodzie co prowadzi do utraty jakości produktu. Niestety w tym konwencjonalnym sposobie usuwa się także rozpuszczalne w wodzie białka sarkoplazmatyczne.

Przedmiotem wynalazku jest sposób odzyskiwania kompozycji bogatej w białko wolnej od lipidów błony komórkowej, z tkanki mięśni zwierzęcych, zdolnej do tworzenia żelu, polegający na tworzeniu kwaśnego ciekłego wodnego roztworu bogatego w białko z rozdrobnionej postaci tkanki mięśni zwierzęcych i wodnej ciekłej kompozycji i obróbce tego roztworu, charakteryzujący się tym, że

- tworzy się ciekły wodny roztwór bogaty w białko mający pH 2,5 - 3,5, z rozdrobnionej postaci tkanki mięśni zwierzęcych i ciekłej wodnej kompozycji, która nie rozkłada białka kompozycji bogatej w białko, mającej pH niższe niż lub równe 3,5, który to roztwór ma stosunek ilości cieczy wodnej do masy tkanki mięśni wyższy niż 7:1 lecz nie wyższy niż 20 : 1, i

- wiruje się ten roztwór z wytworzeniem układu wielofazowego obejmującego lzejszą ciekłą fazę wodną zawierająca większość białka i cięzszą drugą fazę zawierającą lipidy błony komórkowej, oddziela się ciekłą fazę wodną, zawierającą większość białka, od drugiej fazy przez dekantację, i odzyskuje się z ciekłej fazy wodnej kompozycję bogatą w białko, zdolną do tworzenia żelu. korzystnie przez wytrącanie i ewentualnie kompozycję suszy się lub poddaje frakcjonowaniu.

W sposobie korzystnie tkankę mięśni zwierzęcych w postaci rozdrobnionej zawiesza się wstępnie w roztworze wodnym mającym pH pomiędzy 5,0 i 5,5.

Korzystnie wytrącanie kompozycji bogatej w białko przeprowadza się przez podnoszenie pH ciekłej fazy wodnej, po oddzieleniu od niej drugiej fazy zawierającej lipidy błony komórkowej, do wartości pomiędzy 5,0 i 5.5.

Sposób korzystnie obejmuje etap frakcjonowania kompozycji bogatej w białko zawartej w ciekłej fazie wodnej po oddzieleniu od niej drugiej fazy zawierającej lipidy błony komórkowej.

W sposobie korzystnie stosuje się tkankę mięśni zwierzęcych, która jest tkanką mięśni ryb, zwłaszcza stosuje się tkankę mięśni ryb, która jest tkanką mięśni ryb pelagicznych.

Korzystnie w sposobie jako tkankę mięśni zwierzęcych stosuje się tkankę mięśni kurczaków.

189 495

W sposobie korzystnie pH podnosi się przy pomocy kompozycji zawierającej polifosforan.

Korzystnie ciekłą wodną kompozycję mającą pH niższe niż lub równe 3,5 wytwarza się za pomocą kwasu cytrynowego.

W sposobie korzystnie obojętną fazę lipidową także oddziela się od ciekłej fazy wodnej.

Korzystnie w sposobie pH wytrąconej bogatej w białko kompozycji podnosi się do obojętnego.

Korzystnie w sposobie ciekły wodny roztwór bogaty w białko wytworzony z tkanki mięśni zwierzęcych i ciekłej wodnej kompozycji ma stosunek ilości cieczy wodnej do ciężaru tkanki wyzszy niż 9:1, lecz nie wyższy niż 20:1.

W korzystnym wykonaniu sposobu według niniejszego wynalazku, rozdrobnione tkanki mięśni mogą być zmieszane z wodnym roztworem z uzyskaniem pH między około 5,0 a około 5,5 w celu uzyskania suspensji cząsteczek mięśni, które mogą być łatwiej przerabiane w celu rozpuszczenia białek w następnym etapie obróbki przy niskim pH w celu wytworzenia roztworu, posiadającego wystarczająco niską lepkość, tj. nie-żelu, takiego, aby mógł on być łatwo przetwarzany. Przez prowadzenie tego fakultatywnego wstępnego etapu przy pH między około 5,0 a około 5,5, otrzymywana jest jednorodna suspensja, w której białka nie absorbują nadmiernej ilości wody. W ten sposób, przerabiane są zmniejszone objętości wody, która musi być obrabiana do uzyskania pożądanego niskiego pH w następnym etapie rozpuszczania.

W sposobie według wynalazku, inne fakultatywne etapy mogą obejmować wstępne usuwanie niewielkiej ilości ciemnych mięśni, jeśli jest to pożądane. Alternatywny korzystny etap polega na wcześniejszym usuwaniu nadmiaru oleju przez odwirowywanie lub prasowanie mielonych mięśni przed dodaniem wody i kwasu. Po rozpuszczeniu białek mięśni, są one odwirowywane z siłą wystarczającą do osadzenia błony komórkowej tkanki i do spowodowania wypłynięcia na powierzchnię uzyskanej kompozycji lipidów nie pochodzących z błony komórkowej, gdzie mogą one utworzyć warstewkę. Te tłuszcze mogą być zgarnięte a rozpuszczony roztwór znad osadu, bogaty w białka może być odzyskiwany na przykład przez dekantację.

Odzyskany roztwór znad osadu jest następnie obrabiany w celu wytrącenia białek, na przykład przez podniesienie jego pH do zakresu między 5,0 do 5,5, dodatek soli, łączne dodanie soli i podniesienie pH, zastosowanie środka strącającego się razem z białkiem, takiego jak polimer polisacharydowy lub podobnego, w celu odzyskania białkowego produktu, zawierającego białka włókienkowe i znaczną część białek sakroplazmowych z pierwotnych białek tkanki mięśni wprowadzanych w procesie z pierwotną tkanką mięśni. Produkt białkowy jest rzeczywiście wolny od białek błony komórkowej obecnych w tkance mięśni zwierzęcych wprowadzanych pierwotnie do przetwórstwa. Te białka błony komórkowej odzyskiwane są w osadzie uzyskanym z etapu odwirowywania podanym powyżej. Rzeczywista nieobecność białek błony komórkowej w produkcie otrzymanym według wynalazku odróżnia go od sposobów obecnie dostępnych, w których wytwarza się produkty zawierające znaczny udział pierwotnych białek błony komórkowej wprowadzanych w oryginalnym wsadzie tkanki zwierzęcej.

W alternatywnym sposobie, etap wytrącania w celu odzyskania produktu białkowego nie musi być prowadzony. Produkt białkowy może być przetwarzany bezpośrednio bez podnoszenia jego pH sposobem takim, jak wytrącanie za pomocą soli i suszenie rozpyłowe (rozbryzgowe), na przykład do pożywienia o kwasowym smaku. Alternatywnie, roztwór wysokobiałkowy o niskim pH może być obrabiany w celu polepszenia jego własności funkcjonalnych, na przykład za pomocą kompozycji kwasowych enzymów proteolitycznych lub przez frakcjonowanie białek.

Wytrącona kompozycja białek odzyskana w warunkach wyzszego pH może być przetwarzana dalej w celu wytworzenia produktu żywnościowego. Taka dalsza obróbka może obejmować liofilizację, zamrażanie z/lub bez dodawania kompozycji środka zapobiegającego zamarzaniu oraz z/lub bez podnoszenia jego pH lub też żelowanie przez podniesienie jego pH.

Figura 1 stanowi schematyczny diagram przedstawiający sposób według wynalazku;

Figura 2 stanowi schematyczny diagram konwencjonalnego sposobu według znanego stanu techniki;

Figura 3 stanowi schematyczny diagram ulepszonego, konwencjonalnego sposobu według znanego stanu techniki;

189 495

Figura 4 stanowi schematyczny diagram przedstawiający zalecany sposób według wynalazku.

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem źródło białka z tkanki mięśni zwierzęcych jest rozdrabniane do postaci cząstek, metodami takimi jak mielenie, homogenizacja lub podobne. Jako alternatywny etap wstępny, wsad stanowiący źródło białka z tkanki mięśni zwierzęcych jest mielony i mieszany z cieczą wodną przy pH poniżej około 3,5 i przy proporcji objętościowej wodnej cieczy do masy tkanki do postaci kompozycji wodnej, która nie posiada niepożądanej wysokiej lepkości, co zapobiega trudnościom w oddzielaniu składników błony komórkowej od białek. Typowo proporcja objętościowa wodnej cieczy do masy tkanki jest wyzsza niż około 7:1, korzystnie wyższa niż 9:1. Stosując te warunki pH i proporcję objętości cieczy wodnej do masy tkanki, komponent białkowy tkanki jest rozpuszczany w cieczy wodnej, przy czym unika się żelowania kompozycji w tym etapie lub w następującym dalej etapie oddzielania. Wartość pH nie powinna być na tyle niska, aby zniszczyć zasadniczą zawartość białek w tym czasie, gdy białka znajdują się w roztworze, tj. poniżej pH wynoszącego około 1,0. Denaturacja białek i ich hydroliza jest także funkcją temperatury i czasu pozostawania w roztworze o podwyższonej temperaturze, a zwiększanie czasu pozostawania w roztworze skłania do denaturacji białek i ich hydrolizy. Jest zatem pożądane obniżanie temperatury roztworu i czasu pozostawania białek w roztworze, szczególnie gdy utrzymywane jest niskie pFI roztworu białek, na poziomie około 2,0 lub poniżej. Wodna kompozycja może także zawierać komponenty, które nie rozkładają lub nie powodują hydrolizy białek w roztworze, takie jak sole, na przykład chlorek sodowy lub podobne. Moc jonowa roztworu powinna być utrzymywana na poziomie poniżej około 200 mmoli, w celu uniknięcia wytrącania białek.

Roztwór białek o niskim pH jest następnie przetwarzany w celu oddzielenia nierozpuszczalnych części obejmujących lipidy, tłuszcze, oleje, kości, skórę, błonę komórkową i podobne, i uzyskania wodnego roztworu białek o niskim pH, metodą taką jak odwirowywanie. Oddzielenie to wspomaga utrzymanie trwałości odzyskanych białek, w szczególności dlatego, gdyż roztwór wolny jest od lipidów błony komórkowej. Ten roztwór białek o niskim pH różni się od kompozycji białek o niskim pH według znanego stanu techniki tym, że znaczna większość białek znajduje się w roztworze i nie tworzy zelu nawet podczas odwirowywania, tak że nierozpuszczalne zanieczyszczenia mogą być oddzielone od białek. Te nierozpuszczalne zanieczyszczenia obejmują lipidy błony komórkowej, które same podlegając degradacji czynią produkt nieprzydatnym. Gdy stosuje się odwirowywanie jako metodę oddzielania i proporcje masy tkanki do objętości cieczy wodnej w zakresie poniżej 1:20, odwirowana kompozycja generalnie rozdziela się na cztery fazy, przy czym górna faza obejmuje lekką fazę, zawierającą obojętne lipidy, wodna ciekła faza zawiera istotną większość białek, osad lub denna faza obejmuje części stałe, zawierające kości, skórę błonę komórkową i lipidy błony komórkowej. Czwarta faza, umieszczona między wodną fazą ciekłą i fazą denną tworzy fazę żelopodobną, zawierającą zasadniczo mniejszość białek w postaci zaokludowanej. Ta faza żelopodobna może być odzyskana i zawrócona zarówno na początku jak i na końcu procesu przetwórstwa, w celu odzyskania tych zaokludowanych białek. Gdy stosuje się kompozycje białek, w których masa tkanki do objętości wodnej cieczy wynosi powyżej 1:20, ta żelopodobna warstwa się nie tworzy i zasadniczo całe białko znajduje się w wodnej ciekłej fazie.

W alternatywnym etapie wstępnym, rozdrobniona tkanka mięśni zwierząt mieszana jest z kwaśnym wodnym roztworem o pH około 5,0 do 5,5. Następnie zmniejsza się pH mieszaniny za pomocą kwasu, jak to opisano powyżej, w celu rozpuszczenia białek. Znaleziono, że ten wstępny etap mieszania zabezpiecza powstawanie roztworu białek o zmniejszonej lepkości na etapie obróbki roztworu o niskim pH opisanym powyżej, a zatem ułatwia przetwórstwo w celu oddzielenia części nierozpuszczalnych od rozpuszczonych białek.

W tym miejscu, rozpuszczoną kompozycję można frakcjonować, aby odzyskać szczególnie pożądaną frakcję białkową lub pochodną frakcję białek, jeśli jest to pożądane, metodą chromatografii sortującej rozdzielczej lub innymi technikami opartymi na własnościach białek, innymi niż wymiary molekuł, ponieważ materiał znajduje się w roztworze o niskiej lepkości. Alternatywnie, roztwór białek może być odwodniony, na przykład przez suszenie rozpyłowe, w celu wytworzenia funkcjonalnych białek do stosowania w pożywieniu o kwasowym charakterze, takim jak sosy do sałatek, majonez, żele/galaretki lub jako żywię8

189 495 niowy dodatek odżywczy do soków owocowych, wód gazowanych lub podobnych. Ten punkt procesu stanowi dogodny moment dla obróbki rozpuszczonych białek za pomocą proteolitycznych enzymów, jeśli jest to pożądane, w celu modyfikacji białek dla polepszenia ich własności funkcjonalnych w pożądanym kierunku. Przy niskim pH może zachodzić ograniczona proteoliza. Ten proteolityczny rozkład zależy od czasu, temperatury i określonej wartości pH.

Wartość pH odzyskanego znad osadu roztworu, bogatego w białko, można nastawić na pH, przy którym wytrącą się zasadniczo wszystkie białka. Wartość ta zmienia się zaleznie od surowca zwierzęcego, z którego odzyskuje się białko i wynosi ogólnie między około 5,0 a około 5,5, najczęściej między około 5,3 a około 5,5. Białka mogą być odzyskane ponownie, na przykład przez odwirowanie lub metodą wytrącania z polimerem, np. polisacharydem, lub ich kombinacją lub podobnie. Podczas podnoszenia pH do wartości między około 5,0 a około 5,5 odzyskiwane jest przez wytrącanie nie tylko białko włókniste i szkieletowe komórek, lecz także sarkoplazmowa frakcja białek, uprzednio rozpuszczona przy zmniejszonym pH poniżej około 3,5. To odzyskiwanie białek sarkoplazmatycznych nie jest obserwowane, gdy próbkę poddaje się bezpośrednio nastawianiu pH przez jego obniżenie do wartości około 5,5 i odwirowanie. W celu zapobieżenia utraty białek, konieczne jest utrzymanie warunku niskiego pH i następny powrót do warunków pH, w których następuje wytrącanie białek. Gdy nie zachowuje się warunku wstępnego utrzymywania niskiego pH, utrata białek wynosi zwykle między około 20 a 30% pierwotnego wsadu przetwarzanych białek, co jest spowodowane przede wszystkim utratą białek sarkoplazmowych. Wytrącone białko oddziela się od wodnej kompozycji cieczy, która zawiera rozpuszczalne zanieczyszczenia, takie jak metabolity o niskim ciężarze cząsteczkowym, cukry, fosforany i/lub nukleotydy. Alternatywnie, wytrącanie białek może być realizowane za pomocą polimerów wytrącających, takich jak polisacharydy, polimery z ładunkiem, hydrokoloidy morskie obejmujące alginiany lub karragenian lub podobne, same lub w połączeniu z odwirowywaniem. Chociaż zgłaszający nie chcieliby być związani z żadną szczególną teorią w celu potwierdzenia teorii nie udowodnionego odzysku białek, to wzmożone odzyskiwanie może być spowodowane bądź zmianami w molekułach białek sarkoplazmowych, dzięki którym stają się one nierozpuszczalne w tym zakresie pH, lub też mogą się one łatwiej wiązać z białkami włóknistymi i białkami szkieletowymi komórek, spowodowanymi zmianami w molekułach tych ostatnich białek. Alternatywnie, może występować u białek włóknistych i szkieletowych komórek odkrycie się miejsc aktywniejszych dla wiązania białek sarkoplazmowych.

Optymalna wartość pH, przy której zachodzi wytrącanie może być wynikiem natury związanych i zbieranych białek. Szybka zmiana pH przez bezpośrednie dodawanie zasad może powodować powstawanie zbrylonej masy białkowej, podczas gdy powolna zmiana pH, na przykład uzyskiwana podczas dializy może umożliwić białkom wiązanie się w szczególny sposób, w których one są zwykle związane do postaci włókienek.

Do obniżania pH może być stosowany dowolny kwas, który nie powoduje niepożądanego zanieczyszczenia produktu końcowego, taki jak kwasy organiczne obejmujące kwas cytrynowy, malonowy, winowy lub podobne, bądź tez kwasy nieorganiczne, takie jak kwas solny lub siarkowy lub podobne lub ich mieszaniny. Zalecanym kwasem jest kwas cytrynowy, który ma korzystną wartość liczby kwasowej pKa. Wystarczająca ilość kwasu cytrynowego zapewnia dostateczną pojemność buforową dla zakresu pH między 3,0 a pH 5,5 a następnie można zastosować kwas solny do obniżenia pH do wartości pożądanej. Kwasy o znacznej lotności, które nadają niepożądany zły zapach, takie jak kwas octowy lub kwas masłowy nie są pożądane. Dodatkowo, kwas powinien działać w kierunku zmniejszenia lepkości produktu zawierającego białko, tak aby składniki błony komórkowej mogły zostać oddzielone od białek. Podobnie, do podnoszenia pH można stosować szereg dowolnych zasad. Zalecane jest dodawanie polifosforanów, ze względu na ich działanie jako środków przeciwutleniających i polepszanie funkcjonalnych własności białek mięśniowych.

Wytrącone białka mogą być fakultatywnie obrabiane w różny sposób. Na przykład można podnosić ich pH do odczynu obojętnego, dodać środek zapobiegający zamarzaniu i zamrozić, aby wytworzyć typowe „surimi”. Produkty „surimi” wytwarzane w ten sposób mają doskonalą jakość, ponieważ unika się zapachu utlenionych lipidów. Wartość „odkształcenia rzeczywistego” (pomiar jakości białka) wynosiła 2,8 dla mięśni z dorsza i 2,6 dla mięśni

189 495 lekkich z makreli jako źródła zwierzęcych białek. Produkt zawierał mało lub nie zawierał wcale lipidów. Niespodziewane było, że kolor produktu z makreli był także bardzo dobry i wyglądał tak dobrze jak surimi wytwarzane z chudych, białych ryb, o wskaźniku bieli około 75. Na przykład surimi wytwarzane z mięśni lekkich makreli posiadało wskaźnik bieli 78,3, czyli dobrze w zakresie typu AA. Alternatywnie, wytrącone białka mogą być odwodnione, po dodaniu czynników obecnie stosowanych w wytwarzaniu surimi takich jak skrobia, w celu zapobieżenia zbrylaniu się białek, lub takich, ale nie tylko ograniczonych do nich, jak ujemnie naładowane związki, stosowane podczas wytwarzania produktów takich jak galaretki, emulgatory i modyfikatory lepkości. Wytrącone białka mogą być także ponownie zakwaszane do wartości pH około 2,5 do około 3,5, z zastosowaniem mniejszej ilości cieczy niż poprzednio zawarta w koncentracie przed odwadnianiem. Prowadzi to do oszczędności kosztów na etapie odwadniania. Dodatkowo odzyskane białko może być frakcjonowane w celu odzyskania białek składowych. Uzyskany produkt jest użyteczny jako składnik w wyrobach opisanych powyżej.

Rozwiązanie według wynalazku polepsza stan techniki w następujących dziedzinach:

1. Usuwanie rzeczywiście całości lipidów nadaje produktowi trwałość na utlenianie. Sprawia, że sposób jest szczególnie użyteczny do kompozycji surowcowej z. tkanek mięśni zawierających tłuszcze, stanowiących typowy materiał o niskiej cenie, takich jakie można znaleźć w tłustych gatunkach ryb pelagicznych lub pozbawionym kości mięsie drobiowym.

2. Sposób według wynalazku zapewnia zwiększoną wydajność białek. Sposobem według wynalazku uzyskuje się więcej niż 90% białek z tkanek mięśni lekkich, podczas gdy w podobnych procesach według znanego stanu techniki zapewniano odzysk mniej niż 60% białek. W kilku przypadkach wydajność białek otrzymywanych według niniejszego wynalazku jest wyższa niz 95%.

3. Polepszona wydajność białek, jako produktu oznacza, że w ściekach znajduje się mniej białek do usunięcia/odzysku, a więc zmniejszone jest zanieczyszczanie produktami ubocznymi.

4. W sposobie według wynalazku nie jest konieczne stosowanie bardzo świeżych produktów jako materiału wyjściowego, nawet jeśli jako surowiec stosuje się ryby pelagiczne. Otrzymywano dobre wyniki z zamrożonymi rybami pelagicznymi, takimi jak ryby pelagiczne zamrożone przez więcej niż rok, nawet gdy badano jełczenie na 150 TBARS charakterystyczne dla wystąpienia utleniania. Na przykład, ryby capelin z głowami i wypatroszone, przechowywane wstanie zamrożonym w temperaturze około -20°C przez wydłużony okres czasu około jednego roku (zjełczałe), zastosowane jako surowiec, dostarczały produktu o wartościach odkształcenia i naprężenia wynoszących odpowiednio 2,37 i 45 kPa. Przydatność sposobu według wynalazku do stosowania w przetwórstwie nie-świeżych a nawet zamrożonych ryb jest bardzo ważna dla floty rybackiej, łowiącej ryby i pozwala na stosowanie do realizacji sposobu według wynalazku instalacji usytuowanych na lądzie, ponieważ eliminuje konieczność stosowania filetów ryb świeżych jako surowca, które są wymagane w istniejących obecnie sposobach.

5. Kolor (barwa) produktu wytworzonego według wynalazku jest znacznie ulepszony w stosuriku do koloru znanych produktów. Kolor surimi wytworzonego teraz z ryb pelagicznych według obecnie znanych sposobów jest zwykle szarawy według współczynnika Hunter'a „b”. Sposobem według wynalazku uzyskuje się surimi o białym kolorze tak dobrym lub ładniejszym niż surimi wytwarzane z chudych białych ryb według obecnie dostępnych sposobów, stosując mięśnie lekkie makreli jako wyjściowy surowiec do otrzymania białka zwierzęcego. Mięśnie lekkie makreli z ryb przechowywanych 2 do 3 dni na lodzie, stosowane jako materiał wyjściowy w procesie, zapewniają produkt o wartościach „L”, „a” i „b” wynoszących 78,4, -0,89 i 2,0 i o wskaźniku bieli 78,4 lub lepszym.

6. W sposobach według znanego stanu techniki, większość białek mięśniowych pozostaje nierozpuszczalna podczas przetwórstwa. W sposobie według wynalazku rozpuszcza się około 98% białek mięśniowych i nadaje się on łatwo do przystosowywania do wsadu surowcowego, zawierającego produkty otrzymane przez konwencjonalne usuwanie kości, ponieważ rozpuszczanie białek umożliwia całkowite usuwanie i oddzielanie fragmentów kości lub skóry od pożądanej frakcji białek, co było uważane jako główny defekt w obecnie dostępnych sposobach wytwarzania produktów surimi. Sposób według wynalazku eliminuje konieczność

189 495 stosowania aparatury do rafinowania, co prowadziło do utraty produktu białkowego. Korzyść ta pozwala na przetwarzanie raczej całych ryb niż filetów dając równoczesne zwiększenie wydajności.

7. Możliwe jest według niniejszego wynalazku, ograniczenie toksycznych składników ryb, rozpuszczalnych w lipidach. Te toksyczne składniki obejmują komponenty takie jak PCB (polichlorowane bifenyle).

Narzucającym się zastosowaniem sposobu według wynalazku jest jego wykorzystanie do przetwarzania materiałów, które obecnie nie stanowią źródła ludzkiego pożywienia, ze względu na swoją niestabilność i nieprzyjemne własności smakowe. Dobrym przykładem zastosowania jako surowca do celów niniejszego wynalazku są gatunki małych ryb pelagicznych, takich jak śledzie, makrele, menhadeny (śledziowate ryby amerykańskie), capeliny, anchovies, sardynki lub podobne, które obecnie stanowią pośledniejszy gatunek lub też są stosowane przede wszystkim jako ryby przemysłowe i nie przeznaczone do konsumpcji dla ludzi. W przybliżeniu połowa ryb obecnie poławianych na świecie nie jest stosowana jako pożywienie dla ludzi. Sposób, w którym wytwarza się akceptowalny, stabilny koncentrat białkowy, przydatny w żywieniu ludzi przedstawia znaczną wartość, rozszerzając zastosowanie tych materiałów i stanowi ważny przyczynek do wyżywienia świata. Na przykład, szacowane trwałe wydajności makreli, menhadenów i śledzi dostępne na Wybrzeżu Atlantyckim Stanów Zjednoczonych wynoszą 5 miliardów funtów. Sposób według wynalazku może być także stosowany do przetwarzania mięsa uzyskiwanego z ryb hodowlanych po usunięciu filetów. Materiał ten nie był obecnie stosowany w żywieniu ludzi. Przykłady odpowiednich surowcowych źródeł białek zwierzęcych dla sposobu według wynalazku obejmują filety rybne, odgłowione i wypatroszone ryby, z rybami pelagicznymi włącznie, skorupiaki, na przykład kryl, mięczaki, np. kałamamice lub kurczaki, wołowina, mięso owcze, jagnięce lub podobne. Na przykład produkowana jest obecnie duża ilość mięsa kurczaków, z których mechanicznie usunięto kości z korpusów ptaków, z których odcinane są części do oddzielnej sprzedaży, przy czym istnieje niewielkie zużycie takiego materiału. Sposób według niniejszego wynalazku pozwala na wykorzystanie takich części kurczaków w celu uzyskania produktu wysokobiałkowego użytecznego w zastosowaniu dla ludzi. Inne nieprzydatne źródła mięśni, dające się przystosować do sposobu według wynalazku obejmują antarktycznego kryla, który jest dostępny w wielkich ilościach, lecz jest trudny w przekształceniu w ludzkie pożywienie ze względu na niewielkie rozmiary. Sposób nadaje się do wykorzystywania większości nietrwałych tkanek mięśniowych lub tkanek o niższej wartości.

Szczególny przykład rozwiązania według wynalazku zawiera wiele etapów, włączając w to etapy fakultatywne. W pierwszym etapie, źródło białka zwierzęcego jest mielone, w celu wytworzenia kompozycji cząstek o dużej powierzchni właściwej, co ułatwia dalsze przetwarzanie. W korzystnym drugim fakultatywnym etapie, zmielone źródło białkowe może być wymywane wodą, zwykle 1 do 9 objętościami wody w stosunku do masy zmielonego surowca w postaci mięśni. Wymywanie można prowadzić w pojedynczym etapie lub wieloetapowo. Gdy stosuje się fakultatywny etap wymywania, ciekła rozpuszczalna frakcja oddzielana jest od części nierozpuszczalnych przez odwirowywanie, przy czym frakcja nierozpuszczalna przetwarzana jest dalej, jak to opisano poniżej. Ciekła frakcja zawiera rozpuszczone białka i lipidy. W czasie wymywania usuwa się część niepożądanych lipidów, lecz niestety także niekorzystnie usuwa się białka, a w szczególności białka sarkoplazmowe. Zatem, w tym fakultatywnym etapie, ciekłą frakcję rozpuszczoną można poddać następnie etapowi rozdzielania, na przykład przez wirowanie, aby oddzielić lipidy od frakcji wodnej bogatej w białka. Odzyskana wodna frakcja bogata w białko może być skierowana dalej do procesu do dalszego przetwarzania z nierozpuszczalną frakcją z procesu wymywania, tak, aby mogła być odzyskana cała zawartość białek z frakcji rozpuszczalnej z cieczy myjącej. Nierozpuszczalna frakcja, zawierająca mielone źródło białek zwierzęcych, jest rozdrabniana na proszek z wodą, która może zawierać kwas, taki jak kwas cytrynowy w celu doprowadzenia pH do wartości około 5,3 do około 5,5, aby uzyskać niewielkie cząsteczki, co pomaga w ich rozpuszczaniu w następnym etapie, w którym zmniejsza się pH kompozycji. Gdy ten etap prowadzi się przy pH około 5,3 do około 5,5 unika się pęcznienia kompozycji lub minimalizuje się je.

189 495

Kompozycja rozdrobnionej, bogatej w białko substancji mieszana jest następnie z kompozycją kwasu w celu zmniejszenia pH poniżej wartości około 3,5, lecz nie tak niskiej, aby w istotny sposób zniszczyć białko, to jest około 2,0 lub nawet do około 1,0. Odpowiednimi kwasami są te, które nie rozkładają w istotny sposób białka i nie powodują toksyczności produktu końcowego. Przykładowe kwasy obejmują kwas solny, siarkowy lub podobne. Ten etap procesu prowadzony przy niskim pH odróżnia go od sposobów ze znanego stanu techniki prowadzonych przy wysokim pH, zbliżonym do neutralnego. Uzyskana kompozycja stanowi roztwór o niskiej lepkości, w którym rozpuszczone jest zasadniczo całe białko z surowca zwierzęcego.

Roztwór o niskim pH jest następnie rozdzielany w celu oddzielenia lipidów, włączając w to lipidy błony komórkowej, od frakcji wodnej lub frakcji wodnych na przykład przez odwirowywanie. Gdy stosuje się odwirowywanie, produkt wirowany rozdziela się zwykle na cztery warstwy. Warstwa górna zawiera lekkie lipidy, zawierające omegatrilipidy, takie jak trój glicerydy w przypadku ryb, które mogą być łatwo odzyskiwane przez zgarnianie lub dekantację. Dolna warstwa zawiera lipidy błony komórkowej, bogate w fosfolipidy, cholesterole i sterole, które są cięższe od wody, ze względu na ich związanie z białkami błony komórkowej i częściami stałymi, takimi jak kości, jeśli są obecne. Frakcja lipidowa może także zawierać toksyny rozpuszczalne w lipidach, takie jak polichlorowane bifenyle (PCB), znajdowane zwykle w rybach o wysokiej zawartości tłuszczów lub olejów. Dwa środkowe poziomy, stanowią górna, bogata w białko, warstwa wodna o niskiej lepkości i dolna, bogata w białko warstwa żelowa. Bogata w białko warstwa wodna jest pozyskiwana do dalszego przetwórstwa jak to opisano poniżej. Bogata w białko warstwa żelowa może także być pozyskiwana i przetwarzana w celu przekształcenia żelu w roztwór o niskiej lepkości sposobem takim jak dodawanie wody, roztworów wodnych o kwaśnym odczynie lub bogatej w białko ciekłej warstwy wodnej oraz zawrócenie jej do procesu pozyskiwania białka.

Białko w roztworze o niskiej lepkości przetwarzane jest następnie w celu wytrącenia białek. Przed etapem wytrącania, do warstwy wodnej o niskiej lepkości może być domieszana warstwa żelowa bogata w białko, która została poddana obróbce przekształcenia żelu w roztwór o niskiej lepkości, lub tez obróbkę można prowadzić oddzielnie. Białko wytrącane jest następnie z roztworu metodą taką jak przez podniesienie pH powyżej wartości około 5,0, korzystnie około 5,5. Alternatywnie, może być zastosowana sól lub wytrącający polimer, w celu uzyskania efektu wytrącania. Gdy pomija się wyżej opisany etap wymywania początkowo zmielonej tkanki, białka rozpuszczalne w wodzie, w szczególności białka sarkoplazmowe ze zmielonej tkanki odzyskiwane są na tym etapie. Typowo, białka sarkoplazmowe stanowią około 20-30% całkowitej ilości białek w pierwotnej tkance. W sposobie według znanego stanu techniki nie odzyskuje się tego białka. Ponieważ początkowy etap wymywania usuwa to białko z przetwarzanej tkanki, może być ono odzyskane w sposobie według wynalazku jak to powyżej opisano. Nawet gdy ten początkowy etap wymywania jest włączony do procesu i białko nie jest odzyskiwane, proces według wynalazku dostarcza znacznych korzyści, ponieważ nadaje się do wykorzystywania surowcowych źródeł białka, obejmujących materiały o wysokiej zawartości tłuszczów i olejów, które nie mogą być ekonomicznie wykorzystane do wytwarzania żywności dla ludzi za pomocą obecnie dostępnych sposobów.

Produkt według niniejszego wynalazku różni się od znanego produktu, tym, że produkt według wynalazku jest istotnie uwolniony od lipidów błony komórkowej, które są oddzielane z najniższą frakcją lipidową opisaną powyżej. W przeciwieństwie do znanego produktu zawiera między około 1 a około 2 procent białek błony komórkowej, w odniesieniu do całkowitej masy produktu. Dodatkowo, produkt według wynalazku, który zawiera w pierwszym rzędzie białko włókniste, zawiera także znaczne ilości białka sakroplazmowego. Białko sarkoplazmowe stanowi w produkcie białkowym zwykle około 8%, korzystnie około 15% a najbardziej korzystnie powyżej około 18% wagowych białka w stosunku do całkowitej masy białek w produkcie.

Wytrącony produkt może być stosowany bezpośrednio jako źródło pożywienia. Alternatywnie, wytrącony produkt może być przetwarzany dalej w taki sposób, jak na przykład przez usuwanie części wody z produktu, przez liofilizację, zamrażanie lub suszenie na gorąco. Uzyskany produkt może stanowić roztwór, żel lub sproszkowany suchy produkt. Produkt jest uży12

189 495 teczny jako kompozycja nadająca się do żywności do spożycia dla ludzi i ma szeroki zakres stosowania. Produkt może być stosowany na przykład jako główny składnik sztucznego mięsa krabów lub jako dodatek do żywności, taki jak środek wiążący lub podobne. Dodatkowo produkt może być stosowany jako emulgator, zagęszczacz, środek spulchniający, środek żelujący, jako środek wiążący wodę lub podobne, szczególnie w produktach żywnościowych.

Figura 1 przedstawia ogólnie sposób według wynalazku, zawierający kilka etapów fakultatywnych. W pierwszym fakultatywnym etapie, surowiec białkowy w postaci mięśni zwierząt 10 wprowadzany jest do konwencjonalnej prasy na zimno lub wirówki lub podobnego urządzenia, etap 12, gdzie wsad, taki jak zmielone ryby, poddawany jest prasowaniu w celu oddzielenia wodnej cieczy, zawierającej tłuszcze i oleje 13 od tkanki stałej 15. Ciecz może być przetwarzana następnie w etapie oddzielania 14, na przykład przez wirowanie, w celu oddzielenia strumienia 16, bogatego w tłuszcze i oleje od wodnego bogatego strumienia 18, który zawiera rozpuszczone białko. Stała tkanka zwierzęca 15 jest następnie mielona w etapie 20 w celu zwiększenia jej powierzchni właściwej. Alternatywnie etapy 12 i 21 mogą być odwrócone. Zmielona tkanka 22 może być wymyta wodą w etapie 24 dając ciekły strumień 26 i stały strumień 28. Ciekły strumień 26 może zostać rozdzielony dalej, na przykład przez odwirowanie dając strumień 30 bogaty w tłuszcze i/lub oleje i wodny bogaty strumień 32, który zawiera rozpuszczone białko.

Stały strumień 28 jest rozdrabniany a jego pH jest zmniejszane za pomocą wodnego roztworu o kwasowym charakterze do wartości w zakresie od około 5,0 do około 5,5 w etapie 34. Wodna kompozycja, o niskiej zawartości części stałych 36, mieszana jest następnie z kwasem w etapie 38, w celu zmniejszenia jej pH do wartości pomiędzy około 3,0 do około 3,5. Alternatywnie, wodne, bogate w białko strumienie 18 i 32 mogą być dodane na etapie 38 w celu ich przetwórstwa. Uzyskana kompozycja 40 o niskim pH poddawana jest etapowi rozdzielania 42, takiemu jak wirowanie lub filtracja, w celu oddzielenia lekkiego strumienia lipidowego 44 od ciężkiego strumienia 46, zawierającego kości, skórę błonę komórkową itp., od wodnej frakcji bogatej w białko 50, zawierającej białko włókniste i sarkoplazmowe, lecz rzeczywiście wolnej od białek błony komórkowej. Frakcja bogata w białko 50 odzyskiwana jest w etapie 52 i kierowana do etapu 56, w którym jej pH podnoszone jest do wartości między około 5,0 i 5,5 w celu wytrącenia z roztworu zasadniczo całego białka. Alternatywnie, strumień 56 może być przetwarzany przez wytrącanie solą przy mocy jonowej powyżej około 200 milimoli, wytrącaniem z zastosowaniem polimeru strącającego lub ich kombinacji, lub podobnie częściej niż będąc wytrącany na etapie 58. Wytrącone białko 60 może być dalej przetwarzane w etapie 62, na przykład przez liofilizację, zamrażanie w obecności środka zapobiegającego zamrażaniu lub przez żelowanie.

Następujące przykłady ilustrują niniejszy wynalazek i nie są, pomyślane jako jego ograniczenie.

Przykład I

Przykład dostarcza porównania sposobu według niniejszego wynalazku w stosunku do obecnie stosowanych sposobów ze znanego stanu techniki.

Następujący opis stanowi przedstawienie sposobu wynalezionego dla uzyskania zatężenia i ekstrahowania białek ze źródeł stanowiących mięśnie w sposób, który umożliwia zachowanie własności funkcjonalnych białek (tj. żelowanie, emulgowanie, itd.) podczas przetwarzania i składowania. Nowy zalecany sposób kwaśnego rozpuszczania/wytrącania (ASP) według wynalazku porównywany jest ze standardowym procesem konwencjonalnej procedury wytwarzania surimi oraz ostatnio ulepszonym konwencjonalnym sposobem. Ulepszony sposób konwencjonalny, przeznaczony był do wytworzenia lepszego żelu o bielszym kolorze i do usunięcia większych ilości lipidów aniżeli uzyskiwano to konwencjonalną metodą. Schematy technologiczne tych trzech procesów pokazane są na figurach 2, 3 i 4. We wszystkich tych trzech sposobach postępowania początkowe etapy odgławiania, patroszenia, korzystnie filetowania, płukania i rozdrabniania prowadzone są z zastosowaniem standardowego wyposażenia do przetwórstwa ryb. Po tych początkowych etapach obróbki sposób ASP według wynalazku istotnie różni się od tych innych dwu sposobów. Cele konwencjonalnego sposobu i ulepszonego konwencjonalnego sposobu stanowią utrzymanie białek w warunkach, które promują ich nierozpuszczalność podczas odmywania lub usuwania niepożądanych rozpusz189 495 czalnych składników. Zachodzi jednakże niepożądana znaczna utrata w uzysku białek. W sposobie ASP, stosowane są warunki sprzyjające rozpuszczaniu całego białka mięśni. Tymi warunkami jest utrzymywanie pH poniżej około 3,5, ale nie zbyt niskiego aby spowodować rozpad białka i mocy jonowej mniejszej lub równej około 200 milimoli.

Sposób konwencjonalny.

Zasadnicze etapy konwencjonalnego sposobu pokazane są na fig. 2. Czasy obróbki i objętości na etapie odmywania mogą być różne. Zmielone lub rozdrobnione ryby myje się ochłodzoną wodą (około 6°C) wystarczająco długo i wystarczająco dużymi ilościami wody, aby odmyć niepożądane składniki. Nadmierne mycie mięsa może spowodować spęcznienie białek, które jak to pokazano, może zakłócać odwadnianie i być szkodliwe przez tworzenie żelu. W czasie pierwszego wymywania usuwana jest duża część rozpuszczalnych w wodzie komponentów, zaś podczas dalszego mycia znacznie mniej. Czas przebywania w kąpieli lub czas trwania mycia także wpływają na efektywność mycia. Czas około 9-12 minut okazał się wystarczająco efektywny dla każdego mycia. Odwadnianie po każdym myciu prowadzi się za pomocą przesiewacza bębnowego. Urządzenie stanowi ciągłe obracające się sito z perforacją około 1 mm, która umożliwia częściowe odwodnienie. W celu ułatwienia odwadniania w końcowym myciu można dodać sól. Po końcowym częściowym odwodnieniu, myte kawałki przepuszczane są przez młyn rozbijający. W młynie tym, rafinerze, myte kawałki przeciskane są przez sito z perforacją 0,5 mm pod wysokim ciśnieniem uzyskanym przez samocentrujący przenośnik śrubowy. Rafinowanie stanowi etap „oczyszczania”, gdzie przez perforację przechodzą jedynie bardzo drobne mięśnie. Jednak oddzielanie nie jest całkowite i w trakcie tego etapu trochę produktu traci się. W różnych miejscach można ustawić rafiner (refiner run-off), który zawiera cienkie kości i fragmenty skóry oraz ciemne mięśnie, które mają tendencję do tworzenia cząstek większych niż 0,5 mm. Rafiner jest efektywny do usuwania niepożądanych niejadalnych fragmentów, lecz nie jest efektywny w 100% i część cząsteczek przedostaje się przez maszynkę. Zawartość wilgoci na tym etapie produkcji wynosi około 90%. Wysoka wilgotność pozwala, żeby proces rafinowania przebiegał bardziej efektywnie. W celu obniżenia zawartości wilgoci do pożądanego poziomu 80%, rafinowane zmielone mięso wprowadzane jest do prasy śrubowej. Prasa śrubowa, podobnie jak rafiner, przepuszcza siekaninę przez sito z perforacją 0,5 mm, stosując przenośnik śrubowy, z tym wyjątkiem, że prasa znajduje się pod wysokim ciśnieniem. Do odwadnianej masy dodawane są środki zapobiegające zamarzaniu, w celu zabezpieczenia białek przed denaturacją podczas zamrażania i zachowania ich funkcjonalności. Typową mieszaninę środka zapobiegającego zamrażaniu stanowi 4% sacharozy, 4% sorbitu i 0,2% trójpolifosforanu sodowego. W końcowym etapie produkt jest zamrażany w zamrażarce tackowej, która gwałtownie chłodzi produkt chroniąc go przed denaturacją białka, co może mieć miejsce podczas powolnego zamrażania.

Ulepszony proces konwencjonalny.

Ulepszony sposób konwencjonalny (fig. 3) pomyślany został do zastosowania dla ryb o wysokiej zawartości tłuszczu. Trzy główne punkty odróżniają ten sposób od konwencjonalnego sposobu. Po pierwsze, polepsza on kolor (jasność) produktu przez zastosowanie etapu „rozdrabniania makrocząsteczkowego”, który zmniejsza rozmiar cząstek do 1-2 mikronów. Pozwala to na bardzo efektywne wyługowywanie niepożądanych komponentów z tkanek ze względu na ich dużą powierzchnię właściwą. Po drugie, w sposobie następuje rozdrabianie lub rozdrabnianie cząsteczkowe tkanek w próżni (10 mm Hg), co okazało się być efektywne do zmniejszenia utleniania lipidów. Niskie ciśnienie par spowodowane przez atmosferę próżniową wspomaga także usuwanie w większym stopniu składników o niskim ciężarze cząsteczkowym odpowiedzialnych za usunięcie lub istnienie zjełczałego zapachu. Po trzecie, etap sposobu, w którym następuje najbardziej dramatyczny moment w ulepszeniu produktu stanowi dodawanie wodorowęglanu sodowego (0,1%) i pirofosforanu sodowego (0,05-0,1%) podczas pierwszego mycia. Substancje te zwiększają pH podczas pierwszego mycia do około 7,2 - 7,5, co w końcu powoduje zwiększenie elastyczności żelu i zmniejsza zawartość lipidów do około 1%. Sposób zwiększa jednak także ilość białek utraconych podczas etapu ługowania. Dzięki etapowi rozdrabniania makrocząsteczkowego, produkt musi być odzyskiwany przez odwirowanie, które może odzyskać cząstki tkanek wymywane w ciągu minut. Pozostałe etapy zabezpieczania przed zamarzaniem i zamrażanie są podobne jak w konwencjonalnym sposobie.

189 495

Sposób kwasowego rozpuszczania z wytracaniem (ASP).

Jak to wspomniano powyżej, zalecany sposób ASP radykalnie odchodzi od konwencjonalnego i ulepszonego konwencjonalnego sposobu następującego po etapie rozdrabniania tkanek. Cała tkanka homogenizowana jest w medium roztwarzającym. Etap homogenizacji prowadzi się dla tkanek ryb (rozdrobnionych lub całych) w roztworze 1 mmolowego kwasu cytrynowego, przy pH 3,0, korzystnie w proporcji 1 część tkanki do 9, lub więcej, części roztworu. Jako wyposażenie do homogenizacji może być stosowany homogenizer Polytron Kinematic z szybkością 76 (1-2 minuty). Procedura może być prowadzona w większej skali z zastosowaniem Urshel Commitrol Model 1700 lub porównywalnego wyposażenia. Po homogenizacji, pH uzyskanego roztworu wynosi około 5,3 do 5,5. Przy tym pH, które jest zbliżone do punktu izoelektrycznego wielu białek mięśni, pochłanianie roztworu przez białka wykazuje minimum. Zapobiega to hydratacji białek i utrzymuje niską lepkość. Wartość pH homogenizatu jest obniżana następnie do około 3,5 lub niższego, z zastosowaniem kwasu solnego (HC1), lecz nie ograniczonego tylko do niego. Typowo stosuje się 1 molowy HC1, lecz inne nieorganiczne lub organiczne kwasy mogą zachowywać się równie dobrze. Roztwór odwirowuje się następnie i w tym czasie rozdziela się on na cztery fazy. Górna (lekka) faza zawiera lipidy i jak stwierdzono, nie zawiera wykrywalnych białek (reakcja biuretowa). Z tego tez powodu uważa się, że ta faza zawiera obojętne lipidy. Stan nie-występowania jest prawie taki, jak dla stosowania chudych ryb takich jak dorsz atlantycki, jako wyjściowego źródła mięśni (bardzo niski stan obojętnych lipidów).

Stwierdzono, że faza osadu lub faza denna w kilku próbkach surowych, zawiera skórę i kości oraz lipidy błony komórkowej. Ta frakcja lipidów zawiera białka. Obie frakcje lipidów oddzielane były w łagodnych warunkach. Lipidy błony komórkowej bywają bardziej nienasycone niż lipidy obojętne i zawierają więcej kwasu eikozanowalerianowego (EPA) oraz heneikozanoadypinowego (DHA), które mogą być stosowane jako doskonały surowiec dla produktów DHA/EPA, takich jak neutraceutyki. W sposobie ASP, głównym powodem oddzielenia lipidów, szczególnie z błony komórkowej, jest ten, ze te lipidy są wysoko reaktywne i zmniejszają trwałość przechowywania produktów białkowych. Podczas wcześniejszych usiłowań wytwarzania produktów typu surimi z tłustych ryb, osiągnięto tylko umiarkowany sukces, spowodowany postępowaniem jełczenia i złego zapachu spowodowanego utlenianiem, pochodzącym od rozkładających się lipidów. Odrzucający zapach i brązowienie zachodzą znacznie intensywniej w produktach odwodnionych białek.

Trzecia faza zawiera wodne źródło białek (wartość pH< lub = około 3,5). Gdy stosuje się proporcje tkanek do roztworu 1:9, uzyskane stężenie białek będzie wynosić około 16 mg/ml dla ryb i 22 mg/ml dla kurczaków. Lepkości tych roztworów mogą zmieniać się od około 5 do 30 mPa-s, zależnie od stężenia białek. W rzeczywistości, całą tkankę mięśniową badano stosując tę technikę rozpuszczania przy niskim pH (i sile jonowej) a rozpuszczalność białek wynosiła między 90 a 100%. Dla czwartej fazy, podczas odwirowywania zachodzą warunki określane jako „miękki żel”, gdy albo lepkość (>lub= około 35 m-Pas) lub zawartość białek (> lub = 12 mg/ml) są wysokie. Pod wpływem sił odśrodkowych, białko, które zawiera wodę, formowane jest do postaci miękkiej masy, która sedymentuje razem z lipidami błony komórkowej. Utrata białek podczas tego procesu może dochodzić do 20%. Utrata białek jest spowodowana głównie w postaci rozpuszczonych białek uwięzionych w żelu. Po zakończeniu etapu odwirowania i powrocie do ciśnienia atmosferycznego, miękki żel przekształca się w ciecz z upływem czasu, pozostawiając tylko lipidy błony komórkowej w osadzie. Rozpuszczone białko jest uwięzione w żelu i może być ponownie przetworzone. W próbce mięśni z piersi kurczaka z odzyskiem 84% odzysku białek, dodatkowe 8% białek odzyskano w postaci miękkiego żelu. Zawrócenie miękkiego żelu na początek procesu lub na jego końcu lub zapobieganie jego tworzeniu, stanowią drogi do zapewnienia odzysku białek na poziomie 90% lub wyższym.

Na etapie procesu, w którym większość białek znajduje się w roztworze, mogą być prowadzone takie procesy obróbki, jak ogrzewanie (w celu zniszczenia możliwych czynników chorobotwórczych lub enzymów), dodawanie środków pomocniczych (przeciwutleniaczy, komponentów polimerowych lub czynników sieciujących białko) i/lub frakcjonowanie białek metodą chromatografii rozdzielczej lub ultrafiltracj i. Także, ponieważ ciekłe media są łatwiej189 495 sze do przetwórstwa niż substancje stałe, można na tym etapie transportować produkt za pomocą pompowania.

W następnym etapie można realizować wytrącanie, podnosząc pH do momentu w którym białka są na granicy rozpuszczalności, stosując wiele typów związków alkalicznych. Stwierdzono, że jest to najbardziej efektywne przy pH około 5,3 a 5,5. Wartość pH mniejsza niż około 5,3 i większa niż około 5,5 prowadzi do zwiększenia rozpuszczalności i następującego dalej powstania białka 055. Wartość pH podnoszono stosując 1 m NaOH, w celu zgrubnego nastawiania i 100 milimoli NaOH, dla dokładnego nastawiania. Gdy wartość pH w pewnym momencie nastawiono na około 5,5, białka mogły być widoczne w postaci białych „nitek” w roztworze. Nitki zaczynają być widoczne przy wartości pH 3,8 i ich stężenie stale wzrasta w trakcie podnoszenia pH do wartości 5,5. Przy wartości pH wyższej niż 5,5 roztwór zaczyna się zagęszczać i staje się szklisty. Dla próbek wirowanych przy tych wyższych pH duże ilości białek (dochodzące do 40%) pozostawały w roztworze nad osadem a zatem nie były odzyskiwane. Zbieranie białek realizuje się przez odwirowanie; jednak białka można pozyskiwać także przez filtrację. Zawartość wilgoci osadzonych białek można nieco regulować siłą odśrodkową. Przy stosowaniu siły odśrodkowej 34000xprzyspieszenie wytwarza się białko dorsza atlantyckiego o 78% wilgotności, podczas gdy przy sile 2575xprzyspieszenie (wirówka stołowa) wytwarza się próbkę o wilgotności 84%. W celu wywołania wytrącania można także stosować sól lub naładowane polimery.

Zebrane białko może być przetworzone w standardowy produkt surimi, dodatkiem środka zapobiegającego zamarzaniu, takiego jak sacharoza 4%, sorbit 4% i trójpolifosforan sodowy 1,3%. Receptura jest podobna do przemysłowej z tym wyjątkiem, że w próbkach stosuje się więcej trójpolifosforanu. Robi się tak w celu podniesienia pH z wartości 5,5 do około 7,0. Białka ze środkiem zapobiegającym zamarzaniu są zamrażane w zamrażarce tackowej, co jest standardowym postępowaniem w przemyśle.

Proszek białka o pH około 3,0 jest użyteczny przy wytwarzaniu wysokobiałkowych napojów, takich jak soki owocowe lub napoje dla sportowców. W celu zmniejszenia zawartości wilgoci, możliwe jest wytrącenie białek przy pH 5,5 i następne ich zakwaszenie do pH 3,0 z zastosowaniem około jednej dziesiątej części początkowej objętości. Ten etap realizowano dla białek dorsza atlantyckiego, dla którego zwiększono ilość białek w roztworze z 1% do 6,1% przed suszeniem. Proszek ten można także stosować jako czynnik emulgujący w takich produktach jak majonez lub sosy sałatkowe.

Inny produkt wytwarzano przez suszenie pod próżnią wytrąconych białek z dorsza atlantyckiego, do których dodano środka zapobiegającego zamarzaniu. Proszek uwadniano do postaci żelu o odkształceniu 1,1 i naprężeniu 26,6 kPa oraz współczynniku bieli 61,2. Wizualnie zel zawierał małe cząstki gęstej tkanki, które mogły stanowić obszary gdzie molekuły białka silnie współoddziaływały na siebie. Wprowadzenie czynników o niskim lub wysokim ciężarze cząsteczkowym, takich jak ujemnie naładowana skrobia lub cukrów może polepszyć produkt wpływając na wzajemne oddziaływanie cząstek białka. Związki te mogą być dodane do roztworu o niskim pH przed wytrącaniem.

Główne różnice miedzy sposobami

1. Wydajność. Stosując sposób konwencjonalny, uzyskuje się odzysk białek w zakresie 55-65%, dla kawałków ryb jako surowca. W trakcie wymywania usuwane jest zarówno białko włókniste jak i sarkoplazmowe, przy czym większość tego białka stanowi białko sarkoplazmowe. Duży udział tych białek usuwa się podczas pierwszego etapu wymywania. W ulepszonym procesie konwencjonalnym następuje utrata dodatkowej ilości białka spowodowana zwiększoną wartością pH w czasie pierwszego wymywania. Przytaczano wydajności tak niskie jak 31%. W sposobie ASP według wynalazku uzyskuje się wyższe wydajności. Typowe wydajności w sposobie ASP pokazano w tabeli 1.

189 495

Tabela 1

Odzysk białek dla różnych gatunków w sposobie według ASP

Typ mięśni	Odzysk białka %
Pierś kurczaka	84, 92*, 94
Udko kurczaka (ciemne)	76
Śledź atlantycki (jasne)	88
Makrela atlantycka (jasne)	91
Dorsz atlantycki	92
Capelin (z głową i wypatroszony)	63

- odzysk po dodaniu białek w postaci „miękkiego żelu”

2. Zmniejszenie lipidów. Lipidy w tkance ryb w pierwszym rzędzie dzielone są na dwie główne grupy, tłuszcze i oleje (nie-polame) i lipidy błony komórkowej. Lipidy błony komórkowej zawierają zarówno lipidy polarne np. fosfolipidy jak i nie-polame lipidy takie jak wolne kwasy tłuszczowe, cholesterol, witamina E lub podobne. Zastosowanie wymywania w konwencjonalnym sposobie powoduje usuwanie większej części niepolamych lipidów w porównaniu do lipidów błony komórkowej. W poprzednich doświadczeniach z zastosowaniem menhadenu, proporcja udziału nie-polamych do polarnych lipidów określono jako zmieniającą się od 7,3 w filetach do 2,4 w końcowym surimi. Pokazuje to, że podczas odmywania lipidów odmywano znacznie więcej obojętnych lipidów. Stosując konwencjonalny sposób wytwarzania surimi wytwarzano zwarty produkt o zawartości lipidów około 3-3,5%, w zależności od zawartości lipidów w surowcu rybnym.

Stosując wodorowęglan sodowy w wodzie myjącej (ulepszony proces konwencjonalny) w doświadczeniach przeprowadzonych przez Zapata-Haynie Corporation, wytwarzano końcowe surimi „niskotłuszczowe” o zawartości lipidów 1,1%. Było to zgodne z wynikami uzyskiwanymi przez innych stosujących ulepszony sposób konwencjonalny. Gdy badano to „niskotłuszczowe” surimi stwierdzono proporcję nie-polame:polame wynoszącą 1,2. Wyniki te pokazują, że nie usuwa się najbardziej nietrwałych lipidów (lipidy błony komórkowej) przy zwiększonym wymywaniu. Wynik ten sugeruje, że około 0,5% wagowych końcowego surimi stanowią lipidy błony komórkowej. Jak to powyżej stwierdzono, te lipidy mają tendencję być bardziej reaktywne niż obojętne lipidy, ze względu na swój wyż.szy stopień nienasycenia.

Stosując sposób ASP według wynalazku, znaleziono znacznie niniejszy udział lipidów w końcowym produkcie w porównaniu do konwencjonalnego i ulepszonego konwencjonalnego procesu. Zawartość lipidów według wynalazku dla różnych gaturików pokazano w tabeli 2.

Tabela 2

Zawartość lipidów w wytrąconym białku dla różnych gatunków uzyskana z zastosowaniem sposobu ASP

Typ mięśni	Zawartość lipidów (%)
Mięso	Faza wydzielona
Dorsz atlantycki	0,8	0,12
Makrela atlantycka	6,5	0,14
odwirowywanie (błona -)
nie odwirowywano (błona +)	6,5	3,46

Wszystkie wytrącane próbki z tabeli 2, które odwirowywano nie posiadały lipidów błony komórkowej, co stwierdzano przez ekstrakcję rozpuszczalnikową wytrąconego produktu białkowego z chloroformem/metanolem jako rozpuszczalnikiem.

Lipidy ekstrahowano z białek wytrącanych przy pH 5,5.

189 495

Próbki makreli atlantyckiej, z i bez błony komórkowej, badano na narastanie złego zapachu z utleniania podczas przechowywania w stanie zamrożonym. Próbki z błoną nabrały złego zapachu z utleniania po około 3 dniach składowania, lecz były wyrzucone po około 8 dniach ze względu na zapach zanieczyszczenia bakteryjnego, przy czym próbki bez błony nigdy nie nabrały zapachu utleniania. Wydaje się, że usuwanie lipidów jest krytyczne dla trwałości składowania i jakości końcowego produktu.

W produkcji produktu suszonego, usuwanie lipidów błony komórkowej jest decydujące dla trwałości przechowywania produktu końcowego. W tabeli 3 pokazano wskaźniki barwy dla suszonego proszku białek z dorsza atlantyckiego przechowywanego przez 6 miesięcy w temperaturze pokojowej. W przypadku usuwania błony komórkowej z białek przed suszeniem obserwowano znacznie lepsze wskaźniki barwy bazując na wskaźniku białości.

Tabela 3

Wskaźniki barwy liofilizowanych białek z dorsza atlantyckiego wytworzonych różnymi technikami po 6 miesiącach składowania w temperaturze pokojowej

	Wskaźniki barwy L	a	b	Indeks białości
Kontrolna (bez odwirowania)	73,41 ±6,96	4,79 ±2,32	17,61 ± 1,08	65,75
AO dodane (bez odwirowania)	73,44 ± 14,11	4,47 ±3,54	17,51 ±4,08	67,88
Odwirowane*	89,66 ±0),12	-0,66 ±0)0)1	3,37 ±0,16	89,10

AO: dodano 0,2% askorbinianu sodowego i 0,2% trójpolifosforanu sodowego jako antyutleniaczy przed liofilizacją;

Wirowanie: 33000 obrotów na minutę, wirnik Nr 35, 60 minut (1,27 x 10⁵g)

Próbki składowano w torebkach polietylenowych przepuszczających tlen. indeks białości = 100- (100-L)² +a²+b²]⁰·⁵

Jedną z korzyści z wyeliminowania lipidów z białek jest, że usuwa się szkodliwe substancje toksyczne rozpuszczalne w lipidach. Dla ryb istnieje duży problem gromadzenia polichlorowanych bifenyli (PCB) i poliaromatycznych węglowodorów (PAH) w ich olejach. Związki te, jak i inne podobne związki, są uważane za główne substancje trujące dla ludzi.

Wyeliminowanie lub zmniejszenie tych związków jest uważane za pozytywną cechę sposobu według wynalazku.

3. Wskaźniki żelowania

Ogólnie uważa się, że wartość odkształcenia wynosząca 1,9 stanowi wielkość minimalną potrzebną do uzyskania żelu uważanego za żel gatunku AA. Wartość odkształcenia stanowi pomiar spoistości lub elastyczności, co jak się uważa jest pożądaną cechą doskonałego żelu. Tabela 4 przedstawia odkształcenie oraz naprężenie dla próbek wytwarzanych sposobem ASP. Dla porównania uzyskano wartości odkształcenia 1,12, stosując surimi z makreli atlantyckiej, wytwarzanego konwencjonalnym sposobem w półtechnicznej skali w instalacji pilotażowej przetwórstwa owoców morza wNOAA na Uniwersytecie Stanowym Missisipi w Pascaguola, MS.

189 495

Tabela 4

Reologiczne badania próbek wytwarzanych sposobem ASP

Ryba (jakość)	Odkształcenie	Naprężenie (kPa)
Dorsz atlantycki (bardzo dobry)	2,78 ±0,91	21,98 ±2,02
Capelin (bardzo zły)	2,31 ±0,22	45,04 ± 11,15
Makrela atlantycka lekka (zadawalająca)	2,61 ±0,09	1,11 ±3,82

główna wartość ± standartowe odchylenie

4. Jakość ryby surowej

Uważa się szeroko, że podczas wytwarzania żelów z surimi z zastosowaniem konwencjonalnych sposobów, powinny być stosowane tylko ryby o najwyższej jakości. Jednak stosując sposób ASP, z lekkich mięśni makreli o zadawalającej jakości uzyskiwano żel z odkształceniem 2,6 i naprężeniu 31,1 kPa. W jednym z doświadczeń z zastosowaniem zamrożonych mięśni lekkich makreli, ekstremalnie zjełczałych (przechowywanie dłużej niż 4 lata wstanie zamrożonym w temperaturze 14°F), otrzymywano wartości odkształcenia 1,8 i naprężenia 34,9 kPa. Capelin opisany w tabeli 4 był zamrożony także dłuższy okres czasu (około 1 rok). Posiadał on ekstremalnie wysoką zawartość kwasu tiobarbiturowego (TBARS) wynoszącą 148,5 mmoli/kg, oznaczającą że miało miejsce znaczne utlenienie, co czyniło go nieakceptowalnym jako jadalne pożywienie dla ludzi. Nadawał się on jednak do wytwarzania żelu o doskonałych parametrach jakościowych.

5. Barwa

Żel wytworzony z makreli atlantyckiej stadium II, stosując sposób ASP, dawał wg Huntera, wartości L, a i b odpowiednio 78,4, -0,89 i 2,03, dobrze w obrębie granicy koloru dla surimi gatunku AA. Uzyskany wskaźnik białości dla próbki wynosił 78,3. Wartości około 75 i wyższe uważane są za doskonałe. Surimi wytwarzane z dorsza atlantyckiego z zastosowaniem sposobu ASP dawały nawet bielszy żel niż makrela o wartości „L” 82,3, wartości „a” -0,11 i „b” 2,88. Uzyskany wskaźnik białości dla tej próbki wynosił 82,1.

6. Korzyści z postaci ciekłej

Sposób ASP przekształca tkankę mięśni zwierzęcych z ciała stałego do postaci cieczy o niskiej lepkości, zawierającej istotnie całe białko w roztworze. Z punktu widzenia przetwórstwa, daje to wielkie korzyści. Ciecze są łatwiejsze do obróbki niż ciała stałe. Główny problem w przemyśle surimi stanowi to, że kości, skóra i wtrącenia zanieczyszczają produkt końcowy. Jednak białka z procesu ASP, jako ciecz, mogą być odwirowywane lub filtrowane, w celu upewnienia się, że do końcowego produktu nie przedostaną się zanieczyszczenia. Stosowanie ciekłego roztworu białek ułatwia także usuwanie zanieczyszczeń takich, jak kawałki metali z instalacji. Jest to główny problem w produkcji żywności. Dla cieczy można także łatwiej kontrolować temperaturę podczas przetwórstwa, w takich operacjach jak pasteryzacja w celu zabicia zarazków lub podczas szybkiego chłodzenia. Wyposażenie do transportu cieczy jest przy tym znacznie tańsze, niż wyposażenie potrzebne do przenoszenia substancji stałych. Mając białko w postaci ciekłej ułatwia się także frakcjonowanie białek albo w celu łączenia lub usuwania szczególnych grup białek. Sposób ASP powoduje oszczędność czasu, ponieważ eliminuje czas potrzebny do trzech lub więcej odmywań, jak to występuje w konwencjonalnym sposobie i pozwala na wyeliminowanie etapu rafinacji. Etap rozpuszczania białek przebiega w krótkim czasie i może być zrealizowany w układzie jednego przejścia.

Podsumowanie

Ogólnie, sposób ASP jest uzyteczny do przetwarzania szerokiej gamy mięśni zwierzęcych dając trwały produkt białkowy w postaci bądź zamrożonej, bądź suszonej. Pierwszorzędową cechę sposobu stanowi to, że pozwala on na całkowite rozpuszczenie zasadniczo całej zawartości białek mięśni do postaci cieczy o niskiej lepkości. Ciecz tę poddaje się następnie działaniu siły odśrodkowej w celu usunięcia obu głównych typów lipidów (błony komórko189 495 wej, tłuszczów i olejów), co prowadzi do uzyskania znacznie trwalszego produktu. Podczas gdy inne sposoby zmniejszają zawartość lipidów tylko nieznacznie, sposób ASP jest jedynym zdatnym do istotnego zmniejszenia lub usunięcia lipidów błony komórkowej. Sposób ASP dostarcza także produktu o niskiej zawartości lipidów lecz stale zachowującego funkcjonalność zawartych w nim białek. Sposób ASP umożliwia stosowanie otrzymanych białek w szerokiej gamie zastosowań w produktach żywnościowych i dodatkach do produktów żywnościowych, ze względu na zachowywanie funkcjonalności białek.

Sposób konwencjonalny Uwaga X=2-6 Fig 2

189 495

41665MJJ

Uwaga: X=2-6

Ulepszony sposób konwencjonalny

FIG. 3

189 495

41665/WJ | Głowa | | Patroszenie ( | Filetowanie | |~ Płukanie wodą |

Sposób ASP

FIG. 4

189 495

Schemat ogólny sposobu ASP

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób odzyskiwania kompozycji bogatej w białko wolnej od lipidów błony komórkowej, z tkanki mięśni zwierzęcych, zdolnej do tworzenia żelu, polegający na tworzeniu kwaśnego ciekłego wodnego roztworu bogatego w białko z rozdrobnionej postaci tkanki mięśni zwierzęcych i wodnej ciekłej kompozycji i obróbce tego roztworu, znamienny tym, że

   - tworzy się ciekły wodny roztwór bogaty w białko mający pH 2,5 - 3,5, z rozdrobnionej postaci tkanki mięśni zwierzęcych i ciekłej wodnej kompozycji, która nie rozkłada białka kompozycji bogatej w białko, mającej pH niższe niż lub równe 3,5, który to roztwór ma stosunek ilości cieczy wodnej do masy tkanki mięśni wyższy niż 7:1 lecz nie wyższy niż 20:1, i

   - wiruje się ten roztwór z wytworzeniem układu wielofazowego obejmującego lżejszą ciekłą fazę wodną zawierającą większość białka i cięższą drugą fazę zawierającą lipidy błony komórkowej, oddziela się ciekłą fazę wodną, zawierającą większość białka, od drugiej fazy przez dekantację, i odzyskuje się z ciekłej fazy wodnej kompozycję bogatą w białko, zdolną do tworzenia żelu, korzystnie przez wytrącanie i ewentualnie kompozycję suszy się lub poddaje frakcjonowaniu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że tkankę mięśni zwierzęcych w postaci rozdrobnionej zawiesza się wstępnie w roztworze wodnym mającym pH pomiędzy 5,0 i 5,5.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wytrącanie kompozycji bogatej w białko przeprowadza się przez podnoszenie pH ciekłej fazy wodnej, po oddzieleniu od niej drugiej fazy zawierającej lipidy błony komórkowej, do wartości pomiędzy 5,0 i 5,5.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że obejmuje etap frakcjonowania kompozycji bogatej w białko zawartej w ciekłej fazie wodnej po oddzieleniu od niej drugiej fazy zawierającej lipidy błony komórkowej.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 4, znamienny tym, ze stosuje się tkankę mięśni zwierzęcych, która jest tkanką mięśni ryb.
6. 6. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że stosuje się tkankę mięśni ryb, która jest tkanką mięśni ryb pelagicznych.
7. 7. Sposób według dowolnego z zastrz. 1 albo 2, albo 4, znamienny tym, że jako tkankę mięśni zwierzęcych stosuje się tkankę mięśni kurczaków.
8. 8. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, pH podnosi się przy pomocy kompozycji zawierającej polifosforan.
9. 9. Sposób według dowolnego z zastrz. 1 albo 2, albo 4, znamienny tym, że ciekłą wodną kompozycję mającą pH niższe niż lub równe 3,5 wytwarza się za pomocą kwasu cytrynowego.
10. 10. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 4, znamienny tym, że obojętną fazę lipidową także oddziela się od ciekłej fazy wodnej.
11. 11. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pH wytrąconej bogatej w białko kompozycji podnosi się do obojętnego.
12. 12. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że ciekły wodny roztwór bogaty w białko wytworzony z tkanki mięśni zwierzęcych i ciekłej wodnej kompozycji ma stosunek ilości cieczy wodnej do ciężaru tkanki wyższy niż 9:1 lecz nie wyższy niż 20:1.

    189 495