PL198138B1 - Sposób odzyskiwania niezhydrolizowanej kompozycji bogatej w białko zwierzęce oraz kompozycja bogata w białko odzyskana ze zwierzęcej tkanki mięśniowej tym sposobem - Google Patents

Abstract

1. Sposób odzyskiwania ze zwierz ecej tkanki mi esniowej niezhydrolizowanej kompozycji bogatej w bia lko zwierz ece, któr a mo zna przeprowadzi c w posta c zelu, zawieraj acej bia lka miofibrylarne oraz sarkoplazmatyczne, zasadniczo wolnej od miofibryli i sarkomerów oraz zawieraj acej bia lka b lonowe i lipidy tej zwierz ecej tkanki miesniowej, znamienny tym, ze zwierz ec a tkank e mi esniow a, mi esn a lub rybn a, miesza si e z wodnym kwa snym roztworem o pH mniejszym lub równym 3,5 w proporcji obj eto sci wodnego kwa snego roztworu do ci ezaru zwierz ecej tkanki mi esniowej, przy której z wytwa- rza si e ciek ly wodny roztwór bogaty w bia lka i zachodzi solubilizacja bia lka miesni zwierz ecej tkanki mi esniowej, i z ciek lego wodnego roztworu bogatego w bia lko odzyskuje si e kompozycj e bogat a w bia lko, która mo ze by c przeprowadzona w posta c zelu i jest zasadniczo wolna od miofibryli i sar- komerów oraz zawiera bia lka b lonowe i lipidy tej tkanki zwierz ecej, bez etapu usuwania lipidów. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób odzyskiwania ze zwierzęcej tkanki mięśniowej niezhydrolizowanej kompozycji bogatej w białko zwierzęce, którą można przeprowadzić w postać żelu, zawierającej białka miofibrylarne oraz sarkoplazmatyczne, zasadniczo wolnej od miofibryli i sarkomerów oraz zawierającej białka błonowe i lipidy tej zwierzęcej tkanki mięśniowej oraz kompozycja bogata w białko odzyskana ze zwierzęcej tkanki mięśniowej tym sposobem.

Istnieje zainteresowanie rozszerzaniem zastosowania białek z mięśni jako pożywienia, z powodu ich funkcjonalnych i odżywczych właściwości. Lepsze zastosowanie tego surowca jest szczególnie istotne w przypadku dojrzałego albo mrożonego nieprzerobionego surowca, który jest mniej wartościowy z powodu utraty właściwości funkcjonalnych białka. Uważa się obecnie, że tkanka mięśniowa wykorzystywana jako pożywienie musi być świeża a nie mrożona albo dojrzała/stara. Powszechną praktyką handlową jest raczej przetwarzanie świeżo złowionych ryb na pokładzie statku jeszcze na morzu, niż ich transportowanie albo chłodzenie na czas transportu przed obróbką na lądzie. Dojrzewanie albo mrożenie ryby obniża właściwości funkcjonalne białek tkanki. Właściwościami funkcjonalnymi uznawanymi przez większość specjalistów z technologii żywności są rozpuszczalność, zdolność zatrzymywania wody, żelowanie, zdolność wiązania tłuszczu, stabilizacja piany i właściwości emulgacyjne.

Koncentraty białek z tkanki mięśniowej, zwłaszcza z ryb, wytwarza się przez hydrolizę. Podejście to polepszyło pewne właściwości funkcjonalne, w szczególności rozpuszczalność, co umożliwia ich zastosowanie w wytwarzaniu zup. Jednakże, podejście to niszczy inne właściwości funkcjonalne, takie jak zdolność do tworzenia żelu.

Jednym z procesów, który jest z sukcesem stosowany w stabilizacji pożywienia białkowego jest proces wytwarzania „surimi. Ten konwencjonalny sposób zastosowano pierwotnie wobec ryb, jakkolwiek istnieją pewne podejścia do wytworzenia produktów przypominających surimi z surowców takich, jak mechanicznie pozbawiona kości miazga z drobiu. Podczas wytwarzania surimi, świeże mięśnie są miażdżone i płukane różną ilością wody przez różną ilość razy. Jest to zależne od lokalizacji fabryki oraz produktu, jaki chce się uzyskać z konkretnego gatunku mięsa. Wodę można zastosować w stosunku od około 2 części wody na jedną część ryby aż do około 5 części wody na 1 część ryby; zwykle około 3 części wody na 1 część ryby. Liczba płukań może się zmieniać, zasadniczo od 2 do 5, ponownie, w zależności od surowca, otrzymywanego w procesie produktu i dostępności wody. 20 do 30% białek mięśni ryby ulega rozpuszczeniu podczas płukania zmiażdżonych mięśni w wodzie. Te rozpuszczalne białka, znane jako białka sarkoplazmatyczne nie są zasadniczo odzyskiwane z wody podczas procesu. Jest to niepożądana strata, ponieważ białka sarkoplazmatyczne są przydatne jako pożywienie. Płukany, mielony produkt zawierający białko w postaci stałej stosuje się do wytworzenia żelów białkowych. Oryginalnie, stosowano to w Japonii w celu wytworzenia „kamaboko. Kamaboko jest popularną kiełbasą rybną, w której płukane mielone mięso jest podgrzewane do momentu żelowania. Obecnie uważa się, że konieczne jest dodanie substancji krioochronnej do płukanej, mielonej ryby przed zamrożeniem, w celu zapobieżenia denaturacji białka. Typowa mieszanina krioochronna obejmuje około 4% sacharozy, około 4% sorbitolu i około 0,2% tripolifosforanu sodu. Składniki te opóźniają denaturację białka podczas zamrażania, przechowywania w stanie zamrożenia i odmrażania.

Cuq i in., J. Food Sci. 1369-1374 (1995) zaproponowali dostarczenie jadalnych błon do pakowania, opartych na białku miofibrylarnym z ryb. W procesie wytwarzania błon, białko miazgi rybnej płukane w wodzie rozpuszcza się w wodnym roztworze kwasu octowego o pH 3,0 w stężeniu końcowym białka równym 2%. Nie próbowano w tej pracy ponownie ustawić wartości pH zakwaszonych białek, aby przywrócić właściwości funkcjonalne, przy wartościach pH powyżej 5,5. Oprócz tego, zastosowanie kwasu octowego nadaje produktowi silny zapach, który ogranicza jego zastosowanie jako produktu spożywczego.

Shahidi i Onodenalore, Food Chemistry, 53(1995) 51-54, zaproponowali płukanie całego gromadnika pozbawionego kości w wodzie, następnie płukanie 0,5% chlorkiem sodu, a następnie wodorowęglanem sodu. Szereg płukań, w tym wodorowęglanem sodu, powinien usunąć ponad 50% białek mięśni. Zasadniczo wszystkie białka sarkoplazmatyczne powinny być usunięte. Końcową pozostałość dalej płukano w celu usunięcia zalegającego wodorowęglanu. Płukane mięso zawieszano w zimnej wodzie i podgrzewano przez 15 minut w 70°C. Wystarczało to do „ugotowania białek ryby, a więc

PL 198 138 B1 zdenaturowania i zmniejszenia albo usunięcia ich właściwości funkcjonalnych. Nie próbowano przywrócić właściwości funkcjonalnych białek gromadnika.

Shahidi i Venugopal, J. Agricult. Food Chem. 42 (1994) 1440-1448, ujawniają proces poddawania śledzia atlantyckiego płukaniu wodą, a następnie w wodnym roztworze wodorowęglanu sodu. Ponownie, sposób ten usuwa ponad 50% białek mięśni, w tym białek sarkoplazmatycznych. Płukane mięso homogenizowano, zaś pH ustawiano w zakresie od 3,5 do 4,0 kwasem octowym. Oprócz tego, występował niemożliwy do przyjęcia problem zapachu spowodowany ulatniającym się kwasem octowym.

Venugopal i Shahidi, J. Food Sci. 59, 2 (1994) 265-268, ujawniają również podobny sposób traktowania mielonej makreli atlantyckiej. Surowiec płucze się kolejno wodą, roztworem wodorowęglanów i ponownie wodą. Po homogenizacji pH doprowadza się do 3,5 przy użyciu kwasu octowego. Białka precypitowano przy wartości pH większej niż 4 przez podgrzanie materiału do 100°C przez 15 minut. Ujawniono, że „rozpuszczenie białek strukturalnych mięśni ryb wymagało czynników ekstrahujących o sile jonowej powyżej 0,3.

Shahidi i Venugopal, Meat Focus International, październik 1993, str. 443-445, ujawniają proces formowania homogenizowanych dyspersji śledzia, makreli albo gromadnika, w środowiskach wodnych o pH około 3,0. Opisywano, że kwas octowy zmniejsza lepkość dyspersji śledzia, zwiększa lepkość dyspersji makreli z wytworzeniem żelu i precypituje gromadnika. Wszystkie z tych preparatów początkowo płukano wodą i diwęglanem sodu, co powinno usunąć zasadniczą część białek, w tym białek sarkoplazmatycznych.

Chawla i in., J. Food Sci. 61(2), 362-366 (1996), ujawniają sposób traktowania mielonych mięśni leszcza, po płukaniu dwukrotnie wodą i odzyskiwania przez filtrowanie. Mielony produkt rybny miesza się z kwasem winowym, mlekowym, octowym albo cytrynowym, pozostawia się do stwardnienia, a następnie podgrzewa w łaźni z wrzącą wodą przez 20 minut, po czym schładza się z wytworzeniem żelu. To traktowanie wystarcza do denaturacji białek. Etapy płukania w niepożądany sposób usuwają rozpuszczalne sarkoplazmatyczne białka. Ujawniono również, że nie płukane mielone mięso nie zapewniało surimi pożądanej właściwości tworzenia żelu.

Onodenalore i in., J. Aquatic Food Prod. Technol., 5(4) 43-59, ujawniają, że mielone mięśnie rekina są źródłem zakwaszonych kompozycji białka. Mielony produkt płucze się kolejno wodnym roztworem chlorku sodu, wodnym roztworem wodorowęglanu sodu, a następnie wodą, w celu usunięcia substancji metabolicznych. To płukanie w niepożądany sposób powoduje usunięcie białek sarkoplazmatycznych. Mielony produkt odzyskuje się przez filtrowanie. Następnie, mielony produkt zakwasza się do pH 3,5 kwasem octowym, podgrzewa we wrzącej łaźni wodnej, chłodzi i odwirowuje w celu odzyskania drugiego nadsączu. Doprowadzano pH supernatantu do wartości 4-10 stosując NaOH, podgrzewano we wrzącej kąpieli wodnej, gotowano i wirowano aby uzyskać kolejny supernatant. Podgrzewanie dyspersji białka zawierającej mielony produkt powoduje, że 87-94% białek pozostaje w roztworze, podczas gdy podgrzewanie niezakwaszonej dyspersji białka powoduje koagulację białka. Jednakże, podgrzewanie powoduje denaturację białek.

Tak więc, celem wynalazku jest dostarczenie sposobu odzyskiwania znacznej części dostępnego białka mięśniowego ze źródła zwierzęcego, w tym zamrożonego albo dojrzałego, który zastąpiłby wymaganie stosowania świeżych tkanek mięśniowych jako źródła białek mięśni. Pożądane jest również dostarczenie sposobu, który umożliwia zastosowanie źródła białka mięśni, które obecnie jest niedostatecznie wykorzystywane jako źródło pożywienia, jak np. dojrzałe albo zamrożone ryby. Ponadto, pożądane jest dostarczenie takiego sposobu, w którym odzyskuje się zasadniczo całą zawartość białka przetwarzanego surowca spożywczego. Oprócz tego, pożądane jest dostarczenie takiego sposobu, który daje stabilny, funkcjonalny produkt białkowy, który jest szczególnie przydatny do konsumpcji przez ludzi. Taki sposób powinien umożliwiać wydłużenie czasu, w którym można przetwarzać surowce zamiast wymagać rozpoczęcia procesu krótko po zabiciu zwierzęcia. Wynalazek opiera się na nowo odkrytych właściwościach białek miofibrylarnych i sarkoplazmatycznych mięśni, które umożliwiają ich obróbkę w niskim pH, poniżej około 3,5. Tkanki mięśni (ryby albo mięso) rozdrabnia się na cząstki przez miażdżenie albo homogenizowanie z odpowiednią ilością wody i przy pH umożliwiającym solubilizację większej części, korzystnie, zasadniczo całości dostępnego białka. Solubilizację przeprowadza się przy niskim pH poniżej około 3,5, ale nie tak niskim, aby spowodować zasadnicze zniszczenie białek, korzystnie pomiędzy około 2,5 i około 3,5. Podczas etapu solubilizacji, struktury miofibrylarne i sarkomeryczne ulegają zasadniczo całkowitemu przekształceniu w rozpuszczone białko, tak że otrzymany pro4

PL 198 138 B1 dukt końcowy, jak opisany wyżej, jest zasadniczo pozbawiony struktur miofibrylarnych i sarkomerycznych. Proces ten różni się od konwencjonalnego sposobu wytwarzania surimi tym, że większość białek nigdy nie ulega rozpuszczeniu w procesie konwencjonalnym. W konwencjonalnym sposobie wytwarzania surimi, białka miofibrylarne są po prostu wypłukiwane z wodą, którą się delikatnie alkalizuje w celu usunięcia substancji rozpuszczonych w wodzie, co prowadzi do zmniejszenia jakości produktu. Niestety, ten konwencjonalny sposób prowadzi również do utraty rozpuszczalnych w wodzie białek sarkoplazmatycznych.

Według wynalazku Sposób odzyskiwania ze zwierzęcej tkanki mięśniowej niezhydrolizowanej kompozycji bogatej w białko zwierzęce, którą można przeprowadzić w postać żelu, zawierającej białka miofibrylarne oraz sarkoplazmatyczne, zasadniczo wolnej od miofibryli i sarkomerów oraz zawierającej białka błonowe i lipidy tej zwierzęcej tkanki mięśniowej, znamienny tym, że zwierzęcą tkankę mięśniową, mięsną lub rybną, miesza się z wodnym kwaśnym roztworem o pH mniejszym lub równym 3,5 w proporcji objętości wodnego kwaśnego roztworu do ciężaru zwierzęcej tkanki mięśniowej, przy której z wytwarza się ciekły wodny roztwór bogaty w białka i zachodzi solubilizacja białka mięśni zwierzęcej tkanki mięśniowej, i z ciekłego wodnego roztworu bogatego w białko odzyskuje się kompozycję bogatą w białko, która może być przeprowadzona w postać żelu i jest zasadniczo wolna od miofibryli i sarkomerów oraz zawiera białka błonowe i lipidy tej tkanki zwierzęcej, bez etapu usuwania lipidów.

Korzystnie rozdrobnioną zwierzęcą tkankę mięśniową początkowo zawiesza się w roztworze wodnym o pH od 5,0 do 5,5.

W korzystnym wykonaniu wynalazku sposób obejmuje etap frakcjonowania kompozycji bogatej w białko w wodnym ciekłym roztworze bogatym w białko.

W korzystnym sposobie pH wodnego ciekłego roztworu bogatego w białko wynosi od 2,5 do 3,5.

W kolejnym korzystnym sposobie ciekły wodny roztwór o pH niższym lub równym 3,5 wytwarza się przy użyciu kwasu cytrynowego.

Korzystnie kompozycję bogatą w białko odzyskuje się z roztworu wodnego przez precypitację, korzystnie pH kompozycji bogatej w białko podwyższa się do pH neutralnego, a precypitację kompozycji bogatej w białko korzystnie przeprowadza się przez podwyższenie pH ciekłego wodnego roztworu bogatego w białka do wartości 5,0 - 5,5.

Korzystnie sposób obejmuje etap suszenia kompozycji bogatej w białko odzyskanej w etapie precypitacji.

W korzystnym sposobie precypitacji pH podwyższa się kompozycją zawierającą polifosforan.

W korzystnym wykonaniu sposobu odzyskana kompozycja bogata w białko, która może być przeprowadzona w żel, zawiera przynajmniej 8% aż do 30% wagowych białek sarkoplazmatycznych w odniesieniu do całkowitego ciężaru białka.

W kolejnym korzystnym sposobie odzyskana kompozycja bogata w białko, która może być przeprowadzona w żel, zawiera przynajmniej 18% do 30% wagowych białek sarkoplazmatycznych w odniesieniu do całkowitego ciężaru białka.

W korzystnym sposobie wodny ciekły roztwór bogaty w białko charakteryzuje się stosunkiem objętości wodnego roztworu kwasu do ciężaru tkanki powyżej 7:1.

W równie korzystnym sposobie wodny ciekły roztwór bogaty w białko charakteryzuje się stosunkiem objętości wodnego roztworu kwasu do ciężaru tkanki powyżej 9:1.

Korzystnie wodny ciekły roztwór bogaty w białko ma moc jonową poniżej 200 mM.

Korzystnie wodny ciekły roztwór bogaty w białko podgrzewa się, aby zniszczyć obecne w nim patogeny i enzymy.

W kolejnym korzystnym sposobie do wodnego ciekłego roztworu bogatego w białko dodaje się przeciwutleniacz.

Korzystnie zwierzęcą tkanką mięśniową jest rybna tkanka mięśniowa, korzystnie także kurza tkanka mięśniowa.

Rozerwaną tkankę mięśniową można zmieszać z wodnym roztworem, otrzymując pH zwykle pomiędzy około 5,0 a 5,5. Mieszanie takie prowadzi się celu otrzymania zawiesiny cząstek mięśniowych, które można łatwiej traktować przed rozpuszczeniem białek w następnym etapie obróbki przy niskim pH w celu wytworzenia roztworu o odpowiednio niskiej lepkości, tj. nie żelu, który można łatwo przetwarzać. Przez przeprowadzenie tego ewentualnego wstępnego etapu przy pH pomiędzy około 5,0 i 5,5, otrzymuje się homogenną zawiesinę w której białka nie zatrzymują nadmiernej ilości wody. Tak więc, w procesie przetwarzane są zmniejszone objętości wody, które

PL 198 138 B1 muszą być poddawane odpowiedniemu traktowaniu w celu osiągnięcia żądanego pH w następnym etapie solubilizowania.

Rozpuszczone białka z etapu traktowania przy niskim pH poddaje się precypitacji, np. przez podwyższenie pH do od około 5,0 do około 5,5, dodanie soli, kombinację dodania soli i zwiększenia pH, zastosowanie koprecypitanta, takiego jak polimer polisacharydowy albo temu podobne, w celu odzyskania nierozpuszczalnego produktu białkowego zawierającego białka miofibrylarne i znaczną część białek sarkoplazmatycznych - oryginalnych białek tkanki mięśniowej. Produkt białkowy może zawierać białka błonowe występujące w oryginalnym źródle zwierzęcym. Również, jak podano wyżej, precypitowane białko jest zasadniczo wolne od tkankowych struktur miofibrylarnych i sarkomerycznych. Tkanki miofibrylarne i sarkomeryczne obejmują pasma tkanki albo części struktur włóknistych, które można dojrzeć pod mikroskopem. Miofibryle i sarkomery są wytworzone głównie z białek. Możliwe jest prowadzenie takiego procesu przez płukanie tkanki mięśniowej w celu otrzymania wodnego roztworu białek sarkoplazmatycznych. Roztwór ten traktuje się przy niskim pH jak to podano wyżej, a następnie precypituje się jak podano wyżej w obecności białka miofibrylarnego. E Ten etap precypitacji nie jest konieczny i trzeba go prowadzić w celu odzyskania produktu białkowego. Produkt białkowy można traktować bezpośrednio, bez podnoszenia pH np. przez precypitowanie solą, polimerem itp. Można go suszyć rozpryskowo do zastosowania, przykładowo w kwaśnych produktach spożywczych. Możliwe jest również traktowanie w celu polepszenia właściwości funkcjonalnych roztworu niskim pH bogatego w białka o kompozycją kwaśnych enzymów proteolitycznych albo prowadzić frakcjonowanie białka.

Kompozycja precypitowanego białka odzyskanego w warunkach wysokiego pH można dalej przetwarzać wytwarzając produkt spożywczy. Takie dalsze przetwarzanie może obejmować liofilizację, zamrażanie z dodatkiem albo bez dodatku kompozycji krioprotekcyjnych. Można taki proces prowadzić z albo bez podwyższania pH albo żelowania przez podwyższenie pH.

Krótki opis figur

Na Fig. 1 przedstawiony jest ogólny schemat ilustrujący sposób według wynalazku.

Na Fig. 2 przedstawiony jest schemat konwencjonalnego sposobu według stanu techniki.

Na Fig. 3 przedstawiony jest schemat ulepszonego konwencjonalnego sposobu według stanu techniki

Na Fig. 4 przedstawiony jest schemat korzystnego sposobu według wynalazku.

Mięśnie zwierząt rozdrabnia się do cząstek, np. przez mielenie, homogenizację itp. Jako ewentualny etap wstępny wykorzystywany w sposobie według wynalazku, tkankę mięśniową zwierząt jako źródło białka mieli się i miesza z ośrodkiem wodnym o pH poniżej około 3,5 w stosunku objętości ośrodka wodnego do ciężaru tkanki, który nie powoduje nadmiernej lepkości, która utrudnia odzyskiwanie białka. Na skutek tych warunków niskiego pH, roztwór białka pozbawiany jest zasadniczo miofibrylli i sarkomerów. Źródło mięśni zwierzęcych może być świeże, dojrzałe albo zamrożone. Zwykle, stosunek objętości ośrodka wodnego do ciężaru tkanki jest większy niż około 7:1, korzystnie większy niż 9:1. Można wykorzystać niższe proporcje objętości ośrodka wodnego do ciężaru tkanki, zależnie od gatunku będącego źródłem tkanki mięśniowej, gdy źródło zwierzęcej tkanki mięśniowej wykazuje zmniejszoną tendencję do żelowania w niskich proporcjach. Przez zastosowanie tych warunków pH i stosunku ośrodka wodnego do ciężaru tkanki, składnik białkowy tkanki ulega rozpuszczeniu w ośrodku wodnym bez żelowania kompozycji na tym etapie. pH nie powinno być na tyle niskie, aby zniszczyć zasadniczą część białka w okresie gdy białko znajduje się w roztworze, tj. poniżej około pH 1,0. Denaturacja i hydroliza białka są również funkcjami temperatury i czasu w roztworze, przy czym podwyższona temperatura i przedłużony okres w roztworze ułatwia denaturację białka i hydrolizę. Tak więc, pożądane jest obniżenie temperatury roztworu i skrócenie czasu przebywania białka w roztworze, szczególnie gdy osiąga się niskie pH białka, przykładowo 2,0 albo niżej. Wodne kompozycje mogą również zawierać składniki, które wpływają na brak degradacji albo hydrolizy białka w roztworze, takie jak sole, przykładowo chlorek sodu itp. Siła jonowa roztworu powinna być utrzymywana poniżej około 200 mM w celu uniknięcia precypitacji białka, gdy nie jest to pożądane.

W ewentualnym etapie wstępnym, rozerwana zwierzęca tkanka mięśniowa jest mieszana z kwaśnym roztworem wodnym do pH około 5,0 do 5,5. Następnie, pH mieszaniny obniża się przy użyciu kwaśnego wodnego roztworu, jak to opisano wyżej, w celu rozpuszczenia białka. Stwierdzono, że ten wstępny etap mieszania zapewnia roztwór białka o zmniejszonej lepkości w opisanym wyżej etapie traktowania niskim pH, a w ten sposób, ułatwia przetwarzanie odzyskiwanego białka.

PL 198 138 B1

W tym momencie, rozpuszczoną kompozycję można ewentualnie frakcjonować, w celu odzyskania konkretnej pożądanej frakcji białek, albo otrzymania pożądanej frakcji jeżeli to pożądane, przez chromatografię ekskluzyjną albo inne techniki oparte na właściwościach białek innych niż wielkość cząsteczek, ponieważ materiał jest rozpuszczony w roztworze o niskiej lepkości. Alternatywnie, białko w roztworze można odwadniać, przykładowo, przez suszenie rozpryskowe, wytwarzając funkcjonalne białko do zastosowania w kwaśnych produktach spożywczych, takich jak sosy sałatkowe, majonez, galaretki i dodatki odżywcze do soków owocowych, napojów gazowanych itp. Ten punkt procesu zapewnia wygodny czas do traktowania rozpuszczonych białek kwaśnymi enzymami proteolitycznymi, jeżeli to pożądane, w celu modyfikacji białek poprawiającej ich właściwości funkcjonalne, jeżeli jest to pożądane. W niskim pH może zachodzić w ograniczonym stopniu proteoliza. Ta proteoliza zależy od czasu, temperatury oraz konkretnych wartości pH.

Odzyskany roztwór bogaty w białka/zawiesina koloidalna może być doprowadzona do pH, w którym całe białko precypituje, jak np. od około 5,0 do około 6,5. pH wahać się będzie od około 5,0 do około 5,5, zwykle od około 5,3 do około 5,5. Białko ponownie można odzyskiwać przez odwirowanie albo przy użyciu polimerowej substancji precypitującej, np. polisacharydu albo ich kombinacji itp. Odzyskiwane są nie tylko białka miofibrylarne i cytoszkieletu, ale również frakcja rozpuszczalnych białek sarkoplazmatycznych, którą uprzednio rozpuszczono w pH obniżonym poniżej około 3,5, ale nie osobno odzyskane jest również precypitowane przez podwyższenie pH do od około 5,0 do około 5,5. Odzyskiwanie białek sarkoplazmatycznych nie jest obserwowane, gdy próbkę redukuje się bezpośrednio w pH około 5,5 i odwirowuje. Konieczne jest osiągnięcie warunków niskiego pH, a następnie powrót do warunków pH, w których białko precypituje, w celu zapobieżenia utraty białek. Gdy wstępnie nie osiągnie się niskiego pH, utrata białka wynosi od około 20% do około 30% początkowej ilości białka, głównie z powodu utraty białek sarkoplazmatycznych. Precypitowane białko oddzielane jest od wodnej kompozycji ciekłej, która zawiera rozpuszczalne w wodzie zanieczyszczenia takie jak metabolity niskocząsteczkowe, cukry, fosforany i/lub nukleotydy. Alternatywnie, precypitację białka można osiągnąć dzięki precypitującym polimerom, takim jak polisacharydy, naładowane polimery, morskie hydrokoloidy, w tym alginiany i karagen itp. same albo w kombinacji z wirowaniem. Oprócz tego, jak podano wyżej, precypitację można osiągnąć przez dodanie soli albo przez kombinację kontrolowania pH i dodanie soli. Zwiększone odzyskiwanie białek może być spowodowane zmianami cząsteczkowymi w białkach sarkoplazmatycznych, ponieważ stają się one nierozpuszczalne w tym pH albo mogą się łatwiej wiązać z białkami miofibrylarnymi albo cytoszkieletu, z powodu zmian molekularnych w tych ostatnich. Alternatywnie, możliwe jest, że otworzenie białek miofibrylarnych i cytoszkieletu zapewnia więcej miejsc wiązania dla białek sarkoplazmatycznych.

W każdym ze zjawisk, twórcy stwierdzili, że traktowanie roztworu białka w warunkach niskiego pH polepsza właściwości białek. To obserwowane ulepszenie pozwala zastosować dojrzałą/starą albo zamrożoną tkankę mięśniową jako materiał wyjściowy w sposobie według wynalazku. Oprócz tego, w sposobie według wynalazku można zastosować świeżą tkankę mięśniową.

Wielkość przy jakiej pH osiąga optimum precypitacji może wywierać działanie na rodzaj oddziaływania zbieranych białek. Gwałtowna zmiana pH przez bezpośrednie dodanie zasady może spowodować powstanie zagregowanej masy białek, podczas gdy powolna zmiana pH, przykładowo, osiągnięta przez dializę, może umożliwić swoiste wiązanie się białek z białkami z którymi normalnie są powiązane w miofibrylach.

W celu obniżenia pH można zastosować dowolny kwas, który nie zanieczyści w sposób niepożądany produktu końcowego, jak np. kwas cytrynowy, kwas jabłkowy, kwas winowy itp. albo kwasy mineralne, takie jak kwas solny albo siarkowy itp., albo ich mieszaniny. Kwas cytrynowy, który ma korzystne wartości pKa jest korzystny w sposobie według wynalazku. Kwas cytrynowy zapewnia odpowiednią pojemność buforową przy pH 3 i pH 5,5, a następnie można zastosować kwas solny w celu obniżenia pH do odpowiedniego punktu. Kwasy o istotnych właściwościach drażniących, które nadają niepożądany zapach, takie jak kwas octowy albo masłowy są niepożądane. Podobnie, w celu podwyższenia pH można zastosować dowolną zasadę. Korzystne jest dodanie polifosforanu, ponieważ działa on jako przeciwutleniacz i polepsza właściwości funkcjonalne białek mięśni.

Precypitowane białko można ewentualnie traktować na wiele sposobów. Przykładowo, jego pH można podnieść do obojętnego, dodać substancję krioprotekcyjną i zamrozić, tworząc typowe „surimi. Surimi wytworzone tym sposobem mają doskonałą jakość funkcjonalną. Wielkość „true strain (miara jakości białka) wynosiła 2,8 dla dorsza i 2,6 dla białego mięsa ze źródła zwierzęcego. Produkt

PL 198 138 B1 miał obniżoną zawartość lipidów. Precypitowane białko można odwadniać po dodaniu czynników współcześnie stosowanych w przetwórstwie surimi, takich jak skrobia, w celu zapobieżenia agregacji białek, takich jak, choć nie wyłącznie, ujemnie naładowanych związków do zastosowania w wytwarzaniu produktów takich jak żele, emulgatory i substancje zwiększające lepkość. Precypitowane białko można ponownie zakwaszać do pH od około 2,5 do około 3,5, stosując mniejszą objętość cieczy, niż uprzednio w celu zatężenia białka przed odwodnieniem. Zapewnia to oszczędność energii w etapie odwadniania. Oprócz tego, odzyskaną kompozycję białek można frakcjonować w celu pozyskania białek składowych. Powstały produkt jest przydatny jako składnik w produktach takich jak opisane wyżej.

Wykorzystując tkankę mięśniową zwierząt, która jest względnie bogata w tłuszcz, oleje i/lub lipidy, tłuszcz, olej i/lub lipidy mogą pozostać z precypitowanym białkiem, co może ułatwić degradację, głównie przez utlenianie, produktu bogatego w białko. Tak więc produkt bogaty w białko można przechowywać w próżni, zamrożony, dodawać do niego przeciwutleniacza, takiego jak kwas izoaskorbinowy, kwas askorbinowy, gallanian propylu, tokoferole itp.

Wynalazek stanowi ulepszenie w stosunku do stanu techniki przez to że:

1. Jako surowiec do kompozycji można zastosować dojrzałą/starą albo zamrożoną tkankę mięśniową, co umożliwia zaplanowanie procesu w pożądanym okresie czasu. Nie jest konieczny w sposobie według wynalazku wymóg świeżości produktu jako materiału wyjściowego. Zdolność sposobu według wynalazku do wykorzystania nieświeżej albo zamrożonej ryby jest bardzo istotna dla floty poławiającej ryby i umożliwia zastosowanie przetwórni położonych na lądzie do przeprowadzenia sposobu według wynalazku ponieważ eliminuje konieczność zastosowania świeżej ryby, co było konieczne do tej pory.

2. Sposóbwedług wynalazku zapewnia zwiększonyuzysk białka. Ponad okooo 90% białka zwykle otrzymuje się z tkanek mięśni jasnych, podczas gdy w stanie techniki podobne sposoby zapewniały około 60% odzysku białek. W niektórych przypadkach, uzysk otrzymanego białka sposobem według wynalazku wynosił około 95%.

3. Ulepszony uzysk białka jako produktu oznacza, że występuje niższy stosunek uzyskanego białka do usuniętej zużytej wody, tak więc ilość wody odpadowej stanowiącej zanieczyszczenie środowiska jest obniżona.

4. Kolor produktu otrzymanego sposobem według wynalazku jest znacznie poprawiony w stosunku do koloru produktów według stanu techniki. Kolor obecnie wytwarzanego surimi z ryb pelagialnych jest zwykle szarawy, o najwyższej wartości w skali Hunter'a wynoszącej „b. Biały kolor równie dobry, albo lepszy, niż surimi najwyższej jakości wytworzone z chudych ryb o białym mięsie, sposobem według stanu techniki otrzymuje się sposobem według wynalazku z białego mięsa makreli jako źródła białka zwierzęcego. Jako materiał wsadowy procesu, mięso makrel z ryb przechowywanych 2 do 3 dni na lodzie, zwykle zapewnia produkt uzyskany sposobem według wynalazku o wartościach „L, „a, „b wielkości, odpowiednio, 78,4, -0,89 i 2,0, o wskaźniku białości wynoszącym 78,3 albo więcej.

5. W sposobach według stanu techniki większość białek mięśni tesS nierozpuszczalna podczas procesu. Sposób według wynalazku rozpuszcza około 98% białek mięśni. Skraca to czas procesu, ułatwia sposób kontrolowania procesu i czyni proces możliwym do adaptacji do ciągłego przetwarzania.

6. Oczywistym zastosowaniem sposobu według wynalazku jesl: wykorzystanie materiałów, które nie są dostępne obecnie do konsumpcji przez człowieka, z powodu ich niestabilności i niepożądanych właściwości organoleptycznych. Stabilność można polepszyć sposobem według wynalazku, stosując kompozycje zwiększające stabilność, takie jak przeciwutleniacze itp. Przykładami zastosowania niniejszego wynalazku są małe ryby gatunków pelagialnych takich jak: śledź, jak również makrela, śledź amerykański, gromadnik, sardele, sardynki, itp., jako surowce, które do tej pory nie są w pełni wykorzystywane albo stosuje się je głównie jako rybę przemysłową, nie do konsumowania przez ludzi. Około połowy obecnie poławianych ryb nie jest wykorzystywane do spożycia przez ludzi. Sposób, który powoduje wytworzenie dopuszczalnego stabilnego koncentratu białka do zastosowania konsumpcyjnego u ludzi stanowi istotną „wartość dodaną zastosowania tego materiału, jak również istotny wkład w światową dostępność pokarmu. Przykładowo, oszacowany roczny uzysk makreli, śledzia amerykańskiego i śledzia, dostępnego u atlantyckich wybrzeży USA wynosi 5 miliardów funtów (około 2,26 miliardów kg). Sposób według wynalazku można również zastosować w przetwórstwie mięsa, które pochodzi od hodowanych ryb, po pobraniu z nich filetów. Ten materiał obecnie nie jest stosowany jako pożywienie dla człowieka. Re8

PL 198 138 B1 prezentatywne odpowiednie źródła białka zwierzęcego do sposobu według wynalazku obejmują filety rybne, dekapitowane i sprawione ryby, w tym ryby pelagialne, skorupiaki, np. kryl, mięczaki, np. kalmary albo kurczę, wołowina, cielęcina, baranina itp. Przykładowo, znaczne ilości mięsa kurcząt o mechanicznie usuniętych kościach wytwarza się obecnie ze szkieletów ptaków po usunięciu części kurcząt w celu sprzedaży. Sposób według wynalazku może wykorzystywać takie części kurcząt do wytworzenia wysokobiałkowego produktu przydatnego do ludzkiego spożycia. Inne niedostatecznie wykorzystywane źródła tkanki mięśniowej, możliwe do wykorzystania w sposobie według wynalazku obejmują antarktycznego kryla, który jest dostępny w dużych ilościach ale trudny do przekształcenia w pożywienie człowieka, z powodu jego niedużych rozmiarów. Sposób może również wykorzystywać większość niestabilnych albo niskiej jakości tkanki mięśniowej.

Konkretny przykład wykorzystania rozwiązań według wynalazku, obejmuje liczne etapy, w tym etapy niekonieczne. W pierwszym etapie, źródło białka zwierzęcego miażdży się wytwarzając kompozycję cząstek o znacznym polu powierzchni, co ułatwia dalszą obróbkę. W ewentualnym drugim etapie, mielone mięso można płukać wodą, zwykle od około 1 do 9 albo więcej objętości wody, w oparciu o ciężar mielonego źródła mięśniowego. Przy wykorzystywaniu ewentualnego etapu płukania, frakcja rozpuszczalna w cieczy jest oddzielana od frakcji nierozpuszczalnej, np. przez wirowanie, przy czym frakcja nierozpuszczalna jest przetwarzana dalej. Frakcja ciekła zawiera solubilizowane białka i lipidy. O ile ten etap płukania usuwa niepożądane lipidy, również niekorzystnie usuwa białka, szczególnie białka sarkoplazmatyczne. Odzyskaną frakcję wody bogatej w białko można wprowadzić do procesu poniżej, w celu dalszej obróbki frakcji nierozpuszczalnej z etapu płukania, w taki sposób, że rozpuszczalną w cieczy frakcję można odzyskać. Mielone źródło białka zwierzęcego poddaje się pulweryzacji z wodą, która również zawiera kwaśny roztwór. Stosując kwas cytrynowy w celu otrzymania pH jak od około 5,3 do około 5,5 uzyskuje się drobne cząsteczki, które ułatwiają ich solubilizację w kolejnym etapie, w którym pH kompozycji jest redukowane. Podczas przeprowadzania tego etapu w pH od około 5,3 do około 5,5, minimalizuje się albo unika niepożądanego pęcznienia kompozycji.

Kompozycję pulweryzowanej, bogatej w białko kompozycji miesza się z kwaśnym roztworem wodnym w celu obniżenia pH poniżej około 3,5, ale nie na tyle dużo, aby wywołać istotne zniszczenia w białku, jak do około 2,0 albo nawet do około 1,0. Odpowiednimi kwasami są takie, które nie wywołują istotnego zniszczenia białka i nie powodują toksyczności produktu końcowego. Reprezentatywne, przydatne kwasy obejmują kwas solny, kwas siarkowy itp. Ten etap procesu przeprowadzony w niskim pH stanowi kontrast w stosunku do stanu techniki, gdzie warunki pH oscylowały wyżej, w pobliżu pH neutralnego. Powstała kompozycja obejmuje roztwór o niskiej lepkości, w którym zasadniczo wszystkie białka ze źródła zwierzęcego są rozpuszczone i zasadniczo pozbawione struktur tkankowych miofibrylarnych i sarkomerycznych.

Następnie, roztwór o niskim pH można frakcjonować, jeżeli to konieczne w celu odseparowania części stałych od frakcji wodnej, przez np. filtrowanie albo dekantację, w celu usunięcia części stałych, np. kości, jeżeli występują. Wodny składnik bogaty w białko odzyskuje się do dalszej obróbki w sposób opisany niżej.

Białko w roztworze o niskiej lepkości traktuje się w celu wytrącenia białek. Białko w roztworze wytrąca się przez podwyższenie pH powyżej około 5,0, korzystnie do około 5,5. Alternatywnie, w celu przeprowadzenia precypitacji stosuje się sól albo precypitujący polimer. Gdy wyżej opisany etap płukania początkowo zmielonej tkanki zostanie wyeliminowany, białka rozpuszczalne w wodzie, w tym białka sarkoplazmatyczne z mielonej tkanki, odzyskuje się na tym etapie. Zwykle, białko sarkoplazmatyczne obejmuje około 20-30% całkowitego białka w oryginalnej tkance. Procesy według stanu techniki nie odzyskują tego białka. O ile początkowy etap płukania usuwa to białko z przetwarzanej tkanki, można je odzyskać w sposobie według wynalazku jak to opisano wyżej. Nawet gdy początkowy etap płukania jest włączony w sposób według wynalazku zaś białko sarkoplazmatyczne odzyskuje się osobno. Sposób według wynalazku zapewnia zasadnicze zalety w stosunku do stanu techniki, ponieważ umożliwia obróbkę białka ze źródła zwierzęcego, w tym źródła bogatego w tłuszcz albo olej, który nie może być obrabiany ze względów ekonomicznych z wytworzeniem pożywienia do spożywania przez ludzi.

Produkt otrzymany sposobem według wynalazku różni się od produktów ze stanu techniki tym, że precypitowane stałe albo ciekłe rozpuszczone produkty otrzymane sposobem według wynalazku są zasadniczo wolne od tkanek miofibrylarnych i sarkomerycznych. W przeciwieństwie, produkty według stanu techniki wytworzone w procesie wytwarzania surimi, zawierają miofibryle i sarkomery. Oprócz

PL 198 138 B1 tego, produkt otrzymany sposobem według wynalazku, który zawiera głównie białka miofibrylarne, może również zawierać istotną ilość białka sarkoplazmatycznego. Białko sarkoplazmatyczne w produkcie białkowym zwykle obejmuje powyżej około 8%, korzystnie powyżej około 15%, zaś najkorzystniej powyżej około 18% wagowych białek sarkoplazmatycznych, do około 30% wagowych całkowitego białka w produkcie.

Precypitowany produkt można zastosować bezpośrednio jako źródło pożywienia. Alternatywnie, precypitowany produkt można dalej obrabiać w taki sposób, jak usuwanie części wody w produkcie przez liofilizację, zamrażanie albo suszenie na gorąco. Powstały produkt jest przydatny jako kompozycja o czystości nadającej się do przemysłu spożywczego, do różnych zastosowań. Produkt można zastosować, przykładowo, w postaci głównej części mięsa sztucznego kraba albo jako dodatek spożywczy, taki jak środek wiążący itp. Oprócz tego, produkt można zastosować jako emulgator, jako środek zagęszczający, jako środek żelujący, środek wiążący wodę itp., w szczególności w produktach spożywczych.

Na Fig. 1 pokazano ogólny sposób według wynalazku obejmujący niektóre ewentualne etapy procesu. W pierwszym etapie źródło zwierzęcego białka mięśni 10 można ewentualnie wprowadzić do konwencjonalnej zimnej prasy albo wirówki itp., etap 12, w którym wsad, taki jak mielona ryba, poddany jest działaniu ciśnienia, w celu oddzielenia wodnej cieczy zawierającej tłuszcz i olej 13 od tkanki stałej 15. Stała tkanka zwierzęca 15 jest następnie mielona w etapie 20, w celu zwiększenia jej pola powierzchni. Alternatywnie, etapy 12 i 20 można zamienić. Mielona tkanka 28 jest pulweryzowana, zaś jej pH obniżane kwaśnym wodnym roztworem do od około 5,0 do około 5,5 w etapie 34. Kompozycja wodna 36 jest mieszana z kwasem w etapie 38 w celu zredukowania pH do od około 3,0 do około 3,5. Bogate w białko ciecze można dodać do etapu 38 w celu ich przetwarzania. Powstałą frakcję 40 bogatą w białko, kieruje się do etapu 58, gdzie jej pH podnosi się do około 5,0 do około 6,5, w celu wywołania precypitacji zasadniczo wszystkich białek w roztworze. Ewentualnie, strumień 56 można traktować np. precypitując solą, polimerem precypitującym albo ich kombinacją itp., zamiast precypitować w etapie 58. Precypitowane białko 60 można dalej przetwarzać w etapie 62 przez, przykładowo, liofilizację, zamrażanie w obecności substancji krioprotekcyjnej albo przez żelowanie.

Poniższy Przykład ilustruje sposób według wynalazku, lecz nie ogranicza jego zakresu.

P r z y k ł a d 1

Przykład ten dostarcza porównania sposobu według wynalazku ze współcześnie stosowanym konwencjonalnym sposobem.

Poniżej zamieszczono opis sposobu opracowanego do zatężania i ekstrakcji białek ze źródeł mięśniowych w sposób umożliwiający zachowanie przez białka ich cech funkcjonalnych (tj. żelowania, emulgacji itp.) w procesie i podczas przechowywania. Nowy korzystny sposób solubilizacji wodnym kwaśnym roztworem/precypitacji według wynalazku (ASP), porównano ze standardową procedurą wytwarzania surimi, jak również niedawnym ulepszeniem konwencjonalnego procesu. Polepszoną procedurę konwencjonalną zaprojektowano w celu otrzymania lepszego żelu o bielszym kolorze i usunięcia większej ilości lipidu, niż przy zastosowaniu konwencjonalnej metody. Diagramy dla trzech procesów przedstawiono na Fig. 2, 3 i 4. We wszystkich trzech procedurach, początkowy etap dekapitacji, sprawiania, ewentualnie filetowania, płukania i mielenia, przeprowadza się przy użyciu standardowego wyposażenia. Po tych początkowych etapach, sposób ASP według wynalazku zasadniczo różni się od dwóch innych procesów. Celem sposobu konwencjonalnego i ulepszonego konwencjonalnego jest utrzymanie białek w warunkach zachowujących ich nierozpuszczalność, równocześnie wypłukując albo usuwając niepożądane składniki rozpuszczalne. Jednakże, powoduje to niepożądaną utratę białka. Stosując proces ASP, warunki dobiera się w ten sposób, aby ułatwić rozpuszczenie wszystkich białek mięśni. Warunkami są pH niższe niż około 3,5, ale nie na tyle niskie aby spowodować zniszczenie białek, oraz siła jonowa niższa niż, albo równa około 200 mM.

Proces konwencjonalny

Podstawowe etapy procesu konwencjonalnego przedstawiono na Fig. 2. Liczba oraz objętość płukań może być zmienna. Mieloną rybę płucze się w schłodzonej wodzie (-6°C) na tyle długo i tylokrotnie, aby usunąć niepożądane składniki. Nadmierne płukanie mięsa może spowodować pęcznienie białek, co zakłóca odwadnianie i szkodzi tworzeniu się żelu. Znaczna część składników rozpuszczalnych w wodzie zostaje usunięta w pierwszym płukaniu, a względnie mało w kolejnych płukaniach. Czas przebywania w wodzie, albo okres zalegania, również określa skuteczność płukania. Wykazano, że dla płukania okres 9-12 minut jest odpowiednio skuteczny. Odwad10

PL 198 138 B1 nianie po każdym z płukań przeprowadza się stosując obrotowe sito. Urządzenie to jest ciągłym obrotowym sitem o otworach wielkości około 1 mm, co umożliwia częściowe odwodnienie. W celu polepszenia odwadniania, do ostatniego płukania można dodać sól. Po ostatnim częściowym odwodnieniu, płukana miazga przepuszczana jest przez rozdrabniacz. W rozdrabniaczu, płukana miazga przeciskana jest przez otwory wielkości 0,5 mm pod wysokim ciśnieniem z koncentrycznego świdra. Rozdrabnianie określane jest jako etap „oczyszczania, gdzie tylko drobno zmielone mięśnie przechodzą przez otwory. Jednakże rozdział nie jest kompletny i część produktu traci się w tym etapie. Część zalegająca w różnych miejscach rozdrabniacza składa się z drobnych kości, fragmentów skóry i ciemnych mięśni, które tworzą cząstki większe niż 0,5 mm. Rozdrabniacz skutecznie usuwa niepożądane, niejadalne fragmenty, ale jego skuteczność nie jest całkowita i część cząstek przechodzi do miazgi. Zawartość wody na tym etapie produkcji wynosi około 90%. Wysoka wilgotność umożliwia skutecznie proces rozdrabniania. W celu zmniejszenia zawartości wilgoci do pożądanych 80%, rozdrobnioną miazgę wprowadza się do prasy śrubowej. Prasa śrubowa, podobnie jak rozdrabniacz, przeciska miazgę przez sito o oczkach wielkości 0,5 mm z użyciem transportu świdrowego, z taką różnicą, że prasa śrubowa działa pod wyższym ciśnieniem. Do odwodnionej miazgi dodaje się substancji krioochronnych, w celu zapobieżenia denaturacji podczas zamrażania i zachowania jej funkcjonalności. Powszechna mieszanina krioochronna obejmuje 4% sacharozy, 4% sorbitolu i 0,2% tripolifosforanu sodu. W końcowym etapie, produkt zamraża się w zamrażarce płytowej, która gwałtowanie zamraża produkt, w celu ochrony białek przed denaturacją, która zachodzi podczas powolnego zamrażania.

Ulepszony sposób konwencjonalny

Trzy główne punkty ulepszonego sposobu konwencjonalnego (Fig. 3) różnią się od procesu konwencjonalnego. Po pierwsze, poprawia on kolor (jasność) produktu, przez zastosowanie etapu „mikronizacji, który zmniejsza wielkość cząstek do 1-2 mikronów. Umożliwia to skuteczniejsze wypłukiwanie składników niepożądanych z tkanki z powodu znacznego pola powierzchni. Po drugie, sposób powoduje rozdrobnienie albo mikronizację tkanki pod próżnią (10 mm Hg) co jak wykazano, skutecznie zmniejsza utlenianie lipidów. Niskie ciśnienie oparów spowodowane próżnią ułatwia również usuwanie składników drobnocząsteczkowych odpowiedzialnych za nieprzyjemny zapach. Po trzecie, etapem procesu powodującym najbardziej dramatyczny efekt polepszenia produktu jest dodanie wodorowęglanu sodu (0,1%) i pirofosforanu sodu (0,05-0,1%) do pierwszego płukania. Związki zwiększają pH pierwszego płukania do około 7,2-7,5, co prowadzi do zwiększenia elastyczności żelu i zmniejszenia zawartości lipidów do około 1%. Jednakże, proces zwiększa ilość białka traconego podczas etapu wypłukiwania. Z powodu etapu mikronizacji, produkt odzyskuje się przez odwirowanie, co pozwala odzyskać niewielkie płukane cząstki tkankowe. Pozostałe etapy krioochrony i zamrażania są podobne do sposobu konwencjonalnego.

Proces kwaśnej solubilizacji /precypitacji (ASP)

Jak wspomniano wyżej, korzystny proces ASP radykalnie różni się od procesu konwencjonalnego i ulepszonego konwencjonalnego, po etapie rozdrabniania tkanki. Całą tkankę homogenizuje się w ośrodku do rozcieńczania. Etap homogenizacji powoduje umieszczenie tkanki mięśniowej (mielonej albo w całości) w roztworze 1 mM kwasu cytrynowego, pH 3,0, korzystnie w stosunku 1 części tkanki na 9 albo więcej części roztworu. Niższy stosunek tkanki do roztworu można zastosować, zależnie od źródła tkanki zwierzęcej, w celu uniknięcia żelowania. Wyposażeniem do homogenizacji, które można zastosować, jest homogenizator Polytron Kinematic, ustawiony na prędkość 76 (1-2 minuty). Procedurę można skalować w górę stosując Urshel Commitrol Model 1700 albo podobne wyposażenie. Po homogenizacji, pH powstałego roztworu wynosi około 5,0 do 5,5. Przy tym pH, które jest bliskie punktu izoelektrycznego wielu białek mięśni, wychwyt roztworu przez białka jest minimalny. Zapobiega to uwadnianiu białek i utrzymuje niską lepkość. Następnie, pH homogenatu obniża się do około 3,5 albo niżej, przy użyciu, choć nie wyłącznie, kwasu solnego (HCl). Zwykle stosuje się 1 M HCl, ale inne kwasy mineralne albo organiczne będą również odpowiednie.

Gdy stosuje się stosunek tkanki do roztworu o niskim pH (< pH 3,5) równy 1:9, powstałe stężenie białka będzie wynosić około 16 mg/ml dla ryby i 22 mg/ml dla kurczęcia. Lepkości tych roztworów mogą być różne, od 5 do 30 mPa x s, zależnie od stężenia białka. W przypadku praktycznie wszystkich badanych tkanek mięśniowych, z użyciem solubilizacji w niskim pH (i sile jonowej), rozpuszczalność białek wynosi około 90-100%.

Na tym etapie procesu, gdy większość białka znajduje się w roztworze, można zastosować procesy takie jak podgrzewanie (w celu zniszczenia ewentualnych patogenów albo enzymów), dodanie

PL 198 138 B1 dodatków (przeciwutleniaczy, składników polimerowych albo sieciujących białko) i/lub frakcjonowanie białek przez chromatografię ekskluzyjną albo ultrafiltrację. Również, ponieważ ośrodki ciekłe są wygodniejsze do posługiwania się nimi niż ciała stałe, transportowanie produktu przy użyciu pomp można przeprowadzić na tym etapie.

W następnym etapie, podwyższenie pH do punktu, w którym białka są mniej rozpuszczalne i precypitują można osiągnąć przy użyciu licznych rodzajów związków alkalicznych. pH podwyższa się przy użyciu 1 M NaOH zgrubnie, a następnie przy użyciu 100 mM NaOH w celu precyzyjniejszego ustalenia. Po ustaleniu pH roztworu, białka można wizualizować jako białe „pasma w roztworze. Pasma zaczynają się pojawiać przy pH około 3,8 i ich ilość znacznie rośnie wraz ze wzrostem pH. Przy wartościach pH wyższych niż pożądane pH, zależnie od źródła tkanki zwierzęcej, roztwór zaczyna gęstnieć i przyjmuje połyskliwy wygląd. Próbki wirowane przy tych wyższych wartościach pH wykazują znaczną ilość (do 40%) białka pozostającego w roztworze, a więc nie odzyskanego. Zbieranie białka osiąga się przez odwirowanie, jednakże białko można otrzymać przez filtrowanie. Zawartość wilgoci w sedymentujących białkach można do pewnego stopnia kontrolować siłą wirowania. Siła wirowania równa 34000-krotnej siły grawitacji powoduje, że białko dorsza atlantyckiego zawiera 78% wilgotności, podczas gdy siła równa 2575-krotnej siły grawitacji (wirówka stołowa) daje próbki o zawartości 84% wilgotności. Sól i polimery naładowane można również wykorzystać do wywołania precypitacji.

Zebrane białko można przetwarzać w standardowe surimi, przez dodanie substancji krioochronnej takiej jak 4% sacharoza, 4% sorbitol i 0,5% tripolifosforan sodu i odpowiednią zasadę taką jak wodorowęglan sodu i/lub wodorotlenek sodu, w celu otrzymania pożądanego pH od 5,5 do około 7,0. Białka z substancją krioochronną zamraża się w zamrażarce płytowej, co stanowi standard w przemyśle.

Proszek białkowy o pH około 3,0 jest przydatny do wytwarzania napojów o zwiększonej zawartości białka, takich jak napoje owocowe albo napoje dla sportowców. W celu zmniejszenia zawartości wilgoci możliwe jest precypitowanie białek w pH 5,5, a następnie ponowne zakwaszanie do pH 3,0 przy użyciu przynajmniej 1/10 pierwotnej objętości. Etap ten przeprowadzono stosując białka dorsza atlantyckiego, przy czym zawartość białka zwiększono z 1% do 6,1% przed wysuszeniem. Proszek ten można również zastosować jako emulgator w produktach takich jak majonez albo sosy do sałatek.

Inny produkt wytworzono przez wysuszenie, pod próżnią, precypitowanego białka z dorsza atlantyckiego, do którego dodano substancji krioochronnej. Proszek uwodniono wytwarzając żel o wartości odkształcającej 1,1, naprężeniu 26,6 kPa i wskaźniku białości 61,2. Wizualnie żel zawierał drobne cząstki twardej tkanki, która mogła być obszarami gdzie białka silniej oddziaływały ze sobą. Włączenie czynników o niskim i wysokim ciężarze cząsteczkowym, jak ujemnie naładowane skrobie albo cukry mogą polepszyć produkt przez wpływ na oddziaływanie białek ze sobą. Związki te można dodać do roztworu w niskim pH przed precypitacją.

Główne różnice pomiędzy procesami

1. Wydajność. Stosując konwencjonalny sposób, uzysk białka wynosił 55-65% przy użyciu miazgi rybnej jako surowca. Podczas etapów płukania, białka miofibrylarne i sarkoplazmatyczne są usuwane, przy czym większość tych białek jest białkami sarkoplazmatycznymi. Znaczna część tych białek ucieka wraz z pierwszym płukaniem. Polepszony konwencjonalny sposób traci dodatkowo białka z powodu zwiększonego pH w pierwszym płukaniu. Opisywano nawet 31% wydajność. W sposobie ASP według wynalazku, uzyskano wyższy odzysk białka. Typową wydajność przy użyciu procesu ASP pokazano w Tabeli 1.

T a b e l a 1. Uzysk białka dla różnych gatunków, przy użyciu procesu ASP

Rodzaj mięśni	Uzysk białka (%)
Pierś kurczęcia	84, 92*, 94
Udo kurczęcia (ciemne)	76
Śledź atlantycki (jasne)	88
Makrela atlantycka (jasne)	91
Dorsz atlantycki	92
Gromadnik (dekapitowany i sprawiony)	63
* odzysk po dodaniu białek „miękkiego żelu

PL 198 138 B1

2. Wartości żelowania. Zasadniczo uważa się, że wartość odkształcająca równa 1,9 jest minimalną wartością konieczną do uzyskania przez żel stopnia AA. Wartość odkształcająca jest miarą spójności i elastyczności uważanych za pożądaną właściwość doskonałego żelu. Tabela 2 opisuje wartości odkształcające wraz z wartością naprężenia dla próbek wytworzonych przy użyciu procesu ASP. Dla porównania, otrzymano wartość odkształcającą równą 1,12 dla surimi z makreli atlantyckiej wytworzonego przy użyciu konwencjonalnego procesu na skalę pół-komercyjną w NOAA Missisipi State University, SeaFood Pilot Plant w Pascagoula, MS.

T a b e l a 2. Własności reologiczne próbek wytworzonych przy użyciu procesu ASP

Ryba (jakość)	Wartość odkształcająca	Naprężenie (kPa)
Dorsz atlantycki (bdb)	2,78±0,91	21,98±2,02
Śledź amerykański (bdb)	2,31±0,22	45,04±11,15
Makrela atlantycka (db)	2,61±0,09	31,11±31,82

Średnia ± odchylenie std.

3. Kolor. Surimi z dorsza atlantyckiego wytworzony przy użycću pr^c^r^^^u ASP był nawee bielszy niż surimi z dorsza atlantyckiego wytworzone w procesie konwencjonalnym o wartości „L 82,3, wartości „a -0,11 i wartości „b równej 2,88. otrzymany wskaźnik białości dla próbki wynosił 82,1, wartości od około 75 wzwyż uważane są za doskonałe.

4. Zalety possaci οϊβΜβ]. ASP redukuje zwierzęcą tkankę mięśniową z ocala ssałego do cieczy o niskiej lepkości, z zasadniczo wszystkimi białkami w roztworze. Z punktu widzenia przetwórstwa zapewnia to znaczne zalety. Ciecze są łatwiejsze w posługiwaniu się nimi w porównaniu z ciałami stałymi. Głównym problemem w przemyśle surimi jest to, że kości, skóra i inne zanieczyszczenia zanieczyszczają produkt końcowy. Jednakże, jako ciecz, białka w procesie ASP można odwirować albo filtrować w celu zapewnienia, że żadne zanieczyszczenia nie wejdą do produktu końcowego. Zastosowanie ciekłego roztworu białek ułatwia również usuwanie zanieczyszczeń takich, jak metalowe fragmenty wyposażenia. Jest to główny problem przemysłu spożywczego. Fazę ciekłą łatwiej kontrolować pod względem temperatury w etapach takich jak pasteryzacja, w celu wyeliminowania patogenów i gwałtownego chłodzenia. Wyposażenie poruszające ciecze jest również znacznie tańsze niż wyposażenie poruszające ciała stałe. Posługiwanie się białkami w fazie ciekłej ułatwia również frakcjonowanie białek w celu zwiększenia albo eliminowania swoistych białek albo ich grup. Proces ASP powoduje również oszczędności czasowe ponieważ eliminuje czas konieczny dla trzech albo większej liczby płukań jak w konwencjonalnym sposobie i pozwala wyeliminować etap rozdrabniania. Etap solubilizacji białek zajmuje bardzo krótki czas i można go realizować w układzie jednokierunkowym.

Podsumowanie.

Głównymi cechami sposobu jest to, że umożliwia całkowitą solubilizację zasadniczo wszystkich białek mięśni w postać cieczy o niskiej lepkości. Sposób ASP można zastosować w celu uzyskania dużego uzysku płukanej mielonej ryby i regeneracji właściwości funkcjonalnych białek mięśni ze starych albo zamrożonych próbek. Sposób ASP umożliwia zastosowanie uzyskanych białek w wielu różnych produktach spożywczych i środkach wspomagających, ponieważ produkt zachowuje cechy funkcjonalne białka.

Claims (3)

Zastrzeżenia patentowe
1. ,1. Κογρροζυοιο według zas^z. 20, znamienna tym, że zawiera Ρ[^^-^γο^-γργο^| 8% do 30% wagowych białek sarkoplazmatycznych w odniesieniu do całkowitego ciężaru białek miofibrylarnych oraz sarkoplazmatycznych.

   ,,. week-iu zaatrz. 2,, znamiennn tym, Ze zawiera pczznajmr^iej Z0% Zo 33% wagowych białek sarkoplazmatycznych w odniesieniu do całkowitego ciężaru białek miofibrylarnych oraz sarkoplazmatycznych.

   PL 198 138 B1

   23. Kompozycjawedługz astrz.20, znnmiiennn tym, ż e z awieraprzynajmniejl 5% do30% wagowych białek ssrkoolsamstycaaych w oOaidsiraig Oo całkowitego ciężaru bisłdk miofibrylsraych orsa ssrkoolsamstycaaych.

   24. Kompozycjaweeługz astrz^O, znnmiiennn tymi, ż e z ywieraprzycajmpiej1 5% do33%> wagowych białek sarkoolaymatycyaych w oOaiesieaig Oo całkowitego ciężaru białek miofibrylsraych oraa sarkoolaymatycyaych.

   1. Sposób odzyskiwania ze zwier^ęcoi tkanki mięśniowej niez^^ydrollzowanet kompozycji bogatej w białko zwierzęce, którą można przeprowadzić w postać żelu, zawierającej białka miofibrylarne oraz sarkoplazmatyczne, zasadniczo wolnej od miofibryli i sarkomerów oraz zawierającej białka błonowe i lipidy tej zwierzęcej tkanki mięśniowej, znamienny tym, że zwierzęcą tkankę mięśniową, mięsną lub rybną, miesza się z wodnym kwaśnym roztworem o pH mniejszym lub równym 3,5 w proporcji objętości wodnego kwaśnego roztworu do ciężaru zwierzęcej tkanki mięśniowej, przy której z wytwarza się ciekły wodny roztwór bogaty w białka i zachodzi solubilizacja białka mięśni zwierzęcej tkanki mięśniowej, i

   PL 198 138 B1 z ciekłego wodnego roztworu bogatego w białko odzyskuje się kompozycję bogatą w białko, która może być przeprowadzona w postać żelu i jest zasadniczo wolna od miofibryli i sarkomerów oraz zawiera białka błonowe i lipidy tej tkanki zwierzęcej, bez etapu usuwania lipidów.
2. 2%. Kompozycjawadługjedoadoz z .ssz. 22d o 22, znamliennatymι, ż e jedtw poztasiżelu bbgatego w białka.

   29. Kompozycjawadługjedoadoz z .ssz. 22d o 22, znamliennatymι, ż e zwierzyęątkasaą mięśniową jest rybna tkanka mięśniowa.

   2%. Kompozycjmwadług j meoaegz ζ.-^ζ.22-22, znnmiennn tym, żejmet kompozycjm boog^ w białka w postaci stałej.

   26. Kompozycjawadługjedoadgz z .-^ζ.22-22,ζnntiiennntymi, ż e g go jees w poztasi c iedłer go roatworg woOaego, ma pH maiejsae lub rówae 3,%.

   27. Oomooaycja weOłgg aastra. 26, nnmminnnm tym, ee pH jest w aakresie mięOay 2,% - 3,%.

   2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym. że rozdrobnioną zwierzęcą tkankę mięśniową początkowo zawiesza się w roztworze wodnym o pH od 5,0 do 5,5.

   3. Spo5;ób weeług zze^z. 1 albo 2, znamienny tym, żż ot>bjmuje etaa ffaacjonowania komppzycji bogatej w białko w wodnym ciekłym roztworze bogatym w białko.

   4. Spooób weełuu ζθι^ζ. 1 albo 2, znamienny tym, że pH wodnego ciekłeeo 1oo\wo-u bogatego w białko wynosi od 2,5 do 3,5.

   5. SppnZó2/aeługzantrz. 1 albb 2, znamienny tym, 2ż ciekty waOno γ^Ν^ο pH niżżzzm Iuu równym 3,5 wytwarza się przy użyciu kwasu cytrynowego.

   6. SppnZówaeługzzntrz. 1 zUb 2, znamienny tym, 2ż Comppozyje 2ο(:^^ w Ziałko zddzsSdje się z roztworu wodnego przez precypitację.

   7. Spooch według zas^z. 6, znamienny tym, że pH kompoozec booa-ej w 0ϊ<^-Ι^ο ppdwayszz się do pH obojętnego.

   8. Sposób według zas^z. 6, znamienny tym. że precypitację kompozycci bogatej w białko przeprowadza się przez podwyższenie pH ciekłego wodnego roztworu bogatego w białka do wartości 5,0 - 5,5.

   9. Sposób według zastrz. 6 albo 8, znamienny tym, że obejmuje eeap suuzznia kompozycC! bogatej w białko odzyskanej w etapie precypitacji.

   10. Sposób według ζθ^γζ. 8, znamienny tym, że pH podwyższa się kompozyccą zawietałącą polifosforan.

   11. Spooch według j edneeo z ζθ^Γζ. od 1 do 10, znamienny tym, że odzyskana ^προζυ^ο bogata w białko, która może być przeprowadzona w żel, zawiera przynajmniej 8% aż do 30% wagowych białek sarkoplazmatycznych w odniesieniu do całkowitego ciężaru białka.

   12. Spooch według jedneeo z od 1 do 10, znamienny tym, że odzyykana kc^-p^c^^z^c^j£ł bogata w białko, która może być przeprowadzona w żel, zawiera przynajmniej 18% do 30% wagowych białek sarkoplazmatycznych w odniesieniu do całkowitego ciężaru białka.

   13. Sposób według jednego z zas^z. 1 do 12, znam ienny tym, że wodny ciekły roztwór bogaty w białko charakteryzuje się stosunkiem objętości wodnego roztworu kwasu do ciężaru tkanki powyżej 7:1.

   14. Sposób według jednego z zas^z. 1 do 12, znarnienny tyii, że wodny ciekły roztwór bogaty w białko charakteryzuje się stosunkiem objętości wodnego roztworu kwasu do ciężaru tkanki powyżej 9:1.

   15. Sponóbwaeługj ο0πθ|ο z zantrz. Z Zo Z1, znamiennytym, Ze wc^c^r^^ ciekłycootwót bbogła w białko ma moc jonową poniżej ,00 mM.

   16. Sponóbwaeługj ο0πθ|ο z zantrz. Z Zo Z 55, znamiennytym, Ze wc^o^r^^ ciekłycoo-wót bbogła w białko podgrzewa się, aby zniszczyć obecne w nim patogeny i enzymy.

   17. Sposób według Zecinego z zas^z. 1 do 16, znamienny tym, że do wodnego οϊ^(^0ι^<^ο roztworu bogatego w białko dodaje się przeciwutleniacz.

   18. SppnZó waeługj ednogoz zzntrz. Z Zo U, zn^^r^i^r^r^\^ty^r^. Zż zwietazęątadnOcmięśśiową jest rybna tkanka mięśniowa.

   19. SppnZó waeługj οΙπο|ο zzzntrz. Z Zo U, znamiennntym, Zż zwietazęątadnOcmięśśiową jest kurza tkanka mięśniowa.

   ,0. Kompozycca bogata w białko odzyskana ze zwierzęcee tkanki mięśniowee sposobem okoeślonym w zastrz. 1, nnaminnna ty,, że obejmuje białka ι^Οιγ^ηι oraz sarkoplazmatyczne zasadniczo wolne od miofibryli i sarkomerów oraz zawiera białka błonowe i lipidy tej zwierzęcej tkanki mięśniowej, przy czym kompozycję można przeprowadzić w postać żelu.
3. 3%. Kompozycjawadługjedoadoz z .ssz. 2 2d o 22, znamιiennatymι, że zwierzyęątkasną mięśniową jest kgraa tkanka mięśniowa.