PL228136B1 - Sposób wytwarzania preparatu białka ziemniaczanego metoda termiczna - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania preparatu białka ziemniaczanego metodą termiczną. Wynalazek może znaleźć zastosowanie w przemyśle spożywczym.

Szereg produktów ubocznych i odpadowych powstających w zakładach przetwarzających surowce roślinne stanowi od wielu lat problem związany z ich utylizacją. Jednocześnie są one potencjalnym źródłem składników, które mogłyby być wykorzystane w produkcji żywności. Takim produktem jest sok ziemniaczany powstający w procesie otrzymywania skrobi w przemyśle krochmalniczym. Zawiera on cenne pod względem żywieniowym białko, które mogłoby znaleźć zastosowanie w produktach żywnościowych (Leszczyński W. Żywn., Nauka, Technol., Jakość 2000, 4 (25) Supl., 5-26; Eppendorfer W.H., Eggum B.O. Acta Agric. Scand., Sect. B., Soil and Plant Sci. 1994, 107-115).

Obecnie w wielu krochmalniach produkowane jest białko paszowe ziemniaczane, które pomimo korzystnego składu chemicznego nie znajduje zastosowania o charakterze spożywczym, ze względu na niekorzystne właściwości funkcjonalne. Preparaty białka ziemniaczanego uzyskane w warunkach wysokiej temperatury (około 98°C) i niskiego pH (4-5), charakteryzują się wysoką zawartością białka i niską składników popielnych, ale nie rehydratyzują i wykazują słabe właściwości funkcjonalne (Knorr D. LWT 1978, 11, 109-115; Knorr D. J. Food Sci. 1980, 45, 1183-1186). Do takich preparatów należy opisany w patencie WO1997003571 produkt przeznaczony do zastosowania jako składnik pasz, otrzymywany w procesie koagulacji kwasowo-termicznej, w soku o pH w zakresie 1-5, w którym mokry lub wysuszony osad białkowy poddawany jest płukaniu w roztworze kwasu nieorganicznego, jak: fosforowy, azotowy, siarkowy lub ich kombinacje. W wyniku tego zabiegu produkt finalny ma jaśniejszą barwę, zwiększa się w nim udział białka a preparat zawiera mniej glikoalkaloidów i składników popielnych.

Inne rozwiązanie sposobu izolacji białka z soku ziemniaczanego w wyniku koagulacji termicznej zastrzega patent nr GB1511525. Opisana w nim technologia przewiduje zwiększenie stężenia białka w soku do poziomu 4-6% poprzez zastosowanie procesu ultrafiltracji. Następnie, do skoncentrowanego soku podaje się przegrzaną parę w systemie zapewniającym stałe, intensywne mieszanie soku. Temperatura soku wymieszanego z parą (np. o ciśnieniu 6 atm) powinna być wyższa niż 80°C (a lepiej 100-120°C) aby przyspieszyć proces koagulacji. Po schłodzeniu soku poniżej 80°C (najlepiej do 75°C), oddziela się skoagulowane białko poprzez filtrację lub dekantację. Wydzielone w separatorze białko zawiera około 38% s.s. i jest suszone pneumatycznie.

Proces koagulacji termicznej wykorzystywany jest również do otrzymywania preparatu białka ziemniaczanego według metody opisanej w US 5,573,795. Substratem jest rozcieńczony sok ziemniaczany (woda sokowa) o zawartości 1,30% suchej masy i białka na poziomie 0,76% poddany przed lub po ogrzaniu, zabiegowi koncentracji do około 10% suchej masy poprzez odparowanie (falling f ilm evaporator). Sok zostaje ogrzany do temperatury co najmniej 125°C w okresie co najmniej 3 minut a najlepiej 5 minut. Wynalazek przewiduje również wprowadzenie do soku o temperaturze 50°C i pH 8,00 enzymu Alkalazy. W wyniku działania enzymu sok zawiera produkty hydrolizy białek. Mokry preparat suszony jest rozpyłowo.

Pozostałe, dostępne technologie dotyczą otrzymywania preparatów zawierających wszystkie lub poszczególne frakcje białek ziemniaka w postaci natywnej (nie zdenaturowanej) i o znacznej czystości.

Patent US 8,465,911 B2 dotyczy metody izolacji wysoko oczyszczonego izolatu białka ziemniaczanego do celów spożywczych, farmaceutycznych oraz do zastosowań w farmacji, zawierającego mniej niż 150 ppm glikoalkaloidów. Celem procesu jest technologia produkcji zarówno izolatu wszystkich białek ziemniaka jak i izolatów czystych frakcji: patatyny oraz białek inhibitorów proteaz. Uzyskane izolaty mają wysoką rozpuszczalność w różnym pH i są wolne od zanieczyszczeń. W patencie zastrzega się poddanie soku ziemniaczanego flokulacji z użyciem jonu metalu dwu wartościowego, najlepiej jonu Ca²+, w pH 7-9 (najlepiej 7-7,5) a następnie usunięcie osadów zawierających obdarzone ładunkiem polimery, jak pektyny oraz glikoalkaloidy i mikroorganizmy. W dalszej kolejności poddanie supernatantu zawierającego białko adsorpcji na złożu ekspandującym, a także zastosowanie chromatografii jonowymiennej umożliwiającej rozdział zawartych w białku ziemniaczanym frakcji różniących się punktem izoelektrycznym, koncentrację eluentów (do co najmniej 20% suchej masy) np. poprzez ultrafiltrację przez membrany polisulfonowe o odpowiednim dla poszczególnych frakcji białkowych punkcie odcięcia (np. 2-20 kDa czy 5-30 kDa).

W cytowanych powyżej opisach patentowych podaje się informacje dotyczące otrzymywania preparatów białka ziemniaczanego z soku ziemniaczanego, w których białko strącane jest albo w podwyższonej temperaturze (80°C lub wyższej) przy obniżonym pH w zakresie 1-5, albo izolowane w warunkach nie

PL 228 136 B1 powodujących denaturacji białka z soku poddanego uprzednio oddzieleniu pektyn, glikoalkaloidów lub fenoli z wykorzystaniem substancji chelatujących, czy innych związków powodujących flokulację i umożliwiających oddzielenie z soku związków utrudniających izolację białka i jego oczyszczanie. Brak jest doniesień literaturowych oraz opisów patentowych dotyczących strącania białka z soku ziemniaczanego o nie modyfikowanym składzie chemicznym, odczynie lekko kwaśnym lub zbliżonym do obojętnego (w zakresie pH 5,0-6,9) oraz stosowania minimalnych metod obróbki termicznej (poniżej 80°C) w soku o podwyższonej sile jonowej i obecności jonów dwuwartościowych (2+) w celu koagulacji białek. Preparaty takie mogą się charakteryzować częściowym zachowaniem właściwości funkcjonalnych białek, w tym zdolnością do rehydratacji.

Istotą wynalazku jest to, że sok ziemniaczany o pH od 5,0 do 6,9, podgrzewa się do temperatury od 69°C do 80°C i utrzymuje od 5 do 30 minut. Sok schładza się następnie do temperatury pokojowej, zaś skoagulowane białko oddziela się od supernatantu, osad białka przemywa się wodą o temperaturze od 10°C do 40°C i ilości co najmniej dwukrotnie większej niż wynosi ilość przemywanego osadu białka w celu obniżenia zawartości barwników i glikoalkaloidów. Białko suszy się do wilgotności pozwalającej na przechowywanie otrzymanego preparatu.

Dodatkowo korzystnie jest, gdy do soku ziemniaczanego dodaje się soli wapnia o stężeniu nie mniejszym niż 0,02% w celu uzyskania osadu białek o konsystencji umożliwiającej łatwiejsze jego oddzielenie z roztworu. Korzystnie również jest, gdy pH soku ziemniaczanego wynosi od 6,2 do 6,9.

Postępując zgodnie z wynalazkiem uzyskuje się preparat białka ziemniaczanego o częściowo zachowanych właściwościach funkcjonalnych, w tym zdolności do rehydratacji, charakteryzujący się jasną barwą, typowym zapachem surowego ziemniaka i lekko słonym lub obojętnym smakiem, przydatny do zastosowań w przemyśle spożywczym.

Zasadniczą zaletą wynalazku jest możliwość zagospodarowania produktu odpadowego z produkcji skrobi ziemniaczanej.

Przedmiot wynalazku jest bliżej określony w przykładach wykonania.

P r z y k ł a d 1.

Z próby ziemniaków oddziela się bulwy uszkodzone i zazieleniałe. Do umytych i pokrojonych na ćwiartki bulw dodaje się środek zapobiegający ciemnieniu miąższu. Tak przygotowane próby bulw poddaje się homogenizacji i oddzieleniu klarownego soku od osadów (tkanka ziemniaka i skrobia) w procesie wirowania. Uzyskany sok doprowadza się do pH 6,9 za pomocą roztworu NaOH, podgrzewa do temperatury 25°C i dodaje się do niego roztwór mleczanu wapnia zwiększając stężenie jonów wapnia do 0,05%. Sok ziemniaczany podgrzewa się dalej do temperatury 69°C i utrzymuje się ją przez 15 min. Po schłodzeniu do temperatury pokojowej, skoagulowane białko oddziela się od supernatantu przy użyciu wirówki przepływowej. Osad białka po koagulacji przemywa się wodą o temperaturze 40°C stosując trzykrotnie większą objętość wody niż osadu. Mokry preparat białkowy o wilgotności 78% suszy się metodą na złożu inertnym do wilgotności około 5%. Tak otrzymany preparat białka ziemniaczanego przechowuje się w szczelnie zamkniętych pojemnikach w warunkach chłodniczych.

P r z y k ł a d 2.

Z próby ziemniaków oddziela się bulwy uszkodzone i zazieleniałe. Do umytych i pokrojonych na ćwiartki bulw dodaje się środek zapobiegający ciemnieniu miąższu. Tak przygotowane próby bulw poddaje się homogenizacji i oddzieleniu klarownego soku od osadów (tkanka ziemniaka i skrobia) w procesie wirowania. Uzyskany sok ziemniaczany o pH 6,2 podgrzewa się do temperatury 80°C i utrzymuje się ją przez 30 min. Dalej postępuje się jak w przykładzie 1.

P r z y k ł a d 3.

Z próby ziemniaków oddziela się bulwy uszkodzone i zazieleniałe. Do umytych i pokrojonych na ćwiartki bulw dodaje się środek zapobiegający ciemnieniu miąższu. Tak przygotowane próby bulw poddaje się homogenizacji i oddzieleniu klarownego soku od osadów (tkanka ziemniaka i skrobia) w procesie wirowania. Wartość pH uzyskanego soku doprowadza się do 6,9 za pomocą roztworu NaOH. Do soku o temperaturze 10°C dodaje się roztwór mleczanu wapnia zwiększając stężenie jonów wapnia do 0,02%. Sok ziemniaczany z solą podgrzewa się do temperatury 69°C i utrzymuje się ją przez 15 min. Dalsze postępowanie prowadzi się tak, jak w przykładzie 1.

P r z y k ł a d 4.

Surowcem do izolacji białka jest przemysłowy sok ziemniaczany oddzielony z miazgi ziemniaków w wirówce miazgowej, pozbawiony piany (pompa wirowa odpieniająca) oraz śladowych ilości włóknika i skrobi (filtr samooczyszczający). Proces ciemnienia soku hamuje się za pomocą dodatku roztworu NaHSO3. Poziom pH ustala się na poziomie 5,0 w wyniku dodania roztworu HCI. Tak przygotowany sok

PL 228 136 B1 ziemniaczany podgrzewa się za pomocą pary (para o ciśnieniu około 0,5 MPa) do temperatury 80°C i utrzymuje się ją przez 20 min. Schłodzony do temperatury 70°C sok, zawierający skoagulowane białko, poddaje się procesowi koncentracji białka w wirówce białkowej, przemywa wodą o temperaturze 20°C w ilości dwukrotnie większej niż wynosi ilość mokrego osadu białkowego uzyskanego po wirówce. Przemyty, zagęszczony w wirówce osad białkowy, zawierający około 30% suchej masy, suszy się metodą pneumatyczną z zawrotem, do uzyskania preparatu, o wilgotności 8%.

P r z y k ł a d 5.

Surowiec przygotowuje się jak w przykładzie 4, z tym, że pH soku, ustala się na poziomie 6,9 z użyciem roztworu NaOH. Do soku dodaje się chlorku wapnia, zwiększając stężenie jonów wapnia do 0,03%. Tak przygotowany sok ziemniaczany podgrzewa się za pomocą pary (para o ciśnieniu około 0,5 MPa) do temperatury 69°C i utrzymuje się ją przez 20 min. Schłodzony do temperatury 50°C sok, zawierający skoagulowane białko poddaje się procesowi koncentracji białka w wirówce białkowej, a osad przemywa się wodą o temperaturze 20°C, w ilości dwukrotnie większej niż wynosi ilość mokrego osadu białkowego uzyskanego po wirówce. Przemyty, zagęszczony w wirówce osad białkowy, zawierający około 30% suchej masy, suszy się metodą pneumatyczną z zawrotem, do uzyskania preparatu o wilgotności 5%.

Claims (3)

1. Sposób wytwarzania preparatu białka ziemniaczanego metodą termiczną, znamienny tym, że sok ziemniaczany o pH od 5,0 do 6,9, podgrzewa się do temperatury od 69°C do 80°C i utrzymuje od 5 do 30 minut, następnie sok schładza się do temperatury nie wyższej niż 70°C, zaś skoagulowane białko oddziela się od supernatantu, osad białka przemywa się wodą o temperaturze od 10°C do 40°C i ilości co najmniej dwukrotnie większej niż wynosi ilość przemywanego osadu białka, następnie białko suszy się do wilgotności pozwalającej na przechowywanie otrzymanego preparatu białka.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do soku ziemniaczanego dodaje się soli wapnia o stężeniu nie mniejszym niż 0,02%.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pH soku ziemniaczanego wynosi od 6,2 do 6,9.