PL247848B1

PL247848B1 - Zastosowanie hydrolizatu białka owsa w produkcji wyrobów mięsnych oraz sposób wytwarzania hydrolizatu białka owsa do produkcji wyrobów mięsnych

Info

Publication number: PL247848B1
Application number: PL446348A
Authority: PL
Inventors: Joanna Tkaczewska; Marzena Zając
Original assignee: Univ Rolniczy Im Hugona Kollataja W Krakowie
Priority date: 2023-10-10
Filing date: 2023-10-10
Publication date: 2025-09-08
Also published as: PL446348A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest zastosowanie hydrolizatu białka owsa w produkcji wyrobów mięsnych jako dodatku stabilizującego barwę produktu i zatrzymującego wodę w wyrobach mięsnych, przy czym hydrolizat otrzymuje się z ziaren owsa, z których usunięto uprzednio β-glukany oraz sposób wytwarzania hydrolizatu białka owsa z odpadów poprodukcyjnych syropu β-glukanowego.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie hydrolizatu białka owsa w produkcji wyrobów mięsnych oraz sposób otrzymywania hydrolizatu białka owsa do produkcji wyrobów mięsnych.

W produkcji wyrobów mięsnych, szczególnie produktów wędliniarskich stosuje się dodatki mające na celu zapobieganie namnażaniu drobnoustrojów, poprawę smaku, zatrzymanie wody czy uzyskanie żądanej barwy produktu. Jednym z podstawowych dodatków stosowanych masowo jest azotyn sodu.

Azotyn sodu jest wykorzystywany w syntezie chemicznej do produkcji organicznych pochodnych kwasu azotowego (III) oraz do wytwarzania barwników. Jego najbardziej powszechnym zastosowaniem jest dodawanie go do żywności, w szczególności produktów mięsnych. W wykazie składników produktu spożywczego wymieniany jest jako E250. Azotyn sodu zapobiega psuciu żywności i namnażaniu w niej bakterii. W produktach pochodzenia zwierzęcego ma zapobiegać rozwojowi bakterii Clostridium botulinum, wytwarzającej tak zwany jad kiełbasiany. Azotyn sodu w wędlinach i innych przetworach mięsnych stosowany jest również w celu utrzymania ich różowo - czerwonej barwy, gdyż w reakcji z mioglobiną tworzy związki o czerwonej i różowej barwie.

Azotyn sodu jest składnikiem soli peklowej, która standardowo w 99,5 proc. składa się z chlorku sodu i w około 0,5 proc. z E250. Sól peklowa, używana np. w produkcji kiełbas, chroni mięso przed zepsuciem, odprowadza nadmiar wody, nadaje wyrobom smak i różową barwę oraz ma działanie przeciwutleniające.

Azotyny spożywane w nadmiernej ilości są toksyczne dla człowieka. Ponadto mogą w organizmie przekształcić się w nitrozaminy o działaniu rakotwórczym.

Proces ten zachodzi w kwaśnym środowisku i pod wpływem podwyższonej temperatury, np. podczas gotowania peklowanej kiełbasy.

W ostatnich latach zrównoważony rozwój w przetwórstwie żywności zyskał szczególne zainteresowanie. Podczas wytwarzania produktów spożywczych, dodatków do żywności, suplementów diety czy naturalnych farmaceutyków powstają ogromne ilości odpadów. Zmiana podejścia do zarządzania odpadami i recyklingu żywności jest nieunikniona.

Jedną z takich możliwości recyklingu może być ponowne przetwarzanie produktów ubocznych z produkcji syropu β-glukanowego z owsa. Owies jest zbożem dobrze znanym i szeroko stosowanym w diecie człowieka. Jego wysoka zawartość β-glukanu jest korzystna dla zdrowia ludzkiego, co wykazano poprzez obniżenie poziomu cholesterolu we krwi, ryzyko chorób sercowo-naczyniowych, zapobieganie cukrzycy i otyłości (Janda, Orłowska, Watychowicz i Jakubczyk, 2019). Metody otrzymywania syropów β-glukanowych mogą być różne. Jeden z przykładów otrzymywania β (1-3) β (1-4) glukanów został opisany w zgłoszeniu patentowym US20060122149A1. Ekstrakcję przeprowadza się przy użyciu roztworów alkalicznych, a po oddzieleniu nierozpuszczalnej części do wytrącenia β-glukanów stosuje się alkohol. Po ekstrakcji nierozpuszczalna frakcja materiału jest traktowana jako odpad.

Ze względu na różnorodność stosowanych metod jakość materiału odpadowego jest również zmienna. W badaniach przeprowadzonych przez Aktas-Akyildiz i in. (218) surowiec scharakteryzowano jako zawierający 23,7-25,1% białka w suchej masie. W zależności od rodzaju owsa i zastosowanego enzymu, ilość białka w ekstrakcie wahała się od 5,1 do 12,1% suchej masy, co oznacza, że reszta białek pozostała nierozpuszczona.

Obecnie odpady pozostałe po produkcji syropu β-glukanowego są wykorzystywane jako materiał sypki w produkcji pasz dla zwierząt. Aby zwiększyć zrównoważenie ekonomiczne tego typu produkcji, można go również wykorzystać w przemyśle spożywczym jako prosty wypełniacz lub dodatek, który może pełnić inne dodatkowe funkcje poprawiające jakość. Rodzimy owies był już wykorzystywany w produkcji analogów mięsa lub zamienników mięsa. Niestety, natywne białko owsa ma niską rozpuszczalność w wodzie i słabe właściwości emulgujące, które są dwiema podstawowymi właściwościami wymaganymi dla dodatków stosowanych w przetwórstwie mięsnym. W zakresie pH typowym dla produktów mięsnych tj. 4,0-6,0 rozpuszczalność białka owsa jest najniższa niezależnie od siły jonowej wyrażonej jako stężenie NaCI.

Hydrolizaty białkowe i biologicznie aktywne peptydy wyizolowane z białek żywności, ze względu na swoje aktywne właściwości, mogą być stosowane jako naturalne konserwanty i dodatki do żywności, a pozyskiwanie hydrolizatów białkowych z odpadów przemysłu spożywczego może być sposobem na ich zagospodarowanie.

Istota rozwiązania według pierwszego wynalazku polega na zastosowaniu hydrolizatu białkowego z owsa, z którego uprzednio usunięto β-glukany jako dodatku przeciwutleniającego, stabilizującego barwę produktu i zatrzymującego wodę w wyrobach mięsnych, przy czym hydrolizat otrzymuje się

PL 247848 BI z ziaren owsa, z których usunięto uprzednio β-glukany, a proces hydrolizy prowadzi się przy pH wynoszącym od 7,5 do 9 w temperaturze od 60 do 75°C, stosując enzymatycznie hydrolizowane białko roślinne wykazujące potencjał do produkcji hydrolizatów białkowych o aktywności przeciwutleniającej w ilości nie mniejszej niż 2% wagowych masy białka zawartego surowcu owsianym.

Korzystnie hydrolizat białkowy z owsa wprowadza się do surowca mięsnego w ilości od 2 do 3% wagowych.

Istota rozwiązania według drugiego wynalazku polega na tym, że hydrolizat białka z owsa sporządza się z odpadów poprodukcyjnych syropu β-glukanowego, przy czym hydrolizat białka z owsa sporządza się z odpadów poprodukcyjnych syropu β-glukanowego, przy czym proces hydrolizy prowadzi się przy pH wynoszącym od 7,5 do 9 w temperaturze od 60 do 75°C, stosując enzymatycznie hydrolizowane białko roślinne wykazujące potencjał do produkcji hydrolizatów białkowych o aktywności przeciwutleniającej w ilości nie mniejszej niż 2% wagowych masy białka zawartego surowcu owsianym.

Korzystnie po uzyskaniu hydrolizatu przetrzymuje się go w temperaturze 95°C w czasie nie krótszym niż 15 minut, a następnie schładza do temperatury 15°C, odwirowuje i liofilizuje.

Główną zaletą rozwiązania według wynalazku jest właściwość przeciwutleniająca hydrolizatu białka owsianego, dzięki której uzyskuje się pożądany różowy kolor produktu mięsnego. Zastosowanie hydrolizatu białka owsianego powoduje również zatrzymanie wody w produkcie końcowym. Uzyskanie różowej barwy mięsa pozwala ograniczyć dodatek azotynu sodu do produktów mięsnych i tym samym zmniejszyć zawartość azotynu resztkowego, który może reagować z innymi składnikami mięsa tworząc rakotwórcze nitrozaminy.

Dzięki opracowanemu rozwiązaniu możliwe jest wykorzystanie odpadów owsianych z produkcji syropu β-glukanowego.

Przedmiot wynalazku został zilustrowany poniższymi przykładami wykonania.

Przykład I

Produkt uboczny owsa zmielono w młynku laboratoryjnym i tak przygotowany surowiec zmieszano z wodą destylowaną w stosunku 1:10. Zawiesinę mieszano na mieszadle magnetycznym przy 350 obr./min przez 15 minut. Na podstawie danych literaturowych wybrano preparat enzymatyczny wykazujący potencjał do produkcji hydrolizatów białkowych o aktywności przeciwutleniającej, był to enzym spożywczy: Alcalase®. Warunki hydrolizy ustalono na pH 8.0 i temperaturę 65°C. Wstępnie przygotowaną zawiesinę ogrzewano do zadanej temperatury, a pH regulowano za pomocą 1M NaOH. Dodatek preparatów enzymatycznych wynosił 2% dla zawartości białka. Hydrolizę prowadzono przez 180 minut. Przez pierwsze 15 minut pH było stale monitorowane i korygowane za pomocą 1M NaOH, a następnie pH było kontrolowane co 15 minut. Reakcję zakończono utrzymując hydrolizaty w temperaturze 95°C przez 15 minut, po czym ostudzono do temperatury 15°C i odwirowano przy 4000 x g przez 15 minut. Uzyskany supernatant poddano liofilizacji.

W poniższej tabeli 1 przedstawiono skład proksymalny próbki owsa i hydrolizatu białka owsa oraz właściwości przeciwutleniające hydrolizatu.

Tabela 1

Skład chemiczny	Tłuszcz	Białko	Popiół
Owies 10.64 ±1.17 Hydrolizat białka owsianego 6.11 ± 0.79	42.18 ± 1.48 52.00 ± 3.29	6.87 ± 0.90 1.82 ±0.16
Właściwości przeciwutleniające FRAP uM Trolox/ mg liophylysate	Zdolność helatowania metali [%]	DPPH [%]
Hydrolizat białka owsianego	18.26 ±0.15	59.15 ±2.78	1.23 ±0.47

Stwierdzono, że podstawowymi aminokwasami w hydrolizacie białka owsa są kwas glutaminowy i leucyna, stanowiące odpowiednio około 23,77% i 8,46% wszystkich aminokwasów. Ogólnie

PL 247848 BI rzecz biorąc, wolne aminokwasy nie są skutecznymi przeciwutleniaczami, a rozległa proteoliza w hydrolizatach białkowych może zmniejszać aktywność przeciwutleniającą. Jednak aktywność przeciwutleniającą hydrolizatów białkowych nie jest określana przez same pojedyncze aminokwasy, ale przez ich połączenie z peptydami. OPH uzyskane w tym opisanym procesie wykazywały znaczną zawartość wolnych aminokwasów hydrofobowych, zwłaszcza izoleucyny na poziomie 58,36 mg/100 g i leucyny na poziomie 49,43 mg/100 g.

W tabeli 2 przedstawiono profil aminokwasowy i zawartość wolnych aminokwasów w hydrolizatach białkowych z produktów ubocznych owsa.

Tabela 2

	Profil aminokwasowy [%]	Wolne aminokwasy [mg/100g]
Kwas asparaginowy	8,42 ± 0,02	7,43 ± 0,45
Seryna	4,99 ± 0,01	19,83 ± 1,21
Kwas glutaminowy	23,77 ±0,03	32,74 ± 1,99
Glicyna	5,21 ± 0,02	10,87 ±0,66
Histydyna	2,43 ± 0,00	23,55 ± 1,43
Arginina	7,05 ± 0,05	9,76 ± 0,59
Treonina	3,54 ± 0,01	12,23 ±0,74
Alanina	5,35 ±0,18	16,62 ± 1,01
Prolina	5,83 ± 0,02	22,78 ± 1,39
Cysteina	0,09 ± 0,00	0,00 ± 0,00
Tyrozyna	3,60 ± 0,00	11,03 ±0,67
Walina	6,21 ± 0,00	32,35 ± 1,97
Metionina	1,58 ±0,02	2,13±0,13
Lizyna	4,25 ± 0,00	44,02 ± 2,68
Izoleucyna	4,43 ± 0,00	58,36 ± 3,55
Leucyna	8,46 ± 0,00	49,43 ±3,01
Fenyloalanina	4,78 ± 0,09	4,09 ± 0,25

Suma aminokwasów (mg/100 g hydrolizatów) 357,23 ± 21,76

Przykład II

Preparaty mięsne przygotowano z mięsa wieprzowego o zawartości 10% tłuszczu, 19% białka i 70% wody. Każdy preparat zawierał: mięso, sól i wodę. Kontrolę (C) przygotowano bez żadnych innych dodatków, hydrolizat białka owsa stanowił 1%, 2% i 3% masy mięsa odpowiednio w próbkach 1H, 2H i 3H. Hydrolizat liofilizatu rozpuszczono w wodzie, zmieszano z innymi składnikami i całą masę homogenizowano przez 3 minuty. Masę mięsną umieszczono w plastikowych probówkach i gotowano w gorącej łaźni wodnej w temperaturze 90°C przez 30 minut. Po ugotowaniu próbki schłodzono ją i usunięto płyn. Próbki przechowywano w zamkniętych pojemnikach tych samych, w których były gotowane w temperaturze 4°C przez 21 dni, a teksturę, kolor i wartości TBARS analizowano co 7 dni.

Przykład III

Zdolność zatrzymywania wody (WHC) jest jedną z najważniejszych właściwości mięsa i dodatków do mięsa i dotyczy wody własnej lub dodanej. Zwiększenie WHC jest pożądaną i wartą poprawy właściwością. Wszystkie dodatki stosowane w przemyśle mięsnym jako wypełniacze muszą spełniać wymagania, takie jak: neutralny kolor i zapach, wysoka zdolność zatrzymywania wody lub właściwości emulgujące. Jeśli dodatek ma być stosowany do nastrzyku szynki, musi być dodatkowo

PL 247848 BI rozpuszczalny. Z tego powodu hydrolizat owsiany OPH został przetestowany pod kątem zdolności wiązania i zwiększania wydajności.

Odczyn pH masy mięsnej wzrósł wraz z dodatkiem OPH, chociaż różnice nie były istotne statystycznie. Naturalnie prowadziło to do wzrostu zdolności zatrzymywania wody w preparatach proporcjonalnie do ilości dodanego OHP. Analizując dokładnie wpływ OPH pod względem wiązania wody i tłuszczu, można zauważyć, że wiązanie wody wzrastało wraz ze stężeniem OPH, ale najwyraźniej nie miało to wpływu na wiązanie tłuszczu. Wszystkie próbki miały porównywalną zawartość tłuszczu niezależnie od stężenia OPH.

W Tabeli 3 przedstawiono parametry barwy próbek, w których zastosowano 1, 2 i 3% -owy dodatek OPH w porównaniu z próbką kontrolną. Nie stwierdzono znaczących różnic w jasności próbek ani w wartości parametru b* barwy. Zwrócono jednak uwagę na parametr a*, który wskazuje na „czerwoność” prób. Większe wartości świadczą o zaróżowieniu próbki. Wartość tego parametru była istotnie niższa w próbie kontrolnej w porównaniu z próbami z 2 i 3% dodatkiem OPH. To co istotne, to stabilność tej barwy podczas przechowywania. Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że w próbie kontrolnej parametr a* zmniejszył się istotnie, natomiast w pozostałych próbach zmniejszył się nieznacznie lub był porównywalny w całym okresie przechowywania. Wyliczona wartość delta E w przypadku 2 i 3% -go dodatku OPH wskazuje, że różnice w barwie pomiędzy tymi próbami a kontrolą są widoczne również gołym okiem.

Tabela 3

Czas

W ariant przecho w.L*a*b*ΔΕ

	1	65.70^ab ±0.35	1.30^cde	±0.04	11.73^d	±0.17
	7	65.90^a ±0.37	0.88^fgh	±0.06	12.00^cd	±0.13
Próba	14	65.43^ab ±0.70	0.66^h	±0.13	12.62^abc	±0.26
kontrolna	21	65.44^ab ±0.47	0.83^sh	±0.04	12.72^abc	±0.22
	1	64.68^abcd ±0.31	1.4₉abcd	±0.04	11.98^cd	±0.15	1.04
	7	65.09^abc ±0.28	1.16^dcf	±0.03	12.17^bcd	±0.11	0.86
	14	_{63 94}abcd_{e ±0 65}	1.05^efs	±0.11	12.73^abc	±0.22	1.49
1H	21	_{64 39}ab_Cd_{c ±0 52}	1.15^cfe	±0.05	12.90^ab	±0.21	1.10
	1	63.77^abcdo ±0.26	1.66^ab	±0.05	12.32^abcd	±0.12	1.97
	7	64.26^abcde ±0.25	1.37^bcde	±0.04	12.39^abcd	±0.09	1.72
	14	63.11^cde ±0.55	1 29^cde	±0.07	13.00^a	±0.22	2.42
2H	21	63.65^bcdc ±0.60	1.50^abc	±0.03	13.06^a	±0.16	1.91
	1	62.92^cde ±0.27	1.79^a	±0.07	12.60^abc	±0.10	2.82
	7	63.61^bcde ±0.16	j 4gabcd	±0.06	12.64^abc	±0.04	2.38
	14	62.31^e ±0.53	1 ₅₉ ^abc	±0.09	13.15^a	±0.20	3.26
3H	21	62.56^de ±0.44	1,69^ab	±0.07	13.09^a	±0.12	3.00

Hydroliza enzymatyczna białka owsa poprawiła jego rozpuszczalność, czyniąc je użytecznym w przetwórstwie mięsa. Czysty hydrolizat wykazywał umiarkowaną aktywność przeciwutleniającą. Jednak w preparatach mięsnych promował utlenianie. Dodatek hydrolizatu białka owsa do preparatów mięsnych jest korzystny pod względem barwy, zwłaszcza biorąc pod uwagę parametr a* - odpowiedzialny za zaczerwienienie, co pozwala go wykorzystywać w produkcji wyrobów mięsnych bez azotynów lub ze zmniejszoną jego ilością. Hydrolizat nie wpłynął na twardość, ale poprawił spoistość i sprężystość.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Zastosowanie hydrolizatu białka owsa w produkcji wyrobów mięsnych jako dodatku przeciwutleniającego, stabilizującego barwę produktu i zatrzymującego wodę w wyrobach mięsnych, przy czym hydrolizat otrzymuje się z ziaren owsa, z których usunięto uprzednio β-glukany, a proces hydrolizy prowadzi się przy pH wynoszącym od 7,5 do 9 w temperaturze od 60 do 75°C, stosując enzymatycznie hydrolizowane białko roślinne wykazujące potencjał do produkcji hydrolizatów białkowych o aktywności przeciwutleniającej w ilości nie mniejszej niż 2% wagowych masy białka zawartego surowcu owsianym.
2. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że hydrolizat białkowy z owsa wprowadza się do surowca mięsnego w ilości od 2 do 3% wagowych.
3. Sposób wytwarzania hydrolizatu białka owsa, znamienny tym, że hydrolizat białka z owsa sporządza się z odpadów poprodukcyjnych syropu β-glukanowego, przy czym proces hydrolizy prowadzi się przy pH wynoszącym od 7,5 do 9 w temperaturze od 60 do 75°C, stosując enzymatycznie hydrolizowane białko roślinne wykazujący potencjał do produkcji hydrolizatów białkowych o aktywności przeciwutleniającej w ilości nie mniejszej niż 2% wagowych masy białka zawartego surowcu owsianym.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że po uzyskaniu hydrolizatu przetrzymuje się go w temperaturze 95°C w czasie nie krótszym niż 15 minut, a następnie schładza do temperatury 15°C, odwirowuje i liofilizuje.