PL84995B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wyodrebnia¬ nia wysokogatunkowego bialka z ryby i z resztek rybich, przy czym otrzymane bialko ma postac bia¬ lego rozpuszczalnego proszku lagodnego w smaku i zapachu.

Proteiny mozna wyodrebnic z ryb na drodze ekstrakcji alkalicznej. Znana z brytyjskiego opisu patentowego nr 1108188 metoda polega na hydro¬ lizie ryb alkaliami przez okres 1—3 godzin, strace¬ niu lipoprotein przy pH ponizej 5,5, wydzieleniu nie¬ rozpuszczalnych substancji stalych, doprowadzeniu pH do wartosci alkalicznych i poddaniu alkalicz¬ nego roztworu protein dzialaniu srodków utleniaja¬ cych po uprzedniej neutralizacji i zatezeniu. Uzys¬ kany proteinowy koncentrat ma mniejsza wartosc biologiczna na skutek dlugiego dzialania alkalii.

Ponadto oddzielanie lipidów jest niedokladne, a po¬ nadto po etapie utleniania konieczne jest usuniecie niepozadanych zapachów.

Sposobem wedlug wynalazku, bialko ryby wla¬ czajac w to swieze ryby, maczke rybia i odpadki rybie izoluje sie przez traktowanie ryb" alkaliami w roztworze wodnym w temperaturze 90—120°C w ciagu nie wiecej niz piec minut, przy czym ste¬ zenie alkaliów w srodowisku zawiera sie pomiedzy 0,02 i 0,5 N, przy czym znaczna czesc bialka ryby ulega rozpuszczeniu; pH srodowiska doprowadza sie do wartosci okoloi 7—10, usuwa nierozpuszczalne resztki ze srodowiska, usuwa lipidy przez ekstrak¬ cje ciecz-ciecz rozpuszczalnikiem rozpuszczajacym a5 lipidy i odzyskuje bialko roztworu. Okreslenie „li¬ pidy" stosowane w opisie oznacza nie tylko tlusz¬ cze, ale równiez lipoproteiny, fosfolipidy i inne substancje tego typu.

Opisany wyzej sposób sklada sie z szeregu ope¬ racji z których kazda powoduje, ze produkt kon¬ cowy uzyskuje pozadane cechy. Szczególnie wazne jest poczatkowe traktowanie alkaliami, które po¬ woduje rozpuszczenie sie bialka. Tej operacji ko¬ rzystnie dokonuje sie przy intensywnym mechanicz¬ nym rozdrobnieniu w stosunkowo wysokiej tempe¬ raturze w obecnosci alkaliów w stezeniu dostatecz¬ nym do tego, aby rozpuscic bialko, ale przez bardzo krótki okres czasu, w celu umilkniecia niebezpie¬ czenstwa uszkodzenia bialka. Po pierwszym po¬ traktowaniu alkaliami, a przed oddzieleniem sub¬ stancji nierozpuszczalnych, doprowadza sie pH do wartosci okolo 7^10 dodajac kwas siarkowy lub solny, lub wprowadzajac gazowy dwutlenek siarki.

Po zmianie pH praktycznie cale bialko pozostaje w roztworze, tak, ze nierozpuszczalne substancje niebialkowe takie jak osci, luski i temu podobne, moga byc latwo usuniete, korzystnie za pomoca wirowania.

Jezeli materialem poczatkowym jest maczka ryb¬ na (która moze byc czesciowo odtluszczona) ko¬ rzystnie zawiesza sie ja w wodzie w celu wytwo¬ rzenia zawiesiny zawierajacej okolo 5—15*Vo wa¬ gowych suchej masy. Swieza ryba lub maczka ryb¬ na ma stosunkowo duza zawartosc wody, tak ze 84 9953 84 995 4 wode trzeba dodawac tylko wtedy, gdy poziom cial stalych wykracza poza wskazane granice. Po usunieciu nierozpuszczalnych cial stalych mozna wydzielic bialko z roztworu na przyklad przez wy¬ tracenie przy pH=4,5 — 6,0. Wytracone bialko, z którym polaczona jest wiekszosc lipidów moze byc oddzielone przez wirowanie i zazwyczaj ko¬ rzystnie jest przemyc je woda lub roztworem chlor¬ ku sodu. Na ogól ilosc cieczy przemywajacej za¬ wiera sie pomiedzy 2 i 6-krotna waga bialka. Ope¬ racje przemywania mozna powtórzyc kilkakrotnie, a ciecz przemywajaca mozna odzyskac i dolaczyc ja, po odsoleniu, do maczki rybnej. Po przemyciu bialko ponownie rozpuszcza sie w alkaliach, ko¬ rzystnie w warunkach podobnych do tych, które zastosowano w pierwszej operacji. Przed ekstrakt cja lipidów rozpuszczone bialko mozna poddac la¬ godnej hydrolizie za pomoca enzymu proteolitycz¬ nego, korzystnie przy pH 7—flO. Korzystnie jest do¬ prowadzic pH do wartosci 7—8 traktujac alkaliami, przy czym zastosowany enzym powinien byc ak¬ tywny w pH alkalicznym.

Korzystnym enzymem jest papaina, /przy pomocy której mozna dokonac hydrolizy w temperaturze 60^80°C w ciagu 5—30 minut. Temperature hydro¬ lizy reguluje sie w zaleznosci od wymagan zastosowanego enzymu. Po hydrolizie enzym inaktywuje sie przez ogorzanie, a roztwór oziebia sie do temperatury oitoczenia. Nastep¬ nie czesici nierozpuszczalne usuwa sie .(na przyklad za pomoca wirowania), a lipidy ekstrahuje sie rozpuszczalnikiem. Operacja ta moze byc prze¬ prowadzana w sposób ciagly przy pomocy ekstrak- tora wirówkowego lub jakiejkolwiek odpowiedniej kolumny ekstrakcyjnej oraz rozpuszczalnika nie mieszajacego sie z woda lub ukladu rozpuszczal¬ ników zawierajacego przynajmniej jeden taki roz¬ puszczalnik. Okreslenie „nie mieszajacy sie z woda" jest zastosowane w jego zwyklym sensie techno¬ logicznym i w zwiazku z tym dotyczy rozpuszczal¬ ników, które mieszaja sie z woda w ograniczonym stopniu jak równiez rozpuszczalniki zupelnie nie¬ rozpuszczalne w wodzie. Wazne jest aby nie wy¬ tworzyla sie emulsja przy czyim -korzystne jest zastosowanie ukladu rozpuszczalników zawierajace¬ go jako rozpuszczalnik glówny, polarny mieszajacy sie z woda rozpuszczalnik do lipidów, taki jak eta¬ nol lub iziopnopanol, wraz z drugorzednym roz¬ puszczalnikiem, mniej polarnym niz glówny, na przyklad ketonem metyloizobutylowym lub heksa¬ nem.

Korzystnymi ukladami rozpuszczalników sa izo- propanol (keton metylówo izobutylowy, etanol) ke¬ ton metylowo izobutylowy oraz izopropanol + hek¬ san. Stosunek rozpuszczalnika glównego do drugo¬ rzednego zawiera sie pomiedzy 1:1 a 1:2,5 obje¬ tosciowo. Stosunek roztworu bialka do calkowite¬ go rozpuszczalnika bedzie na ogól wynosil 60—80 czesci roztworu (zawierajacego 3,5 do 10,5% wa¬ gowych rozpuszczonego bialka) do 20—40 czesci rozpuszczalnika. Rozpuszczalnik i wyekstrahowane lipidy odzyskuje sie sposobami konwencjonalnymi, a resztki rozpuszczalników korzystnie usuwa sie z roztworu bialka za pomoca rektyfikacji lub des¬ tylacji z para.

Roztwór bialek wolny od rozpuszczalników ko¬ rzystnie zateza sie do zawartosci okolo 10—20% cial stalych i zakwasza do pH 4,5 — 5,5 (na przy¬ klad za pomoca kwasu solnego) w celu wytracenia niepozadanej ciemno zabarwionej frakcji bialko¬ wej o smaku lekko rybim. Wytracona frakcje usu¬ wa sie za pomoca wirowania, podczas gdy oczysz¬ czone bialko odbarwia sie i odsala przed wysusze¬ niem. Do odbarwienia stosuje sie korzystnie wegiel i° aktywny, a odsolenia mozna dokonac metoda wy¬ miany jonowej lub ultrafiltracji. Przed wysusze¬ niem, bialko mozna jeszcze bardziej zatezyc do okolo 30—50% wagowych, na przyklad za pomoca odwrotnej osmozy lub inna znana metoda dzieki i$ którym mozna uniknac cieplnej denaturacji bialka.

Suchy produkt jest bialym proszkiem rozpuszczal¬ nym w wodzie i posiadajacym delikatny smak. Za¬ wartosc bialka wynosi 95^100% wagowych.

Sposób wedlug wynalazku objasniaja nastepujace przyklady, w których stosunki i procenty wyra¬ zone sa wagowo.

Przyklad I. Wodna zawiesine zawierajaca 10% nie wyekstrahowanej maczki rybiej ogrzewa sie do temperatury 70°C i dodaje sie taka ilosc roztwo- 21 ru wodorotlenku sodu, aby otrzymac 0,3 N steze¬ nie lugu. Alkaliczna zawiesine szybko ogrzewa sie do temperatury 100—120°C w strumieniu ciaglym przez wstrzykiwanie pary. Strumien jest wyregu¬ lowany tak, aby zdolal utrzymac ta temperature przez czas okolo 30 sekund przed ochlodzeniem do temperatury 65°C. Po ochlodzeniu doprowadza sie pH do wartosci 8 przez wstrzykniecie gazowego dwutlenku siarki, a osad dalej oziebia sie do tem¬ peratury otoczenia.

Substancje nierozpuszczalne w osadzie takie jak osci usuwa sie za pomoca wirowania, przy czym otrzymuje sie klarowny roztwór bialek zawierajacy okolo 11% substancji stalej. Roztwór ten zakwasza sie do pH 5,2 dodajac dwutlenek siarki, a powsta- 40 jacy osad oddziela sie za pomoca wirowania. Plyn znad osadu pozbawia sie soli i suszy aby mozna go bylo dolaczyc do maczki rybnej sluzacej jako pokarm. Surowy osad bialkowy trzykrotnie prze¬ mywa sie woda (lub 10% roztworem chlorku sodu) 45 w stosunku 4 czesci cieczy przemywajacej na kazda czesc bialka. Po przemyciu bialko zawiesza sie w wodzie i rozpuszcza przez dodanie alkaliów do stezenia 0,2 N. Roztwór szybko ogrzewa sie do temperatury 100°C, przetrzymuje przez 30 sekund 50 w tej temperaturze, po czym ochladza do tempe¬ ratury 60°C. pH roztworu doprowadza sie do war- itoiacli 7,5, dodaje sie 2% paipaiiny (bialka) i utrzy¬ muje sie temperature 60°C przez 10 minut. Nastep¬ nie inaiktywuje sie enzym przez ogrzewanie w cia- 55 gu 3 minut w temperaturze okolo 100°C i nastep¬ nie roztwór ochladza sie do temperatury otoczenia.

Nierozpuszczalne ciala stale usuwa sie za pomoca wirowania, a roztwór bialek, po mieszaniu go z 17% izopropanolem poddaje sie odtluszczeniu 60 w ekstraktorze wirówkowym, do którego dodaje sie ketonu metylowo-izobutylowego w stosunku 1 czesc na 4 czesci roztworu bialkowego zawierajace¬ go okolo 7% cial stalych.

Strumien rozpuszczalnika opuszczajacy ekstrak- •5 tor, a zawierajacy tluszcze, fosfalipidy, lipopro-5 84 995 6 /teiny podobne substancje, poddaje sie dalszej ob¬ róbce, w celu odzyskania frakcji rozpuszczalnika i lipidów, podczas gdy roztwór bialek ogrzewa sie w parze w celu usuniecia resztek rozpuszczalnika i zateza do zawartosci 15% cial stalych. pH stezo¬ nego roztworu doprowadza sie do wartosci 5,0 za pomoca kwasu solnego, co powoduje wytracenie sie niewielkiej ilosci niepozadanej frakcji bialek, która usuwa sie za pomoca wirowania. Klarowny roz¬ twór uzyskany po odwirowaniu odbarwia sie za pomoca wegla aktywnego i odsala sie przez potrak¬ towanie wymieniaczami jonowymi takimi jak zy¬ wice silnie kwasne i silnie zasadowe. Po zatezeniu (odwrotna osmoza) do zawartosci 30% cial stalych, roztwór bialek suszy sie przy czym temperatura produktu nie przekracza 80°C. Zawartosc bialka wynosi 99% i produkt moze byc dodany do róznych typów pozywienia i napojów. Moze on byc równiez uksztaltowany za pomoca ciagniecia lub przedzenia.

Przyklad II. pH wodnej zawiesiny zawieraja¬ cej 25% odpadków rybich po filetowaniu dopro- waidza sie do wartosci 9 przez dodanie 30% roz¬ tworu wodorotlenku sodu. Zawiesine energicznie miesza sie w ciagu godziny po czym ogrzewa sie ja do temperatury 100°C przez wpuszczenie pary po doprowadzeniu stezenia alkaliów do 0,04 N przez dodatek 30% NaOH.

Mieszanine ogrzewa sie w sposób ciagly, a szyb¬ kosc przeplywu dostosowuje sie tak, aby utrzy¬ mac temperature 100°C przez okres 2 minut przed ochlodzeniem do temperatury 60°C. Po ochlodze¬ niu doprowadza sie pH do wartosci 7,5 przez do¬ datnie IN kwasu solnego i usuwa sie substancje nierozpuszczalne wraz z faza tluszczowa za pomo¬ ca wirowania. W ten sposób otrzymuje sie klarow¬ ny roztwór zawierajacy 4% bialka.

Do roztworu dodaje sie 1% papainy (bialka) utrzymuje sie temperature 65°C przez 30 min., a nastepnie enzym inaktywuje sie przez ogrzewanie w temperaturze okolo 100°C przez 3 minuty. Po ochlodzeniu do temperatury otoczenia substancje nierozpuszczalne wytracone w trakcie dzialania en¬ zymu usuwa sie za pomoca wirowania, a roztwór bialek zateza sie do 10% za pomoca odwrotnej os¬ mozy.

Zaitezany roztwór miesza sie z 17% izopropanolu i eksljraliuje sie lipidy w ekstraktorze wirówko¬ wymi do którego dodaje sie ketonu metyilono izo- buityloiwego z (szybkoscia 1 iczesci na 4 czesci roz¬ tworu bialkp/izopro|panol. Wychodzacy strumien rozpuszczalnika poddawany jest obróbce w celu odzyskania rozpuszczaliniika i li|pdów, podczals gdy roztwór bialek rektyfikuje sie w celu usuniecia sladów rozpuszczalnika. Nastepnie noztwor bialka traktuje sie weglem aktywnym i odsala, po czym zateza sie go do 30% zawartosci cial istalych za pomoca uitrafiltracji. Mioze oino byc liofilizowane lub suszone, ale w tym ostatnim przypadku tem¬ peratura produktu tnie powinna przekraczac 80°C.

W itan sposób otrzymuje sie bialy, rozpuszczalny w wodzie proszek, delikatny w smiaku i zawierajacy 95% bialek. Jest on odpowiedni do dodawiainia do róznych napojów i róznego itypu pokarmów oraz moze równiez byc uksztaltowany przez ciagniecie luib przedzenie. jP ir z y k 1 a d III. Zawiesine zawierajaca 1'0% cze¬ sciowo odtluszczanej maczki irylbiej ogrzewa sie do tetmlperatury TO^C ii dodaje sie Itaka ilosc roztworu wodorotlenku potasu, aby utwolrzyc roztwór alka- liczny o stezeniu iO,3N. Zawiesine alkaliczna szyb¬ ko ogrzewa sie do (temperatury 100°C w ciaglym istruiiiieniu wstrzykiwanej pary. Przeplyw jest tak uregulowany, aby czas uitrzyimiania w tej tetmpe- * raturze wynosil okolo 30 sekund przed ochlodze- niem do tamperaltury 05°C. Po ochlodzeniu pH do¬ prowadza sie do wartosci 18 przez dpdamie liN kwa¬ su solnego i zawiesine ochladza sie dalej do tem¬ peratury otoczenia.

Obecne w zawiesinie nierozpuszczalne sulbstancjje, takie jak osci, i odzyskuje sie klarowny roztwór bialka zawie¬ rajacy lokolo 11% cial stalych. Roztwór ten zakwa- sza sie ido pH 5,2 przez dodatnie IN kwasu solnego a powstajacy osad oddziela sie za pomoca wiro¬ wania. Plyn znad osadu odsala sie i suszy w celu dolaczenia do maczki rybnej nadajacej sie jako pokarm. Surowy osad bialka trzykrotnie przemy¬ wa isie 10% roztworem chlorku sodu z szyibkoscia 4 czesci nratworu ma kazda czesc bialka. Po prze¬ myciu bialko zawiesza sie w wodzie i rozpuszcza przez dodanie lugu do stezenia 0,ilN. Roztwór szyb¬ ko ogrzewa sie do 100°C, utrzymujemy przez 30 se¬ kund w tej temperaturze i ochlodzony do 60°C. pH roztworu doprowadza sie do wartosci 7,5, dodaje sie 21% papainy i(bialka) i utrzymuje sie tempera¬ ture w 60°C przez 10 minut. Nastepnie inaktywuje sie enzym przez ogrzewanie go przez 3 minuty w temperaturze okolo 100°C i roztwór oziebia do temperatury otoczenia.

Nierozpuszczalny osad utworzony w trakcie dzia¬ lania enzymu usuwa sie za pomoca wirowania i roztwór bialek po wymieszaniu z 17% izopropa- nolem odtluszcza sie w ekstraktorze wirówkowym, 40 do którego dodaje sie keton metylowo izobutylowy z szybkoscia 1 czesc na 4 czesci roztworu bialka zawierajacego okolo 7% cial stalych.

Strumien rozpuszczalnika opuszczajacy ekstraktor, a zawierajacy tluszcze, fosfolipidy, lipoproteiny 45 i temu podobne, poddaje sie obróbce w celu odzys¬ kania frakcji lipidowej i frakcji ro2puszczalnika, podczas gdy roztwór bialka ogrzewa sie w parze w celu usuniecia resztek rozpuszczalnika i zateza az do momentu w którym zawiera on 15% cial sta- so lych. pH stezonego roztworu doprowadza sie do war- * tosci 5,0 przy pomocy kwasu solnego, który powo¬ duje wytracenie sie niewielkiej ilosci niepozadanej frakcji bialkowej, usuwanej przez wirowanie. Kla- 55 równy roztwór otrzymany po wirowaniu odbarwia sie za pomoca wegla aktywnego i odsala za pomo¬ ca uitrafiltracji. Po zatezeniu (odwrotna osmoza) do zawartosci 30% cial stalych, roztwór bialka pod¬ daje sie liofilizacji. 60 Powstajacy bialy proszek jest zasadniczo calko¬ wicie rozpuszczalny w wodzie i posiada delikatny smak. Zawartosc bialka wynosi 99% i produkt mo¬ ze byc dodawany do róznego typu pokarmów i na¬ pojów. Moze byc on równiez ksztaltowany przez 65 ciagniecie lub przedzenie.84 995 8

Claims (3)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób wyodrebniania bialka zwierzecego z materialu rybiego znamienny tym, ze rybe w pos¬ taci wodnej zawiesiny zawierajacej 5—15% wago¬ wych materialu rybnego w przeliczeniu na sucha mase ogrzewa sie z alkaliami w srodowisku wod¬ nym w temperaturze 90°—120°C w ciagu nie wiecej niz pieciu minut, przy czym stezenie lugu w sro¬ dowisku wynosi 0,02—0,5N podczas którego znacz¬ na czesc bialka ryby ulega rozpuszczeniu, dopro¬ wadza sie pH srodowiska do wartosci okolo 7—10, usuwa ze srodowiska nierozpuszczalny osad, a nas¬ tepnie usuwa sie lipidy za pomoca ekstrkcji ciecz- -ciecz rozpuszczalnikiem rozpuszczajacym lipidy ta¬ kim jak uklad rozpuszczalników skladajacych sie 10 13 z rozpuszczalnika mieszajacego sie z woda i nie mieszajacego sie z woda, przy czym lipidy ekstra¬ huje sie 20—40 czesciami rozpuszczalnika na 60!—80 czesci roztworu bialkowego.

2. Sposób wedlug zasitrz. 1, znamienny tym, ze po usunieciu substancji nierozpuszczalnych' bialko wy¬ traca sie przy wartosci pH okolo 4,5—6,0 przemy¬ wa i przed ekstrakcja lipidów rozpuszcza w alka¬ liach o stezeniu 0,0'2—0,5N w temperaturze 90°— —120°C, przy czym temperature te utrzymuje sie przez nie wiecej niz piec minut.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze po usunieciu lipidów pH roztworu bialkowego dopro¬ wadza sie do wartosci 4,5—5,5, a powstajacy osad usuwa sie. Cena 10 il RZG^ 1597/76 105 egz. A4