RU2090568C1

RU2090568C1 - Method of protein preparing

Info

Publication number: RU2090568C1
Application number: RU93010538A
Authority: RU
Inventors: Е.П. Кошевой; Т.В. Мгебришвили; Т.Е. Волкова; С.Н. Борзик
Original assignee: Кубанский государственный технологический университет
Priority date: 1993-03-01
Filing date: 1993-03-01
Publication date: 1997-09-20

Abstract

FIELD: food industry. SUBSTANCE: method involves milling the fat-free plant raw, protein extraction with electroactivated NaCl aqueous solution at pH = 9.2-9.4, separation of liquid phase and protein precipitation with electroactivated NaCl aqueous solution at pH = 4.2-4.7. Yield is 13-16%. The end product has the following fractional composition, total proteins, %: albumins, 10.85; globulins, 46.2; glutelines, 28.1. Protein solubility: sum of soluble precipitate is 78.2, sum of insoluble precipitate is 21.4. Product is used in baking and canning industry. EFFECT: improved method of protein preparing. 2 tbl

Description

Изобретение относится к области получения протеина экстракцией из природных источников. The invention relates to the field of protein production by extraction from natural sources.

Известен способ получения протеина из обезжиренного растительного материала экстракцией при 60^oC водным раствором Ca(OH)₂ концентрацией 0,002 0,004 моль/л. Соотношение шрота к растворителю 1:10. Осаждают протеин при 50^oC и pH 5, создаваемой водным раствором HCl (патент США N 2785155). Недостатком данного способа является необходимость использования растворов щелочи и кислоты, что увеличивает число технологических операций и ведет к усложнению технологического процесса.A known method of producing protein from defatted plant material by extraction at 60 ^o C with an aqueous solution of Ca (OH) ₂ concentration of 0.002 to 0.004 mol / L. The ratio of meal to solvent is 1:10. Precipitated protein at 50 ^o C and pH 5 created by an aqueous solution of HCl (US patent N 2785155). The disadvantage of this method is the need to use solutions of alkali and acid, which increases the number of technological operations and leads to the complexity of the process.

Наиболее близким из известных является способ получения протеина из обезжиренного растительного материала щелочной экстракцией. Экстракция проводится водным раствором NaOH при pH, несколько превышающей по величине изоэлектрическую точку глицерина (pH > 7). The closest known method is to obtain protein from nonfat plant material by alkaline extraction. Extraction is carried out with an aqueous solution of NaOH at a pH slightly higher than the isoelectric point of glycerol (pH> 7).

Полученную смесь фильтруют, отделяют жидкую фазу от осадка, который промывают щелочным раствором. Из жидкой фазы осаждают протеин подкислением до pH 4,2 с помощью уксусной, соляной или фосфорной кислот. Отделяют протеин от жидкой фазы центрифугированием и сушат (патент Франции N 2089704). The resulting mixture was filtered, the liquid phase was separated from the precipitate, which was washed with an alkaline solution. Protein is precipitated from the liquid phase by acidification to pH 4.2 with acetic, hydrochloric or phosphoric acids. The protein is separated from the liquid phase by centrifugation and dried (French patent N 2089704).

Недостатком этого способа является необходимость использования водных растворов щелочи и кислоты, что усложняет технологический процесс, а также проведение экстракции при pH, не позволяющем достичь максимального выхода протеина из материала. The disadvantage of this method is the need to use aqueous solutions of alkali and acid, which complicates the process, as well as carrying out extraction at a pH that does not allow to achieve maximum yield of protein from the material.

Целью изобретения является уменьшение технологических операций подготовки экстрагента и осаждающего раствора, увеличение выхода протеина и улучшение его качества. The aim of the invention is to reduce the technological operations of preparing the extractant and precipitating solution, increasing the yield of protein and improving its quality.

Сущность изобретения заключается в извлечении протеина экстракцией из измельченного обезжиренного растительного материала. Жидкую фазу, содержащую протеин, отделяют от материала. Протеин из жидкой фазы осаждают, затем отделяют его от жидкой фазы и высушивают. The essence of the invention is to extract the protein by extraction from the crushed fat-free plant material. The liquid phase containing the protein is separated from the material. Protein from the liquid phase is precipitated, then it is separated from the liquid phase and dried.

Извлечение протеина осуществляют экстракцией электроактивированным водным раствором NaCl при pH 9,2 9,4, осаждение белка из жидкой фазы осуществляют электроактивированным водным раствором NaCl при pH 4,2 4,7. Protein extraction is carried out by extraction with an electroactivated aqueous NaCl solution at pH 9.2–9.4, and protein precipitation from the liquid phase is carried out with an electroactivated aqueous NaCl solution at pH 4.2–4.7.

Экстракцию проводят в течение 15 мин. В качестве экстрагента используют электроактивированный водный раствор NaCl концентрацией 1 г/л м pH 12, который при экстракции протеина из нейтрального материала нейтрализуется, в результате чего экстракция проводится при pH 9,2 9,4. Отделенная от материала жидкая фаза, имеющая pH > 7, при осаждении из нее протеина электроактивированным водным раствором NaCl концентрацией 1 г/л с pH 2,3 нейтрализуется им и осаждение происходит в интервале pH 4,2 4,7. The extraction is carried out for 15 minutes An electroactivated aqueous solution of NaCl with a concentration of 1 g / l m pH 12 is used as an extractant, which is neutralized upon extraction of protein from a neutral material, as a result of which extraction is carried out at a pH of 9.2 to 9.4. Separated from the material, the liquid phase having a pH> 7, upon precipitation of the protein from it by an electroactivated aqueous solution of NaCl at a concentration of 1 g / l with a pH of 2.3, is neutralized by it and the precipitation occurs in the range of pH 4.2 4.7.

Электроактивированным водным раствором считают раствор, подвергнутый электролизу в ячейке с разделением катодного и анодного пространства диафрагмой. При электролизе воды с инертным анодом, исключающим переход вещества из электрода в раствор, на электродах происходит окисление и восстановление молекул воды: в зоне катода 2H₂O+2O H₂+2OH^- (водородная система, католит), в зоне анода

(кислородная система, анолит).An electroactivated aqueous solution is considered to be a solution subjected to electrolysis in a cell with separation of the cathode and anode space by a diaphragm. During electrolysis of water with an inert anode, which excludes the transfer of matter from the electrode to the solution, water molecules are oxidized and reduced on the electrodes: in the cathode zone 2H ₂ O + 2O H ₂ + 2OH ^- (hydrogen system, catholyte), in the anode zone

(oxygen system, anolyte).

При этом в приэлектродных зонах образуются различные окислительно-восстановительные системы, концентрация электрически заряженных ионов (pH, окислительно-восстановительный потенциал), в которых существенно различается. At the same time, various redox systems, the concentration of electrically charged ions (pH, redox potential) are formed in the electrode zones, in which they differ significantly.

Если в воде, подвергающейся электрохимической обработке, растворены хлориды щелочных металлов (NaCl), то у катода образуется гидроксид (NaOH), который обуслoвливает низкую концентрацию в католите ионов водорода, т.е. высокое значение pH. If alkali metal chlorides (NaCl) are dissolved in water undergoing electrochemical treatment, then hydroxide (NaOH) is formed at the cathode, which causes a low concentration of hydrogen ions in the catholyte, i.e. high pH value.

На поверхности анода наряду с окислением воды в хлоридных растворах происходит выделение газообразного хлора:
2Cl - 2e _→ Cl₂
Хлор частично растворяется в воде с образованием хлороватистой и соляной кислот:

Этим можно объяснить сильную обесцвечивающую способность электроактивированных водных растворов NaCl.On the surface of the anode, along with the oxidation of water in chloride solutions, gaseous chlorine is released:
2Cl - 2e _ → Cl ₂
Chlorine is partially dissolved in water with the formation of hypochlorous and hydrochloric acids:

This can explain the strong bleaching ability of electroactivated aqueous solutions of NaCl.

В зависимости от условий на поверхности анода также протекают реакции с образованием HClO₂, ClO $\binom{-}{2}$ , ClO $\binom{-}{3}$ , ClO $\binom{-}{4}$ ClO₂. В анолитах такого типа (хлоридных) образуются активные свободные радикалы ClO'; Cl'; OH'.Depending on the conditions on the surface of the anode, reactions also occur with the formation of HClO ₂ , ClO $\binom{-}{2}$ ClO $\binom{-}{3}$ ClO $\binom{-}{4}$ ClO ₂ . In this type of anolyte (chloride), ClO 'active free radicals are formed; Cl '; OH '.

В ходе процесса возможно образование молекулярного кислорода путем рекомбинации двух его атомов или ClO радикалов по бимолекулярной реакции второго порядка:
2ClO′ _→ Cl₂ + O₂
Реакционная окислительная или восстановительная способность продуктов анодных или катодных реакций увеличивается с изменением концентрации ионов водорода, соответственно с уменьшением pH анолита или увеличением pH католита.During the process, the formation of molecular oxygen is possible by recombination of its two atoms or ClO radicals by a second-order bimolecular reaction:
2ClO ′ _ → Cl ₂ + O ₂
The reactive oxidizing or reducing ability of the products of anodic or cathodic reactions increases with a change in the concentration of hydrogen ions, respectively, with a decrease in the pH of the anolyte or an increase in the pH of catholyte.

Электроактивированная жидкая водная среда обладает следующими аномальными физико-химическими свойствами:
повышенной растворяющей способностью;
позволяет регулировать в широких пределах адсорбционно- химическую активность поверхности твердых частиц, находящихся в электроактивированной жидкой среде;
обладает каталитической способностью;
позволяет нейтрализовать коррозионно-агрессивные свойства жидких систем;
усиливает свойства веществ, растворенных в электроактивированной жидкой среде;
обладает повышенной экстракционной способностью;
обладает биологической активностью, в том числе бактерицидными свойствами и свойствами стимулятора метаболических процессов.An electroactivated liquid aqueous medium has the following abnormal physicochemical properties:
increased dissolving ability;
allows you to control over a wide range of adsorption-chemical activity of the surface of solid particles in an electroactivated liquid medium;
possesses catalytic ability;
allows you to neutralize the corrosive properties of liquid systems;
enhances the properties of substances dissolved in an electroactivated liquid medium;
has increased extraction ability;
possesses biological activity, including bactericidal properties and properties of a stimulator of metabolic processes.

Фракции активированного раствора из зоны анода (анолит) и зоны катода (католит) имеют различные свойства. Так, в анолите отмечается снижение pH до резко-кислой области (1,5-1,0 и ниже) и повышение окислительно-восстановительного потенциала; в католите повышение pH (до 10-13) до резко-щелочной области и понижение окислительно-восстановительного потенциала. The fractions of the activated solution from the anode zone (anolyte) and the cathode zone (catholyte) have different properties. So, in the anolyte there is a decrease in pH to a sharply acidic region (1.5-1.0 and below) and an increase in redox potential; in catholyte, an increase in pH (up to 10–13) to a sharply alkaline region and a decrease in redox potential.

При извлечении протеина по способу использования для экстракции и осаждения электроактивированных водных растворов устраняет необходимость использования для получения пищевого продукта химических реагентов. Электроактивированный водный раствор получается из водного раствора поваренной соли, которая является пищевым продуктом. Экстроактивированный водный раствор обладает бактерицидными свойствами, нетоксичен, обладает повышенными экстрагирующими и растворяющими способностями, использование его в качестве экстрагента позволяет получить протеин с менее выраженной окраской, что объясняется отбеливающими способностями электроактивированных водных растворов. Для получения растворов щелочного и кислотного характеров путем электроактивации необходимо меньшее количество технологический операций, чем при получении жидкостей тех же свойств из химических реагентов. When extracting protein according to the method of use for the extraction and precipitation of electroactivated aqueous solutions eliminates the need to use chemicals to obtain a food product. An electroactivated aqueous solution is obtained from an aqueous solution of sodium chloride, which is a food product. An extraactivated aqueous solution has bactericidal properties, is non-toxic, has increased extracting and dissolving abilities, its use as an extractant allows one to obtain a protein with a less pronounced color, which is explained by the whitening abilities of electroactivated aqueous solutions. To obtain solutions of alkaline and acidic character by electroactivation, fewer technological operations are necessary than when obtaining liquids of the same properties from chemical reagents.

Последовательность технологических операций при получении экстрагента и осаждающего раствора:
1) из химических реагентов

2) путем электроактивации

Как видно, при использовании химических реагентов увеличивается количество технологических операций подготовки экстрагента и осаждающего раствора. При электроактивации обе необходимые жидкости получают одной технологической операцией.The sequence of technological operations upon receipt of the extractant and precipitating solution:
1) from chemical reagents

2) by electroactivation

As you can see, when using chemical reagents, the number of technological operations for the preparation of the extractant and the precipitating solution increases. During electroactivation, both necessary fluids are obtained in one technological operation.

Качество получаемого по предлагаемому способу протеина не ухудшается, его цвет более светлый. Выход протеина увеличивается по сравнению со способом его извлечения с использованием химических реагентов. The quality of the protein obtained by the proposed method does not deteriorate, its color is lighter. The protein yield is increased compared with the method of its extraction using chemical reagents.

Выбор интервала значений pH, при которых проводится экстракция, обусловлен наибольшим выходом протеина по сравнению с меньшим количеством pH, увеличение pH экстракции является нецелесообразным в связи с прекращением увеличения выхода протеина. pH осаждения на выход протеина не влияет, но при pH > 4,7 увеличивается время осаждения протеина. The choice of the range of pH values at which the extraction is carried out is due to the highest protein yield compared to a lower pH, an increase in the pH of extraction is impractical due to the cessation of the increase in protein yield. The precipitation pH does not affect the protein yield, but at pH> 4.7, the protein precipitation time increases.

Данные исследований приведены в таблице 1. The research data are shown in table 1.

Пример. Эксперимент проводился в лабораторных условиях. Электроактивированный водный раствор NaCl получался на лабораторной установке электроактиваторе из водного раствора NaCl концентрацией 1 г/л. Экстракция протеина проводилась из 10 г измельченного подсолнечного шрота электроактивированным водным раствором NaCl с pH 12 в течение 15 мин при pH экстракции 9,4; температура ведения процесса 20^oC. Процесс проводится при постоянном перемешивании в химическом стакане. Твердую фазу отделяют от жидкой фильтрацией через складчатый бумажный фильтр. Осаждение протеина из жидкой фазы осуществляют подкислением электроактивированным водным раствором NaCl с pH 2,3 в химическом стакане при t 20^oC в течение 30 мин, pH осаждения 4,5. Осажденный протеин отделяют от жидкой фазы фильтрованием через складчатый бумажный фильтр при t 20^oC. Высушивание протеина проводится до постоянного веса в сушильном шкафу при t 60^oC.Example. The experiment was conducted under laboratory conditions. An electroactivated aqueous NaCl solution was obtained in a laboratory setup using an electroactivator from an aqueous NaCl solution with a concentration of 1 g / L. The protein was extracted from 10 g of crushed sunflower meal with an electroactivated aqueous NaCl solution with a pH of 12 for 15 min at an extraction pH of 9.4; the temperature of the process is 20 ^o C. The process is carried out with constant stirring in a beaker. The solid phase is separated from the liquid by filtration through a folded paper filter. The precipitation of protein from the liquid phase is carried out by acidification with an electroactivated aqueous solution of NaCl with a pH of 2.3 in a beaker at t 20 ^o C for 30 minutes, the pH of the deposition of 4.5. The precipitated protein is separated from the liquid phase by filtration through a folded paper filter at t 20 ^o C. The protein is dried to constant weight in an oven at t 60 ^o C.

Остальные эксперименты при значениях:
pH экстракции 9,0; 9,2; 9,3; 9,6;
pH осаждения 4,2; 4,5; 4,5; 4,7
проведены аналогично и результаты этих экспериментов сведены в таблицу 1.Other experiments with values:
extraction pH 9.0; 9.2; 9.3; 9.6;
precipitation pH 4.2; 4,5; 4,5; 4.7
carried out similarly and the results of these experiments are summarized in table 1.

Эксперименты проводились на обезжиренном подсолнечном материале (шроте), который является типичным обезжиренным материалом, поэтому при экстракции протеина из шротов других масличных культур будут получены аналогичные результаты. The experiments were carried out on defatted sunflower material (meal), which is a typical defatted material, therefore, when extracting protein from meal of other oilseeds, similar results will be obtained.

Для сравнения в табл.2 приведены значения по некоторым показателям семян и шротов подсолнечника и сои. For comparison, Table 2 shows the values for some indicators of seeds and meal of sunflower and soy.

В производственных условиях электроактивированные водные растворы можно получать на промышленных установках для электроактивации воды:
УЭВ-7 производительностью до 2000 л/ч при pH получаемых растворов 1,5 13;
"Прогресс" производительностью 2000 л/ч при pH получаемых растворов 3 12.In industrial conditions, electroactivated aqueous solutions can be obtained in industrial plants for electroactivation of water:
UEV-7 with a productivity up to 2000 l / h at a pH of the received solutions of 1,5 13;
"Progress" with a productivity of 2000 l / h at a pH of the resulting solutions 3 12.

Фракционный состав получаемого протеина, от общей суммы белков: aльбумины 10,85, глобулины 46,2, глютельны 21,1. Растворимость полученного протеина: сумма растворимого осадка 78,2% сумма нерастворимого осадка 21,4%
Протеин, полученный описанным способом, может быть получен в качестве добавки в производстве хлебобулочных изделий для диетических целей, в консервном производстве при изготовлении мясорастительных концентратов.The fractional composition of the obtained protein, from the total amount of proteins: albumin 10.85, globulins 46.2, gluten 21.1. The solubility of the obtained protein: the amount of soluble precipitate 78.2% the amount of insoluble precipitate 21.4%
The protein obtained by the described method can be obtained as an additive in the production of bakery products for dietary purposes, in canning production in the manufacture of meat and vegetable concentrates.

Claims

A method of producing a protein, including grinding non-fat material, extracting the protein from it by extraction, separating the liquid phase containing the protein, precipitating the protein, drying, characterized in that the extraction is carried out with an electroactivated aqueous NaCl solution at pH 9.2 9.4, the precipitation is carried out with electroactivated aqueous NaCl solution at pH 4.2 4.6.