RU2604194C1

RU2604194C1 - Способ получения структурно модифицированного продукта из тритикале - гидролизованной тритикалевой муки

Info

Publication number: RU2604194C1
Application number: RU2015155683/10A
Authority: RU
Inventors: Елена Павловна Мелешкина; Ирина Сергеевна Витол; Геннадий Петрович Карпиленко
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2016-12-10

Abstract

Изобретение относится к пищевой промышленности. Измельчают зерно тритикале до размера, характеризующегося 100%-ным проходом через сито диаметром 1 мм. Смешивают измельченное сырье с водой при гидромодуле 1:4. Модифицируют белковый комплекс сырья путем ферментативного гидролиза в течение 2 ч при температуре 50-60°С и рН 5,0-6,0 протеолитическими ферментными препаратами, в качестве которых используют Нейтразу 1,5 MG или Протеазу GC-106 в количестве 0,5-1,0 ед ПС/г измельченного сырья. Останавливают гидролиз нагреванием суспензии при температуре 80-85°С в течение 10-15 мин. Разделяют полученную суспензию на жидкую фракцию и твердый остаток: структурно модифицированный продукт - тритикалевую муку. Изобретение позволяет получить продукт с высокой биологической ценностью и улучшенными функциональными свойствами: растворимостью, пенообразующей и жироэмульгирующей способностями. 3 табл., 4 пр.

Description

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к получению модифицированных белковых продуктов.

Известен способ получения белкового гидролизата из семян рапса с использованием эндопептидазы (алкалазы 2,4 L FG) - фермента, продуцируемого штаммом Bacillus licheniformis, и экзопептидазы (Flovourzyme-1000 MG), представляющих собой комплекс экзопротеаз из Aspergillus orysae (Production and characterization of an extesive rapessed protein haydrolysate / Vioque Javier, Sanchez-Vioque Raul, Clemente Alfonso, Pedrockt Justto, Bautiste Juan, Milan Francisso // J. Amer. Oil Chem. Soc. - 1999. - V. 76. - №7 - P. 819-823).

Недостатком данного способа является необходимость использования серии ферментных препаратов в довольно больших концентрациях для достижения высокой производительности, что приводит к удорожанию продукта.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения структурно модифицированного рапсового продукта, предусматривающий модификацию белкового комплекса путем ферментативного гидролиза с последующей его остановкой, отличающийся тем, что перед проведением ферментативного гидролиза проводят промывку при соотношении вода : семена (3-5):1 и обеззараживание семян раствором 0,01-0,05%-ной сорбеновой кислоты, ферментативный гидролиз проводят в одну ступень путем проращивания семян при влажности 80%, температуре 10-25°C в течение 36-60 ч, остановка гидролиза проводится нагреванием пророщеных семян при температуре (85±5)°C в течение 10-30 мин, после остановки гидролиза проводят обезжиривание экстракцией масла, измельчение шрота и удаление семенных оболочек (RU 2277794 С1, ГОУ ВПО "КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ", 20.06.2006).

Недостатком данного способа является длительное проведение процесса проращивания сырья, использование химической кислоты (сорбеновой кислоты), недостаточно высокий выход продукта.

Техническим результатом заявленного способа является получение пищевого биомодифицированного белкового продукта - гидролизованной тритикалевой муки высокой биологической ценности с улучшенными функциональными свойствами: растворимостью, пенообразующей и жироэмульгирующей способностями из зерна тритикале, а также повышение выхода белка и глубины и степени гидролиза.

В способе, предусматривающем модификацию белкового комплекса путем ферментативного гидролиза протеолитическими ферментными препаратами с последующей его остановкой, перед проведением ферментативного гидролиза проводят измельчение зерна тритикале до размера, характеризующегося 100%-ным проходом через сито диаметром 1 мм, смешивание измельченного сырья с водой при гидромодуле 1: 4, проведение процесса гидролиза в течение 2 часов при температуре 50-60°C и рН 5,0-6,0, остановка гидролиза проводится нагреванием суспензии при температуре 80-85°C в течение 10-15 минут, разделение полученной суспензии на твердый остаток и жидкую фракцию структурно модифицированного продукта, при этом в качестве протеолитических ферментных препаратов используют Нейтразу 1,5 MG или Протеазу GC-106 в количестве 0,5-1,0 ед ПС/г измельченного сырья.

Вместе с тем, в промышленных условиях, в условиях конкретной технологии пищевого производства, использующих зерновое сырье, в качестве субстрата, выступает сложная гетерогенная система, что приводит к изменению основных кинетических параметров ферментативной реакции. Поэтому состав конкретного зернового субстрата может оказывать влияние на характер протекания процесса протеолиза и изменить оптимальные значения температуры и рН. Кроме того, при действии ферментного препарата, а не высокоочищенного фермента на сложный гетерогенный субстрат (зерно тритикале) возможны отклонения от классической зависимости начальной скорости реакции гидролиза от концентрации (дозировки) ферментного препарата. Указанные отклонения, в свою очередь, связаны с различного рода факторами, например ингибирующим действием отдельных компонентов зернового субстрата.

В связи с этим, авторами были разработаны оптимальные условия для действия протеолитических ферментных препаратов различного происхождения, позволяющие получить продукт с высоким выходом, провести протеолиз белковых веществ конкретного зернового субстрата (зерна тритикале), получить продукты с разным соотношением высоко-, средне- и низкомолекулярных фракций пептидов и количеством аминокислот и, как следствие, с различными функциональными свойствами.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед проведением ферментативного гидролиза проводят измельчение зерна тритикале до размера, характеризующегося 100%-ным проходом через сито диаметром 1 мм, смешивание измельченного сырья с водой при гидромодуле 1: 4, добавляют буфер (фосфатно-цитратный буфер рН 5,5) для регулирования заданного уровня рН, вносят ферментный препарат бактериального или грибного происхождения (Нейтразы 1,5 MG или Протеазы GC-106) в количестве 0,5-1,0 ед ПС/г измельченного сырья, проведение процесса гидролиза в течение 2 часов при температуре 50-60°C и рН 5,0-6,0, остановку гидролиза нагреванием суспензии при температуре 80°C в течение 10 минут, разделение полученной суспензии на твердый остаток и жидкую фракцию путем центрифугирования суспензии при 5000-6000 об/мин в течение 15 минут. Полученный продукт дополнительно может быть высушен.

Заявляемый способ поясняется следующими примерами.

Пример 1. Цельносмолотое зерно тритикале, характеризующееся 100% проходом через сито диаметром 1 мм и зольностью 1,6%, смешивают с водой при гидромодуле 1:4, вносят протеолитический ферментный препарат бактериального происхождения Нейтразу 1,5 MG в количестве 0,5 ед ПС/г измельченного сырья. Далее проводят гидролиз при температуре 60°C и рН 5,5 в течение 2 часов. Остановку гидролиза проводят при 85°C в течение 10 минут. Далее суспензию центрифугируют при 6000 об/мин в течение 15 минут.

Пример 2. Цельносмолотое зерно тритикале, характеризующееся 100% проходом через сито диаметром 1 мм и зольностью 1,6%, смешивают с водой при гидромодуле 1:4, вносят протеолитический ферментный препарат грибного происхождения Протеазу GC-106 в количестве 1,0 ед ПС/г измельченного сырья. Далее проводят гидролиз при температуре 50°C и рН 5,5 в течение 2 часов. Остановку гидролиза проводят при 80°C в течение 15 минут. Далее суспензию центрифугируют при 5000 об/мин в течение 15 минут.

Пример 3. Тритикалевую муку, характеризующуюся 100% проходом через сито диаметром 1 мм и зольностью 0,8%, смешивают с водой при гидромодуле 1:4, вносят протеолитический ферментный препарат бактериального происхождения Нейтразу 1,5 MG в количестве 0,5 ед ПС/г измельченного сырья. Далее проводят гидролиз при температуре 60°C и рН 5,5 в течение 2 часов. Остановку гидролиза проводят при 85°C в течение 10 минут. Далее суспензию центрифугируют при 6000 об/мин в течение 15 минут.

Пример 4. Тритикалевую муку, характеризующуюся 100% проходом через сито диаметром 1 мм и зольностью 0,8%, смешивают с водой при гидромодуле 1: 4, вносят протеолитический ферментный препарат грибного происхождения Протеазу GC-106 в количестве 1,0 ед ПС/г измельченного сырья. Далее проводят гидролиз при температуре 50°C и рН 5,5 в течение 2 часов. Остановку гидролиза проводят при 80°C в течение 15 минут. Далее суспензию центрифугируют при 5000 об/мин в течение 15 минут.

Дополнительно был проведен хроматографический анализ образцов по примерам 1-4 с целью выявления глубины и степени гидролиза. Для этого на колонку, заполненную гелем сефадекса G-75, наносили 5 мл супернатанта. Элюцию проводили дистиллированной водой. Объем собираемых фракций - 4 мл. Регистрацию оптической плотности элюата во фракциях осуществляли при длине волны 280 нм. В качестве контроля использовали водный экстракт тритикалевой муки, полученный при соотношении мука : вода 1:20. Полученные данные приведены в таблицах 1, 2.

При действии бактериальной протеазы Нейтраза 1,5 MG количество белков с молекулярной массой более 70000 Да снижается в 1,5-2,0 раза, при этом преимущественно образуются среднемолекулярные пептиды (30000÷20000 Да), их количество возрастает по сравнению с контролем в 4,5-6,0 раза.

При действии грибной протеазы Протеаза GC-106 количество белков с молекулярной массой более 70000 Да снижается в 2,0-2,5 раза, при этом преимущественно образуются низкомолекулярные продукты протеолиза (≤3000 Да), их количество возрастает по сравнению с контролем в 1,5-2,0 раза.

Полученные данные свидетельствуют о проведении глубокого протеолиза белковых веществ зерна тритикале. При этом характер распределения продуктов протеолиза по фракциям (в зависимости от молекулярной массы) различен в зависимости от используемого ферментного препарата. Однако общая тенденция такова, что происходит существенное снижение высокомолекулярной фракции (≥70000 Да), которая выходит со свободным объемом колонки, и увеличение фракции низкомолекулярных продуктов протеолиза (≤3000 Да), при использовании как бактериальной, так и грибной протеазы. Скорее всего, это объясняется высокой доступностью субстрата и отсутствием ингибирующего воздействия на ферменты со стороны компонентов периферийных частей зерновки при оптимальных условиях проведения гидролиза.

Кроме того, дополнительно была проведена оценка образцов, полученных по примерам 1-4, по функциональным свойствам (растворимость, пенообразующая способность, жироэмульгирующая способность) и относительной биологической ценности - ОБЦ (проводили по тест-объекту Tetrachymena pyryphormis относительно стандартного белка - казеина). Полученные данные представлены в таблице 3.

По результатам таблицы 3 можно сделать вывод, что целенаправленный протеолиз ферментными препаратами различного происхождения позволяет получить целевой продукт, обладающий повышенной биологической ценностью и улучшенными функциональными свойствами без использования кислотных и щелочных реагентов.

Claims

Способ получения структурно модифицированного продукта из тритикале - гидролизованной тритикалевой муки, предусматривающий модификацию белкового комплекса сырья путем ферментативного гидролиза протеолитическими ферментными препаратами с последующей его остановкой, перед проведением ферментативного гидролиза проводят измельчение зерна тритикале до размера, характеризующегося 100%-ным проходом через сито диаметром 1 мм, смешивание измельченного сырья с водой при гидромодуле 1:4, проведение процесса гидролиза в течение 2 часов при температуре 50-60°С и рН 5,0-6,0, остановку гидролиза нагреванием суспензии при температуре 80-85°С в течение 10-15 мин, разделение полученной суспензии на твердый остаток и жидкую фракцию структурно модифицированного продукта, при этом в качестве протеолитических ферментных препаратов используют Нейтразу 1,5 MG или Протеазу GC-106 в количестве 0,5-1,0 ед ПС/г измельченного сырья.