RU2612155C1 - Способ получения белковых гидролизатов - Google Patents

Способ получения белковых гидролизатов Download PDF

Info

Publication number
RU2612155C1
RU2612155C1 RU2015150716A RU2015150716A RU2612155C1 RU 2612155 C1 RU2612155 C1 RU 2612155C1 RU 2015150716 A RU2015150716 A RU 2015150716A RU 2015150716 A RU2015150716 A RU 2015150716A RU 2612155 C1 RU2612155 C1 RU 2612155C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
protein
flour
hydrolysis
hydrolyzate
enzymatic
Prior art date
Application number
RU2015150716A
Other languages
English (en)
Inventor
Василий Васильевич Пономарев
Тахир Мухамедович Бикбов
Наталья Викторовна Хабибулина
Original Assignee
Василий Васильевич Пономарев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Василий Васильевич Пономарев filed Critical Василий Васильевич Пономарев
Priority to RU2015150716A priority Critical patent/RU2612155C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2612155C1 publication Critical patent/RU2612155C1/ru

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23JPROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J1/00Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites
    • A23J1/006Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from vegetable materials

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Coloring Foods And Improving Nutritive Qualities (AREA)

Abstract

Изобретение относится к пищевой, микробиологической и кормовой промышленности. Описан способ обработки муки из зерновых, бобовых и масличных культур или их смеси для ферментативной обработки при получении белковых гидролизатов, включающий измельчение указанной муки до размера частиц хотя бы в одном измерении менее 50 микрон, при условии, что не менее 50% этих частиц имеет размер менее 25 микрон. Изобретение позволяет увеличить выход белка в гидролизат. 2 табл., 3 пр.

Description

Изобретение относится к пищевой, микробиологической, кормовой промышленности и направлено на получение гидролизатов белковой и углеводной природы, а также фракции клетчатки из растительного сырья методом ферментативного гидролиза.
Уровень техники.
Гидролиз биополимеров является фундаментальным и распространенным явлением в природе. Посредством гидролиза обеспечивается деструкция и разрушение тканей организмов, что способствует освобождению структурных элементов для новых актов созидания и синтеза новых молекул биополимеров.
В настоящее время гидролизованные белки широко используются в индустрии массового питания, медицине, ветеринарии и микробиологической промышленности. Их применяют также в качестве биологически-активных пищевых добавок и специальных пищевых и кормовых ингредиентов. Они также высоко ценятся в детской диетологии и в рационах животных, в первую очередь, в качестве компонентов стартерных кормов молодняка животных, как основы питательных сред для культивирования клеток тканей и бактерий, в качестве незаменимого компонента питательных сред для выращивания микроорганизмов и их защитных сред при последующем их высушивании. В настоящее время наиболее предпочтительным для пищевых целей является ферментативный гидролиз. Использование гидролиза биополимеров увеличивает сырьевые возможности производителей, позволяя, в том числе, использовать отходы различных производств.
Материалом для гидролиза могут служить любые биополимеры белковой либо полисахаридной природы, будь они животного, растительного или микробного происхождения. При этом исходное сырье и тип используемого ферментного препарата оказывает влияние на состав получаемого гидролизата и, соответственно, дальнейшее его применение.
В качестве источника белка наиболее широко используются бобовые, масличные и злаковые культуры, картофель, батат, томаты, капуста, морковь и другие виды. Бобовые отличаются наиболее высоким содержанием белков. Так, например, в чечевице их 21-36%, в горохе- 20-36%, в люпине - 31-33%. Но наиболее богата белками соя, содержащая их 30-50%. Наряду с основными глобулиновыми белками, она также содержит значительную долю водорастворимых альбуминов, углеводов, жиров, минеральных солей и микроэлементов. Она нашла наибольшее применение при получении белковых гидролизатов пищевого и кормового назначения. Биологическая ценность получаемых гидролизатов также считается наивысшей для белков сои по сравнению с другими растительными материалами.
В зерне злаковых основную массу составляют углеводы (крахмал от 35 до 85%), 12-13% - белок, клетчатка и не столь значительное содержание жиров.
В уровне техники описано множество способов получения гидролизатов белковой и углеводной природы.
В публикации WO 2002069732 описывается способ получения белкового гидролизата из соевой муки, заключающийся в приготовлении суспензии с содержанием сухого вещества 6-12%, гидролизе суспензии грибной протеазой до степени гидролиза 20-40% и последующем гидролизе папаином до степени гидролиза 30-45%. Общая продолжительность гидролиза составляет 2,5-4 часа. Полученный гидролизат отделяют и высушивают до содержания влаги 9,4%, продукт содержит 65-68% сырого протеина.
В патенте US 6896917 В1 24.05.2005 предложен способ получения гидролизата белка из соевой муки, включающий гидролиз водной суспензии соевой муки, содержащей 6-30% сухих веществ, протеолитическим ферментом растительного происхождения в течение 3-4 часов, инактивацию фермента, нейтрализацию уровня рН, центрифугирование и сушку полученного продукта. Степень гидролиза при этом 30-35%.
Из уровня техники известна также возможность предобработки белкового сырья для получения концентрированных белковых продуктов. Так, например, в публикации "Preparation of soy protein Concentrate and isolate from extruded-expelled Soybean Meals", by H. Wang, L, Al Johnson and T. Wang in "Journal of the American Oil Chemists Society, 2004, 81 (7), 713-717" описан один из подходов модификации способа получения концентрированных белковых продуктов. Для получения концентрированных белковых продуктов соевую муку и белый лепесток с влажностью 10-12% предварительно обрабатывали на экструдере-экспеллере в течение 15-30 сек при температуре 135-140°С, давлении 20-50 атм. Последующую экстракцию проводили стандартным способом.
Для получения гидролизатов углеводной природы используют ферментные препараты, обладающие активностью в отношении полисахаридов растений. В патенте US 3640723 предложен способ получения соевого продукта, полученного гидролизом суспензии соевого сырья пектиназой и целлюлазой в течение 5 часов. Полученный продукт содержит 22% сахаров (в исходном материале - 0,77%). 25 частей гидролизата смешиваются с 75 частями порошкового молока, получается корм для животных.
Патенты US 4483874, 4376127, 4216235, 3632346 описывают различные варианты ферментативной обработки олигосахаров, вызывающих газообразование (стахиоза, раффиноза, сахароза) до перевариваемых моно- и дисахаридов. Патент US 4485874 описывает приготовление заменителя молока из растительного белка и углеводных источников с использованием фермента, имеющего множественные карбогидразные активности.
В патенте US 5100679 предложен способ обработки суспензии растительного источника белка и углеводов, содержащей 21% сухих веществ, агентом, уменьшающим вязкость. Предобработанный субстрат затем обрабатывается альфа-галактозидазой (в смеси с карбогидразой и протеазой или отдельно). Карбогидраза - мультиэнзимный комплекс, разрушающий некрахмальные полисахариды (Viscozyme).
Патент US 5508172 относится к ферментативно модифицированной соевой клетчатке с улучшенными функциональными характеристиками, модификация проводится смесью целлюлазы и карбогидразы. Патент WO 2009048917 А2 описывает способ увеличения содержания глюкозы и других углеводов, получаемых при гидролизе низкокрахмальной или некрахмальной клетчатки в присутствии протеазы, целлюлазы и гемицеллюлазы. Гидролиз ведут в системах с содержанием сухих веществ 5-10%.
Для получения белково-углеводных растворов применяют смеси ферментных препаратов, обладающих как протеолитической, так и целлюлазной или амилазной активностями. Так, в патенте US 6451359 В1 предложен способ получения растворимых (не образовывающих коллоидных масс) фракций белков и углеводов путем последовательного гидролиза белков и углеводов (с помощью целлюлазы).
В описанных примерах можно выделить существенный недостаток. Мука, полученная из растительного сырья и богатая пищевой клетчаткой и крахмалом, формирует очень вязкие суспензии, что приводит к необходимости работать с разбавленными суспензиями, обычно до 15%. При большем содержании сухих веществ (20 и более) необходимо специальное оборудование, либо, как описано выше в патенте US 5100679, необходима предварительная обработка сырья агентами, уменьшающими вязкость суспензии, что усложняет и удорожает процесс и увеличивает его длительность.
Таким образом, существует потребность оптимизации способов получения гидролизатов с целью улучшения степени гидролиза и увеличения выхода белковых или углеводных соединений в жидкую фазу (гидролизат).
Задачей изобретения является разработка способа обработки белкового сырья, используемого для получения гидролизатов, который будет обеспечивать получение гидролизатов с заданной степенью гидролиза и свойствами (желаемым содержанием протеина или углеводов).
Задача решается путем предоставления способа обработки муки из зерновых, бобовых и масличных культур или их смеси для экстракции и ферментативной обработки при получении гидролизатов, включающего измельчение указанной муки до размера частиц хотя бы в одном измерении менее 50 микрон, при условии, что не менее 50% этих частиц имеет размер менее 25 микрон. Согласно нашему способу, экстракция компонентов ведется из предварительно баротермически обработанного сырья с развитой площадью поверхности, что облегчает доступ фермента к сайтам атаки. В описываемом нами процессе начальная концентрация субстрата при проведении ферментативного гидролиза может достигать 25-30%, что приводит к образованию более концентрированных продуктов белковой и углеводной природы и удешевляет процесс их сушки.
Сущность изобретения.
Неожиданно заявителем было обнаружено, что измельчение муки до определенного размера оказывает существенное влияние на процесс гидролиза и позволяет сократить время гидролиза и количество фермента при получении конечного продукта с высоким содержанием протеина или высокой степенью экстракции углеводов.
Изобретение представляет собой способ обработки муки из зерновых, бобовых и масличных культур или их смеси для ферментативной обработки при получении белковых гидролизатов, включающий измельчение указанной муки до размера частиц хотя бы в одном измерении менее 50 микрон, при условии, что не менее 50% этих частиц имеет размер менее 25 микрон.
Последующую экстракцию и ферментативную обработку проводят любым стандартным способом.
При этом способ получения гидролизата из растительного сырья может включать в одном из вариантов выполнения:
- ферментативную обработку муки, полученной из растительного сырья стандартными методами, перед проведением гидролиза обработанную указанным способом, протеолитическими ферментами с получением белкового гидролизата и негидролизованного остатка, обогащенного растительными полисахаридами, включая пищевую клетчатку;
- ферментативную обработку муки, полученной из растительного сырья стандартными методами, перед проведением гидролиза обработанную указанным способом, ферментами, обладающими целлюлазными, ксиланазными, пектиназными и амилазными активностями с получением углеводного гидролизата и негидролизованного остатка, обогащенного растительным протеином;
- получение концентратов белка традиционными методами из предварительно обработанной муки с дальнейшей обработкой концентрата протеолитическими препаратами с получением гидролизатов с высоким содержанием сырого протеина. Таким образом, в ходе реализации указанного способа может быть получен ряд продуктов:
1) Растворимая фаза после ферментативного гидролиза: в зависимости от ферментного препарата, может являться белковым гидролизатом при использовании протеолитических ферментов или раствором сахаров при использовании целлюлазно-ксиланазного комплекса. В зависимости от продолжительности гидролиза молекулярные массы белков в гидролизате варьируют от 60-70 кДа до низкомолекулярных пептидов.
2) Негидролизованный осадок: в зависимости от использованного ферментного препарата может быть фракцией растительных полисахаридов, включая пищевую клетчатку (при обработке протеолитическими ферментами), или обогащенным белком продуктом (при обработке целлюлазно-ксиланазным комплексом)
3) При малом времени гидролиза в концентрированных системах без последующего разделения фракций гидролизата и твердого остатка получается вязкий продукт с высокими гелеобразующими свойствами за счет образования комплексов между частично прогидролизованным белком и растительными полисахаридами
Измельчение до размера частиц хотя бы в одном измерении менее 50 микрон, при условии, что не менее 50% этих частиц имеет размер менее 25 микрон, может быть осуществлено с использованием баротермических методов.
Осуществление изобретения согласно предложенному варианту позволяет уменьшить дозировку ферментного препарата в среднем в 1,6 раза, увеличить выход белка в гидролизат в среднем на 10%, уменьшить массу негидролизованного осадка в среднем на 7%, что подтверждается изложенными ниже примерами.
Подробное описание изобретения.
Исходное сырье, представляющее собой муку зерновых, бобовых, масличных культур с объемной плотностью 500-600 г/литр, смешивают с водой до достижения концентрации сырья 65-75%.
Полученную увлажненную массу подвергают ступенчатому нагреву от 20 до 140-220°С в течение 60-90 сек при давлении от 50 до 120 атм.
Резко сбрасывают давление до 1 атм и высушивают до остаточной влажности 10%, получая гранулированный пористый продукт с объемной плотностью от 50 до 350 г/литр (в измельченном до размеров частиц муки виде, полученный продукт имеет объемную плотность от 500 до 700 г/литр).
Мука, полученная из растительного сырья, или концентрат белка, полученный на основе растительной муки, подвергают действию ферментных препаратов протеолитической группы или комплексом целлюлаз, ксиланаз, пектиназ и амилаз. Концентрация субстрата в системе составляет 100-300 г/л, соотношение фермент : субстрат 0,3-2,0% по массе, температура процесса 40-65°С, рН системы 6,0-10,0, продолжительность процесса от 2 мин до 24 часов. В зависимости от использованных ферментных препаратов получают различные конечные продукты, указанные выше.
При использовании протеолитических ферментов (щелочные бактериальные протеазы, например, Protex 6L) при длительных временах воздействия более 6 часов получают низковязкую суспензию. Ее разделение, например, на центрифуге при 3000 g в течение 10-15 мин позволяет получить водный раствор белкового гидролизата и осадок соевой клетчатки. Для очистки растительных полисахаридов от неотделившихся белковых компонентов осадок промывают дистиллированной водой (0,5-1,5 объема от взятой для проведения ферментативного гидролиза). Их высушивание приводит к получению сухого гидролизата белка и фракции растительных полисахаридов, в зависимости от типа исходного сырья, представляющих собой крахмал, пищевую клетчатку, пектины.
Использование той же группы ферментов при коротких временах воздействия (менее 30 мин) приводит к образованию вязкой суспензии, представляющей собой комплекс функционального растворимого белкового концентрата с растительными полисахаридами.
При ферментативной обработке растительной муки или концентратов растительного белка целлюлозно-ксиланазным комплексом получают фракцию растворимых низкомолекулярных углеводов (моносахариды, дисахариды, трисахариды) и концентрат, содержащий увеличенное количество белка по сравнению с исходным субстратом.
При последующей ферментативной обработке полученного концентрата ферментным комплексом протеолитических ферментов в сочетании с целлюлазами и ксиланазами получают жидкий белковый-углеводный комплексный концентрат.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
Соевую муку с содержанием сухих веществ 92% и сырого протеина 52% в расчете на сухие вещества разбавляют водой до концентрации твердых веществ в суспензии 200 г/л, с помощью пищевой соды доводят рН системы до 9,5, добавляют бактериальную щелочную протеазу, проводят ферментативный гидролиз в течение времени, достаточного для перевода белковых веществ в растворенную фазу при температуре 60°С. После окончания гидролиза водную фазу отделяют от остатка центрифугированием, остаток промывают дистиллированной водой в количестве
Figure 00000001
от объема воды, взятой для проведения гидролиза. Промывную воду отделяют центрифугированием и объединяют с гидролизатом, полученным на первой стадии отделения. Гидролизат и твердый остаток сушат распылительным способом.
Для получения предобработанной муки исходное сырье, представляющее собой соевую муку с объемной плотностью 500-600 г/литр, смешивают с водой до достижения концентрации сырья 65-75%.
Полученную увлажненную массу подвергают ступенчатому нагреву от 20 до 140-220°С в течение 60-90 сек при давлении от 50 до 120 атм.
Резко сбрасывают давление до 1 атм и высушивают до остаточной влажности 10%, получая гранулированный пористый продукт с объемной плотностью от 50 до 350 г/литр (в измельченном до размеров частиц муки виде, полученный продукт имеет объемную плотность от 500 до 700 г/литр). Далее используют полученный продукт для проведения ферментативного гидролиза стандартными способами.
Дозировка фермента и продолжительность процесса указана в таблице 1 ниже. Выход белка также указан в нижеприведенной таблице.
Figure 00000002
Figure 00000003
Пример 2. Послеспиртовой концентрат, полученный из соевой муки, с содержанием сухих веществ 93% и сырого протеина 72% в расчете на сухие вещества разбавляют водой до концентрации твердых веществ в суспензии 200 г/л, с помощью пищевой соды доводят рН системы до 9,5, добавляют бактериальную щелочную протеазу, проводят ферментативный гидролиз в течение времени, достаточного для перевода белковых веществ в растворенную фазу при температуре 60°С. После окончания гидролиза водную фазу отделяют от остатка центрифугированием, остаток промывают дистиллированной водой в количестве
Figure 00000001
от объема воды, взятой для проведения гидролиза. Промывную воду отделяют центрифугированием и объединяют с гидролизатом, полученным на первой стадии отделения. Гидролизат и твердый остаток сушат распылительным способом.
Предобработанную муку готовят указанным выше способом. Дозировка фермента и продолжительность процесса указана в таблице 2 ниже. Выход белка также указан в нижеприведенной таблице 2.
Figure 00000004
Figure 00000005
Примеры 3-25
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
Таким образом, при проведении ферментативного гидролиза экструдированной муки и концентрата белка, полученного из экструдированной муки, измельченной до размера частиц хотя бы в одном измерении менее 50 микрон, при условии, что не менее 50% этих частиц имеет размер менее 25 микрон, дозировка ферментного препарата в среднем в 1,5 раза ниже, продолжительность процесса сокращается на 30-50%, выход белка в гидролизат на 10-20% выше, масса негидролизованного осадка меньше на 7-12%, что суммарно приводит к увеличению эффективности ферментативного гидролиза на 20-40%.

Claims (1)

  1. Способ обработки муки из зерновых, бобовых и масличных культур или их смеси для ферментативной обработки при получении белковых гидролизатов, включающий измельчение указанной муки до размера частиц хотя бы в одном измерении менее 50 микрон, при условии, что не менее 50% этих частиц имеет размер менее 25 микрон.
RU2015150716A 2015-11-26 2015-11-26 Способ получения белковых гидролизатов RU2612155C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015150716A RU2612155C1 (ru) 2015-11-26 2015-11-26 Способ получения белковых гидролизатов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015150716A RU2612155C1 (ru) 2015-11-26 2015-11-26 Способ получения белковых гидролизатов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2612155C1 true RU2612155C1 (ru) 2017-03-02

Family

ID=58459356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015150716A RU2612155C1 (ru) 2015-11-26 2015-11-26 Способ получения белковых гидролизатов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2612155C1 (ru)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002069732A1 (en) * 2001-03-05 2002-09-12 Council Of Scientific And Industrial Research Process for preparation of protein hydrolysate from soy flour
RU2295249C2 (ru) * 2005-05-13 2007-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение по медицинским иммунобиологическим препаратам "Микроген" Министерства здравоохранения Российской Федерации Способ получения гидролизата сои

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002069732A1 (en) * 2001-03-05 2002-09-12 Council Of Scientific And Industrial Research Process for preparation of protein hydrolysate from soy flour
RU2295249C2 (ru) * 2005-05-13 2007-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение по медицинским иммунобиологическим препаратам "Микроген" Министерства здравоохранения Российской Федерации Способ получения гидролизата сои

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Perović et al. Improved recovery of protein from soy grit by enzyme-assisted alkaline extraction
JP3466189B2 (ja) 米ぬかの安定化方法及び米ぬか生成物
DE69535721T2 (de) Verfahren zur Verbesserung von der Löslichkeit von pflanzlichen Proteinen
JP5296531B2 (ja) βグルカン及びマンナンの製造
CN101766253B (zh) 一种利用米渣蛋白制取米蛋白多肽粉方法
CN101946891B (zh) 玉米种皮水溶性膳食纤维的制备方法
JP6511268B2 (ja) 動物用飼料組成物の材料
RU2613493C2 (ru) Способ получения белково-витаминной добавки из крахмалсодержащего зернового сырья
JP6946277B2 (ja) 穀物粉中のタンパク質を濃縮する方法
CN106148468B (zh) 一种辐照辅助双酶酶解谷物胚芽制备抗氧化肽的方法
CN102907559A (zh) 小麦水解蛋白工业化生产的工艺
CN111671006A (zh) 一种富含活性乳酸菌的大豆肽的制备方法
CN110240626A (zh) 一种藜麦多糖多肽生产方法
NZ202876A (en) Enzymes for degradation of carbohydrates
Kleekayai et al. Enzyme-assisted extraction of plant proteins
RU2612155C1 (ru) Способ получения белковых гидролизатов
WO2017128556A1 (zh) 蛋白产品及其制备方法
CN108835356B (zh) 一种风味蛋白粉及其提取方法
CN107960629B (zh) 一种海鲜虾味汤冻及其制作方法
CN106578421A (zh) 一种高品质豆粕蛋白肽的制备方法
CN110897059A (zh) 一种利用小麦胚芽制备植物水解蛋白饮料的方法
TWI716150B (zh) 大豆蛋白濃縮物的水解物的製備方法、大豆蛋白濃縮物的水解物以及飼料組成物
Timira et al. Potential use of yeast protein in terms of biorefinery, functionality, and sustainability in food industry
RU2680693C2 (ru) Способ получения белкового концентрата из вторичных продуктов переработки зерновых культур
TWI692308B (zh) 低溼度條件下水解之大豆蛋白濃縮物及其製備方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171127

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20200415