Способ получения белкового гидролизата из кости

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

14 А1 (19) (11) (5D 4 А 23 J 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3771442/28-13 (22) 31. 07.84 (46) 15.06.86. Бюл. У 22 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт мясной промышленности (72) Л.И.Стекольннков, В.М.Морозов, Ю.В.Кацман, Г.Е.Лимонов, А.И.Сницарь, В.И.Пиульская, Л.Ф. Кармышова, Г.П.Барков и В.И,Казилявичюс (53) 627.523 (088.8) (56) Патент США И 3368906, кл. 90-110, опублик. 1968.

Патент США 1(- 3692538, кл. 99-107, опублик. 1972. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВОГО

ГИДРОЛИЗАТА ИЗ КОСТИ, предусматривающий иэмельчение сырья, гомогенизацию с водой,ферментивный гидролиз с последующей инактивацией фермента н кислотный гидролиз с использованием соляной кислоты, сгущение гидро.лиэата, фильтрацию и сушку, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьппения выхода и улучшения качества готового гидролизата, перед гомогениэацией измельченное сырье подвергают обезжириванию при 20-22 С до оса таточного содержания жира 0,5-17,кислотный гидролиз проводят перед феро ментативным при 70-75 С в течение

18-24 ч, а после кислотного проводят дополнительно щелочной гидролпэ с использованием гидроокиси натрия при

70-75 С в течение 6-8 ч, сгущение о осуществляют непосредственно после щелочного гидролиза, ферментативный гидролиз проводят с помощью протосубтилина Г10Х при 40-45 С и рН 7,07,5 в течение 4-6 ч, а фильтрацию гидролизата проводят после инактивации фермента.

1237154

Изобретение относится к мясной иромьппленности, в частности к способам получения белкового гидролиэата из кости.

Цель изобретения — повышение выхода и улучшение качества готового гидролизата путем повышения степени расщепления белка и полного рас.творения в воде.

Способ осуществляют следующим образом.

Кость измельчают и обезжиривают органическим растворителем 3 раза при 20-22 С в течение 4-6 ч. Полученный экстракт направляют на выделение жира и регенерацию органического растворителя, а обезжиренную кость подвергают гомогенизации в воде.

Затеи осуществляют кислотный гидролиз при рН 2-2,5 и 70 С в течение о :?0

18-24 ч и щелочной гидролиз при рН

10,0-10,5 в течение 6-8 ч при 70 С.

Гидролизат сгущают,охлаждают и от- деляют минеральные компоненты, а оставшуюся после сгущения часть

25 гидролизата направляют на ферментативный гидролиз при рН 7,0-.7,5 в течение от 4-6 ч при 40-45 С с поо следующей инактивацией фермента при

100 С в течение 15 мин. Инактивизованный фермент фильтруют, а затем белковый гидролизат сгущают и сушат.

Пример 1. 1 кг кости измельчают на дробилке до размеров частиц

1000 и обрабатывают 2 л ацетона при 22 С и периодическом перемешивао нии в течение 6 ч, экстракт отделяют, осадок обрабатывают 2 л свежего ацетона в тех же условиях, и операцию повторяют. Полученные экстракты соединяют, направляют на отделение жира и регенерацию ацетона, а обезжиренную кость гомогенизируют с 3 объемами воды, подкисляют НС Д до рН о

2,5 и гидролизуют при 70 С в течение

24 ч. 3 л полученного гидролизата подщелачивают NaOH до рН 10„5 и гид— ролиэуют при 70 С в течение 8 ч,после чего гидролиэат сгущают до 300 мл, о охлаждают до 4 С в течение 4 ч, осадок солей отделяют, а надосадочную жидкость нейтрализуют добавлением

HCf до рН 7,5, добавляют 3 гпрепарата протосубтилина Г10Х (0,37 к ис ходной массе сырья) и проводят гид- Ы о ролиз при 45 С в течение 6 ч, после о чего гидропизат нагревают нри 100 С в течение 15 мин для инактивации фер мента, фильтруют, фильтрат сгущают до 150 мл и сушат сублимацией.

Получают 190 г (выход 197 к массе исходного сырья) готового продукта со степенью расщепления белка 927., полностью растворимого в воде и не имеющего горького вкуса.

Пример 2. 1 кг кости измельчают на дробилке до размеров частиц

1000 1ц и обрабатывают 2 л ацетона при 20 С и периодическом перемешивании в течение 4 ч, экстракт отделяют, осадок обрабатывают 2 л свежего ацетона в тех же условиях, и операцию повторяют. Далее процесс проводят аналогично описанному в примере 1 за исключением того, что кислотный и щелочной гидролиз проврдят при

75 С в течение соответственно 18 и о

6 ч, а ферментативный гидролиз — при

40 С и рН 7,0 в течение 4 ч. Получают 170 г (выход 177 к массе исходного сырья) готового продукта со степенью расщепления белка 907., полностью растворимого в воде и не имеющего горького вкуса.

Пример 3. 1 кг кости измельчают на дробилке до размеров частиц

1000 р и обрабатывают 2 л ацетона а при 21 С и периодическом перемешивании в течение 5 ч, экстракт отделяют, осадок обрабатывают 2 л свежего ацетона в тех же условиях, и операцию повторяют. Далее процесс проводят аналогично описанному в примере

1 за исключением того, что кислотный и щелочной гидролиз проводят при

72 С в течение соответственно 21 и

7 ч, а ферментативный гидролиз — при

42 С и рН 7,2 в течение 5 ч. Получают 180 г (выход 157. к массе исходного сырья) готового продукта со сте пенью расщепления белка 91%, полнос— тью растворимого в воде и не имеющего горького вкуса.

Пример 4.1 кгкости измельчают на дробилке до размеров часиц 1 000 1о.

Далее процесс проводят аналогично описанному в примере 1 эа исключением того, что операцию обеэжиривания кости проводят 2 раза при 15 С, кислотный и щелочной гидролиз осущест— о вляют при 60 С. Получают 160 г готового продукта (1.6% к массе исходного сырья) со степенью расщепления белка

707, не растворяющегося полностью в воде и имеющего горьковатый вкус.

3 1237

Пример 5. 1 кг кости измельчают на дробилке до размеров частиц

1000 р . Далее процесс проводят аналогично примеру 1 за исключением того что кислотный и щелочной гидро 5 лиз осуществляют при 60 С, а фермена тативный гидролиэ — при 35 С и рН

6,0, причем ферментативный гидролиэат направляют на сгущение, минуя стадию фильтрации. Получают 175 r 10 готового продукта (17,5% к массе исходного сырья) со степенью расщепления белка 557, плохо растворимого в воде и имеющего горьковатый привкус.

Выход готового продукта согласно 15 изобретению составляет 17-19% к массе сырья со степенью расщепления бел. ка 90-92%.

Известно, что в состав межклеточного органического матрикса костной 20 ткани входит 18-20Х белков, главным иэ которых является коллаген, а также мукопротеины, сиалопротеины и другие неколлагеновые белки. При обычном физиологическом состоянии кости 25 коллаген образует с минеральными веществами совершенную биологическую структуру, отличающуюся большой механической прочностью и высокой физиологической активностью. Однако при щ высокой температуре, которой подвергается кость на стадии обезжиривания согласно известным способам, происходит нарушение привычных связей в молекулярной организации этого белка

35 вследствие чего коллаген частично извлекается из кости вместе с жиром.

При этом также теряются и неколлагеновые белки, хорошо растворимые в воде. Это приводит к снижению обще- 40

ro выхода готового продукта.

154

Согласно изобретению с целью обеэ. жиривания кости используют трехкратную обработку этого сырья органическим растворителем, преимущественно ацетоном, при этом остаточное содержание жира в костном матриксе снижается до 0,5-1 ., а нативные свойства белка полностью сохраняются. Так как молекулы коллагена содержат ограниченный набор аминокислот, специфическое расщепление связей между которыми затруднительно при использовании ферментов, необходимо проводить сначала кислотный, а затем щелочной гидролиз при умеренных температурах (70-75 С). При этом комбинио рованное использование кислотного и щелочного гидролиэа позволяет не только подготовить субстрат к дальнейшему более эффективному гидролиэу ферментами, но и создает оптимальные условия для образования солей (в результате взаимодействия используемых при гидролиэе НС 0 и ИаОН), которые легко могут быть выделены из реакционной среды при охлаждении.

Для расщепления оставшихся после осуществления кислотного и щелочного гидролиэа пептидных связей прп ферментативном гидролизе исключается необходимость использования дорогостоящих ферментных препаратов, например папаина. Высокая степень расщепления белка (90-92 ) в готовом продукте достигается при применении

Остающийся в костном матриксе коллаген претерпевает глубокие денатурационные изменения, в частности на45 рушается чередование сегментов, построенных иэ неполярных аминокислот и участков, где преобладают полярные аминокислоты. Такие нарушения первичной структуры коллагена приводят к нежелательным

50 изменениям его физико-химических и функциональных свойств. В этих Условиях ферментативный гидролиз белка кости по известному способу является малоэффективным, поскольку ферменты не имеют возможности свободно проникать к видоизмененным участкам пептидных связей белка. Кроме того,сле. дует учитывать и своеобразную последовательность аминокислот в молекуле коллагена, в которой содержится около 30 глицина и около 15Х аланина, а расщепление связей между которыми затруднительно даже в нативных б лках.

В результате ферментативного гидролиэа расщепление молекулы коллагена происходит лишь в незначительной степени, а последующий кислотный гидролиэ дает воэможность получить в основном лишь пептидные фрагменты, но не отдельные аминокислоты. Многие из получаемых пептидов имеют горьковатый вкус и не адсорбируются на поверхности частиц активированного угля на стадии осветления гидролизата.

Поэтому получаемый по известному способу готовый продукт также имеет горьковатый вкус, что ограничивает возможности его практического применения. дешевого и доступного ферментного препарата протосубтилина Г10Х. Время каждой обработки сырья растворителем составляет 4-6 ч, поскольку меньшая продолжительность обработки снижает эффективность обезжиривания, а большее время контакта с тканью мозга этого экстрагента не приводит к дополнительному извлечению жиров и увеличивает воэможность возникновения денатурационных изменений в белковой матрице мозга.

Сырье подвергают обезжириванию расщепителем — ацетоном — до оста— точного содержания жира 0,5-17, поскольку получить остаточное содержание жира менее 0,57. практически не удается, а сохранение в сырье остаточного содержания жира более 17 в значительной степени затрудняет реализацию последующих стадий технологического процесса получения белкового гидролизата из кости. Температурные режимы обезжиривания выбираются исходя из того, что при температуре менее 20 С процесс обезжио ривания замедляется, а при температуре выше 22 С возрастает степень о улетучивания ацетона, что обусловливает необходимость проведения процесса в герметически закрытых емкостях и ведет к значительному повышению стоимости процесса, а следовательно, и целевого продукта.

Предлагаемые температурные и временные режимы кислотного и щелочного гидролиза также являются оптимальными и обеспечивают расщепление белка до 90-927 (примеры 1-3). При

0 более низких температурах (ниже 70 С) проведения этих видов гидролиза гакая степень расщепления не достигается (примеры 4-5) и целевой продукт обладает горьковатым. вкусом. При более высоких температурах (более 75 С, С дальнейшего расщепления белка не происходит. Увеличение температуры кислотного и щелочного гидролиза выше 70-75 С нецелесообразно также

0 и потому, что в отличие от известного способа, когда коллаген кости на стадии обезжиривания подвергается воздействию высоких температур, вследствие чего денатурируется, по предлагаемому способу процесс обезжиривания проводится в мягких темпе37154

Ь ратурных режимах (20-22)) С) и молекулы коллагена сохраняются в нативном состоянии, а следовательно, для их расщепления требуются менее высокие температуры, чем для расщепления денатурированного белка.

Увеличение температуры ферментативнсго гидролиза (выше 45 С) приводит к частичной инактивации фермент1О ного препарата и снижению его каталитических функций, а диапазон рН

7,0-7,5 является оптимальным для действия этого фермента. Запредельные значения рН приводят к ослабле15 нию протеолитическай активности протосубтилина Г10Х.

Укаэанные временные параметры ктлслотного (18-24 ч), щелочного (68 ч) и ферментативного (4-6 ч) гид20 ролиэа при заданных температурах являются оптимальными. При увеличении времени проведения этих видов гидролиза свыше указанных значений (т.е. свыше 24, 8 и 6 ч соответст— венно) дальнейшего расщепления молекул белка (свыше 927) не наблюдается. При уменьшении времени проведения этих видов гидролиза (т.е. менее 18,,6 и 4 ч соответственно) расщепление молекул белка до оптимальных значений (90-927) не успевает произойти. В результате получаемый продукт характеризуется незначительной растворимостью в воде и имеет

35 горьковатый вкус.

Проведение ферментативного гидо ролиза при температуре ниже 40 С неэффек гивно, поскольку температурный

40 оптимум каталитической активности ферментного препарата протосубтилина Г10Х, используемого для осуществления гидролиза, лежит в пределах

40-45 С и ниже этих =-начений темпе45 ратуры фермент почти не работает

11. )1

Изобретение позволяет улучшить ка чес тво различных видов мяс опродуктов при частичной замене мяса белковым гидролизатсм. При этом сырьем для получения белковогс гидролизата, получаемого согласно изобретению, служит кость убойных животных.

В таблице приведены показатели предлагаемого и известного спо)=обов.

1237154

Вкус

Bblxop X к массе

Растворимость в

Степень

Способ расщепления белка, 7ь исходного сырья воде

Безвкусный

Предлагаемый 17-19

Полностью растворим

Горьковатый

60-62

13-15

Частично растворим

Известный

Составитель И.Кутукова

Редактор А.Огар Техред О.Гортвай Корректор Л.Патай

Заказ 3214/3 Тираж 543 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная.4