Способ получения белково-жирового концентрата из семян бобовых и масличных культур

 

Использование: в пищевой промышленности при получении белково-жирового концентрата из семян бобовых и масличных культур. Сущность изобретения: проводят очистку семян, подвергают их грубому дроблению, конвенционному прогреву дробленых семян при температуре 100 - 130oC в течение 10 - 30 мин, охлаждению смешением с водой до температуры 10 - 45oC. Затем проводят влажное измельчение. Одновременно с эмульгированием при рН 6,5 - 10,0 проводят экстракцию белков и липидов и осаждают отделенную от твердого остатка белково-жировую эмульсию при рН 3,5 - 5,5 в течение 10 - 120 мин. Затем проводят нейтрализацию и гомогенизацию полученного осадка. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к биотехнологии и касается получения белково-жирового концентрата из семян бобовых и масличных культур для использования в пищевой промышленности.

Известные способы получения белковых продуктов из семян бобовых и масличных культур водной экстракцией разделяются на две группы в зависимости от того, какое место занимает экстракция липидов в общей последовательности технологических процедур. Ряд способов предусматривает водную экстракцию предварительно обезжиренного сырья. Другая группа способов предполагает совместную экстракцию белков и липидов. Последняя группа способов позволяет получать белковые продукты с различным содержанием жира и обладает определенным преимуществом, связанным с отсутствием применения горючих органических растворителей.

Известен способ, предусматривающий измельчение шелушеных бобов сои в среде 0,1 Н соляной кислоты, отделение нерастворимого остатка центрифугированием, щелочную экстракцию (рН 9) белков и липидов из нерастворимого остатка, отделение белкового экстракта центрифугированием, осаждение белка при рН 4,5. Для способа характерны потери белка с липидно-альбуминовой фракцией и низкие функциональные свойства белкового продукта: низкая растворимость и эмульгирующие свойства.

Другой известный способ получения белковых продуктов из арахиса и коксовых орехов предусматривает измельчение и диспергирование сырья в воде (45 55o F), подщелачивание, отделение нерастворимого остатка, осаждение белково-липидного комплекса при подкислении жидкого экстракта, отделение осажденного продукта от остаточной жидкости с разделением твердой фазы, объединяемой с продуктом, отделенном на фильтре, масляной фазы и фазы водной сыворотки.

Существенным недостатком данного способа является низкий выход белково-жирового комплекса.

Известен способ, предусматривающий совместную экстракцию белков и липидов из шелушеных соевых бобов водным раствором щелочи, содержащим 0,01% гидроперекиси. Полученный экстракт разделяется центрифугированием на три фазы: твердый остаток, фазу концентрированной белково-жировой эмульсии и водную фазу. После подкисления водной фазы соляной кислотой выпадает белковый осадок. После отделения от сыворотки осадок промывается, нейтрализуется и сушится с получением готового продукта.

Способ характеризуется низким выходом целевого продукта, обусловленным потерями белка и жира при центрифугировании, потерей альбуминов при осаждении, а также высоким содержанием антипитательных компонентов (ингибиторов трипсина и гемагглютенинов) в белковом продукте.

Известен способ получения пищевого экстракта из семян масличных культур, предусматривающий измельчение сырья в горячем (180 205oF) растворе щелочи (рН 8 11), выдерживание суспензии в замоченном состоянии 1 20 мин для завершения экстракции, нейтрализацию суспензии, отделение нерастворимой части суспензии центрифугированием, термообработку экстракта (285oF, 15 с) для разрушения антипитательных компонентов, концентрирование экстракта выпариванием, распылительную сушку продукта.

Наиболее близкий по технической сути к предлагаемому является способ получения белкового экстракта из соевых бобов, предусматривающий термообработку сырья при 70oС, шелушение, измельчение сырья, диспергирование измельченного сырья в растворе щелочи (рН 8 9), содержащем 0,015% гидроперекиси и имеющем температуру 65oC, в соотношении сырье раствор 1 12 в течении времени, необходимого для растворения белка и образования водной, масляной фаз и фазы нерастворимого твердого остатка, отделение водной и масляной фаз от твердой фазы центрифугированием, подкисление комбинированной водно-масляной фазы до рН 4 5 для осаждения белкового экстракта, отделение осажденного белкового экстракта от масляной фазы и сыворотки центрифугированием.

К существенным недостаткам способа-прототипа относятся: низкий выход белкового продукта и белка в его составе; низкая степень извлечения альбуминов наиболее сбалансированных по аминокислотному составу белков; высокое содержание антипитательных компонентов: ингибиторов трипсина и гемагглютенинов.

Задачей изобретения является увеличение выхода белково-жирового продукта и белка в его составе и получение продукта, обладающего высокой биологической ценностью и хорошими функциональными свойствами.

Поставленная задача решается тем, что исходное сырье шелушат и подвергают сухой очистке; очищенное сырье грубо дробят; проводят термическую модификацию нативного белка, направленную на образование растворимых денатуратов с повышенной эмульгирующей способностью и, инактивацию ингибиторов трипсина, путем конвенционного нагрева сухих семян при температуре 100 130oС, охлаждения смешением с холодной водой; проводят тонкое измельчение в водной среде; проводят экстракцию и эмульгирование при рН 6,5 10,0; отделяют нерастворимый остаток; осаждают эмульсию глобулинами дисперсионной среды при рН 3,5 5,5; отделяют концентрированную эмульсию; проводят нейтрализацию и гомогенизацию белково-жирового концентрата.

Способ осуществляют следующим образом: Растительное сырье (соевые бобы, бобы люпина, кормовые бобы, зерна гороха) с содержанием влаги не более 15% шелушат и очищают от оболочек и пыли продувкой воздухом. Ограничение содержания влаги в исходном сырье является важным фактором ограничения степени денатурации при термообработке и условием ее избирательного характера. Можно предполагать, что термообработка сухих семян в большей степени затрачивает альбумины и 2S-глобулины, относящиеся к белкам протоплазмы, и в меньшей степени высокомолекулярные запасные белки.

Очищенное сырье подвергают грубому дроблению (на 2 8 частей). Ограничение степени измельчения позволяет снизить вероятность взаимодействия белков с реакционноспособными соединениями (например липидами) при термообработке.

Грубо дробленые семена подвергают термообработке конвенционным нагревом при температуре 100 130oС в течение 10 30 мин с последующим охлаждением смешением с холодной (10 25oС) водой.

Оказалось, что указанные условия термообработки достаточны для денатурации альбуминов и 2S-глобулинов, приводящей к потере растворимости в области рН 3,5 5,5 и увеличению эмульгирующих свойств. Более высокомолекулярные белки при этом остаются в нативном состоянии и сохраняют функциональные свойства. Ингибиторы трипсина, относящиеся к альбуминам и 2S-глобулинам, а также гемагглютенины, в этих условиях денатурируют и теряют активность.

Термообработка при температуре ниже 100oС малоэффективна для инактивации ингибиторов трипсина, и увеличение температуры свыше 130oС приводит к снижению выхода белка.

Охлаждение после окончания термообработки является важным фактором ограничения степени денатурации образованием растворимых форм.

Смешанное с водой, охлажденное сырье подвергают измельчению до образования нерастворимых частиц диаметром 20 100 мкм. Измельчение сопровождается экстракцией водо- и жирорастворимых веществ и образование эмульсии.

К полученной дисперсии добавляют воду или смесь воды с обезжиренным молоком, а также при необходимости раствор щелочи, и завершают при рН 6,5 - 10,0 экстракцию и эмульгирование жиров растительными белками и в случае использования обезжиренного молока молочными белками. При использовании в качестве сырья зернобобовых культур с низким содержанием липидов на этой стадии добавляют растительное масло в количестве 5 10% от массы семян.

Увеличение гидрофобности белковых молекул после денатурации облегчает их взаимодействие с неполярной фазой и снижает их растворимость в области рН 3,5 5,5. Вследствие этого происходит увеличение вклада альбуминов в формирование межфазного адсорбционного слоя на границе раздела масло/вода.

Новое соотношение гидрофобных и гидрофильных свойств белковых молекул после денатурации соответствует возрастанию их эмульгиpующей способности. Оказалось, что при эмульгировании термомодификаторами образуется более тонкая эмульсия со средним диаметром частиц 2 3 мкм, сохраняющая устойчивость в области рН 3,0 10,0.

Полученную разбавленную эмульсию отделяют от нерастворимого остатка (окары, мезги) центрифугированием или сепарированием. Затем рН разбавленной эмульсии доводят до значения 3,5 5,5 добавлением кислоты. В этом интервале значений рН имеется значительная склонность к белок-белковым взаимодействиям, усиленная наличием в межфазных адсорбционных слоях термомодификаторов. Вследствие этого происходит осаждение глобулинов дисперсионной среды на межфазную поверхность. Частицы дисперсной фазы осаждаются, и образуется концентрированная эмульсия, содержащая 93,0 99,0% белков и 99,0 99,6% жиров разбавленной эмульсии. В недостаточной жидкости остается основная масса олигосахаридов.

Для более полного отделения олигосахаридов термообработанные семена перед измельчением дополнительно замачивают 1 48 ч при рН 4,5 5,0 и отделяют жидкую фазу. Расширение области рН при замачивании приводит к снижению выхода белка.

Осажденную эмульсию отделяют центрифугированием, нейтрализуют и гомогенизируют. Конечный продукт белково-жировой концентрат содержит 69,1 - 82,6% исходного белка и 72,2 85,2% исходного жира, имеет высокую биологическую ценность вследствие инактивации 90 95% ингибиторов трипсина и гемагглютенинов. Продукт имеет хорошую сбалансированность по аминокислотному составу, оцениваемую методом аминокислотного скора, а также обладает высокой эмульгирующей емкостью и диспергируемостью в области рН 6,0 9,0.

Термообработка обеспечивает дополнительный эффект, заключающийся в уменьшении микробиологической обсемененности продукта и инактивации липоксигеназы, вызывающей появление "бобового" запаха. Продукт, получаемый предлагаемым способом, имеет легкий запах орехов.

Пример 1. Бобы сои с содержанием влаги 12% шелушат и отделяют от оболочек и пыли продувкой воздухом. Очищенные бобы дробят на молотковой дробилке на 2 8 частей.

100 кг подготовленных таким образом бобов, содержащих 88 кг сухих веществ, в том числе 42 кг белков и 20 кг жира, прогревают в печи при температуре в слое бобов 120oС. По истечении 20 мин бобы извлекают из печи и смешивают с 500 л холодной (15oС) воды. При этом бобы охлаждаются до 35oС.

Смесь бобов с водой измельчают в течение 15 мин до образования твердых нерастворимых частиц диаметром 20 100 мкм. Доводят рН дисперсии добавлением раствора щелочи до значения 10,0, а суммарное количество воды до 1000 л и проводят экстракцию и эмульгирование в течение 10 мин. При этом образуется эмульсия со средним диаметром частиц 2,7 мкм.

Твердые нерастворимые частицы (окару) отделяют на центрифуге и получают 866 кг разбавленной эмульсии, содержащей 6,4% сухих веществ, из них 59,2% белка и 26,8% жира.

К разбавленной эмульсии добавляют пищевую кислоту, доводят рН до значения 5,0 и осаждают концентрированную белково-жировую эмульсию в течении 20 мин.

Водную фазу отделяют центрифугированием и получают 246 кг концентрированной эмульсии, содержащей 19,9% сухих веществ, из них 66,1% белка и 30,1% жира. Доводят рН концентрированной эмульсии до значения 8,0 и гомогенизируют.

Полученный продукт белково-жировой концентрат содержит 55,5% сухого вещества исходных бобов, в том числе, 76,9% исходного белка и 73,6% исходного жира. Продукт имеет низкую активность антипитательных компонентов: ингибиторов трипсина 1,9 ед. активности/мг с.в. и гемагглютенинов 31 ед./мг с.в. содержание олигосахаридов 1,8% Доля незаменимых аминокислот составляет 46,22% Продукт имеет легкий запах орехов и обладает хорошими функциональными свойствами: эмульгирующая емкость (ЕСа) максимальное количество дополнительно введенного масла, которое может быть заэмульгировано 1 г продукта, составляет 440, диспергируемость продукта в водной среде 98% Примеры 2 4 в целом аналогичны примеру 1. Параметры, отличающие их от примера 1, представлены в табл. 1 и 2.

Примеры 5 7 отличаются от примеров 1 4 тем, что при экстракции и эмульгировании используются смеси воды с обезжиренным молоком в соотношении вода молоко 1 0,5 3. Обезжиренное молоко содержит 8,6% сухих веществ, в том числе 3,0% белка. Выход белка в примерах 5 7 существенно выше, чем в примерах 1 4, за счет белков молока.

Примеры 8 10 отличаются от примеров 1 4 тем, что термообработанные соевые бобы смешивают с водой в количестве 500 л, доводят рН до значения 4,5 - 5,5 добавлением кислоты и оставляют замоченными на 1 48 ч, после чего жидкую фазу отделяют. Содержание олигосахаридов в продукте в примерах 8 10 ниже, чем в примерах 1 7, и составляет 0,4 1,1% Примеры 11 14 иллюстрируют применение в качестве сырья семян люпина, кормовых бобов, гороха. При использовании в качестве сырья семян гороха и кормовых бобов при экстракции и эмульгировании добавляется масло в соотношении сырье масло 1 0,05 0,1.

Сопоставление заявляемого технического решения со способом-прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в предполагаемом способе проводят термическую модификацию нативных белков, приводящую к образованию растворимых денатуратов, обладающих более высокой эмульгирующей способностью, и инактивации основной массы ингибиторов трипсина и гемагглютенинов, что позволяет увеличить выход белка и жира в составе белково-жирового концентрата и получить продукт, обладающий высокой биологической ценностью и хорошими функциональными свойствами.

При анализе известных технических решений со сходными признаками выявлено, что при выделении белка из необезжиренного бобового сырья экстракция и эмульгирование при рН 6,5 10,0 не применялась, а также не применялось осаждение белково-жировой эмульсии глобулинами дисперсионной среды в области рН 3,5 5,5.

Поскольку представление о снижении выхода белка при термоденатурации является общепринятым, отыскание режима и условий термоденатурации, позволяющих применительно к получению белково-жировых эмульсий увеличить выход белка, подтверждает изобретательский уровень предлагаемого решения.

Формула изобретения

1. Способ получения белково-жирового концентрата из семян бобовых и масличных культур, предусматривающий шелушение, очистку семян, влажное измельчение, экстракцию белков и липидов, отделение твердого остатка, выделение белково-жировой эмульсии, отличающийся тем, что проводят очистку сухих семян, далее подвергают их грубому дроблению, конвекционному прогреву дробленых семян при температуре 100 130oC в течении 10 30 мин, охлаждению смешением с водой до температуры 10 45oC, затем проводят влажное измельчение, экстракцию белков и липидов осуществляют одновременно с эмульгированием при pH 6,5 10,0, осаждают отделенную от твердого остатка белково-жировую эмульсию при pH 3,5 5,5 в течении 10 120 мин, затем проводят нейтрализацию полученного осадка.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что экстракцию проводят смесью воды и обезжиренного молока в соотношении 1,0 (0,5 3,0) соответственно.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед измельчением сырье замачивают 1 48 ч при pH 4,5 5,0.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадии экстракции добавляют растительное масло в соотношении исходное сырье растительное масло 1 (0,05 0,1) соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к физической химии высокомолекулярных соединений, а именно к определению гидрофобности белков, в том числе растительных соевых, широко используемых в пищевой промышленности, с помощью методов люминесценции

Изобретение относится к биотехнологии и касается способа получения изолята белка (белковой пасты) и крахмала для использования в пищевой промышленности
Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано при фракционировании пищевых белков из зеленых растений
Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано при фракционировании пищевых белков из зеленых растений
Изобретение относится к технологии получения белка из растительного сырья и может быть использовано в пищевой промышленности
Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано при производстве молочно-белковых продуктов
Изобретение относится к пищевой промышленности и биотехнологии в т.ч

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способу переработки семян горчицы для получения полножирной горчицы

Изобретение относится к мясной промышленности, а именно к пищевым продуктам, заменяющим частично или полностью мясное сырье при производстве фаршевых мясопродуктов
Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано при производстве пищевых продуктов в кондитерской, пищеконцентратной, консервной, химической промышленности, а также при производстве лекарств и в кормопроизводстве

Изобретение относится к технологии получения белка из растительного сырья и может быть использовано в пищевой промышленности
Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для приготовления пищевых добавок методом экстрагирования белковых веществ из зеленых растений

Изобретение относится к способу получения вкусовой добавки, при котором осуществляется взаимодействие смеси, содержащей источник свободных аминокислот и не менее одного редуцирующего сахара

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам получения пищевого растительного белка для его дальнейшего использования в производстве комбинированных биологически полноценных продуктов и белковых композиций

Изобретение относится к способам получения концентратов хлоропластных и цитоплазматических белков из листостебельной биомассы растений и может быть использовано при производстве кормового и пищевого белка
Наверх