Способ получения протеина

 

Использование: в качестве добавки в производстве хлебобулочных изделий для диетических целей, в консервном производстве. Сущность изобретения: способ получения протеина, включающий измельчение обезжиренного растительного сырья, экстракцию из него протеина электроактивированным водным раствором NaCl при pH 9,2 - 9,4, отделение жидкой фазы, осаждение протеина электроактивированным водным раствором NaCl при pH 4,2 - 4,7. Выход продукта 13 - 16%. Фракционный состав получаемого продукта, % от общей суммы белков: альбумины - 10,85, глобулины - 46,2, глютелины - 28,1. Растворимость протеина: сумма растворимого осадка 78,2%, сумма нерастворимого осадка 21,4%. 2 табл.

Изобретение относится к области получения протеина экстракцией из природных источников.

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.

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).

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).

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.

Целью изобретения является уменьшение технологических операций подготовки экстрагента и осаждающего раствора, увеличение выхода протеина и улучшение его качества.

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.

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.

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.

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).

При этом в приэлектродных зонах образуются различные окислительно-восстановительные системы, концентрация электрически заряженных ионов (pH, окислительно-восстановительный потенциал), в которых существенно различается.

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.

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.

В зависимости от условий на поверхности анода также протекают реакции с образованием HClO₂, ClO^-₂, ClO^-₃, ClO^-₄ ClO₂. В анолитах такого типа (хлоридных) образуются активные свободные радикалы ClO'; Cl'; OH'.

В ходе процесса возможно образование молекулярного кислорода путем рекомбинации двух его атомов или ClO радикалов по бимолекулярной реакции второго порядка: 2ClOʹ _→ 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Данные исследований приведены в таблице 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.

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.

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.

Для сравнения в табл.2 приведены значения по некоторым показателям семян и шротов подсолнечника и сои.

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.

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.

Формула изобретения

Способ получения протеина, включающий измельчение обезжиренного материала, извлечение протеина из него экстракцией, отделение жидкой фазы, содержащей протеин, осаждение протеина, высушивание, отличающийся тем, что экстракцию ведут электроактивированным водным раствором NaCl при pН 9,2 9,4, осаждение осуществляют электроактивированным водным раствором NaCl при pН 4,2 4,6.

РИСУНКИ

Рисунок 1