Способ получения пищевого продукта, обладающего биологически активными свойствами из гидробионтов
Владельцы патента RU 2580157:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет" (RU)
Способ включает подготовку сырья, ферментативную обработку, инактивацию фермента, фильтрование и сушку. В качестве сырья используют двустворчатых моллюсков: корбикулу, или спизулу, или мерценарию. Сырье после подготовки смешивают с водой в соотношении 1:1-1:3, а перед ферментированием в реакционную смесь вносят молочную сыворотку в соотношении 1:0,5-1:1. Изобретение позволяет получать продукт с высоким содержанием аминокислот. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.
Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для получения биологически активного продукта из дальневосточных промысловых двустворчатых моллюсков (корбикула японская Corbicula japonica, спизула Mactra sachalinensis, мерценария Mercenaria stimpsoni), содержащего сбалансированный набор свободных аминокислот, обладающих антиоксидантным и общеукрепляющим действием.
Для состава свободных аминокислот тканей двустворчатых моллюсков характерно высокое содержание глицина, аланина, серина, аргинина и циклических аминокислот. В тканях двустворчатых моллюсков обнаружены цитруллин, гидроксилизин, орнитин, 3-метил-гистидин, ансерин, саркозин (Давидович В.В., Пивненко Т.Н., Шутикова А.Л., Аюшин Н.Б. Содержание свободных аминокислот и гистидинсодержащих дипептидов в двустворчатых и головоногих моллюсках - перспективных источниках получения биологически активных добавок // Известия ТИНРО-центра. 2006. Т. 147. С. 333-339).
Отсутствие в пище хотя бы одной незаменимой аминокислоты вызывает отрицательный азотистый баланс, нарушение деятельности центральной нервной системы, остановку роста и тяжелые клинические последствия типа авитаминоза. Однако высокое содержание свободных аминокислот характерно не для всех видов двустворчатых моллюсков. Так, отмечалось, что зарывающиеся двустворчатые моллюски (клемы) характеризуются значительно более низким содержанием свободных аминокислот (Аюшин Н.Б., Петрова И.П., Эпштейн Л.М. Азотистые экстрактивные вещества в тканях дальневосточных моллюсков // Известия ТИНРО-Центра. - 1999. - Т. 125. - С.52-55). Не является исключением и корбикула японская, обитающая в акватории залива Петра Великого.
Известен способ получения биологически активной пищевой добавки из мяса мидий, который представляет собой солянокислый гидролизат сырья, содержащий пищевые органические продукты гидролизата и поваренную соль. При этом добавка содержит пептиды с молекулярной массой от 300 до 700 Д в количестве 0,3-0,7 мас. %, органические пищевые продукты от 18 до 25 мас. % при общем содержании сухих веществ от 33 до 40 мас. %. Способ получения биологически активной пищевой добавки из мяса мидий включает гидролиз сырья соляной кислотой, нейтрализацию, упаривание и фильтрацию гидролизата. Причем количество соляной кислоты, добавляемой при гидролизе, определяют исходя из содержания белка в мясе мидий, обеспечивающего содержание соляной кислоты в гидролизуемой массе в количестве 4,1-5,9 мас. %. Гидролиз проводят при давлении 1,2-1,4 атмосфер при температуре 115°C в течение 12-16 часов до содержания низкомолекулярных пептидов с молекулярной массой 300-700 Д в готовом продукте после упаривания от 0,3 до 0,7 мас. %. Нейтрализацию соляной кислоты осуществляют сухой питьевой содой. При этом соотношение между белком сырья и соляной кислотой находится в пределах 10:3-10:8. Упаривание проводят до содержания сухих пищевых органических продуктов гидролиза от 18 до 25 мас. % и общего содержания сухих веществ от 33 до 40 мас. % (Патент РФ 2284708).
Недостатком заявленных способов является применение соляной кислоты, требующее ее нейтрализации и длительности процесса.
Известен способ получения белкового гидролизата из моллюсков, который включает первичную обработку сырья путем извлечения из створок и раковин мягкой ткани моллюсков и последующий кислотный гидролиз соляной кислотой при непрерывном кипении, нейтрализацию, отделение осадка от раствора и упаривание (Заявка на выдачу патента РФ 92014930).
Недостаток заявленного решения заключается в применении соляной кислоты, а также в предварительном извлечении мягкой ткани, что ограничивает применение этого способа в промышленном масштабе.
Известен способ получения гидролизата молочного (казеина или сывороточного) белка, включающий проведение гидролиза белка, осветление получаемого гидролизата и его сушку. Гидролиз осуществляют в одну стадию с помощью ферментов из грибков Aspergyllus flavus, A. japonicus, A. niger или A. awamori. Процесс ведут в 10% растворе белка при рН 7,6-8, поддерживая рН добавлением щелочи, при температуре 40°C в течение не более 2 часов. Фермент далее инактивируют нагреванием при 65°C в течение 30 минут, гидролизат осветляют центрифугированием и высушивают распылительной сушкой. По данным авторов степень гидролиза продукта может достигать 45-50% (US 6589574, НКИ 426/34, 08.07.2003 г.).
Недостатком данного метода является обязательное поддержание значения рН с помощью раствора щелочи. Следствием этого является попадание в продукт дополнительных количеств ионов, которые не могут быть удалены из гидролизата с помощью заявляемых в способе технологических подходов.
Известен способ получения белкового продукта из рыбного сырья, предусматривающий разделку рыбного сырья на тушку и измельчение, проведение автолиза при температуре 40-60°C рН 5,0±0,2 в течение 2-4 часов. В качестве реакционной смеси используют молочную сыворотку в соотношении 1:(1-3) к массе фарша (Патент РФ 2410894).
Недостаток данного способа заключается в низкой степени гидролиза и, соответственно, низком содержании свободных аминокислот в конечном продукте.
Наиболее близким к техническому решению является способ получения продукта, обогащенного свободными аминокислотами, согласно которому: сырье измельчают и заливают 5-20%-ным водно-спиртовым раствором из расчета 1:1-1:5, подщелачивают раствором NaOH до установления рН 8,0-8,5. Ферментативный гидролиз осуществляют с помощью протеолитических ферментных препаратов при температуре 35-40°C в течение 1,5-6 час, инактивацию ферментов осуществляют нагреванием до 70-80°C в течение 15-20 мин, последующее выделение целевого продукта проводят путем фильтрации, сушку проводят сублимационным или распылительным способом. Ферментативный гидролиз проводят с использованием протеолитического ферментного препарата, выделенного из пилорических придатков дальневосточных лососей (пилорин) с активностью 100-200 Е/г в количестве 0,1-1,0% от массы измельченного сырья, или протеолитического ферментного препарата, выделенного из гепатопанкреаса камчатского краба с активностью 150-250 Е/г в количестве 0,1-1,0% от массы измельченного сырья, или с использованием мегатерина с активностью 200-500 Е/г в количестве 0,1-1,0% от массы измельченного сырья или панкреатина с активностью 150-300 Е/г в количестве 0,1-1,0% от массы измельченного сырья (Патент РФ №2171066).
Недостаток способа состоит в необходимости использования спирта, пригодного для гидробионтов с высоким содержанием аминокислот.
Задача, решаемая изобретением, состоит в разработке способа получения пищевого продукта с повышенными биологически активными свойствами из гидробионтов, а именно: из двустворчатых моллюсков, характеризующихся нативно низким содержанием аминокислот; продукт с такими свойствами следует получить за счет обогащения аминокислотами, придающими продукту антиоксидантные и общеукрепляющие свойства; а также расширение сферы использования молочной сыворотки как вторичного продукта переработки молока.
Для решения поставленной задачи в способе получения пищевого продукта, обладающего биологически активными свойствами из гидробионтов, включающем подготовку сырья, ферментативную обработку, инактивацию фермента, фильтрование и сушку, согласно изобретению, в качестве гидробионтов используют двустворчатых моллюсков: корбикулу Corbicula japonica, или спизулу Mactra sachalinensis, или мерценарию Mercenaria stimpsoni, которые после подготовки смешивают с водой в соотношении 1:1-1:3, а перед ферментированием в реакционную смесь вносят молочную сыворотку в соотношении 1:0,5-1:1; в качестве ферментного препарата используют протамекс или мегатерии в количестве из расчета 1,5-2 П/Е на 1 г сырья.
Аминокислотный состав тканей корбикулы, спизулы и мерценарии отличается низким содержанием свободных аминокислот, в том числе незаменимых. В сыворотке есть все аминокислоты. В молочной сыворотке присутствуют высокомолекулярные белки - казеин, α-глобулины, β-глобулины, иммуноглобулины, альбумин, которые трудно поддаются перевариванию (автолизу) в организме человека. Проведение совместного ферментолиза тканей корбикулы, спизулы, мерценарии и молочной сыворотки с помощью ферментных препаратов приводит к получению продукта, отличающегося от неферментированного, по содержанию незаменимых и незаменимых аминокислот в 2 и более раза, и содержит свободные аминокислоты от моллюсков и от молочной сыворотки.
Осуществление способа состоит в следующем.
Свежемороженые двустворчатые моллюски-сырец (корбикула японская, спизула, мерценария) моют пресной или морской проточной водой, ставят на стекание. Далее готовят реакционную смесь смешиванием моллюсков с водой в соотношении сырье: вода 1:1-1:3, в которую добавляют молочную сыворотку соответствующую ГОСТ Р 53438-2009 в соотношении 1:0,5-1:1. Доводят рН экстракта до 7,9-8,1 с помощью 0,1 М раствора едкого натра. Далее проводят ферментативный гидролиз, применяя протеолитические ферментные препараты протамекс или мегатерии в количестве из расчета 1,5-2 П/Е на 1 г сырья. Условия ферментолиза: рН 7,8-8,1, температура 35-42°C, время 3,5-4,5 часа. По окончании ферментолиза экстракт выдерживают при температуре 70-80°C в течение 15-25 мин для инактивации фермента и фильтруют через бязь, после чего фильтрат направляют на сублимационную сушку или сушку иного типа при температуре не выше 45°C и остаточной влажности сухого продукта не более 12%. Сухой продукт измельчают до порошкообразного состояния. Тарируют.
Конечный продукт представляет собой порошок от светло-серого до темно-серого цвета, содержащий в качестве основных биологически активных компонентов свободные аминокислоты в количестве от 33,4 до 37,7 мг/г белка, в том числе незаменимых от 12,1 до 13,6 мг/г.
Использование соотношения моллюска (на примере корбикулы) и молочной сыворотки 1:1 приводит к повышению суммы свободных аминокислот, в том числе незаменимых, в 2,2 раза по сравнению с ферментолизатом корбикулы, что отражено в таблице 1.
Совместное ферментирование корбикулы и молочной сыворотки повышает выход продукта в 3,7 раза по сравнению с ферментолизатом корбикулы. Ферментолиз приводит к обогащению конечного продукта аминокислотами за счет высвобождения аминокислот из глобулярных (не перевариваемых) белков, которые определяются как свободные.
В таблице 2 приведены сведения о биологической ценности ферментолизата корбикулы и совместного гидролизата, доказывающие существенные отличия простого ферментолизата и ферментолизата с сывороткой.
Заявляемый способ позволяет получать продукт для использования в приготовлении биологически активной добавки к пище и функциональных пищевых продуктов, содержащих лейцин, лизин и треонин, аспарагиновая и глутаминовая аминокислоты, применяемых в качестве общеукрепляющего средства при повышенных физических нагрузках, для восстановления после травм и хирургических операций, что отражено в ряде публикаций (Гончаренко О.Г., Гроссман Н.В. Лечебно-профилактическое питание из кукумарии // Вопросы питания. - 1994. - №4. - С. 38-39. Мельников В.И. Спортивная фармакология: биологически активные добавки, полученные из морепродуктов // Теория и практика физической культуры. - 2007 - №9, с. 44-45. Прокопенко Д.В., Глотова И.А. Перспективы создания напитков функционального назначения для спортсменов // Журнал “Современные наукоемкие технологии” №3, 2010 г., стр. 66-67. Шульгина Л.В., Блинов Ю.Г., Загородная Г.И. и др. Новые продукты для хирургических больных на основе гидролизата из кукумарии // Сб. материалов Российской науч. конф. “Новые биомедицинские технологии с использованием биологически активных добавок”. - Владивосток, 1998. С. 168-171.)
Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в разработке нового способа получения пищевого продукта, обладающего биологически активными свойствами из двустворчатых моллюсков, характеризующихся нативно низким содержанием аминокислот, а именно: корбикулы Corbicula japonica, спизулы Mactra sachalinensis, мерценарии Mercenaria stimpsoni, путем применения ферментолиза с молочной сывороткой, приведшего к обогащению аминокислотами, придающими продукту антиоксидантные и общеукрепляющие свойства, а также в расширении сферы использования молочной сыворотки как вторичного продукта переработки
Пример 1
1 кг свежемороженой корбикулы японской моют пресной проточной водой, ставят на стекание. Далее корбикулу смешивают с водой в соотношении сырье:вода 1:1 и получают реакционную смесь, в которую добавляют молочную сыворотку, соответствующую ГОСТ Р 53438-2009, в соотношении 1:1. Доводят рН экстракта до 7,9 с помощью 0,1 М раствора едкого натра. Затем проводят ферментативный гидролиз, добавляя в смесь 100 мл раствора протамекса с протеолитической активностью 300 Е/г концентрацией 0,05 г/мл. Смесь выдерживают при температуре 37°C 3 часа. Затем смесь нагревают до температуры 80°C и выдерживают 20 мин для инактивации фермента. Смесь фильтруют через бязь и направляют на сублимационную сушку или сушку иного типа при температуре конечного продукта не выше 45°C и остаточной влажности сухого продукта не более 10%. Сухой продукт измельчают до порошкообразного состояния и капсулируют. Конечный продукт содержит свободных аминокислот 34,48 мг/г белка, в том числе незаменимых 12,47 мг/г, сбалансированный набор свободных аминокислот, обладающих антиоксидантным и общеукрепляющим действием.
Пример 2
1 кг свежемороженой спизулы моют пресной проточной водой, ставят на стекание. Далее спизулу смешивают с водой в соотношении сырье:вода 1:2. К смеси спизулы с водой добавляют молочную сыворотку, соответствующую ГОСТ Р 53438-2009, в соотношении 1:0,5. Доводят pH экстракта до 8,0 с помощью 0,1 М раствора едкого натра. Затем проводят ферментативный гидролиз, добавляя в смесь 100 мл раствора протамекса с протеолитической активностью 300 Е/г концентрацией 0,05 г/мл. Смесь выдерживают при температуре 37°C 3,5 часа. Затем смесь нагревают до температуры 80°C и выдерживают 20 мин для инактивации фермента. Смесь фильтруют через бязь и направляют на сублимационную сушку или сушку иного типа при температуре конечного продукта не выше 45°C и остаточной влажности сухого продукта не более 10%. Сухой продукт измельчают до порошкообразного состояния и капсулируют. Конечный продукт содержит свободных аминокислот 37,7 мг/г белка, в том числе незаменимых 13,6 мг/г.
Пример 3
1 кг мерценарии-сырца моют морской проточной водой, ставят на стекание. Далее мерценарию смешивают с водой в соотношении сырье:вода 1:3. К смеси мерценарии с водой добавляют молочную сыворотку, соответствующую ГОСТ Р 53438-2009, в соотношении 1:1. Доводят рН экстракта до 8,1 с помощью 0,1 М раствора едкого натра. Затем проводят ферментативный гидролиз, добавляя в смесь 100 мл раствора мегатерина с протеолитической активностью 200 Е/г концентрацией 0,1 г/мл. Смесь выдерживают при температуре 37°C 4 часа. Затем смесь нагревают до температуры 80°C и выдерживают 20 мин для инактивации фермента. Смесь фильтруют через бязь и направляют на сублимационную сушку или сушку иного типа при температуре конечного продукта не выше 45°C и остаточной влажности сухого продукта не более 10%. Сухой продукт измельчают до порошкообразного состояния и капсулируют. Конечный продукт содержит свободных аминокислот 33,4 мг/г белка, в том числе незаменимых 12,1 мг/г.
1. Способ получения пищевого продукта, обладающего биологически активными свойствами из гидробионтов, включающий подготовку сырья, ферментативную обработку, инактивацию фермента, фильтрование и сушку, отличающийся тем, что в качестве гидробионтов используют двустворчатых моллюсков: корбикулу Corbicula japonica, или спизулу Mactra sachalinensis, или мерценарию Mercenaria stimpsoni, которые после подготовки смешивают с водой в соотношении 1:1-1:3, а перед ферментированием в реакционную смесь вносят молочную сыворотку в соотношении 1:0,5-1:1.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ферментного препарата используют протамекс или мегатерин в количестве из расчета 1,5-2 П/Е на 1 г сырья.
