Добавка белковая сушеная из хлебопекарных дрожжей saccharomyces cerevisiae

Изобретение относится, в частности, к пищевой промышленности и биотехнологии. В прессованные хлебопекарные дрожжи Saccharomyces cerevisiae добавляют воду. Полученную суспензию замораживают до -12-(-40)°С со скоростью 1-3°С/мин. Выдерживают 20-120 мин и подвергают механической обработке, доводя до гомогенного состояния. Полученную смесь дефростируют, подогревают и концентрируют. Неразрушенные дрожжевые клетки инактивируют нагреванием температуры не более 90-100°С и фильтруют. Добавка белковая гипоаллергенная из хлебопекарных дрожжей Saccharomyces cerevisiae содержит белки и пептиды, доступные все главные незаменимые и заменимые аминокислоты, углеводы, липиды, витамины, микроэлементы. Содержание белков не менее 98%, которые не менее чем на 78% гидролизованы до структур массой от 1 до 67 кДа. Белки с массой до 100 кДа не содержат клеточных стенок упомянутых дрожжей. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 пр.

 

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к Добавкам белковым сушеным (ДБС).

Важнейшей составляющей рациона питания человека являются полноценные белки, с высокой степенью биологической доступности, доступностью всех главных незаменимых и заменимых аминокислот.

«Аминокислотами называются органические карбоновые кислоты, у которых как минимум один из атомов водорода углеводородной цепи замещен на аминогруппу. В зависимости от положения группы -NH₂ различают α, β, γ и т.д. L- аминокислоты. К настоящему времени в различных объектах живого мира найдено до 200 различных аминокислот.В организме человека содержится около 60 различных аминокислот и их производных, но не все они входят в состав белков.

Аминокислоты делятся на две группы: протеиногенные (входящие в состав белков) и непротеиногенные (не участвующие в образовании белков).

Среди протеиногенных аминокислот выделяют главные (их всего 20) (далее по тексту «все главные») и редкие. Редкие белковые аминокислоты на самом деле являются производными тех же 20 аминокислот.

По биологическому, или физиологическому, значению аминокислоты подразделяются на три группы: незаменимые, полузаменимые и заменимые (далее по тексту «незаменимые и заменимые»).

Незаменимые аминокислоты не могут синтезироваться организмом из других соединений, поэтому они обязательно должны поступать извне (с пищей). Абсолютно незаменимых аминокислот для человека восемь: из алифатических незамещенных - валин, лейцин, изолейцин; из алифатических замещенных - треонин, лизин, метионин, из ароматических - фенилаланин; из гетероциклических - триптофан.

Полузаменимые аминокислоты образуются в организме, но в недостаточном количестве, поэтому частично должны поступать с пищей. Для организма человека такими аминокислотами являются аргинин, тирозин, гистидин.

Заменимые аминокислоты синтезируются в организме в достаточных количествах из незаменимых аминокислот или других соединений. Организм может без них находится долгое время, если, конечно, с пищей поступают вещества, из которых эти аминокислоты могут быть синтезированы. К заменимым аминокислотам относятся остальные аминокислоты.».

(Строев Е.А. Биологическая химия: Учебник для фармац. ин-тов и фармац. фак. мед. ин-тов. - М.: Высш. шк., 1986.-479 с, ил.).

В современных условиях крайне важно что бы продукты не вызывали аллергические реакции.

Поэтому создание и производство недорогих и эффективных отечественных препаратов, содержащих полноценные белки, с высокой степенью биологической доступности, доступных незаменимых и заменимых аминокислот, набор витаминов, микроэлементов, не вызывающих аллергические реакции, является одним из наиболее рациональных способов решения государственной задачи по профилактике проблем со здоровьем обусловленных неполноценным питанием у населения Российской Федерации.

Настоящее изобретение направлено на решение этих вопросов, имеющих большое социально-экономическое и практическое значение, а также на возможность расширения ассортимента продуктов питания обогащенных полноценным белком.

По состоянию на сегодняшний день вопрос о потребности организма человека в белке довольно хорошо изучен, что нашло отражение в следующих источниках информации: Покровский А. А. Рекомендации по питанию спортсменов. М. Спорт. 1975. - 30 с;. В.А. Тутельян, М.М. Гапаров, А.К. Батурин, Д.Б. Никитюк, З.Г. Орджоникидзе, А.Л. Поздняков. О роли индивидуализации питания в спорте высших достижений. М. Вопросы питания, том. 80; Э.С. Токаев, Р.Ю. Мироедов, Е.А. Некрасов, И.С.Краснова, А.А. Хасанов, С.М. Ледовской, Влияние специализированных белковых пищевых продуктов на функциональное состояние спортсменов-единоборцев. М. Вопросы питания том 80; А.Л. Хомичук, Х.Х. Шарафетдинов, Э.К. Ввозный, А.К. Шаховская, О.А. Плотникова, Д.С. Русакова. Оптимизация питания онкологических больных после хирургических вмешательств на пищеводе и желудке. Современный взгляд на проблему. М.. Вопросы питания, том. 80.

Одним из ценных источников белка являются одноклеточные организмы, например пекарские дрожжи. Хлебопекарные дрожжи, давно и постоянно используемые в хлебопечении, являются привычным для организма продуктом. Пищевые добавки на основе хлебопекарных дрожжей обладают широким спектром полезных свойств. Для них характерно отсутствие вредных для организма человека химических веществ, так как производство их не связано с применением посторонних и далеко не безвредных реагентов. К настоящему времени химический состав одноклеточных организмов достаточно хорошо изучен. В дрожжевых клетках содержатся белки, жиры, углеводы, витамины, ферменты, микроэлементы и т.д. Основным показателем состава белка является именно аминокислотный состав макромолекул включающий в себя все незаменимые и заменимые аминокислоты. Жиры дрожжей являются смесью истинных жиров (глицеридов жирных кислбт) с фосфолипидами (лецитин, кефалин) и стеролами (эргостерол). Углеводы в дрожжах входят в состав протоплазмы и оболочки дрожжевых клеток и содержат полисахариды гликоген, маннан - дрожжевая камедь - и глюкозан, который считали целлюлозой. Все дрожжи содержат эргостерин провитамин D, витамины группы В: витамин В1 - тиамин; витамин В2 - рибофлавин; витамин В3 - пантотеновую кислоту; витамин В5- РР- никотиновую кислоту; витамин В6 - пиридоксин и другие; витамин Н биотин; инозит; парааминобензойную кислоту; и другие ценные, с точки зрения питания человека, соединения.

Продолжаются исследования и в настоящее время. Это и другие соображения предопределили выбор в качестве сырья хлебопекарных дрожжей Saccharomyces cerevisiae

Известно использование высушенных автолизатов пищевых пекарских дрожжей в качестве общеукрепляющей, снабжающей аминокислотами и витаминами биологически-активной добавки (далее - БАД), обладающей, тем не менее, аллергенностью и относительно низкой пищевой ценностью [Патент РФ №2087531, 1997 г.].

Известен БАД с использованием автолизатов из подвергнутых гидроакустической обработке пищевых Se-содержащих дрожжей в качестве общеукрепляющей, с гипоаллергенным и повышающим работоспособность свойствами, характеризующийся небольшим диапазоном массы белковых фрагментов (3-24 кДа) и наличием не всегда нужного Se. [Патент РФ №2146874].

Наиболее близкими к предлагаемой Добавке белковой сушеной является витаминно-аминокислотный концентрат "Дрожжелизин", описанный в патенте РФ №2109459.

Это изобретение относится к биологически активным веществам, в частности витаминно-аминокислотным концентратам. Получаемый по изобретению концентрат повышает усвояемость аминокислот организмом человека и оказывает положительное воздействие на его иммунную систему. Витаминно-аминокислотный концентрат включает белки, углеводы, липиды, витамины группы В и микроэлементы, содержит свободные незаменимые и заменимые аминокислоты в установленном количестве при соотношении незаменимых аминокислот к заменимым соответственно (0,45 - 0,85) : 1. Концентрат получают ферментным гидролизом белковых молекул клеток дрожжей при двухконтурном механическом перемешивании дрожжевого молока в течение 12-24 ч при 50-55 oC и разряжении 50-80 КПа. Разрушенные оболочки клеток отделяют от внутреннего вещества. Концентрат сушат до влажности 5%.

Использование известного концентрата, при всех его замечательных качествах и положительном воздействии на иммунную систему человека, в качестве профилактического и лечебного средства, мешает не достаточно высокая степень гидролиза белка (до 76%), ограниченный аминокислотный состав, наличие активных компонентов массой более 100 кДа и ферментов. Кроме того, автолизаты, как правило, не отличаются высокими вкусовыми и ароматическими характеристиками.

Настоящее изобретение направлено на получение из пекарских дрожжей продукта, обладающего гипоаллергенными, а также новыми биологическими свойствами.

Поставленная задача решена получением из пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae, добавки белковой, обладающей гипоаллергенными (далее - ДБГ), а также новыми биологическими свойствами: высокая степень биологической доступности белков и пептидов в состав, доступность всех главных незаменимых и заменимых аминокислот и не вызывающего аллергических реакций, в связи с отсутствием клеточных стенок и белков с массой более 100 кДа (наличием белков с массой до 100 кДа) и полученной по оригинальной технологии термомеханической обработки.

Преимуществом предлагаемой добавки белковой гипоалергенной из хлебопекарных дрожжей Saccharomyces cerevisiae, содержащей белки и пептиды, углеводы, липиды, витамины, микроэлементы являются: высокая степень биологической доступности белков и пептидов, доступность всех главных незаменимых и заменимых аминокислот и не вызывающая аллергических реакций, в связи с отсутствием клеточных стенок и белков с массой более 100 кДа и полученной по оригинальной технологии термомеханической обработки, отличающийся высокой производительностью с применением оборудования промышленного типа, позволяющей получить более глубокую переработку сырья, добиться большей степени гидролиза белка, исключить из конечного продукта белки массой более 100 кДа и клеточные стенки.

Отличительный признак заявляемого изобретения добавки белковой гипоалергенной отличающейся тем, что не менее 98% белков не менее чем на 78% гидролизованы до структур массой от 1 до 67 кД 67 кДа и содержат белки с массой до 100 кДа и не содержат клеточных стенок, причем для разрушения клеточных стенок не используется замораживание дрожжей, разрушение клеточных стенок производится мехобработкой замороженной водно-дрожжевой суспензии, а для извлечения внутриклеточного содержимого не используется экстракция.

Техническим результатам заявляемого изобретения является получение из хлебопекарных дрожжей Saccharomyces cerevisiae добавки белковой гипоалергенной, обладающей высокой степенью биологической доступности белков и пептидов, доступностью всех главных незаменимых и заменимых аминокислот и не вызывающей аллергических реакций, в связи с отсутствием клеточных стенок и белков с массой более 100 кДа (наличием белков с массой до 100 кДа) и произведенной по высокоэффективной оригинальной технологии.

В настоящее время для производства (изготовления) продуктов богатых белком и аминокислотами существуют различные технологические приемы разрушения стенки дрожжевой клетки: автолиз, ферментолиз, плазмолиз, химический гидролиз и т.д. Наибольшее распространение получили процессы автолиза или ферментативного гидролиза. Однако для всех перечисленных способов свойственны те или иные недостатки. В результате существующие биотехнологии не позволяют получить высокоактивный продукт с ценными свойствами исходного сырья и гарантией безопасности для человека.

Проведенные опыты показали, что продукт с заданными свойствами: содержащая белки и пептиды, с высокой степенью биологической доступности, доступные все главные незаменимых и заменимые аминокислоты, углеводы,

доступности, доступные все главные незаменимых и заменимые аминокислоты, углеводы, липиды, витамины, микроэлементы, может быть получен из хлебопекарных дрожжей только по оригинальной технологии термомеханической обработки,

Наиболее близкими по существу к предлагаемой пищевой добавке является известный способ получения биологически активных веществ (БАВ), базирующийся на новой технологии производства белков, углеводов, жиров, незаменимых и заменимых аминокислот, и т.д. предусматривающий разрушение сырья замораживанием, отделение клеточного сока от твердой фазы, дополнительную экстракцию клеточного сока, в качестве эстрагента используют воду", описанный в патенте РФ №2003262 «Способ получения биологически активных веществ».

Изготавливают Добавку белковую сушеную из хлебопекарных дрожжей Saccharomyces cerevisiae по оригинальной технологии термомеханической обработки, состоящей в том, что в прессованные дрожжи добавляют воду, полученную суспензию замораживают до -12-40°С со скоростью 1-3°С/мин, выдерживают 20-120 мин и подвергают механической обработке доводя до гомогенного состояния. Полученную смесь дефростируют, подогревают и концентрируют. При недостаточно глубокой переработке и обнаружении в суспензии не разрушенных дрожжевых клеток, их инактивацию проводят нагреванием не более чем до 90-100°С. Фильтруют. Полученную добавку в зависимости от назначения фасуют в виде концентрата, либо сушат до влажности менее 8% и затем фасуют.

Для изготовления ДБС используется сырье дрожжи Saccharomyces cerevisiae, выпускаемые серийно дрожжевой промышленностью, например, дрожжи хлебопекарные прессованные по ГОСТ Р54731 или дрожжи хлебопекарные прессованные «Рекорд» по ТУ 9182-032-48975583 или дрожжи хлебопекарные прессованные «Узловские» по ТУ 9182-031-48975583 или дрожжи хлебопекарные прессованные «Люкс» по ТУ 9182-018-00353572 или дрожжи хлебопекарные прессованные «Люкс экстра» по ТУ 9182-038-48975583 или дрожжи хлебопекарные прессованные по ТУ 9182-038-48975583;

Приготовленная ДБС представляет собой порошок из частиц разнообразной неправильной формы и крупности, от светло-желтого до светло-кремового цвета с характерным вкусом и запахом.

Порошок гигроскопичен и практически полностью растворяется в воде.

Готовый продукт ДБС может вырабатываться также в виде гранул или таблеток.

Высокие пищевые и питательные свойства, предлагаемой Добавки белковой сушеной обеспечивает наличие и высокой степенью биологической доступности, в ее составе широкого спектра необходимых для человека веществ: белков, всех главных незаменимых и заменимых аминокислот, витаминов и микроэлементов.

ДБС обладает высокой биологической активностью, хорошо усваивается организмом, оказывая на него положительное воздействие и может найти применение в таких случаях как:

- производство продуктов питания с заданными ценными свойствами: специальное, спортивное, обогащенное и проч.,

- организация полноценного питания там, где традиционными методами это затруднено или невозможно,

- организация полноценного питания больных с нарушениями метаболических процессов,

- повышение эффективности лечения благодаря полноценному питанию,

- при включении в состав диет избежать потерь мышечной массы и т.д.,

- в курортологии,

- в косметике и так далее.

Ниже приведены примеры экспериментальных данных, подтверждающие новые свойства заявляемой ДБС.

Пример 1. Для определения аллергической реакции были проведены исследования на примере двух препаратов полученных из пекарских дрожжей: заявляемой ДБС и автолизата в соответствии с «Методическими указаниями по определению токсических свойств препаратов, применяемых в ветеринарии и животноводстве» (см. Ветеринарные препараты: Справочник / Сост.: Л.П. Меланин и др., Пол ред. А.Д. Третьякова. - Агропромиздат, 1988. С. 230-289).

Автолизат получали разводя дрожжи водой нагретой до 70°С в соотношении 1:5, перемешивая до полного растворения и выдержки при t=39±2°С в течении 36 часов периодически помешивая.

Для проведения исследований было создано три группы из кроликов породы калифорнийская - две опытных, одна - контрольная. В каждой группе было по 6 животных обоего пола, возраст животных - 4 месяца, вес - 3-3.5 кг.

Животных содержали в виварии в сетчатых клетках на сбалансированном по основным питательным веществам виварном рационе (80 г злакового сена и 200 г комбикорма). Суточный рацион содержал (г): кормовых единиц - 225, сухого вещества - 235, сырого протеина - 29, сырой клетчатки - 42, кальция - 1.4 и фосфора - 0.8.

Исследуемые препараты оценивали в расчетной концентрации и с 2-х и 3-х кратным увеличением.

Для определения концентрации, которая не вызывает реакции нормальной кожи животного, оценивали первично-раздражающее действие путем однократных аппликаций в нативном виде и разведения 1:10 и 1:50.

Степень местно-токсического действия препаратов оценивали по интенсивности эритемы и оттека кожи. Для определения интенсивности отека измеряли толщину кожной складки, а степень эритемы по линейке С. В.Суворова, до и после втирания препаратов ежедневно в течение 3-х суток.(МУ 1.2.1105-02 Общие вопросы. Гигиена, токсикология, санитария. Оценка токсичности и опасности дезинфицирующих средств. Методика, 2002).

1. Изучение местного токсического действия.

Местное токсическое действие оценивали путем нанесения препаратов (ДБС и автолизата хлебопекарных дрожжей) на кожу кроликов, а контрольным кроликам втирали дистиллированную воду.

При постановке кожной пробы шерсть на боку выстригали на площади 3×3 см и трехкратно, с интервалом в 24 ч, втирали в кожу определенную дозу препарата по направлению от шеи к хвосту, выдерживали препарат в течение 30 минут и смывали ватой, смоченной водой, до полного удаления.

2. Изучение аллергенных свойств.

Аллергеные свойства препаратов на тех же животных, на которых испытывали местное токсическое действие на кожу. Кроликам на один и тот же выстриженный участок кожи через 14 суток после последней аппликации вновь втирали испытуемые препараты в той же концентрации. Через 24 часа проверяли реакцию.

При определении воздействия ДБС на кожу животных не наблюдалось местного токсического действия. У кроликов не было утолщения кожной складки, припухлости и покраснения после втирания препарата всех трех концентраций.

Как показали дальнейшие исследования ДБС, то он не проявлял аллергенных свойств: на месте нанесения препарата в соответствии с существующей методикой аллергической реакции в виде инфильтрации, изъявления, некрозов тканей не наблюдалось.

Исследования интенсивности воздействия автолизата хлебопекарных дрожжей выявили у подопытных животных слабую степень интенсивности эритемы (розовый фон кожных покровов), а также развитие от слабой до умеренной степени интенсивности отека (толщина кожной складки увеличивалась от 0,5 до 1,0 мм) в течение трех суток испытаний.

При изучении аллергенных свойств автолиза дрожжей (17 сутки) наблюдалось от слабой до умеренно выраженной степень интенсивности эритемы (от розового до розово-красного тона) и от умеренно до выраженной (от 0,6 до 2,0 мм толщина кожной складки) степень интенсивного отека.

Исходя из полученных данных, ДБС не оказывает местного токсического и аллергенного воздействия на организм лабораторных животных, тогда как автолизат хлебопекарных дрожжей является аллергеном.

Пример 2. Условия эксперимента аналогичны примеру 1, У кроликов, которым наносили ДБС, в интервале между нанесениями препарата (14 дней) наблюдался интенсивный рост шерсти на выстриженных участках кожи. У кроликов, которым делали аппликации автолизатом хлебопекарных дрожжей, роста шерсти не наблюдалось.

Пример 3. Для определения наличия белка «качественными методами» были проведены следующие опыты:

1. «Биуретовая реакция» на наличие пептидной группировки (-СО-NH-). ДБС дала окрашивание намного интенсивнее других продуктов и лишь не много уступив белку домашнего куриного яйца и соевому изоляту.

2. Ксантопротеиновая реакция (реакция Мульдера) направлена на определение наличия циклических аминокислот (фенилаланин, триптофан, тирозин и др.). Результат аналогичен предыдущему.

3. Реакция Фоля определяет наличия серосодержащих аминокислот в белке (цистин, цистеин и метионин). Результат аналогичен предыдущим.

Пример 4. Определение витамина В6 (пиридоксина) основано на взаимодействии с хлорным железом. Достаточно интенсивного красного окрашивания раствора свидетельствует о наличии витамина В6 (пиридоксина).

Пример 5. Для определения степени гидролиза Добавки белковой сушеной проводили определение молекулярной массы фрагментов белка входящих в заявляемую ДБС.

Проведение электрофореза. Электрофорез проводили на геле 12,5% ПААГ с SDS. Для проведения электрофореза в пробирки со 100 мкл каждого из образцов добавляли по 100 мкл соответствующего двукратного раствора для разведения образцов содержащего SDS (1), SDS и β-меркаптоэтанол (2), SDS и β-меркаптоэтанол и мочевину (3).

В образце №1 и в образце №2 растворилось лишь незначительное количество белка. В образце №3 фракции распределились следующим образом:

То есть 98% масса фрагментов белков менее 67 кДа и только 2% имеют массу 100 и более кДа.

Пример 6. Для определения аминокислотного состава Добавки белковой сушеной проводили анализ состава заявляемой ДБС на примере десяти партий такого ДБС после предварительного кислотного гидролиза на аминокислотном анализаторе ААА-339:

Белок	44.9-45.7%
В том числе *
аспарагиновая кислота	9,3-10,5
треонин	4,7-5,3
серии	5,8-6,5
глутаминовая кислота	7-21,67
глицин	4,9-5,6
аланин	7,7-8,6
валин	4,3-4,8
цистин	0,38-0,43
метионин	1,83-2,05
изолейцин	1,82-2,07
лейцин	9,7-10,8
тирозин	3,4-3,9
фенилаланин	4,7-5,3
триптофан	1,82-2,04
лизин	8,15-8,95
гистидин	1,8-2,02
аргинин	1.32-1.35
Степень гидролиза белка не менее	78%
Жиры	2.8%
Углеводы	45.5%
Вода	4.5%
Зола	остальное,

*-ограничение примененной аппаратуры п определению различных аминокислот.

Пример 7. Для определения количества клеточных оболочек был приготовлен 10% раствор ДБС в дистиллированной воде и подсчитаны клеточные стенки (их обломки) в ячейке 1×1 мм под микроскопом. Среднее значение по результатам 19 измерений 6 обломков клеточной стенки в ячейке, что означает их практическое отсутствие (менее 0.1%).

1. Добавка белковая гипоаллергенная из хлебопекарных дрожжей Saccharomyces cerevisiae, содержащая белки и пептиды, доступные все главные незаменимые и заменимые аминокислоты, углеводы, липиды, витамины, микроэлементы, отличающаяся тем, что не менее 98% белков не менее чем на 78% гидролизованы до структур массой от 1 до 67 кДа, содержат белки с массой до 100 кДа без клеточных стенок упомянутых хлебопекарных дрожжей.

2. Способ получения добавки белковой гипоаллергенной из хлебопекарных дрожжей Saccharomyces cerevisiae по п.1, заключающийся в том, что в прессованные дрожжи добавляют воду, полученную суспензию замораживают до -12÷-40°С со скоростью 1-3°С/мин, выдерживают 20-120 мин и подвергают механической обработке, доводя до гомогенного состояния, полученную смесь дефростируют, подогревают и концентрируют, не разрушенные дрожжевые клетки инактивируют нагреванием температуры не более 90-100°С и фильтруют.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что после этапа инактивирования и фильтрации осуществляют сушку до влажности менее 8%.