Способ обработки насекомых, включающий отделение кутикулы от мягкой части насекомых с помощью ленточного сепаратора
Изобретение относится к способу обработки насекомых и получению продуктов из них. Порошок, полученный из насекомых, для применения в питании, содержит по меньшей мере 71 масс.% белка и от 0,1 до 4 масс.% хитина, причем массовое процентное содержание указано в расчете на общую массу сухого порошка. Также изобретение относится к применению порошка, полученного из насекомых в кормах для животных. Предлагаемый порошок обладает повышенной питательной ценностью, сниженным содержанием хитина, является эквивалентной заменой белковых добавок для применения в кормах для животных. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 6 табл., 2 пр.
Настоящее изобретение относится к способу обработки насекомых. Изобретение относится также к порошкам, в частности, порошку, который может быть получен способом обработки насекомых согласно изобретению, и к использованию этих порошков в питании, в частности, в кормах для животных.
Порошки, получаемые из животных, уже давно используются в кормлении животных.
Одним из наиболее широко использующихся порошков является рыбная мука, которая представляет собой один из основных источников белка в кормах для животных. Рыбная мука очень богата животным белком (богата аминокислотами, такими как лизин и метионин), который легко усваивается. Растущий спрос, сопровождающийся ограниченным предложением, привел, в частности, к значительному повышению цены на рыбную муку. Таким образом, существует высокий спрос на альтернативные источники высококачественного и, по мере возможности, возобновляемого белка, который можно было бы использовать в кормах для животных.
В последние годы было предложено использовать муку, приготовленную из насекомых, в качестве заменителя рыбной муки.
Мука из насекомых предлагает натуральные источники белка для замены и возможность массового производства с минимальным воздействием на окружающую среду. В частности, представляют интерес некоторые жесткокрылые насекомые, такие как Tenebrio molitor, так как они подходят для интенсивного массового производства.
В качестве примера, заявка WO2016/108037 описывает, в частности, порошок из жесткокрылых жуков, содержащий по меньшей мере 67 вес.% белка и по меньшей мере 5 вес.% хитина, который можно использовать в кормах для животных.
В рамках настоящей заявки под хитином понимается любой тип производного хитина, то есть производного полисахарида, содержащего звенья N-ацетилглюкозамина и звенья D-глюкозамина, в частности, сополимеры хитина с полипептидами (иногда называемые хитин-полипептидными композитами). Эти сополимеры могут также сочетаться с пигментами, часто типа меланина.
Хитин был вторым после целлюлозы полимером в живой природе по объемам синтеза. Действительно, хитин синтезируется многими видами животного мира: он образует часть экзоскелета ракообразных и насекомые и боковую стенку, окружающую и защищающую грибы. Более конкретно, у насекомых хитин составляет от 3 до 60% их экзоскелета.
Однако, хитин обычно считается соединением, которое с трудом переваривается некоторыми животными.
Поэтому существует потребность в приготовленных из насекомых порошках, которые имели бы пониженное содержание хитина.
Работа авторов настоящего изобретения позволила продемонстрировать, что такие порошки можно получить, если насекомых, из которых их готовят, подвергнуть особой обработке.
Итак, изобретение относится к способу обработки насекомых, включающему отделение кутикулы от мягкой части насекомых, причем отделение осуществляется с помощью ленточного сепаратора.
Под "насекомыми" понимаются насекомые на любой стадии их развития, то есть на стадии взрослой особи, личинки или стадии куколки.
Кутикула является наружным слоем (или экзоскелетом), секретируемым эпидермисом насекомых. Обычно она состоит из трех слоев: эпикутикулы, экзокутикулы и эндокутикулы.
Термин "мягкая часть" относится к плоти (включая, в частности, мышцы и внутренние органы) и сокам (включая, в частности, биологические жидкости, воду и гемолимфу) насекомых. В частности, мягкая часть не состоит из соков насекомых.
Предпочтительно, насекомые, применяющиеся в способе согласно изобретению, находятся на личиночной стадии.
Предпочтительно, насекомые, применяющиеся в способе согласно изобретению, являются съедобными.
Предпочтительно, насекомыми, предпочтительными для осуществления способа по изобретению, являются, например, жесткокрылые, двукрылые, чешуекрылые, термиты, прямокрылые, перепончатокрылые, таракановые, клопы, разнокрылые, поденки и скорпионовые мухи, из них предпочтительны жесткокрылые, двукрылые, прямокрылые, чешуекрылые или их смеси, еще более предпочтительны жесткокрылые.
Жесткокрылые, предпочтительно применяющиеся в способе согласно изобретению, относятся к семействам Tenebrionidae, Melolonthidae, Dermestidae, Coccinellidae, Cerambycidae, Carabidae, Buprestidae, Cetoniidae, Dryophthoridae или к их смесям.
Более предпочтительно речь идет о следующих жесткокрылых: Tenebrio molitor, Alphitobius diaperinus, Zophobas morio, Tenebrio obscurus, Tribolium castaneum и Rhynchophorus ferrugineus или их смесях.
Под ленточным сепаратором понимается устройство, позволяющее отделить твердую часть от мягкой части продукта, которое содержит натяжную ленту (или прижимную ленту) и перфорированный барабан.
Отделение кутикулы от мягкой части насекомых более широко описано ниже в связи со стадией 2 детализированного способа обработки насекомых согласно изобретению.
Это отделение кутикулы от мягкой части насекомого позволяет, в частности, отделить хитин от мягкой части. Действительно, как указано ниже, кутикула, полученная на выходе этой стадии отделения, имеет высокое содержание хитина, порядка 10-30 вес.% от полного веса кутикулы.
В частности, стадия отделения кутикулы от мягкой части осуществляется без проведения какого-либо предварительного этапа измельчения насекомых, в частности, в виде частиц.
Способ обработки насекомых согласно изобретению может дополнительно включать этап вызревания мягкой части насекомых.
Под "стадией вызревания" мягкой части насекомых более конкретно понимается стадия, на котором мягкую часть насекомых подвергают перемешиванию.
Эта стадия более широко описан ниже в связи со стадией 3 детализированного способа обработки насекомых согласно изобретению.
Предпочтительно, способ обработки насекомых согласно изобретению включает стадию разделения мягкой части насекомых на масляную фракцию, твердую фракцию и водную фракцию.
Масляная фракция имеет содержание липидов больше или равное 90%, предпочтительно больше или равное 95%, еще более предпочтительно больше или равное 99 вес.% от полного веса масляной фракции.
Отметим, что в рамках настоящей заявки, если не указано иное, указанные диапазоны значений включают границы.
Твердая фракция имеет содержание сухих веществ от 45 до 65 вес.% от полного веса твердой фракции.
Водная фракция имеет содержание углеводов от 15 до 40 вес.%, предпочтительно от 20 до 30 вес.%, от полного сухого веса водной фракции.
После стадии отделения мягкой части и перед возможной стадией ее сгущения водная фракция имеет содержание сухих веществ меньше или равное 20 вес.%, предпочтительно меньше или равное 15 вес.% от полного веса водной фракции.
Аналогично, разделение мягкой части насекомых на масляную фракцию, твердую фракцию и водную фракцию более широко описано ниже в связи с этапом 4 детализированного способа обработки насекомых согласно изобретению.
Способ обработки насекомых согласно изобретению может включать стадию умерщвления перед стадией отделения кутикулы от мягкой части.
Предпочтительно, после стадии 1 умерщвления насекомые напрямую используются для осуществления стадии 2 отделения кутикулы от мягкой части насекомых, то есть насекомые не подвергается такой обработке, как измельчение, замораживание или дегидратация, между стадией 1 и стадией 2.
Эта стадия умерщвления более широко описана ниже в связи с стадией 1 детализированного способа обработки насекомых согласно изобретению.
Необязательно, способ обработки насекомых согласно изобретению после разделения мягкой части на масляную фракцию, твердую фракцию и водную фракцию включает стадию сгущения водной фракции, чтобы получить концентрированную водную фракцию.
Эта стадия более широко описана ниже в связи со стадией 5 детализированного способа обработки насекомых согласно изобретению.
Кроме того, способ обработки насекомых согласно изобретению факультативно включает стадию смешения твердой фракции:
- со всей или частью концентрированной водной фракции; и/или
- со всей или частью кутикул,
чтобы получить смесь.
Эта стадия более широко описана ниже в связи с стадией 6 детализированного способа обработки насекомых согласно изобретению.
Предпочтительно, способ обработки насекомых согласно изобретению включает стадию сушки твердой фракции или смеси, чтобы получить сухую твердую фракцию или сухую смесь.
Эта стадия более широко описана ниже в связи с этапом 7 детализированного способа обработки насекомых согласно изобретению.
Предпочтительно, способ обработки насекомых согласно изобретению дополнительно включает стадию измельчения сухой твердой фракции или сухой смеси.
Эта стадия более широко описана ниже в со стадией 8 детализированного способа обработки насекомых согласно изобретению.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления предлагаемого изобретением способа обработки насекомых, он представляет собой способ получения порошка, в частности, порошка из насекомых, и включает следующие стадии:
i) умерщвление насекомых;
ii) отделение кутикулы от мягкой части насекомых;
iii) необязательно, вызревание мягкой части насекомых;
iv) разделение мягкой части насекомых на твердую фракцию, водную фракцию и масляную фракцию;
v) необязательно, сгущение водной фракции, чтобы получить концентрированную водную фракцию;
vi) необязательно, смешение концентрированной водной фракции и/или кутикул с твердой фракцией, чтобы получить смесь;
vii) сушка твердой фракции, полученной на стадии iv), или смеси, полученной на стадии vi), чтобы получить сухую твердую фракцию или сухую смесь; и
viii) измельчение сухой твердой фракции или сухой смеси, полученной на этапе vii).
Подробное описание способа обработки насекомых согласно изобретению
Стадия 1: Умерщвление насекомых
Стадию 1 умерщвления можно с успехом осуществить путем теплового удара, например, путем ошпаривания или бланшировки. Эта стадия 1 позволяет умертвить насекомых при снижении микробной нагрузки (снижение риска повреждения и санитарно-гигиенических рисков) и при инактивации внутренних ферментов насекомых, которые могут вызывать автолиз и, таким образом, их быстрое потемнение.
Так, для ошпаривания насекомых, предпочтительно личинки, вымачивают в горячей воде в течение 2-20 мин, предпочтительно, 5-15 мин. Предпочтительно, вода имеет температуру от 87°C до 100°C, предпочтительно от 92°C до 95°C.
Количество воды, вводимой при ошпаривании, определяется следующим образом: отношение объема воды в мл к весу насекомых в г предпочтительно составляет от 0,3 до 10, более предпочтительно от 0,5 до 5, еще более предпочтительно от 0,7 до 3 и еще более предпочтительно порядка 1.
Для бланшировки насекомых, предпочтительно личинки, бланшируют в воде или на пару (насадки или слой пара) при температуре в интервале 80-105°C, предпочтительно 87-105°C, более предпочтительно 95-100°C, еще более предпочтительно 98°C или же водой при температуре 90-100°C, предпочтительно 92-95°C (посредством разбрызгивающих насадок) или в смешанном режиме (вода+пар) при температуре от 80°C до 130°C, предпочтительно от 90°C до 120°C, более предпочтительно от 95°C до 105°C, еще более предпочтительно при 98°C. Когда насекомых бланшируют только паром, бланшировку предпочтительно проводят в паровых бланширователях с принудительной циркуляцией (forced steaming). Время пребывания в камере бланширования составляет от 5 секунд до 15 минут, предпочтительно от 1 до 7 минут.
Предпочтительно, после стадии 1 умерщвления насекомых напрямую используют для осуществления стадию 2 отделения кутикулы от мягкой части насекомых, то есть между стадией 1 и стадией 2 насекомых не подвергают обработке, такой как измельчение, замораживание или дегидратация.
Стадия 2: Отделение кутикулы от мягкой части насекомых
Эту стадию осуществляют с помощью ленточного сепаратора в целях отделения кутикулы от мягкой части насекомых.
Например, ленточный сепаратор может содержать натяжную ленту и перфорированный барабан, причем натяжная лента окружает по меньшей мере часть перфорированного барабана.
Натяжная лента позволяет доставить и нанести насекомых на перфорированный барабан, чтобы мягкая часть проходила под давлением через отверстия в барабане, а кутикулы оставались снаружи барабана.
Затем кутикулы можно собрать с помощью скребка.
В качестве примера можно назвать ленточные сепараторы от компании Baader, такие как ленточные сепараторы 601-607 (мягкий сепаратор 601-607), или же ленточные сепараторы SEPAmatic® от BFD Corporation (диапазон 410-4000В).
Предпочтительно, диаметр отверстий в барабане составляет от 0,5 до 3 мм, предпочтительно от 1 до 2 мм.
Что касается давления, специалист способен самостоятельно определить оказываемое давление, чтобы можно было отделить кутикулы от мягкой части насекомых.
Эта стадия разделения насекомых на части отличается от классического прессования, которое может быть реализовано, например, с использованием одновинтового или двухвинтового пресса, тем, что он позволяет чисто отделить мягкую часть от кутикул насекомых, но не отделяет соки от твердой фракции.
Кутикулы, полученные на стадии 2, содержат 10 до 30 вес.%, предпочтительно от 15 до 25 вес.% хитина, от полного сухого веса кутикул.
Определение доли хитина осуществляется путем его экстракции. Например, в качестве способа определения доли хитина можно использовать метод ADAC 991.43.
Кроме того, кутикулы содержат менее 25%, предпочтительно менее 10%, более предпочтительно менее 5%, еще более предпочтительно менее 3 вес.% липидов от полного сухого веса кутикул.
Методы определения содержания жиров (липидов) специалисту хорошо известны. В качестве предпочтительного примера, определение их содержания можно осуществить по способу, описанному в регламенте CE 152/2009.
Во всей заявке, когда не указана дата регламента, стандарта или директивы, имеется в виду регламент, стандарт или директива, действующие на дату подачи заявки.
Кроме того, кутикулы содержат 55-90 вес.%, предпочтительно 60-85 вес.%, предпочтительно 65-80 вес.% белка от полного сухого веса кутикул.
В рамках настоящей заявки под белком понимается количество сырого белка. Количественно определение сырого белка хорошо известно специалисту. В качестве примера можно назвать метод Дюма или метод Кьельдаля. Предпочтительно использовать метод Кьельдаля.
Отметим, однако, что этот метод базируется на измерении содержания азота. Однако хитин включает азот в количестве порядка 8%. Поэтому содержание азота в хитине вычитают из измеренного содержания азота перед проведением преобразования, позволяющего получить содержание белка.
Кутикулы содержат от 0,5 до 30 вес.%, предпочтительно от 1 до 20 вес.%, предпочтительно от 5 до 15 вес.% углеводов от полного сухого веса кутикул.
Содержание углеводов рассчитывали путем измерения разности углеводов. Согласно этому методу, содержание углеводов равно содержанию сухого вещества, из которого вычитают содержание золы, белка и липидов.
Кроме того, кутикулы предпочтительно содержат по меньшей мере 0,08 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,1 вес.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,12 вес.% трегалозы от полного сухого веса кутикул.
Количество трегалозы определяют по ГХ-МС анализу. Такой анализ более широко описан в примере 1 ниже.
Мягкая часть, полученная на этапе 2, содержит от 20 до 50 вес.% липидов, предпочтительно от 30 до 40 вес.% липидов от полного сухого веса мягкой части.
Кроме того, мягкая часть содержит по меньшей мере 45%, предпочтительно по меньшей мере 48%, более предпочтительно по меньшей мере 50 вес.% белка от полного сухого веса мягкой части.
Стадия 3: Вызревание мягкой части насекомых
Затем мягкую часть насекомых необязательно можно подвергнуть перемешиванию в резервуаре.
Предпочтительно, вызревание реализуют в течение периода от 15 минут до 3 часов, предпочтительно в течение 1 ч.
Предпочтительно, вызревание проводят при температуре 65-100°C, предпочтительно 85-100°C, более предпочтительно при температуре примерно 90°C.
Эта стадия позволяет облегчить отделение мягкой части насекомых на последующей стадии 4.
Предпочтительно, способ согласно изобретению включает в себя эту стадию.
В частности, на этй стадии не требуется никакого разбавления мягкой части насекомых в растворителе, таком как вода.
Стадия 4: Разделение мягкой части на твердую фракцию, водную фракцию и масляную фракцию
Целью этой стадии является собрать три фракции, исходя из мягкой части насекомых, полученной на этапе 2 или 3, а именно твердую фракцию, водную фракцию и масляную фракцию.
В первом варианте осуществления эту стадию отделения мягкой части реализуют в две ступени.
На первой ступени мягкую часть насекомых подвергают декантации в двухфазном декантаторе, чтобы получить твердую фракцию и жидкую фракцию.
На второй ступени жидкую фракцию подвергают центрифугированию, чтобы извлечь масляную фракцию и водную фракцию.
На этой второй ступени предпочтительно использовать тарельчатую центрифугу.
Во втором варианте осуществления стадии 4 мягкую часть насекомых декантируют в трехфазном декантаторе, чтобы напрямую получить водную фракцию, масляную фракцию и твердую фракцию.
Подходящими трехфазными декантаторами являются, например, Tricanter® от фирмы Flottweg или трехфазные декантаторы от фирмы GEA, такие как декантатор CA 225-03-33.
Предпочтительно проводить отделение мягкой части в соответствии со вторым вариантом осуществления.
Действительно, применение трехфазного декантатора позволяет достичь особенно эффективного разделения фаз. Более конкретно, полученная твердая фракция имеет высокое содержание сухих веществ, водная фракция содержит мало нерастворимых осадков (происходящих из твердой фракции) и масла, а масляная фракция содержит мало нерастворимых осадков (происходящих из твердой фракции) и воды.
Стадия 5: Сгущение водной фракции
Водную фракцию, полученную на стадии 4, затем необязательно можно сгустить, чтобы получить концентрированную водную фракцию.
Предпочтительно, сгущение проводят путем выпаривания.
Предпочтительно, выпаривание проводят при температуре от 30°C до 100°C, предпочтительно от 60°C до 80°C.
Предпочтительно, выпаривание проводят при давлении в интервале от 50 до 1013 мбар, предпочтительно при 1013 мбар.
Выпаривание предпочтительно проводят в течение периода от 5 до 20 минут.
Сгущение предпочтительно проводят с помощью испарителя со стекающей пленкой, пластинчатого испарителя с поднимающейся пленкой или тонкослойного испарителя.
Этот тип стандартного оборудования можно использовать, не сталкиваясь с проблемой загрязнения, благодаря, в частности, незначительному количеству осадка, присутствующего в водной фракции.
Обычно водные фракции нельзя сгустить до концентрации сухих веществ выше 42%, так как они имеют тенденцию к загустеванию (клеевая вода), начиная с этой концентрации.
В настоящем изобретении водная фракция содержит растворимый белок малого размера (как более подробно описано ниже, по меньшей мере 45% растворимого белка водной фракции имеют размер меньше 550 г/моль), что позволяет избежать загустевания и, тем самым, позволяет получить водную фракцию с высокой концентрацией сухих веществ (до 70%) и имеющую вязкость ниже 30000 сПз (сантипуаз).
Под растворимым белком среди сырых белков понимается белок, который растворяется в водном растворе, pH которого составляет от 6 до 8, предпочтительно от 7,2 до 7,6.
Когда в настоящей заявке используется термин "белок" без определения, он относится к сырым белкам.
Предпочтительно, водный раствор представляет собой буферный раствор с pH от 6 до 8, предпочтительно от 7,2 до 7,6. Предпочтительно, буферный раствор является фосфатным буферным раствором NaCl, pH которого равен 7,4±0,2.
Кроме того, стадия загущения водной фракции выгодна в двух отношениях, так как она позволяет:
- сэкономить пар: в отсутствие стадии 5 загущения вода должна быть испарена на стадии 7 сушки, описываемой ниже, с использованием сушилки, удельный расход пара в которой выше, чем у вышеописанного выпарного аппарата, и
- избежать микробиологических загрязнений благодаря уменьшению объема и осмотического давления из-за высокой концентрации сухих веществ в концентрированной водной фракции.
Стадия 6: Смешение концентрированной водной фракции и/или кутикул с твердой фракцией
Все или часть кутикул, полученных на стадии 2, и/или всю или часть концентрированной водной фракции, полученной на стадии 5, необязательно можно смешать с твердой фракцией, полученной на стадии 4, чтобы получить смесь.
Предпочтительно, смесь гомогенизируют, чтобы облегчить ее позднейшую обработку.
Подходящими для применения смесителями являются, например, конические шнековые смесители, такие как смесители от фирмы Vrieco-Nauta®, или маятниковые смесители, как смесители от фирмы PMS.
Отметим, что в среднем на килограмм полученной твердой фракции получают от 500 до 650 г кутикул, например, около 550 г, и от 250 до 350 г водной фракции, например, около 300 г.
Стадия 7: Сушка твердой фракции, полученной на стадии 4, или смеси, полученной на стадии 6
Твердую фракцию, полученную на стадии 4, или смесь, полученную на стадии 6, можно высушить, чтобы получить сухую твердую фракцию или сухую смесь.
Сушку предпочтительно проводят с использованием дисковой сушилки, трубчатой сушилки, пропеллерной сушилки, сушилки с мгновенным парообразованием (flash drier), тонкопленочной сушилки или распылительной сушилки.
Предпочтительно сушку проводят с использованием дисковой или трубчатой сушилки.
Подходящими трубчатыми сушилками являются, например, сушилки от фирмы Tummers (Simon Dryers Technology).
Подходящими дисковыми сушилками являются, например, сушилки от фирмы Haarslev.
Продолжительность сушки может составлять от 1 до 10 часов, предпочтительно от 3 до 5 часов.
Предпочтительно, сушку проводят при температуре от 60°C до 225°C, предпочтительно от 80°C до 100°C.
Предпочтительно, выпаривание проводят при атмосферном давлении.
Стадия 8: Измельчение сухой твердой фракции или сухой смеси, полученной на стадии 7
После сушки можно осуществить измельчение и получить порошок.
Под порошком понимается композиция в виде частиц.
Предпочтительно, порошок согласно изобретению является порошком из насекомых, то есть порошком, полученным исключительно из насекомых и, возможно, воды.
Можно использовать такой измельчитель, как молотковая дробилка или коническая дробилка (как конические дробилки "Kek cone mills" от фирмы Kemutec).
Предпочтительно, на выходе измельчения получают размер частиц меньше 0,5 см (наиболее крупный размер частиц, которые можно рассматривать в микроскоп), предпочтительно порядка 1 мм. Более конкретно, размер частиц составляет от 300 мкм до 1 мм, еще более предпочтительно от 500 до 800 мкм.
Когда порошок измельчен до размера частиц, приемлемого для потребления человеком или животным, его можно назвать "мукой", в частности, мукой из насекомых (по-английски insect meal). Под размером частиц, приемлемым для потребления человеком или животным, понимается размер частиц в интервале от 100 мкм до 1,5 мм, предпочтительно от 300 мкм до 1 мкм, более предпочтительно от 500 до 800 мкм.
В зависимости от того, проводятся ли необязательные стадии 5 и/или 6, можно получить разные порошки, а именно:
- порошок, полученный только из твердой фракции ( стадия 6 не проводится);
- порошок, полученный из смеси твердой фракции и всех или части кутикул;
- порошок, полученный из смеси твердой фракции и всей или части концентрированной водной фракции;
- порошок, полученный из смеси твердой фракции, всех или части кутикул и всей или части концентрированной водной фракции.
Изобретение относится также к продуктам, полученным способом согласно изобретению.
Кроме того, изобретение относится к твердой фракции, которая может быть получена способом обработки насекомых согласно изобретению.
Изобретение относится также к твердой фракции, содержащей по меньшей мере 71 вес.% белка и от 0,1 до 2 вес.% хитина, причем весовые процентные содержания указаны в расчете на полный сухой вес твердой фракции.
Предпочтительно, твердая фракция содержит по меньшей мере 73 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 74 вес.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 75 вес.% белка, причем весовые процентные содержания указаны в расчете на полный сухой вес твердой фракции.
Предпочтительно, твердая фракция содержит от 0,5 до 1,7 вес.% хитина от полного сухого веса твердой фракции.
Предпочтительно, твердая фракция содержит от 5 до 17 вес.% липидов, предпочтительно от 10 до 15 вес.% липидов, от полного сухого веса твердой фракции.
Предпочтительно, твердая фракция содержит от 1 до 10 вес.%, предпочтительно от 2 до 6 вес.% золы, от полного сухого веса твердой фракции.
Способ определения содержания золы специалисту хорошо известен. Предпочтительно, золу определяли способом, соответствующим регламенту CE 152/2009 от 27-01-2009.
Кроме того, твердая фракция предпочтительно содержит от 5 до 15 вес.%, более предпочтительно от 7 до 13 вес.% углеводов от полного сухого веса твердой фракции.
Более конкретно, твердая фракция предпочтительно содержит по меньшей мере 0,2 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,3 вес.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,35 вес.% трегалозы от полного сухого веса твердой фракции.
Между тем, усвояемость белка человеком и животными сильно зависит от размера белка. В кормлении животных принято уменьшать размер белков, чтобы облегчить усвоение пищи животными. Это уменьшение размера белков обычно осуществляют с помощью процессов гидролиза (например, ферментативного), реализация которых является особенно дорогостоящей.
Твердая фракция содержит растворимый белок, размер которого достаточно снижен, чтобы облегчить усвоение пищи животным.
Предпочтительно, по меньшей мере 75%, предпочтительно по меньшей мере 80%, более предпочтительно по меньшей мере 85% растворимого белка твердой фракции имеют размер меньше или равный 12400 г/моль.
Более конкретно, по меньшей мере 55%, предпочтительно по меньшей мере 60%, более предпочтительно по меньшей мере 65% растворимого белка твердой фракции имеют размер меньше 550 г/моль.
Изобретение относится также к водной фракции, которая может быть получена способом обработки насекомых согласно изобретению.
Кроме того, изобретение относится к водной фракции, содержащей по меньшей мере 48 вес.% белка, по меньшей мере 2 вес.% трегалозы и имеющей содержание липидов ниже 7 вес.%, причем весовые процентные содержания указаны в расчете на полный сухой вес водной фракции.
Предпочтительно, водная фракция содержит по меньшей мере 55 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 60 вес.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 65 вес.% белка, от полного сухого веса водной фракции.
Предпочтительно, водная фракция содержит по меньшей мере 2,5 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 3 вес.% трегалозы от полного сухого веса водной фракции.
Предпочтительно, водная фракция имеет содержание липидов ниже 6 вес.%, более предпочтительно ниже 4 вес.%, еще более предпочтительно ниже 2 вес.%, от полного сухого веса водной фракции.
Предпочтительно, водная фракция содержит от 5 до 20 вес.% золы, предпочтительно от 7 до 15 вес.% золы от полного сухого веса водной фракции.
Кроме того, водная фракция содержит менее 2 вес.% нерастворимых осадков, предпочтительно менее 1 вес.% нерастворимых осадков, от полного веса водной фракции.
Водная фракция не содержит хитина.
Как и твердая фракция, водная фракция содержит растворимый белок, размеры которого достаточно снижены, чтобы облегчить усвоение пищи животными.
Предпочтительно, по меньшей мере 90%, предпочтительно по меньшей мере 95%, более предпочтительно по меньшей мере 97% растворимого белка водной фракции имеют размер меньше или равный 12400 г/моль.
Более конкретно, по меньшей мере 45%, предпочтительно по меньшей мере 50%, более предпочтительно по меньшей мере 53% растворимого белка водной фракции имеют размер меньше 550 г/моль.
Более конкретно, водная фракция имеет содержание сухих веществ в интервале от 5 до 15 вес.% от полного веса водной фракции.
Когда ее сгущают, концентрированная водная фракция имеет содержание сухих веществ от 55 до 75 вес.% от полного веса концентрированной водной фракции.
Изобретение относится также к концентрированной водной фракции, которая может быть получена способом обработки насекомых согласно изобретению, причем указанный способ обработки включает в таком случае необязательно загущения.
Кроме того, изобретение относится к масляной фракции, которая может быть получена способом обработки насекомых согласно изобретению.
Изобретение относится также к порошку, который может быть получен способом обработки насекомых, включающим следующие этапы:
- отделение кутикулы от мягкой части насекомых,
- разделение мягкой части насекомых на масляную фракцию, твердую фракцию и водную фракцию,
- необязательно, сгущение водной фракции,
- необязательно, смешение твердой фракции с:
- всей или частью концентрированной водной фракции, и/или
- всей или частью кутикул,
чтобы получить смесь,
- сушка твердой фракции или смеси, чтобы получить сухую твердую фракцию или сухую смесь, соответственно;
- измельчение сухой твердой фракции или сухой смеси.
Кроме того, способ обработки насекомых может иметь один или несколько признаков, описанных выше.
Более конкретно, изобретение относится к порошку, который может быть получен способом получения порошка, в частности, к порошку из насекомых согласно изобретению, какой описан выше.
Как указывалось выше, в зависимости от того, проводились или нет факультативные этапы 5 и/или 6 способа обработки насекомых согласно изобретению, а именно, этап сгущения водной фракции и этап смешения всех или части кутикул и/или всей или части концентрированной водной фракции с твердой фракцией, а также в известных случаях в зависимости от условий их проведения, можно получить разные порошки.
Изобретение относится также к порошку, в частности, порошку из насекомых, содержащему по меньшей мере 71 вес.% белка и от 0,1 до 4 вес.% хитина, причем весовые процентные содержания указаны в расчете на полный сухой вес порошка.
Предпочтительно, этот порошок имеет содержание белка больше или равное 72 вес.%, более предпочтительно больше или равное 74 вес.%, еще более предпочтительно больше или равное 75 вес.%, от полного сухого веса порошка.
Более конкретно, этот порошок имеет содержание хитина от 0,5 до 3 вес.%, более предпочтительно от 0,8 до 2 вес.%, еще более предпочтительно от 0,8 до 1,7 вес.% от полного сухого веса порошка.
Предпочтительно, указанный порошок содержит от 5 до 20 вес.%, предпочтительно от 7 до 17 вес.% липидов, от полного сухого веса порошка.
Более конкретно, указанный порошок содержит от 1 до 10 вес.%, предпочтительно от 2 до 6 вес.% золы, от полного сухого веса порошка.
Кроме того, указанный порошок предпочтительно содержит от 3 до 20 вес.% углеводов от полного сухого веса порошка.
Более конкретно, указанный порошок предпочтительно содержит по меньшей мере 0,1 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,2 вес.% трегалозы от полного сухого веса порошка.
Когда необязательные стадии 5 и/или 6 не проводят, получают порошок, в частности, порошок из насекомых, только из твердой фракции.
Этот порошок содержит по меньшей мере 71 вес.% белка и от 0,1 до 2 вес.% хитина, причем весовые процентные содержания указаны в расчете на полный сухой вес порошка.
Предпочтительно, этот порошок имеет содержание белка больше или равное 72 вес.%, более предпочтительно больше или равное 74 вес.%, еще более предпочтительно больше или равное 75 вес.%, от полного сухого веса порошка.
Более конкретно, этот порошок имеет содержание хитина от 0,5 до 1,7 вес.% от полного сухого веса порошка.
Предпочтительно, этот порошок содержит от 5 до 17 вес.%, предпочтительно от 10 до 15 вес.% липидов, от полного сухого веса порошка.
Более конкретно, этот порошок содержит от 1 до 10 вес.%, предпочтительно от 2 до 6 вес.% золы, от полного сухого веса порошка.
Кроме того, этот порошок предпочтительно содержит от 5 до 15 вес.%, более предпочтительно от 7 до 13 вес.% углеводов от полного сухого веса порошка.
Более конкретно, этот порошок предпочтительно содержит по меньшей мере 0,2 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,3 вес.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 0,35 вес.% трегалозы от полного сухого веса порошка.
Когда этапы 5 и 6 способа согласно изобретению осуществляют, можно также получить порошок из смеси твердой фракции, всех или части кутикул и всей или части концентрированной водной фракции.
Таким образом, изобретение относится также к порошку, в частности, порошку из насекомых, содержащему по меньшей мере 65 вес.% белка, по меньшей мере 10 вес.% углеводов и от 0,1 до 2 вес.% хитина, причем весовые процентные содержания указаны в расчете на полный сухой вес порошка.
Предпочтительно, указанный порошок имеет содержание белка больше или равное 70 вес.%, более предпочтительно больше или равное 74 вес.%, от полного сухого веса порошка.
Более конкретно, указанный порошок имеет содержание хитина от 0,2 до 1,5 вес.%, более предпочтительно от 0,5 до 1,3 вес.%, от полного сухого веса порошка.
Предпочтительно, указанный порошок имеет содержание углеводов больше или равное 12 вес.%, более предпочтительно больше или равное 14 вес.%, от полного сухого веса порошка.
Более конкретно, указанный порошок предпочтительно содержит по меньшей мере 0,7 вес.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,9 вес.%, еще более предпочтительно по меньшей мере 1 вес.% и еще более предпочтительно по меньшей мере 1,2 вес.% трегалозы от полного сухого веса порошка.
Предпочтительно, указанный порошок содержит от 5 до 15 вес.%, предпочтительно от 7 до 13 вес.% липидов, от полного сухого веса порошка.
Более конкретно, указанный порошок содержит от 3 до 10 вес.%, предпочтительно от 4 до 8 вес.% золы, от полного сухого веса порошка.
Остаточное влагосодержание в порошках согласно изобретению составляет от 2% до 15%, предпочтительно от 5% до 10%, более предпочтительно от 4% до 8%. Это влагосодержание можно определить, например, способом, описанным в регламенте CE 152/2009 от 27-01-2009 (103°C/4 ч).
Предпочтительно, белок в порошках согласно изобретению имеет усвояемость больше или равную 85 вес.% от полного веса сырого белка.
Усвояемость представляет собой перевариваемость пепсином, измеряемую методом, описанным в директиве 72/199/CE.
Предпочтительно, усвояемость больше или равна 88%, более предпочтительно, больше или равна 92%.
Изобретение относится также к применению описанных выше водной фракции согласно изобретению, концентрированной водной фракции согласно изобретению или порошка согласно изобретению, содержащего по меньшей мере 65% белка, по меньшей мере 10 вес.% углеводов и от 0,1 до 2 вес.% хитина, в качестве ароматизатора, предпочтительно в кормах для животных.
Наконец, изобретение относится к применению порошка согласно изобретению в питании, предпочтительно в кормах для животных.
Другие характеристики и преимущества изобретения выявятся из следующих примеров, приведенных в качестве иллюстрации, в сочетании с фигурой 1, которая показывает схему, иллюстрирующую детализированный способ обработки насекомых согласно изобретению.
Пример 1: Способ обработки насекомых согласно изобретению
Использовались личинки Tenebrio molitor. После доставки личинок их можно хранить перед убоем при температуре 4°C в течение 0-15 дней в резервуарах для размножения без существенной деградации. Вес (возраст) используемых личинок изменяется, и поэтому их состав также может изменяться, как это показано в таблице 1 ниже.
Таблица 1. Биохимический состав личинок Tenebrio molitor в зависимости от их веса
|
Биомасса
(насекомые) |
мг | 23 | 35 | 58 | 80 | 108 | 154 |
| Сухие вещества | %* | 34 | 34 | 34,2 | 37,9 | 39,6 | 39,5 |
| Зола | %* | 1,59 | 1,52 | 1,6 | 1,75 | 1,67 | 1,43 |
| Сырой белок | %* | 22,6 | 22,2 | 22 | 23,2 | 23,1 | 23,2 |
| Липиды | %* | 6,62 | 6,88 | 7,98 | 10,3 | 10,9 | 11,7 |
*% выражены в сухом весе в расчете на влажный вес личинок.
Стадия 1: Умерщвление насекомых
Живые личинки (+4°C -+25°C) транспортировались слоем толщиной от 2 до 10 см на перфорированной конвейерной ленте (1 мм) до камеры бланшировки. Насекомые бланшировали паром (насадки или слой пара) при 98°C с принудительной вентиляцией, или же водой с температурой 92-95°C (разбрызгивающие насадки), или в смешанном режиме (вода+пар). Время пребывания в камере бланшировки составляет от 5 секунд до 15 минут, в идеале 5 минут.
Температура личинок на выходе с бланшировки составляет от 75°C до 98°C.
Стадия 2: Отделение мягкой части насекомых от кутикул
После бланшировки личинки транспортировали до питающей воронки ленточного сепаратора, чтобы отделить кутикулы от мягкой части личинок.
Предпочтительно, отделение проводится сразу после умерщвления, чтобы личинки не имели времени охладиться до температуры окружающей среды.
В качестве ленточного сепаратора использовали ленточный сепаратор 601 фирмы Baader.
Диаметр отверстий в барабане составлял 1,3 мм.
Мягкую часть насекомых собирали в емкость.
Кутикулы собирали с помощью скребка.
Определение количества трегалозы в кутикулах
Количество трегалозы в кутикулах, собранных на этапе 2, измеряли следующим образом.
Трегалозу анализировали методом ГХ-МС.
Программа изменения температуры: 150°C, затем повышение со скоростью 10°C/мин до 260°C, после 5 минут выдерживания при этой температуре повышение со скоростью 25 °C/мин до 310°C и выдерживание при этой температуре в течение 2 минут. Температура инжектора: 280°C, межфазной границы: 250°C, отношение деления потока: 10, объем впрыска: 1 мкл. Например, использовали колонку sH-RXI-5mS, 30 м x 0,25 мм x 0,25 мкм.
Приготовление образца для анализа осуществляется следующим образом: точное количество образца (от 10 до 300 мг) отвешивается в пробирке фирмы Falcon, в нее добавляется 9,75 мл метанола, а также 250 мкл раствора внутреннего стандарта (мио-инозитол, 25 мкг/мл) в ДМСО. Смесь перемешивают при 80°C в течение 10 минут, затем добавляют 100 мкл BSTFA и реакционную смесь перемешивают еще 30 минут при температуре окружающей среды, затем добавляют 1 мл ацетонитрила и полученный в результате образец впрыскивают в устройство ГХ-МС.
Измеренное количество составляет 1,2 мг трегалозы на г сухих веществ.
Стадия 3: Вызревание мягкой части насекомых
Мягкую часть насекомых оставляют в рекуперативной емкости со стадии 2 в условиях перемешивания в течение 1 часа при температуре около 90°C.
Стадия 4: Разделение мягкой части на твердую фракцию, водную фракцию и масляную фракцию
Затем мягкую часть разделяют на три фракции с помощью трехфазного декантатора. В качестве декантатора использовали декантатор Tricanter® Z23 от Flottweg.
Условия разделения:
- расход: до 500 кг/ч,
- вращение барабана центрифуги: 4806 об/мм (3000G);
- Yмин: 5% (1,4 об/мм).
На выходе этой стадии разделения получены три фракции: масляная фракция, твердая фракция и водная фракция.
Эти фракцию имеют характеристики, указанные в следующей таблице 2.
Таблица 2 . Характеристики масляной фракции, твердой фракции и водной фракции
| Сухое вещество (%) | Белок (%)* | Масло (%)* |
Зола (%)* |
Углеводы (%)* |
|
| Твердая фракция | 56 | 74,1 | 12,9 | 4 | 10 |
| Водная фракция | 10 | 57 | 4 | 9 | 23 |
| Масляная фракция | >99,5 | <0,5 | >99,5 | <0,25 | <0,25 |
* Усредненные результаты, рассчитанные на нескольких образцах каждой фракции, выраженные в % сухих веществ
Определение размера растворимого белка в твердой фракции и водной фракции
Приготовление твердого образца (твердая фракция): 30 мг образца растворяют в 1 л подвижной фазы и фильтруют, используя фильтр Chromafil xtra PES-45/25.
Приготовление жидкого образца (водная фракция): 400 мкл растворяют в 1600 мкл подвижной фазы и фильтруют с использованием фильтра Chromafil xtra PES-45/25 непосредственно перед впрыском. 1,5 мл образца, приготовленного таким образом, центрифугируют в течение 15 минут при 12000 об/мин (10625 g).
Условия проведения хроматографии (ВЭЖХ Nexera XR от Shimadzu) следующие: использовалась колонка Superdex Peptide GL 10/300 (GE Healthcare), детектирование осуществлялось детектором DAD на 215 нм, скорость подвижной фазы, состоящей из ACN (ацетонитрил)/H2O/TFA (трифторуксусная кислота) (30/70/0,1), составляла 0,3 мл/мин, анализ проводился при 25°C.
Распределение по размерам растворимого белка твердой фракции представлено ниже в таблице 3.
Таблица 3. Распределение по размерам растворимого белка в твердой фракции
| Молекулярный вес (кДа) | % |
| > 12,4 | 13,8 |
| 12,4-6,5 | 14 |
| 6,5-1,4 | 3,8 |
| 1,4-0,55 | 2,1 |
| <0,55 | 67,3 |
Распределение по размерам растворимого белка в водной фракции представлено ниже в таблице 4.
Таблица 4. Распределение по размерам растворимого белка в водной фракции
| Молекулярный вес (кДа) | % |
| >12,4 | 2,7 |
| 12,4-6,5 | 13,4 |
| 6,5-1,4 | 19 |
| 1,4-0,55 | 11,5 |
| <0,55 | 53,4 |
Определение количества трегалозы в твердой фракции и водной фракции
Количество трегалозы в этих фракциях измеряли следующим образом.
Трегалозу анализировали методом ГХ-МС.
Программа изменения температуры: 150°C, затем повышение со скоростью 10 °C/мин до 260°C, после 5 минут выдерживания при этой температуре повышение со скоростью 25 °C/мин до 310°C и выдерживание при этой температуре 2 минуты. Температура инжектора: 280°C, границы раздела: 250°C, отношение деления потока: 10, объем впрыска: 1 мкл.
Приготовление образца для анализа осуществляется следующим образом: точное количество образца (от 10 до 300 мг) отвешивается в пробирке фирмы Falcon, в нее добавляется 9,75 мл метанола, а также 250 мкл раствора внутреннего стандарта (мио-инозитол, 25 мкг/мл) в ДМСО. Смесь перемешивают при 80°C в течение 10 минут, затем добавляют 100 мкл BSTFA и реакционную смесь перемешивают еще 30 минут при температуре окружающей среды, затем добавляют 1 мл ацетонитрила и полученный в результате образец впрыскивают в устройство ГХ-МС.
Количество, измеренное в твердой фракции, составляет 3,82 мг трегалозы на г сухих веществ.
Количество, измеренное в водной фракции, составляет 33,2 мг трегалозы на г сухих веществ.
Кроме того, водная фракция содержит менее 1 вес.% нерастворимых осадков от полного веса водной фракции.
Стадия 5: Загущение водной фракции
Затем водную фракцию, полученную на этапе 4, сгущают путем выпаривания, используя испаритель с падающей пленкой.
Полученная концентрированная водная фракция имеет концентрацию сухих веществ примерно 65%.
Стадия 6 ( необязательная): Смешение концентрированной водной фракции и/или кутикул с твердой фракцией
Этап 6 в этом примере не проводили.
Стадия 7: Сушка твердой фракции
Твердую фракцию, полученную на стадии 4, сушат с использованием дисковой сушилки от фирмы Haarslev в течение 5 часов, чтобы получить сухую твердую фракцию или сухую смесь.
С микробиологической точки зрения твердая фракция содержит менее 10 КОЕ/г энтеробактерий.
Стадия 8: Измельчение
Наконец, сухую твердую фракцию измельчали с помощью молотковой мельницы непрерывного действия (6 реверсивных подвижных элементов, толщина 8 мм). Подача в дробилку осуществляется через воронку с люком с регулируемым расходом (180 кг/ч). Перфорированная решетка, используемая для контроля гранулометрического состава на выходе, имеет размер ячеек 0,8 мм. Скорость вращения двигателя составляет 3000 об/мин (электродвигатель, потребляемая мощность 4 кВт (5,5 л.с.)).
Характеристики полученного порошка насекомых представлены ниже в таблице 5.
Таблица 5. Характеристики порошка насекомых, полученного в примере 1
| Белок | Хитин | Зола | Липиды | Углеводы | Трегалоза |
| 75,1% | 1,3% | 4% | 12,5% | 10% | 0,38% |
*Указанные проценты являются весовыми процентами, рассчитанными на полный сухой вес порошка насекомых.
Пример 2: Способ обработки насекомых согласно изобретению
Этапы 1-5 выполняли, как описано в примере 1.
Стадия 6 ( необязательная): смешение концентрированной водной фракции и кутикул с твердой фракцией
Всю (100%) концентрированную водную фракцию, полученную на этапе 5, а также 0,05 вес.% кутикул, собранных на этапе 2, смешивали со всей твердой фракцией, полученной на этапе 4, чтобы получить смесь.
Использовали конический шнековый смеситель фирмы Vrieco-Nauta®.
Стадия 7: Сушка смеси
Твердую фракцию, полученную на стадии 4, сушили с использованием дисковой сушилки от фирмы Haarslev в течение 5 часов, чтобы получить сухую смесь.
С микробиологической точки зрения сухая смесь содержит менее 10 КОЕ/г энтеробактерий.
Стадия 8: Измельчение
Наконец, сухую смесь измельчали с помощью молотковой дробилки непрерывного действия (6 реверсивных подвижных элементов, толщина 8 мм). Подачу в дробилку осуществляли через воронку с люком с регулируемым расходом (180 кг/ч). Перфорированная решетка, использовавшаяся для контроля гранулометрического состава на выходе, имеет размер ячеек 0,8 мм. Скорость вращения двигателя составляет 3000 об/мин (электродвигатель, потребляемая мощность 4 кВт (5,5 л.с.)).
Характеристики полученного порошка насекомых представлены ниже в таблице 6.
Таблица 6. Характеристики порошка насекомых, полученного в примере 2.
| Белок | Хитин | Зола | Липиды | Углеводы | Трегалоза |
| 66% | 1% | 6% | 11% | 13% | 1,1% |
*Указанные проценты являются весовыми процентами, рассчитанными на полный сухой вес порошка насекомых.
1. Порошок, полученный из насекомых, предназначенный для применения в питании, содержащий по меньшей мере 71 масс.% белка и от 0,1 до 4 масс.% хитина, причем массовое процентное содержание указано в расчете на общую массу сухого порошка.
2. Применение порошка по п. 1 в питании.
3. Применение по п. 2 в кормах для животных.
