СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ ПИЩЕВОЙ ДОБАВКИ Российский патент 2003 года по МПК A23L1/30 A23L1/305 A23J1/18 

Область техники
Настоящее изобретение относится к микробиологической промышленности, к биотехнологии, в частности к способам автолиза хлебопекарных дрожжей для получения биологически активной пищевой добавки (далее БАПД), представляющей высокоценный продукт, богатый содержанием легкоусвояемых аминокислот, витаминов группы В, эргостерина (провитамина Д), полисахаридов, антиоксидантов, нуклеиновых компонент, радиопротекторов, биосорбентов, макро- и микроэлементов и других физиологически активных веществ.

Предшествующий уровень техники
Известны различные способы получения БАПД путем автолиза дрожжевой биомассы. Автолиз проводят либо при нагреве дрожжевой биомассы [1-3], либо при помощи кислотной обработки [4, 5], в ряде случаев полученный автолизат концентрируют под вакуумом (см., например, [1, 6]).

Известно использование индукторов при проведении автолиза. Авторы [2] использовали в качестве индуктора автолизат, названный затравочным. Часто это автолизат, отобранный после завершения предшествующих процессов и вносимый в реакционную смесь в начале последующего процесса. Наличие затравочного автолизата позволило значительно сократить длительность процесса и повысить его эффективность: увеличить концентрацию аминокислот, витаминов, нуклеиновых кислот и т.д. в конечном продукте. В работе [2] после завершения автолиза отбирали весьма большое количество автолизата в качестве затравочного - порядка 23 об.% готового автолизата. При проведении процесса в работе [2] были использованы весьма токсичные плазмолизатор (этилацетат) и консерванты (концентрированная пропионовая кислота, или ледяная уксусная кислота, или толуол), что требует по завершении процесса дальнейшей очистки и обезвреживания полученного автолизата [3].

Наиболее близким является способ получения БАПД, защищенный патентом RU 2105503 [7] , использованный при получении "Биологически активной добавки к пище "Иммуновит" [8, 9] (в дальнейшем "Иммуновит"). Способ включает помещение в реактор реакционной смеси, состоящей из водной суспензии дрожжевой биомассы, представляющей собой чистую культуру дрожжей, и индукторов - затравочного автолизата, отобранного из предшествующего процесса под вакуумом, хлорида натрия и этанола, взятых в соотношениях 1:0.29: 0,23-1:0,37: 0,34. Способ также включает стадию автолиза, первую часть которой проводят под давлением +0,3 кг/см²-+0,5 кг/см² при температуре 45-50^oС до прекращения пенообразования в течение ~16 час. Вторую часть автолиза проводят при температуре 50-60^oС при давлении -0,6 кг/см²- -0,8 кг/см² в течение ~8 час, в полтора - два раза меньшее, чем первой стадии. После 24 час автолиза отбирают затравочный автолизат под вакуумом в количестве 0,73-0,77 об.% по отношению ко всему объему полученного автолизата. Известный способ [7] также включает две стадии денуклеотизации, каждую из которых проводят по 25-35 мин при давлении -0,6 кг/см² - -0,8 кг/см², причем первую при температуре 64-66^oС, а вторую при температуре 73-77^oС. Далее проводят стерилизацию при 100^oС в течение 20-30 мин. При этом получают жидкий готовый продукт - БАПД.

Часто для транспортировки, хранения, употребления неудобно и неэкономично пользоваться жидкой БАПД, поэтому проводят обработку готового продукта, не прерывая процесса в герметично закрытом реакторе. Готовый продукт сгущают при температуре 65-70^oС в течение порядка 22 час и при давлении -0,6 кг/см² - -0,8 кг/см². При необходимости сгущенный продукт высушивают.

Известный способ обладает рядом недостатков, главным из которых является большая длительность процесса - до 50 час, при нарастающей высокой температуре реакционной смеси от 48 до 70^oС, для получения сгущенной БАПД, что ухудшает органолептические свойства продукта и ведет к значительным потерям полезных элементов, включая потери аминокислот и витаминов, удорожает стоимость производства.

Кроме того, БАПД, полученная известным способом [7], плохо хранится и поэтому часто необходимо в готовый продукт добавлять либо этанол, либо этанол и лимонную кислоту, либо лимонную кислоту. В связи с этим, Иммуновит не рекомендуется детям до 12 лет и Министерством здравоохранения РФ рекомендован лишь как общеукрепляющее средство с учетом возрастных ограничений.

Раскрытие изобретения
В основу изобретения поставлена техническая задача создания способа получения биологически активной пищевой добавки (далее БАПД) с улучшенными органолептическими свойствами, а также с повышенным содержанием аминокислот, витаминов и других полезных веществ, при сокращении длительности процесса при получении сгущенного БАПД, повышении технико-экономической эффективности процесса.

В соответствии с изобретением поставленная задача решается тем, что предложен способ получения биологически активной пищевой добавки, включающий помещение в реактор реакционной смеси, содержащей дрожжевую массу в виде чистой культуры дрожжей, и индукторы в виде затравочного автолизата, отобранного из предшествующего процесса под вакуумом, и хлорида натрия, проведение автолиза, состоящего из двух последовательных частей, первую часть которого проводят под давлением +0,3 кг/см² - +0,5 кг/см² при температуре 45-50^oС до прекращения пенообразования, а вторую часть - под вакуумом, далее проведение двух стадий денуклеотизации и стерилизацию, причем первая и вторая части составляют первую стадию автолиза, дополнительно вводят вторую стадию автолиза после второй части первой стадии автолиза, его каждая стадия длится по 12-14 час, первую стадию автолиза проводят при начальной концентрации дрожжей в реакционной смеси не менее 17% по весу сухих веществ и суммарном количестве затравочного автолизата с хлоридом натрия, определяемом диапазоном 7-8 мас. % от массы задаваемых дрожжей, при содержании хлорида натрия в затравочном автолизате 40-60 г/л, далее после прекращения ценообразования во второй части первой стадии автолиза снижают давление до -0,1 кг/см² - -0,5 кг/см² и продолжают проведение второй части первой стадии при температуре 45-50^oС до достижения показателя аминного азота не менее 1,5% по весу сухого вещества, затем добавляют в реактор чистую культуру дрожжей, доведя концентрацию дрожжей до не менее 21% по весу сухих веществ, и хлорид натрия 0,26-0,35 мас.% по отношению к массе добавляемых дрожжей и проводят вторую стадию автолиза, причем ее первую часть при давлении +0,3 кг/см² - +0,5 кг/см² и температуре 45-50^oС до прекращения пенообразования, а вторую часть второй стадии при давлении до -0,1 кг/см² - -0,5 кг/см², температуре 45-50^oС продолжают до достижения показателя аминного азота не менее 2,0% по весу сухого вещества, по окончании второй стадии автолиза отбирают затравочный автолизат для последующего процесса и в него вводят хлорид натрия 40-60 г/л, обе стадии денуклеотизации проводят при давлении -0,1 кг/см² - -0,5 кг/см².

Понятие "затравочный автолизат" обозначает нестерилизованный автолизат, вводимый в реакционную смесь и используемый в качестве индуктора. Затравочным автолизатом может быть часть автолизата, отбираемая, например, из предшествующего процесса в какой-либо момент проведения или после окончания автолиза и добавляемая в реакционную смесь на первой стадии автолиза. Для второй стадии автолиза затравочным автолизатом является автолизат, полученный после первой стадии автолиза. Понятие "масса задаваемых дрожжей" означает массу прессованных дрожжей с содержанием сухих веществ 25% [2, 3, 10] , эквивалентную дрожжевой массе с соответствующим содержанием сухого вещества. Понятие "масса добавляемых дрожжей" означает массу пекарских дрожжей с содержанием сухих веществ 25% [2, 3, 10], эквивалентную добавляемой перед второй стадией автолиза дрожжевой массе с соответствующим содержанием сухого вещества.

Отличием предлагаемого способа получения биологически активной пищевой добавки является следующее.

Дополнительно введена вторая стадия автолиза до денуклеотизации при сохранении проведения общего времени автолиза - 24-28 час.

Все стадии автолиза проводят
- при более высоких концентрациях сухих веществ: предложено в первой не менее 17% и во второй не менее 21%, по сравнению с известным из [7] - не более 15%;
- в узком температурном диапазоне 45-50^oС, в то время как в прототипе [7] температуру среды повышают от 45^oС на первой стадии до 70^oС на стадии сгущения готового продукта, проводимой в течение ~22 час;
- в присутствии повышенного количества затравочного автолизата как на первой стадии автолиза, так и на второй, что обеспечивает значительно более высокую скорость проведения автолиза;
- в затравочный автолизат добавляют большее количество хлорида натрия, что позволяет исключить применение этанола.

Кроме того, после стерилизации получают содержание сухих веществ в готовом продукте не менее 22%. Достигнуть этого позволило введение дополнительной стадии автолиза в течение того же временного периода, высокие концентрации сухих веществ в реакционных смесях на обеих стадиях автолиза и обеспечение возможности активного испарения жидкости в узком температурном диапазоне 45-50^oС при давлении -0,1 кг/см² - -0,5 кг/см².

Диапазоны параметров способа определены эмпирически при проведении большого количества экспериментов для достижения определенного состава БАПД по содержанию аминокислот, витаминов и т.д.

Вся совокупность существенных отличительных признаков позволила значительно улучшить органолептические и качественные показатели БАПД, сократить время ее получения и увеличить выработку с единицы объема реактора, отказаться от применения этанола и тем самым снять возрастные ограничения в использовании продукта детьми. Удалось получить продукт более светлого цвета, без специфического для автолизатов неприятного запаха за счет значительного сокращения длительности процесса и его проведения при щадящей температуре, не превышающей 50^oС (при автолизе), с удалением биогаза, начиная с 6-7 час, после прекращения пенообразования. Высокая микробиологическая чистота получаемой БАПД обеспечивается всей организацией процесса и условиями производства.

В конечном продукте получено значительное увеличение содержания витаминов и других полезных веществ, что позволяет квалифицировать полученный продукт как "источник витаминов группы В": в 90 мл БАПД (суточная доза потребления), полученной предложенным способом, содержится витамина B₁ - 0,74 мг, витамина В₂ - 1,4 мг, витамина B₆ - 0,78 мг и т.д. при высокой микробиологической чистоте продукта.

Поставленная техническая задача достигается также тем, что после стерилизации готовую биологически активную пищевую добавку высушивают. Такой продукт удобен для транспортировки, хранения, применения.

Изобретение обладает новизной, изобретательским уровнем, промышленной применимостью (в настоящее время имеется линия получения данной БАПД по предлагаемому способу) и позволяет решить поставленную техническую задачу только при наличии всех существенных необходимых и достаточных указанных заявленных признаков предлагаемого изобретения.

Варианты осуществления изобретения
Выращивание суспензии дрожжевых клеток в стадии чистой культуры осуществляют по любому известному способу, принятому в дрожжевом производстве [10].

При получении БАПД предложенным способом в реактор помещают реакционную смесь, состоящую из водной суспензии дрожжевой биомассы с начальной концентрацией дрожжей не менее 17 мас.% по сухому веществу и индукторов, которыми являются затравочный автолизат, отобранный из предшествующего процесса, и содержащийся в нем хлорид натрия в количестве 40-60 г/л. Затравочный автолизат с хлоридом натрия вносят в количестве 7-8 мас.% от массы задаваемых дрожжей.

Такой состав индукторов позволил эффективно вести процесс автолиза без применения этанола. Процесс ведут в две стадии, каждую в течение 12-14 час при температуре 45-50^oС. Причем первые части каждой стадии автолиза проводят под давлением +0.3 кг/см²-+0,5 кг/см² в течение 6-7 час до прекращения ценообразования в реакторе. Затем в каждой второй части каждой стадии автолиза уменьшают давление до -0,1 кг/см²- -0,5 кг/см² с целью отведения биогаза и испарения влаги. Первую стадию продолжают до достижения показателя аминного азота не менее 1,5 мас%, а вторую - до не менее 2 мас%.

После завершения второй стадии автолиза под вакуумом из реактора отбирают необходимое для последующего процесса количество затравочного автолизата - 0,73 - 0,77 об.% по отношению ко всему объему полученного автолизата. В отобранный затравочный автолизат добавляют хлорид натрия в количестве 40-60 г/л.

Далее переходят к проведению двух стадий денуклеотизации каждая под давлением -0,1 кг/см² - -0,5 кг/см² и каждая в течение 25-35 мин, первую при температуре 64-66^oС, а вторую - при температуре 73-77^oС.

Последней стадией является стадия тепловой стерилизации при температуре 95±5^oС в течение 20-30 мин.

Полученный продукт содержит не менее 22% по весу сухих веществ и не требует дальнейшего сгущения, поскольку в нем уже содержится требуемое количество всех полезных веществ.

Рассмотрим примеры конкретного выполнения. Приведенные примеры не являются единственными.

Пример 1.

Предложенным способом получена БАПД, соответствующая продукту Иммуновит ("Immunovit") [8, 9].

Нами использована чистая культура дрожжей последней генерации [10]. Перед началом процесса загружается в рабочий реактор реакционная смесь, состоящая из
- дрожжевой массы, представляющей собой чистую культуру дрожжей последней генерации [10],
- свежего затравочного автолизата предшествующего процесса в количестве (7,3±0,1) мас. % от массы задаваемых дрожжей, при этом данный затравочный автолизат содержит хлорид натрия (50±0,5) г/л, и содержащая (18±1)% по весу сухого вещества.

Реактор герменично закрывают, включают мешалку и начинают нагрев реакционной массы за счет подачи пара в рубашку. После достижения реакционной массой температуры 49±1^oС подачу пара в рубашку прекращают и поддерживают необходимую температуру 49±1^oС в реакторе в автоматическом режиме в течение обеих стадий проведения автолиза. Процесс получения Иммуновита проводили постадийно при постоянном перемешивании в одном и том же реакторе.

Параметры процесса приведены в таблице 1, позиции 1-5.

Первую стадию автолиза прекращали при достижении показателя аминного азота не менее (1,5±0,1)% к весу сухого вещества. Перед началом второй стадии в реактор вносили дополнительно рассчитанное количество чистой культуры дрожжей (22±1)% по весу сухого вещества и хлорида натрия - (0,30±0,01) мас.% по отношению к массе добавленных дрожжей. Вторую стадию автолиза прекращали при достижении показателя аминного азота не менее (2±0,1)% к весу сухого вещества. После второй стадии автолиза отбирают (0,75±0,01)об.% полученного автолизата, который для последующего процесса получения БАПД будет затравочным.

Указанное в таблице рН среды обеспечивается предложенным технологическим процессом. Стерилизация Иммуновита осуществляется непосредственно в реакторе. Пар подавали в рубашку. После окончания термообработки реакционную массу охлаждали за счет подачи холодной воды в рубашку реактора. Иммуновит переносили в тару с соблюдением правил стерильности.

Полученный продукт содержит не менее (22±1)% по весу сухого вещества и не требует дальнейшего сгущения, поскольку в нем уже содержится требуемое количество всех полезных веществ, предусмотренных технологическими условиями [8] на получение БАПД "Иммуновит", а также имеется, мас.%:
Влаги - Не более 78,0
Азота общего - Не менее 5,0
Аминного азота - Не менее 2,0
В суточной дозе приема БАПД "Иммуновит", равной 90 мл, содержится витамина группы В в количествах, указанных в табл. 2.

Пример 2.

Получение БАПД Иммуновит ("Immunovit") в виде порошка.

Для этого процесс проводили аналогично процессу первого примера с учетом стадий 1-5, после чего сгущенную БАПД Иммуновит направляли на сушку с соблюдением правил стерильности.

Во обоих случаях была получена БАПД Иммуновит, которая содержала массовую долю общего азота не менее 5% к весу сухого вещества, аминного азота не менее 2% к весу сухого вещества, включающий аминокислоты, в том числе: глутаминовую кислоту, аспарагиновую кислоту, лизин, аланин, лейцин, валин, треонин, серин, глицин, изолейцин, фенилаланин, пролин, тирозин, аргинин, гистидин, ментионин; все витамины группы В, эргостерин 1,5-2%, биосорбенты до 40%, вещества, иммуномодулирующего действия, макроэлементы (калий - 2,3-2,5%, P₂О₅ - 2,3-2,5%), микроэлементы (медь, кремний, хлор, сера, алюминий, железо, магний). Особо отмечаем, что в 100 мл сгущенного Иммуновита содержится из витаминов группы В: B₁ - 0,7-1,0 мг; B₂ - 1,3-1,5 мг; B₆ - 0,7-1,0 мг.

Данный состав БАПД обуславливает высокий эффект ее использования в пищевой промышленности при обогащении пищи, в частности детского питания, в медицине для лечебного питания при профилактике и в комплексе с лекарственной терапией лечения целого ряда заболеваний: снижения иммунитета, желудочно-кишечные и урологические заболевания, анемия, астма, сердечно-сосудистые, туберкулез, лучевая болезнь, гепатиты, нарушения обмена веществ, артриты, артрозы, В-авитаминозы, грипп, ОРЗ, ослабленность после различных заболеваний, физические и нервно-психические перегрузки, синдром хронической усталости.

Подобный состав БАПД, значительное улучшение органолептических свойств также обуславливает высокий эффект ее использования в пищевой, парфюмерной, косметической промышленностях.

Практически в 2 раза сокращена длительность процесса при получении сгущенной БАПД. Повышена технико-экономическая эффективность процесса - нами получено снижение затрат при производстве в 1,5-2 раза (в сравнении с прототипом - [7].

Следовательно, предложенная совокупность признаков изобретения необходима, достаточна и позволила решить поставленную техническую задачу.

Промышленная применимость
Предложенный способ получения биологически активной пищевой добавки возможно использовать в различных областях пищевой промышленности, в медицине для лечебного питания, парфюмерии, косметологии, в сельском хозяйстве, для питания животных в зоопарках, домашних животных.

Источники информации
1. Патент РФ 2043033, А 23 J 1/18, 1992.

2. Авт. свид. 554854, А 23 J 1/18, 1975.

3. Авт. свид. 667194, А 23 J 1/18, 1977.

4. Авт. свид. 1606528, С 12 I 1/16, 1988.

5. Патент РФ 2007928, А 23 J 1/18, 1991.

6. Патент РФ 2043033, А 23 J 1/18, 1995.

7. Патент РФ 2105503, А 23 L 1/30, 1996.

8. Технические условия ТУ 9291-004-29253495-99 "Биологически активная добавка к пище "Иммуновит"
9. Регистрационное удостоверение 003024 Р 643072001 Внесен в Реестр под 200/073248 Госстандарта России.

10. Семихатова Н. М. Хлебопекарные дрожжи. Современная технология. М.: Пищевая промышленность, 1980, с. 97-102.

Изобретение относится к биотехнологии, может быть использовано в различных областях пищевой промышленности, в медицине для лечебного питания, парфюмерии, косметологии, в сельском хозяйстве, для питания животных в зоопарках, домашних животных. Получают пищевую добавку (далее БАПД) путем составления реакционной смеси из дрожжевой массы в виде чистой культуры дрожжей при начальной концентрации дрожжей в реакционной смеси не менее 17% по весу сухих веществ и индукторов в виде затравочного автолизата и хлорида натрия. Автолиз проводят в две стадии равной длительности и при одной и той же температуре до 50^oС. Каждая стадия состоит из двух частей, первые части каждой стадии при повышенном давлении до прекращения пенообразования, а вторые части каждой стадии под вакуумом, причем продолжают проведение первой стадии до достижения показателя аминного азота не менее 1,5% к весу сухого вещества, а второй - 2% к весу сухого вещества. Перед началом второй стадии добавляют в реактор чистую культуру дрожжей, доведя концентрацию дрожжей до не менее 21% по весу сухих веществ и увеличивают содержание хлорида натрия. После второй стадии автолиза отбирают затравочный автолизат, проводят две стадии денуклеотизации под вакуумом и далее стерилизацию. При необходимости полученную биологически активную пищевую добавку высушивают. Обеспечена микробиологическая чистота процесса, сохранен выход аминокислот, витаминов, улучшены органолептические свойства продукта Иммуновит. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ получения биологически активной пищевой добавки, предусматривающий помещение в реактор реакционной смеси, содержащей чистую культуру дрожжей, и индукторы в виде затравочного автолизата, отобранного из предшествующего процесса под вакуумом, и хлорида натрия, проведение автолиза, состоящего из двух последовательных частей, первую часть которого проводят под давлением (+0,3) - (+0,5) кг/см² при температуре 45-50°С до прекращения пенообразования, а вторую часть - под вакуумом, отбор затравочного автолизата для последующего процесса, проведение двух стадий денуклеотизации и стерилизацию, отличающийся тем, что первую стадию автолиза проводят при начальной концентрации дрожжей в реакционной смеси не менее 17% по весу сухих веществ и суммарном количестве затравочного автолизата с хлоридом натрия, определяемом диапазоном 7-8 мас.% от массы задаваемых дрожжей, при содержании хлорида натрия в затравочном автолизате 40-60 г/л, после прекращения пенообразования во второй части автолиза снижают давление до (-0,1) - (-0,5) кг/см² и продолжают автолиз при температуре 45-50°С до достижения показателя аминного азота не менее 1,5% по весу сухого вещества, затем добавляют чистую культуру дрожжей до концентрации не менее 21% по весу сухих веществ, и хлорид натрия 0,26-0,35 мас.% от массы добавляемых дрожжей, после чего проводят дополнительную стадию автолиза, причем ее первую часть при давлении (+0,3) - (+0,5) кг/см² и температуре 45-50°С до прекращения пенообразования, а вторую часть - при давлении до (-0,1) - (-0,5) кг/см², температуре 45-50°С до достижения показателя аминного азота не менее 2,0% по весу сухого вещества, а отбор затравочного автолизата проводят по окончании второй стадии автолизата с введением в него хлорида натрия в количестве 40-60 г/л, при этом обе стадии денуклеотизации проводят при давлении (-0,1) - (-0,5) кг/см².2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученную биологически активную пищевую добавку высушивают.