СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОЛЛАГЕНОВОЙ ДИСПЕРСИИ Российский патент 2005 года по МПК A23J1/04 A23J1/10 A23L1/327 

Описание патента на изобретение RU2259779C2

Изобретение относится к рыбоперерабатывающей промышленности, а именно к безотходной технологии переработки вторичных продуктов разделки рыбы с получением диспергированного растворимого коллагена, который может быть использован в качестве физиологически активного ингредиента, пленкообразующего и формующего материала в производстве продуктов питания, а также в косметической и медицинской промышленности.

Специфический ряд физико-химических, биохимических, биологических свойств, присущих коллагену, обусловливает широкую применимость его растворимых форм в различных отраслях народного хозяйства, в том числе при производстве продуктов питания в качестве функциональных добавок, пищевых покрытий, пленкообразующих и формующих материалов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения коллагеновых растворов, предусматривающий промывку сырья, последовательную обработку его раствором поваренной соли, водой, раствором протеолитического ферментного препарата, инактивацию сырья раствором едкой щелочи, замораживание, выдержку, размораживание с последующим растворением в органической кислоте [А.с. 511062, М.Кл.2 А 23 J 1/10. Способ производства коллагеновых растворов / В.М.Горбатов, О.О.Баблоян, П.М.Голованова и др. - №2032299/13; Заявлено 07.06.74; Опубл. 25.04.76].

Недостатками способа являются ограничение сырьевых источников несколькими видами вторичного коллагенсодержащего сырья убоя животных, значительная длительность и многостадийность технологического процесса, недостаточно удовлетворительные физико-химические свойства коллагенового раствора применительно к получению пищевых пленок и покрытий.

Технической задачей изобретения является расширение сырьевой базы для получения коллагеновых дисперсий за счет рационального использования вторичных коллагенсодержащих продуктов разделки рыбы, а также сокращение длительности и упрощение технологического процесса.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения коллагеновой дисперсии, включающем последовательную обработку сырья раствором поваренной соли, водой, раствором ферментного препарата с последующим растворением в органической кислоте, новым является то, что в качестве сырья используют кожу рыб, а после обработки ферментным препаратом осуществляют дополнительную промывку водой и выделение балластных веществ и фермента механическим путем; в качестве ферментного препарата используют липоризин Г3х из культуры Rhizopus oryzae в количестве 0,8-1,0% к массе сырья, при этом обработку ферментным препаратом осуществляют при температуре 37-40°С в течение 2,0-2,5 ч.

Технический результат выражается не только в достижении поставленной задачи, но и в реализации безотходной технологии глубокой переработки вторичных коллагенсодержащих продуктов разделки рыбы, расширении их функциональных возможностей при использовании в пищевых целях.

Широкий видовой состав сырья, многообразие технологических способов и приемов его обработки обусловливают необходимость объективной оценки вторичных продуктов разделки рыбы, которые традиционно относят к техническому сырью, с целью рационального и максимального использования для производства пищевой продукции.

Кожа составляет 2-7% общей массы рыбы и по количеству основных пищевых веществ (табл.1) приближается к мышечной ткани соответствующих видов рыб. В коже содержится большое количество азотсодержащих веществ, в основном коллаген (85-90% общего содержания азотистых веществ). В коже морских рыб содержание коллагена составляет 9,6-17,1%, а эластина - 2,3-4,0%, что соответствует 35-54,4% и 8,6-12,7% в пересчете на сухое вещество, в связи с чем известно использование кожи некоторых рыб в качестве кожевенного сырья (Андрусенко П.И. Малоотходная и безотходная технология при обработке рыбы. М.: Агропромиздат, 1988. С.10) и сырья для получения технического рыбного клея (Андрусенко П.И., Лысова А.С., Попов Н.И. Технология рыбных продуктов. М.: ВО Агропромиздат, 1989. С.127-129).

При обосновании рационального использования вторичных коллагенсодержащих продуктов разделки рыбы на пищевые цели установлено, что целесообразно использовать кожу рыб как источник сырья для получения коллагеновых покрытий в технологии формованных фаршевых рыбных продуктов, учитывая ее своеобразное гистологическое строение, заметно отличающееся от строения шкур теплокровных животных, высокое (20-30%) содержание проколлагена, представленного взаимно перекрещивающимися пучками проколлагеновых волокон, а также экспериментальные данные об аминокислотном составе (табл.2), в котором превалируют аспарагиновая, глютаминовая кислоты, а также пролин, аланин, глицин. Эти аминокислоты, в соответствии с теорией пространственного строения коллагена, являются его структурными признаками.

Поскольку массовый выход кожи при разделке рыбы составляет 3,3-4,8% с максимумом в случае горбуши, кожа которой имеет значительный по толщине дермальный пласт, сформированный развитой фибриллярной структурой, этот вид коллагенсодержащего сырья, особенно при выработке больших объемов филе, целесообразно использовать для выделения очищенных фракций коллагена в форме дисперсий.

Наличие балластных белков, представленных преимущественно глобулинами и альбуминами, обусловливает целесообразность удаления их методом экстрагирования с использованием соответствующих растворителей - раствора поваренной соли с массовой долей 5% и воды.

Для удаления балластных липидных фракций, локализованных между коллагеновыми волокнами, целесообразно применение ферментного препарата липоризин Г3х, который положительно зарекомендовал себя для эффективного удаления липидных компонентов при обработке вторичных коллангенсодержащих продуктов убоя животных (А.с. 1833145, МКИ5 А 22 С 17/16; пат. 02096966, МКИ6 А 23 J 1/10; А 22 С 13/00). Препарат имеет уровень липолитической активности 120000 ед./мг, общей протеолитической активности 20 ед./г. Физико-химические свойства препарата - рН-оптимум 7,0, термический оптимум 37-40°С - позволяют использовать его для гидролиза жиросодержащих субстратов при естественном рН среды и в умеренном интервале температур.

Способ осуществляется следующим образом.

Кожу рыб, преимущественно горбуши, снимают с помощью специальных машин, установленных на линии производства филе. Кожу, снятую со свежей рыбы, промывают в проточной водопроводной воде 20-30 мин для удаления слизи и загрязнений, зачищают от прирезей мышечной ткани, повторно промывают в водопроводной воде и измельчают на волчке с диаметром отверстий решетки 2-5 мм. Измельчение сырья на частицы размером менее 2 мм нецелесообразно, так как затрудняется разделение смеси на твердую и жидкую фракции. При измельчении сырья на частицы размером более 5 мм ухудшаются условия экстрагирования альбуминовых и глобулиновых белков и недостаточна степень гидролиза липидных фракций, так как уменьшается площадь поверхности контакта субстрата с раствором фермента.

Кожу, снятую с соленой рыбы, перед измельчением на волчке не промывают, что позволяет сократить расход поваренной соли на приготовление раствора для экстрагирования глобулиновой белковой фракции.

Глобулиновые белки из измельченной кожи экстрагируют раствором поваренной соли с массовой долей 5% при соотношении твердой и жидкой фракций 1:3-4 и температуре 16-20°С в течение 2,0-2,5 ч, после чего отделяют жидкую фракцию центрифугированием с последующей декантацией.

Остаточное количество ионов Cl- и альбуминовые белки экстрагируют водой при тех же условиях и аналогично отделяют жидкую фракцию центрифугированием с последующей декантацией.

Соотношение измельченная кожа:экстрагент менее 1:3 приводит к снижению эффекта экстракции и ухудшению качества целевого продукта. При соотношении измельченная кожа:экстрагент больше указанного (1:4) возрастают расход воды, поваренной соли и энергозатраты без существенного улучшения качества продукта. Указанные температурные режимы экстрагирования наиболее целесообразны с экономической точки зрения, так как соответствуют климатическим условиям производственных помещений и не требуют дополнительных энергозатрат.

К твердому остатку после центрифугирования добавляют воду в соотношении 1:2, смесь нагревают в емкости с мешалкой и рубашкой до температуры 37-40°С, после чего вносят ферментный препарат липоризин Г3х из расчета 0,8-1,0% к массе сырья. Ферментную обработку проводят в течение 2,0-2,5 ч, поддерживая указанные температурные параметры. По истечении времени обработки раствор сливают, остаток промывают водой, отделяя жидкую фракцию центрифугированием и декантацией. При этом происходит удаление растворимых продуктов гидролиза и ферментов, в связи с чем не требуется их дополнительной инактивации. Указанные режимы обработки сырья ферментным препаратом липоризин Г3х позволяют достичь высокий эффект обезжиривания кожи рыб при остаточной доле жира 0,1-0,2%, что удовлетворяет задаче получения коллагеновых дисперсий.

После удаления балластных белковых и липидных компонентов кожу горбуши обрабатывают раствором уксусной кислоты молярной концентрацией 0,3-0,5 моль/дм3 до достижения массовой доли коллагена в дисперсии 3-5%.

В полученной дисперсии сохраняется структурная организация макромолекул коллагена, свойственная нативному белку, что обусловливает ее высокие формующие свойства и применимость в технологии пищевых пленок, покрытий, формовочных и биополимерных материалов.

Способ получения коллагеновой дисперсии поясняется примерами 1-11.

Пример 1. Промытую в течение 20 мин в проточной водопроводной воде кожу горбуши зачищают от прирезей мышечной ткани, повторно промывают в водопроводной воде. Измельчают 1 кг кожи горбуши на волчке с диаметром отверстий решетки 3 мм. К измельченному сырью добавляют 3 л раствора поваренной соли с массовой долей 5% и обрабатывают в течение 2 ч при температуре 18°С, после чего жидкую фракцию отделяют центрифугированием. Для удаления основного количества ионов Cl- и альбуминовых белковых фракций к остатку добавляют 3 л воды и повторяют операцию экстрагирования при тех же условиях. Жидкую фракцию отделяют путем центрифугирования и декантации.

Далее к сырью добавляют 2 л воды, нагревают смесь до 37°С, вносят 8 г ферментного препарата липоризин Г3х и выдерживают 2 ч при указанной температуре и периодическом перемешивании. По истечении этого времени жидкую фракцию смеси декантируют, обработанное сырье промывают водой, после чего жидкую фракцию с содержащимися в ней продуктами гидролиза и остаточными ферментами отделяют центрифугированием и декантацией.

Полученный твердый остаток диспергируют в 2,8 л раствора уксусной кислоты молярной концентрацией 0,5 моль/дм3 и гомогенизируют в гомогенизаторе для получения однородной коллагеновой дисперсии со стабильными реологическими характеристиками.

Примеры 2-11 аналогичны примеру 1, отличаясь режимами обработки. Характеристика полученных по примерам 1-11 дисперсий, модельных пленок на их основе, сформованных методом растекания на полиэтиленовой подложке, и условия обработки сырья для их получения приведены в табл. 3.

Предлагаемое техническое решение позволяет упростить технологический процесс по сравнению с прототипом, сократить производственный цикл, уменьшить затраты на вспомогательные материалы, рационально использовать вторичные коллагенсодержащие продукты разделки рыбы.

Таблица 1
Общий химический состав различных частей тушки рыбы
Части тушкиВлага, %Жир, %Белок, %Зола, %СкумбрияМышечная ткань64,7516,9518,201,10Кожа59,6918,9116,235,17СельдьМышечная ткань67,4813,0018,421,10Кожа59,4917,6918,224,60ПутассуМышечная ткань80,000,58618,001,40Кожа83,121,0512,023,81ГорбушаМышечная ткань70,507,1021,201,40Кожа68,1710,1516,814,87

Таблица 2
Аминокислотный состав кожи рыб, % к сухому веществу
АминокислотаВид рыбыГорбушаСкумбрияСельдьПутассуАспарагиновая кислота5,3242,8402,3536,076Треонин3,0531,7211,3693,185Серин3,3381,9041,2462,963Глутаминовая кислота7,5084,2082,5008,528Пролин5,2202,0421,7955,120Цистин0,5250,4180,5250,663Глицин7,0503,9503,5568,010Аланин6,0452,6722,1027,068Валин2,1201,8161,1903,411Метионин0,7280,5500,6861,037Изолейцин1,6240,9190,9282,656Лейцин3,4102,2991,7885,159Тирозин0,6720,5700,6340,800Фенилаланин1,7001,1000,9902,560Гистидин1,8560,7680,8642,418Лизин3,0801,7401,0444,884Аргинин5,3402,2251,5135,463

Похожие патенты RU2259779C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОЙ КОЛЛАГЕНОВОЙ ЭМУЛЬСИИ 2008
  • Антипова Людмила Васильевна
  • Большунов Геннадий Иванович
  • Дворянинова Ольга Павловна
  • Данылив Максим Миронович
  • Василенко Ольга Александровна
  • Алехина Анастасия Викторовна
  • Поленов Илья Валерьевич
RU2358450C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЙОДИРОВАННОЙ ПИЩЕВОЙ КОЛЛАГЕНОВОЙ ЭМУЛЬСИИ ИЗ КОЖИ ПРУДОВОЙ РЫБЫ 2008
  • Антипова Людмила Васильевна
  • Дворянинова Ольга Павловна
  • Лы Тхи Иен
RU2370092C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ФОРМОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФАРША ПРУДОВОЙ РЫБЫ С ДОБАВЛЕНИЕМ ПИЩЕВОЙ КОЛЛАГЕНОВОЙ ЭМУЛЬСИИ 2008
  • Антипова Людмила Васильевна
  • Большунов Геннадий Иванович
  • Дворянинова Ольга Павловна
  • Данылив Максим Миронович
  • Василенко Ольга Александровна
  • Алехина Анастасия Викторовна
  • Поленов Илья Валерьевич
RU2385653C2
Способ получения низкомолекулярного коллагена из шкур рыб 2022
  • Ковалев Николай Николаевич
  • Ковалев Алексей Николаевич
  • Позднякова Юлия Михайловна
  • Гонтарев Леонид Леонидович
RU2800775C1
КОЛЛАГЕНО-РАСТИТЕЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ 2015
  • Артемов Роман Викторович
  • Бредихина Ольга Валентиновна
  • Зарубин Никита Юрьевич
RU2583660C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ФОРМОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ В КОЛЛАГЕНОВОМ ПОКРЫТИИ 2002
  • Антипова Л.В.
  • Глотова И.А.
  • Батищев В.В.
RU2260357C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО КОЛЛАГЕНА 2021
  • Котов Иван Иванович
  • Антипова Людмила Васильевна
RU2762550C1
Тернарная полифункциональная пищевая композиция для продуктов питания специализированного назначения 2018
  • Зарубин Никита Юрьевич
  • Кидяев Сергей Николаевич
  • Литвинова Елена Викторовна
  • Бредихина Ольга Валентиновна
RU2726109C2
Способ производства кулинарного рыбного изделия в виде рулета из минтая 2017
  • Артемов Роман Викторович
  • Бредихина Ольга Валентиновна
  • Зарубин Никита Юрьевич
RU2646920C1
Способ получения желатина из кожи трески 2022
  • Кучина Юлия Анатольевна
  • Колотова Дарья Сергеевна
  • Деркач Светлана Ростиславовна
RU2781627C1

Реферат патента 2005 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОЛЛАГЕНОВОЙ ДИСПЕРСИИ

Изобретение относится к безотходной технологии переработки вторичных продуктов разделки рыбы с получением диспергированного растворимого коллагена, который может быть использован в качестве физиологически активного ингредиента, пленкообразующего и формующего материала в производстве продуктов питания, а также в косметической и медицинской промышленности. Способ получения коллагеновой дисперсии включает последовательную обработку кожи рыб раствором поваренной соли, водой, раствором ферментного препарата с последующим растворением в органической кислоте. После обработки ферментным препаратом осуществляют дополнительную промывку водой и выделение балластных веществ и фермента механическим путем. В качестве ферментного препарата используют липоризин Г3х из культуры Rhizopus oryzae в количестве 0,8-1,0% к массе сырья, обработку которым осуществляют при температуре 37-40°С в течение 2,0-2,5 ч. Изобретение позволит обеспечить рациональное использование вторичных коллагеносодержащих продуктов разделки рыбы, сократить длительность технологического процесса и упростить его. 3 табл.

Формула изобретения RU 2 259 779 C2

Способ получения коллагеновой дисперсии, включающий последовательную обработку сырья раствором поваренной соли, водой, раствором ферментного препарата с последующим растворением в органической кислоте, отличающийся тем, что в качестве сырья используют кожу рыб, при этом обработку осуществляют ферментным препаратом липоризином Г3х из культуры Rhizopus oryzae в количестве 0,8-1,0% к массе сырья, при температуре 37-40°С в течение 2,0-2,5 ч с последующей дополнительной промывкой водой для удаления балластных веществ и фермента.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2259779C2

Способ производства коллагеновых растворов 1974
  • Горбатов Василий Матвеевич
  • Баблоян Оваким Оганезович
  • Голованова Прасковья Михайловна
  • Комиссарова Лина Робертовна
  • Каспарьянц Сергей Александрович
  • Сорокин Евгений Яковлевич
  • Пугач Борис Михайлович
  • Горн Леонид Эдуардович
SU511062A1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ КОЛЛАГЕНСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КОЛБАСНОЙ ОБОЛОЧКИ 1995
  • Антипова Л.В.
  • Глотова И.А.
RU2096966C1
Способ подготовки коллагенсодержащего сырья для производства колбасной оболочки 1977
  • Комлев Александр Павлович
  • Попернацкий Олег Алексеевич
  • Чеховской Анатолий Андреевич
  • Чечеткин Павел Иванович
  • Дон Николай Романович
  • Кирсанова Нелли Васильевна
  • Ярецкас Генрикас Йоно
  • Баблоян Оваким Оганесович
SU680713A1

RU 2 259 779 C2

Авторы

Антипова Л.В.

Глотова И.А.

Дворянинова О.П.

Даты

2005-09-10Публикация

2002-10-08Подача