Способ извлечения белка Российский патент 2023 года по МПК A23J1/14 

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к области получения белков методом экстракции из обезжиренного растительного материала, например, соевого лепестка или семян подсолнечника.

Известен способ получения протеина из обезжиренного растительного материала экстракцией при 60^oC водным раствором Ca(OH)₂ концентрацией 0,002-0,004 моль/л (патент США US2785155A от 12.03.1957). Соотношение шрота к растворителю 1:10. Осаждают протеин при 50^oC и pH 5, создаваемой водным раствором HCl. Недостатком данного способа является необходимость использования растворов щелочи и кислоты, что увеличивает число технологических операций и ведет к усложнению технологического процесса.

Также известен способ получения протеина из обезжиренного растительного материала щелочной экстракцией (патент Франции FR2089704 от 07.01.1972). Экстракция проводится водным раствором NaOH при pH, несколько превышающей по величине изоэлектрическую точку глицерина (pH > 7). Полученную смесь фильтруют, отделяют жидкую фазу от осадка, который промывают щелочным раствором. Из жидкой фазы осаждают протеин подкислением до pH 4,2 с помощью уксусной, соляной или фосфорной кислот. Отделяют протеин от жидкой фазы центрифугированием и сушат. Недостатком этого способа является необходимость использования водных растворов щелочи и кислоты, что усложняет технологический процесс, а также проведение экстракции при pH, не позволяющем достичь максимального выхода белка из материала.

Наиболее близким из известных является способ получения белка из обезжиренного растительного материала электроактивированным водным раствором NaCl при pH 9,2-9,4, отделение жидкой фазы, осаждение белка электроактивированным водным раствором NaCl при pH 4,2-4,7 (прототип, патент РФ 2090568 от 20.09.1997). Для придания необходимых свойств и уровня pH водный раствор NaCl подвергают электролизу в ячейке с разделением катодного и анодного пространства диафрагмой. Недостатком этого способа является необходимость применения водно-солевого раствора, низкий выход белка из материала и недостаточно хорошие пищевые показатели конечного продукта.

Техническая задача состоит в уменьшении технологических операций получения изолята соевого белка, увеличение выхода белка с улучшенными физико-химическими и функциональными свойствами, исключение применения щелочей, кислот, а также водных растворов солей (NaCl и других), использование в качестве раствора для экстракции белка только водопроводную воду.

Технический результат состоит в увеличении выхода белка из растительного материала при одновременном уменьшении количества технологических операций.

Сущность изобретения заключается в извлечении белка из растительного материала, например, соевого лепестка. Растительный материал помещают в электроактивированную воду с pH 8-14, белок растворяется и переходит в водный раствор. Перед экстракцией белка предпочтительно обезжирить растительный материал для достижения наибольшего эффекта. Жидкую фазу, содержащую белок, отделяют от нерастворимого материала, например, на декантере или центрифуге. Далее белок, находящийся в жидкой среде, осаждают электроактивированной водой с pH 2-5.

Изначальная экстракция белка из белого соевого лепестка происходит при добавлении водопроводной воды, электроактивированной до pH 8-14, в соотношении такой воды к белку от 7 к 1 до 30 к 1. Чем выше концентрация электроактивированной воды, тем быстрее и в большем объеме происходит экстракция белка. Этот этап длится в течение 10-60 минут. Электроактивированная вода получается при электролизе воды, при котором происходит расщепление молекулы воды на ионы Н⁺ и ОН^- под действием электрического тока, проходящего через электроды, опущенные в раствор. Концентрация положительно заряженных ионов Н⁺ возле одного из электродов и отрицательно заряженных ионов ОН^- возле другого определяют изменение рН воды.

Нерастворившуюся часть соевого белого лепестка отделяют от жидкой фазы на декантере или центрифуге.

Далее белок, находящийся в растворенном состоянии в воде, коагулируют, добавляя часть электроактивированной воды с пониженным рН до 2-5 в соотношение от 3:1 до 10:1 от изначального объёма белковой воды.

После осаждения белка его отделяют от жидкой фазы на декантере или центрифуге. Сухой белок в виде порошка получают удаляя оставшуюся влагу на сушильной машине.

Применение электроактивированной воды обусловлено тем, что такая вода обладает повышенной растворяющей способностью, каталитической способностью, позволяет нейтрализовать коррозионно-агрессивные свойства жидких систем, усиливает свойства веществ, растворенных в электроактивированной жидкой среде; такая вода обладает повышенной экстракционной способностью, а также обладает биологической активностью, в том числе бактерицидными свойствами и свойствами стимулятора метаболических процессов. Вода с рН 8-14 обладает щелочными свойствами, что обеспечивает растворение белка. А применение воды с рН 2-5, обладающей благодаря этому кислотными свойствами, обеспечивает осаждение белка, так как в этом случае молекула белка теряет общий электрический заряд и таким образом выпадает в осадок.

Применение электроактивированной воды позволяет увеличить выход белка из растительного материала. В то ж время применение электроактивированной воды позволяет уменьшить количество технологических операций, так как нет необходимости использовать растворы щелочи и кислоты или водно-солевые растворы.

На первом этапе подготовленная заранее вода, например водопроводная, в соотношении от 7:1 до 30:1 от массы изначального количества обезжиренного белого соевого лепестка проходит подготовительный процесс электролиза. В этом процессе в емкость с водой опускают два электрода, через которые подают электрический ток. Действие электрического тока разрывает межмолекулярные связи между атомами водорода и кислорода, образующими молекулу воды. В результате этого образуются положительно и отрицательно заряженные ионы Н⁺ и ОН^-, которые в свою очередь притягиваются к одному из электродов в зависимости от величины своего заряда. Таким образом концентрация ионов водорода в жидкости меняется, рН жидкости возле одного из электродов возрастает, а возле другого – уменьшается. Этот феномен обуславливает придание изначально нейтральной жидкости характеристик кислот и щелочей.

Далее следует этап смешивания, в котором в емкости соединяют соевый лепесток и воду с повышенным рН до 8-14, перемешивают при температуре 10-65 ^оC в течение 10-60 минут.

Полученную суспензию разделяют на две фазы жидкую и твердую на декантере или центрифуге. В твердой смеси в основном остаются углеводы и остаточное количество нерастворившегося белка. Бóльшая же масса белка переходит в растворившемся состоянии в жидкость.

Для коагуляции растворенного белка в жидкости добавляют заранее обработанную электролизом воду с рН 2-5 с гидромодулем от 3:1 до 10:1 от полученного объёма жидкости с растворенным белком. Жидкость в ёмкости перемащивают в течение 5-60 минут.

Осевший белок отделяют от жидкой фазы на декантере или центрифуге. В оставшейся жидкости присутствуют в основном углеводы.

Для получения белка в виде порошка его необходимо обработать на сушильном аппарате распылительного типа.

Для тестирования разработанного способа были проведены исследования с применением описанного выше способа. В ходе эксперимента был использован белый соевый обезжиренный лепесток. По результатам экстракции была получена белковая паста с содержанием белка 87% и углеводно-белковый сток. Такое содержание белка превышает показатели, получаемые при применении способов, описанных в аналогах настоящего изобретения.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ извлечения белка из растительного материала состоит в том, что растительный материал помещают в электроактивированную воду с pH 8-14 в соотношении такой воды к белку от 7:1 до 30:1 на 10-60 мин при температуре 10-65 °C, после чего жидкую фазу, содержащую белок, отделяют от нерастворимого материала, после чего белок, находящийся в жидкой среде, осаждают электроактивированной водой с pH 2-5 осаждение в соотношение от 3:1 до 10:1 от изначального объёма жидкой фазы, содержащей белок, в течение 5-60 мин. Изобретение позволяет увеличить выход белка из растительного материала при одновременном уменьшении количества технологических операций. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ извлечения белка из растительного материала состоит в том, что растительный материал помещают в электроактивированную воду с pH 8-14 в соотношении такой воды к белку от 7:1 до 30:1 на 10-60 мин при температуре 10-65 °C, после чего жидкую фазу, содержащую белок, отделяют от нерастворимого материала, после чего белок, находящийся в жидкой среде, осаждают электроактивированной водой с pH 2-5, осаждение в соотношение от 3:1 до 10:1 от изначального объёма жидкой фазы, содержащей белок, в течение 5-60 мин.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что растительный материал, помещаемый в электроактивированную воду, представляет собой белый соевый лепесток.