СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВОГО ГИДРОЛИЗАТА ИЗ КУКУРУЗНОГО ЭКСТРАКТА (СГУЩЕННОГО) Российский патент 2023 года по МПК A23J3/34 

Область применения.

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к способам получения белковых гидролизатов, используемых в качестве источника азота в составе микробиологических питательных сред, и может быть использовано в микробиологии, а также других областях, в которых имеет место конструирование питательных сред.

Уровень техники.

Внимание специалистов в области биотехнологии, при разработке питательных основ и сред, все чаще обращено к гидролизатам из растительного сырья и отходов его переработки. Предлагаемое нами сырье для получения белкового гидролизата - это побочный продукт крахмально-паточного производства - кукурузный экстракт (сгущенный). Состав экстракта свидетельствует о его высокой питательной ценности. Он содержит около 22,5% белка, 17,0-17,2% углеводов, 0,0028% пектина, до 17% молочной кислоты. (Экстракт кукурузный сгущенный. Ирина Бондарь. 02.03.2021. http://karotinka.dp.ua/stodentam/ekstrakt-kukuruznyj-sgushhennyj/)

Из уровня техники известны способы получения гидролизатов из кукурузного экстракта (сгущенного) (КЭ).

Известен способ получения ферментативного гидролизизата КЭ, в котором путем смешивания компонентов гидролиза - сырья и воды в соотношении 1:1,5, под действием гидролизующего агента (поджелудочных желез крупного рогатого скота (КРС) 30 г/л), ведут процесс при температуре 46°С, рН смеси 8,2 в течение 10 суток. Полученный гидролизат содержит 700 мг % аминного азота. Количество общего азота и степень расщепления белка не указаны. (Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук., Саратов 1994 г., Гюлушанян К.С.)

Недостатком данного способа является длительность процесса, небольшой выход готового продукта (из-за соотношения сырья и воды 1:1,5), с концентрацией аминного азота - 700 мг %.

Наиболее близким к заявленному по совокупности признаков и достигаемому эффекту является способ получения ферментативного гидролизата, предусматривающий гидролиз КЭ (соотношение сырья к воде - 1:6) в качестве гидролизующего агента используют поджелудочные железы КРС 30 г/л, процесс ведут при температуре 46°С, рН смеси 8,2 в течение 7-10 суток. В результате получают продукт с содержанием аминного азота 1120 мг %. Количество общего азота и степень расщепления белка не указаны. (Патент RU №262568. Опубл. 28.07.2017. Бюл. №22.). Принят за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в нем используемое сырье сразу подвергают гидролизу, без предварительной обработки, тем самым происходит не полная экстракция питательных веществ в конечный продукт. Кроме того, компонентный состав не оптимизирован, в результате чего гидролиз протекает достаточно долго.

Сущность изобретения

1. Задачей изобретения является сокращение продолжительности гидролиза КЭ и обеспечение получения гидролизата с заданными свойствами (степенью расщепления белка более 50%, содержанием аминного азота не менее 1120 мг %).

2. Таким образом, техническим результатом, полученным от использования данного изобретения, является повышение производительности способа как за счет увеличения глубины переработки сырья, так и за счет сокращения времени гидролиза и в конечном итоге получения продукта с заданными свойствами.

Указанный технический результат, при осуществлении изобретения, достигается за счет того, что в предлагаемом способе перед гидролизом проводится предварительная обработка сырья, процесс ферментативного расщепления белка ведут при температуре 47-49°С и концентрации ионов водорода 7,8-8,0 ед.рН в присутствии поджелудочных желез КРС в количестве 25 г/л в течение 3 суток (70-72 ч).

Существенным является соотношение сырья и воды. Так при разведении сырья меньшим количеством воды невозможно достичь необходимой степени расщепления белка из-за недостатка воды. Избыточное количество воды, так же не целесообразно, так как увеличивается продолжительность процесса гидролиза. На степень гидролиза также влияет и биологическая доступность субстрата, определяемая в данном случае предварительной обработкой сырья.

В зависимости от проведения процесса обработки КЭ при заявленном соотношении субстрат/фермент возможно получение целевого продукта, отвечающего требованиям, предъявляемым к качеству аналогичных препаратов по физико-химическим характеристикам с одновременным сокращением длительности процесса.

Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом показано в таблице 1.

Предложенная совокупность признаков позволяет сократить длительность процесса гидролиза до 3 суток (70-72 ч) вместо 7-10 суток по способу-прототипу, выбранное соотношение компонентов гидролиза позволяет получить конечный продукт с заданными свойствами (степенью расщепления белка более 50%, содержанием аминного азота не менее 1120 мг %).

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что не обнаружен источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».

Дополнительный поиск известных решений показал, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата.

Способ приготовления белкового гидролизата заключается в следующем.

Обработка КЭ.

В емкость из нержавеющей стали заливают дистиллированную воду из расчета 5 л на 4 кг кукурузного экстракта. Затем всю массу кипятят в течение 5 мин для лучшей экстракции питательных веществ. После кипячения полученный раствор КЭ тщательно перемешивают и оставляют смесь на 12 ч при комнатной температуре. Затем в полученный раствор КЭ добавляют 13 л дистиллированной воды. Полученный раствор нагревают до температуры 80-90°С и устанавливают концентрацию ионов водорода 20% раствором натрия гидроокиси 7,0-7,4 ед.рН.

Характеристика раствора, обработанного КЭ, по физико-химическим показателям представлена в таблице 2.

Гидролиз обработанного КЭ.

Гидролиз осуществляют следующим образом. В реактор через загрузочный люк заливают обработанный раствор КЭ. Далее смесь нагревают до кипения и при температуре 100°С выдерживают 5 минут. Затем реакционную смесь охлаждают до температуры 47-49°С и 40% раствором NaOH устанавливают рН смеси 7,8-8,0. В полученную реакционную смесь при работающей мешалке вводят ранее приготовленную навеску фарша поджелудочных желез КРС из расчета 25 г/л. Гидролиз проводят при периодическом перемешивании: первые сутки по 15 мин каждые 2 часа, затем два раза в сутки по 20 мин. В процессе гидролиза отбирают пробы для определения содержания аминного азота и рН реакционной смеси. Концентрацию водородных ионов поддерживают в диапазоне от 7,8 до 8,0 ед.рН. Гидролиз проводят в течение 3 суток (70-72 ч), окончание гидролиза определяют по прекращению нарастания содержания аминного азота. По окончанию гидролиза смесь кипятят для лучшего осаждения балластных веществ. Полученный гидролизат очищают фильтрованием через бельтинг и оценивают по физико-химическим показателям.

Изобретение поясняется следующими примерами, но не ограничивается ими.

Пример 1. Гидролиз кукурузного экстракта (сгущенного) с введением гидролизующего агента (поджелудочных желез КРС) в количестве 25 г/л, проводили при соотношении сырья и воды 1:3 соответственно, процесс вели при температуре 47-49°С и концентрации ионов водорода 7,8-8,0 ед.рН. При таком соотношении сырья и условиях процесса гидролиза степень расщепления белка составила 58%, концентрация аминного азота - 791,8 мг %, длительность процесса - 3 сут.

Пример 2. Гидролиз кукурузного экстракта (сгущенного) с введением гидролизующего агента (поджелудочных желез КРС) в количестве 25 г/л, проводили при соотношении сырья и воды 1:4,5 соответственно, процесс вели при температуре 47-49°С и концентрации ионов водорода 7,8-8,0 ед.рН. При таком соотношении сырья и условиях процесса гидролиза степень расщепления белка составила 67%, концентрация аминного азота - 1196 мг %, длительность процесса - 3 сут (70-72 ч).

Пример 3. Гидролиз кукурузного экстракта (сгущенного) с введением гидролизующего агента (поджелудочных желез КРС) в количестве 25 г/л, проводили при соотношении сырья и воды 1:5 соответственно, процесс вели при температуре 47-49°С и концентрации ионов водорода 7,8-8,0 ед.рН. При таком соотношении сырья и условиях процесса гидролиза степень расщепления белка составила 52%, концентрация аминного азота - 646 мг %, длительность процесса - 3 сут.

Пример 4. Гидролиз кукурузного экстракта (сгущенного) с введением гидролизующего агента (поджелудочных желез КРС) в количестве 25 г/л, проводили при соотношении сырья и воды 1:4,5 соответственно, процесс вели при температуре 40-46°С и концентрации ионов водорода 7,4-7,7 ед.рН. При таком соотношении сырья и условиях процесса гидролиза степень расщепления белка составила 58%, концентрация аминного азота 810 мг %, длительность процесса - 6 сут.

Пример 5. Гидролиз кукурузного экстракта (сгущенного) с введением гидролизующего агента (поджелудочных желез КРС) в количестве 25 г/л, проводили при соотношении сырья и воды 1:4,5 соответственно, процесс вели при температуре 49-51°С и концентрации ионов водорода 7,4-7,7 ед.рН. При таком соотношении сырья и условиях процесса гидролиза степень расщепления белка составила 55%, концентрация аминного азота - 788,7 мг %, длительность процесса - 4 сут.

Пример 6. Гидролиз кукурузного экстракта (сгущенного) с введением гидролизующего агента (поджелудочных желез КРС) в количестве 25 г/л, проводили при соотношении сырья и воды 1:4,5 соответственно, процесс вели при температуре 49-51°С, концентрации ионов водорода 8,1-8,2 ед.рН. При таком соотношении сырья и условиях процесса гидролиза степень расщепления белка составила 52%, концентрация аминного азота 890,3 мг %, длительность процесса 3 сут.

Пример 7. Гидролиз кукурузного экстракта (сгущенного) с введением гидролизующего агента (поджелудочных желез КРС) в количестве 25 г/л, проводили при соотношении сырья и воды 1:4,5 соответственно, процесс вели при температуре 40-46°С и концентрации ионов водорода 8,1-8,2 ед.рН. При таком соотношении сырья и условиях процесса гидролиза степень расщепления белка составила 51%, концентрация аминного азота - 910,5 мг %, длительность процесса 5 сут.

Таким образом, заявленный способ приготовления белкового гидролизата из кукурузного экстракта (сгущенного) (пример 2) обеспечивает получение гидролизата с высокой степенью расщепления белка и заданным содержанием аминного азота, в связи с чем может быть использован в конструировании питательных сред для культивирования микроорганизмов.

Изобретение позволяет сократить время технологического процесса получения гидролизата, не ухудшая его физико-химических характеристик.

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к способам получения белковых гидролизатов, используемых в качестве источника азота в составе микробиологических питательных сред. Способ получения белкового гидролизата предусматривает проведение предварительной обработки сырья. Заливают дистиллированную воду в кукурузный экстракт из расчета 5 л на 4 кг сырья, массу кипятят в течение 5 мин, тщательно перемешивают и оставляют смесь на 12 ч при комнатной температуре, затем добавляют дистиллированную воду до соотношения сырья и воды 1:4,5, полученный раствор нагревают до температуры 80-90°С и устанавливают рН 7,0-7,4, затем смесь нагревают до кипения и при температуре 100°С выдерживают 5 минут, перед гидролизом смесь охлаждают. Процесс гидролиза ведут с введением гидролизующего агента поджелудочных желез КРС в концентрации 25 г/л в течение 70-72 ч при температуре 47-49°С и концентрации ионов водорода 7,8-8,0 ед. рН. Изобретение позволяет сократить время технологического процесса получения гидролизата, не ухудшая его физико-химических характеристик. 2 табл., 7 пр.

Способ получения белкового гидролизата, предусматривающий гидролиз кукурузного экстракта сгущенного с введением гидролизующего агента поджелудочных желез КРС, отличающийся тем, что проводят предварительную обработку сырья, при которой заливают дистиллированную воду и кукурузный экстракт из расчета 5 л на 4 кг сырья, массу кипятят в течение 5 мин, тщательно перемешивают и оставляют смесь на 12 ч при комнатной температуре, затем добавляют дистиллированную воду до соотношения сырья и воды 1:4,5, полученный раствор нагревают до температуры 80-90°С и устанавливают рН 7,0-7,4, затем смесь нагревают до кипения и при температуре 100°С выдерживают 5 минут, перед гидролизом смесь охлаждают, процесс ведут в течение 70-72 ч при температуре 47-49°С и концентрации ионов водорода 7,8-8,0 ед. рН в присутствии поджелудочных желез КРС в концентрации 25 г/л.