Способ получения белковой добавки из вторичного молочного сырья Российский патент 2024 года по МПК A23J1/20 A23C21/02 A23J3/08 

Изобретение относится к молочной промышленности, а именно к переработке вторичного молочного сырья, и может быть использовано при производстве пищевых продуктов и кормовых добавок как белковый обогатитель и улучшитель технологических свойств пищевых систем.

Существует способ получения белковых гидролизатов (пептонов), используемых в качестве быстроусвояемого источника азота в микробиологических питательных средах различного назначения (RU2298940. Российская Федерация, МПК A23J 1/20 (2006.01), A23J 3/08 (2006.01), A23J 3/24 (2006.01), A23J 3/30 (2006.01), A23J 3/34 (2006.01). Способ производства белкового гидролизата / Свириденко Ю.Я., Перфильев Г.Д., Свириденко Г.М. и др. - №2005100473/13; заявл. 11.01.2005; опубл. 20.06.2006, Бюл №17). Способ производства белкового гидролизата включает в себя следующие стадии. Термокоагуляцию белков проводят в подсырной сыворотке, коагулированные белки выделяют самопрессованием с образованием белковой массы, приготовление смеси для гидролиза ведут путем смешивания белковой массы с водным раствором ферментного препарата панкреатина или фарша поджелудочной железы крупного рогатого скота, предварительно подогретого до 28-30 °С, гидролиз ведут при температуре 37-45 °С в течение 80-90 ч в присутствии 0,30-0,33 об.% хлороформа, фильтрат концентрируют, вносят в него двузамещенный фосфорнокислый калий и высушивают распылением.

Недостатком данного метода является использование химических реактивов, а также применение распылительной сушки, которая снижает качественные показатели готового продукта.

Наиболее близким к заявленному способу является способ получения молочного продукта (RU 2180173. Российская Федерация, МПК A23C 21/02 (2000.01). Способ получения молочного продукта / Борисов А.Б. - №2000124349/13; заявл. 18.09.2000; опубл. 10.03.2002, Бюл. № 7), заключающийся в тепловой обработке сыворотки, ее охлаждении до температуры заквашивания, внесения культуры микроорганизмов и последующем сквашивании. Для заквашивания используют совокупность лиофильно высушенных культур микроорганизмов при следующем их соотношении, мас.%: Streptococcus salivarius subsp. thermophilus 20-40, Lactobacillus delbruckii subsp. bulgaricus 20-40, Lactobacillus delbruckii subsp. lactis 20-40. Молочную сыворотку с кислотностью не более 60°Т и плотностью не менее 5% подвергают тепловой обработке при температуре от 38 °С до 42 °С, охлаждают до температуры заквашивание 40±2 °С, обрабатывают раствором едкого натра, доводя pH сыворотки до 6,4–6,7. Затем в обработанную сыворотку вносится совокупность культур микроорганизмов. Заквашивание осуществляется в течение 5 часов. Затем следует обработка молочной сыворотки едким натром с доведением pH до значения 6,4. Далее осуществляется выпаривание с доведением концентрации сухих веществ в конечном продукте до 40±5 мас.%.

Существенным недостатком способа является высокое содержание влаги в получаемом конечном продукт и низкое содержание белка.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка способа получения белковой добавки из вторичного молочного сырья его микробной ферментацией пропионовокислыми бактериями или ацидофильной палочкой.

Техническая задача достигается тем, что в способе получения белковой добавки из вторичного молочного сырья, включающем смешивание вторичного молочного сырья с бактериальным концентратом, ферментацию, фильтрование и высушивание, согласно изобретения, в качестве вторичного сырья используют творожную молочную сыворотку, в качестве бактериального концентрата используют концентрат пропионовокислых бактерий Пропионикс или жидкий концентрат ацидофильных лактобактерий Ацидофилин+ с активностью не менее 10⁹ КОЕ/мл, концентрат вносят в количестве 0,5 мас.% к массе смеси при температуре 35 °С, причем при внесении концентрата пропионовокислых бактерий ферментацию проводят при температуре 37 °С в течение 56 часов, а при внесении концентрата ацидофильных лактобактерий ферментацию проводят при температуре 40°С в течение 32 часов, полученный после ферментации гидролизат дважды фильтруют сначала через фильтр с размером пор 8-12 мкм, затем через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм и сушат в аппарате сублимационной сушки при температуре минус 40 °С до влажности ≤8%.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания сравнительно несложного и эффективного способа получения белковой добавки на основе переработки творожной сыворотки, который обеспечивает в полученном продукте высокое содержание белка, а также органолептические, функционально-технологические и физико-химические показатели.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Вторичное молочное сырье смешивают с бактериальным концентратом, проводят ферментацию, фильтрование и высушивание. Заявленный метод отличается тем, что в качестве вторичного сырья используют творожную молочную сыворотку, в качестве бактериального концентрата используют жидкий концентрат ацидофильных лактобактерий или пропионовокислых бактерий с активностью не менее 10⁹ КОЕ/мл, концентрат вносят в количестве 0,5 мас.% к массе смеси при температуре 35 °С, причем при внесении концентрата пропионовокислых бактерий ферментацию проводят при температуре 37°С в течение 56 часов, а при внесении концентрата ацидофильных лактобактерий ферментацию проводят при температуре 40 °С в течение 32 часов, полученный после ферментации гидролизат дважды фильтруют сначала через фильтр с размером пор 8-12 мкм, затем через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм и сушат в аппарате сублимационной сушки при температуре минус 40 °С до влажности ≤8%.

В качестве бактериального концентрата для заквашивания используются концентраты пропионовокислых бактерий с активностью не менее 10⁹ КОЕ/мл или ацидофильных лактобактерий с активностью не менее 10⁹ КОЕ/мл. Меньшая активность бактерий не приведет к высокой степени гидролиза и достижению заявленного результата.

Ацидофильная палочка – тонкая грамположительная неподвижная палочка, вызывающая молочнокислое брожение. Она представляет собой крупные палочки или цепочки. Ее оптимальная температура роста 40-42 °С [3].

Пропионовокислые бактерии – род грамположительных, каталазоположительных, факультативных анаэробных неподвижных неспорообразующих палочек. Пропионовокислые бактерии являются возбудителями пропионовокислого брожения. Они приводят глюкозу, лактозу и другие углеводы, и некоторые спирты к брожению с образованием пропионовой и уксусной кислот, углекислого газа, а после того, когда углеводы, в данном случае – лактоза, превращена в молочную кислоту, начинают размножаться [3]. Оптимальная температура роста пропионовокислых бактерий составляет 30–37 °С.

Ацидофильная палочка обладает отличительной особенностью, а именно своей антибиотической активностью, поскольку наряду с молочной кислотой она образует специфические вещества – бактериоцины, которые и оказывают антибиотическое воздействие.

Выбранные для ферментации сыворотки виды микроорганизмов также обладают высокой протеолитической активностью, что является важным при получении белковых добавок высокой степени гидролиза для проявления высоких функционально-технологических свойств.

Известно, что наилучшие функционально-технологические качества белковые добавки приобретают при высокой степени гидролиза, то есть со степенью гидролиза выше 62% [4].

Было установлено, что при использовании концентрата пропионовокислых бактерий данный показатель достигается после 56 ч ферментации, а при использовании концентрата ацидофильных лактобактерий достаточно 32 ч.

При ферментации сыворотки менее 32 ч (для ацидофильных лактобактерий) или 56 ч (для пропионовокислых бактерий) или температурах менее 37 °С происходит недостаточный гидролиз сырья, соответственно выход и качество получаемой белковой добавки будет ниже. При выдержке сырья более 32 ч (для ацидофильных лактобактерий) или 56 ч (для пропионовокислых бактерий) не происходит дальнейшего существенного роста аминного азота и повышения степени гидролиза сырья, следовательно, нерационально проводить более длительную выдержку. При температуре выше 40 °С указанные виды бактерий снижают активность и гидролиз сыворотки существенно замедляется.

При количестве жидкого бактериального концентрата менее 0,5 мас.% гидролиз сыворотки протекает медленно, поэтому необходима более длительная ее ферментация, что экономически не целесообразно. При количестве жидкого концентрата более 0,5 мас.% существенного роста аминного азота не происходит, следовательно, не рационально использовать большее количество жидкого концентрата.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в создании конечного продукта в виде белковой добавки из вторичного молочного сырья, с повышенным содержанием белка и высокими функционально-технологическими свойствами.

Заявленный способ в конкретных примерах реализован следующим образом.

Пример 1. Первоначально профильтрованная творожная сыворотка подогревается до 35 °С, после чего в нее вносится 0,5 мас.% концентрата пропионовокислых бактерий «Пропионикс» (ООО «Пропионикс», г. Москва). Далее сыворотка ферментируется в термостате при 37 °С в течение 56 ч. После этого следует фильтрование через фильтр с размерами пор 8–12 мкм, после чего сыворотка фильтруется через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм. Профильтрованный жидкий белковый гидролизат сушат в аппарате сублимационной сушки при температуре минус 40 °С до влажности ≤8%.

Пример 2. Первоначально профильтрованная творожная сыворотка подогревается до 35 °С, после чего в нее вносится 0,5 мас.% концентрата ацидофильных лактобактерий «Ацидофилин+» (ООО «Био Лонг Лайф», Россия). Далее сыворотка ферментируется в термостате при 40 °С в течение 32 ч. После этого следует фильтрование через фильтр с размерами пор 8–12 мкм, после чего сыворотка фильтруется через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм. Профильтрованный жидкий белковый гидролизат сушат в аппарате сублимационной сушки при температуре минус 40 °С до влажности ≤8%.

В таблице 1 приведены сравнительные органолептические и физико-химические показатели конечного продукта, получаемого по заявляемому изобретению и по прототипу.

Таблица 1

Наименование показателя Характеристика продукта при ферментации пропионовокислыми бактериями Характеристика продукта при ферментации ацидофильными лактобактериями Характеристика прототипа Внешний вид, цвет, запах Сухой сыпучий порошок белого или светло-кремового цвета, запах специфический кисловатый Сухой сыпучий порошок белого или светло-кремового цвета, запах специфический кисловатый Однородная, в меру густая, от желтого до кремового, запах специфический Влажность, % 7,8±0,1 7,9±0,1 60,8±2 Общий белок, % 54,2±0,2 53,9±0,2 6,28 Массовая доля жира, %, не менее 2,8±0,2 2,9±0,2 0,8 Массовая доля углеводов, %, не менее
в т.ч. лактозы 22,8±0,3
1,8±0,1 22,7±0,3
1,6±0,1 7,8
0,5

В таблице 2 представлены функционально-технологические показатели конечного продукта по заявленному способу.

Таблица 2

Показатель При ферментации пропионовокислыми бактериями При ферментации ацидофильными лактобактериями Жироудерживающая способность, % 308 375 Влагоудерживающая способность, % 128 80 Жироэмульгирующая способность, % 21,5 41 Пенообразование, % 19 30 Растворимость, % 94 99

Результаты показателей таблицы 1 показывают, что конечный продукт имеет более высокое содержание белка по сравнению с прототипом, что является важным показателям для белковых добавок. Также полученная белковая добавка обладает высокими функционально-технологическими показателями (табл.2).

Данный способ позволяет максимально сохранить качественные показатели белковой добавки, без ухудшения их функционально-технологических свойств.

Список литературы

1. Патент 2 298 940. Российская Федерация, МПК A23J 1/20 (2006.01), A23J 3/08 (2006.01), A23J 3/24 (2006.01), A23J 3/30 (2006.01), A23J 3/34 (2006.01). Способ производства белкового гидролизата / Свириденко Ю.Я., Перфильев Г.Д., Свириденко Г.М. и др. - №2005100473/13; заявл. 11.01.2005; опубл. 20.06.2006, Бюл №17.

2. Патент 2 180 173. Российская Федерация, МПК A23C 21/02 (2000.01). Способ получения молочного продукта / Борисов А.Б. - №2000124349/13; заявл. 18.09.2000; опубл. 10.03.2002, Бюл. № 7.

3. Сафроненко, Л.В. ЭТАПЫ ТЕХНОЛОГИИ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ЗАКВАСОК / Л. В. Сафроненко, Е.В.Сафроненко // Агропанорама. – 2019. –№ 1. – С. 33–38.

4. Свириденко Ю. Я., Мягконосов Д. С., Абрамов Д. В., Овчинникова Е. Г. Научно-методические подходы к развитию технологии белковых гидролизатов для специального питания. Часть 1. Технология производства и технические характеристики гидролизатов /Свириденко Ю. Я., Мягконосов Д. С., Абрамов Д. В., Овчинникова Е. Г.// Пищевая промышленность. -2017.- Выпуск. - №.8. - С. 48-51.

Изобретение относится к молочной промышленности. Способ получения белковой добавки из вторичного молочного сырья включает смешивание вторичного молочного сырья с бактериальным концентратом, ферментацию, фильтрование и высушивание. В качестве вторичного сырья используют творожную молочную сыворотку. В качестве бактериального концентрата используют концентрат пропионовокислых бактерий Пропионикс или жидкий концентрат ацидофильных лактобактерий Ацидофилин+ с активностью не менее 10⁹ КОЕ/мл, концентрат вносят в количестве 0,5 мас.% к массе смеси при температуре 35 °С, причем при внесении концентрата пропионовокислых бактерий ферментацию проводят при температуре 37 °С в течение 56 часов, а при внесении концентрата ацидофильных лактобактерий ферментацию проводят при температуре 40 °С в течение 32 часов, полученный после ферментации гидролизат дважды фильтруют сначала через фильтр с размером пор 8-12 мкм, затем через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм и сушат в аппарате сублимационной сушки при температуре минус 40 °С до влажности ≤8%. Изобретение направлено на создание конечного продукта из вторичного молочного сырья с повышенным содержанием белка и высокими функционально-технологическими свойствами. 2 табл., 2 пр.

Способ получения белковой добавки из вторичного молочного сырья, включающий смешивание вторичного молочного сырья с бактериальным концентратом, ферментацию, фильтрование и высушивание, отличающийся тем, что в качестве вторичного сырья используют творожную молочную сыворотку, в качестве бактериального концентрата используют концентрат пропионовокислых бактерий Пропионикс или жидкий концентрат ацидофильных лактобактерий Ацидофилин+ с активностью не менее 10⁹ КОЕ/мл, концентрат вносят в количестве 0,5 мас.% к массе смеси при температуре 35 °С, причем при внесении концентрата пропионовокислых бактерий ферментацию проводят при температуре 37 °С в течение 56 часов, а при внесении концентрата ацидофильных лактобактерий ферментацию проводят при температуре 40 °С в течение 32 часов, полученный после ферментации гидролизат дважды фильтруют сначала через фильтр с размером пор 8-12 мкм, затем через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм и сушат в аппарате сублимационной сушки при температуре минус 40 °С до влажности ≤8%.