СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЖЕЛАТИНА Российский патент 2024 года по МПК A23J3/06 

Изобретение относится к пищевой промышленности, может быть использовано при производстве желатина.

Известен способ обеззоливания коллагенсодержащего сырья в производстве желатина, который предусматривает обработку сырья в емкости предварительной промывкой водой, нейтрализацией кислотой и окончательной промывкой водой при постоянном контроле pH жидкости в емкости при ступенчатом изменении pH жидкости в ходе всего процесса с поддержанием величины pH на постоянном уровне на каждой ступени. Подачу воды осуществляют с постоянным измерением ее расхода, подачу кислоты - с постоянным измерением скорости роста концентрации ионов кальция в жидкости, а переход от одной ступени к следующей осуществляют в ходе промывок - при достижении максимального значения среднего расхода воды на этой ступени, а в ходе нейтрализации - при снижении скорости роста концентрации ионов кальция в жидкости до 20-30 мг/л.ч. [Штейнман Р.В., 1988, SU 1 601 099 A1].

Недостатком данного способа является постоянный контроль за параметрами концентрации кислоты и расходом воды.

Наиболее близким является способ деминерализации шрота при производстве желатина, который предусматривает обработку его раствором фосфорной кислоты с концентрацией 10-25% в пересчете на фосфорный ангидрид в две стадии, на первой стадии кислоту вводят в количестве, превышающем стехиометрическую норму на содержание кальция в шроте, и обработку проводят при остаточном давлении 0,15-0,8 атм., при 15-35°С в течение 0,5-3 ч, на второй стадии кислоту вводят в количестве, достаточном для поддержания концентрации свободной кислоты в смеси, равной 10-25% в пересчете на фосфорный ангидрид, путем введения оборотной фосфорной кислоты, и обработку проводят при атмосферном давлении и температуре, равной температуре первой стадии, в течение 5-7 суток [Зотов Б.Г., 1994, RU 2010830 C1 (ближайший аналог)].

Недостатком данного способа является продолжительность технологического этапа деминерализации костного шрота - 5-7 суток.

Задачей настоящего изобретения является оптимизация технологического процесса производства желатина за счет объединения технологических этапов деминерализации, известкования и обеззоливания.

Поставленная задача достигается путем реализации способа производства желатина, включающего гидролиз костного сырья растворителем, содержащим фермент пепсин микробиального происхождения с ферментной активностью 40 ед. на 1 грамм сырья в соляной кислоте HCl 1М, при отношении массы исходного сырья к объему растворителя 1:9, в течение 180 минут при температуре 27±2°С и pH среды 1,5-2,0.

Костный желатин является важным и незаменимым продуктом пищевой и фармацевтической промышленностей, при этом он также получил широкое применение в тканевой инженерии и других областях. Проблемой при производстве желатина по классической схеме является большая продолжительность определенных этапов технологического процесса, например, деминерализация, известкование и обеззоливание костного сырья может протекать до 10-15 суток. В связи с широким использованием желатина необходимы поиски новых безопасных и эффективных технологий производства костного желатина.

На фиг. 1 приведены результаты по влиянию продолжительности гидролиза на выход желатина при экстракции.

Способ заключается в том, что обезжиренное и измельченное до размеров 3±0,5 мм костное сырье подвергалось гидролизу ферментом пепсином микробиального происхождения с ферментной активностью 40 ед. на 1 грамм сырья в кислотной среде соляной кислоты 1М. Отношение массы исходного сырья к объему растворителя (соляная кислота 1М и используемый фермент с активностью 40 ед. на 1 грамм сырья) 1:9. Гидролиз проводился в течение 180 минут (3 часов), при температуре 27±2°С и pH среды 1,5-2,0. После проведения гидролиза костное сырье подвергалось центрифугированию, далее полученное сырье отправляли на водную экстракцию желатина при температуре 60 °С. Сушку полученного желатинового бульона проводили на лабораторной распылительной сушке при температуре 95°С и скорости подачи раствора в распылительную камеру 3,0-3,2 мл/мин.

Предлагаемое изобретение позволяет получить образцы желатина с выходом 12,1% от массы исходного сырья и сократить технологический этап деминерализации, известкования и обеззоливания до 180 минут (3 часов).

Пример

Использовали предварительно обезжиренное говяжье костное сырье (кости говяжьи трубчатые), измельченное до размеров 3±0,5 мм. На цепной лабораторной дробилке проводили измельчение трех килограмм костей трубчатых говяжьих. Далее полученное костное сырье подвергалось гидролизу ферментом пепсином микробиального происхождения с ферментной активностью 40 ед. на 1 грамм сырья.

Так как активация фермента пепсина происходит при взаимодействии с соляной кислотой и при взаимодействии они обладают высокими протеолитическими свойствами. При этом соляная кислота способствует разрушению костного матрикса. Гидролиз микробиальным ферментом пепсином и соляной кислотой 1M проводили по схемам, представленным в таблице 1.

Измельченное костное сырье помещали в раствор соляной кислоты 1М, в состав которой был внесен по представленным схемам фермент микробиального происхождения - пепсин. Гидролиз исходного сырья проводили при температуре 27±2°С в течение от 60 до 240 минут, pH среды находилась в пределах 1,5-2,0 ед. Для равномерной обработки костного сырья раствором в течение всей продолжительности эксперимента использовали магнитные мешалки лабораторные, перемешивание проводили при 100 об/мин с поддержанием температуры до 27±2°С. После проведения гидролиза костное сырье подвергалось центрифугированию, которое способствовало отделению минерального осадка от оссеина. Далее полученный оссеин промывали деминерализованной водой. После отделения минерального остатка оссеин отправляли на экстракцию желатина. С целью ресурсосбережения и обеспечения экологичности производства проводили водную экстракцию желатина при температуре 60°С. Сушку полученных желатиновых бульонов проводили на лабораторной распылительной сушке при температуре 95°С и скорости подачи раствора в распылительную камеру 3,0-3,2 мл/мин.

Выход желатина после экстракции изменялся в зависимости от схемы предварительной обработки. Минимальный выход желатина в зависимости от всех представленных схем гидролиза составляет 5,2%, максимальный 12,1%, что на 6,9% выше по сравнению с наименьшим выходом (фиг. 1). При этом, на каждой из схем видно, что пепсин эффективно растворяет коллаген в кости, расщепляя пептидные связи и обеспечивая более высокий выход желатина в зависимости от ферментной активности применяемого фермента и объема растворителя к массе исходного сырья. Наибольший выход желатина наблюдался при гидролизе по схеме 3 (таблица 1) при отношении массы исходного сырья к объему растворителя 1:9 в течение 180 минут. Также можно отметить, что гидролиз по схеме 4 при отношении массы исходного сырья к объему растворителя 1:8 в течение 120 минут также имеет высокий показатель выхода желатина после экстракции, выход составляет 11,3 % от исходного костного сырья.

Предлагаемый способ получения желатина дает возможность получения продукта с высокими показателями качественных характеристик.

Схемы предварительной обработки костного сырья

Таблица 1 Схема, № Концентрация фермента, ед. на 1 г сырья Соотношение костного сырья к растворителю, (мас/об) Продолжительность обработки, мин pH, ед. Температура обработки, °С 1 30 Соляная кислота 1 М
1:7 60 1,5-2,0 27,0 ± 2 120 180 240 Соляная кислота 1 М
1:8 60 120 180 240 Соляная кислота 1 М
1:9 60 120 180 240 Соляная кислота 1 М
1:10 60 120 180 240 2 35 Соляная кислота 1 М
1:7 60 1,5-2,0 27,0 ± 2 120 180 240 Соляная кислота 1 М
1:8 60 120 180 240 Соляная кислота 1 М
1:9 60 120 180 240 Соляная кислота 1 М
1:10 60 120 180 240 3 40 Соляная кислота 1 М
1:7 60 1,5-2,0 27,0 ± 2 120 180 240 Соляная кислота 1 М
1:8 60 120 180 240 Соляная кислота 1 М
1:9 60 120 180 240 Соляная кислота 1 М
1:10 60 120 180 240 4 45 Соляная кислота 1 М
1:7 60 1,5-2,0 27,0 ± 2 120 180 240 Соляная кислота 1 М
1:8 60 120 180 240 Соляная кислота 1 М
1:9 60 120 180 240 Соляная кислота 1 М
1:10 60 120 180 240

Полученные результаты анализа основных показателей качества полученных образцов желатина (таблица 2) по некоторым показателям превосходят данные других исследователей. Так, массовая доля белка в полученных образцах в среднем больше на 3-5%. Полученные образцы имеют высокий показатель массовой доли белка - 91,4%, и низкий показатель содержания массовой доли жира - 0,4%, полученные результаты могут свидетельствовать о высоких технологических качествах полученного образца желатина, это также подтверждается высоким показателем прочности геля по Блюму, значение которого находилось в пределах 290±0,7 единиц.

Основные показатели качества полученного желатина по схемам гидролиза №3 и №4

Таблица 2 Показатель Образец по схеме гидролиза №3 Образец по схеме гидролиза №4 Нормы ГОСТ 11293-2017 Массовая доля белка, % 91,4±0,2 90,7±0,1 - Массовая доля жира, % 0,4±0,06 0,6±0,03 - Массовая доля влаги, % 7,8±0,2 8,1±0,1 не более 16,0 Массовая доля золы, % 0,4±0,03 0,6±0,04 не более 2,0 Прочность геля по Блюму, ед. 290±0,7 275±0,5 от 100 до 300

Из таблиц 1, 2 следует, что реализация предложенного способа позволяет получать желатин с выходом 12,1% от исходной массы сырья высокого технологического качества при сокращении технологического этапа деминерализации, известкования и обеззоливания до 180 минут (против 5-7 суток по ближайшему аналогу). Технический результат изобретения - сокращение технологического этапа деминерализации, известкования и обеззоливания до 180 минут за счет ферментативно-кислотного гидролиза костного сырья.

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано при производстве желатина. Предложенный способ производства желатина включает гидролиз костного сырья растворителем, водную экстракцию желатина и сушку полученного желатинового бульона. Причем растворитель содержит фермент пепсин микробиального происхождения с ферментной активностью 40 ед. на 1 грамм сырья в соляной кислоте HCI 1М. Соотношение массы исходного сырья к объему растворителя составляет 1:9. Гидролиз проводят в течение 180 минут при температуре 27±2°С и pH среды 1,5-2,0. Изобретение обеспечивает выход желатина 12,1% от массы исходного сырья и позволяет сократить технологический этап деминерализации, известкования и обеззоливания до 180 минут. 1 ил., 2 табл.

Способ производства желатина, включающий ферментативно-кислотный гидролиз костного сырья, водную экстракцию желатина, сушку полученного желатинового бульона, отличающийся тем, что гидролиз осуществляют растворителем, содержащим фермент пепсин микробиального происхождения с ферментной активностью 40 ед. на 1 грамм сырья в соляной кислоте НСI 1М, при отношении массы исходного сырья к объему растворителя 1:9, в течение 180 минут при температуре 27±2°С и pH среды 1,5-2,0.