Способ получения композиции на основе гидролизованного коллагена (варианты) Российский патент 2024 года по МПК A23J3/34 

Область применения изобретения

Изобретение относится к пищевой промышленности и применяется для производства пищевых продуктов, биологически активных добавок к пище, специализированных продуктов питания (диетического, лечебного и диетического профилактического питания, в том числе пищевой продукции для детского питания, для питания спортсменов, беременных и кормящих женщин).

Уровень техники

Современный потребитель рассчитывает получать рекомендуемую суточную дозу важных минералов, витаминов, белков и других макроэлементов через быстрое питание или разнообразные снеки. Рекомендуемое количество белка в день 0,83 г на кг массы тела (в среднем 75 г для мужчин и 50 г для женщин). Физическая активность в зависимости от вида спорта увеличивает потребность в белке до 2,0 г на кг массы тела.

Часть употребляемого человеком белка может быть в форме коллагена. Например, для профилактики и общего улучшения состояния рекомендуется дозировка 5 г коллагена в сутки, для ускоренного восстановления (травмы, активный спорт, пожилой возраст) рекомендуется доза 10 г в сутки.

Известен способ получения съедобного гидролизата (RU 2185075 опубл. 20.07.2002). Способ включает гидролиз белкового вещества растительного происхождения протеолитическим ферментным препаратом для получения гидролизного субстрата, нагревание полученного гидролизного субстрата при температуре и в течение времени, достаточных для получения субстрата, лишенного мезофильных микроорганизмов и спор. Гидролиз гидролизного субстрата, лишенного мезофильных микроорганизмов и спор, проводят в стерильной системе стерильным ферментным препаратом. Изобретение позволяет получить ферментативные гидролизаты низкого молекулярного веса и/или с узким профилем белков, а также обеспечить высокий выход получаемой продукции при одновременном снижении потребления количества белков.

К недостаткам известного технического решения относится сложный процесс гидролиза, включающий в себя последовательное использование двух ферментных препаратов. Это требует поддерживать различные условия для работы отличных друг от друга ферментов и увеличивает риск изменения свойств конечного продукта. Кроме того, способ включает в себя стерильную стадию, требующую использования специализированного оборудования для стерилизации, а также стерильного ферментного препарата либо его недеструктивной стерилизации.

Известен способ получения биологически активной добавки на основе гидролизата коллагена (Патент RU 2671401 опубл. 31.10.2018) который включает следующие стадии:

-получение водного раствора костного желатина типа В с концентрацией 10 мас. %;

- добавление нейтральной эндопротеазы из Bacillus subtilis в количестве 2 мас. % в пересчете на количество желатина;

- воздействие эндопротеазы на желатин при температуре от 40 до 60°С и значении рН 6,0±0,2 в течение 30 мин.

Для получения биологически активной добавки при определенных условиях добавляют в полученный гидролизат коллагена при определенных соотношениях пребиотик или пребиотики, растворимую кальциевую соль, витамины D₃, Е, К и их метаболиты, а также минеральные вещества.

Недостатком данного способа является корректировка pH, что требует дополнительных стадий и увеличивает сложность процесса гидролиза белка. Как правило, это включает использование буферных растворов для поддержания стабильного pH, регулярный контроль и корректировку pH во время процесса. Кроме того, ферменты бактериального происхождения являются чужеродными для человека белками, ксенобиотиками, которые могут нанести ущерб здоровью в повышенных концентрациях, в частности, вызывая аллергические реакции. Высокая концентрация фермента экономически более затратная.

Раскрытие изобретения

Техническая задача направлена на разработку простого способа получения композиции на основе гидролизованного коллагена для пищевого продукта, пищевой добавки или специализированных продуктов питания.

Техническим результатом, полученным при реализации заявленного способа, является упрощение способа получения композиции с повышенной биодоступностью.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного результата по первому варианту предложен способ, при котором:

- минеральную воду со степенью минерализации воды, равной 1145,39 с содержанием кремниевой кислоты H₂SiO₃ 27,9±5,6 мг/1000мл, нагревают при температуре 75°С,

- добавляют пищевой желатин в соотношении 1:99 - 30:70,

- полученный раствор охлаждают до 60°С и постепенно вносят ферментный препарат протозим, разведенный до жидкого состояния, в количестве 5,0 г на 1,0 кг желатина, и проводят гидролиз при 55-60°С в течение 4 часов при постоянном перемешивании, далее дважды фильтруют и пастеризуют при температуре 90±2°С в течение 30 мин.

Особенность настоящего изобретения состоит в том, что для получения концентрированного раствора после пастеризации раствор упаривают под вакуумом при температуре 60-70°С до концентрации доли сухих веществ 31-60%.

Еще одна особенность настоящего изобретения состоит в том, что в раствор дополнительно добавляют калия сорбат 0,05 мас.%, натрия бензоат 0,05 мас.% и низин 0,005 мас.%.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного результата по второму варианту предложен способ, при котором:

- минеральную воду со степенью минерализации воды, равной 1145,39 с содержанием кремниевой кислоты H₂SiO₃ 27,9±5,6 мг/1000мл, нагревают при температуре 75°С,

- добавляют пищевой желатин в соотношении 1:99 - 30:70,

- полученный раствор охлаждают до 60°С и постепенно вносят ферментный препарат протозим, разведенный до жидкого состояния, в количестве 5,0 г на 1,0 кг желатина, и проводят гидролиз при 55-60°С в течение 4 часов при постоянном перемешивании, раствор дважды фильтруют и пастеризуют при температуре 90±2°С в течение 30 мин,

- далее раствор высушивают при 80°С и просеивают через сито с размером ячеек 1,0 мм.

Ферментативный гидролиз осуществляется при мягких используемых условиях, низких температурах проведения процесса, близких к физиологическим значениями рН. Расщепление молекулы коллагена осуществляется с помощью биологического катализатора - фермента, а происходящий процесс является биохимическим, то есть полностью аналогичен природному. В составе коллагена сохраняется кремний в форме кремниевых кислот, которые обладают значительно большей биодоступностью для человека при употреблении внутрь.

В предложенном изобретении используется минеральная вода, которая содержит необходимые для нормального функционирования организма минералы и микроэлементы. Минеральная вода представляет собой естественный источник полезных веществ без добавления искусственных компонентов. Она получается природным образом из подземных источников и может содержать органические и неорганические вещества, которые важны для поддержания здоровья. Комбинация воды и электролитов в минеральной воде помогает восстановить баланс электролитов в организме и поддерживать правильный уровень гидратации. Соединения кремния, присутствующие в минеральной воде, являются промоторами синтеза собственного коллагена человека.

В таблице 1 приведены органолептические и физико-химические показатели, в таблице 2 приведены микробиологические показатели, в таблице 3 приведено содержание токсичных элементов.

Подробное описание изобретения

В приведенном ниже подробном описании реализации изобретения приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящего изобретения. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту очевидно, каким образом можно использовать настоящее изобретение как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях хорошо известные методы, процедуры и компоненты не описаны подробно, чтобы излишне не затруднять понимание особенностей настоящего изобретения.

Кроме того, из приведенного изложения ясно, что изобретение не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящего изобретения, очевидны для квалифицированных в предметной области специалистов.

Для получения композиции по первому варианту минеральную воду со степенью минерализации воды, равной 1145,39 с содержанием кремниевой кислоты H₂SiO₃ 27,9±5,6 мг/1000 мл, нагревают при температуре 75°С. Далее добавляют пищевой желатин при соотношении 1:99-30:70. Соотношение подобрано экспериментально и обусловлено растворимостью желатина в воде. После растворения пищевого желатина полученный раствор охлаждают до 60°С, постепенно добавляют раствор ферментного препарата протозим при соотношении 5,0 г на 1,0 кг желатина от общей массы полученного вещества и выдерживают 4 часа при постоянном помешивании при температуре 55-60°С, далее пастеризуют при температуре 90°С в течение 30 минут.

Для получения концентрированного раствора раствор упаривают под вакуумом при температуре 60-70°С до концентрации доли сухих веществ 31-60%.

После пастеризации и охлаждения раствора или концентрированного раствора до 50°С можно добавить консерванты (например, калия сорбат - 0,05 мас.%, натрия бензоат - 0,05 мас.%, низин - 0,005 мас.%.), предварительно растворив в небольшом количестве воды.

Для получения композиции по первому варианту минеральную воду со степенью минерализации воды, равной 1145,39 с содержанием кремниевой кислоты H₂SiO₃ 27,9±5,6 мг/1000 мл, загружают в пищеварочный котёл с нагревом/охлаждением и нагревают при температуре 75°С. Далее добавляют пищевой желатин при соотношении 1:99-30:70. После растворения пищевого желатина полученный раствор охлаждают до 60°С, постепенно добавляют раствор ферментного препарата протозим при соотношении 5,0 г на 1,0 кг желатина от общей массы полученного вещества и выдерживают 4 часа при постоянном помешивании при температуре 55-60°С. Далее пастеризуют при температуре 90°С в течение 30 минут.

Ниже представлены конкретные условия способа получения композиции на основе гидролизованного коллагена.

Для получения композиции в качестве исходных компонентов использовали минеральную воду «Чажемто» со степенью минерализации воды, равной 1145,39 с содержанием кремниевой кислоты H₂SiO₃ 27,9 мг/1000 мл, желатин пищевой марки П-180 тип Б и ферментный препарат Протозим С (протеаза грибная щелочная) 50000 ед/г, далее фермент.

Пример 1

Для приготовления заявляемой композиции берут желатин пищевой в количестве 30 кг, воду минеральную «Чажемто» - 69,745 кг, фермент- 0,15 кг. Минеральную воду предварительно нагревают при температуре 75°С, затем добавляют пищевой желатин. Количество раствора в заполняемом объеме из указанных выше компонентов составляет 100 кг на 100 дм³.

После растворения пищевого желатина полученный раствор охлаждают до 60°С, постепенно добавляют раствор фермента при соотношении 1:200, выдерживают 2 часа при постоянном помешивании при температуре 55-60°С. Далее раствор пастеризуют при температуре 90°С в течение 30 минут. После охлаждения раствора до 50°С добавляют калия сорбат - 0,05 мас.%, натрия бензоат - 0,05 мас.%, низин - 0,005 мас.%., предварительно растворив их в небольшом количестве воды.

Пример 2

Для приготовления заявляемой композиции берут желатин пищевой в количестве 2 кг, воду минеральную «Чажемто» - 97,99 кг, протозим С - 0,01 кг. Минеральную воду предварительно нагревают при температуре 75°С, затем добавляют пищевой желатин. Количество раствора в заполняемом объеме из указанных выше компонентов составляет 100 кг на 100 дм³.

После растворения пищевого желатина полученную смесь охлаждают до 60°С, в охлажденную смесь постепенно добавляют раствор фермента при соотношении 1:200 и выдерживают 2 часа при постоянном помешивании при температуре 55-60°С. Далее смесь пастеризуют при температуре 90°С в течение 30 минут. После пастеризации и охлаждения смеси до 50°С добавляют калия сорбат - 0,05 мас.%, натрия бензоат - 0,05 мас.%, низин - 0,005 мас.%.), предварительно растворив их в небольшом количестве воды.

Пример 3

Для получения композиции в виде концентрированного раствора используют компоненты аналогично примеру 1 и после пастеризации полученный раствор упаривают на вакуум-выпарной установке при температуре 60°C до содержания сухих веществ 31-60%. Готовый концентрированный раствор фильтруют через капроновый фильтр с размером ячеек 0,5 мм. После охлаждения концентрированного раствора до 50°С в него добавляют калия сорбат - 0,05 мас.%, натрия бензоат - 0,05 мас.%, низин - 0,005 мас.%, предварительно растворив их в небольшом количестве воды.

Пример 4

Для получения композиции по второму варианту в виде порошка используют компоненты аналогично примеру 1.

Минеральную воду нагревают при температуре 75°С и добавляют пищевой желатин. После растворения пищевого желатина полученную смесь охлаждают до 60°С, постепенно добавляют раствор фермента при соотношении 1:200 и выдерживают 4 часа при постоянном помешивании при температуре 55-60°С, пастеризуют при температуре 90°С в течение 30 минут. 100 кг полученного раствора высушивают на распылительной установке при температуре 80°С. Сухой порошок просеивают через вибросито SGS-30 с размером ячеек сита 1,0 мм. В результате получают 30 кг сухого вещества.

Характеристики, полученного коллагена:

вязкость 25% р-ра - 11 mPa*s; массовая доля общего белка - 98,73%:

калий- 4,03 мг/100 г; марганец- 0,22 мг/100 г; железо - 2,86 мг/100 г;

магний - 42,89 мг/100 г; кальций - 298,54 мг/100 г.

В предложенном способе отсутствует стадия корректировки рН во время ферментативного гидролиза, что позволяет упростить способ по сравнению с аналогом.

По сравнению с аналогом в заявляемом изобретении (варианты) максимальное количество полученного гидролизованного коллагена составляет 30%, в прототипе - 20%. Количество фермента в предлагаемом изобретении составляет 0,5%, в аналоге - 1-4%, что снижает риски нанесения вреда здоровью человека.

Способ получения композиции на основе гидролизированного коллагена (варианты)

Таблица 1

Таблица 2

Изобретение относится к пищевой промышленности и применяется для производства пищевых продуктов, биологически активных добавок к пище, специализированных продуктов питания. Способ получения композиции на основе гидролизованного коллагена предусматривает нагревание минеральной воды со степенью минерализации воды равной 1145,39 с содержанием кремниевой кислоты H₂SiO₃ 27,9±5,6 мг/1000мл до температуры 75°С, далее добавляют пищевой желатин в соотношении 1:99-30:70 и полученный раствор охлаждают до 60°С. Вносят ферментный препарат протозим в количестве 5 г на 1 кг желатина, разведенный до жидкого состояния, и проводят гидролиз при 55-60°С в течение 4 часов при постоянном перемешивании. Далее раствор дважды фильтруют и пастеризуют при температуре 90±2°С в течение 30 мин. Также способа получения композиции предусматривает высушивание раствора при 80°С и просеивание через сито с размером частиц 1,0 мм. Предлагаемый способ получения композиции на основе гидролизованного коллагена обеспечивает повышение содержания гидролизованного коллагена в композиции, упрощение технологии получения композиции, повышение биологической ценности композиции и её биодоступности. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 табл., 4 пр.

1. Способ получения композиции на основе гидролизованного коллагена, характеризующийся тем, что минеральную воду со степенью минерализации воды, равной 1145,39 с содержанием кремниевой кислоты H₂SiO₃ 27,9±5,6 мг/1000 мл, нагревают при температуре 75°С и добавляют пищевой желатин в соотношении 1:99-30:70, полученный раствор охлаждают до 60°С, постепенно вносят ферментный препарат протозим, разведенный до жидкого состояния, в количестве 5,0 г на 1,0 кг желатина, и проводят гидролиз при 55-60°С в течение 4 часов при постоянном перемешивании, далее раствор дважды фильтруют и пастеризуют при температуре 90±2°С в течение 30 мин.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для получения концентрированного раствора после пастеризации раствор упаривают под вакуумом при температуре 60-70°С до концентрации доли сухих веществ 31-60%.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в раствор дополнительно добавляют калия сорбат 0,05 мас.%, натрия бензоат 0,05 мас.%, и низин 0,005 мас.%.

4. Способ получения композиции на основе гидролизованного коллагена, характеризующийся тем, что минеральную воду со степенью минерализации воды, равной 1145,39 с содержанием кремниевой кислоты H₂SiO₃ 27,9±5,6 мг/1000 мл, нагревают при температуре 75°С и добавляют пищевой желатин в соотношении 1:99-30:70, полученный раствор охлаждают до 60°С, постепенно вносят ферментный препарат протозим в количестве 5,0 г на 1,0 кг желатина, разведенный до жидкого состояния, и проводят гидролиз при 55-60°С в течение 4 часов при постоянном перемешивании, дважды фильтруют и пастеризуют при температуре 90±2°С в течение 30 мин, далее раствор высушивают при 80°С и просеивают через сито с размером ячеек 1,0 мм.