Способ получения белкового гидролизата из коллагенсодержащих отходов производства белковой колбасной оболочки Советский патент 1984 года по МПК C12N1/20 

Изобретение относится к микроби логической промышленности, а именн к способам получения основ для питательных сред. Известен способ получения питательной основы путем ферментативно гидролиза казеина СП. Недостатки способа состоят в мн гостадийности процесса, небольшом выходе гидролизата с 1 кг сырья пр его дефицитности и дороговизне.Кро того, казеин - пищевая основа, про дукт молочной промышленности. В св зи с этим использование его для пр готовления питательных сред нераци нально. Известен также способ получения белкового гидролизата из коллагенсодерлсащих отходов производства ко басной о5олочк«, включающий гидроЛИЗ исходного сырья. Гидролиз исхо ного коллагенсодержащего сырья про водят известковым молоком (гидроокисью кальция) с последующей нейтрализацией и очисткой от солей кальция С)6работкой гидролизата фос форной кислотой, а затем - ортофосфорной двузамещенной солью щелочного металла или солью аммония. В качестве исходного сырья берут коллагенсодержащее сырье, являющееся отходом производства белковой колбасной оболочки. После гидролиза реакционную смесь подвергают гидротермкческой обработке 10-16 ч при вО-ЮО С и атмосферном давлении Продукт после окончания гидротермической обработки подвергают механической очистке от шлама методом центрифугирования или фильтрации. В данном случае .шламом является осадок гидроокиси кальция и частично механические примеси. Далее проводят химическую очистку продукта, которая заключается в обработке продукта гидролиза фосфорной кислотой при рН 7-8. При этом происходит основное выпадение в осадок соли кальция фосфорнокислого двузамещенного. Оставшийся в растворе при данных значениях кальций доосаждают добавлением натрия фосфорнокислого (орто) двузамещенного 12-ти водного, перемешивают 1 ч и выдержива ют в отстойнике 24-36 ч. Выпавшую в осадок фосфорнокислую (орто) соль кальция отделяют центрифугированием и фильтрованием. Полученный белковый гидролизат концентрируют в испарителе до 40-60% или обезвоживают до порошкообразного состояния на сушилке. Вместо фосфорнокислой (орто) соли щелочного металла натрия мо, гут применятьсяфосфорнокислые (орто) соли других щелочных металлов или соли аммония C2j. Недостатки способа - длительность процесса, многостадийность, использование дефицитных, лимктированных реактивов (фосфорная кислота) , Вследствие этого производство указанного препарата является дорогим. Полученный препарат используется в основном в косме7;ической промьШ1ленности, в качестве основы для питательных сред он не может быть использован сразу же, так как согласно, имеющимся ТУ на это сырье он имеет малую степень расщепления равную 11-17 %. Целью изобретения является получение гидролизата пригодного для приготовления микробиологических питательных сред для контроля стерИЛЬНОСТИ. Указанная цель достигается тем, что согласно способу получения белкового гидролизата из коллагенсодержащих отходов производства белковой колбасной оболочки, включающему гидролиз исходного сырья, последний проводят в о , 4-0., 3%-ном растворе соляной кислоты в течение 30-40 мин при 100-120°С, а затем сырье подвергают ферментативному гидролизу, который осуществляют с помог:,ью подже-, лудочной железы при 40-42С в течение 2-3 дн. При меньшей концентрацки соляной кислоты, т.е. 0,1-0,2%, происходит гидролиз только недубленой оболочки малой степени продубленности. Оболочкс1 с нормальной степенью дубления остается в гидролизате в виде вязкого осадка. При концентрации кислоты 0,5% и выше происходит одновременно гидролиз и раздубливакие дубленьх и недубленых оболочек, но гидролизат. в этом случае имеет значительную зольность з виде минеральных солей) и завышенное содержание ионов хлора, что нежелателько иметь в основе для питательных сред. Концентрация кислоты 0,3-0,4% дает раздубливание и гидролиз одновременно всех видов отходов оболочки с допустимьм содержанием ионов хлора,в гкдролизате и уменьшенной зольностью, что улучшает качество гидролизата как основы. Соляная кислота в концентрацки ,3-0,4%.при 120-160°С в течение 0-30 мин деструктирует белковые тходы на 11-15%, в результате чео продукты Г)(1дролиза содержат смесь минокислот и пептидов, не подвергихся деструкции, минимальное колиество свободной кислоты, которые меют хорошие физические свойства, то позволяет использовать гидролизат в качестве основы для питательных сред с последующим ферментативным гидролизом.

Пример 1. Исходные данные: концентрация соляной кислоты 0,3%. Продолжительность гидролиза 3 сут 40 мин, температуга гидролиза 120с

В реактор загружают 300 кг измельченных отходов колбасной оболочки, добавляют 435 л воды и 3,75 концентрированной соляной кислоты, гидролиз сырья проводят в течение 40 мин при 120°С в 0,3%-ном расгворе соляной кислоты. Жидкий гидролизат сушат на одновальцовой атмосферной сушилке.

Полученный сухой продукт подвергают ферментативному гидролизу с использованием фарша поджелудочной железы и водопроводной воды (из расчета 1 кг сухого порошка, 1 кг фарша поджелудочной железы на .10 л воды), подщелачивают 20%-ным KxsOK до рН 7,8, однократно консервируют, добавляя 1,0% хлороформа.Гидролиз осуществляется в течение 3 сут при .

Химические показатели полученной основы:

Длительность процесса, сут3

Общий азот, мг % 1300 Аминный азот, мг % 864,36 Хлориды, %0,8SO

ТриптофанСледы

Пептон,%1,4

Сухой остаток,% 10,7 Данный пример подтверждает получение питательной основы в минимально короткий срок с необходимой степенью расщепления и физико-химическими показателями.

С уменьшением времени гидролиза менее 30 мин, уменьшением тег пературы менее 100°С, но при той же концентграции раствора соляной кислоты, равной 0,3-0,4%, продукт гидролиза имеет очень малую степень расщепления (до 5%), что приведет кудлинению ферментативной стадии гидролиза (до 10 дн) и как следствие ухудшение физических свойств гидролизата - темно-коричневый цвет,

Пример 2. Исходные данные: концентрация соляной кислоты 0,3%, продолжительность гидролиза 20 мин, температура 90 С.

В реактор загружают 300 кг измельченных отходов колбасной оболочки, добавляют 495 л воды и 3,75 концентрированной соляной кислоты, гидролиз сырья проводят в течение 20 мин при в 0,3%-ном растворе соляной кислоты. Жидкий гидролизах сушат на одновольцовой атмосферной сушилке. Полученный сухой продукт подвергают ферментативному гидролизу с использованием фарша поджелудочной железы и водопроводной воды (из расчета 1 кг сухого порошка, 1 кг фарша поджелудочной железы на 10 л воды), подщелачивают 20%-ным 5 .МстОН до рН 8,0, консервируют, добавляя 1,3% хлороформа. Гидролиз осуществляется в течение 8 дн в условиях термостата при 42с.

Химические показатели получен0 ной основы:

Длительность процесса, сут8 Общий азот, мг % 1750 Аминный азот, мг % 1138 5 Хлориды, %0,838 Триптофан Следы Пептон,%1,3 Сухой остаток, % 10,25 Данный пример подтверждает полуQ чение основы с необходимой степенью расщепления и химическими показателями, но время гидролиза увеличилось до 8 дн, что ухудшает физические свойства основы.

5 В связи с тем, что степень кислотного гидролиза отходов, обусловленная температурными и временными факторами, в данном случае меньше (около 3,8%), длительность фермента. тивного гидролиза, необходимая для получения основы с требуемой степенью расщепления, увеличивается до 8 дн.

Пример 3. Исходные данные. Концентрация Hte 0,4%, продолжи5 тель.ность гидролиза 30 мин, температура гидролиза .

В реактор загружают 300 кг измельченных отходов дубленой колбасной оболочки, добавляют 495 л воды 0 и 5 л концентрированной соляной

кислоты, гидролиз СЫРЬЯ проводят в течение 30 мин при 100 С в 0,4%-ном растворе соляной кислоты. Жидкие продукты гидролиза сушат на одно5 вальцовой атмосферной сушилке при давлении 5 атм и температуре . Полученный сухой продукт затем подвергают ферментативному гидролизу с использованием фарша поджелудочной железы и водопроводной воды (из

0 расчета 1 кг сухого порошка, 1 кг фарша поджелудочной железы на 10 л воды), однократно подщелачивают 20%-ным NaOH до рН 8,0, однократно консервируют, добавляя 1,3% хлороформа. Гидролиз осуществляется в течение 3 сут в условиях термостата при .

Химические показатели полученной основы: 0 Длительность процесса, ч 72

Общий азот, мг % 1500 Аминный азот, мг % 1100 Хлориды, %.1,02

ТриптофанСледы

5 Пептон,%. 1,08 остаток 11 Средний вьосод готового продукта, л8,5 Данный пример подтверждает полу чение питательной основы в коротки срок с необходимой степенью расщеп ния и физико-химическими показател ми. С увеличением времени гидролиза до 50-70 мин и температуры до 120140с при той же концентрации кисло ты (0,3-0,4%) отходы белковой колбасной оболочки деструктируются на 15-20%, МО гидролизат при этом рез ухудшает свои физические свойства, т.е. он становится настолько темным что приготовленные на его основе пи тательные среды по физическим свойствам становятся непригодными к при менению . В случае проведения только кисло него гидролиза с применением соляной кислоты для получения гидролизата с необходимой степенью расщепл ния, применяемого в качестве основы для питательных сред, необходимо подействовать на белковые отходы крепкой кислотой (1,5%), длительное время (3,5 ч) при высокой температуру (130-140°С), как следствие продукты гидролиза имеют плохие физические свойства (темно-коричневый цвет), обусловленные образованием нежелательных гумусовых веществ под влиянием крепкой кислоты, действующей долгое время на отходы, произойдет деструкция аминокислот, необходимых для роста микроорганизмов (таких, как тирозин, аргинин, серии, треонин глиция, аланин, метионин и другие), кроме того продукты гидролиза содержат значительное количество кислоты, которую необходимо удалить или нейтрализовать.При нейтрализации произойдет обраэованнв большого количества минеральных солей (зольности), что недопустимо иметь в основе для питательных сред Полученный сухой гидролизат необходимо дополнительно подвергать феи нтативному гидролизу с примене нием йоджелудочной железы в связи с тем, что он имеет малую степень (10-13%) расщепления, недостаточную для основы питательных сред (557J3%) . того ферментативный гидролиз является более мягким и .щадящим, не разрушающим аминокислоты. Условия среды, в которых происходит гидролиз, имеют исключительно большое значение для конечного реэул1ьтата. Температурный фактор в гидролизе является определяющим. А1 тивность ферментного комплекса поджелудочной железы резко падает при нагревании-.его водных растворов jBbnue . Трйпснкоэрептический комплекс поджелудочной железы,как и большинство ферментов, чрезвычайно чувствителен к действию температур выше . Скорость гидролитического действия увеличивается при повышении температуры, согласно общему закону химической кинетики, и это повышение, в конце концов, ведет к необратимому инактйвированию ферментов. Оптимум конечных результатов и гидролиза находятся в температурных пределах 40-42°С. Длительность проведения гидролиза в течение 2-3 дн обеспечивает необходимое накопление аминного азота в гидролизате и нужную степень расщепления сырья. Аналогично величина рН среды устанавливается,таким образом, чтобы это обеспечивало максимальную активность применяемого фермента. Оптимальная реакция среды, которая обеспечивает максимальную активность поджелудочной железы при заданной температуре 40-42°С нахояится в пределах 7,8-8,0. Величина рН может быть отрегулирована до требуемых пределов в процессе гидролиза добавлением соответствующих щелочных или кислотных веществ. При меньшем времени воздействия поджелудочной железы (до 1 дн) на кислотный гидролиэат степень расщепления последнего уменьшается, при большем (более 3-х дн) - увеличивается, т.е. в первом случае в гидролизате преобладают некоторые высокомолекулярные пептиды и пептоны, во втором- - низкомолекулярные пептиды и аминокислоты. Пример 4. Исходные данные концентрация НСе 0,4%, продолжительность гидролиза 30 мин, температура гидролиза . В реактор загружают 300 кг измельченных отходов дубленой колбасной оболочки, добавляют 495 л воды и 5,л концентрированной соляной кислоты, гидролиз сырья проводят в течение 20 мин при в 0,4%-ном растворе соляной кислоты. Жидкий гидролизат сушат на одновальцовой атмосферной сушилке при давлении 5 атм и температуре 102°С. Полуенный сухой продукт затем подвергают фер.ментативному гидролизу с спользованием фарша поджелудочной елезы и водопроводной воды (из асчета 1 кг сухого порошка, 10 л оды и 1 кг фарша поджелудочной елезыО, однократно подщелачивают 20%-ным раствором NaOH до рН 7,8, днократно консервируют, добавляя % хлороформа. Гидролиз ос у ще с тал яется в течение 1 сут в условиях термостата при 40®С.

Химические показатели полученной основы:

Длительность процесса, ч.24 Общий азот, мг % 1125 АминнЕлй азот, мг % 460 Хлориды, %0,945 Триптофан Следы Пептон,%2,5 Сухой остаток,% 10,04 Средний выход готового продукта, л 8,5 Данный пример подтверждает получение продукта с малой степенью расщепления (до 40%), что недостаточно для основы.

Пример 5. Исходные данные: концентрация НСв 0,4%, продолжительность гидролиза 30 мин, температура гидролиза 100°С..

Условия кислотного и ферментатиного гидролиза аналогично примеру 4, но продолжительность ферментати.ного гидролиза б сут.

Химические показатели полученной основы:

Длительность процесса, сутб

Общий азот, мг % 1600 Аминный азот, мг % 1325 Хлориды, %0,98

ТриптофанСледы

Пептон,% 0,92

Сухой остаток,%13

Средний выход готового продукта,

Данный пример подтверждает получение продукта с большой степенью расщепления (более 80%), что для получения основы нежелательно, так как в этом случае в продукте содержатся почти одни аминокисло йГ и отсутствуют.высокомолекулярные соединения, необходимые для роста бактерий и микроорганизмов.

Для хорошего роста большинства микробов необходимо, чтобы в питательной среде в среднем количестве .аминоазота, дающее представление о содержании аминокислот, было в пределах 25-30% от общего содержания азота. Время гидролиза 2-3 дн позволяет получить такую основу, ид которой можно приготовить питательные среды с необходимым содержанием аминного и общего азота.

Указанные основы используют для приготовления питательных сред для контроля стерильности по общепринятой методике.

Таким образом, преимуществами использования предлагаемой основы в производстве питательных сред по сравнению с казеином являются дешевизна (основа.готовится из отходов производства, белок непищевой, сто-имость 1 кг казеина 2 руб., предлагаемого 1 руб.), упрощение технологии производства основы, экономия химреактивов (соды, едкого натра, хлороформа и т.д.) и материалов, большой выход (85%) целевого продукта с 1 кг сырья, по сравнению с казеином (65%), который, набухая, удерживает жидкую фазу в осадке, высокая стандартность сырья, полноценность по аминокислотному составу, высокие ростовйе свойства микроорганизмов и возможность централизованного изготовления основы в больших объемах.

Экономия от использования предла-. гаемой основы в масштабе среднего предприятия составит 18 тыс.руб. по сравнению с казеином.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВОГО ГИДРОЛИЗАТА ИЗ КОЛЛАГЕНСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА БЕЛКОВОЙ КОЛБАСНОЙ ОБОЛОЧКИ, включающий гидролиз исходного сырья,отличающий с я тем,что, с целью полу- чения гидpOJlИзaтa, пригодного для. приготовления микробиологических питательных сред для контроля стерильности, гидролиз сырья проводят в 0,4-0,3%-ном растворе соляной кислоты в течение З0-40 мин при. 100-120 с, а затем подвергают ферментативному гидролизу, который осуществляют с помоцдью поджелудочной железы, при 40-42 с в течение 2-3 дн.. (Л 4;ii со