Способ получения белкового гидролизата из кости Советский патент 1986 года по МПК A23J1/10 

Изобретение относится к мясной Г1ромьпш1енности, в частности к способам получения белкового гидролизата из кости.

Цель изобретения - повьшение вы- хода и улучшение качества готового гидролизата путем повышения степени расщепления белка и полного растворения в воде.

Способ осуществляют следующим об- разом.

Кость измельчают и обезжиривают органическим растворителем 3 раза при 20-22°С в течение А-6 ч. Получен ньй экстракт направляют на вьщеление жира и регенерацию органического растворителя, а обезжиренную кость подвергают гомогенизации в воде. Затем осуществляют кислотньм гидролиз при рН 2-2,5 и 70°С в течение 18-24 ч и щелочной гидролиз при рН 10,0-10,5 в течение 6-8 ч при 70°С. Гидролизат сгущают,охлаждают и от- деляют минеральные компоненты, а оставшуюся после сгущения часть гидролизата направляют на фермен

тативный гидролиз при рН 7,0-7,5 в течение от 4-6 ч при 40-45 С с последующей инактивацией фермента при 100°С в течение 15 мин. Инактивизо- ванный фермент фильтруют, а затем белковьй гидролизат сгущают и сушат П р и м е р 1. 1 кг кости измельчают на дробилке до размеров частиц 1000 (У и обрабатывают 2 л ацетона при 22°С и периодическом перемешивании в течение 6 ч, экстракт отделяют, осадок обрабатывают 2 л свежего ацетона в тех же условиях, и операцию повторяют. Полученные экстракты соединяют, направляют на отделение жира и регенерацию ацетона, а обезжиренную кость гомогенизируют с 3 объемами воды, подкисляют НС t до рН 2,5 и гИдролизуют при 70 С в течение 24 ч. 3л полученного гидролизата подщелачивают NaOH до рН 10,5 и гид- ролизуют при 70 С в течение 8 ч,после чего гидролизат сгущают до 300мл охлаждают до 4 С в течение 4 ч, оса- док.солей отделяют, а надосадочную жидкость нейтрализуют добавлением HCf до рН 7,5, добавляют 3 гпрепара- та протосубтилина Г10Х (0,3% к ис- ходкой массе сьфья) и проводят гид- ролиз при 45 С в течение 6 ч, после чего гидролизат нагревают при 100 С в течение 15 мин для инактивации фе

5

ts

25

5 50 55

мента, фильтруют, фильтрат сгущают до 150 мл и сушат сублимацией. Получают 190 г (выход 19% к массе исходного сьфья) готового продукта со степенью расщепления белка 92%, полностью растворимого в воде и не имеющего горького вкуса.

Пример2. 1кг кости измельчают на дробилке до размеров частиц 1000 |И и обрабатывают 2 л ацетона при 20 С и периодическом перемешивании в течение 4 ч, экстракт отделяют осадок обрабатывают 2 л свежего ацетона в тех же условиях, и операцию повторяют. Далее процесс проводят анахгогично описанному в примере 1 за исключением того, что кислотньй и щ€шочной гидролиз проводят при 75 с в течецие соответственно 18 и 6 ч, а ферментативньй гидролиз - при 40 С и рН 7,0 в течение 4 ч. Получают -1 70 г (выход 17% к массе исходного сырья) готового продукта со степенью расщепления белка 90%, полностью растворимого в воде и не имекмце- го 1 орького вкуса.

П р и м е р 3. 1кг кости измельчают на дробилке до размеров частиц 1000 JU и обрабатывают 2 л ацетона при 21 Си периодическом перемешивании в течение 5 ч, экстракт отделяют, осадок обрабатывают 2 л свежего ацетона в тех же условиях, и операцию повторяют. Далее процесс проводят аналогично описанному в примере 1 за исключением того, что кислотньй и щелочной гидролиз проводят при 72°С в течение соответственно 21 и 7ч, а ферментативньй гидролиз - при 42 С и рН 7,2 в течение 5 ч. Получают 180 г (выход 15% к массе исходного сьфья) готового продукта со степенью расщепления белка 91%, полностью растворимого в воде и не имеющего горького вкуса.

П р и м е р 4.1 кг кости измельчают на дробилке доразмеров часиц lOOOjii. Далее процесс проводят аналогично описанному в примере 1 за исключением того, что операцию обезжиривания кости проводят 2 раза при 15 С, кислотньй и щелочной гидролиз осуществляют при 60 С. Получают 160 г готового продукта (16% к массе исходного сырья) со степенью расщепления белка 70%, не растворяющегося.полностью в воде и имегацего горьковатый вкус.

1

ПримерЗ. 1кг кости измельчают на дробилке до размеров частиц 1000 (К . Далее процесс проводят аналогично примеру 1 за исключением того, что кислотный и щелочной гидролиз осуществляют при , а фермен- тативньш гидролиз - при 35 С и рН 6,0, причем ферментативный гидроли- зат направляют на сгущение, минуя стадию фильтрации. Получают 175 г готового продукта (17,5% к массе исходного сьфья) со степенью расщепления белка 55%, плохо растворимого в воде и имекяцего горьковатый привкус.

Выход готового продукта согласно изобретению составляет 17-19% к массе сырья со степенью расщепления белка 90-92%.

Известно, что в состав межклеточного органического матрикса костной ткани входит 18-20% белков, главным из которых является коллаген, а также мукопротеины, сиалоаротеины и другие неколлагеновые белки. При обычном физиологическом состоянии кости коллаген образует с минеральными веществами совершенную биологическую структуру, отличающуюся большой механической прочностью и высокой физиологической активностью. Однако при высокой температуре, которой подвергается кость на стадии обезжиривания согласно известным способам, происходит нарушение привычных связей в молекулярной организации этого белка, вследствие чего KonjjareH частично извлекается из кости вместе с жиром. При этом также теряются и неколлагеновые белки, хорошо растворимые в воде. Это приводит к снижению общего выхода готового продукта.

Остающийся в костном матриксе коллаген претерпевает глубокие денату- рационные изменения, в частности нарушается чередование сегментов, построенных из неполярных аминокислот и участков, где преобладают полярные аминокислоты. Такие нарушения первичной структуры коллагена приводят к нежелательным изменениям его физико-химических и функциональных свойств. В этих Условиях ферментативный гидролиз белка кости по известному способу является малоэффективным, поскольку ферменты не имеют возможности свободно проникать к видоизмененным участкам пептидных связей белка. Кроме того,еле3715А

дует учитывать и своеобразную последовательность аминокислот в молекуле коллагена, в которой содержится около 30% глицина и около 15% аланина, 5 а расщепление связей между которыми затрудгштельно даже в нативных б л- ках.

В результате ферментативного гидролиза расщепление молекулы коллаге10 на происходит лишь в незначительной степени, а последуюпщй кислотный гидролиз дает возможность получить в основном лишь пептидные фрагменты, но не отдельные аминокислоты. Многие из

15 получаемых пептидов имеют горькова- тьй вкус и не адсорбируются на поверхности частиц активированного угля на стадии осветления гидролизата. Поэтому получаемьй по известному спо20 собу готовый продукт также имеет горьковатый вкус, что ограничивает возможности его практического применения.

25 Согласно изобретению с целью обез- жиривания кости используют трехкратную обработку этого сьфья органическим растворителем, преимущественно ацетоном, при этом остаточное содержание жира в костном матриксе снижается до 0,5-1%, а нативные свойства белка полностью сохраняются. Так как молекулы коллагена содержат ограниченный набор аминокислот, специфическое расщепление связей между ко30

35

40

торьми затруднительно при использовании ферментов, необходимо проводить сначала кислотный, а затем щелочной гидролиз при умеренных температурах (70-75 с). При этом комбинированное использование кислотного и щелочного гидролиза позволяет не только подготовить субстрат к дальнейшему более эффективному гидролизу ферментами, но и создает оптималь- ные условия для образования солей (в результате взаимодействия используемых при гидролизе НС В и NaOH), которые легко могут быть выделены из реакционной среды при охлаждении. 50 Для расщепления оставшихся после осуществления кислотного и щелочного гидролиза пептидных связей при фер- . ментативном гидролизе исключается

необходимость использования дорого- 55 стоящих ферментных препаратов, например папаина. Высокая степень расщепления белка (90-92%) в готовом продукте достигается при применении

,

дешевого и доступного ферментного препарата протосубтилина Г10Х, Время каждой обработки сырья растворителем составляет 4-6 ч, поскольку меньшая продолжительность обработки снижает эффективность обезжиривавши, а большее время контакта с тканью мозга этого экстрагента не приводит к дополнительному извлечению жиров и увеличивает возможность возникно- вения денатурационньгх изменений в белковой матрице мозга.

Сырье подвергают обезжириванию расщепителем - ацетоном - до остаточного содержания жира О, 5-1%, по- скольку получить остаточное содержание жира менее 0,5% практически не удается, а сохранение в сырье остаточного содержания жира более 1% в значительной степени затрудняет реализацию последующих стадий технологического процесса получения белкового гидролизата из кости. Температурные режимы обезжиривания выбираются исходя из того, что при тем пературе менее процесс обезжиривания замедляется, а при темпера- туре вьше 22°С возрастает степень улетучивания ацетона, что обусловливает необходимость проведения про- цесса в герметически закрытых емкостях и ведет к значительному повышению стоимости процесса, а следовательно, и целевого продукта.

Предлагаемые температурные и временные,режимы кислотного и щешоч ного гидролиза также являются оптимальными и обеспечивают расщепление белка до 90-92% (примеры 1-3). При более низких температурах (ниже 70 С проведения этих видов гидролиза такая степень расщепления не достигается (примеры 4-5) и целевой продук обладает горьковатым, вкусом. При более высоких температурах (более 75 С дальнейшего расщепления белка не происходит. Увеличение температуры кислотного и щелочного гидролиза вьше 70-75 С нецелесообразно также и потому, что в отличие от извест- ного способа, когда коллаген кости на стадии обезжиривания подвергаетс воздействию высоких температур, вследствие чего денатурируется, по предлагаемому способу процесс обез- жиривания проводится в мягких температурных режимах (20-22 С) и молекулы коллагена сохраняются в нативном состоянии, а следовательно, для их расщепления требуются менее высокие температуры, чем для расщепления денатурированного белка.

Увепичение температуры ферментативного гидролиза (вьше ) приводит к частичной инактивации ферментного препарата к снижению его каталитических функций, а диапазон рН 7,0-7,5 является оптимальным для действия этого фермента. Запредельные значения рН приводят к ослаблению протеолитической активности протосубтилина Г10Х.

Указанные временные параметры кислотного (18-24 ч), щелочного (6- 8 ч) и ферментативного (4-6 ч) гидролиза при заданных температурах яв оптимальными , При увеличении времекм проведения этих видов гидролиза свыше указанных значений (т.е. свыше 24, 8 и 6 ч соответственно) дальнейшего расщепления молекул бешка (свыше 92%) не наблюдается При уменьшении времени проведения этих видов гидролиза (т.е. менее 18s 6 и 4 ч соответственно) рас ш;еш1ение молекул белка до оптимальных значений (90-92%) не успевает произойти. В результате получаемьш проду ст характеризуется незначительной растворимостью в воде и имеет горьковатый вкус.

Проведение ферментативного гидролиза при температуре ниже 40°С неэффективно , поскольку температурньй оптим:7м каталитической активности ферментного препарата протосубтилина Г10Х, используемого для осуществления гидролиза, лежит в пределах 40-45 С и ниже этих значений температуры фермент почти не работает,

Изобретение позволяет улучшить качество различных видов 1 шсопродук тов при частичной замене мяса белковым гидролизатом. При этом сырьем для получения белкового гидролизата получаемого согласно изобретению, служит кость убойньсх животных.

В таблице приведены показатели предлагаемого и известного способов .

Предлагаемый 17-19 Известный 13-15

Составитель И.Кутукова Редактор А.Огар Техред О.Гортвай

Заказ 3214/3 Тираж 543Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная.4

90-92 Полностью Безвкусный растворим

60-62 Частично Горьковатый растворим

Корректор Л.Патай