Способ получения белкового гидролизата из кости

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 14 А 1 СПУБЛ 19) 04 А 23 3 1/10 ЕТЕНИюаГадес".АВТОР вательности эов,ницар ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ И МУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Всесоюзный научно-исследский институт мясной промышлен(54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВОГОГИДРОЛИЗАТА ИЗ КОСТИ, предусматривающий иэмельчение сырья, гомогенизацию с водой,ферментивный гидролизс последующей инактивацией ферментаи кислотный гидролиз с использованием солянои кислоты, сгущение гидролиэата, фильтрацию и сушку, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения выхода и улучшения качества готового гидролизата, перед гомогениэацией измельченное сырье подвер гают обезжириванию при 20-22 С до ос таточного содержания жира 0,5-17,кис лотный гидролиз проводят перед фероментативным при 70-75 С в течение 18-24 ч, а после кислотного проводят дополнительно щелочной гидролпэ с ис пользованием гидроокиси натрия при 70-5 С в течение 6-8 ч, сгущениеоосуществляют непосредственно после щелочного гидролиза, Ферментативный гидролиз проводят с помощью протосубтилина Г 10 Х при 40-45 С и рН 7,0- 7,5 в течение 4-6 ч, а фильтрацию гидролизата проводят после инактивации Фермента.Изобретение относится к мясной иромьппленности, в частности к способам получения белкового гидролиэата из кости,Цель изобретения - повышение выхода и улучшение качества готового гидролизата путем повышения степени расщепления белка и полного рас.творения в воде.Способ осуществляют следующим об 10 разом.Кость измельчают и обезжиривают органическим растворителем 3 раза при 20-22 С в течение 4-6 ч. Полученный экстракт направляют на выделение жира и регенерацию органического растворителя, а обезжиренную кость подвергают гомогенизации в воде. Затеи осуществляют кислотный гидролиз при рН 2-2,5 и 70 С в течениео 20 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 частьг 5 гидролизата направляют на ферментативный гидролиз при рН 7,0-7,5 в течение от 4-6 ч при 40-45 С с поь следующей инактивацией фермента при 100 С в течение 15 мин. Инактивизованный фермент фильтруют, а затем белковый гидролизат сгущают и сушат.П р и м е р 1. 1 кг кости измельчают на дробилке до размеров частиц 1000и обрабатывают 2 л ацетона при 22 С и периодическом перемешиваонии 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 Ч до рНо2,5 и гидролизуют при 70 С в течение 24 ч. 3 л полученного гидролизата подщелачивают МаОН до рН 105 и гидролиэуют при 70 С в течение 8 ч,после чего гидролиэат сгущают до 300 мл,аохлаждают до 4 С в течение 4 ч, осадок солей отделяют, а надосадочную жидкость нейтрализуют добавлением НС 1 до рН 7,5, добавляют 3 гпрепарата протосубтилина Г 10 Х (0,37 к исходной массе сырья) и проводят гидоролиз при 45 С в течение 6 ч, послео чего гидропизат нагревают при 100 С в течение 15 мин для инактивации фер мента, фильтруют, фильтрат сгущают до 150 мл и сушат сублимацией. Получают 190 г (выход 197 к массе исходного сырья) готового продукта со степенью расщепления белка 927., полностью растворимого в воде и не имеющего горького вкуса,П р и м е р 2. 1 кг кости измельчают на дробилке до размеров частиц 1000 1 ц 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 аналогично описанному в примере 1 за исключениемтого, что кислотный и щелочной гидролиз проврдят при 75 С в течение соответственно 18 и 6 ч, а ферментативный гидролиз - при 40 С и рН 7,0 в течение 4 ч. Получают 170 г (выход 177 к массе исходного сырья) готового продукта со степенью расщепления белка 907., полностью растворимого в воде и не имеющего горького вкуса.П р и м е р 3. 1 кг кости измельчают на дробилке до размеров частиц 1000 р и обрабатывают 2 л ацетонаопри 21 С и 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 кислотный и щелочной гидролиз проводят при 72 С в течение соответственно 21 и 7 ч, а ферментативный гидролиз - при 42 С и рН 7,2 в течение 5 ч. Получают 180 г (выход 157. к массе исходного сырья) готового продукта со сте пенью расщепления белка 917., полнос - тью растворимого в воде и не имеющего горького вкуса.П р и м е р 4.1 кгкости измельчают надробилке доразмеров часиц 10001. Далее процесс проводят аналогично описанному в примере 1 эа исключением того, что операцию обеэжиривания кости проводят 2 раза при 15 С, кислотный и щелочной гидролиз осущест -овляют при 60 С, Получают 160 г готового продукта (1.6% к массе исходного сырья) со степенью расщепления белка 707, не растворяющегося полностью в воде и имеющего горьковатый вкус.3 1237П р и м е р 5. 1 кг кости измельчают на дробилке до размеров частиц 1000 р . Далее процесс проводят аналогично примеру 1 за исключением тоГО что кислотный и щелочнОЙ ГидрО - 5 лиз осуществляют при 60 С, а ферменатативный гидролиэ - при 35 С и РН 6,0, причем ферментативный гидролиэат направляют на сгущение, минуя стадию фильтрации. Получают 175 г 1 О готового продукта (17,5% к массе исходного сырья) со степенью расщепления белка 55%, плохо растворимого в воде и имеющего горьковатый привкус.Выход готового продукта согласно 5 изобретению составляет 17-19% к массе сырья со степенью расщепления бел ка 90-92%.Известно, что в состав межклеточного органического матрикса костной 2 О ткани входит 18-20% белков, главным иэ которых является коллаген, а так. же мукопротеины, сиалопротеины и дру. гие неколлагеновые белки. При обычном физиологическом состоянии кости 25 коллаген образует с минеральными веществами совершенную биологическую структуру, отличающуюся большой механической прочностью и высокой физиологической активностью, Однако при ЗО высокой температуре, которой подвергается кость на стадии обезжиривания согласно известным способам, происходит нарушение привычных связей в молекулярной организации этого белкаф 35 вследствие чего коллаген частично извлекается из кости вместе с жиром.При этом также теряются и неколлагеновые белки, хорошо растворимые в воде. Это приводит к снижению обще О го выхода готового продукта. Согласно изобретению с целью обеэ жиривания кости используют трехкратную обработку этого сырья 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 которыми затруднительно при использовании ферментов, необходимо проводить сначала кислотный, а затем щелочной гидролиз при умеренных температурах (70-75 С). При этом комбиниорованное использование кислотного и щелочного гидролиэа позволяет не только подготовить субстрат к дальнейшему более эффективному гидролиэу ферментами, но и создает оптимальные условия для образования солей (в результате взаимодействия используемых при гидролиэе НСи ВаОН), которые легко могут быть выделены из реакционной средь 1 при охлаждении, Для расщепления оставшихся после осу. ществления кислотного и щелочного гидролиэа пептидных связей прп ферментативном гидролизе исключается необходимость использования дорогостоящих ферментных препаратов, например папаина, Высокая степень расщепления белка (90-92%) в готовом продукте достигается при применении Остающийся в костном матриксе коллаген претерпевает глубокие денатурационные изменения, в частности на 45 рушается чередование сегментов, построенных иэ неполярных аминокислот и участков, где преобладают полярные аминокислоты. Такие нарушения первичной структуры коллагена приводят к нежелательным50 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,сле дует учитывать и своеобразную последовательность аминокислот в молекуле коллагена, в которой содержится Около 30% глицина и около 15% аланина, а расщепление связей между которыми затруднительно даже в нативных б лках.В результате ферментативного гидролиэа расщепление молекулы коллагена происходит лишь в незначительной степени, а последующий кислотный гидролиэ дает воэможность получить в основном лишь пептидные фрагменты, но не отдельные аминокислоты. Многие из получаемых пептидов имеют горьковатый вкус и не адсорбируются на поверхности частиц активированного угля на стадии осветления гидролизата.Поэтому получаемый по известному способу готовый продукт также имеетгорьковатый вкус, что ограничиваетвозможности его практического применения.дешевого и доступного ферментногопрепарата протосубтилина Г 10 Х, Время каждой обработки сырья растворителем составляет 4-6 ч, посколькуменьшая продолжительность обработкиснижает эффективность обезжиривания,а большее время контакта с тканьюмозга этого экстрагента не приводитк дополнительному извлечению жирови увеличивает воэможность возникновения денатурационных изменений вбелковой матрице мозга.Сырье подвергают обезжириваниюрасщепителем - ацетоном - до остаточного содержания жира 0,5-17, поскольку получить остаточное содержание жира менее 0,57. практически неудается, а сохранение в сырье остаточного содержания жира более 1 Кв значительной степени затрудняетреализацию последующих стадий технологического процесса получения белкового гидролизата из кости. Температурные режимы обезжиривания выбираются исходя из того, что при температуре менее 20 С процесс обезжиоривания замедляется, а при температуре выше 22 С возрастает степеньоулетучивания ацетона, что обусловливает необходимость проведения процесса в герметически закрытых емкостях и ведет к значительному повышению стоимости процесса, а следовательно, и целевого продукта,Предлагаемые температурные ивременные режимы кислотного и щелочного гидролиза также являются оптимальными и обеспечивают расщеплениебелка до 90-927 (примеры 1-3). При0более низких температурах (ниже 70 С)проведения этих видов гидролиза такая степень расщепления не достигается (примеры 4-5) и целевой продуктобладает горьковатым. вкусом. При более высоких температурах (более 75 С;дальнейшего расщепления белка непроисходит. Увеличение температурыкислотного и щелочного гидролизавыше 70-75 С нецелесообразно такжеи потому, что в отличие от известного способа, когда коллаген костина стадии обезжиривания подвергаетсявоздействию высоких температур,вследствие чего денатурируется, попредлагаемому способу процесс обезжиривания проводится в мягких темпе 37154Ьратурных режимах (20-22 С) и молеку.лы коллагена сохраняются в нативномсостоянии, а следовательно, для ихрасщепления требуются менее высокиетемпературы, чем для расщепления денатурированного белка.Увеличение температуры ферментативнсго гидролиза (выше 45 С) приводит к частичной инактивации фермент О ного препарата и снижению его каталитических функций, а диапазон рН70-7,5 является оптимальным длядействия этого фермента. Запредельные значения рН приводят к ослабле нию протеолитическай активности протосубтилина Г 10 Х.Укаэанные временные параметрыклслотного (18-24 ч), щелочного (68 ч) и Ферментативного (4-6 ч) гид ролиэа при заданных температурах являются оптимальными. При увеличениивремени проведения этих видов гидролиза свыше указанных значений(т.е, свыше 24, 8 и 6 ч соответст -венно) дальнейшего расщепления молекул белка (свыше 927) не наблюдается. При уменьшении времени проведения этих видов гидролиза (т.е. менее 18, ,6 и 4 ч соответственно) расщепление молекул белка до оптимальных значений (90-927) не успеваетпроизойти. В результате получаемыйпродукт характеризуется незначительной растворимостью в воде и имеет З горьковатый вкус,Проведение ферментативного гидоролиза при температуре ниже 40 С неэффекгивно поскольку температурный 46 оптимум каталитической активностиФерментного препарата протосубтилина Г 10 Х, используемого для осуществления гидролиза, лежит в пределах 40-45 С и ниже этих значений темпе ратуры фермент почти не работает1), 1Изобретение позволяет улучшитькачество различных видов мясопродуктов при частичной замене мяса белковым гидролизатсм. При этом сырьем для получения белковогс гидролизата, получаемого согласно изобретению, служит кость убойных животных.В таблице приведены показателипредлагаемого и известного спо Обов.1237154 Вкус Выход, 7к массе Растворимость в Степень Способ расщеп"лениябелка,7 ь исходного сырья воде Безвкусный Предлагаемый 17-19 Полностью растворим Горьковатый бО13-15 Частичнорастворим Известный Составитель И.КутуковаРедактор А.Огар Техред О.Гортвай Корректор Л.Патай Заказ 3214/3 Тираж 543 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная.4