Способ получения белкового гидролизата из коллагенсодержащих отходов производства белковой колбасной оболочки

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВОГО ГИДРОЛИЗАТА ИЗ КОЛЛАГЕНСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА БЕЛКОВОЙ КОЛБАСНОЙ ОБОЛОЧКИ, включающий гидролиз исходного сырья,отличающий с я тем,что, с целью получения 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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

С9ЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (10

1(511 С 12 1(1/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3378080/28-.13 (22) 28.01.82 (46) 23.02.84. Бюл. 9 7 (72) Ф.С. Носков, Е.A. Слатин, Б.А. Лебедева, Р.И. Короткова, В.Г.Белорусский, A.A. Чеховской, П.И . Чечеткин, Н.Д. Дон и.О.A. Нопернацкий (71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт эпидемиологии,микробиологии и гигиены им, Пастера, Научнопроизводственное объединение птицеперерабатывающей и клеежелатиновой промышленности "Комплекс", Лужский завод белковой колбасной оболочки

"Белкозин" и Всесок:зное промышленное объединение по производству клеевой и желатиновой промышленности (53) 663.1 (088.8) (56) 1. Руководство по микробиологической диагностике инфекционных, болезней. И., "Иедицина", 1973, с. 106,.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 635635, кл. А 23 J 1/10, 1977. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИИ БЕЛКОВОГО

ГИДРОЛИЗАТА ИЗ КОЛЛАГЕНСОДЕРЖАЦИХ

ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА БЕЛКОВОЙ КОЛБАСНОЯ ОБОЛОЧКИ, включающий гидролиз исходного сырья, о т л н ч а ю— шийся тем,что, с целью получения гидрси нэата, пригодного для . приготовления микробиологических питательных сред для контроля стерильности, гидролиз сырья проводят в 0,4-0,3Ъ-ном растворе соляной кислоты в течение 30-40 мин при.

100-120 С, а затем подвергают ферментативному гидролизу, которыЯ осуществляют с помощью поджелудочной железы, при 40-42 С в течение 2-3 дн.

1074S01 р у р а Ф р Фу р олученный белковый гидро0,3-0,4% при 120-160 С в течение центрируют в испарителе или обезвоживают до по- 40-30 мин деструктирует белковые отходы на 11-15%, в результате чезного состояния на сушил60 ГО ЛРОДУКТЫ ГИДРОЯИЗа СОДЕРжат СМЕСЬ аминокислот и пептидов, не подвергшихся деструкции, минимальное количество свободной кислоты, которые имеют хорошие физические свойства, 1 что позволяет использовать гидроИзобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к способам получения основ для питательных сред.

Известен способ получения питательной основы путем ферментативного гидролиза каэеина (13.

Недостатки способа состоят в многостадийности процесса, небольшом выходе гидролизата с 1 кг сырья при его дефицитности и дороговизне. кроме 1О того, казеин — пищевая основа, продукт молочной промышленности. В связи с этим использование его для приГотовления питательных сред нерационально. 35

Известен также способ получения белкового гидролизата из коллагенсодержащих отходов производства колбасной оболочки, включающий гидролиз исходного сырья. Гидролиз исходного коллагенсодержащего сырья проВОдят известковым мОлОкОМ (ГидрОокисью кальция) с последующей нейтрализацией и очисткой от солеи кальция обработкой 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 гидротермической обработке 10-16 ч при 80-100 С и атмосферном давлении. о чания гидротерми35 ческой обработки подвергают механической очистке от шлама методом центрифугирования или фильтрации.

В данном случае шламом является осадок гидроокиси кальция и частич- "О но механические примеси.

Далее проводят химическую Очистку продукта, которая заключается в обработке продукта гидролиза ФосФорной кислотой при рН 7-8. При 45 этом происходит Основное выпадение в осадок соли кальция фосфорнокислого двузамещенного. Оставшийся в растворе при данных значениях кальций доосаждают добавлением натрия 5п

Фосфорнокислого (орто) двузамещенного 12-ти водного, перемешивают

1 ч и выдерживают в отстойнике 24-36 ч. ВыпавШую в осадок фосфорнокислую (орто) соль кальция Отде- 55 ляют цент и ги ов нием и ильт ованием. П лизат кон до 40-60% рошкообра ке .

Вместо фосфорнокислой (орто) соли щелочного металла натрия мо,гут применятьca" ФоСФорнокислые (орто) соли других щелочных металлов или соли аммония C2).

Недостатки способа — длителbность процесса, многостадийность, использование дефицитных„ лимитированных реактивов (фосфорная кислота).

Вследствие этого производство указанного препарата является дорогим. Iloëóченный препарат использу— ется в основном B косметической промышленности, в качестве основы для питательных сред Он не может быть использован сразу же, так как согласно имеющимся ТУ íà =- o сырье он имеет малую степень расщепления равную 11-17 Ъ.

Целью изобретения является получение гидролизата пригодного для приготовления микробиолсгических 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 0,4-0,,3Ъ-ном растворе соляной кислоты в течение 30-40 мин при 100-120 С, v. затем сырье подверо гают ферментативному гидролизу, который осуществляют с помощью подже-. лудочной железы при 40-42"С в течение 2-3 дн.

При меньшей концентрации соляной кидлоты, т.е. 0,1-0,2;, происходит гидролиз только недубле Ой Оболочки малой степени продублЕнност-i, Оболочка с нормальной степенью дубления остается в гидролизате в виде вязкого осадка. При концентрации кислоты 0,5% и выше происходит Одновременно гидролиз и раздубливание дублень х и недубленых оболочек,;о гидролизат. в этом случае имеет значительную зольность (з виде::;инеральных солей) и завышенное содержание ионов хлора, что нежелательно иметь в основе для питательных сред.

Концентрация кислоты 0,3-0,4;; дает раздубливание и гидролиз сдно— временно BcGx видов Отходов оболочки с допустимым содержанием ионов хлора в гидролизате и уменьшенной зольностью, что улучшает качество гидролизата как основы.

1074901 лизат в качестве основы для питательных сред с последующим ферментативным гидролизом.

Пример 1. Исходные данные: концентрация соляной кислоты 0,3%.

Продолжительность гидролиэа 3 сут

40 мин, температу-.а гидролиза 120 С.

В реактор загружают 300 кг измельченных отходов колбасной оболочки, добавляют 435 л воды и 3,75 л концентрированной соляной кислоты, гидролиз сырья проводят в течение

40 мин при 120 С в 0,3%-ном растворе 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 KaOI до

РН 7,8, однократно консервируют, добавляя 1,0% хлороформа.Гидролиз осуществляется в течение 3 сут при

400С °

Химические показатели полученной основы:

Длительность процесса, сут 3

Обший азот, мг % 1300

Аминный азот, мг % 864,36

Хлориды, % О, 85-0

Триптофан Следы

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 температуры менее 100 С, но при той же концентрации раствора соляной кислоты, равной 0,3-0,4%, продукт гидролиза имеет очень малую степень расщепления (до 5:), что приведет к удлинению 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 гидролиэа 20 мин, температура 90 С.

1

В реактор загружают 300 кг измельченных отходов колбасной оболочки, добавляют 495 л воды и 3,75 л концентрированной соляной кислоты, гидролиз сырья проводят в течение

20 мин при 90 С в 0,3%-ном растворе соляной кислоты. Жидкий гидролиэат сушат на одновольцовой атмосферной сушилке. Полученный сухой продукт подвергают ферментативному гидролизу с использованием фарша поджелудочной железы и водопроводной воды (иэ расчета 1 кг сухого порошка, 1 кг фарша поджелудочной железы на 10 л воды),подщелачивают 20%-ным

5 Наон до РН 8,0, консервируют, добавляя 1,3% хлороформа. Гидролиз осуществляется в течение 8 дн в условиях термостата при 42 С. о

Химические показатели получен10 ной основы:

Длительность процесса, сут 8

Общий азот, мг % 1750 тминный азот, мг % 1138

1 5 Хлориды, % О, 838

Триптофан Следы

Пептон,% 1,3

Сухой остаток % 10,25

Данный пример подтверждает получение основы с необходимой степенью расщепления и химическими показателями, но время гидролиэа увеличилось до 8 дн, что ухудшает физические свойства основы.

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

Пример 3. Исходные данные.

Концентрация ИИ 0,4%, продолжительность гидролиза 30 мин, температура гидролиэа 100 С.

В реактор загружают 300 кг измельченных отходов дубленой колбасной оболочки, добавляют 495 л воды

40 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 одно45 вальцовой атмосферной сушилке при давлении 5 атм и температуре 102 С. о

Полученный сухой продукт затем 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), однократно подщелачивают

20%-ныл NaOH до РН 8,0, однократно консервируют, добавляя 1,3% хлороформа. Гидролиз осуществляется в течение 3 сут в условиях термостата при 42 С.

Химические показатели полученной основы:

Длительность процесса, ч 72

Общий азот, мг % 1500 тминный азот, мг % 1100

Хлориды, % 1,02

Триптофан Следы

65 IIBIITQH % 1,08

1074901

Сухб% остаток

Ф

Средний выход готового продукта, л 8,5

Данный пример подтверждает получение питательной основы в короткий срок с необходимой степенью расщепления и физико-химическими показателя. мн °

С увеличением времени гидрол и з а до 50-70 мин и температуры-до 120140 С при той же концентрации кисло- 10 ты (О,3-0,4Ъ) отходы белковой колбасной оболочки деструктнруются на

15-2ОВ, но гидролнэат при этом резко ухудшает свои физические свойства, т.е. он становится настолько темным, 15 что приготовленные на его основе пи.тательные среды по физическим свойствам становятся непригодными к применению.

В случае проведения только кислот-20 ного гидролнэа.с применением соляной кислоты для получения гидролизата с необходимой степенью расщепления, применяемого в качестве основы для питательных сред, необходимо подействовать на белковые отходы крепкой кислотой (1,5Ъ),длительное время (3,5 ч) при высокой температур (130-14О C), 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 40 количество кислоты, которую необходимо удалить нли нейтрализовать.При нейтрализации произойдет образование большого количества минеральных.

: солей (зольности), что недопустимо 45 иметь в основе для питательных сред.

В реак-.ор 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 100 С в 0,4Ъ-ном растворе "оляной кислоты. Жидкий гидролизат сушат на одновальцовой атмосферной сушилке при давлении о

5 атм и температуре 102 С. Полученный сухой продукт затем поцвергают ферментативному гидролиэу с использованием фарша поджелудочной железы и водопроводной воды (из расчета 1 кг сухого порошка, 10 л воды и 1 кг фарша поджелудочной железы), однократно подщелачивают

20Ъ-ным раствором Магон до рН 7,8, однократно консервируют„ добавляя

1Ъ хлороформа. Гидролиз осуществляПолученный сухой гидролизат необходимо дополнительно подвергать фер нрнтативному гидролизу с применением йоджелудочной железы- в связи

l с тем, что ои имеет малую степень (10-13%) расщепления, недостаточную для основы питательных сред (5570%) ° Кроме того ферментативный гидролиз является более мягким и .щадящим, не разрушающим аминокислоты. Условия среды, в которых происходит гидролиз, имеют исключительно большое значение для конечного результата. Температурный фактор в 60 гидролиэе является определяющим.

Активность ферментного комплекса поджелудочной железы резко падает при нагреванйи,его водных растворов выше 50 С. Трипсиноэрептический 65 комплекс поджелудочной железы,как и большинство ферментов, черезвычайно чувствителен к действию температур выше 50 С. Скорость гидролитического действия увеличивается при повышении температуры, согласно общему закону химической кинетики, и это повышение, в конце концов, ведет к необратимому инактивированию ферментов.

Оптимум конечных результатов и скорость гидролнза 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 находится 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 НС1 0,4%, продолжительность гидролиза 30 мин, темпео ратура гидролиза 100 С.

1074901

Составитель С. Белая

Техред Л.Коцюбняк Корректор Й. Эрдейи

Редактор Н. Рогулич

Заказ 458/24 Тираж 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 г

Филидл ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 ется в течение 1 сут в условиях термостата нри 40 С °

Химические показатели полученной основы:

Длительность процесса, ч 24

Общий азот, мг Ъ 1125

Аминный азот, мг Ф 460

Хлориды, Ъ 0,945

Триптофан Следы

Пептон,Ъ 2,5

Сухой остаток,В 10,04

Средний выход готового продукта, л 8,5

Данный пример подтверждает получение продукта с малой степенью расщепления (до 40%), что недостаточно для основы.

П р и м е .р 5. Исходные данные: концентрация НС 0,4%, продолжительность гидролиза 30 мин, температура гидролиэа 100 С..

Условия кислотного и ферментативного гидролиза аналогично примеру

4, но продолжительность ферментативного гидролиэа 6 сут.

Химические показатели полученной основы:

Длительность процесса, сут 6

Общий азот, мг Ъ 1600 тминный азот, мг %. 1325

Хлориды, Ъ 0,98

Триптофан Следы

Пептон,Ъ 0,92

Сухой остаток,% 13

Средний выход готового продукта, л 8 5

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-.

ы 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 25-30:5 от общего содержа ния азота. Время гидролиза 2-3 дн позволяет получить такую основу, из которой можно приготовить питатель ные среды с необходимым содержанием аминного и общего азота.

15 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, сто25 .имость 1 кг казеина 2 руб., предлагаемого 1 руб.), упрощение техноло гии производства основы, экономия химреактивов (соды, едкого натра, хлороформа и т.д.) и материалов, большой выход (85Ъ) целевого продукта с 1 кг сырья, по сравнению c казеином (65%), который, набухая, удерживает жидкую фазу в осадке, высокая стандартность сырья, полноценность по аминокислотному составу, высокие ростовые свойства микроорганизмов и возможность централизованного изготовления основы в больших объемах.

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