Способ получения белкового гидролизата из моллюсков

 

Изобретение относится к способам получения белковых гидролизатов из сырья водного происхождения, и может быть использовано для переработки моллюсков с целью получения продуктов пищевого и лечебно-профилактического назначения. Способ предусматривает извлечение из створок раковин мягкой ткани моллюсков, ее гидролиз соляной кислотой и нейтрализацию. Извлечение мягкой ткани из створок раковин осуществляют путем их нагрева при перемешивании для нарушения герметичности раковин и добавления ферментного препарата, а продолжительность времени кислотного гидролиза выбирают в зависимости и от качества сырья после окончания ферментативной обработки. Изобретение позволяет удешевить процесс производства лечебно-профилактических гидролизатов из моллюсоков с одновременным уменьшением длительности технологического цикла. 7 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к пищевой промышленности и биотехнологии, а более конкретно, к способам получения белковых гидролизатов из сырья водного происхождения и может быть использовано для переработки моллюсков с целью получения продуктов пищевого и лечебно-профилактического назначения.

Известен способ переработки мидий с получением белкового гидролизата по патенту РФ N 2090084, кл. A 23 J 1/04, A 23 L 1/333, опубл. 20.09.97 г., бюл. N 26, в ходе которого неразделанную мидию промывают водой, дробят с образованием отдельных крупных кусков, обрабатывают водным раствором фермента протомегатерина и/или протакрина и отделяют белково-углеводную фракцию.

К недостаткам указанного способа следует отнести необходимость дополнительного оборудования, в частности для дробления раковин моллюсков, а также значительный расход воды, в т.ч. пресной, на стадиях, предшествующих ферментативному гидролизу сырья, и связанные с этим дополнительные материальные и энергозатраты. Кроме того, продукты получения путем ферментативного гидролиза не обладают выраженными лечебными свойствами, характерными для двустворчатых моллюсков также для гидролизатов, полученных путем кислотного гидролиза их мягких тканей.

Известен способ получения белкового гидролиза из мяса мидий по патенту РФ N 2017439, кл. A 23 J 1/04, A 23 L 1/333, опубл. 15.08.94, бюл. N 15, включающий извлечение мягкой ткани(мяса) моллюсков из створок раковин, очистку и последующий 16-22 часовой кислотный гидролиз сырья (измельченной мягкой ткани) соляной кислотой, взятой в количестве, обеспечивающем содержание кислоты в гидролизуемой массе 6-12%, при 102-105^oC, нейтрализацию до pH 5,0 - 5,8 упаривание и отделение осадка от раствора. Целевой продукт, полученный этим способом, обладает лечебными свойствами, в частности, способствует нормализации морфологического состава крови, и рекомендован в качестве лечебно-профилактического средства и использования для лечебного питания.

Недостатком указанного способа является то, что данный метод предусматривает обязательную разделку моллюска, т.к. для кислотного гидролиза по технологии может быть использована лишь предварительно освобожденная от створок мягкая ткань (очищенное мясо) ввиду возможного растворения раковины моллюсков в кислоте, а процесс раскрытия раковин и извлечения моллюсков из створок связан с большими энерго- и трудовыми затратами. Кроме того, перед кислотным гидролизом, как правило, производят измельчение мягкой ткани и добавление к ней воды, что требует значительных энергозатрат на стадии концентрирования гидролиза и значительно удлиняет технологический процесс.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ получения белкового гидролиза из моллюсков путем их нагрева при перемешивании и давления ферментного препарата с последующим отделением раковин, гидролиза мягкой ткани соляной кислотой и нейтрализации (заявка RU N 92014930 A, 20.04.96, A 23 L 1/333, 9611).

Это достигается тем, что в предлагаемом способе получения белкового гидролиза из моллюсков путем их нагрева при перемешивании и добавления ферментного препарата с последующим отделением раковин, гидролиза мягкой ткани соляной кислотой и нейтрализации, согласно изобретению, ферментный препарат вносят в сырье при достижении значений pH и температуры, при которых активность данного вида ферментного препарата является максимальной, последующий кислотный гидролиз осуществляют в зависимости от качества сырья после окончания ферментативной обработки, а нейтрализацию проводят преимущественно сухой щелочью, причем после нейтрализации продукт выдерживают до образования верхней и нижней фракций и отделяют последнюю.

Сущность способа заключается в том, что извлечение из створок и раковин мягкой ткани мяса моллюсков производят не обязательным для всех ближайших аналогов методом разделки моллюсков, а путем их нагревания при перемешивании для нарушения герметичности раковин и одновременного внесения ферментного препарата, в зависимости от вида (происхождения) которого и физико-химических свойств обрабатываемых моллюсков, устанавливают оптимальные значения количества фермента, величин pH и температуры нагрева, причем значения pH и температуры выбирают, преимущественно, в пределах 1,5 - 9,0 и не выше 60^oC, соответственно, а процесс ведут до отделения раковин моллюсков, при этом последний (процесс) не требует расхода воды. С целью оптимизации процесса, конкретные значения количества ферментного препарата в зависимости от физико-химических свойств обрабатываемого исходного сырья моллюсков определяют экспериментально-расчетным путем, например с помощью номограмм процесса и табличных форм расходования компонентов, составленных по результатам обработки различных видов моллюсков с учетом их исходного перед началом процесса гидролиза качественного состояния, в т.ч. срока и условий хранения после изъятия улова, и в зависимости от вида и происхождения ферментного препарата.

Величину pH и температурные условия выбирают в зависимости от целевых свойств ферментных препаратов различного вида и происхождения, причем с таким условием, чтобы активность данного вида ферментного препарата оказалось максимальной, например для протосубтилина оптимальными значениями pH и температуры являются 7,0 и 42^oC, для трипсина 8,3 и 35^oC и пепсина 1,5 и 35^oC, соответственно.

На второй стадии процесса после отделения раковин кислотный гидролиз осуществляют известным образом соляной кислотой, взятой в количестве, обеспечивающем ее содержание в гидролизуемой массе 6-12%, при непрерывном кипении, при этом конкретные значения параметров и условий гидролиза определяют экспериментально-расчетным путем в зависимости от качества сырья (ферментативного гидролиза мягких тканей моллюсков) после окончания его ферментативной обработки, т. е. физико-химических свойств ферментативного гидролизата мягких тканей моллюсков, например с помощью составленных экспериментальным путем табличных форм представления конечных результатов процесса, и выбирают величину времени его продолжительности для гарантированного положительного результата последнего, преимущественно в диапазоне 14-18 часов.

Последующий процесс нейтрализации осуществляют путем добавления сухой щелочи, таким образом, чтобы температура кислотного гидролизата не превышала 50^oC. Нейтрализацию проводят в реакторе, снабженном перемешивающим устройством, при постоянном охлаждении нейтрализуемой массы.

Перемешивание исходного сырья моллюсков на начальной стадии процесса осуществляют преимущественно механическим путем, например непосредственно в ферментаторе, снабженном перемешивающим устройством. Перемешивание осуществляют одновременно с нагреванием в режиме, обеспечивающем нарушение герметичности раковины моллюсков в заданный момент времени, например в момент внесения в сырье ферментного препарата. При этом нарушение герметичности раковин моллюсков, например образование трещин, раскрытие створок и т.д. происходит в результате механического взаимодействия моллюсков между собой и элементами перемешивающего устройства, например в результате соударения раковин, и в результате ферментативного гидролиза запирающей мышцы моллюска под действием внесенного ферментного препарата.

Ферментный препарат вносят в сырье в виде сухого порошка. Растворясь в вытекшей из раковин моллюсков межстворчатой и мантийной жидкости, ферментный препарат получает доступ к мягкой ткани моллюсков, одновременно гидролизуя их.

Перемешивание моллюсков осуществляют одновременно с их нагревом в процессе загрузки сырья. Процесс ферментативного гидролиза ведут при нагревании до температуры не выше 60^oC и перемешивании, преимущественно постоянном, в течение всего времени ферментирования, до отделения разжиженной мягкой ткани от створок раковин моллюсков, но не менее 20-30 минут. Этого времени достаточно для отделения разжиженной мягкой ткани от створок у основной массы моллюсков. Таким образом осуществляют извлечение из раковин мягкой ткани (мяса) моллюсков. Величину pH процесса в пределах 1,5 - 9,0 устанавливают добавлением либо щелочи, либо кислоты. В качестве ферментного препарата используют преимущественно ферменты животного, растительного, либо микробного происхождения.

Количество фермента, оптимальные значения температуры и pH процесса определяют в зависимости от вида ферментного препарата, выбранного для ферментативного гидролиза, а также физико-химических свойств и общего качественного состояния моллюсков на момент времени начала процесса ферментативного гидролиза. При этом учитывают продолжительность времени и условия хранения моллюсков pH и температуру в ходе процесса гидролиза контролируют и поддерживают на заданном уровне, например с помощью потенциометров и контактных термометров для измерения pH и температуры, соответственно. После окончания процесса ферментации производят отделение створок раковин от гидролизата, например, путем фильтрации с помощью вакуумных, либо напорных фильтров.

Затем также без дополнительного добавления воды осуществляют кислотный гидролиз полученной смеси с использованием 6-12% соляной кислоты в гидролизуемой массе при постоянном кипении в течение 14-18 часов. При этом предшествующий ферментативный гидролиз сырья (в течение 20-30 минут) позволяет сократить время кислотного гидролиза (с 16-22 часов у аналога) для получения конечного продукта того же состава и с теми же свойствами. После окончания процесса кислотного гидролиза смесь нейтрализуют сухой щелочью до pH 5,3 - 5,8.

Кислотный гидролиз производят в аппаратах с кислотостойким покрытием, например типа эмаль или стекло.

Проведение процесса кислотного гидролиза возможно в присутствии других кислот, например серной.

В указанном способе отсутствует процесс упаривания кислотного гидролиза, что позволяет значительно снизить энергозатраты на проведение всего процесса в целом.

Предлагаемый способ позволяет на стадии первичной обработки сырья принципиально изменить процесс извлечения мягкой ткани из раковин моллюсков и исключить операцию разделки моллюсков и измельчения мягкой ткани (мяса моллюсков) уменьшить расход воды при проведении ферментативного и кислотного гидролиза, что дает возможность исключить необходимость использования дополнительного, в т. ч. специального оборудования, и за счет этого сократить трудозатраты, позволяющие удешевить процесс производства с одновременным уменьшением длительности технологического цикла.

В предлагаемом способе отсутствует стадия отделения осадка после созревания нейтрализованного гидролизата. Согласно предлагаемому способу в процессе созревания гидролизат разделяется на две фракции: верхнюю, содержащую плотный осадок, и нижнюю - осветленную. После отделения нижней фракции, которая является пищевой, верхнюю фракцию перемешивают и используют в виде кормовой добавки лечебно-профилактического назначения.

Сущность заявляемого способа поясняется следующими примерами.

Предложенный способ был реализован в опытно-промышленных условиях с помощью ферментатора, снабженного перемешивающим устройством и рубашкой, с системой подвода тепла, позволяющей производить нагрев обрабатываемого сырья. При этом, ферментатор был дополнительно оборудован pH-метром и КСМ с термометром сопротивления для изменения величин pH и температуры.

Во всех примерах конкретные условия обработки на стадии ферментативного гидролиза: значения pH и температуры нагрева, и на стадии кислотного гидролиза: продолжительность времени процесса, выбирают экспериментально-расчетным путем с помощью номограмм процесса и табличных форм расходования компонентов и конечных результатов в зависимости от вида ферментного препарата с учетом физико-химических свойств обрабатываемых моллюсков, на второй стадии - в зависимости от качества сырья после окончания ферментативной обработки, соответственно.

Пример 1. 400 кг моллюсков помещают в аппарат с перешивающим устройством и рубашкой (ферментатор) и начинают процесс их перемешивания. При перемешивании производят нагрев аппарата горячей водой до 42^oC ± 1^oC. Затем одновременно с процессом перемешивания добавляют ферментный препарат (протосубтилин) из расчета 0,5% от веса сырья и доводят значение pH до 7,0 ± 0,2. При указанных значения температуры и pH используемый в данном случае протосубтилин способен проявлять свою максимальную активность. Ферментативный гидролиз ведут в течение 40 минут при постоянном перемешивании, после чего створку раковин отбрасывают на грохоте ячеей 3 мм. Получают 60 кг гидролизата, к которому добавляют 20 кг концентрированной соляной кислоты (концентрация HCL - 36,5%), что обеспечивает содержание 9,1% кислоты в гидролизуемой массе. Дальнейший кислотный гидролиз ведут при непрерывном кипении в течение 16 часов в эмалированном аппарате с мешалкой при постоянном нагреве промышленным маслом через рубашку реактора. Температура реакционной массы поддерживается в пределах 102 ± 1^oC. По окончании процесса гидролиза образовавшийся раствор при помощи вакуума перекачивают в нейтрализатор (аппарат с мешалкой и рубашкой), охлаждают и нейтрализуют сухим едким натром до значения pH среды 5,4 при постоянном охлаждении. Нейтрализованный гидролизат перекачивают в емкость для созревания и хранения. Время созревания гидролизата составляет не менее 6 суток.

Полученный продукт проверяют на наличие антивирусной активности, которую определяют "in vitro" в реакции нейтрализации на куриных эмбрионах.

Результаты представлены в таблице. Титр вируса гриппа выражен в эмбриональных дозах (ЭИД₅₀).

Пример 2. Контрольное испытание проводят по способу - прототипу в лабораторных условиях, 18 кг мидий промывают водой, обрабатывают паром в течение 10 минут, получают 1,6 кг мягкой ткани (мяса моллюсков). Мягкую ткань (мясо) измельчают, добавляют 2,0 кг воды, затем 1,2 кг концентрированной соляной кислоты, что обеспечивает содержание кислоты в гидролизуемой массе около 9%. Гидролиз осуществляют при непрерывном кипении 18 часов. Затем раствор нейтрализуют 25% раствором едкого натра до pH среды 5.5. Нейтрализованный раствор фильтруют и упаривают до содержания сухих веществ 1,17 - 1,19 г/см³.

Полученный продукт проверяют на наличие антивирусной активности. Результаты представлены в таблице.

Как видно из вышеприведенных примеров предлагаемый способ позволяет получать кислотный гидролизат, обладающий высокой антивирусной активностью, и одновременно значительно повысить эффективность процесса производства белкового гидролизата из моллюсков.

Формула изобретения

1. Способ получения белкового гидролизата из моллюсков путем их нагрева при перемешивании и добавления ферментного препарата с последующим отделением раковин, гидролиза мягкой ткани соляной кислотой и нейтрализации, отличающийся тем, что ферментный препарат вносят в сырье при достижении значения рН и температуры, при которых активность данного вида ферментного препарата является максимальной, последующий кислотный гидролиз осуществляют в зависимости от качества сырья после окончания ферментативной обработки, а нейтрализацию проводят преимущественно сухой щелочью, причем после нейтрализации продукт выдерживают до образования верхней и нижней фракций и отделяют последнюю.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество ферментного препарата, значения величины рН и температуры нагрева устанавливают в зависимости от вида ферментного препарата и физико-химических свойств обрабатываемых моллюсков, преимущественно в пределах 1,5-9,0 и не выше 60^oC для рН и температуры соответственно.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что перемешивание начинают осуществлять в процессе загрузки сырья.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что перемешивание осуществляют механическим путем.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что ферментативную обработку осуществляют в ферментаторе, снабженном перемешивающим устройством.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что ферментативную обработку моллюсков осуществляют в течение не менее 20-30 мин.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что процесс перемешивания ведут в течение всего процесса ферментативной обработки.

8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что кислотный гидролиз проводят при непрерывном кипении и постоянном перемешивании сырья.

РИСУНКИ

Рисунок 1