Способ получения структурно модифицированного рапсового белкового продукта

Изобретение относится к получению модифицированных белковых продуктов. В способе, предусматривающем модификацию белкового комплекса путем ферментативного гидролиза с последующей его остановкой, перед проведением ферментативного гидролиза проводят промывку и обеззараживание семян раствором 0,01-0,05% сорбеновой кислоты при соотношении вода - семена (3÷5):1 для инактивации поверхностной микрофлоры. Ферментативный гидролиз проводят в одну ступень путем проращивания семян для активации протеаз и частичного гидролиза ими белкового комплекса при влажности семян 80-150%, температуре 10-25°С в течение 36-60 часов. Остановка гидролиза проводится нагреванием пророщеных семян при температуре 85±5°С в течение 10-30 минут. После остановки гидролиза проводят обезжиривание (экстракцию масла), измельчение шрота и удаление семенных оболочек. Предлагаемый способ получения пищевого биомодифицированного белкового продукта позволяет получить продукт высокой биологической ценности с улучшенными функциональными свойствами: жироудерживающей, пенообразующей и жироэмульгирующей способностями. 1 табл.

 

Изобретение относится к получению модифицированных белковых продуктов и может быть использовано в пищевой промышленности.

Расширение и улучшение ассортимента белоксодержащих продуктов происходит за счет реализации технологий производства обезжиренной муки, концентратов, изолятов и др.

Для наиболее полного использования потенциальных возможностей запасных белков масличных семян проводятся разнообразные биотехнологические модификации белкового комплекса, направленные на получение легкоусвояемых форм белков.

В связи с этим широко применяются методы ферментативного гидролиза для получения и/или модификации белковых продуктов. Ферментативный гидролиз глубоко затрагивает структуру белковой молекулы, протекает при мягком температурном режиме, приводит к изменению фракционного состава белкового комплекса и получению смеси аминокислот и пептидов.

Известен способ получения белковых гидролизатов на основе дисперсии белков чечевицы методами биотехнологии. В качестве дисперсии использовалась 3% дисперсия белка чечевицы, полученная путем экстракции белка из бобов чечевицы в щелочной среде. Для ферментативного гидролиза использовали следующие протеолитические препараты: мегатерин Г-10Х, протосубтилин Г-10Х и препарат коллагеназы, полученный из гепатопанкреаса камчатского краба (Е.Е.Курчаева. Исследование условий ферментативного гидролиза белков чечевицы // Материалы конференции "Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности", Воронеж, 2004, с.110-114). Недостатком данного способа является необходимость использования щелочного экстрагента, что увеличивает число технологических операций и ведет к усложнению технологического процесса.

Известен способ получения белкового гидролизата из семян рапса с использованием эндопептидазы (алкалазы) - фермента, продуцируемого штаммом Bacillus Licheniformis, и экзопептидазы (Flovourzyme - 1000 MG), представляющих собой комплекс экзопротеаз из Aspergillus orysae (Production and characterization of an extesive rapessed protein haydrolysate / Vioque Javier, Sanchez-Vioque Raul, Clemente Alfonso, Pedrockt Justto, Bautiste Juan, Milan Francisso // J. Amer. Oil Chem. Soc. - 1999. - 76, №7, - р.819-823).

Недостатком данного способа является необходимость использования серии ферментных препаратов в довольно больших концентрациях для достижения высокой производительности, что приводит к удорожанию продукта.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения пищевого белкового продукта с помощью ферментов микробиологического синтеза и животного происхождения.

Способ включат проведение поэтапного гидролиза в присутствии консерванта белков изолята - хлороформа, смешанного с водой в концентрации 0,7-0,9 мас.%.

Гидролиз на первом этапе проводят ферментом микробиологического синтеза протосубтилином в концентрации 1,0-1,5% от массы изолята при начальной температуре 70-75°С и рН 8,8-9,0 с последующим постепенным понижением в течение 1-2 ч до температуры 45-50°С, рН 7,5-8,0.

На втором этапе использован фермент животного происхождения - гомогенат поджелудочной железы свиньи и/или крупного рогатого скота, в концентрации 1-20% от массы изолята, гидролиз продолжают при 45-48°С, рН 7,5-8,0, в течение 1,5-2 ч до величины аминного азота 450-500 мг%.

Осаждение неразгидролизованной массы проводят при 85-90°С, рН 7,3-7,6 в течение 20-25 мин, а ее отделение производят при постепенном понижении температуры до 65-70°С путем произвольного оседания на дно твердых частиц гидролизата.

Высушивание продукта, осветленного путем фильтрования с помощью глубинных фильтров, осуществляют методом распыления в сушильном аппарате при температуре 130-135°С на входе аппарата и 80-85°С на его выходе (Заявка на изобр. №2001134970 RU, МПК⁷ A 23 J 1/16 "Пищевой белковый продукт и способ его приготовления").

Указанный способ не подходит для получения рапсового белкового продукта, так как не исключает возможности образования токсичных соединений при гидролизе гликозинолатов, содержащихся даже в низкоглюкозинолатных сортах Brassica napus семейства Капустных.

К недостаткам прототипа следует отнести многостадийность и технологическую сложность процесса, использование серии ферментных препаратов, слабую эффективность препаратов животного происхождения для гидролиза растительных белков.

Задачей изобретения является разработка способа с необходимым и достаточным числом технологических операций для получения пищевого ферментативно-модифицированного белкового рапсового продукта высокой биологической ценности с улучшенными функциональными свойствами.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение пищевого биомодифицированного белкового продукта высокой биологической ценности с улучшенными функциональными свойствами: жироудерживающей, пенообразующей и жироэмульгирующей способностями из шрота частично гидролизованых семян рапса.

В способе, предусматривающем модификацию белкового комплекса путем ферментативного гидролиза с последующей его остановкой, перед проведением ферментативного гидролиза проводят промывку при соотношении вода - семена (3÷5):1 и обеззараживание семян раствором 0,01-0,05% сорбеновой кислоты для инактивации поверхностной микрофлоры, ферментативный гидролиз проводят в одну ступень путем проращивания семян для активации протеаз и частичного гидролиза ими белкового комплекса при влажности семян 80-150%, температуре 10-25°С в течение 36-60 часов, остановка гидролиза проводится нагреванием пророщеных семян при температуре 85±5°С в течение 10-30 минут, после остановки гидролиза проводят обезжиривание (экстракцию масла), измельчение шрота и удаление семенных оболочек.

Процесс прорастания семян характеризуется активацией гидролитических ферментов. Использование предварительного проращивания позволяет получить рапсовый шрот с модифицированным белковым комплексом, что позволяет исключить из технологического процесса операции по дальнейшей модификации функциональных свойств белкового продукта, повысить эффективность и упростить технологическую схему процесса получения белкового продукта, что приводит к удешевлению полученного белкового продукта без снижения его качества.

Учитывая строгую последовательность действий отдельных протеаз и резистентность запасных белков к их действию в начальный период прорастания, были разработаны температурные условия, способствующие активированию специфических протеиназ через 36-48 часов после замачивания семян. Начинают гидролиз запасных белков протеазы А, которые отщепляют один или два коротких пептида, после чего вся молекула вследствие конформационных изменений становится доступной для действия других протеаз (протеазы В и С), расщепляющих запасные белки до крупных пептидов.

Предлагаемые условия проращивания семян рапса обеспечивают гидролиз глюкозинолатов до образования изотиоцианатов и нитрилов, вовлекающихся в процесс синтеза белков при формировании проростка до возможного самопроизвольного образования 5-винил-2-тиооксазолидона в шроте рапса.

Исследованные условия протеолиза, основанные на использовании собственных эндопротеаз прорастающих семян рапса, способствуют улучшению жироудерживающей способности белкового продукта, его пенообразующих и эмульгирующих свойств.

Время проращивания семян рапса коррелирует со степенью гидролиза запасных белков и влияет на формирование у белкового продукта определенных функциональных свойств.

Использование собственных ферментов рапса для предварительного ограниченного гидролиза белков семян позволило получить белковый продукт, не нуждающийся в дальнейшей модифицикации функциональных свойств.

Совмещение операций по выделению и модификации белкового продукта позволило упростить технологический процесс.

Отделение белковой части шрота от семенных оболочек на сите повысило эффективность процесса и удешевило получаемый белковый рапсовый продукт без потерь качества.

Таким образом, за счет введения новой совокупности существенных признаков можно решить поставленную задачу, вытекающую из современного уровня техники.

Заявляемый способ поясняется примерами.

Пример 1. В качестве сырья выбраны семена озимой сурепицы сорта "Злата". После промывки и обеззараживания 0,05% раствором сорбеновой кислоты для инактивации поверхностной микрофлоры (соотношение раствора и семян 5:1) семена проращивали в течение 36 часов при температуре 25°С, при влажности 80%, для активации протеаз и частичного гидролиза ими белкового комплекса, остановку гидролиза проводили инактивацией ферментов при 85±5°С в течение 10 минут, затем экстрагировали масло, измельчали обезжиренный шрот, удалением семенных оболочек на сите диаметром ячеек 0,5 мм обогащали модифицированную белковую муку.

Пример 2. Исходное сырье и последовательность технологических операций, как в примере 1.

Предварительное обеззараживание семян проводили 0,03% раствором сорбеновой кислоты при соотношении раствор - семена 4:1. Проращивание подготовленных семян проводили в течение 48 часов при температуре 20°С при влажности 120%, остановку гидролиза проводили при 80±5°С в течение 20 минут

Пример 3. В качестве сырья выбраны семена озимого рапса сорта "Отрадненский". Последовательность технологических операций, как в примере 1.

Предварительное обеззараживание семян проводили 0,01% раствором сорбеновой кислоты при соотношении раствор - семена 3:1. Проращивание подготовленных семян проводили в течение 60 часов при температуре 10°С при влажности 150%, остановку гидролиза проводили при 80±5°С в течение 30 минут.

Биохимические показатели продуктов, полученных по предлагаемому способу, представлены в таблице.

Определение биологической ценности проводили по тест-объекту Tetrachymena pyryphormis относительно стандартного белка (казеина).

Таблица
Белковый продукт, полученный	Функциональные свойства, %	Относительная биологическая ценность, %
Жироудерживающая способность	Пенообразующая способность	Жироэмульгирующая способность
По способу прототипа	121	11,6	76	52
Заявленным способом	Пример 1	221	15,7	169	77
	Пример 2	240	17,1	170	76
Пример 3	117	20,0	240	71

Как показали испытания, ограниченный гидролиз эндопротеазами путем проращивания семян позволяет получить целевой продукт, обладающий высокой биологической ценностью и улучшенными функциональными свойствами, без использования кислотных и щелочных реагентов, технических и животных ферментных препаратов.

Способ, предусматривающий модификацию белкового комплекса путем ферментативного гидролиза с последующей его остановкой, отличающийся тем, что перед проведением ферментативного гидролиза проводят промывку при соотношении вода : семена (3-5):1 и обеззараживание семян раствором 0,01-0,05%-ной сорбеновой кислоты, ферментативный гидролиз проводят в одну ступень путем проращивания семян при влажности 80-150%, температуре 10-25°С в течение 36-60 ч, остановка гидролиза проводится нагреванием пророщеных семян при температуре (85±5)°С в течение 10-30 мин, после остановки гидролиза проводят обезжиривание экстракцией масла, измельчение шрота и удаление семенных оболочек.