Способ снижения содержания фторида при получении белкового концентрата из криля
Изобретение относится к области сельскохозяйственного производства. Способ удаления фтора из материала, содержащего криль, включает измельчение и ферментативный гидролиз криля до или одновременно с удалением частиц наружного скелета. Затем к измельченному материалу добавляют пресную воду и нагревают. Гидролизованный материал направляют в разделительное устройство для отделения твердых веществ. Данное удаление твердых веществ позволяет снизить содержание фтора в оставшемся белковом материале. В фракции концентрированного гидролиза (ФКГ), получаемой данным способом, содержится сухого вещества более 50%. В муке из фосфолипидного-пептидного комплекса (ФЛИК) содержание липидов, фосфолипидов ФЛПК в перерасчете на массу сухого вещества во фракции отражает сезонные изменения содержания липидов в сырье. Использование описанного способа дает возможность переработки материала, содержащего криль с высоким содержанием полярных липидов, что позволяет получать продукты более высокого качества с пониженным содержанием фтора, подходящие для получения из них пищевых продуктов и кормов, а также материалов для фармацевтической, пищевой и косметической промышленности. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 1 пр.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к промышленному способу удаления фторида и нежелательных следовых элементов, содержащихся в организмах ракообразных. Способ особенно удобен и эффективен для существенного снижения содержания фторида в массе криля посредством удаления значительных количеств оболочки и панциря и получения из этих ракообразных нескольких фракций, в том числе липидной (жировой) и белковой эмульсии с пониженным содержанием фторида. Изобретение также позволяет решить проблемы переработки таких эмульсий, связанные с высоким содержанием в них липидов (жиров), и, в частности, высокополярных липидов, например, фосфолипидов. Конечные продукты, получаемые способом согласно изобретению, могут применяться как таковые для получения пищевых продуктов или кормов, в качестве добавок для пищевых продуктов или кормов, в качестве нутрицевтиков (питательных веществ), косметологических/косметических средств или фармацевтических средств, или применяться в качестве исходных материалов для дальнейшей переработки. Способ согласно изобретению также пригоден для обработки других ракообразных, не представляющих собой криль.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Содержание фторидов и нежелательных следовых материалов в оболочках, панцире и щитке ракообразных представляет собой проблему, которой ранее, согласно предшествующему уровню техники, не уделяли достаточного внимания. В настоящем описании употребляется термин "криль", поскольку криль является одним из типов ракообразных, для которого указанная проблема особенно актуальна; тем не менее, настоящее изобретение применимо и к другим типам ракообразных. Другая проблема, связанная с переработкой криля, и, в частности, антарктического криля, состоит в высоком содержании в нем полярных липидов на протяжении второй половины промыслового сезона.
Как уже было отмечено, хорошо известной проблемой переработки антарктического криля (Euphausia superba) является высокое содержание липидов, и, в частности, высокое содержание полярных липидов, таких как фосфолипиды, на протяжении второй половины промыслового сезона с апреля/мая по июнь/июль.
Как правило, содержание полярных липидов, таких как фосфолипиды, в организмах большинства известных видов животных практически постоянно, и изменения общего содержания липидов обусловлены изменениями содержания нейтральных липидов, таких как триглицериды. Несмотря на очень значительные изменения содержания липидов, отношение между количеством триглицеридов и фосфолипидов в антарктическом криле остается почти постоянным. Также хорошо известно, что липиды, и, в частности, фосфолипиды, образуют устойчивые эмульсии. Подобные эмульсии создают проблемы при разделении фракций во время переработки, например, при выполнении этапа гидролиза, который включает разделение липидной и белковой фракции. Способ, предлагаемый согласно настоящему изобретению, позволяет решать проблемы, связанные с образованием эмульсий, посредством получения агрегатов нерастворимых белков и фосфолипидов до и во время проведения последнего технологического этапа разделения.
Криль содержит огромные ресурсы биологического материала. Количество антарктического криля (Euphausia superba), обитающего в Антарктическом Океане, составляет, в зависимости от способа оценки и исследований, приблизительно от 1 до 2×109 тонн, и возможная масса улова оценивается как величина, составляющая от 5 до 7×106 тонн. Эти мелкие ракообразные, обитающие в холодных водах Антарктики, представляют собой потенциальный источник белков, липидов, например, фосфолипидов, полиненасыщенных жирных кислот и т.д., хитина/хитозана, астаксантина и других каротиноидов, ферментов и других материалов, и для извлечения этих материалов было разработано множество способов.
В основе настоящего изобретения лежит тот факт, что в твердых оболочках криля накапливается фторид; таким образом, любой получаемый материал содержит повышенное количество фторидов, обусловленное либо включением в материал частиц твердых оболочек, либо диффузией фторида в готовый материал при проведении экстракции, если при выполнении экстракции этот аспект не был учтен, либо обусловленное длительностью технологической обработки, при которой свободный фторид или непрочно связанный фторид может диффундировать из материала оболочки в обрабатываемый материал, в результате чего в готовом продукте накапливается большое количество фторидных ионов или фторированных соединений.
Фторид представляет собой соединение, высокие концентрации которого вредны для здоровья сухопутных животных, а также для здоровья всех типов рыб и ракообразных, и, в особенности, для пресноводных видов рыб, поскольку атомы фтора имеют тенденцию внедряться в структуру костей упомянутых организмов и вызывать флюороз (ослабление структуры костей, аналогичное по последствиям остеопорозу, но отличающееся тем, что оно затрагивает структуру самой кости, а не пористость костной ткани). Флюороз скелета представляет собой состояние, характеризуемое аномалиями скелета и болевыми ощущениями в суставах. Флюороз вызывают патологии формирования костей, обусловленные митогенным воздействием фторидов на остеобласты. В более тяжелых формах флюороз скелета вызывает кифоз, деформации костей и инвалидизацию. Кроме того, могут возникать вторичные неврологические осложнения, проявляющиеся в виде миелопатии, которая может сопровождаться или не сопровождаться радикулопатией. Также, при проведении экспериментов на крысах, было показано, что высокое потребление фторидов оказывает токсическое действие на репродуктивную систему самцов, а у людей высокое потребление фторидов и симптомы флюороза скелета связывают с пониженным содержанием тестостеронов в сыворотке крови.
Таким образом, при использовании материала, содержащего криль, в качестве исходного материала для получения пищевых или кормовых продуктов, при выполнении различных этапов переработки следует удалять фторид. Тем не менее, диффузия фторида и присутствие мельчайших частиц материала твердой оболочки криля представляет собой весьма серьезную проблему, возникающую переработке материала, содержащего криль, в промышленном масштабе.
Кроме того, в белковом материале, получаемом из массы улова, было бы полезно понизить содержание золы, включающей микроэлементы.
Таким образом, имеется необходимость в разработке промышленного способа получения белковых материалов и липидов из криля, способа, который позволил бы производить экономически эффективное удаление фторида и получать продукты с пониженным содержанием фторида.
Полярные липиды, например, фосфолипиды, представляют собой неотъемлемые составляющие клеточных мембран и также называются мембранными липидами. Обычно общее содержание липидов в организмах рыб и других водных и сухопутных животных варьируется в соответствии с изменениями кормового состава в течение года. Изменения обычно вызваны изменениями содержания в организмах неполярных липидов, которые запасаются и хранятся организмом в качестве энергетических ресурсов, используемых в периоды отсутствия или скудности пищи, в то время как содержание фосфолипидов остается относительно постоянным. Однако в организме антарктического криля происходят другие процессы, поскольку относительное содержание триглицеридов и фосфолипидов остается практически постоянным, даже если содержание жира в организме варьируется в диапазоне от 2% до 10% на протяжении рыболовного/промыслового сезона. Это означает, что содержание фосфолипидов в сыром антарктическом криле может достигать 5%. Как известно, липиды, и, в частности, полярные липиды, такие как фосфолипиды, способны образовывать устойчивые эмульсии при проведении промышленной переработки согласно предшествующему уровню техники, которая включает этапы нагревания, перемешивания и разделения, например, при проведении гидролиза. Такие эмульсии обычно создают затруднения при разделении липидных и белковых фракций.
Таким образом, также имеется необходимость в разработке промышленного способа устранения проблем разделения, вызываемых образованием эмульсии при получении белковых концентратов из криля.
Также имеется необходимость в разработке универсального промышленного способа, который делает возможным как удаление фтора из перерабатываемого материала, содержащего криль, так и изменение содержания полярных липидов в материале, содержащем криль.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В патенте FR 2835703 (Заявитель: Techniagro, Изобретатель: Fanni, J. et al., от 15 марта 2002 г.) описан способ извлечения, применяемый для получения белкового гидролизата из источника, содержащего морепродукты, например, отходов филетирования и других отходов, содержащих морепродукты (например, моллюски). Способ, рассмотренный в патенте, включает этапы дробления, гидролиза, фильтрования и центрифугирования, но он не особенно пригоден для переработки криля и не решает проблемы удаления фторида из материала.
Следует отметить, что последовательность этапов любого способа переработки влияет на качество и состав готового продукта. Таким образом, упомянутый выше способ, предложенный Fanni, не позволяет получать материал требуемого качества и не подходит для удаления фторида из перерабатываемого материала.
Кроме того, способ, предложенный Fanni, не затрагивает проблем, связанных с высоким содержанием полярных липидов в перерабатываемом материале, и не позволяет решать такие проблемы.
В патенте EP 1417211 B1 (Neptune Technologies & Bioresources, Inc.) описана композиция, включающая определенный фосфолипид и определенный флавоноид, и применение этой композиции для получения медикамента, пригодного для лечения или предотвращения ряда заболеваний. Композицию получают из природного морского или водного источника, в том числе, из криля (Euphausia superba, антарктического криля, и Euphausia pacifica, атлантического криля), а также из криля, обитающего в Индийском Океане, в районах Архипелага Маврикий и острова Реюньон (Маскаренские острова) у острова Мадагаскар, западного побережья Канады, у берегов Японии, в заливе Святого Лаврентия и заливе Фанди, а также в других ареалах обитания криля. Описанный способ извлечения полезных фосфолипидов и флавоноидов представляет собой способ, включающий последовательную обработку ацетоном и спиртом после проведения исходного этапа размола/дробления. В этом случае также не было предпринято попыток удаления фторида из материала, и состав получаемого в действительности продукта, несмотря на то, что он содержит указанные фосфолипид и флавоноид, никоим образом не совпадает с составом продукта согласно настоящему изобретению, хотя бы по той причине, что способ согласно настоящему изобретению не включает экстракции ацетоном или спиртом, но включает ряд этапов механической обработки, применяемых для удаления твердого материала, содержащегося в криле, из исходной массы криля.
В патенте GB 2240786 (Korea Food Research Institute) рассмотрена проблема высокого содержания фторида в криле; так, для удаления фторида предложено пропускание электрического тока, создаваемого алюминиевыми электродами, через измельченный криль, но при этом не учтена проблема, связанная с удалением мелких частиц из материала, содержащего раздробленный криль; таким образом, несмотря на потенциальное решение проблемы удаления свободного фторида, возникают проблемы, связанные с удалением мелких частиц; кроме того, не учтен тот факт, что в мельчайших частицах оболочек, остающихся в электролизованном материале, остается достаточно большое количество фторида, находящегося в связанном состоянии.
В патенте US 5053234 (Anderson et al.) описан белковый продукт, получаемый способом, включающим этап размалывания, этап проведения гидролиза под действием протеолитических ферментов, этап дезактивации, включающий нагревание материала с одновременным получением при нагревании масла, этап просеивания (сортировки) для удаления из продукта воды, и последующий этап отделения масла с целью удаления масла, и получение готового продукта. В этом документе также не рассмотрено удаление фторида из материала.
СВЕДЕНИЯ. ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к промышленному способу переработки уловов криля, включающему множество этапов, позволяющих производить по существу полное удаление материалов щитка, панциря и оболочек на самых первых этапах, и, таким образом, по существу полное удаление фторида из материала, содержащего криль. С помощью способа также можно предотвратить сложности, возникающие при разделении фракций благодаря образованию эмульсий во время переработки сырья, содержащего большие количества фосфолипидов.
Способ согласно настоящему изобретению начинают осуществлять немедленно после приема улова криля на палубу. Важно, что способ согласно настоящему изобретению начинают осуществлять как можно скорее после приема улова криля на палубу, поскольку фторид начинает немедленно переходить/диффундировать из щитка и панциря в ткани и жидкости мертвого криля.
Применение термина "немедленно" в отношении начала осуществления способа согласно настоящему изобретению относится к периоду времени, протекающему с момента приема улова криля на палубу до начального измельчения криля (см. ниже). Этот период времени должен быть минимально возможным и предпочтительно не должен превышать 60 минут, более предпочтительно не должен превышать 30 минут, еще более предпочтительно не должен превышать 15 минут, и должен включать непосредственное перемещение улова криля из мешка/сети трала в подходящий измельчитель. Измельчитель материала, содержащего криль, может представлять собой традиционную протирочную машину, мельницу, размалывающую машину или шредер.
Сначала улов криля загружают в устройство для измельчения сырья, например, посредством протирки/размола/измельчения/резки. Температура проведения измельчения приблизительно равна температуре окружающей воды, т.е. составляет от -2 до +10°C, предпочтительно приблизительно от +0°C до +6°C, и измельчение может быть выполнено любым подходящим способом измельчения. Измельчение также традиционно выполняют при осуществлении уже известных способов переработки, и, согласно предшествующему уровню техники, измельчение создает определенные сложности, поскольку в этой операции получают большие количества осколков твердых оболочек и щитков криля, находящиеся в смеси размолотого материала, а также получают измельченную пасту с высоким содержанием фторида. Тем не менее, высокое содержание фторида является одной из причин, по которым материал, содержащий криль, перерабатываемый согласно предшествующему уровню техники, имеет ограниченное применение и не слишком подходит для использования в качестве пищевого продукта, корма или соответствующих пищевых или кормовых добавок, по сравнению с продуктами, получаемыми из других видов морепродуктов, например, океанической рыбы.
Согласно настоящему изобретению материал, содержащий криль, разделяют на частицы, размер которых позволяет проводить последующий этап разделения и не мешает проводить последующие этапы переработки.
Измельчение выполняют непрерывным способом, получая частицы размером до 25 мм, предпочтительно частицы размером 0,5-10 мм и более предпочтительно 1,0-8 мм. Распределение размера частиц представляет собой один из аспектов изобретения, поскольку фторид имеет тенденцию диффундировать из размолотого материала и смешиваться с остальным сырьем. Тем не менее, миграция фторида занимает определенное время и протекает не настолько быстро, чтобы затруднять проведение последующего этапа ферментативного гидролиза, при условии, что этап гидролиза выполняют в течение определенного промежутка времени и при оптимальных или близких к оптимальным условиях, таких как pH и температура, и необязательно при наличии дополнительных кофакторов, например, определенных ионов, тип которых зависит от типа применяемых ферментов.
Температуру измельченного материала согласно настоящему изобретению повышают до температуры, подходящей для последующего выполнения ферментативного гидролиза. После проведения этапа измельчения, для снижения продолжительности переработки и, следовательно, предотвращения диффузии фторида и получения материала для ферментативного гидролиза, температуру повышают с максимально возможной скоростью (в течение нескольких секунд, например, 1-300 секунд, более предпочтительно 1-100 секунд, еще более предпочтительно 1-60 секунд, наиболее предпочтительно 1-10 секунд).
Согласно настоящему изобретению, ферменты могут быть добавлены непосредственно в измельченный материал и/или вместе с водой, до, во время или после выполнения измельчения.
Согласно настоящему изобретению, до, во время или после измельчения, и до, во время или после нагревания измельченного материала добавляют экзогенные протеолитические ферменты (например, алкалазу, нейтразу и ферменты, полученные из микроорганизмов [Bacillus subtilis, Aspergillus niger и т.д.] или растительных видов). Добавляемый фермент (ферменты) могут представлять собой один фермент или смесь ферментов. Условия гидролиза должны соответствовать оптимальным гидролитическим условиям для добавляемого фермента (ферментов), и выбор оптимальных условий для выбранного экзогенного гидролитического фермента (ферментов) известен специалистам в данной области техники. Например, оптимальное значение pH для экзогенного фермента алкалазы составляет приблизительно 8, оптимальная температура составляет 60°C и продолжительность гидролиза составляет 40-120 минут. Выбор фермента или комбинации ферментов также должен способствовать снижению вероятности образования эмульсий, обусловленной высоким содержанием в сырье фосфолипидов.
Эффективное количество протеолитического фермента (ферментов) определяют после проведения оптимизации способа и состава продукта; это количество также зависит от эффективности конкретного выбранного коммерческого фермента или смеси ферментов. Характерное массовое количество коммерческих ферментов, выраженное как отношение их количества к массе измельченного сырья, предпочтительно составляет от 0,5% до 0,05%, более предпочтительно от 0,3% до 0,07% и наиболее предпочтительно от 0,2% до 0,09%. Известно, что свежевыловленный криль подвергается быстрому и неконтролируемому автолизу под действием эндогенных (природных) ферментов.
Цель добавления экзогенных ферментов состоит в регулировании и контроле разложения белкового материала, содержащегося в измельченном веществе, а также в ускорении гидролиза материала (см. ниже) с целью предотвращения миграции фтора из оболочки, панциря и щитков ракообразных, рассмотренного выше. Выбор фермента или комбинации ферментов очень важен для предотвращения образования эмульсии при переработке. Ферменты могут быть выбраны из экзо- и/или эндопептидаз. Если применяют смесь ферментов, то смесь также может включать одну или более хитиназу для облегчения последующей переработки хитинсодержащей фракции (фракций). При использовании хитиназ следует соблюдать осторожность, чтобы не усиливать отток фтора из оболочки/щитков/панциря криля в другие фракции. Тем не менее, поскольку отток фтора занимает некоторое время, предлагаемая ферментативная обработка может быть выполнена с соблюдением параметров, рассмотренных выше. Более подходящий альтернативный вариант с включением хитиназ в смесь ферментов при проведении начального этапа гидролиза представляет собой переработку отделенной хитинсодержащей фракции после проведения этапа разделения.
Ввиду важности предотвращения оттока фторида из размолотого материала, и, поскольку этот отток до некоторой степени стимулируется увеличением площади поверхности в результате измельчения, этап ферментативного гидролиза следует полностью выполнять в течение времени, составляющего 100 минут, предпочтительно 60 минут, наиболее предпочтительно 45 минут, с момента добавления эндогенного фермента (ферментов). Добавляемое количество фермента (ферментов) зависит от типа применяемого ферментативного продукта. В качестве примера можно отметить, что фермент алкалаза может быть добавлен в количестве, составляющем 0,1-0,5% масс, от массы сырья. Это следует принимать во внимание при добавлении эндогенных ферментов, поскольку добавление большего количества ферментов снижает продолжительность этапа гидролиза. Как указано выше, продолжительность этапа гидролиза представляет собой один из критичных параметров способа согласно настоящему изобретению, поскольку меньшая продолжительность гидролиза снижает продолжительность диффузии фтора из частиц оболочек, панциря и щитка ракообразных. Этап гидролитической ферментативной переработки предназначен для отделения мягких тканей криля от внешних оболочек, щитка и панциря.
После или во время проведения этапа гидролитической переработки, материал, содержащий криль, пропускают через устройство для удаления частиц, работающее на основе принципа гравитационного отделения, например, через отстойник. При проведении этапа разделения выполняют удаление мелких частиц, содержащих значительные количества фторида, из гидролизованного или гидролизующегося материала, содержащего криль. Отстойник работает при динамической нагрузке, составляющей от 1,000 до 1,800 g, более предпочтительно от 1,200 до 1,600 g, и наиболее предпочтительно от 1,300 до 1,500 g. При проведении этапа удаления частиц из белковой фракции криля, удаляют значительное количество фтора. Снижение количества фтора в пересчете на сухую массу, по сравнению с содержанием фтора в традиционно получаемой массе криля, которое обычно составляет 1,500 частей на миллион, может составлять до 80%, еще более предпочтительно до 85%, наиболее предпочтительно до 95%.
Ферментативный гидролиз может быть остановлен нагреванием гидролизующегося материала (инкубата) до температуры, превышающей 90°C, предпочтительно 92-98°C, и наиболее предпочтительно 92-95°C, до, во время или после проведения этапа разделения, при условии, что продолжительность гидролиза находится в указанном выше диапазоне. Гидролиз останавливают до, во время или после проведения этапа удаления мелких частиц, наиболее предпочтительно после проведения этапа удаления мелких частиц. В одном из примеров осуществления температура в отстойнике при проведении этапа удаления частиц, зависит от температуры, оптимально подходящей для действия фермента (в том случае, если этап ферментативного гидролиза останавливают нагреванием после проведения этапа отделения мелких частиц).
Как отмечено выше, содержание фтора в белковом материале криля, перерабатываемом в соответствии с предшествующим уровнем техники, ограничивает его применение, поскольку такой материал менее пригоден для использования в качестве пищевого продукта, или корма, или соответствующих пищевых или кормовых добавок; тем не менее, содержание фтора в материале удаленных оболочек не мешает дальнейшему разделению/очистке этой фракции. Из материала отделенных оболочек могут быть выделены такие материалы, как хитин, хитозан и астаксантин. Процедуры извлечения этих веществ известны в данной области техники. Кроме того, могут быть выполнены процедуры, применяемые для удаления фтора из отделенного материала оболочек, например, диализ, нанофильтрование, электрофорез или другие подходящие процедуры.
Гидролитический фермент (ферменты) подвергают деактивации. Деактивация может быть осуществлена различными способами, например, добавлением ингибиторов, удалением кофакторов (например, необходимых ионов, при помощи диализа), посредством термической инактивации или любых других средств деактивации. Предпочтительный способ включает термическую инактивацию, упомянутую выше, осуществляемую нагреванием белкового материала до температуры, при которой происходит денатурация и деактивация гидролитических ферментов. Тем не менее, при необходимости получения продукта, содержащего требуемые неденатурированные природные белки, выбирают другие средства деактивации гидролитических ферментов, отличные от нагревания.
Белковый материал, извлекаемый из отстойника, образует дефторированный инкубат и может быть разделен на следующие фракции: фосфолипидно-пептидный комплекс (ФЛПК) (английское обозначение: Phospholipids/Peptide Complex, соответствующее сокращение: РРС)), фракцию безжирового гидролизата, применяемую в качестве пищевой или кормовой добавки, и липидную фракцию, в основном состоящую из нейтральных липидов.
Фракция ФЛПК обогащена липидами и представляет собой однородную пасту, не содержащую отдельных частиц, где липиды равномерно суспендированы в белковом материале. Таким образом, она включает материалы, мало различающиеся по плотностям, что затрудняет ее разделение при помощи традиционных центробежных сепараторов и отстойников. В особенности это касается криля, вылавливаемого на протяжении второй половины промыслового сезона.
Применение обычных дисковых центробежных сепараторов не приводит к желаемому результату из-за необходимости проведения операций периодической разгрузки и очистки с использованием воды, которые нарушают конфигурацию зон разделения, способствуют образованию эмульсий в продуктах с высоким содержанием фосфолипидов и приводят к получению низких концентраций сухого вещества в ФЛПК. Разделение в стандартных отстойниках также неэффективно из-за низкой динамической нагрузки, короткой зоны разделения и перемешивания легкой и тяжелой фаз при выгрузке тяжелой фазы из устройства. Поэтому разделение белкового материала на субфракции предпочтительно выполнять в специально сконструированном горизонтальном отстойнике-центрифуге, имеющем удлиненную зону разделения, показанном на Фиг.1.
На Фиг.1 представлен специально сконструированный отстойник, включающий удлиненную зону разделения. Этот пример представляет собой горизонтальный отстойник-центрифугу FLOTTWEG SEDICANTER®.
Специально сконструированный отстойник по существу представляет собой отстойник-центрифугу, имеющую некоторые нововведения. В обычных отстойниках подаваемый материал направляют в резервуар через центральный питающий трубопровод, расположенный в середине зоны разделения. Подаваемый материал направляют в этот специальный отстойник с торца со стороны, противоположной выпускному отверстию (1). Это позволяет получать зону разделения/осветления (очистки) значительно большей протяженности по сравнению с обычными отстойниками и использовать всю доступную для разделения длину (2) установки. Мощность привода позволяет создавать высокие динамические нагрузки: 10000 g в небольших установках и от 5000 до 6000 g в установках с большой емкостью (производительностью), обеспечивая разделение очень мелких, плохо осаждающихся ФЛПК без образования эмульсии. Самой высокой динамической нагрузке концентрированный ФЛПК подвергается перед введением под направляющий элемент (3). Различные жидкие слои ФЛПК подвергаются постепенной концентрации, и под направляющим элементом может проходить только фракция ФЛПК, спрессовываясь под действием динамической нагрузки, после чего она выталкивается из установки (4). Повышение концентрации сухого вещества во фракции ФЛПК приблизительно до 27-30% повышает технологическую эффективность/надежность последующей переработки, а также экономическую эффективность сушки ФЛПК для получения муки, как с точки зрения выхода, так и с точки зрения производственных затрат. Эффективное разделение на этом этапе также важно для получения безжирового гидролизата без разрушения макромолекул и возможности концентрирования гидролизата испарением до конечной концентрации, превышающей 60%.
Содержание липидов во фракции ФЛПК в пересчете на массу сухого вещества отражает сезонные изменения содержания липидов в сырье и обычно составляет приблизительно 50%. Снижение содержания фтора во фракции ФЛПК в пересчете на массу сухого вещества по сравнению с коммерческой мукой криля предпочтительно составляет более 70%, более предпочтительно составляет более 75% и наиболее предпочтительно составляет более 80%.
Содержание сухого вещества во фракции концентрированного гидролизата (ФКГ) (английское обозначение: Concentrated Hydrolysate Fraction, соответствующее окращение: CHF) после разделения и после испарения предпочтительно превышает 45%, более предпочтительно превышает 50% и наиболее предпочтительно превышает 55%. Содержание липидов в ФКГ в пересчете на массу сухого вещества предпочтительно составляет менее 5%, более предпочтительно менее 4% и наиболее предпочтительно менее 3%. Снижение содержания фтора в ФКГ в пересчете на массу сухого вещества по сравнению с его содержанием в коммерческой муке из криля предпочтительно составляет более 85%, более предпочтительно составляет более 90%, наиболее предпочтительно составляет более 96%.
Поскольку ФКГ имеет низкое содержание липидов и низкую активность воды (aw<0,79), эта фракция может храниться при температуре ниже 4°C в течение более чем 12 месяцев, не проявляя признаков роста микроорганизмов или других признаков разложения продукта.
Поскольку окисление липидов в липидах, полученных из морепродуктов, протекает довольно быстро и во время хранения при низких температурах, способ согласно изобретению следует применять к свежевыловленному материалу, находящемуся на борту рыболовного судна. Фракция ФЛПК может быть заморожена, но, тем не менее, наилучший промышленный и экономически эффективный способ получения продукта, стабильного при хранении, состоит в высушивании фракции ФЛПК, предпочтительно способом мягкой сушки при низких температурах (при 0-15°C, например, при 1-10°C или 2-8°C) и в инертной атмосфере. Такой способ позволяет снижать окислительное воздействие на длинноцепочечные полиненасыщенные омега-3 жирные кислоты (ω-3 LCPUFA). Для описанной обработки также подходит способ лиофилизации, поскольку он позволяет избежать перегрева продукта. Кроме того, продукт с улучшенными качествами может быть получен вакуумной низкотемпературной (значения температуры находятся в вышеуказанном диапазоне) сушкой фракции ФЛПК с механическим удалением высушенного вещества.
Уникальный высушенный ФЛПК с низким содержанием фторида пригоден для получения фармацевтической продукции, потребления человеком, например, в виде нутрицевтических продуктов, ингредиентов пищевых продуктов, потребления человеком в целом, и в виде специальных кормовых ингредиентов.
Высушенный ФЛПК пригоден для дальнейшей переработки отдельных содержащихся в нем веществ, представляющих интерес, особенно после удаления воды. Это позволяет значительно упростить последующий этап экстракции и повысить его экономическую эффективность по сравнению с экстракцией сырого/размороженного материала.
Стабильность ФЛПК муки при хранении чрезвычайно высока, благодаря низкой начальной концентрации продуктов окисления в свежем улове. Муку из ФЛПК предпочтительно получают в инертной атмосфере и упаковывают в инертной атмосфере в упаковку, обеспечивающую недоступность для кислорода, что значительно увеличивает период хранения продукта.
ПРИМЕР
Фракцию массой 500 кг, отобранную от десяти тонн улова антарктического криля, немедленно (спустя не боле 20 минут после вылавливания) пропускали при температуре 1-2°C через ножевое устройство для резки, получая частицы размером 3-6 мм, после чего немедленно добавляли 500 литров пресной воды и алкалазу в количестве, составляющем 0,2% (масс.) от массы влажного криля, и затем нагревали до температуры 55-60°C.
Фермент оставляли реагировать в течение 45 минут при указанной температуре. После этого материал переносили в отстойник со следующими рабочими параметрами: температура: 90°C, динамическая нагрузка 1400 g, скорость подачи 1,2 тонн суспензии криль/вода/фермент в час, в котором происходило отделение фторсодержащих мелких частиц от жидкой белковой фракции, извлекаемой из отстойника. Затем для остановки ферментативного гидролиза и денатурации/агломерации нерастворимого белка и полярных липидов, направляемых на дальнейшее разделение, материал нагревали до температуры 93°C. После этого жидкую белковую фракцию немедленно транспортировали для проведения этапа разделения в специально сконструированный отстойник (Sedicanter), описанный выше, где производили отделение твердой фазы, содержащей нерастворимые белки, и концентрата полярных липидов (ФЛПК) от гидролизата.
После этого фракцию ФЛПК смешивали с пищевым ингибитором комкования, сушили в вакуумной сушилке с сушкой в тонком слое и упаковывали в атмосфере азота в воздухонепроницаемые мешки. Водорастворимую белковую фазу (гидролизат) и нейтральную липидную фазу направляли в сепаратор для отделения нейтральной липидной фазы от гидролизата. Масло хранили в воздухонепроницаемых контейнерах в атмосфере азота.
Гидролизат непрерывно подавали в испаритель мгновенного вскипания для проведения обезвоживания/концентрирования с образованием концентрированной фракции гидролизата (ФКГ), масса сухого вещества в которой составляла 55-70%, и хранили в воздухонепроницаемых контейнерах в атмосфере азота.
Характерный материальный баланс переработки сырого обезжиренного антарктического криля представлен ниже в Таблице 1.
| Таблица 1 | ||
| Материальный баланс переработки сырого обезжиренного антарктического криля | ||
| Фракция | Из 500 кг сырого криля | Масса сухого вещества во фракции |
| ФЛПК (фосфолипидно-пептиный комплекс) | 80 кг | 28% |
| Высушенный ФЛПК (содержащий ингибитор комкования) | 25 кг | 97% |
| Гидролизат | 770 кг | 6,1% |
| ФКГ (концентрированная фракция гидролизата) | 78 кг | 60% |
| Фторсодержащие мелкие частицы (фрагменты оболочек и панциря) | 45 кг | 40% |
| Нейтральные масла | <5 кг | 100% |
1. Способ удаления фтора из массы улова ракообразных, отличающийся тем, что ракообразных немедленно после вылова и при температуре, приблизительно равной температуре окружающей воды, измельчают, получая более мелкие частицы, и к измельченному материалу добавляют пресную воду и нагревают до температуры, оптимальной для добавления протеолитического фермента или ферментной композиции, и при этой температуре осуществляют реакцию добавляемого фермента (ферментов) в течение времени, составляющего не более 100 мин; гидролизованный материал направляют в разделительное устройство для отделения твердых веществ от перерабатываемого материала; выполняемое удаление фракции твердых веществ позволяет снижать содержание фтора в оставшемся белковом материале по меньшей мере на 85%; добавляемые (экзогенные) и природные (эндогенные) ферменты в гидролизуемом измельченном белковом материале подвергают деактивации до, во время или после удаления фракции твердых веществ из материала, подвергаемого ферментативной обработке.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в улове ракообразных содержатся высокие концентрации полярных липидов, например фосфолипидов.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ракообразных измельчают с образованием частиц, размер которых не превышает 25 мм.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что к измельченному материалу, полученному из ракообразных, добавляют пресную воду в количестве, составляющем от 0,5 до 1,5 от массы сырого материала, полученного из ракообразных.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура воды, применяемой при выполнении этапа измельчения ракообразных, находится в диапазоне от -2°С до +10°С, предпочтительно приблизительно от +0°С до +3°С.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что материал, полученный из ракообразных, измельчают до частиц, размер которых составляет 0,5-10 мм, более предпочтительно 1,0-8 мм.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что после проведения этапа измельчения добавление воды производят не позднее, чем спустя 20 с после окончания этапа измельчения.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в основе действия разделительного устройства лежит принцип гравитационного разделения, и устройство представляет собой, например, отстойник.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что протеолитический фермент или протеолитическую ферментную композицию оптимизируют для предотвращения образования эмульсии.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что твердые вещества отделяют под действием динамических сил в отстойнике, имеющем увеличенные зоны разделения/осветления (очистки), например, в отстойнике Sedicanter, который позволяет отделять медленно осаждающийся белковый материал, обогащенный фосфолипидами, без образования эмульсии.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что после проведения этапа измельчения, при выполнении этапа нагревания температуру повышают в течение секунд, например от 1 до 300 с, более предпочтительно от 1 до 100 с, еще более предпочтительно от 1 до 60 с, наиболее предпочтительно от 1 до 10 с.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что добавляемый фермент или ферментная композиция включает алкалазу и/или нейтразу, и/или ферменты, полученные из микроорганизмов (в частности Bacillus subtilis, Aspergillus niger) или растительных видов.
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что фермент подвергают деактивации не позднее, чем спустя 60 мин, наиболее предпочтительно не позднее, чем спустя 45 мин, с момента добавления фермента (ферментов).
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что фермент (ферменты) подвергают деактивации при повышении температуры, предпочтительно при повышении температуры до температуры, превышающей 90°С, предпочтительно 92-98°С, наиболее предпочтительно 92-95°С.
15. Способ по п.1, отличающийся тем, что ракообразное представляет собой криль, наиболее предпочтительно антарктический криль.
16. Фракция концентрированного гидролизата (ФКГ), получаемая способом по любому из пп.1-15, отличающаяся тем, что содержание сухого вещества в ФКГ после разделения и после испарения предпочтительно превышает 52%, более предпочтительно превышает 55% и наиболее предпочтительно превышает 59%, а содержание липидов в ФКГ в пересчете на массу сухого вещества предпочтительно составляет менее 5%, более предпочтительно составляет менее 4% и наиболее предпочтительно составляет менее 3%, и снижение содержания фтора в ФКГ в пересчете на сухую массу по сравнению с коммерческой мукой из криля предпочтительно составляет более 85%, более предпочтительно составляет более 90%, наиболее предпочтительно составляет более 96%.
17. ФКГ по п.16, отличающаяся тем, что ФКГ имеет низкое содержание липидов и низкую активность воды (aw<0,79).
18. Мука из фосфолипидно-пептидного комплекса (ФЛПК), получаемая способом по любому из пп.1-15, отличающаяся тем, что содержание липидов/фосфолипидов во фракции ФЛПК в пересчете на массу сухого вещества отражает сезонные изменения содержания липидов в сырье и составляет приблизительно 50%, а снижение содержания фтора во фракции ФЛПК в пересчете на массу сухого вещества по сравнению с коммерческой мукой криля предпочтительно составляет более 70%, более предпочтительно составляет более 75% и наиболее предпочтительно составляет более 80%.
