Способ производства гидролизата сывороточных белков

Изобретение относится к молочной промышленности. Способ включает приготовление водной смеси сывороточных белков из сухого концентрата нативных сывороточных белков и воды, содержащей от 5,0 до 6,0% сухих веществ, в том числе от 4,0 до 5,0% белка. Установление активной кислотности на уровне 10±0,1 ед. рН, нагревание до 65-67°С, внесение ферментного препарата Alcalase 2.4 L FG (Novozymes A/S, Дания) с активностью 2,4 AU/г в количестве 10±1 % от массы белка в смеси и проведение ферментативного гидролиза при температуре 65-67°С в течение 1-2 ч до получения массовой доли аминного азота в смеси 2,5-3,5%. Гидролизат охлаждают до температуры 40-45°С и разделяют на фильтрат и негидролизованный остаток путем ультрафильтрации на мембранах с порогом отсечения по молекулярной массе 20 кДа, поддерживая при фильтрации давление 0,15-0,25 МПа с постоянным возвратом получаемого концентрата на ультрафильтрацию. Полученный фильтрат пастеризуют путем нагрева до 68-69°С с выдержкой в течение 30 мин, охлаждают, концентрируют под вакуумом и высушивают способом распыления. Способ позволяет повысить биологическую и пищевую ценность продукта и улучшить его органолептические свойства. 6 ил., 4 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к молочной промышленности, в частности к получению очищенных гидролизатов сывороточных белков с высокой степенью гидролиза и низкой остаточной антигенностью, используемых при производстве широкого ассортимента диетических (лечебных и профилактических) продуктов питания, в том числе для детей и взрослых, страдающих пищевой аллергией.

Способ включает приготовление водной смеси сывороточных белков из сухого концентрата нативных сывороточных белков и воды, содержащей от 5,0% до 6,0% сухих веществ, в том числе от 4,0 до 5,0% белка, установление активной кислотности на уровне (10±0,1) ед. рН, нагревание до 65-67°С, внесение ферментного препарата Alcalase 2.4 L FG (Novozymes A/S, Дания) с активностью 2,4 AU/г в количестве (10±1) % от массы белка в смеси, проведение ферментативного гидролиза при температуре 65-67°С в течение 1-2 ч до получения массовой доли аминного азота в смеси 2,5-3,5%. Гидролизат охлаждают до температуры 40-45°С и разделяют на фильтрат и нефильтруемый высокомолекулярный остаток путем ультрафильтрации на мембранах с порогом отсечения по молекулярной массе 20 кДа, поддерживая при фильтрации давление 0,15-0,25 МПа с постоянным возвратом получаемого нефильтруемого остатка на ультрафильтрацию. Полученный фильтрат пастеризуют путем нагрева до 68-69°С с выдержкой в течение 30 мин, охлаждают, концентрируют под вакуумом и высушивают способом распыления.

Изобретение позволяет получить белковый гидролизат с высокой степенью гидролиза, с высокой биологической ценностью, обладающий сбалансированным аминокислотным составом, хорошими вкусовыми качествами и низкой остаточной антигенностью.

Полученный гидролизат характеризуется тем, что при изготовлении из концентрата сывороточных белков содержит лактозы менее 2%. Более 70% белкового материала сосредоточено во фракции низкомолекулярных пептидов и свободных аминокислот в диапазоне молекулярных масс менее 2,0 кДа. Изобретение позволяет повысить биологическую, пищевую ценность, органолептические свойства и качество полученного гидролизата с возможностью его использования в гипоаллергенных смесях и других продуктах функционального назначения.

Известны способы получения гидролизатов молочного белка с пониженной антигенностью, в том числе сывороточного, с помощью протеаз микробиального и животного происхождения.

Наиболее близким по техническому решению к заявляемому изобретению является способ, предусматривающий ультра- и диафильтрацию раствора сывороточных белков, приготовленного из сухого концентрата сывороточных белков, доведение полученного после ультра- и диафильтрации раствора концентрата сывороточных белков до массовой доли сухих веществ 4,8-5%, его пастеризацию с последующим ферментативным гидролизом при помощи ферментного препарата Flavourzyme 500 MG (Novozymes A/S, Дания) при фермент-субстратном соотношении 5% по массе, ультрафильтрацию полученного неочищенного гидролизата на мембранах с пропускной способностью по молекулярной массе 5 кДа и 2 кДа при постоянном возврате получаемого концентрата на ультрафильтрацию (Способ получения гидролизата сывороточных белков с высокой степенью гидролиза и гидролизат сывороточных белков с высокой степенью гидролиза: патент RU 2428047; №2010105819/10, заявл. 19.02.2010; опубл. 10.09.2011, бюл. №25). После чего полученный фильтрат первого прогона дополнительно очищают ультрафильтрацией на мембранах с пропускной способностью по молекулярной массе 5 кДа и 2 кДа, при постоянном возврате получаемого концентрата на ультрафильтрацию, и полученный фильтрат второго прогона, содержащий очищенный гидролизат, концентрируют обратным осмосом, затем сгущают, пастеризуют и сушат. Полученный гидролизат характеризуется тем, что он является безлактозным, и более 75% белкового материала сосредоточено во фракции низкомолекулярных пептидов в диапазоне молекулярных масс 0,5-2 кДа. Изобретение позволяет повысить биологическую, пищевую ценность, органолептические свойства и качество полученного гидролизата с возможностью его использования в гипоаллергенных смесях функционального назначения.

Недостатком данного метода является недостаточно высокий выход гидролизата и избыточно высокое содержание свободных аминокислот в нем. Ферментный препарат Flavourzyme является малоэффективным ферментным препаратом с точки зрения полноты переработки субстрата в гидролизат, о чем было указано в работе (Cheison Seronei Chelulei, Wang Zhang, Xu Shi-Ying. Multivariate strategy in screening of enzymes to be used for whey protein hydrolysis in an enzymatic membrane reactor // International Dairy Journal. - April 2007. Vol. 17. Issue 4. P. 393-402). В результате, выход гидролизата по указанному методу составляет не более 65%. Для достижения такого выхода продуктов гидролиза по данному методу требуется большая продолжительность процесса гидролиза (10-20 ч), что приводит к повышению трудоемкости и энергозатрат на производство гидролизата. Ферментный препарат Flavourzyme в процессе гидролиза высвобождает значительное количество свободных аминокислот, избыток которых в продукте повышает его осмолярность и ухудшает органолептические свойства. Для реализации технологии гидролизата по указанному методу требуется задействовать несколько ультрафильтрационных модулей с разным порогом отсечения по молекулярной массе (2, 5 и 20 кДа), что увеличивает капитальные вложения на подготовку производства и, как следствие, увеличивает стоимость выпускаемого продукта.

Целью данного изобретения является разработка способа производства гидролизата сывороточных белков с высокой степенью гидролиза, обладающего высокой биологической ценностью и улучшенными органолептическими свойствами при низкой стоимости, для изготовления которого не требуется сложных и дорогостоящих оборудования и материалов.

Технический результат заявляемого изобретения на способ производства гидролизата сывороточных белков с высокой степенью гидролиза и низкой остаточной антигенностью заключается в повышении биологической, пищевой ценности, улучшении органолептических свойств и стойкости в хранении получаемого гидролизата с высокой степенью гидролиза с возможностью его использования в гипоаллергенных смесях и других продуктов функционального назначения.

Технический результат достигается тем, что в способе производства гидролизата сывороточных белков с высокой степенью гидролиза и низкой остаточной антигенностью, предусматривающем приготовление водной смеси сывороточных белков из сухого концентрата нативных сывороточных белков и воды, установление оптимальной активной кислотности, нагревание смеси, внесение композиции ферментов, проведение ферментативного гидролиза, охлаждение, ультрафильтрацию полученного гидролизата, пастеризацию фильтрата, охлаждение, концентрирование и высушивание, согласно изобретению:

1. Для приготовления водной смеси сывороточных белков используют сухой концентрат нативных сывороточных белков, полученный ультрафильтрацией и диафильтрацией с сушкой распылением, с содержанием белков не менее 80%

2. Перед гидролизом готовят водную смесь сывороточных белков, содержащую 5,0-6,0% сухих веществ, в том числе 4,0-5,0% белков.

3. Устанавливают активную кислотность водной смеси сывороточных белков на уровне (10±0,1) ед. рН путем добавления раствора гидроокиси натрия, нагревают до 65-67°С и вносят ферментный препарат Alcalase 2.4 L FG (Novozymes A/S, Дания) с активностью 2,4 AU/г в количестве (10±1) % от массы белка в смеси.

4. Гидролиз ведут при температуре 65-67°С, без поддержания активной кислотности в течение 1-2 ч до получения массовой доли аминного азота в смеси 2,5-3,5%.

5. Полученный гидролизат охлаждают до температуры 40-45°С и разделяют на фильтрат и негидролизованный остаток путем ультрафильтрации на мембранах с порогом отсечения по молекулярной массе 20 кДа, поддерживая при фильтрации давление 0,15-0,25 МПа с постоянным возвратом получаемого концентрата на ультрафильтрацию.

6. Полученный фильтрат пастеризуют путем нагрева до 68-69°С с выдержкой в течение 30 мин, охлаждают, концентрируют на вакуум-выпарной установке до массовой доли сухих веществ 35-37% и высушивают на распылительной сушилке при температуре на входе 130-140°С и на выходе 80-85°С.

Заявляемый технический результат достигается в результате сочетания следующих трех условий:

1. Для получения гидролизата используется сывороточный белок.

Белки молочной сыворотки близки по своему составу к идеальному белку. Они содержат большое количество незаменимых аминокислот, в том числе аминокислот с разветвленной боковой цепью (лейцин, изолейцин и валин), что позволяет отнести сывороточные белки и их гидролизаты к ценным пищевым ингредиентам диетических (лечебных и профилактических) продуктов.

Биологическая ценность гидролизатов, получаемых из сывороточных белков, кроме высокого содержания незаменимых аминокислот, состоит также в наличии в них биологически активных пептидов, оказывающих антиокислительное, иммуномодулирующее и гипотензивное действие (Morifuji Massashi, Ishizaka Mihoko, Baba Seigo, Fukuda Kumiko, Matsumoto Hitoshi, Koga Jinichiro, Kanegae Minoru and Mitsuru Higuchi. Comparison of Different Sources and Degree of Hydrolysis of Dietary Protein: Effecton Plasma Amino Acids, Dipeptides, and Insulin Responces in Human Subjects // J. Agric. Food Chem. - 2010. Vol. 58. Issue 15. P. 8788-8797).

2. Для получения гидролиза используется ферментный препарат Alcalase 2.4 L FG.

Гидролизаты с высокой степенью гидролиза, как правило, содержат значительное количество свободных аминокислот. Это значительно снижает их органолептические свойства и биологическую ценность.

Водные растворы аминокислот обладают различными оттенками вкуса, которые можно характеризовать как отрицательные с точки зрения вкусовых качеств пищевых продуктов. Особенно выраженные отрицательные оттенки вкуса придают незаменимые аминокислоты, которыми богаты сывороточные белки. Термообработка гидролизата, традиционно применяемая после завершения гидролиза для инактивации ферментов, стимулирует реакции Майяра и Штрекера, которые приводят к образованию из свободных аминокислот нежелательных продуктов, снижающих биологическую ценность и ухудшающих вкус гидролизатов (Leksrisompong Pattarin P., Miracle R. Evan and Drake Mary Anne. Characterization of Flavor of Whey Protein Hydrolysates. // J. Agric. Food Chem. - 2010. Vol. 58. Issue 10. P. 6318-6327).

Увеличение количества свободных аминокислот увеличивает показатель осмотического давления гидролизата. Прием гидролизата с повышенным показателем осмотического давления приводит к раздражению стенок кишечника и, вследствие этого, к диарее. Особенно чувствительны к осмотической нагрузке на кишечник дети раннего возраста, которые являются основными потребителями гипоаллергенных продуктов.

Ферментный препарат Alcalase обладает значительной протеолитической активностью в отношении сывороточных белков и образует в результате их гидролиза значительное пептидов с разной длиной цепи при ограниченном количестве свободных аминокислот (Doucet Dany, Otter Don E., Gauthier Sylvie F. and Foegeding Allen E. Enzyme-Induced Gelation of Extensively Hydrolyzed Whey Proteins by Alcalase: Peptide Identification and Determination of Enzyme Specificity. // J. Agric. Food Chem. - 2003. Vol. 51. Issue 21. P. 6300-6308). Среди продуктов гидролиза в гидролизате, полученном с помощью Alcalase преобладают пептиды с разной молекулярной массой, количество свободных аминокислот в таком гидролизате значительно меньше, чем пептидов. В гидролизате, произведенном с помощь ферментного препарата Flavourzyme, наоборот, преобладают аминокислоты.

На фиг. 1, для сравнения, приведены диаграммы молекулярно-массового распределения азотистых фракций в гидролизатах, полученных с помощью ферментных препаратов Alcalase и Flavourzyme.

Относительное содержание отдельных азотистых фракций, определенное на основе диаграмм молекулярно-массового распределения фракций в гидролизатах, полученных с помощью ферментных препаратов Alcalase и Flavourzyme в табл. 1.

Свойство ферментного препарата Alcalase гидролизовать субстрат с образованием малого количества свободных аминокислот, позволяет получать гидролизат с низким показателем осмолярности и отсутствием значительных дефектов вкуса.

Ферментный препарат Alcalase обладает наибольшей протеолитической активностью при температуре свыше 55°С. Чувствительный к температуре бета-лактоглобулин при температуре между 55 и 70°С подвергается обратимой денатурации вследствие развертывания и потери вторичной структуры (Cheison Seronei Chelulei, Wang Zhang, Xu Shi-Ying. Multivariate strategy in screening of enzymes to be used for whey protein hydrolysis in an enzymatic membrane reactor // International Dairy Journal - April 2007. Vol. 17. Issue 4. P. 393-402). Результатом этого является высокая предрасположенность сывороточного белка к ферментативному гидролизу.

Фирма Novozymes A/S, производитель ферментного препарата Alcalase, указывает следующую зависимость активности Alcalase при гидролизе сывороточного белка от температуры гидролиза (Alcalase® Food Grade. В 318e-GB. Bagsvaerd. Denmark Novo Nordisk A/S, 1998) - см. фиг. 2.

Возможность осуществления гидролиза в температурном диапазоне 65-70°С в течении 1-2 часов дает дополнительный эффект в виде подавления жизнедеятельности микроорганизмов во время гидролиза. В частности, близкий по температурно-временным параметрам режим (30 мин при температуре 68°С) применяется при пастеризации молока в сыроделии (Скотт Р., Робинсон Р.К., Уилби Р.А. Производство сыра: научные основы и технологии. - СПб.: Профессия, 2005. С. 147).

Другим важным технологическим параметром процесса гидролиза является активная кислотность гидролизуемой смеси. Установлено, что наилучшим образом гидролиз сывороточного белка при помощи Alcalase происходит при активной кислотности среды 10 ед. рН. График, отображающий динамику расхода щелочи на поддержание постоянной активной кислотности при гидролизе, представлен на фиг.3. Количество затраченной щелочи пропорционально количеству карбоксильных групп пептидов и аминокислот, высвобожденных в результате гидролиза.

При более высоком значении активной кислотности среды обеспечивается наиболее полный переход исходного белка в продукты гидролиза. Однако, фактическая возможность увеличения дозы щелочи, вносимой в гидролизат в процессе ферментации для поддержания рН, ограничена, поскольку при избыточном количестве щелочи в гидролизате ухудшаются его органолептические показатели (табл. 2).

В соответствии с органолептическими показателями, предельно допустимая доза внесения NaOH в гидролизат составляет 2,5 г на 1 дм3 ферментационной смеси. Внесение щелочи в ферментативную смесь перед гидролизом на уровне 1,4-1,5 г/дм3 обеспечивало начальную активную кислотность ферментативной смеси на уровне 10,0-10,2 ед. рН.

Проведение гидролиза смеси с начальным 10,0 ед. рН при температуре 65-67°С, без поддержания уровня рН во время гидролиза, является достаточным, чтобы через 1-2 ч достигнуть степени гидролиза 17-20% и обеспечить выход гидролизата на уровне 70-75%. Форма молекулярно-массового распределения продуктов гидролиза в продукте через 1 и 2 ч гидролиза, приведена на фиг. 4.

Увеличение дозы внесения щелочи в гидролизат нежелательно также по той причине, что это приводит к увеличению содержания зольного остатка в продукте, что ухудшает вкус и повышает осмолярность продукта.

Содержание зольных веществ в отдельных молочных продуктах, в соответствии со справочником (Химический состав пищевых продуктов. Книга 1: Справочные таблицы содержания основных пищевых веществ и энергетической ценности пищевых продуктов / Под ред. проф., д-ра техн. наук И.М. Скурихина, проф., д-ра мед. наук М.Н. Волгарева - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ВО «Агропромиздат», 1987, 224 с.), приведено в табл.3.

Используемый в качестве сырья для изготовления гидролизата деминерализованный концентрат сывороточного белка содержит ~3% золы. С учетом количества щелочи, вносимой для установления начальной кислотности на уровне 10,0 ед. рН (1,4-1,5 г NaOH на 1 дм3 раствора сывороточных белков), содержание зольного остатка в сухом веществе гидролизата составляет 6,5-6,7%. Такое содержание зольного остатка в гидролизате допустимо, поскольку находится в пределах норм для молочных продуктов.

3. Для очистки гидролизата от нежелательных примесей используется ультрафильтрация

После завершения процесса гидролиза, гидролизат очищают при помощи ультрафильтрации на мембранах с пропускной способностью по молекулярной массе 20 кДа, при постоянном возврате получаемого концентрата на ультрафильтрацию.

Помимо очевидного результата в виде получения осветленного гидролизата, очищенного от нерастворимых в воде примесей, способ очистки гидролизата ультрафильтрацией дает ряд дополнительных преимуществ над способом очистки гидролизата путем фильтрации на бумажных фильтрах с использованием фильтр-пресса.

Применение ультрафильтрации гидролизата позволяет очистить его от примеси нежелательных водорастворимых веществ - остатков негидролизованного сывороточного белка и ферментов. Эффективное отделение сывороточных белков от сыворотки достигается с использованием мембран с порогом отсечения по молекулярной массе 20 кДа. Аналогичные мембраны могут быть использованы и для очистки гидролизата от остатков негидролизованных сывороточных белков.

Ферментный препарат Alcalase 2.4 L по составу представляет собой бактериальный фермент - субтилизин А, который обладает молекулярной массой около 27 кДа. Таким образом, для очистки полученного гидролизата от остатков препарата Alcalase 2.4 L вполне достаточно будет применения мембран с порогом отсечения по молекулярной массе 20 к Да.

В результате очистки гидролизата ультрафильтрацией от остатков негидролизованного сывороточного белка и фермента, становится ненужной жесткая температурная обработка гидролизата, необходимая для инактивации ферментов и перевода остатков негидролизованного сывороточного белка в нерастворимую форму. За счет этого сокращается образование побочных нежелательных примесей, обусловленных реакциями свободных аминокислот в продукте с остаточными количествами лактозы, солей и кислот, включая соединения Майяра, меланоидины, продукты карамелизации. Эти примеси придают продукту нежелательную окраску, ухудшают его вкус и снижают биологическую ценность.

Дополнительным эффектом от применения ультрафильтрации для очистки гидролизата, является удаление из гидролизата некоторой части пептидов с молекулярной массой более 1 кДа. В ходе исследований было установлено:

1) Образующиеся в результате гидролиза сывороточных белков пептиды с молекулярной массой более 1 кДа обладают горьким вкусом. При снижении содержания в гидролизате доли пептидов с молекулярным весом более 1 кДа, степень выраженности горького вкуса гидролизата понижается.

2) Мембраны задерживают некоторую часть продуктов гидролиза с меньшей молекулярной массой, чем номинальный порог отсечения мембраны по молекулярной массе, которые теоретически должны без препятствий проходить сквозь мембрану. В результате чего, при ультрафильтрации, часть пептидов массой более 1 кДа задерживается ультрафильтрационной мембраной. Количество горьких пептидов в очищенном гидролизате становится более низким, а вкус - менее горьким, в сравнении с исходным гидролизатом.

Форма молекулярно-массового распределения продуктов гидролиза в исходном гидролизате и гидролизате, прошедшем ультрафильтрацию на мембранах с порогом отсечения по молекулярной массе 20 кДа, приведена на фиг.5.

Относительное содержание отдельных азотистых фракций, определенное на основе диаграмм молекулярно-массового распределения в исходном и прошедшем ультрафильтрацию гидролизате сывороточных белков, приведено в табл. 4.

Вкус исходного гидролизата характеризуется как «чистый, горький, едва различимое гидролизатное послевкусие, не щелочной, не мылкий». Вкус фильтрата характеризуется как «мягкий, умеренно горький, без посторонних привкусов». Органолептическую оценку гидролизатов проводили на растворах с содержание 10% сухого вещества.

Степень горького вкуса в прошедшем фильтрацию гидролизате можно описать как горечь присущую чайной заварке низкой крепости. Вкус полученного гидролизата хорошо гармонирует с вкусоароматическими добавками с кофейным, шоколадным и цитрусовым вкусом.

Достоинством заявляемого способа в сравнении с прототипом является:

- более короткая продолжительность гидролиза: 1-2 ч против 10-20 ч в изобретении-прототипе, что снижает энергетические и трудовые затраты на выпуск гидролизата;

- обеспечение большего выхода гидролизата: 70-75% против 60-65% в изобретении-прототипе, что обеспечивает экономию сырья и снижает себестоимость производимого гидролизата;

- использование в качестве протеолического агента ферментного препарата Alcalase 2.4 L FG позволяет получить гидролизат с высокой степенью гидролиза, содержащий основную часть азотистых веществ во фракции пептидов, при незначительном содержании свободных аминокислот. Это обеспечивает низкую осмолярность гидролизата (282 ммоль/кг воды) и, потенциально, лучшие вкусовые характеристики, чем в изобретении-прототипе. При этом степень антигенности гидролизата, получаемого по заявленному способу, практически не отличается от степени антигенности гидролизата, получаемого по методу, указанному в патенте-прототипе (кратность снижения антигенности относительно интактного белка 65 000 и 100 000 соответственно);

- отсутствие необходимости в осуществлении контроля момента завершения гидролиза с привлечением сложного метода эксклюзионной хроматографии высокого давления;

- отсутствие необходимости в многократной фильтрации гидролизата;

- отсутствие необходимости в использовании нескольких ультрафильтрационных модулей с разной селективностью по молекулярной массе (2, 5 и 20 кДа). Вместо 3-х различных модулей, для очистки гидролиза от примесей негидролизованного белка и ферментов используется один модуль с селективностью по молекулярной массе 20 кДа.

Заявляемая совокупность признаков позволяет получить гидролизат сывороточных белков высокого качества: с высокой степенью гидролиза, обладающего низкой остаточной антигенностью и улучшенными органолептическими свойствами, что сравнимо или превосходит показатели прототипа.

Отклонение от заявляемых признаков в большую или меньшую сторону приводит к снижению пищевой и биологической ценности получаемого гидролизата, ухудшению его качества и органолептических свойств.

Технический результат достигается тем, что в заявляемом способе производства гидролизата с высокой степенью гидролиза, более 70% белкового материала сосредоточено во фракции низкомолекулярных пептидов в диапазоне молекулярных масс менее 2,0 кДа, содержание пептидов с диапазоном молекулярных масс 2,0-5,0 кДа не превосходит 20%, содержание пептидов с молекулярной массой более 5,0 кДа не превышает 2%.

Краткое описание чертежей

На фигуре 1 представлены диаграммы молекулярно-массового распределения азотистых фракций в вариантах гидролизатов сывороточных белков, полученных с использованием разных ферментных препаратов: А) ферментный препарат Flavourzyme, Б) ферментный препарат Alcalase.

На фигуре 2 представлена зависимость активности ферментного препарата Alcalase при гидролизе соевого и сывороточного белка от температуры гидролиза. Сплошной линией отмечена форма зависимости для соевого белка, пунктирной линией - форма зависимости для сывороточного белка.

На фигуре 3 представлена динамика расхода щелочи на поддержание постоянного уровня активной кислотности при гидролизе сывороточного белка с помощью ферментного препарата Alcalase.

На фигуре 4 представлена форма молекулярно-массового распределения в гидролизатах сывороточных белков, полученных при помощи ферментного препарата Alcalase при разной продолжительности гидролиза: А) 1 ч, Б) 2 ч. На чертеже отмечены: 1) фракция пептидов с молекулярной массой более 1 кДа, 2) фракция пептидов с молекулярной массой менее 1 к Да, 3) фракция свободных аминокислот.

На фигуре 5 представлена форма молекулярно-массового распределения в гидролизатах сывороточных белков, полученных при помощи ферментного препарата Alcalase: А) исходный гидролизат, Б) гидролизат прошедший фильтрацию на мембранах с порогом отсечения по молекулярной массе 20 кДа. На чертеже отмечены: 1) фракция пептидов с молекулярной массой более 1 кДа, 2) фракция пептидов с молекулярной массой менее 1 кДа, 3) фракция свободных аминокислот.

На фигуре 6 представлено молекулярно-массовое распределение азотистых фракций белкового гидролизата, полученного ферментативным гидролизом сывороточных белков ферментным препаратом Alcalase с последующей фильтрацией на мембране с селективностью по молекулярной массе 20 кДа.

Способ производства гидролизата сывороточных белков, обладающего низкой остаточной антигенностью и улучшенными органолептическими свойствами осуществляют следующим образом.

Сухой концентрат нативных сывороточных белков, содержащий 95% сухих веществ и не менее 80% белков, смешивают с водой в массовом соотношении 1:20-1:16,7 для получения смеси с массовой долей сухих веществ 5,0-6,0% (белков 4,0-5,0%). Устанавливают активную кислотность смеси на уровне (10,0±0,1) ед. рН путем добавления 20%-го раствора гидроокиси натрия и нагревают до 65-67°С. В подготовленную для гидролиза смесь вносят ферментный препарат Alcalase 2.4 L FG с активностью 2,4 AU/г в количестве (10±1) % от массы белка в смеси. Гидролиз ведут при температуре 65-67°С без поддержания активной кислотности среды в течение 1-2 ч до получения массовой доли аминного азота в смеси 2,5-3,5%. Гидролизат охлаждают до температуры 40-45°С и разделяют на фильтрат и негидролизованный остаток путем ультрафильтрации на мембранах с порогом отсечения по молекулярной массе 20 кДа, поддерживая при фильтрации давление 0,15-0,25 МПа с постоянным возвратом получаемого концентрата на ультрафильтрацию. Полученный фильтрат пастеризуют путем нагрева до 68-69°С с выдержкой в течение 30 мин, охлаждают до температуры 10-20°С, концентрируют на вакуум-выпарной установке при температуре 46-48°С и разрежении 0,92-0,94 Ати до массовой доли сухих веществ 35-37%, концентрат высушивают на распылительной сушилке при температуре на входе 130-140°С и на выходе 80-85°С.

Пример 1.

48,0 кг сухого концентрата нативных сывороточных белков молока, содержащего не менее 80% белков (КСБ-80), смешивают с 750,0 дм3 воды.

Смесь перемешивают до полного растворения сухого белкового концентрата. В белковую суспензию вносят 20%-й раствор гидроокиси натрия в количестве 5,6 дм3 для установления 10,0 ед. рН и подогревают до температуры 65°С. В подогретую белковую суспензию вносят 3,8 кг ферментного препарата Alcalase 2.4 L FG с активностью 2,4 AU/г. Ферментативный гидролиз ведут при температуре 67°С в течение 1 ч до накопления массовой доли аминного азота 3,0%. Гидролизат охлаждают до температуры 40-45°С и разделяют на фильтрат и негидролизованный остаток путем ультрафильтрации на мембранах типа GR61PP 20.000 MWCO (Alfa Laval Corporate АВ, Швеция) с порогом отсечения по молекулярной массе 20 кДа, поддерживая при фильтрации давление 0,15-0,25 МПа с постоянным возвратом получаемого концентрата на ультрафильтрацию.

Для увеличения выхода гидролизата в конце процесса ультрафилырации в концентрат добавляют умягченную воду, подогретую до 50°С. Остатки гидролизата вытесняют из установки водой до получения содержания сухого вещества в фильтрате 0,01%. Получают 784 дм3 фильтрата с содержанием сухих веществ 2,6%.

Полученный фильтрат пастеризуют путем нагрева до 68°С с выдержкой в течение 30 мин, охлаждают, концентрируют под вакуумом и высушивают способом распыления.

Фильтрат концентрируют на вакуум-выпарном аппарате при температуре 48°С и разрежении 0,92 Ати до массовой доли сухих веществ 37%. Получают 98,3 кг концентрата. Концентрат высушивают на распылительной сушилке при температуре на входе 140°С и на выходе 85°С. Масса сухого порошка гидролизата 34,5 кг.

Полученный продукт характеризуется следующими показателями:

Массовая доля влаги, % 5,5
Массовая доля общего азота, % 11,5
Массовая доля аминного азота, % 3,0
Массовая доля лактозы, % 1,8
Массовая доля зольного остатка, % 6,7
Активная кислотность (м.д. сухих
веществ 10%), ед. рН 6,9
Осмоляльность, ммоль/л воды 282
Остаточная антигенность менее 2×10-5

Распределение азотистых фракций по молекулярной массе в гидролизате, полученном по данному варианту осуществления изобретения, представлено на фиг. 6.

Способ производства гидролизата сывороточных белков, включающий приготовление водной смеси сывороточных белков, ферментативный гидролиз, охлаждение, фильтрацию, концентрирование и высушивание, отличающийся тем, что готовят водную смесь сывороточных белков из сухого концентрата нативных сывороточных белков и воды, содержащую от 5,0 до 6,0% сухих веществ, в том числе от 4,0 до 5,0% белка, активную кислотность смеси устанавливают на уровне (10±0,1) ед. рН, смесь нагревают до 65-67°С, вносят ферментный препарат Alcalase 2.4 L FG (Novozymes A/S, Дания) с активностью 2,4 AU/г в количестве (10±1) % от массы белка в смеси и проводят ферментативный гидролиз при температуре 65-67°С в течение 1-2 ч до получения массовой доли аминного азота в смеси 2,5-3,5%, после чего полученный гидролизат охлаждают до температуры 40-45°С и разделяют на фильтрат и негидролизованный остаток путем ультрафильтрации на мембранах с порогом отсечения по молекулярной массе 20 кДа с постоянным возвратом получаемого концентрата на ультрафильтрацию, пастеризуют полученный фильтрат путем нагрева до 68-69°С с выдержкой в течение 30 мин, охлаждают, концентрируют под вакуумом и высушивают способом распыления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к получению модифицированных белковых продуктов. Проводят модификацию некрахмальных полисахаридов и белкового комплекса сырья путем ферментативного гидролиза целлюлолитическими и протеолитическими ферментными препаратами с последующей его остановкой.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к получению модифицированных белковых продуктов. Проводят модификацию некрахмальных полисахаридов и белкового комплекса тритикалевой муки путем ферментативного гидролиза целлюлолитическими и протеолитическими ферментными препаратами с последующей его остановкой.

Группа изобретений относится к способу получения натурального говяжьего корригента и пищевой композиции, содержащей натуральный говяжий корригент. Способ включает: (a) ферментирование источника растительного белка грибами Aspergillus sp.

Изобретение относится к биотехнологии, пищевой промышленности и приготовлению кормов. Для получения гидролизата из шротов или жмыхов масличного сырья с концентрацией до 40% сухих веществ, а именно подсолнечника, сои, рапса, льна или технической конопли.

Группа изобретений относится к неочищенному ферментному препарату, способу его получения и применению указанного препарата. Предложен неочищенный ферментный препарат для гидролиза зернового продукта, полученный в процессе ферментации коджи в твердом состоянии.
Группа изобретений относится к гидролизату белкового субстрата, способу его получения и пищевому продукту, содержащему указанный гидролизат. Предложенный гидролизат белкового субстрата получают путем гидролиза субстрата, содержащего по меньшей мере один немолочный животный белок, бактериями пищевого качества, которыми являются Bacillus natto, в среде с содержанием соли менее 2 масс.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Измельчают шелуху гречихи, осуществляют гидролиз сырья раствором гидроксида натрия при соотношении их веса от 1:3 до 1:20.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Разводят пшеничный глютен в воде с гидромодулем не менее 1:1.
Изобретение относится к пищевой промышленности. .

Изобретение относится к области биохимии. .

Группа изобретений относится к пищевой, сельскохозяйственной, косметической и фармацевтической отраслям. Получают суспензию растительных белков, выбранных из группы, включающей гороховые белки, картофельные белки и кукурузные белки, с содержанием сухого вещества от 10 до 15%.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Казеин подвергают ферментативному гидролизу при температуре 50±1°С в течение 24 ч, соотношение концентрации фермента к концентрации субстрата-белка составляет 1:25.

Изобретение относится к области биохимии. .

Изобретение относится к молочной промышленности, в частности к получению очищенных гидролизатов сывороточных белков молока с высокой биологической ценностью, используемых при производстве широкого ассортимента гипоаллергенных продуктов питания для детей и взрослых, страдающих различными формами пищевой непереносимости.

Изобретение относится к пищевой промышленности. .
Изобретение относится к пищевой промышленности. .

Изобретение относится к пищевой промышленности и касается способа получения, а также применения комплекса из молочного и растительного белка. Способ получения комплекса по меньшей мере одного растительного белка и по меньшей мере одного молочного белка предусматривает получение композиции, содержащей по меньшей мере один растительный белок, получение композиции, содержащей по меньшей мере один молочный белок, и смешивание композиции, содержащей по меньшей мере один растительный белок, и композиции, содержащей по меньшей мере один молочный белок.

Изобретение относится к молочной промышленности. Способ включает приготовление водной смеси сывороточных белков из сухого концентрата нативных сывороточных белков и воды, содержащей от 5,0 до 6,0 сухих веществ, в том числе от 4,0 до 5,0 белка. Установление активной кислотности на уровне 10±0,1 ед. рН, нагревание до 65-67°С, внесение ферментного препарата Alcalase 2.4 L FG с активностью 2,4 AUг в количестве 10±1 от массы белка в смеси и проведение ферментативного гидролиза при температуре 65-67°С в течение 1-2 ч до получения массовой доли аминного азота в смеси 2,5-3,5. Гидролизат охлаждают до температуры 40-45°С и разделяют на фильтрат и негидролизованный остаток путем ультрафильтрации на мембранах с порогом отсечения по молекулярной массе 20 кДа, поддерживая при фильтрации давление 0,15-0,25 МПа с постоянным возвратом получаемого концентрата на ультрафильтрацию. Полученный фильтрат пастеризуют путем нагрева до 68-69°С с выдержкой в течение 30 мин, охлаждают, концентрируют под вакуумом и высушивают способом распыления. Способ позволяет повысить биологическую и пищевую ценность продукта и улучшить его органолептические свойства. 6 ил., 4 табл., 1 пр.

Наверх