способ получения обогащенной белком композиции из мышечной ткани животных и обогащенная белком композиция

Формула изобретения

1. Способ получения богатой белком композиции из мышечной ткани животных, практически свободной от мембранных липидов, при котором создают богатый белком водный жидкий раствор путем смешивания сырья из частиц указанной мышечной ткани животных с водной жидкой композицией с рН ниже примерно 3,5 для предотвращения разрушения белка указанной богатой белком композиции и достижения рН указанного раствора примерно от 2,5 до 3,5 при соотношении объема водной жидкости и веса ткани более чем 7:1, но менее чем 20:1; обрабатывают указанный богатый белком водный жидкий раствор центрифугированием с образованием ряда фаз, включая водную жидкую фазу, содержащую практически основную часть указанной богатой белком композиции из указанной мышечной ткани животных, и вторую фазу, содержащую указанные мембранные липиды; отделяют указанную водную жидкую фазу от указанной второй фазы, содержащей указанные мембранные липиды; регенерируют указанную водную жидкую фазу, содержащую указанную богатую белком композицию, способную к гелеобразованию.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанные частицы указанной мышечной ткани животных суспендированы в водном растворе, имеющем рН между примерно 5,0 и примерно 5,5.

3. Способ по любому из пунктов 1, или 2, отличающийся тем, что указанную богатую белком композицию регенерируют путем осаждения указанной композиции из указанного раствора после отделения от него указанных мембранных липидов.

4. Способ по пункту 3, отличающийся тем, что осаждение богатой белком композиции осуществляют путем повышения рН указанного раствора между, примерно, 5,0 и, примерно, 5,5 после отделения от него указанных мембранных липидов.

5. Способ по пункту 3, отличающийся тем, что включает стадию сушки указанной богатой белком композиции, регенерированной на стадии осаждения.

6. Способ по любому из пунктов 1 или 2, отличающийся тем, что включает стадию фракционирования указанной богатой белком композиции в указанном богатом белком водном жидком растворе после отделения от него указанных мембранных липидов.

7. Способ по любому из пунктов 1 или 2, отличающийся тем, что указанная мышечная ткань животного представляет собой рыбную мышечную ткань.

8. Способ по пункту 7, отличающийся тем, что указанная рыбная мышечная ткань представляет собой мышечную ткань пелагических рыб.

9. Способ по любому из пунктов 1 или 2, отличающийся тем, что указанная мышечная ткань животного представляет собой мышечную ткань цыпленка.

10. Способ по пункту 4, отличающийся тем, что рН повышают с помощью композиции, которая включает полифосфат.

11. Способ по любому из пунктов 1 или 2, отличающийся тем, что указанную водную жидкую композицию с рН ниже, чем, примерно, 3,5 создают с помощью лимонной кислоты.

12. Способ по пункту 3, отличающийся тем, что значение рН указанной богатой белком композиции повышают до нейтрального.

13. Способ по любому из пунктов 1, 2 или 4, отличающийся тем, что полученная богатая белком композиция, способная к гелеобразованию, содержит, по крайней мере, от, примерно, 18% вес. до, примерно, 30% вес. саркоплазматического белка от общего веса белка.

14. Способ по любому из пунктов 1, 2 или 5, отличающийся тем, что ионная сила богатого белком водного жидкого раствора меньше примерно 200 миллимоль.

15. Способ по любому из пунктов 1, 2 или 3, отличающийся тем, что нейтральную липидную фазу также отделяют от указанной водной жидкой фазы.

16. Богатая белком композиция, полученная из мышечной ткани животных по способу согласно п.1, содержащая миофибриллярные белки, практически свободные от животных мембранных липидов, причем указанные белки способны к гелеобразованию.

17. Композиция по пункту 16, отличающаяся тем, что содержит саркоплазматические белки в количестве, по меньшей мере, примерно, от 8% вес. до, примерно, 30% вес. от общего веса белка.

18. Композиция по пункту 16, представляющая собой водный раствор, имеющий значения рН между, примерно, 2,5 и, примерно, 3,5.

19. Композиция по пункту 16, представляющая собой богатую белком гелеобразную композицию.

20. Композиция по пункту 16, представляющая собой богатую белком твердую композицию.

21. Композиция по любому из пунктов 16, 17, 18, 19 или 20, отличающаяся тем, что указанная мышечная ткань животного представляет собой рыбную мышечную ткань.

22. Композиция по пункту 21, отличающаяся тем, что указанная рыбная мышечная ткань представляет собой мышечную ткань пелагических рыб.

23. Композиция по любому из пунктов 16, 17, 18, 19 или 20, отличающаяся тем, что указанная мышечная ткань животных представляет собой мышечную ткань цыпленка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу регенерации белка из мышц животных и к получаемому таким образом продукту. Более конкретно, изобретение относится к способу регенерации мышечных белков животных и к получаемому таким образом белковому продукту.

В настоящее время наблюдается интерес к расширению применения мышечных белков в качестве пищевого продукта, что связано с их функциональными и пищевыми свойствами. Лучшее использование этих веществ было бы особенно важно в связи с низкой стоимостью сырья, которое в настоящее время почти или совсем не применяется в пищу человека. Это сырье включает жирную пелагическую рыбу и отделенную от кости мышечную ткань рыбы и продукты переработки домашней птицы. Однако использованию этих продуктов мешает потеря белками функциональных свойств в процессе обработки,

неустойчивость продукта вследствие окисления 10 липида и неприятные свойства, такие как темный цвет, сильный запах, непривлекательный вид и плохая структура. По мнению большинства занимающихся изучением пищи ученых функциональные свойства белков представляют собой растворимость, способность удерживать воду, гелеобразование, способность связывать жиры, способность стабилизировать пену и эмульгирующие свойства. Были затрачены значительные усилия, чтобы получить белковый концентрат из недостаточно используемых видов рыб. Эти усилия дали очень ограниченный результат. В одном случае необходимо было удалять жиры экстракцией органическим растворителем для стабилизации продукта. Это не только дорого и требует регенерации растворителя, но и вызывает серьезную проблему разрушения функциональных свойств белка. В качестве пищевой добавки он не может конкурировать по стоимости с соевым белком, а низкие значения его устойчивости и связывания с водой не дают возможности добавлять его в качестве функционального компонента во многие продукты.

В другом случае белковые концентраты из мышечной ткани, особенно рыб, получали гидролизом. Этим путем улучшаются некоторые функциональные свойства, в частности растворимость, что дало возможность использовать его в готовых супах. Однако при таком подходе также нарушаются другие функциональные свойства, такие как способность к гелеобразованию. Сырье, которое может быть использовано для этих продуктов, ограничено вследствие чувствительности жиров к нежелательному окислению. Таким образом, в настоящее время умеренный успех достигнут только в отношении довольно дорогой нежирной белой рыбы в качестве источника животного белка.

Единственным способом, в котором был достигнут некоторый успех в стабилизации белковой пищи, явился способ получения "сурими" ("surimi"). Этот процесс первоначально применяли для рыбы, хотя были некоторые попытки получить сурими-подобный продукт из другого сырья, такого как бескостная измельченная домашняя птица. При получении сурими мышцы измельчаются и промываются переменным количеством воды переменное количество раз. Это определяется местоположением установки и заданным продуктом из конкретных видов. Количество используемой воды может быть от низкого, т.е. около 2 частей воды на одну часть рыбы, до примерно 5 частей на 1 часть рыбы; в типичном случае используются 3 части воды на 1 часть рыбы. Число промываний может варьироваться в основном от 2 до 5, опять же в зависимости от сырья, заданного продукта и наличия воды. От 20 до 30% белков из мышц рыб солюбилизуется при промывании измельченных мышц водой. Эти растворимые белки, известные как белки саркоплазмы, обычно не регенерируются из промывных вод процесса. Эта потеря является нежелательной, так как белки саркоплазмы полезны в качестве пищи. Промытый измельченный продукт, содержащий твердый белок, затем используют для приготовления белкового геля. Первоначально это было применено для получения "камабоко" ("kamaboko") в Японии. Камабоко представляет собой популярную рыбную колбасу, приготовленую из промытой измельченной рыбы, нагретой до желеобразного состояния.

В настоящее время полагают, что для предотвращения денатурации белков необходимо добавлять криопротекторы в промытую измельченную рыбу перед замораживанием. Обычно смесь для криозащиты содержит около 4% сахарозы, около 4% сорбита и около 0.2% триполифосфата натрия. Эти компоненты замедляют денатурацию белков в процессе замораживания, хранения в замороженном состоянии и оттаивания. Сурими высокого качества обычно получают только из нежирной белой рыбы. Было предпринято много усилий для того, чтобы определить, как приготовить качественный продукт из пелагических жирных видов рыбы с темным мясом. Как обсуждалось выше, эти виды в качестве источника белка имеют ограничения, вызванные устойчивостью к окислению жира, цветом, слабой способностью к гелеобразованию, низкими выходами и необходимостью использовать очень свежее сырье. В наиболее успешном японском способе получения сурими из темной рыбы теряется около 50-60% общего белка из мышечной ткани. Могут существовать также проблемы цвета и устойчивости жира.

Cuq et al, Journal of Food Science, стр. 1369-1374 (1995) предложили получать съедобную упаковочную пленку из миофибриллярных белков рыб. В процессе получения пленок белок, промытый водой, измельченной рыбы солюбилизуется в растворе водной уксусной кислоты при рН 3.0 до конечного содержания 2% белка. Эта композиция имеет достаточно высокую вязкость из-за применения уксусной кислоты, так что мембраны не могут быть отделены по способу данного изобретения. Вязкость этих растворов была дополнительно повышена добавлением 35 г глицерина на 100 г сухого вещества для того, чтобы получить растворы достаточно высокой вязкости для образования пленок. Эти композиции содержат недостаточно большое количество воды для того, чтобы избежать образования раствора с высокой вязкостью или геля. Таким образом нежелательные не-белковые фракции, включая липиды мембран, которые влияют на качество продукта, не могут быть удалены из белковой фракции. Кроме того, прменение уксусной кислоты придает сильный запах продукту, что может резко ограничить его применение для пищевых веществ.

Shahidi and Onodenalore, Food Chemistry, 53 (1995) 51-54 предложили подвергать бескостную целую тушку мойвы промывке водой с последующей промывкой 0.5% хлористым натрием, а затем бикарбонатом натрия. Несколькими промываниями, включая применение бикарбоната натрия, может быть удалено более 50% мышечных белков. Практически все белки саркоплазмы должны быть удалены. Остатки дополнительно промывали для удаления остаточного бикарбоната. Промытое мясо затем суспендировали в холодной воде и нагревали при 70°С в течение 15 минут. Этого нагревания достаточно, чтобы "приготовить" рыбные белки, таким образом денатурируя их и снижая или устраняя их функциональные свойства. Дисперсию центрифугировали при 2675×g в течение 15 минут и белок в надосадочной жидкости определяли при рН между 3.5 и 10.0. Дисперсию необходимо нагревать при 100°С для того, чтобы уменьшить вязкость. Уменьшенная вязкость, однако, была еще намного выше, чем достигается способом по данному изобретению. Суспензии, образовавшиеся по способу Shahidi и Onodenalore, были достаточно концентрированными так, что липиды мембраны не могли быть отделены от белка центрифугированием.

Shahidi and Venugopal, Journal of Food Chemistry 42 (1994) 1440-1448 описывают способ, в котором атлантическую сельдь подвергали промыванию водой с последующим промыванием бикарбонатом натрия. Опять же при этом способе удаляется более 50% белков мышц, включая белки саркоплазмы. Промытое мясо затем гомогенизировали при рН, варьируемом между 3.5 и 4.0 с помощью уксусной кислоты. Как упомянуто выше, уксусная кислота дает суспензию с высокой вязкостью в этих условиях и не позволяет отделить липиды мембраны от белков центрифугированием. Кроме того, существует проблема запаха летучей уксусной кислоты.

Venugopal and Shahidi, Journal of Food Science, 59, 2 (1994) 265-268, 276 также описывают способ обработки измельченной атлантической макрели, суспендированной в воде и ледяной уксусной кислоте при рН 3.5. Этот способ дает продукт, который является слишком вязким, чтобы можно было отделить липиды мембраны от белка центрифугированием. Здесь также возникают проблемы, связанные с запахом уксусной кислоты.

Shahidi and Venugopal, Meat Focus International, October 1993, стр. 443-445 описывают способ получения гомогенизированной сельди, макрели или мойвы в водных средах с низким, около 3.0, значением рН. Сообщалось, что уксусная кислота уменьшает вязкость дисперсий из сельди, увеличивает вязкость дисперсий из макрели, образуя гель, и высаживает дисперсии мойвы. Все эти препараты первоначально были промыты бикарбонатом натрия, который вымывает значительную часть белка, включая белки саркоплазмы. Не описывалось стадии способа, которая позволила бы отделить белки от липидов мембраны.

В соответствии с этим было бы желательным найти способ регенерации большой части имеющегося белка мышц животных. Было бы также желательно найти способ, который позволяет использовать источники мышечного белка, которые в настоящее время недостаточно используются как пищевые источники, такие, как рыба с высоким содержанием насыщенных и ненасыщенных жиров. Более того, было бы желательным найти такой способ, которым бы извлекался, по существу, весь белок пищевого сырья. Кроме того, было бы желательно найти такой способ, который дает устойчивый, функциональный белковый продукт, особенно пригодный для употребления его человеком.

Краткое описание изобретения

Данное изобретение основано на недавно открытых нами свойствах миофибриллярных белков мышечных тканей, которые допускают их обработку при низких значениях рН, ниже примерно 3.5. Мышечную ткань (рыбы или мяса) разрушают с образованием частиц, таких, в которых при измельчении или гомогенизации с достаточным количеством воды и при соответствующем рН солюбилизуется в значительной степени, предпочтительно практически весь, имеющийся белок и уменьшается вязкость, что делает возможным легкое отделение нерастворимых веществ от солюбилизированной композиции. Солюбилизация проходит при низком рН, ниже примерно 3.5, но не настолько низком, чтобы вызвать значительную деструкцию белков, предпочтительно между примерно 2.5 и примерно 3.5. Этот способ отличается от традиционного способа тем, что миофибриллярные белки никогда не солюбилизируются в традиционном процессе. При традиционном способе миофибриллярные белки просто промываются водой или слегка подщелоченной водой для удаления водорастворимых веществ, что ведет к потере качества продукта. К сожалению, при таком обычном способе также удаляются белки саркоплазмы.

В возможной, но необязательной форме воплощения данного изобретения разрушенную мышечную ткань можно смешать с водным раствором, достигая рН между примерно 5.0 и примерно 5.5; из полученной при этом суспензии частиц мышцы легче солюбилизировать белки на последующей стадии при низком рН, так как получается раствор с достаточно низкой вязкостью, т.е. не-гель, так что его можно легко обрабатывать. Проводя необязательную предварительную стадию при рН 5.5, получают гомогенную суспензию, характеризующуюся тем, что белок не поглощает избыточного количества воды. Таким образом для достижения заданного рН на последующей стадии солюбилизации требуется меньшее количество воды.

По способу данного изобретения другие необязательные стадии могут включать, если нужно, предварительное удаление некоторого количества темных мышц. Альтернативная необязательная стадия представляет собой стадию первоначального удаления избытка масла из измельченной мышцы центрифугированием или под давлением до добавления воды и кислоты. После солюбилизации мышечных белков они центрифугируются при адекватном усилии, чтобы высадить мембраны ткани и заставить не-мембранные липиды всплыть наверх результирующей композиции, где они могут образовать слой. Эти липиды могут быть удалены, а обогащенная белком надосадочная фракция регенерирована, например, декантацией.

Регенерированная надосадочная жидкость затем обрабатывается для осаждения белков, такими приемами, как повышением рН до между, примерно, 5.0 и, примерно, 5.5, добавлением соли, сочетанием добавления соли и увеличения рН, добавлением соосадителя, такого как полимер полисахарида, или ему подобного, для регенерации белкового продукта, содержащего миофибриллярные белки и значительную часть белка саркоплазмы первоначальных белков мышечной ткани в пищевом продукте из первоначальной мышечной ткани. Белковый продукт практически не содержит белок мембраны, присутствующий в первоначальном пищевом продукте из животной ткани. Эти белки оболочки содержатся в осадке, образующемся на стадии центрифугирования, представленной выше. Практическое отсутствие белков мембраны в продукте по данному изобретению отличает его от имеющихся в настоящее время способов, которые производят продукты, содержащие значительное количество первоначального белка мембраны в первоначальном продукте из животной ткани.

В альтернативном способе может не проводиться стадия осаждения для регенерации белкового продукта. Белковый продукт можно обрабатывать непосредственно без повышения его рН, высаживанием солью и сушкой аэрозолем, например, в кислых пищевых продуктах. Или же богатый белковый раствор с низким рН можно обработать для улучшения его функциональных свойств, например, с помощью кислого протеолитического фермента или фракционированием белка.

Осажденная белковая композиция, регенерированная в условиях повышенного рН, может быть далее обработана для получения пищевого продукта. Такая дополнительная обработка может включать лиофилизацию, замораживание с или без добавления криопротекторного соединения и с или без повышения рН или желирования повышением рН.

Краткое описание фигур

Фиг.1 - общая схематическая диаграмма, иллюстрирующая способ по данному изобретению.

Фиг.2 - схематическая диаграмма традиционного способа, известного из уровня техники.

Фиг.3 - схематическое изображение улучшенного традиционного способа, известного из уровня техники.

Фиг.4 - изображение предпочтительного варианта способа по данному изобретению.

В соответствии с данным изобретением разрушенная с образованием частиц измельчением, гомогенизацией и тому подобное, на предварительной необязательной стадии, мышечная ткань животного источника белка измельчается и смешивается с водной жидкостью при рН ниже, примерно, 3.5 и при таком соотношении объема водной жидкости к весу ткани, при котором образуется водная композиция, вязкость которой не является нежелательно высокой, ибо это затрудняет отделение соответствующих мембран от белка. В типичном случае соотношение объема водной жидкости к весу ткани больше, чем примерно 7:1, предпочтительно больше, чем 9:1. При соблюдении этих условий рН и соотношения объема водной жидкости к весу ткани белковый компонент ткани растворяется в водной среде, при этом избегается гелеобразование композиции на этой стадии или на последующей стадии разделения. рН не должен быть слишком низким, чтобы разрушить значительную часть белка за время пребывания белка в растворе, т.е. ниже примерно рН 1.0. Денатурация и гидролиз белка также зависят от температуры и времени нахождения в растворе, так как увеличение температуры и времени нахождения в растворе ускоряет денатурацию и гидролиз белка. Следовательно, желательно понизить температуру раствора и время нахождения белка в растворе, особенно, когда понижается рН раствора белка, достигая значения, например, 2.0 или ниже. Водная композиция также может содержать компоненты, которые не разлагают или гидролизуют белки в растворе, такие как соли, например, хлористый натрий и тому подобное. Ионную силу раствора нужно поддерживать ниже примерно 200 мМ для того, чтобы избежать осаждения белка.

Раствор белка с низким рН обрабатывали, например, центрифугированием для того, чтобы отделить нерастворимые вещества, включая липиды, жиры, масла, кости, кожу, ткани оболочки и тому подобное, и при этом образуется белковый водный раствор с низким рН. Это отделение приводит к устойчивости регенерированного белка, особенно вследствие того, что он свободен от мембранных липидов. Этот белковый раствор с низким рН отличается от первоначальной белковой композиции с низким рН тем, что практически основная часть белка остается в растворе и не образует гель даже при центрифугировании, так что нерастворимые примеси могут быть отделены от белка. Эти нерастворимые примеси включают мембранные липиды, которые сами разлагаются и делают продукт неприемлемым. Если применяют центрифугирование как способ отделения и соотношение веса ткани к объему водной жидкости составляет ниже примерно 1:20, то композиция в результате центрифугирования обычно разделяется на четыре фазы: при этом вверху находится легкая фаза, содержащая нейтральные липиды; водная жидкая фаза, содержащая практически основное количество белков; фаза в виде осадка или гранул, содержащая твердые вещества кости, кожу, мембрану клеток и липиды мембраны. Четвертая фаза, расположенная между жидкой фазой и твердой, образует гелеобразную фазу, содержащую практически малое количество белков в виде белковых включений. Эта гелеобразная фаза может быть регенерирована и пущена в цикл вверх или вниз в процессе для возвращения захваченного белка. Если используют белковые композиции, в которых соотношение веса ткани и объема водной жидкости выше примерно 1:20, этот гелеобразный слой не образуется и практически весь белок находится в водной жидкой фазе.

На необязательной предварительной стадии разрушенная мышечная ткань животного смешивается с кислым водным раствором до рН от, примерно, 5.0 до, примерно, 5.5. Затем рН смеси понижали кислотой, как описано выше, для того, чтобы солюбилизовать белки. Было найдено, что эта предварительная стадия смешивания дает белковые растворы с пониженной вязкостью на стадии обработки при низком рН, описанной выше, и, следовательно, обеспечивает легкость процесса отделения нерастворимых веществ от растворимого белка.

На этой стадии солюбилизованная композиция может быть фракционирована, чтобы регенерировать особенно нужную белковую фракцию, если это требуется, с помощью хроматографии по размеру молекул или другими способами, основанными на свойствах белков, иных, нежели размер молекул, так как вещества солюбилизуются в растворе с низкой вязкостью. Или же белок в растворе можно дегидратировать, например, распылительной сушкой, которая дает функциональный белок для применения в кислых пищевых продуктах, таких как приправы к салату, майонез, желе или в качестве пищевых добавок к фруктовым сокам, газированной воде и тому подобное. На этой стадии процесса дается достаточное время, чтобы обработать растворенные белки кислыми протеазами, если нужно модифицировать белки для заданного улучшения функциональных свойств. При низком рН может произойти протеолиз в незначительной степени. Этот протеолиз зависит от времени, температуры и конкретного значения рН.

рН регенерированной богатой белком надосадочной жидкости может быть доведен до значения, при котором осаждается практически весь белок. Это значение рН меняется в зависимости от животного источника белка и обычно составляет между, примерно, 5.0 и, примерно, 5.5; более обычно между, примерно, 5.3 и, примерно, 5.5. Белок может быть снова регенерирован центрифугированием или с помощью полимерного осадителя, например, полисахарида, или сочетанием этих методов и тому подобное. Регенерируются не только все миофибриллярные и цитоскелетные белки, но и растворимые белки саркоплазмы, которые были предварительно растворены при пониженном, ниже, примерно, 3.5 рН, также высаживались при повышении рН до между, примерно, 5.0 и, примерно, 5.5 из фракции. Такая регенерация белков саркоплазмы не наблюдалась, когда непосредственно уменьшали рН образца до, примерно, 5.5 и центрифугировали. Необходимо достичь условий низкого рН и затем вернуться к рН, при котором достигается осаждение белка, для предотвращения потерь белка. Если предварительно не достичь низкого значения рН, то потеря белка обычно составляет, примерно, от 20% до, примерно, 30% исходного пищевого белка, прежде всего, за счет потери белка саркоплазмы. Осажденный белок отделяют от находящихся в воде композиций, которые содержат растворимые примеси, такие как низкомолекулярные метаболиты, сахара, фосфаты и/или нуклеотиды. Или же осаждения белков достигают высаживающими полимерами, такими как полисахариды, заряженные полимеры, гидроколлоиды морского происхождения, включая альгинаты или караген, как индивидуально, так и в сочетании с центрифугированием. Хотя заявители не намерены связывать себя конкретной теорией в поддержку недоказанной регенерации белка, эта повышенная степень регенерации может быть вызвана либо молекулярными изменениями в белках саркоплазмы, вследствие чего они становятся нерастворимыми при этом рН, либо они могут легче связываться с миофибриллярными и цитоскелетными белками вследствие молекулярных изменений в последних. Или же создаются условия для того, чтобы у миофибриллярных и цитоскелетных белков было больше сайтов связывания с белками саркоплазмы.

Скорость, с которой достигается рН оптимального осаждения, влияет на природу ассоциации уловленных белков. Быстрое изменение рН при непосредственном добавлении основания может дать агрегаты белков, тогда как медленное изменение рН, например, такое, которое достигается при диализе, дает возможность белкам специфически связываться с белками, с которыми они обычно ассоциированы в фибриллы.

Любая кислота, которая не загрязняет нежелательно конечный продукт, может быть применена для снижения рН, например, органические кислоты, включая лимонную кислоту, малеиновую кислоту, винную кислоту и тому подобное, или минеральные кислоты, такие как соляная кислота, или серная кислота, или подобная им, или их смесь. Лимонная кислота, имеющая наиболее благоприятствующие значения kPa, является предпочтительной кислотой для этого процесса. Достаточное количество лимонной кислоты обеспечивает адекватную буферную емкость при рН 3 и рН 5.5, а затем можно использовать соляную кислоту для уменьшения рН до заданной точки. Кислоты, обладающие значительной летучестью, что вызывает неприятный запах, такие как уксусная или масляная кислоты, нежелательны. Кроме того, кислота должна действовать, уменьшая вязкость содержащего белок продукта так, чтобы составляющие мембраны можно было отделить от белка. Подобным образом любое из нескольких оснований может быть использовано для повышения рН. Предпочтительно добавлять полифосфат, так как он действует также как антиоксидант и улучшает функциональные свойства белков мышц.

Осажденный белок можно, но не обязательно, обрабатывать многими путями. Например, его рН можно повысить до нейтрального, добавить криопротекторы и заморозить, чтобы получить типичное сурими. Сурими, приготовленные этим способом, имеют прекрасные качества, так как лишены запаха от окисления липида. Величина растяжения (мера качества белка) была высокой: 2.8 и 2.6 для светлых мышц трески и макрели, соответственно, как источников животного белка. В продукте мало или совсем нет липида. Удивительным является то, что цвет продукта из макрели также очень хорош, как и у сурими, приготовленного из нежирной белой рыбы, с индексом белизны, по крайней мере, примерно 75. Например, сурими, приготовленное из светлых мышц макрели, имеет индекс белизны 78.3, точно соответствует сорту АА. Или же осажденный белок может быть дегидратирован после добавления агентов, применяемых в настоящее время в процессе приготовления сурими, таких как крахмалы, для предотвращения слипания белка, таких как, но не ограничиваясь ими, отрицательно заряженные соединения для получения таких продуктов, как желе, эмульгаторы и регуляторы вязкости. Осажденный белок может быть снова подкислен до рН от, примерно, 2.5 до, примерно, 3.5, с использованием меньшего объема жидкости, чем он содержал раньше, для того чтобы сконцентрировать белок перед дегидратацией. Это экономит энергию для стадии дегидратации. Кроме того, композиции регенерированного белка можно фракционировать для регенерации составляющих белков. Получаемый продукт применим в качестве ингредиента в продуктах, описанных выше.

Данное изобретение имеет следующие преимущества по сравнению с известным уровнем техники:

1. Удаление практически всего липида стабилизирует продукт по отношению к окислению. Это делает процесс особенно удобным для использования в качестве пищевой композиции жирных мышечных тканей, которые типичны для низкосортного сырья, такого, какое представляют из себя жирные пелагические виды рыб или бескостное мясо домашней птицы.

2. Способ по данному изобретению дает повышенный выход белка. Способом по данному изобретению в типичном случае из тканей светлых мышц получают более, примерно, 90% белка, тогда как подобные способы, применяющиеся в практике, дают менее, примерно, 60% регенерированного белка. В некоторых случаях выходы белка, полученного по данному изобретению, составляют около 95%.

3. Повышенный выход белка в качестве продукта означает, что меньше белка регенерируется/удаляется с отходом воды, так что уменьшается загрязнение побочным продуктом.

4. По способу данного изобретения нет необходимости использовать в качестве исходного материала очень свежий продукт, даже в случае использования в качестве сырья пелагической рыбы. Хорошие результаты были получены с замороженной пелагической рыбой такой, как пелагическая рыба, находившаяся в замороженном состоянии более года, и даже когда, как было показано, характеристика прогорклости в результате окисления составляла 150 TBARS. Например, из мойвы, обезглавленной и выпотрошенной, хранившейся в замороженном состоянии при -20°С в течение продолжительного времени - около года - (прогорклой) смогли получить продукт с величинами характеристик при растяжении и ударе 2.37 и 45 kPa, соответственно. То, что по способу данного изобретения можно использовать несвежую и даже замороженную рыбу, очень важно для рыболовного флота и позволяет использовать прибрежные заводы для повышения эффективности процесса по данному изобретению, ибо для этого не нужно использовать источники свежего рыбного филе, необходимого для имеющихся в настоящее время процессов.

5. Цвет продукта по данному изобретению значительно улучшен по сравнению с продуктам современного уровня техники. Цвет сурими, приготовляемого в настоящее время имеющимися способами из пелагической рыбы, обычно сероватый с высоким значением показателя Hunter "b". Белый цвет, такой же или лучше, чем у сурими высшего качества, полученного из нежирной белой рыбы, имеющимися в настоящее время способами, достигается способом по данному изобретению из светлых мышц макрели в качестве исходного источника животного белка. В качестве сырья светлые мышцы макрели из рыбы, хранившейся на льду от 2 до 3 дней, обычно дают продукт по данному изобретению со значением показателей "L", "а", "b" 78.4, -0.89 и 2.0 и с индексом степени белизны 78.3 или лучше.

6. В способах, известных из уровня техники, основная часть белков мышц остается нерастворимой в течение всего процесса. При применении способа по данному изобретению растворяется примерно 98% белков мышц, и к процессу легко адаптируется сырье, представляющее собой продукт, приготовленный на соответствующем оборудовании для удаления костей, так как для солюбилизации белка нужно полное удаление и отделение частиц костей и кожи от заданных белковых фракций, что полагают главным недостатком в существующих в настоящее время продуктах сурими. Способ по данному изобретению делает ненужным аппарат для очистки, который приводит к потере белкового продукта. Это преимущество дает возможность перерабатывать целую рыбу, а не только филе, и при этом повышать выход продукта.

7. По данному изобретению можно уменьшить количество токсических компонентов в рыбе, которые растворимы в липидах. Эти токсические компоненты включают такие, как РСВ (полихлорированные бифенилы).

Очевидным преимуществом способа по данному изобретению является возможность утилизации сырья, которое не используется в настоящее время в качестве пищи человека из-за нестабильности и неприятных органолептических качеств. Удачным примером применения данного изобретения являются малые пелагические виды рыб, такие как сельдь, макрель, менхэден, мойва, анчоусы, сардины и тому подобное в качестве исходного материала; эти рыбы в настоящее время либо недостаточно используются, либо используются в основном для промышленных целей, а не для человеческого потребления. Примерно половина рыбы, вылавливаемой в настоящее время в мире, не употребляется человеком в пищу. Способ, который дает приемлемый устойчивый белковый концентрат для человеческого потребления, представляет собой важное, повышающее ценность использование этого материала и важный вклад в мировые пищевые запасы. Например, оцениваемый годовой поддерживаемый улов макрели, менхэдена и сельди в Атлантическом бассейне у побережья Соединенных Штатов составляет 5 миллиардов фунтов. Способ по данному изобретению также можно применять для переработки мяса разводимых искусственно рыб, оставшегося после отделения филе(я). Этот материал в настоящее время не используется в пищу человека. Представители подходящих сырьевых источников животного белка для процесса по данному изобретению включают филе рыбы, обезглавленную и выпотрошенную рыбу, включая пелагическую рыбу, ракообразных, например криль; моллюски, например кальмары; или цыплята, говядина, баранина, молодая баранина и тому подобное. Например, большое количество мяса механически очищенных от костей цыплят в настоящее время производится из птичьего скелета после того, как удалены части цыпленка для розничной продажи, и этот материал очень мало используется. Способ по данному изобретению может утилизировать эти части цыпленка для получения богатого белком продукта, пригодного для человеческого потребления. Другие недостаточно используемые источники мышц, пригодные для способа по данному изобретению, включают антарктический криль, который доступен в больших количествах, но трудно превратить в пищу человека из-за его малого размера. По этому способу также можно утилизировать самые неустойчивые или низкосортные мышечные ткани.

Конкретный пример способа по данному изобретению содержит множество стадий, включая необязательные стадии. На первой стадии источник животного белка измельчается, давая композицию из частиц с высокой площадью поверхности, которая облегчает последующую переработку. На необязательной второй стадии измельченный источник белка может быть промыт водой с использованием, как правило, от 1 до 9 или более объемов воды по отношению к весу измельченной мышечной массы. Промывание можно проводить в одну стадию или на многих стадиях. При использовании необязательной стадии промывания растворимая в жидкости часть отделяется от нерастворимой, например, центрифугированием, и нерастворимая фракция обрабатывается далее, как описано ниже. Жидкая фракция содержит растворимые белки и липиды. Хотя эта стадия промывания удаляет часть нежелательных липидов, она удаляет, что нежелательно, белки, в особенности белки саркоплазмы. Таким образом, на необязательной стадии растворимую в жидкости фракцию можно подвергнуть разделению, такому как центрифугирование, для отделения липидов от богатой белком водной части. Регенерированная богатая белком водная фракция может быть далее введена назад в процесс дальнейшей обработки нерастворимой фракции после стадии промывания так, чтобы белки из растворимой в водной жидкости фракции можно было регенерировать. Нерастворимая фракция, представляющая собой измельченный источник животного белка, превращается в пыль водой, в которой также может содержаться кислота, такая как лимонная, для достижения рН от, примерно, 5.3 до, примерно, 5.5, чтобы получить малые частицы, которые облегчают их растворимость на последующей стадии, на которой понижается рН композиции. При проведении этой стадии при рН между, примерно, 5.3 и, примерно, 5.5 избегается или сводится к минимуму набухание композиции.

Затем богатая белком порошкообразная композиция смешивается с кислотной композицией с целью уменьшения рН ниже, примерно, 3.5, но не настолько низко, чтобы в значительной степени разрушить белок, а именно около 2.0 или даже около 1.0. Пригодными кислотами являются такие, которые незначительно разрушают белок и не придают токсичных свойств конечному продукту. Представителями пригодных кислот являются соляная кислота, серная кислота и тому подобное. Эта стадия процесса проводится при низком рН по контрасту с существующими в настоящее время в технике процессами, проводимыми в условиях высокого рН, близкого к нейтральному значению рН. Образовавшаяся в результате композиция представляет собой раствор с низкой вязкостью, в котором практически весь белок из источника животного белка растворим.

Затем раствор с низким рН фракционируют, чтобы отделить липиды, включая липиды мембран, от водной фракции или фракций, например, центрифугированием. При применении центрифуги продукт центрифугирования обычно состоит из четырех слоев. Верхний слой представляет собой легкие липиды, содержащие омега-3 липиды, такие как триглицериды в случае рыбы, которые можно легко регенерировать снятием сверху или декантацией. Нижний слой представляет собой липиды мембраны, богатые фосфолипидами, холестерином, стерином, более тяжелыми, чем вода, из-за их объединения с белками мембраны и твердыми веществами, такими как кости, если они присутствуют. Фракции липидов также могут содержать растворимые в липидах токсины, такие как полихлорированные бифенилы (PCB's), которые обычно находятся в рыбе с высоким содержанием насыщенных или ненасыщенных жиров. Средние два слоя представляют собой: верхний, богатый белком водный слой с низкой вязкостью, и нижний, богатый белком слой геля. Богатый белком водный слой регенерируется для дальнейшей обработки, как описано ниже. Богатый белком слой геля также можно регенерировать и обработать, чтобы превратить гель в раствор с низкой вязкостью, например добавлением воды, кислого водного раствора или богатого белком водного жидкого слоя, и пустить снова в цикл, чтобы регенерировать белок.

Затем белок в растворе с низкой вязкостью обрабатывают с целью осаждения белков. Перед стадией осаждения богатый белком слой геля, который обрабатывали с целью превратить гель в раствор с низкой вязкостью, можно смешать с раствором с низкой вязкостью или обрабатывать далее по отдельности. Белок в растворе затем высаждают, к примеру, путем повышения рН выше, примерно, 5.0, предпочтительно до, примерно, 5.5. Или же для более эффективного осаждения можно применить соль или высаживающий полимер. Если исключается вышеописанная стадия промывания первоначально измельченной ткани, водорастворимый белок, особенно белок саркоплазмы из измельченной ткани, регенерируется на этой стадии. Обычно белок саркоплазмы составляет около 20-30% общего белка исходной ткани. Способы существующего уровня техники не регенерируют этот белок. Хотя первоначальная стадия промывания удаляет этот белок из обрабатываемой ткани согласно данному изобретению, его можно вернуть в процесс, как описано выше. Даже когда эта первоначальная стадия промывания включена в процесс по данному изобретению и белок не регенерируется, способ по данному изобретению имеет существенные преимущества, так как он дает возможность перерабатывать источники животного белка, включая источники с высоким содержанием масел и жиров, которые нельзя экономично переработать для получения пищевых продуктов для потребления человеком имеющимися в настоящее время способами.

Продукт по данному изобретению отличается от продуктов известного уровня техники тем, что продукт по данному изобретению практически свободен от мембранных липидов, которые отделяются с самым нижним слоем липидной фракции, описанной выше. В отличие от этого, продукты известного уровня техники содержат между, примерно, 1% и, примерно, 2% мембранного белка от общего веса продуктов. Кроме того, продукт по данному изобретению, который представляет собой, в основном, миофибриллярный белок, также содержит значительные количества белка саркоплазмы. Саркоплазматический белок в белковом продукте обычно содержит выше, примерно, 8%, предпочтительно выше, примерно, 15% и, наиболее предпочтительно выше, примерно, 18% саркоплазматических белков по весу общего веса белка в продукте.

Осажденный продукт можно использовать непосредственно как источник пищи. Или же осажденный продукт можно дополнительно обработать, например, удаляя часть воды из продукта лиофилизацией, вымораживанием или сушкой при нагревании. Конечный продукт может быть в виде раствора, геля или сухого гранулированного продукта. Продукт пригоден как пищевая композиция для потребления человеком и имеет широкий спектр использования. Продукт можно, например, применять для получения основной части искусственного мяса крабов или как пищевую добавку, такую как связывающий агент и тому подобное. Кроме того, продукт можно использовать как эмульгатор, загуститель, пенообразователь, желирующее вещество для связывания воды или тому подобное, особенно в пищевых продуктах.

Фиг.1 иллюстрирует общий способ по данному изобретению, включая некоторые не обязательные стадии процесса. На не обязательной первой стадии источник животного белка мышц 10 поступает в обычный холодный пресс, или центрифугу, или тому подобное, стадии 12, на которой сырье, например измельченная рыба, подвергается давлению с целью отделения водной жидкости, содержащей жиры и масла 13, от твердой ткани 15. Жидкость затем обрабатывается на стадии разделения 14, например центрифугированием, для отделения продукта 16, богатого жиром и маслом, от водного потока 18, содержащего растворимый белок. Твердая животная ткань 15 затем измельчается на стадии 20 с целью увеличения площади поверхности. Или же стадии 12 и 20 могут меняться местами. Измельченная ткань 22, не обязательно, может быть промыта водой на стадии 24, давая жидкую часть 26 и твердую часть 28. Жидкость 26 может быть дополнительно разделена, например центрифугированием для получения продукта 30, богатого жиром и/или маслом, и водный поток 32, который содержит растворимый белок.

Твердый продукт 28 превращают в порошок и его рН понижают водным раствором кислоты до, примерно, от 5.0 до 5.5 на стадии 34. Водную композицию с низким содержанием твердых веществ 36 затем смешивают с кислотой на стадии 38, снижая ее рН до между, примерно, 3.0 и, примерно, 3.5. Необязательные, водные, содержащие белок продукты 18 и 32 можно добавить к стадии 38 для обработки (в этом месте). Образовавшаяся композиция 40 с низким рН подвергается разделению на стадии 42, например, центрифугированием или фильтрованием, для отделения продукта с легкими липидами 44 от тяжелых 46, содержащего кость, кожу, мембрану и др., и от водной, богатой белком фракции 50, содержащей миофибриллярный белок и саркоплазматический белок, но практически не содержащей мембранный белок. Богатая белком фракция 50 регенерируется на стадии 52, направляется на стадию 56, на которой рН повышается до, примерно, между 5.0 и 5.5, чтобы вызвать осаждение практически всего белка из раствора. Необязательно, поток 56 можно обработать, например, осаждая солью с ионной силой выше, чем примерно 200 мМ, осаждая полимером-осадителем, или их комбинацией, или тому подобным, скорее, чем высаживать на стадии 58. Осажденный белок 60 может быть дополнительно обработан на стадии 62, например лиофилизацией, вымораживанием в присутствии криопротектора или желированием.

Следующий пример иллюстрирует данное изобретение, но не ограничивает его.

В данном примере дается сравнение способа по данному изобретению с используемьм в настоящее время способом согласно известному уровню техники.

Далее дается описание способа концентрирования и экстракции белков из источника мышц таким образом, чтобы белки сохраняли их функциональность (т.е. желирование, эмульгирование и т.д.) в течение всего процесса и при хранении. Новый предпочтительный способ кислой солюбилизации/осаждения (ASP) по данному изобретению сравнивается со стандартным традиционным способом производства сурими, а также с недавно улучшенным способом. Улучшение традиционного способа было предпринято для получения лучшего геля более белого цвета и удаления большего количества липида, чем достигается традиционным способом. Диаграммы потоков трех способов показаны на Фиг.2-4. Во всех трех способах начальные стадии, обезглавливания, потрошения, необязательное отделение филе, промывание и измельчение осуществляются с применением стандартного оборудования для переработки рыбы. Именно после этих начальных стадий начинается существенное отличие ASP способа по данному изобретению от двух других способов. Цели традиционного и усовершенствованного традиционного способов составляют сохранение белков в условиях, которые снижают их растворимость при вымывании или удалении нежелательных растворимых компонентов. Однако это вызывает нежелательную заметную потерю белка. При применении ASP способа создаются условия для солюбилизации всех мышечных белков. Условия эти представляют собой рН меньший, чем около 3.5, но не настолько низкий, чтобы вызвать деструкцию белков, и ионную силу, меньшую и равную примерно 200 мМ.

Традиционный способ

Основные стадии традиционного способа представлены на Фиг.2. Количество раз или объемов на стадиях промывания может меняться. Раздробленная или измельченная рыба промывалась охлажденной водой (6°С) достаточно долго и достаточно большими объемами, чтобы удалить нежелательные компоненты. Избыточное промывание мякоти может вызвать набухание белков, которому, как было показано, препятствует обезвоживание и которое вредно для гелеобразования. Большая часть водорастворимых компонентов удалялась при первом промывании и относительно меньше - при последующих промываниях. Время промывки или время нахождения на этой стадии также определяет эффективность промывания. Было установлено, что 9-12 минут на одно промывание оказалось адекватным эффективным нахождением на этой стадии. Обезвоживание после каждого промывания осуществляли на вращающемся сите. Это устройство представляет собой вращающийся экран в виде вращения с отверстиями примерно 1 мм, которые обеспечивают частичное обезвоживание. Для лучшего обезвоживания при конечном промывании можно добавить воду. После конечного частичного обезвоживания промытый фарш пропускали через рафинёр. В рафинёре промытый фарш продавливали через сито с отверстиями 0.5 мм под высоким давлением, создаваемым концентрическим шнеком. Рафинирование называют стадией очистки, на которой через отверстия проходят только тонко измельченные мышцы. Однако отделение неполное, и на этой стадии теряется часть продукта. Сток из рафинёра, состоящий из крошечных частиц костей и кожи и темных мышц, которые склонны образовывать частицы, большие, чем 0.5 мм, отводился в другое место. Рафинёр эффективен для удаления нежелательных несъедобных частиц, но эффективен не на 100% и некоторые частицы попадали в фарш. Содержание влаги на этой стадии производства составляет примерно 90%. Высокая влажность делает процесс рафинирования более эффективным. Чтобы уменьшить содержание влаги до заданных 80%, рафинированный фарш помещали под винтовой пресс. Винтовой пресс, также как и рафинёр, продавливал фарш через сито с отверстиями 0.5 мм с помощью шнека, разница состоит в том, что винтовой пресс находится под более высоким давлением. К обезвоженному фаршу добавляли криопротекторы для предотвращения денатурации белков при замораживании и сохранения их функциональности. Обычная смесь криопротекторов представляла собой 4% сахарозы, 4% сорбита и 0.2% триполифосфата натрия. На конечной стадии продукт замораживали на полке морозильника, который быстро замораживал продукт, предохраняя от денатурации белков, которая происходит при медленном замораживании.

Усовершенствованный традиционный способ

Усовершенствованный традиционный способ (Фиг.3) был предложен для использования рыбы с высоким содержанием жира. От традиционного способа его отличают три главных характеристики. Во-первых, он улучшает цвет (осветляет) продукта путем применения стадии "микронизации", на которой размер частиц уменьшали до 1-2 микрон. Это позволило выщелачивать нежелательные компоненты из ткани вследствие большой площади поверхности. Во-вторых, в процессе также измельчали или "микронизировали" ткани в вакууме (10 мм Hg), что оказалось эффективным для уменьшения окисления липидов. Низкое давление паров вследствие вакуума также способствовало удалению бульшего количества низкомолекулярных компонентов, придающих запах. В-третьих, стадия процесса, которая оказывает наиболее сильное влияние на улучшение продукта, это добавление бикарбоната натрия (0.1%) и пирофосфата натрия (0.05-0.1%) при первом промывании. Соединения повысили рН на первом промывании до, примерно, 7.2-7.5, что, в конечном счете, привело к увеличению эластичности (вязкости) геля и уменьшению содержания липидов до, примерно, 1%. Однако этот способ приводит к увеличению потери белка вследствие стадии выщелачивания. Из-за стадии "микронизации" продукт нужно регенерировать центрифугированием, при котором могут вернуться мельчайшие частицы промытой ткани. Остальные стадии криозащиты и замораживания такие же, как и в традиционном способе.

Способ кислой солюбилизации/осаждения (ASP)

Как сказано выше, предпочтительный ASP способ, радикально отличается от традиционного и усовершенствованного традиционного способов после стадии измельчения ткани. Всю ткань гомогенизировали в среде для разведения. На стадии гомогенизации помещали ткань рыбы (измельченную или целиком) в раствор 1 мМ лимонной кислоты, рН 3.0, предпочтительно в соотношении 1 часть тканей к 9 или более частям раствора. Для гомогенизации можно использовать гомогенизатор Polytron Kinematic со скоростью 76 (1-2 мин). Процесс можно проводить в большем масштабе на Urshel Commitrol Model 1700 или сравнимом с ним оборудовании. После гомогенизации рН образовавшегося раствора составлял, примерно, от 5.3 до 5.5. При таком рН, близком к изоэлектрической точке многих белков мышц, поглощение раствора белками минимально. Это предотвращает гидратацию белков и сохраняет вязкость низкой. рН гомогената затем снижали до значения, примерно, 3.5 или ниже, применяя, но не ограничиваясь этим, соляную кислоту (НСl). Обычно применяли 1 М НСl, но также хорошо могут работать другие минеральные или органические кислоты. Раствор затем центрифугировали, за это время раствор разделялся на четыре фазы. Верхняя (легкая) фаза содержала липид, в котором, как было показано белок (Биурет), не определяется. Именно по этой причине полагают, что в этой фазе содержится нейтральный липид. Его также почти нет, когда в качестве сырья берут мышцы нежирной рыбы (с очень низким содержанием нейтрального липида), такой как атлантическая треска.

Фаза с осадком или гранулами, как было найдено, содержала шкуру и кость, в некоторых грубо приготовленных образцах, и мембранный липид. Липидная фракция содержала белок. Обе липидные фракции разделялись в мягких условиях. Мембранные липиды обычно являются более ненасыщенными, чем нейтральные липиды, и с более высоким содержанием эйкозапентеновой (ЕРА) и докозагексеновой (DHA) кислот, которые могут быть использованы в качестве превосходного сырья для DHA/EPA продуктов, таких как нейтрацевтики. В ASP способе основной причиной для отделения липидов, особенно мембранных, является то, что эти липиды являются очень реакционноспособными и понижают устойчивость белкового продукта при хранении. В предыдущих попытках по получению продуктов типа сурими из жирной рыбы был достигнут весьма незначительный успех в связи с запахом прогорклости и окисления разлагающегося липида. Несвежие запахи и коричневый цвет становятся намного интенсивнее в продуктах дегидратированных белков.

Третья фаза содержала водорастворимый белок (3.5). Если применялось соотношение ткань:раствор, равное 1:9, конечная концентрация белка составляла, примерно, 16 мг/мл для рыбы и 22 мг/мл для цыплят. Вязкость этих растворов могла меняться, примерно, от 5 до 30 mPa.s (миллипуаз), в зависимости от концентрации белка. Фактически у всех мышечных тканей, исследованных способом солюбилизации при таком низком рН (и ионной силе), растворимость белков была между 90-100%. Состояние, названное "мягкий гель", появлялось в качестве четвертой фазы при центрифугировании в тех случаях, когда либо вязкость (35 mPas), либо содержание белка (12 мг/мл) были высоки. В условиях центрифугирования белок, содержащий воду, формируется в слабую массу, которая оседает вместе с мембранным липидом. Потери белка при этом процессе могли быть до 20%. Потери белка в основном связаны с тем, что растворимый белок улавливался гелем. По окончании процесса центрифугирования и восстановления атмосферного давления мягкий гель со временем становится жидкостью, при этом в осадке остается только мембранный липид. Растворимый белок улавливается гелем и может быть снова обработан. В образце из грудных мышц цыпленка при 84% регенерации белка дополнительные 8% белка были регенерированы в мягкий гель. Введение мягкого геля снова в процесс - назад или вперед по схеме - или предотвращение его образования представляют собой пути достижения 90% или большей регенерации белка.

На той стадии процесса, когда основная часть белков находится в растворе, можно осуществлять такие процессы, как нагревание (с целью разрушения возможных патогенов или ферментов), дополнительное присоединение (антиоксидантов, полимерных компонентов или реагентов для сшивания-структурирования-белков) и/или фракционирование белков хроматографией по размеру молекул или ультрафильтрацией. Кроме того, так как с жидкой средой работать проще, чем с твердой, в это же время можно транспортировать продукт с помощью насоса.

На следующей стадии с помощью многочисленных типов щелочных соединений можно повысить рН до значения, при котором белки наименее растворимы, и высадить их. Наиболее эффективным, как было найдено, является рН примерно 5.3 и 5.5. Значения рН, меньшие, чем примерно, 5.3 и большие, чем, примерно, 5.5 ведут к увеличенной растворимости и последующему получению белка 055. Значение рН повышали сначала с помощью раствора 1 М NaOH грубо, а затем точно с помощью раствора 100 мМ NaOH. Когда рН раствора был доведен до, примерно, 5.5, белки можно было наблюдать визуально в виде белых "нитей" в растворе. Нити начинали появляться при рН 3.8, и их концентрация постепенно увеличивалась по мере увеличения значения рН до 5.5. При значениях рН выше 5.5 раствор начал густеть и становиться опалесцирующим. Образцы, которые центрифугировались при таких более высоких значениях рН, содержали большие количества (до 40%) имеющегося белка в надосадочной жидкости, и поэтому не регенерируемого. Отделение белка проводили центрифугированием; однако, белок можно отделить фильтрованием. Содержание влаги осаждающегося (при седиментации) белка можно до некоторой степени контролировать с помощью числа оборотов центрифуги (силой гравитационного поля). При силе гравитационного поля 34.000×g получали белок антлантической трески с влажностью 78%, тогда как при силе 2575×g (настольная центрифуга) получили образец с содержанием влаги 84%. Для более эффективного осаждения можно применять соль или заряженные полимеры.

Собранный белок можно переработать в стандартный продукт сурими, добавляя криопротекторы, например, 4% сахарозы, 4% сорбита и 1.3% триполифосфата натрия. Эта формула подобна таковой, применяемой в промышленности, за исключением того, что в образцах было применено больше триполифосфата. Это было сделано для того, чтобы повысить рН от 5.5 до, примерно, 7.0. Белки с криопротекторами замораживали на полке морозильника, что обычно применяется в промышленности.

Белковый порошок с рН, примерно, 3.0 применим в производстве напитков с повышенным содержанием белка, таких как фруктовые и спортивные напитки. Чтобы понизить содержание влаги, можно высадить белки при рН 5.5 и затем снова подкислить до рН 3.0, используя максимум, примерно, одну десятую первоначального объема. Эту стадию проводили, применяя белки атлантической трески, у которых содержание белка в растворе перед сушкой увеличили с 1 до 6.1%. Этот порошок также можно использовать как эмульгатор в таких продуктах, как майонез и соусы для салатов.

Другой продукт был получен сушкой в вакууме высажденного белка из атлантической трески, к которому добавляли криопротекторы. Порошок гидратировали с целью получения геля с прочностью на растяжение 1.1 и ударной прочностью 26.6 kPa и индексом степени белизны 61.2. Визуально гель содержал малые частицы жесткой ткани, которые могли содержать участки, где белки тесно взаимодействовали друг с другом. Введением низко- или высокомолекулярных соединений, таких как отрицательно заряженные крахмалы или сахара, может улучшить продукт за счет вмешательства во взаимодействие белок-белок. Эти соединения можно добавлять в раствор при низком рН перед осаждением.

Основные различия между способами

1. Выход белка. В традиционном способе при использовании рыбного фарша в качестве исходного материала обычные выходы белка составляют между 55-65%. Как миофибриллярные, так и саркоплазматические белки удаляются на стадиях промывания, причем в основном это саркоплазматические белки. Большая часть этих белков уходит на первой стадии промывания. В усовершенствованном традиционном способе белок теряется дополнительно вследствие повышенного рН во время первого промывания. Результатом является низкий выход белка - 31%. В ASP способе согласно данному изобретению получены более высокие выходы белков. Типичные выходы белков, полученные по ASP способу, показаны в Таблице 1.

Таблица 1.
Выходы белка для разных видов мышц по ASP способу
Тип мышцы	Выход белка (%)
Грудки цыплят	84, 92* 94
Бедро цыплят (темные)	76
Атлантическая сельдь (светлые)	88
Атлантическая макрель (светлые)	91
Атлантическая треска	92
Мойва (обезглавленная и выпотрошенная)	63
*выход после добавления белков "жидкого геля"

2. Снижение количества липидов. Липиды в исходной рыбной ткани делятся на две основные группы, жиры и масла (неполярные) и мембранные липиды. Липиды мембраны включают как полярные липиды, например фосфолипиды, так и неполярные липиды, такие как свободные жирные кислоты, холестерин, витамин Е и тому подобное. Промыванием по традиционному способу удаляют большую часть неполярных липидов по сравнению с мембранными. В предыдущем исследовании по менхэдену было найдено, что отношение неполярных липидов к полярным меняется от 7.3 в филе до 2.4 в конечном сурими. Это показывает, что в вымываемых липидах было больше нейтральных липидов. По традиционному способу производства сурими постоянно получали продукт с содержанием липида, примерно, 3-3.5%, вне зависимости от содержания липида в исходной рыбе.

При применении бикарбоната натрия в промывной воде (усовершенствованный традиционный способ) в исследовании, проведенном корпорацией Zapata-Haynie, был в итоге получен "низкожирный" сурими с содержанием липидов 1.1%. Это согласуется с другими результатами, полученными по усовершенствованному традиционному способу. При анализе этого "низкожирного" сурими соотношение неполярные:полярные оказалось 1:2. Эти результаты показывают, что по мере увеличения промываний наиболее устойчивые липиды (мембранные липиды) не удаляются. Эти результаты подтверждают, что примерно 0.5% по весу от конечного сурими составляют мембранные липиды. Как указывалось выше, эти липиды более реакционноспособны, чем нейтральные липиды, из-за их более высокой степени ненасыщенности.

В конечных продуктах, полученных по ASP способу данного изобретения, обнаружено значительно меньшее содержание липидов по сравнению с традиционным способом и усовершенствованным традиционным способом. Содержание липидов для разных видов показано в Таблице 2.

Таблица 2.
Содержание липидов в белковом осадке для разных видов, полученное по ASP способу
Тип мышц	Содержание липида (%)
	Мясо	Осадок
Атлантическая треска	0.8	0.12
Атлантическая макрель
цетрифугированная (-мембрана)	6.5	0.14
нецентрифугированная (+мембрана)	6.5	3.46

Все осажденные образцы, представленные в Таблице 2, которые были центрифугированы, были практически свободны от мембранных липидов, как определено жидкостной экстракцией осажденного белкового продукта смесью хлороформ-метанол.

Липиды экстрагировали из белков, высажденных при рН 5.5.

Образцы атлантической макрели с и без мембраны изучались на предмет появления запахов продуктов окисления при хранении в холодильнике. У образцов с мембраной (оболочкой) появлялся запах, примерно, через 3 дня, тогда как у образца без мембраны (оболочки) совсем не появлялись эти запахи, но он был забракован из-за запаха порчи, вызванного бактериями, примерно, через 8 дней. Оказывается, удаление липида важно для устойчивости при хранении и качества конечного продукта.

В производстве сухого продукта удаление мембранного липида является решающим для устойчивости при хранении продукта. В Таблице 3 даны величины цветного числа сухих белковых порошков атлантической трески после стояния в течение шести месяцев при комнатной температуре. Самый лучший цвет, если исходить из самых высоких показателей степени белизны, наблюдался при удалении мембран (оболочек) из образцов белка до сушки.

Одним преимуществом очистки белков от липидов является то, что при этом удаляются вредные токсины, которые растворимы в липидах. Для рыбы важную роль играет накопление полихлорированных бифенилов (РСВ) и полиароматических углеводородов (РАН) в их маслах. Эти, также как и другие аналогичные соединения, считаются основными токсинами для человека. Удаление или уменьшение содержания этих соединений, мы полагаем, является положительной стороной изобретения.

3. Характеристики гелей. Обычно полагают, что величина растяжения 1.9 является минимальной величиной, необходимой для того, чтобы гель рассматривался как гель степени АА. Величина растяжения является мерой связующей способности или эластичности, которая, как полагают, является желаемым атрибутом отличного геля. Таблица 4 показывает величины растяжения и удара для образцов, полученных по ASP способу. Для сравнения, величина растяжения 1.12 была получена для сурими из атлантической макрели, полученного традиционным способом в полупромышленных масштабах на пилотной установке для морских продуктов NOAA/Mississippi State Univ. в Pascagoula, MS.

Таблица 4.
Значения реологических величин для образцов, перерабатываемых по ASP способу
Рыба (качество)	Растяжение	Удар (kPa)
Атлантическая треска (очень хорошее)	2.78±0.91	21.98±2.02
Мойва (очень плохое)	2.31±0.22	45.04±11.15
Атлантическая макрель светлая (достаточно хорошее)	2.61±0.09	31.11±3.82
среднее ± стандартное отклонение

4. Качество сырой рыбы. Распространено мнение, что при производстве геля из сурими стандартным способом должна применяться рыба только очень высокого качества. Однако, по ASP способу были получены гели с величинами 2.6 растяжение и 31.1 kPa удар из светлых мышц макрели достаточно хорошего качества. В одном эксперименте, используя замороженные, сильно протухшие (более 4 лет хранения в замороженном состоянии при 14°F) светлые мышцы макрели, получили значения 1.8 растяжение и 34.9 kPa удар. Мойва, описанная в Таблице 4, была также заморожена в течение длительного периода времени (1 год). Она имела исключительно большое содержание тиобарбитуровой кислоты (TBARS) 148.5 ммол/кг, указывающее на то, что имело место окисление в высокой степени, что сделало ее несъедобной для человека. Но она была еще способна превращаться в гель исключительно высокого качества.

5. Цвет. Гели, полученные из атлантической макрели сорта II по ASP способу, дали значения показателей Hunter L, a, b 78.4, -0.89 и 2.03, соответственно, вполне отвечающие по цвету сурими сорта АА. Конечный показатель степени белизны для образца был 78.3. Показатели около 75 и выше считаются отличньми. Сурими из атлантической трески, полученный по ASP способу, дал гели с более высоким показателем степени белизны, чем макрель с величиной "L" 82.3, величиной "а" -0.11 и "b" 2.88. Конечный показатель степени белизны для этого образца 82.1.

6. Преимущества применения в жидком виде. По ASP способу животная мышечная ткань переводится из твердого состояния в жидкость с низкой вязкостью с практически всеми белками в растворе. С точки зрения переработки это дает большие преимущества. С жидкостями работать легче, чем с твердыми веществами. Основной проблемой в производстве сурими является то, что конечный продукт загрязняют кости, кожа и поверхностные примеси. Однако в жидком виде белки по способу ASP можно центрифугировать или отфильтровывать, чтобы быть уверенным в отсутствии загрязнения конечного продукта. Применение белкового раствора также упрощает удаление таких загрязнений, как частицы металла из оборудования. Это основная проблема при производстве продуктов питания. При работе с жидкостью легче контролировать температуру во время таких операций, как пастеризация для уничтожения патогенов или быстрое охлаждение. Оборудование для транспортировки жидкостей значительно дешевле, чем оборудование, необходимое для транспортировки твердых веществ. Жидкое состояние белков также облегчает их фракционирование либо с целью повышения содержания, либо для удаления конкретных групп белков. ASP способ также сокращает время переработки, так как исключается время для трех или более промываний, применяемых в традиционном способе, и можно избежать стадии рафинирования. Стадия солюбилизации очень кратковременна и может быть осуществлена однократной обработкой.

В целом ASP способ пригоден для переработки самых разнообразных животных мышц с целью получения устойчивого белкового продукта в замороженном или сухом виде. Основным отличием способа является то, что им достигается полное растворение практически всех мышечных белков с образованием жидкости с низкой вязкостью, эту жидкость помещают потом в гравитационное поле центрифуги для очистки от обоих основных видов липидов (мембрана, жиры и масла), что приводит к значительному повышению устойчивости продукта. Хотя другие способы несколько уменьшают содержание липида, ASP способ является единственным, который позволяет значительно уменьшить или полностью освободиться от липидов мембраны. ASP способ также дает продукт с низким содержанием липида, но сохраняющий функциональные свойства белков. По ASP способу получаются белки, которые можно использовать в разнообразных пищевых продуктах и пищевых добавках, так как продукты сохраняют свойства белков.