способ получения биомодифицированного рапсового белкового продукта

Формула изобретения

Способ получения биомодифицированного рапсового белкового продукта, включающий измельчение шрота, получение белковой муки отделением шрота семян от семенных оболочек на капроновых ситах, приготовление ферментного раствора протеиназ путем смешивания измельченных собственных семян рапса, предварительно обработанных 0,01%-ным раствором сорбеновой кислоты для инактивации поверхностной микрофлоры и пророщенных при влажности около 50% при температуре 15-20°С в течение 48 ч, с водным раствором в мягких экстрагирующих условиях при гидромодуле 10:1-12:1 в течение 45-50 мин, ферментативный гидролиз путем введения в белковую муку ферментного раствора пророщенных семян рапса в количестве 2-4% к массе белкового продукта при температуре 30-50°С в течение 20-30 мин с последующей пастеризацией суспензии в течение 10-15 мин при температуре 80-90°С для остановки гидролиза и нейтрализацией суспензии 3-%-ным раствором лимонной кислоты, полученный продукт высушивают при температуре 40-60°С до влажности 10-12%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к получению модифицированного белкового продукта из рапсового шрота с использованием ферментов.

Жмыхи и шроты, остающиеся после технологической переработки растительного масличного сырья, являются потенциальным источником полноценного пищевого белка.

По традиционной схеме получения белковых продуктов из вторичных продуктов переработки масличного сырья белки экстрагируют из обезжиренных семян - шрота - кислыми или щелочными экстрагентами с последующим осаждением белка из раствора в изоэлектрической точке, нейтрализацией, сушкой белкового продукта и последующей модификацией его функциональных свойств (Растительный белок (пер. с франц.) - М.: Агропромиздат, 1991. - 684 с.).

Известен способ экстракции белка из хлопкового шрота щелочным раствором при рН 8,0-9,3 (далее рН доводится до 7,5-8,5), с последующим нагреванием до 85-95°С и выдержкой при этой температуре 1-12 мин, осаждение белка из раствора проводят кислотой при рН 5,0-6,0 (патент 2019977 RU, МПК⁵ A 23 J 1/14 «Способ получения белка из хлопкового шрота»).

Недостатками данных способов является необходимость использования растворов щелочи и кислоты, что увеличивает число технологических операций и ведет к усложнению технологического процесса получения белковых продуктов, нуждающихся в последующей модификации свойств.

Перспективными считаются методы получения и/или модификации растительных белковых продуктов с применением ферментных препаратов различной направленности действия, использование которых увеличивает выход белка и позволяет влиять на его функциональные свойства.

Известен способ получения пищевого белкового продукта в результате поэтапного ферментативного гидролиза белков соевого изолята с помощью серии ферментов микробиологического синтеза и животного происхождения (заявка на изобретение №2001134970 RU, МКП⁷ A 23 J 3/16 «Пищевой белковый продукт и способ его приготовления»).

Известен способ получения белкового препарата из токсичного шрота клещевины, предусматривающий приготовление щелочной суспензии из измельченного шрота клещевины (при массовом соотношении сырье:эксрагент 1:3-1:11), отделение экстракта, внесение смеси молочнокислых бактерий, ферментацию сгустка при температуре 37°С в течение 4,0-20,0 ч и осаждение белка (патент №2221436 RU, МКП⁷ A 23 J 3/14 «Способ получения белкового препарата из токсичного шрота клещевины»).

Недостатком данного способа является высокая продолжительность и многостадийность процесса, необходимость использования нескольких ферментных препаратов, что в итоге удорожает продукт.

Задачей изобретения является разработка способа с необходимым и достаточным числом технологических операций для получения ферментативно-модифицированного белкового рапсового продукта высокой биологической ценности с улучшенными функциональными свойствами и инактивации тиоглюкозидов, что исключает самопроизвольное образование токсичного соединения 5-винил-2-тиооксазолидон в белковом продукте.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение биомодифицированного рапсового белкового продукта высокой биологической ценности с улучшенными функциональными свойствами: жироудерживающей, пенообразующей и жироэмульгирующей способностями, устранение возможности образования токсичного нелетучего соединения 5-винил-2-тиооксазолидона, совмещение операций выделения белка и модификации его функциональных свойств, сокращение времени ферментации и количества технологических операций, существенное снижение себестоимости белкового продукта, повышение эффективности процесса, упрощение производства и удешевление получаемого продукта без снижения его качества.

В способе, предусматривающем измельчение шрота, получение белковой муки отделением шрота семян от семенных оболочках на капроновых ситах, приготовление ферментного раствора протеиназ путем смешивания измельченных собственных семян рапса, предварительно обработанных 0,01% раствором сорбеновой кислоты для инактивации поверхностной микрофлоры и пророщеных при влажности около 50% при температуре 15-20°С в течение 48 часов, с водным раствором в мягких экстрагирующих условиях при гидромодуле 10:1-12:1 в течение 45-50 минут, ферментативный гидролиз осуществляют введением в белковую муку ферментного раствора пророщенных семян рапса в количестве 2-4% к массе белкового продукта при температуре 30-50°С в течение 20-30 минут с последующей пастеризацией суспензии в течение 10-15 мин при температуре 80-90°С для остановки гидролиза и нейтрализацией суспензии 3% раствором лимонной кислоты, полученный продукт высушивают при температуре 40-60°С до влажности 10-12%.

Использование ферментной вытяжки протеаз из пророщенных семян рапса для ферментативного гидролиза, приводящего к расщеплению пептидных связей в гидрофильных участках полипептидной цепи белка и изменению характеристик поверхности белковых молекул, способствовало улучшению жироудерживающей способности белкового продукта, его пенообразующих и эмульгирующих свойств.

Подбор соответствующих температурных режимов прорастания семян, используемых для приготовления ферментной вытяжки, обусловлен известной резистентностью запасных белков к действию протеолитических ферментов, что объясняется либо отсутствием в начальный период прорастания специфических протеаз, либо структурными особенностями нативных запасных белков, препятствующими их протеолитическому расщеплению, возможно, что и оба эти обстоятельства могут быть причиной, обусловливающей указанный "лаг-период" в распаде запасных белков при прорастании.

Выбранный температурный режим уже через 24-36 часов после замачивания активирует специфические протеазы (так называемые протеазы А), отщепляющие один или два коротких пептида, после чего вся молекула, возможно вследствие конформационных изменений под влиянием протеолиза, становится доступной и для других протеаз (протеазы В и С), расщепляющих запасные белки до крупных пептидов.

Таким образом, предопределяется строгая последовательность в действии отдельных протеаз, необходимая для ферментативного гидролиза белкового продукта.

Устранение возможности образования токсичных продуктов в шроте рапса достигается вовлечением продуктов гидролиза глюкозинолатов (изотиоционаты, нитрилы) в процессы синтеза белка, обусловленные формированием проростка.

Количество ферментной вытяжки, взятой для модификации, коррелирует со степенью гидролиза запасных белков и влияет на формирование у белкового продукта определенных функциональных свойств.

Использование собственных ферментов рапса для гидролиза позволило получить белковый продукт с уже модифицированными функциональными свойствами.

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

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

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

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1.

В качестве исходного сырья используют шрот озимого рапса «Отрадненский». Измельченный до размера не более 0,5 мм рапсовый шрот отделяют от семенных оболочек на капроновых ситах. В полученную рапсовую белковую муку, содержащую 45% сырого протеина на сухое вещество, вводят раствор протеиназ пророщенных семян рапса того же сорта в концентрации 2% к массе белка. Перед проращиванием семена промываются водой в соотношении вода: семена как 5:1 и обрабатываются 0,01% раствором сорбеновой кислоты. Соотношение воды и пророщенных семян при получении ферментной вытяжки 10:1. Ферментативный гидролиз проводят при 50±5°С в течение 30 минут. Для остановки гидролиза пастеризуют суспензию в течение 10 минут при температуре 80±5°С, а затем нейтрализуют 3% раствором лимонной кислоты и высушивают модифицированный белковый рапсовый продукт при температуре 55±5°С до влажности 10±2%.

Пример 2. Исходное сырье и последовательность технологических операций как в примере 1. Количество ферментной вытяжки для модификации рапсовой муки берут из расчета 3% к массе белка. Соотношение воды и пророщенных семян при получении ферментной вытяжки 11:1. Продолжительность ферментативного гидролиза 20 минут при температуре 40±5°С.

Пример 3. Исходное сырье и последовательность технологических операций как в примере 1. Количество ферментной вытяжки для модификации рапсовой муки берут из расчета 4% к массе белка. Соотношение воды и пророщенных семян при получении ферментной вытяжки 10:1. Продолжительность ферментативного гидролиза 30 минут при температуре 30±5°С.

В полученных по предлагаемому способу образцах исследовались показатели качества, результаты измерений и исследований представлены в таблице.

Табл.1
Белковый продукт, полученный		Функциональные свойства, %			Относительная биологическая ценность, %
		Жироудерживающая способность	Пенообразующая способность	Жироэмульгирующая способность
По способу прототипа		161	12	52	47
Заявленным способом	Пример1	119	16,0	184	64
	Пример2	171	16,7	293	69
	Пример 3	249	17,2	371	72

Таким образом, заявляемый способ получения биомодифицированного рапсового продукта позволяет получить целевой продукт, обладающий высокой биологической ценностью и улучшенными функциональными свойствами без использования кислотных и щелочных реагентов, технических и животных ферментных препаратов.