Способ получения белкового гидролизата из подсолнечного шрота

Способ получения белкового гидролизата из подсолнечного шрота

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

cilOCOB ПОЛУЧЕНИЯ ВЕЛКОВОГО ГИДРОЛИЗАТА ИЗ ПОДСОЛНЕЧНОГО ШРОТА, предусматривающий щелочно-солевую. экстракцию, осаждение белка из экстракта в йзоэлектрической точке с последующим его гидролизатом, отличающийся тем, что, с целью повьшения биологической ценности целевого продукта, перед экстракцией исходное сырье обрабатьгоают водным или водно-спиртовьм раствором с рН 3,8-4,2, а гидролиз белка ведут 1-20%-ным раствором серной кислоты при 100-150С в течение 0,5-12 ч с последующей нейтрализацией, осветлением , выпариванием гидролизата и отделением нерастворимого осадка. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (51) 4 А 23 J 1/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ И306РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3575402/28-13 (22) 21.04.83 (46) 07.11.86, Бюл. В 41 (71) Ростовский-на-Дону государственный научно-исследовательский противочумный институт (72) В.Н.Милютин, И.М.Фоменко, Е.В.Рожков, А.В.Гончаров, Л.В.Пасхалова, Г.Д.Харабаджахьян, В.А.Копылов, Б.Г.Буряков и О.В.Неремет (53) 668.391,4(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 718964, кл. А 23 J 1/14, 1978.

Покровский А.А., Пятницкая И.Н. и др. Изучение биологической эффективности белковых изолятов подсолнечника. — "Масло-жировая промышленность", 1974, 1Ô 5, с. 9-12. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВОГО

ГИДРОЛИЗАТА ИЗ ПОДСОЛНЕЧНОГО ШРОТА, предусматривающий щелочно-солевую. экстракцию, осаждение белка из экстракта в изоэлектрической точке с последуюшим его гидролиэатом, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения биологической ценнос- . ти целевого продукта, перед экстракцией исходное сырье обрабатывают водным или водно-спиртовым раствором с рН 3,8-4,2, а гидролиз .белка ведут

1-20%-ным раствором серной кислоты при 100-150 С в течение 0,5-12 ч с последующей нейтрализацией осветлеФ

Ф нием, выпариванием гидролизата и от- Е делением нерастворимого осадка.

843

30

40

50

1 1081

Изобретение относится к получению белковых гидролизатов, используемых в пищевой промышленности в качестве добавок для производства,пищевых продуктов, в медицине для энтерального введения, а также в микробиологической промышленности как основа питательных сред.

Из-за высокого содержания белка, имеющего высокую питательную цен- 10 ность, подсолнечник представляет существенный интерес как источник белка для питания людей и кормления сельскохозяйственных животных, поскольку по своей питательной ценнос- 1 ти, аминокислотному составу и сбалансированности аминокислот он лишь незначительно уступает иэ всех белков растительного происхождения только соевому белку (Circle, 1972).

Определенный интерес представляет также получение продукта дальнейшей переработки белка — белковых гидролиэатов различной степени расщепления ° Эти гидролизаты могут использоваться для приготовления питательных сред, необходимых в микробиологической промышленности и здравоохранении, для приготовления питательных бульонов и добавок к пищевым продуктам, для кормления сельскохозяйственных животных, особенно молодняка, для приготовления аминокислотно-пептидного компонента для зондового парэнтерального питания больных с поражениями ЖКТ и т.п.

Как для получения пищевого белка, так и для получения белковых гидролизатов, черезвычайно перспективным представляется использование в качестве исходного сырья отходов маслоэкстракционного производства — подсолнечниковых жмыхов и шротов, так как 90-957 выращиваемого подсолнечника перерабатывается именно в масло-жировой промышленности для получения растительного масла, а жмыхи и шроты, как отходы этого производства, отправляются на корм сельскохозяйственным животным. Эти отходы составляют примерно 40-50Х веса исходного сырья, а содержание белка в ннх колеблется от 30 до 50 . Дополнительным преимуществом использования в качестве исходного сырья подсолнечникового шрота является низкое содержание в нем жиров (1X), присутствие которых при производстве гидролизата нежелательно.

При непосредственном гидролизе подсолнечникового шрота любым из известных способов и при следующей нейтрализации в гидролизате накапливаются продукты гидролиза целлюлозы и различных пентоз, которыми богата подсолнечниковая лузга и клетчатка (примером может служить фурфурол).

В гидролиэате накапливаются также продукты окисления различных цветообразующих соединений, которые присутствуют в ядре, оболочке и в луэге (перикарпе) подсолнечникового семени; Этими соединениями являются хлорогеновая, кофейная, хинная и некоторые другие оксикоричные кислоты, а также каротин. Продуктами окисления вышеуказанных кислот являются хиноны, которые ковалентно связываются с некоторыми аминокислотами и, следовательно, белками, что сущесгвенно снижает питательную ценность получаемых белков и гидролиэатов, придает им нежелательную окраску (желтую, зеленую, бурую, коричневую, серую), а также придает получаемым гидролизатам бактерицидные свойства, что делает данные гидролизаты непригодными для использования в качестве основы для приготовления питательных сред для культивирования микроорганизмов. Избавиться от этих нежелательных соединений после гидролиза затруднительно и нецелесообразе но, так как это приводит к потере ряда аминокислот из аминокислотного набора гидролизата.

Известен способ получения пищевого белка из шрота масличных культур, предусматривающий обработку исходного сырья перед экстракцией белка водой при рН 6,0-6,3 для удаления пигментов, низкомолекулярных водорастворимых соединений, что повышает биологическую.ценность белка за счет исключения возможности потемнения пищевых продуктов, в которые добавляется получаемый белок.

На подсолнечном шроте указанный способ не обеспечивает эффективной очистки от цветообразующих соединений (хлорогеновая, кофейная и хинная кислоты), химическая структура которых отличается от пигментов хлопчатника (госсипол и др.) и приводит к большим потерям белка нз

3 1081 использованного сырья, так как минимум растворимости белков подсолнечника лежит в диапазоне 3,8-4,2.

Известен способ получения гидролизата из подсолнечного шрота, заключающийся в том, что исходное сырье подвергают двухступенчатой экстракции солевым или щелочным раствором, из полученного экстракта осаждают белок в изоэлектрической точке с последующим гидролиэом белкового изолята соляной кислотой.

Однако этот способ получения белкового гидролизата преследует аналитические цели и неприменим .в промыш- 15 ленном производстве, так как требует проведения продолжительного гидролиза (24 часа) при высокой концентрации кислоты, кроме того, при нейтрализации применяемой соляной кислоты 2О образующиеся соли трудно удалить из раствору.

В известном способе не предусматривается удаление цветообразующих соединений, что отрицательно сказывается на качестве целевого продукта, который вследствие этого приобретает нежелательную цветность и бактерицидные свойства.

Цель изобретения — повышение биологической (питательной) ценности гидролизата.

Это достигается тем, что в способе получения белкового гидролизата, предусматривающем щелочно-солевую

35 экстракцию, осаждение белка из экстракта в изоэлектрической точке с ,последующим:его гидролизом.. перед экстракцией исходное сырье обрабатывают водным или водно-спиртовым 4О раствором с рН 3,8-4,2, а гидролиз белка ведут 1-20Х-ным раствором серной кислоты при 100-150 С в течение

0,5-12 ч с последующей нейтрализацией, осветлением, выпариванием

45 гидролизата и отделением нерастворимого осадка.

Пример 1. 10 кг подсолйечного шрота заливают 200 л водопро. водной воды, соляной кислотой устанавливают рН 3,8 перемешивают, дают отстояться 15 мин, с поверхности жидкости с помощью сита удаляют лузгу, снова перемешивают, повторно удаляют всплывшую лузгу. Суспензию отс- 55 таивают в течение 30 мин, декантируют надосадочную жидкость и отбраеывают ее. Осадок заливают водопровод843

4 ной водой до первоначального объема, снова устанавливают рН 3,8, перемешивают, выдерживают 1 ч, надосадочную жидкость снова декантируют и снова удаляют. Иа этих стадиях обработки значительно снижается содержание

4 лузги и цветообразующих фенольных кислот в подсолнечном шроте.

Осадок отжимают от избыточной воды фильтрацией или ценрифугированием и переносят в сосуд с подогревом (КЭП-250).

В КЭП-250 осадок залицают 200 л о воды, подогревают до 50.С, добавляют 20 -ный раствор NaOH до рН 11-12 и вводят поваренную соль до конечной концентрации 5Х, Щелочно-солевую экстракцию растительного белка проводят при постоянном перемешивании в течение часа, смесь нейтрализуют соляной кислотой до рН 7,0, переносят в герметический сосуд, отстаивают в течение часа и фильтруют через бельтинг под давлением 0 5-1,5.атм.

Для выпадения белка фильтрат подкисляют до рН 3,8-4,0, отстаивают в течение 2-3 ч, надосадочную жидкость удаляют. Осадок один раз промывают водопроводной водой. Полученная паста содержит 1-1,2 кг по сухому весу белка. Общий выход белкового иэолята составляет 80-85 .

Водную суспензию белкового изолята доводят по объему до 40 л, добавляют серную кислоту до конечной концентрации 1Х и гидролиэуют при 100 С в течение 12 ч.

Гидролизат нейтрализуют водной суспензией СаОН> при постоянном перемешивании до рН 4,0 и одновременно осветляют с добавлением активированного угля марки ОУБ в количестве 2Х на объем, после добавления угля смесь перемешивают, отстаивают в течение

30 мин фильтруют через бельтинг.

Гидролизат концентрируют выпариванием, после этого концентрированный гидролизат отстаивают. Выпадающий осадок гипса удаляют, сливая надосадочную жидкость. Надосадочную жидкость собирают и подщелачивают раствором ИаОН до рН 9,2, прибавляют расплавленный двузамещенный фосфат натрия (Иа НР04) до слабоположительной реакции на ионы РО4.

Выпавший осадок отделяют фильтрацией через бельтинг, и фильтрат нейтрализуют соляной кислотой до рН 7,0.

S I

Пример 2. Промывку шрота на

1-ой и — ой стадии ведут водно-спиртовым раствором по примеру 1, устанавливают рН 4,0 серной кислотой, экстракцию белка и получение водной суспензии белкового изолята выполняют как в примере 2.

В водную суспензию белкового изолята добавляют серную кислоту до конечной концентрации 5% и гидролизуют при 121 С в течение двух часов.

Нейтрализация и осветление изолята по примеру. 1.

Пример 3. При промывке шрота на 1-ой и 2-ой стадии обработки по примеру 1 устанавливают рН 4,2 серной кислотой. Экстракцию белка и получение водной суспензии белкового изолята выполняют как в примере 1.

В водную суспензию белкового изолята добавляют серную кислоту до конечной концентрации 20Х и гидролизуют.при 150 С в течение 0,5 ч.

Нейтрализация и осветление изолята по примеру 1.

Полученный очищенный сернокислотный гипролизат белка "из подсолнечного шрота в количестве 6-7 л, содержит до 10Х сухих веществ и имеет следующий состав, в % к сухому весу:

Общий азот 10,5

Пептиды (биуретовые продукты) 39,3

Аминокислоты 22,7

Углеводы 4,7

Нуклеиновые кислоты 0,075

Зола 33 5

Степень расщепления 33

Фенольные кислоты 0;000

Как видно из приведенного примера, извлеченный из подсолнечного шрота белок превращается в водорастворимый концентрат, который может быть использован в жидком виде или подвергаться сушке известными способами;

Препарат содержит азотистых веществ 65%, со степенью расщепления .33%. Нуклеиновые кислоты присутствуют в небольшом количестве (О 075).

Он содержит около 23% свободных аминокислот. Изучение амияограммы поТаблица 1

«)

Количество

Аминокислоты >

% к сухому весу

ТриптоФан

0,17

0,40

Лизин

0,27

Гистидин

0,83

Аммиак

0,87

Аргинин

Аспарагиновая

25 кислота

6,20

Треонин

0,40

Серии

0,60

Глютаминовая кислота

6,40

Пролин

0,57

Глицин

Алании

40 Цистин

1,60

1,03

Валин

1, 17

Иетионин

0 50

0,53

Изолейцин

1,30

Лейцин

50 Тирозин

0,30

0,33

Фениналанин

Сумма амино55 кислот

22,67

")Средние данные трех опытов.

08 184 3 Ь казало (табл. 1), чт< в нем представлены практически все аминокислоты„ необходимые для жизнедеятельности микрорганизмов.

Бульон из гидролизата шрота

Куриный бульон

Говяжий бульон

Ж к говяжему мг/л

Х к ro- мг/л вяжему мг/л

Азотистые вещества (в расчете на белок) 104

625,0 . 700,0 . 112

39 2 $9 0 151

660

500

Свободные аминокислоты:

1280 в том числе: а) незаменимые

22,3

139 625

342 2505

31,4 140

13,6 25,8 190 б) "вкусовые"

П р и м е ч а н и я. 1; Состав бульонов рассчитан на содержание 1Х сухого вещества. За эталон принят говяжий бульон.

2 В строке "незаменимые для человека аминокислоты" приводится суммарное содержание триптофана, лизина, гистидина, аргинина, треонина, валина, метионина, изолейцина, лейцина, фенилаланина.

3. И строке "вкусовые" приводится суммарное содержание глутаминовой кислоты, лизина, аланина, npqлина, лейцина, серина, фенилаланина, аспарагмновой кислоты, метионина, цистеина (цистина).

7 1

Соотношение незаменимых и заменимых аминокислот составляет 1:4. Особенно важно наличие в препарате триптофана, который практически отсутствует во всех предложенных ранее кислотных гидролиэатах из другого пищевого сырья. Наличие полного набора незаменимых аминокислот в препарате предполагает возможность его использования в клинической практике для энтерального зондового питания тяжело пострадавших при различных поражениях. Важное значение имеет наличие лизина/триптофана, способствующее росту детей.

Высокое содержание свободных аминокислот делает целесообразным непосредственное введение гидролиэата шрота в питание человека, так аминокислоты являются наиболее легко усваиваемой формой веществ белкового

08!843 8 ряда, обладают способностью непосредственно нли рефлекторным путем включать физиологические механизмы пищеварения, участвуют (особенно

5 глутаминовая кислота, лизин, лейцин, аспарагиновая кислота и др. ) в создании характерного приклекательного вкуса естественных продуктов, в частности мяса, рыбы, грибов. Некото1р рые из аминокислот принадлежат к веществам, необходимым для человека, но не синтезируемым им..

По количественному содержанию и набору аминокислот гидролизат подсолнечного шрота не уступает наиболее ценным продуктам, применяемым в общей кулинарии и лечебном питании (табл. 2).

В табл. 2 представлено содержание аминокислот в бульонах из мяса и

;гидролизата подсолнечного шрота

Таблица 2

9 10ß

Гидролизат белка подсолнечного шрота может быть использован в качестве основы питательных сред для выращивания бактерий.

Данные табл. 2. показывают, что особенно перспективно применение гидКоличество колоний при посеве 100 микробных клеток твительность среды кробных клетках имальная доза, при рой наблюдается рост) Микроорганизм агар

Хоттиниз

ПШ агар из

ГБПШ агар

Хоттингегера ра

Sh. Flexneri 1 8516

35 4

354 8

10

Cor, diphthегоides 1911

ЗЬ б

10

241 2

1О

10

59 7

10

16+2

11+ 3

Данные, представленные в табл. 3, свидетельствуют о высоких ростовых качествах питательных сред иэ гидролизата белка подсолнечного шрота по отношению к целому ряду различных микроорганизмов. Использование в качестве основного источника питания гидролизата белка подсолнечного шроЗ та позволяет получать питательные среды, по своему качеству не уступающие такой полноценной среде, как агар из перевара мяса по Хбттингеру.

Техред М.Ходанич Корректор А.Обручар

Редактор Н.Воликова

Заказ 6054/1

Тираж 543 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

no nens Hso6 e enH H oTKpbltHA

113035, Москва, W-35, Раушская наб., д. 4/5 производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Coli communis 1015

Proteus vulgaris 1

Pseudomonas 5810

Aегоmonas 6020

1843 iI) ролизата шроra в питании людей, ослабленных травмами или заболеваниями.

В табл. 3 представлены некоторые показатели роста бактерий на среде из гидролиэата белка подсолнечного шрота (ГБПШ) и на агаре Хоттингера, Таблица 3