Способ получения белкового гидролизата из твердых хромсодержащих отходов кожевенного производства

Способ получения белкового гидролизата из твердых хромсодержащих отходов кожевенного производства

Реферат

Изобретение относится к кожевенной промышленности, в частности к технологии получения белковых веществ из твердых хромсодержащих отходов кожевенного производства.

Известен способ получения белкового гидролизата из коллагенсодержащих отходов производства кож хромового дубления, предусматривающий их раздубливание в водном растворе гидроксида кальция 12 г/л при температуре 60-65°С, ферментативную обработку в водном растворе протеазы Alcalase - 12 г/л при температуре 60-65°С (М.М.Taylor, E.S.Diefendorf, G.C.Na. Enzymatic treatment of chrome shavings. - JALCA, vol.85, 1990, №8, р.264-274). К недостаткам данного способа относится:

- использование высоких температур, приводящих к изменению структуры белка, а следовательно, и его свойств;

- применение малорастворимого гидроксида кальция, способствующего загрязнению сточных вод, а также белкового гидролизата;

- использование ферментного препарата Alcalase, обладающего широкой субстратной специфичностью и обеспечивающего получение белкового гидролизата с низкой молекулярной массой, что ограничивает область применения последнего.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ получения белкового гидролизата из коллагенсодержащих отходов производства кож хромового дубления, предусматривающий их раздубливание в водном растворе оксида магния 12 г/л при температуре 70°С, ферментативную обработку в присутствии щелочной протеазы - 12 г/л при температуре 70°С (М.М.Taylor, L.F.Cabeza, W.N.Manner, E.M.Brown. Use of tryptec enzyme preparations in treatment of chrome shavings. - JALCA, vol.95, 2000, №7, р.243-251).

Использование в данном способе получения белкового гидролизата высокой температуры обработки (70°С) приводит к изменению структуры и свойств белка, что ограничивает область применения белкового гидролизата. Кроме того, данный способ характеризуется относительно низким содержанием сухого остатка в гидролизате (3,0-4,7 %), высоким содержанием минеральных веществ (11,8-18,6 %).

Технической задачей заявленного изобретения является обеспечение получения белкового гидролизата, содержащего продукты растворения коллагена, максимально сохранившие структуру белка.

Поставленная задача достигается тем, что в способе обработки коллагенсодержащих отходов производства кож хромового дубления, включающем их раздубливание, ферментативную обработку, перед раздубливанием проводят обработку в водном растворе пепсина 0,1-5,0 г/л и температуре 30-40°С в течение 1-6 ч (1 стадия). Раздубливание выполняют в водном растворе щавелевой кислоты 1-20 г/л при температуре 10-30°С в течение 1-24 ч (2 стадия). Последующую ферментативную обработку проводят в водном растворе нейтральной или щелочной протеазы 0,1-15,0 г/л при температуре 30-40°С в течение 1-6 ч (3 стадия). Заключительную стадию выполняют в водном растворе уксусной кислоты 40-80 г/л в течение 20-100 ч при температуре 10-30°С (4 стадия).

Технический результат заключается в том, что получается белковый гидролизат с низким содержанием минеральных веществ, в т.ч. оксида хрома, высоким содержанием сухого остатка, молекулярной массой, соизмеримой с молекулярной массой коллагена (300-360 тыс.).

Неочевидность достижения качественно нового технического результата следует из того, что согласно данным специальной литературы (И.С.Шестакова, Л.В.Моисеева, Т.Ф.Миронова. Ферменты в кожевенном и меховом производстве. М.: Легпромбытиздат, 1990, с.40) пепсин действует на неизмененный коллаген, дубление ослабляет действие пепсина. Соблюдение же режима заявленного способа обеспечивает эффективную подготовку коллагенсодержащих отходов хромового дубления в присутствии пепсина к раздубливанию и последующему растворению.

Для осуществления третьей стадии способа - ферментативной обработки в качестве ферментного препарата могут быть использованы нейтральные или щелочные протеазы, выделенные, например, из штаммов Bacillus subtilis, Aspergillus oryzae, Streptomyces griseus, Streptomyces Spp. и других.

Варианты расхода используемых веществ предложенного способа приведены в табл. 1.

Способ по примерам 1-3 осуществляют следующим образом. Хромовую стружку обрабатывают водным раствором пепсина 0,1-5,0 г/л в течение 1-6 ч, при температуре 30-40°С, ЖК 5-10 (1 стадия). Затем проводят раздубливание в водном растворе щавелевой кислоты 1-20 г/л, в течение 1-24 ч, при температуре 10-30°С, ЖК 5-10 (2 стадия). Последующую ферментативную обработку осуществляют в водном растворе ферментного препарата “Прок” 0,1-15,0 г/л в течение 1-6 ч, при температуре 30-40°С, ЖК 5-10 (3 стадия). Растворение полученного продукта проводят в водном растворе уксусной кислоты 40-80 г/л в течение 20-100 часов при температуре 10-30°С, ЖК 10-30 (4 стадия).

Способ по ближайшему аналогу осуществляют следующим образом. Хромовую стружку раздубливают в водном растворе оксида магния 12 г/л, при температуре 70°С, в течение 3 ч, ЖК 5. Затем проводят ферментативную обработку в присутствии щелочной протеазы 10 г/л, рН 8,5-9,0, температуре 70°С, в течение 3 ч. Далее выполняют фильтрацию полученного продукта.

Показатели качества белкового гидролизата, выработанного по примерам 1-7 и по ближайшему аналогу, приведены в табл.2.

Как следует из табл. 2, предложенный способ позволяет получить белковый гидролизат с низким содержанием минеральных веществ, в т.ч. оксида хрома, высоким содержанием сухого остатка, молекулярной массой, соизмеримой с молекулярной массой коллагена (300-360 тыс.).

Нарушение заявленного расхода ферментных препаратов пепсина и протеазы “Прок” не обеспечивает достижения цели изобретения: уменьшается степень гидролиза белка (вариант 4-6), белковый гидролизат содержит фрагменты белка с молекулярной массой, значительно меньшей молекулярной массы коллагена (вариант 5, 7). Увеличение расхода щавелевой и уксусной кислоты, а также температуры обрабатывающей жидкости выше установленного предела нецелесообразно, т.к. не способствует улучшению качества продукта и интенсификации процесса. Уменьшение расхода щавелевой и уксусной кислоты, температуры обрабатывающей жидкости ниже установленного предела не обеспечивает получение белкового гидролизата соответствующего качества, т.к. в первом случае не достигается дехромирование коллагенсодержащих отходов, во втором случае - их растворение, а в третьем - и дехромирование, и растворение.

Полученный белковый гидролизат может быть использован в процессах кожевенного и мехового производства.

Таблица 1
Расход веществ, г/л	Примеры
	оптимальные	контрольные
	1	2	3	4	5	6	7
Пепсин	0,1	2,5	5,0	0	5,1	5,0	0,1
Протеаза “Прок”	15,0	7,5	0,1	15,0	7,5	0	16,0
Таблица 2
Вариант	Показатель
	содержание в гидролизате сухого остатка, %	молекулярная масса продуктов гидролиза, 10-3 Да
Ближайший аналог	4,5	10-30
1	10,1	300-360
2	12,5	300-360
3	14,0	300-360
4	3,5	400-500
5	3,8	200-250
6	3,4	400-500
7	14,7	100-120

Способ получения белкового гидролизата из твердых хромсодержащих отходов кожевенного производства, включающий раздубливание, ферментативную обработку, отличающийся тем, что обработку отходов проводят в четыре стадии: на первой стадии - водным раствором пепсина 0,1-5,0 г/л в течение 1-6 ч, при температуре 30-40°С, на второй стадии - водным раствором щавелевой кислоты 1-20 г/л в течение 1-24 ч, при температуре 10-30°С, на третьей стадии - водным раствором нейтральной или щелочной протеазы 0,1-15,0 г/л в течение 1-6 ч, при температуре 30-40°С, на четвертой стадии - водным раствором уксусной кислоты 40-80 г/л в течение 20-100 ч, при температуре 10-30°С.