Пищевой белковый ингредиент и способы его получения

Пищевой белковый ингредиент и способы его получения

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится, главным образом, к способу ферментативного получения пищевых белковых ингредиентов из кератин-содержащих белковых материалов и к полученным композициям. Более конкретно, оно относится к способам получения пищевых белков из кератин-содержащих источников путем денатурирующей предварительной обработки кератина с последующим гидролизом кератина протеолитическими ферментами для эффективного и экономичного превращения источника белка кератина в приятный на вкус белковый пищевой продукт с высокой усваиваемостью.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Хорошо известно, что рост мирового населения оказывает определенное давление на продовольственные ресурсы. По мере увеличения численности населения уже дорогостоящие ингредиенты питания, такие как пищевой белок, могут стать слишком дорогими для потребления домашними животными и животными-компаньонами. Таким образом, существует необходимость в альтернативных источниках белка, которые не конкурируют с пищевой цепью человека. Такие альтернативные источники белка включают типичные побочные продукты животного происхождения, такие как перья, волосы, мех, шерсть, щетина, рога, копыта, ногти, когти, клювы, наружный слой кожи животных, панцири сухопутных и морских черепах, китовый ус, иглы дикобраза и чешуя рыб, которые содержат волокнистые структурные белки семейства кератинов. Хотя кератиновые белковые материалы, как правило, имеются в изобилии, дешевы и стабильны, они также содержат относительно высокий процент серосодержащих аминокислот, таких как цистеин. Остатки цистеина могут образовывать дисульфидные связи, которые вносят вклад в образование третичной структуры белков кератинов, делая их крепкими и прочными. Такая структурная прочность является причиной низкой усваиваемости и, как правило, делает белки кератины в их естественном состоянии непригодными для использования в качестве источника пищевых белков.

Предпринимаемые ранее попытки превратить исходный кератин-содержащий материал в пищевые белковые материалы были дорогостоящими и приводили к получению продуктов, неприятных на вкус и с низкой усваиваемостью белка. В результате, такое кератин-содержащее сырье традиционно рассматривалось как сельскохозяйственные отходы и предназначалось для захоронения или переработки.

Кератин-содержащие материалы можно денатурировать, подвергая их воздействию жестких физических условий, таких как относительно высокие температура и давление, например, при 146°C и 345 кПа в течение примерно 30-70 минут. Такая обработка может облегчать разрушение сульфидных связей, однако, не полностью гидролизует кератин. Кроме того, такие условия оказывают разрушительное действие на некоторые аминокислоты и могут приводить к образованию в конечных продуктах нежелательных серосодержащих не имеющих пищевой ценности аминокислот.

Химическая обработка может также использоваться для разрушения дисульфидных связей и может приводить к образованию относительно коротких пептидов из кератина. Например, кипячение кератина в течение примерно 2-20 часов при значении pH, меньшем или равном 2,0-4,0, или кипячение в течение более двух часов при сильно щелочных значениях pH приводит к образованию олигопептидов, полипептидов и свободных аминокислот. Однако такая жесткая обработка может частично или полностью разрушать некоторые аминокислоты, тем самым снижая питательную ценность конечного продукта. Щелочной гидролиз, в частности, способствует образованию нежелательных искусственных аминокислот, таких как лантионин и лизиноаланин, последняя из которых проявила себя как токсичный для почек фактор в исследованиях на лабораторных крысах. Обработка кислотными или щелочными материалами также может приводить к образованию остаточных солей в смеси, что может потребовать дополнительных этапов обработки для их удаления.

Таким образом, гидролиз кератин-содержащих материалов при обработке в жестких условиях, таких как высокая температура и химические вещества, сопряжен с проблемами неполного гидролиза и загрязнения пищевого продукта нежелательными аминокислотами и остаточными солями. Более того, такими способами не удавалось добиться получения пищевых продуктов с высокой усваиваемостью. Такими способами, как правило, не удается получать продукты, имеющие усваиваемость выше, чем 80%, что измеряется 2-этапным методом Boisen и Fernandez (1995).

Соответственно, существует необходимость в способе, который будет превращать кератин-содержащий белковый материал в подходящий ингредиент пищевых продуктов, являющийся питательным, вкусным и легкоусваиваемым для животных. Нужный способ должен подходить для использования в предварительной обработке содержащего белок сырья, в частности, имеющегося в избытке стабильного недорогого кератин-содержащего сырья, в мягких условиях для ослабления плотно упакованной бета-складчатой структуры, что позволит затем проводить ферментативный гидролиз для эффективного разрушения пептидных связей в кератине. Пищевой продукт должен быть относительно свободен от нежелательных аминокислот и должен не нуждаться в дополнительной обработке, или нуждаться в минимальной обработке, для удаления остаточных солей и, кроме того, он должен поддаваться промышленной переработке.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к усовершенствованному способу получения пищевых белковых ингредиентов, включающему предварительную обработку кератин-содержащего сырья путем создания контакта некоторого количества материала с восстанавливающим агентом и нагревания для получения белковой смеси. Предварительно обработанное сырье затем подвергают ферментативному гидролизу, смешивая некоторое количество по меньшей мере одного протеолитического фермента в водном растворе с предварительно обработанной белковой смесью для проведения реакции с получением белковой суспензии. Белковую суспензию подвергают эмульгированию и инкубируют в течение времени, достаточного для получения пищевого белкового ингредиента.

Различные цели и преимущества данного способа и композиций станут очевидными из следующего описания в сочетании с прилагаемыми чертежами, в которых изложены, с помощью иллюстраций и примеров, конкретные варианты осуществления способа и полученных в результате композиций.

В одном аспекте изобретение относится к способу получения пищевого белкового ингредиента. Как правило, способ включает этапы получения некоторого количества содержащего белок материала из любого сырья, содержащего некоторое количество белка, причем содержащий белок материал содержит кератин, создания контакта содержащего белок материала с композицией, выбранной из группы, состоящей из восстанавливающего агента, хаотропного агента, детергента, а также их смеси, нагревания находящегося в контакте содержащего белок материала для получения белковой смеси, смешивания некоторого количества протеолитического фермента в водном растворе для получения раствора протеолитического фермента и создания контакта белковой смеси с раствором протеолитического фермента для получения смеси белка с ферментом, проведения смеси белка с ферментом через процесс уменьшения размера для получения смеси белка меньшего размера с ферментом, а также инкубации смеси белка меньшего размера с ферментом в течение времени, достаточного для получения пищевого белкового ингредиента.

В некоторых аспектах изобретения способ дополнительно включает этап создания контакта содержащего белок материала с некоторым количеством воды.

Как правило, восстанавливающий агент выбирают из группы, состоящей из метабисульфита натрия, сульфита натрия, бисульфита натрия, сульфита кальция, фосфитов, 2-меркаптоэтанола, бис(2-меркаптоэтил)сульфона, 2,3-димеркапто-1-пропанола, дитиотреитола, дитиобутиламина, L-цистеина, сложного этилового эфира цистеина, сложного метилового эфира цистеина, триалкилфосфинов, трис(2-карбоксиэтил)фосфин гидрохлорида, а также их сочетаний.

Как правило, хаотропный агент выбирают из группы, состоящей из мочевины, тиомочевины, солей гуанидина, а также их сочетаний.

Как правило, детергент выбирают из группы, состоящей из додецилсульфата натрия (SDS), этилтриметиламмоний бромида, Triton X-100, (1,1,3,3-тетраметилбутил)фенил полиэтиленгликоля, трет-октилфенилового эфира полиэтиленгликоля, продаваемого под торговой маркой Triton^® X-114 компанией Dow Chemical и ее лицензиатами, полиоксиэтилен (20) сорбитан монолаурата (полисорбат-20), полиоксиэтилен (20) сорбитан монопальмитата (полисорбат-40), полиоксиэтилен (20) моностеарата (полисорбат-60), полиоксиэтилен (20) моноолеата (полисорбат-80), октилглюкозида, октилтиоглюкозида, 3-[(3-холамидопропил)диметиламмонио]-1-пропансульфоната (CHAPS), 3-[(3-холамидопропил)диметиламмонио]-2-гидрокси-1-пропансульфоната (CHAPSO), а также их сочетаний.

Предпочтительные варианты осуществления способа уменьшения размера выбирают из группы, состоящей из измельчения, перемалывания, дробления, разрезания, нарезания на куски, шинкования, эмульгирования, гомогенизации, гомогенизации высокого давления, а также их сочетаний.

Как правило, протеолитический фермент выбирают из группы, состоящей из эндопротеаз, экзопротеаз, экзогенных ферментов, эндогенных ферментов, а также их сочетаний. Предпочтительные ферменты эндопротеазы выбирают из группы, состоящей из бромелинов, катепсина, калпаина, фицина, химопапаина, стрептопаина, папаина, субтилизинов, алкалазы и кератинaзы, а также их сочетаний.

В некоторых вариантах осуществления изобретения белковая смесь вступает в контакт и смешивается более чем с одним протеолитическим ферментом.

Понятно, что процесс уменьшения размера можно проводить или осуществлять до, во время и/или после создания контакта белковой смеси с протеолитическим ферментом.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления пищевой белковый ингредиент подвергают дальнейшей обработке путем центрифугирования, фильтрования или декантации.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к композиции пищевого ингредиента, полученной в соответствии с одним из аспектов изобретения, таким как любой из аспектов, описанных в настоящем документе. Предпочтительно, пищевой ингредиент имеет усваиваемость белка по меньшей мере примерно 85%, по результатам 2-этапного метода Boisen. Более предпочтительно, пищевой ингредиент имеет усваиваемость белка от 90% до примерно 100%, по результатам 2-этапного метода Boisen. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления по меньшей мере 2% всех аминокислот представляют собой серосодержащие аминокислоты. В других предпочтительных вариантах осуществления пищевой ингредиент содержит или также содержит некоторое количество усваиваемых свободных аминокислот.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к композиции пищевого ингредиента, содержащей источник белка, полученный из материала на основе кератина и имеющий усваиваемость белка по меньшей мере примерно 85%, по результатам 2-этапного метода Boisen. В предпочтительных вариантах осуществления пищевой ингредиент имеет усваиваемость белка от 90% до примерно 100%, по результатам 2-этапного метода Boisen.

Композицию пищевого ингредиента, полученную и описанную в настоящем документе, можно использовать в качестве ингредиента в пище для любого животного, включая человека, домашних животных, скота, диких животных и тому подобных. Одним из предпочтительных является использование в качестве пищевого ингредиента для домашних животных.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к корму для домашних животных, содержащему источник белка, полученный из материала на основе кератина и имеющий усваиваемость белка по меньшей мере примерно 85%, по результатам 2-этапного метода Boisen. В предпочтительных вариантах осуществления корм для домашних животных имеет усваиваемость белка от 90% до примерно 100%, по результатам 2-этапного метода Boisen.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к покрывающей композиции для корма для животных, содержащей источник белка, полученный из материала на основе кератина и имеющий усваиваемость белка по меньшей мере примерно 85%, по результатам 2-этапного метода Boisen. В предпочтительных вариантах осуществления покрывающая композиция для корма для животных имеет усваиваемость белка от 90% до примерно 100%, по результатам 2-этапного метода Boisen.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу получения пищевого белкового ингредиента. Как правило, способ включает этапы получения некоторого количества содержащего белок материала (который может представлять собой любое сырье, содержащее некоторое количество белка), причем содержащий белок материал содержит кератин; создания контакта содержащего белок материала с композицией, выбранной из группы, состоящей из восстанавливающего агента, хаотропного агента, детергента, а также их смеси; нагревания находящегося в контакте содержащего белок материала для получения белковой смеси; смешивания некоторого количества протеолитического фермента в водном растворе для получения раствора протеолитического фермента и создания контакта белковой смеси с раствором протеолитического фермента для получения смеси белка с ферментом; а также инкубацию смеси белка с ферментом в течение времени, достаточного для получения пищевого белкового ингредиента. В некоторых вариантах осуществления изобретения способ дополнительно включает этап создания контакта содержащего белок материала с некоторым количеством воды.

Предпочтительные восстанавливающие агенты выбирают из группы, состоящей из метабисульфита натрия, сульфита натрия, бисульфита натрия, сульфита кальция, фосфитов, 2-меркаптоэтанола, бис(2-меркаптоэтил)сульфона, 2,3-димеркапто-1-пропанола, дитиотреитола, дитиобутиламина, L-цистеина, сложного этилового эфира цистеина, сложного метилового эфира цистеина, триалкилфосфинов, трис(2-карбоксиэтил)фосфин гидрохлорида, а также их сочетаний.

Предпочтительные хаотропные агенты выбирают из группы, состоящей из мочевины, тиомочевины, солей гуанидина, а также их сочетаний.

Предпочтительные детергенты выбирают из группы, состоящей из додецилсульфата натрия (SDS), этилтриметиламмоний бромида, Triton X-100, (1,1,3,3-тетраметилбутил)фенил полиэтиленгликоля, трет-октилфенилового эфира полиэтиленгликоля, продаваемого под торговой маркой Triton^® X-114 компанией Dow Chemical и ее лицензиатами, полиоксиэтилен (20) сорбитан монолаурата (полисорбат-20), полиоксиэтилен (20) сорбитан монопальмитата (полисорбат-40), полиоксиэтилен (20) моностеарата (полисорбат-60), полиоксиэтилен (20) моноолеата (полисорбат-80), октилглюкозида, октилтиоглюкозида, 3-[(3-холамидопропил)диметиламмонио]-1-пропансульфоната (CHAPS), 3-[(3-холамидопропил)диметиламмонио]-2-гидрокси-1-пропансульфоната (CHAPSO), а также их сочетаний.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления данного аспекта способ дополнительно включает процесс уменьшения размера. Как правило, можно использовать любой способ уменьшения размера. Предпочтительные способы уменьшения размера выбирают из группы, состоящей из измельчения, перемалывания, дробления, разрезания, нарезания на куски, шинкования, эмульгирования, гомогенизации, гомогенизации высокого давления, а также их сочетаний.

Предпочтительные протеолитические ферменты выбирают из группы, состоящей из эндопротеаз, экзопротеаз, экзогенных ферментов, эндогенных ферментов, а также их сочетаний. Предпочтительные ферменты эндопротеазы выбирают из группы, состоящей из бромелинов, катепсина, калпаина, фицина, химопапаина, стрептопаина, папаина, субтилизинов, алкалазы и кератинaзы, а также их сочетаний.

В некоторых вариантах осуществления изобретения белковая смесь вступает в контакт и смешивается более чем с одним протеолитическим ферментом.

Процесс уменьшения размера можно проводить в любое время, в том числе до и/или во время, и/или после создания контакта белковой смеси с протеолитическим ферментом.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления пищевой белковый ингредиент подвергают дальнейшей обработке путем центрифугирования, фильтрования или декантации.

В другом аспекте настоящего изобретения композиция пищевого ингредиента, полученная в соответствии с аспектами и вариантами осуществления, описанными выше, предпочтительно имеет усваиваемость белка по меньшей мере примерно 85%, по результатам 2-этапного метода Boisen. Еще более предпочтительно, композиция пищевого ингредиента, полученная в соответствии с аспектами и вариантами осуществления, описанными выше, предпочтительно имеет усваиваемость белка от примерно 90% до примерно 100%, по результатам 2-этапного метода Boisen.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения композиция пищевого ингредиента включает композиции, в которых по меньшей мере 2% всех аминокислот представляют собой серосодержащие аминокислоты.

В других предпочтительных вариантах осуществления композиция пищевого ингредиента содержит некоторое количество усваиваемых свободных аминокислот.

В другом аспекте настоящего изобретения предложен способ получения пищевого белкового ингредиента. Как правило, способ включает этапы получения некоторого количества содержащего белок материала (который может представлять собой любое сырье, содержащее некоторое количество белка), причем содержащий белок материал содержит кератин; уменьшения размера частиц содержащего белок материала; создания контакта содержащего белок материала с некоторым количеством воды для получения белковой смеси; смешивания некоторого количества протеолитического фермента с белковой смесью для получения смеси белка с ферментом; проведения смеси белка с ферментом через процесс уменьшения размера для получения смеси белка меньшего размера с ферментом и инкубации смеси белка меньшего размера с ферментом в течение времени, достаточного для получения пищевого белкового ингредиента.

В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает этап создания контакта содержащего белок материала с восстанавливающим агентом.

Предпочтительные восстанавливающие агенты выбирают из группы, состоящей из метабисульфита натрия, сульфита натрия, бисульфита натрия, сульфита кальция, фосфитов, 2-меркаптоэтанола, бис(2-меркаптоэтил)сульфона, 2,3-димеркапто-1-пропанола, дитиотреитола, дитиобутиламина, L-цистеина, сложного этилового эфира цистеина, сложного метилового эфира цистеина, триалкилфосфинов, трис(2-карбоксиэтил)фосфин гидрохлорида, а также их сочетаний.

В некоторых вариантах осуществления способ может дополнительно включать этап создания контакта содержащего белок материала с хаотропным агентом.

Предпочтительные хаотропные агенты выбирают из группы, состоящей из мочевины, тиомочевины, солей гуанидина, а также их сочетаний.

В некоторых вариантах осуществления способ может дополнительно включать этап создания контакта содержащего белок материала с детергентом.

Предпочтительные детергенты выбирают из группы, состоящей из додецилсульфата натрия (SDS), этилтриметиламмоний бромида, Triton X-100, (1,1,3,3-тетраметилбутил)фенил полиэтиленгликоля, трет-октилфенилового эфира полиэтиленгликоля, продаваемого под торговой маркой Triton^® X-114 компанией Dow Chemical и ее лицензиатами, полиоксиэтилен (20) сорбитан монолаурата (полисорбат-20), полиоксиэтилен (20) сорбитан монопальмитата (полисорбат-40), полиоксиэтилен (20) моностеарата (полисорбат-60), полиоксиэтилен (20) моноолеата (полисорбат-80), октилглюкозида, октилтиоглюкозида, 3-[(3-холамидопропил)диметиламмонио]-1-пропансульфоната (CHAPS), 3-[(3-холамидопропил)диметиламмонио]-2-гидрокси-1-пропансульфоната (CHAPSO), а также их сочетаний.

Предпочтительные протеолитические ферменты выбирают из группы, состоящей из эндопротеаз, экзопротеаз, экзогенных ферментов, эндогенных ферментов, а также их сочетаний. Предпочтительные ферменты эндопротеазы выбирают из группы, состоящей из бромелинов, катепсина, калпаина, фицина, химопапаина, стрептопаина, папаина, субтилизинов, алкалазы и кератинaзы, а также их сочетаний.

Способ уменьшения размера может включать любой общепринятый способ для уменьшения размера. Предпочтительные способы уменьшения размера выбирают из группы, состоящей из измельчения, перемалывания, дробления, разрезания, нарезания на куски, шинкования, эмульгирования, гомогенизации, гомогенизации высокого давления, а также их сочетаний. Процесс уменьшения размера можно проводить до и/или во время, и/или после создания контакта белковой смеси с протеолитическим ферментом.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления белковая смесь вступает в контакт и смешивается более чем с одним протеолитическим ферментом.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления способ может дополнительно включать этап нагревания содержащего белок материала.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления пищевой белковый ингредиент подвергают дальнейшей обработке путем центрифугирования, фильтрования или декантации.

В другом аспекте настоящее изобретение относится a композиции пищевого ингредиента, полученной способом, описанным в настоящем документе, в которой пищевой ингредиент имеет усваиваемость белка по меньшей мере примерно 85%, по результатам 2-этапного метода Boisen. Предпочтительно, пищевой ингредиент имеет усваиваемость белка от 90% до примерно 100%, по результатам 2-этапного метода Boisen.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления по меньшей мере 2% всех аминокислот в композиции пищевого ингредиента представляют собой серосодержащие аминокислоты.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления композиция пищевого ингредиента содержит некоторое количество усваиваемых свободных аминокислот.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу получения пищевого белкового ингредиента. Как правило, способ включает этапы получения некоторого количества содержащего белок материала (который включает любое сырье, содержащее некоторое количество белка), причем содержащий белок материал содержит кератин; создания контакта содержащего белок материала с некоторым количеством воды; нагревания содержащего белок материала для получения белковой смеси; смешивания некоторого количества протеолитического фермента с белковой смесью для получения смеси белка с ферментом и инкубации смеси белка с ферментом в течение времени, достаточного для получения пищевого белкового ингредиента.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления способ может дополнительно включать создание контакта содержащего белок материала с восстанавливающим агентом. Предпочтительные восстанавливающие агенты выбирают из группы, состоящей из метабисульфита натрия, сульфита натрия, бисульфита натрия, сульфита кальция, фосфитов, 2-меркаптоэтанола, бис(2-меркаптоэтил)сульфона, 2,3-димеркапто-1-пропанола, дитиотреитола, дитиобутиламина, L-цистеина, сложного этилового эфира цистеина, сложного метилового эфира цистеина, триалкилфосфинов, трис(2-карбоксиэтил)фосфин гидрохлорида, а также их сочетаний.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления способ может дополнительно включать этап создания контакта содержащего белок материала с хаотропным агентом. Предпочтительные хаотропные агенты выбирают из группы, состоящей из мочевины, тиомочевины, солей гуанидина, а также их сочетаний.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления способ может дополнительно включать этап создания контакта содержащего белок материала с детергентом. Предпочтительные детергенты выбирают из группы, состоящей из додецилсульфата натрия (SDS), этилтриметиламмоний бромида, Triton X-100, (1,1,3,3-тетраметилбутил)фенил полиэтиленгликоля, трет-октилфенилового эфира полиэтиленгликоля, продаваемого под торговой маркой Triton^® X-114 компанией Dow Chemical и ее лицензиатами, полиоксиэтилен (20) сорбитан монолаурата (полисорбат-20), полиоксиэтилен (20) сорбитан монопальмитата (полисорбат-40), полиоксиэтилен (20) моностеарата (полисорбат-60), полиоксиэтилен (20) моноолеата (полисорбат-80), октилглюкозида, октилтиоглюкозида, 3-[(3-холамидопропил)диметиламмонио]-1-пропансульфоната (CHAPS), 3-[(3-холамидопропил)диметиламмонио]-2-гидрокси-1-пропансульфоната (CHAPSO), а также их сочетаний.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления способ может дополнительно включать процесс уменьшения размера. Предпочтительные способы уменьшения размера выбирают из группы, состоящей из измельчения, перемалывания, дробления, разрезания, нарезания на куски, шинкования, эмульгирования, гомогенизации, гомогенизации высокого давления, а также их сочетаний.

Предпочтительные протеолитические ферменты выбирают из группы, состоящей из эндопротеаз, экзопротеаз, экзогенных ферментов, эндогенных ферментов, а также их сочетаний. Предпочтительные ферменты эндопротеазы выбирают из группы, состоящей из бромелинов, катепсина, калпаина, фицина, химопапаина, стрептопаина, папаина, субтилизинов, алкалазы и кератинaзы, а также их сочетаний.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления белковая смесь может вступать в контакт и смешиваться более чем с одним протеолитическим ферментом.

Процесс уменьшения размера можно проводить до и/или во время, и/или после создания контакта белковой смеси с протеолитическим ферментом.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления пищевой белковый ингредиент можно подвергать дальнейшей обработке путем центрифугирования, фильтрования или декантации.

В другом аспекте настоящее изобретение относится a композиции пищевого ингредиента, полученной способом, описанным в настоящем документе, в которой пищевой ингредиент имеет усваиваемость белка по меньшей мере примерно 85%, по результатам 2-этапного метода Boisen. В предпочтительных вариантах осуществления пищевой ингредиент будет иметь усваиваемость белка от 90% до примерно 100%, по результатам 2-этапного метода Boisen.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления в композиции пищевого ингредиента по изобретению по меньшей мере 2% из всех аминокислот, содержащихся в ней, будут представлять собой серосодержащие аминокислоты.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления пищевой ингредиент будет содержать некоторое количество усваиваемых свободных аминокислот.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу получения пищевого белкового ингредиента и к полученному пищевому белковому ингредиенту. Способ получения пищевых белковых ингредиентов из кератин-содержащего сырья включает этапы: во-первых, предварительной обработки кератин-содержащего сырья для разрушения дисульфидных связей и денатурации белка кератина, затем, ферментативного гидролиза предварительно обработанного материала, что может включать уменьшение размера белков гидролизата, с последующей обработкой гидролизованного материала. Предполагается, что способ получения пищевого белкового ингредиента можно осуществлять с использованием непрерывного, периодического режима или их сочетаний.

Некоторое количество кератин-содержащего материала помещают в подходящий устойчивый к нагреванию и химическим реагентам герметизирующий контейнер, типичный стандартный контейнер, используемый в промышленности, такой как, но без ограничения, резервуар из нержавеющей стали. Содержащий белок материал может включать любой белковый материал, известный в данной отрасли как содержащий кератин, включая, но без ограничения, перья, волосы, мех, шерсть, щетину, рога, копыта, ногти, когти, клювы, наружный слой кожи животных, панцири сухопутных и морских черепах, китовый ус, иглы дикобраза и чешую рыб, или любой другой кератин-содержащий материал, либо их смеси. При том, что кератин-содержащий материал является одним из источников белка, можно использовать любое подходящее сырье, содержащее некоторое количество белка, включая, но без ограничения, источники животного происхождения, растительные источники, одноклеточные организмы, а также их сочетания.

Белки, в целом, состоят из множества пептидов, связанных между собой пептидными связями. Белки могут содержать одну или более пептидных цепей и, как правило, сворачиваются в сложные структуры более высокого порядка. Эти структуры более высокого порядка, как правило, поддерживаются за счет пяти основных типов взаимодействия: (1) дисульфидных связей, (2) ионных взаимодействий (таких как соляные мостики); (3) ван-дер-ваальсовых сил (включая диполь-дипольные взаимодействия, индуцированные дипольные взаимодействия и лондоновские дисперсионные силы); (4) взаимодействий за счет водородных связей (включая водородные связи) и (5) гидрофобных взаимодействий.

Сначала создают контакт материала с некоторым количеством агента, способного разрушать дисульфидные связи. В одном варианте осуществления агент представляет собой любой агент, используемый для сульфитолиза. В другом варианте осуществления агент представляет собой восстанавливающий агент в водном растворе, что позволяет наносить восстанавливающий агент на материал распылением. Количество жидкого компонента, смешанного с восстанавливающим агентом, будет зависеть от используемого восстанавливающего агента, например, можно использовать раствор восстанавливающего агента в концентрации от примерно 9% до примерно 10% масс./об. в воде. В альтернативном варианте осуществления восстанавливающий агент может находиться в любой форме, такой как порошок или газ, которая позволяет восстанавливающему агенту контактировать с содержащим белок материалом. Восстанавливающий агент может быть любым агентом, известным или используемым в промышленности для разрушения дисульфидных связей в структуре кератина.

В одном варианте осуществления восстанавливающий агент представляет собой пищевой или непищевой продукт, включая, но без ограничения, сульфитные соединения, такие как метабисульфит натрия, сульфит натрия, бисульфит натрия, сульфит кальция, фосфиты, 2-меркаптоэтанол, бис(2-меркаптоэтил)сульфон, 2,3-димеркапто-1-пропанол, дитиотреитол, дитиобутиламин, L-цистеин, сложный этиловый эфир цистеина, сложный метиловый эфир цистеина, триалкилфосфины, трис(2-карбоксиэтил)фосфин гидрохлорид, а также их сочетания. Если восстанавливающий агент является непищевым продуктом, предполагается, что любые остаточные количества непищевого восстанавливающего агента могут быть удалены из конечного продукта, например, путем фильтрования, диализа, выпаривания или любых других подходящих методов. Восстанавливающий агент добавляют в достаточных количествах для разрушения дисульфидных связей, имеющихся в содержащем белок материале. В одном варианте осуществления количество восстанавливающего агента составляет от примерно 0,01% до примерно 1,0% по массе от сухой массы кератина.

В одном варианте осуществления содержащий белок материал добавляли в герметизирующий контейнер с некоторым количеством воды, содержащейся в сырье кератина, получая в результате смесь, включающую от примерно 36% до примерно 90% содержащего белок материала и от примерно 10% до примерно 64% воды. В других вариантах осуществления содержащий белок материал добавляли с количеством воды, которое приводило к получению смеси, включающей примерно 37% или 38%, или 39%, или 40%, или 41%, или 42%, или 43%, или 44%, или 45%, или 46%, или 47%, или 48%, или 49%, или 50%, или 51%, или 52%, или 53%, или 54%, или 55%, или 56%, или 57%, или 58%, или 59%, или 60%, или 61%, или 62%, или 63%, или 64%, или 65%, или 66%, или 67%, или 68%, или 69%, или 70%, или 71%, или 72%, или 73%, или 74%, или 75%, или 76%, или 77%, или 78%, или 79%, или 80%, или 81%, или 82%, или 83%, или 84%, или 85%, или 86%, или 87%, или 88%, или 89% или 90% содержащего белок материала и примерно 11%, или 12%, или 13%, или 14%, или 15%, или 16%, или 17%, или 18%, или 19%, или 20%, или 21%, или 22%, или 23%, или 24%, или 25%, или 26%, или 27%, или 28%, или 29%, или 30%, или 31%, или 32%, или 33%, или 34%, или 35%, или 36%, или 37%, или 38%, или 39%, или 40%, или 41%, или 42%, или 43%, или 44%, или 45%, или 46%, или 47%, или 48%, или 49%, или 50%, или 51%, или 52%, или 53%, или 54%, или 55%, или 56%, или 57%, или 58%, или 59%, или 60%, или 61%, или 62%, или 63%, или 64% воды. Один из предпочтительных диапазонов включает от примерно 36% до примерно 40% белка и от 60% до примерно 64% воды. Предполагается также, что дальнейшее концентрирование смеси можно осуществлять при помощи распылительной сушки содержащего белок материала перед добавлением. В другом варианте осуществления содержащий белок материал добавляли с количеством воды, которое приводило к получению смеси, включающей примерно 90% или 89%, или 88%, или 87%, или 86%, или 85%, или 84%, или 83%, или 82%, или 81%, или 80%, или 79%, или 78%, или 77%, или 76%, или 75%, или 74%, или 73%, или 72%, или 71%, или 70%, или 69%, или 68%, или 67%, или 66%, или 65%, или 64%, или 63%, или 62%, или 61%, или 60%, или 59%, или 58%, или 57%, или 56%, или 55%, или 54%, или 53%, или 52%, или 51%, или 50%, или 49%, или 48%, или 47%, или 46%, или 45%, или 44%, или 43%, или 42%, или 41%, или 40%, или 39%, или 38%, или 37%, или 36% содержащего белок материала и от примерно 0% до 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 31%, 32%, 33%, 34%, 35%, 36%, 37%, 38%, 39%, 40%, 41%, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83% 84%, 85%, 86%, 87%, 88% или 89% воды.

Предполагается, что в некоторых вариантах осуществления воду можно добавлять после того, как содержащий белок материал вступает в контакт с агентом, используемым для сульфитолиза. Этот этап может также разрушать ионные взаимодействия, взаимодействия за счет водородных связей, ван-дер-ваальсовые взаимодействия и гидрофобные взаимодействия.

В другом варианте осуществления композицию хаотропного агента и/или детергента можно объединять с, или добавлять к восстанавливающему агенту для облегчения разрушения взаимодействий, вовлеченных в поддержание структуры белка. Детергенты представляют собой амфипатические молекулы, содержащие как неполярный хвост, так и полярную голову. Они могут быть ионными (анионными или катионными), неионными или цвиттерионными. Подходящие композиции детергента включают, но без ограничения, додецилсульфат натрия (SDS), этилтриметиламмоний бромид, Triton X-100, (1,1,3,3-тетраметилбутил)фенил полиэтиленгликоль, трет-октилфенилового эфира полиэтиленгликоль, продаваемый под торговой маркой Triton^® X-114 компанией Dow Chemical и ее лицензиатами, полиоксиэтилен (20) сорбитан монолаурат (полисорбат-20), полиоксиэтилен (20) сорбитан монопальмитат (полисорбат-40), полиоксиэтилен (20) моностеарат (полисорбат-60), полиоксиэтилен (20) моноолеат (полисорбат-80), октилглюкозид, октилтиоглюкозид, 3-[(3-холамидопропил)диметиламмонио]-1-пропансульфонат (CHAPS), 3-[(3-холамидопропил)диметиламмонио]-2-гидрокси-1-пропансульфонат (CHAPSO), а также их сочетания.

В вариантах осуществления, в которых белок представляет собой кератин, хаотропный агент действует, разрушая плотно упакованную бета-складчатую структуру кератина. Хаотропный агент действует, разрушая белковые структуры за счет дестабилизации взаимодействий, опосредованных нековалентными силами, то есть, водородными связями, ван-дер-ваальсовыми силами, гидрофобными взаимодействиями и ионными взаимодействиями. Разрушая нековалентные взаимодействия, хаотропный агент позволяет дополнительному растворителю проникать в бета-складчатую структуру кератина. Это позволяет белкам растворяться более легко и приводит к солюбилизации дополнительных количеств белка. Хаотропный агент можно включать в смесь с восстанавливающим агентом, например, в распыляемую жидкость, или вводить самостоятельно в содержащий белок материал до или после применения восстанавливающего агента. Можно использовать любой хаотропный агент, и выбор нужного хаотропного агента будет зависеть от используемого исходного белкового материала и желаемого конечного продукта. В одном варианте осуществления можно использовать пищевые хаотропные агенты, например, мочевину, тиомочевину, соли гуанидина, или их сочетания. Количество хаотропного агента будет также зависеть от используемого исходного белкового материала и желаемого конечного продукта, но может включать количества вплоть до примерно 1% по массе от массы белкового материала.

Покрытый распыленной жидкостью материал затем нагревают для получения белковой смеси.