СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВО-АМИНОКИСЛОТНОГО ОБОГАТИТЕЛЯ ПИЩИ
METHOD FOR PRODUCTION OF PROTEIN-AMINOACID FOOD FORTIFIER

Изобретение относится к пищевой промышленности, к биотехнологии и может быть использовано при производстве пищевых добавок.
Известен способ получения белоксодержащей биологически активной добавки, предусматривающий обработку биомассы клеток дрожжей экзогенными гидролитическими ферментами (Патент РФ №2230466, кл. A23L 1/30, опубл. 2004 г.) [1].
Однако в данном известном способе не описаны условия обработки клеток дрожжей гидролитическими ферментами, не раскрыт состав используемого ферментного препарата, что не позволяет воспроизвести этот известный способ в части осуществления процесса ферментолиза.
Наиболее близким аналогом предлагаемого способа является известный способ получения продукта обработки клеток дрожжей композицией гидролитических ферментов (Патент №2104300, кл. A23L 1/28, C12N 1/06, опубл. 1998 г.) [2].
Однако качество целевого продукта, получаемого этим известным способом, недостаточно высокое.
Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение выхода целевого продукта и улучшение его качества за счет обогащения растворимыми белками, низкомолекулярными пептидами, аминокислотами и биологически активными продуктами гидролиза полимеров клеточных стенок дрожжей.
Указанный технический результат достигается тем, что способ получения белково-аминокислотного обогатителя пищи заключается в осуществлении двустадийной обработки суспензии клеток дрожжей экзогенными ферментами, катализирующими гидролиз клеточных полимеров, с использованием на первой и второй стадиях соответственно первой и второй ферментных композиций и с получением целевого продукта в виде ферментолизата, при этом первая ферментная композиция содержит на 1 г сухих дрожжей 0,05-5,0 ед. ПС протеиназ, источником которых является ферментный препарат Протосубтилин, и 10,0-50,0 ед. бета-ГкС смеси эндо- бета- глюканазы и экзо-бета-  глюканазы, источником которых является ферментный препарат Целловиридин, а вторая содержит протеиназы и пептидазы в количестве 15-20 ед. ПС, смесь эндо-бета- глюканаз и экзо-бета- глюканаз - 10,0-100,0 ед. бета-ГкС, маннаназу - 5,0-20,0 ед. МС и хитиназу - 0,01-0,5 ед. ХС, источником которых является культуральная жидкость штамма микромицета Aspergillus oryzae ВКПМ F-931 с добавлением ферментного препарата Целловиридина.
Собственные исследования показали, что для получения белково-аминокислотной пищевой добавки, обогащенной биологически активными компонентами, следует проводить двустадийный ферментолиз клеток дрожжей с использованием применяемых последовательно двух определенных ферментных композиций, что обеспечивает повышенный выход и улучшенное качество целевого продукта.
Способ осуществляется следующим образом. Готовят водную суспензию клеток дрожжей и проводят термическую ее обработку при температуре 85-95°С в течение 15-20 минут для инактивации эндогенных ферментов дрожжей. Затем смесь охлаждают до 54-56°С и охлажденную смесь, имеющую естественный рН, подвергают двустадийной обработке экзогенными ферментами.
На первой стадии в суспензию клеток дрожжей задают первую ферментную композицию, включающую протеиназы, источником которых является ферментный препарат Протосубтилин, в количестве 0,05-5,0 ед. ПС/г сухих дрожжей и смесь эндо-бета- глюканаз и экзо-бета- глюканаз, источником которых является ферментный препарат Целловиридин, в количестве 10-50 ед. бета-ГкС/ г сухих дрожжей и осуществляют гидролиз при температуре 54-56°С в течение 1 час 45 мин - 2 час 15 мин при постоянном перемешивании. Полученная в результате ферментативного гидролиза смесь состоит из продуктов гидролиза бета-глюкана, освободившихся белков цитоплазмы, белков, полученных в результате гидролиза по пептидным связям белково-бета-глюканового, белково-маннанового и белково-хитинового комплексов, а также бета-глюкана, маннана и хитина, освободившихся из вышеуказанных комплексов.
Эту смесь после охлаждения до 45-48°С подвергают второй стадии гидролиза обработкой второй ферментной композицией при температуре 45-48°С в течение 3 час 45 мин - 4 час 15 мин при постоянном перемешивании. Во второй ферментной композиции в качестве источника протеиназ и пептидаз (карбоксильная, металлозависимая и сериновая протеиназы, аминопептидаза и карбоксипептидаза), смеси экзо-бета- глюканаз и эндо-бета- глюканаз, а также маннаназы и хитиназы используют культуральную жидкость штамма микромицета Aspergillus oryzae ВКПМ F-931 с добавлением ферментного препарата Целловиридина.
Полученный ферментолизат подвергают термической обработке при температуре 85-95°С в течение 15-20 минут с целью инактивации экзогенных ферментов, а затем высушивают на распылительной сушилке, получая целевой продукт, содержащий за счет глубокого гидролиза полимеров клеток дрожжей, в количествах, превышающих количества составных частей ферментолизата наиболее близкого аналога, растворимые белки, низкомолекулярные пептиды, аминокислоты и биологически активные продукты гидролиза полимеров клеточных стенок дрожжей с более высоким выходом целевого продукта, характеризующегося более высоким качеством.
Для сравнения качества продукта, получаемого в результате реализации способа согласно изобретению, с качеством продукта, получаемого в результате осуществления процесса по наиболее близкому аналогу, приводим таблицу 1.
Таблица 1
Показатели качества полученного продукта
Способ по наиболее близкому аналогу
Заявляемый способ
Содержание аминного азота, %
2,9-3,1
3,8-4,1
Содержание растворимых протеинов, % от общего количества протеинов
89,0-93,0
97,0-99,0
Содержание редуцирующих веществ (углеводов), %
6,0-12,0
18,9-20,9
Содержание аминокислот и низкомолекулярных пептидов с молекулярной массой:
- менее 1,5 кДа (аминокислоты и низкомолекулярные пептиды), %
35,0-40,0
50,0-62,0
- 1,5-5,0 кДа, %
22,0-25,0
25,0-28,0
- 5,0-10,0 кДа, %
28,0-32,0
15,0-17,0
Выход целевого продукта, %
87-91
91-93
В таблице приведены данные для пищевых дрожжей (хлебопекарные, пивные).
Данные таблицы показывают, что по выходу конечного продукта по содержанию в нем аминного азота, растворимого белка, аминокислот, редуцирующих веществ целевой продукт, полученный по способу согласно изобретению, существенно превышает продукт, полученный в соответствии со способом, предложенным в наиболее близком аналоге.
Ниже приведены примеры реализации изобретения.
Пример 1. Готовят водную суспензию из 100 г сухих пекарных дрожжей и 250 мл воды. Смесь тщательно перемешивают. Для инактивации эндогенных ферментов клеток дрожжей приготовленную суспензию нагревают до температуры 85°С и выдерживают при этой температуре в течение 20 минут, после чего смесь охлаждают до температуры 54°С. Смесь имеет естественный рН 5,8. В нее задают первую ферментную композицию: ферментный препарат Протосубтилин как источник протеиназ, катализирующих гидролиз по пептидным связям белково-бета-глюканового, белково-маннанового и белково-хитинового полимеров, из расчета 0,5 ед. ПС на 1 г сухих дрожжей и ферментный препарат Целловиридин как источник смеси экзо-бета- глюканаз и эндо-бета- глюканаз, катализирующих бета-глюканы, в количестве 10,0 ед. бета-ГкС на 1 г сухих дрожжей. Активность в препарате Протосубтилина 260 ед. ПС на 1 г препарата. Активность в препарате Целловиридина 1000 ед. бета-ГкС на 1 г препарата. Ферментативный гидролиз полимеров клеток дрожжей на первой стадии проводят при температуре 54°С и постоянном перемешивании в течение 2 час 15 мин.
2
4
Затем суспензию, обработанную ферментами на первой стадии, охлаждают до температуры 45°С и проводят вторую стадию ферментативного гидролиза с использованием в качестве второй ферментной композиции культуральной жидкости штамма микромицета Aspergillus oryzae ВКПМ F-931 с добавлением ферментного препарата Целловиридина. Культуральную жидкость получают при культивировании штамма в аэробных условиях при температуре 32°С в течение 42 час на среде, содержащей, %: ячменную муку - 4,0; пшеничные отруби - 2,0; КНРO - 1,0; воду водопроводную - остальное. Культуральная жидкость содержит высокоактивный комплекс протеиназ и пептидаз (карбоксильную, металлозависимую и сериновую протеиназы, аминопептидазу и карбокси-пептидазу) с активностью 30 ед. ПС на 1 мл культуральной жидкости, смесь экзо-бета- глюканаз и эндо-бета- глюканаз с активностью 4,5 ед. бета-ГкС на 1 мл, а также маннаназу и хитиназу с активностью соответственно 0,5 ед. МС на 1 мл и 0,07 ед. ХС на 1 мл. Культуральную жидкость микромицета Aspergillus oryzae ВКПМ F-931 дозируют из расчета 20 ед. ПС на 1 г сухих дрожжей (67 мл культуральной жидкости), активность маннаназы 5,0 ед. МС на 1 г сухих дрожжей, активность хитиназ 0,01 ед. ХС на 1 г сухих дрожжей, активность бета-глюканаз доводят до 40,0 ед. бета-ГкС на 1 г сухих дрожжей добавлением ферментного препарата Целловиридина. Ферментолиз дрожжевой суспензии на второй стадии проводят при естественном рН, температуре 45°С и постоянном перемешивании в течение 4 час 15 мин Об окончании ферментолиза судят по нарастанию концентрации аминного азота и растворимых сухих веществ в супернатанте обрабатываемой суспензии клеток дрожжей. Полученный ферментолизат нагревают до температуры 85°С и выдерживают при этой температуре в течение 20 мин для инактивации экзогенных ферментов, затем его сушат на распылительной сушилке, получая концентрированный препарат целевого продукта. В полученном ферментолизате концентрация аминного азота составляет 3,8%, содержание растворимых протеинов - 97%, концентрация редуцирующих веществ (углеводов) - 18,9%. Выход составляет 91%. Препарат содержит растворимые белки, низкомолекулярные пептиды, аминокислоты и биологически активные продукты гидролиза полимеров клеточной стенки. Полученная пищевая добавка может быть использована в качестве белково-аминокислотного обогатителя пищи.
Пример 2. Целевой продукт получают по методике примера 1 с соблюдением перечисленных далее режимных параметров. Инактивацию ферментов клеток дрожжей проводят при температуре 95°С в течение 15 мин. На первой стадии обработки суспензии клеток дрожжей используют первую ферментную композицию, содержащую на 1 г сухих дрожжей 5,0 ед. ПС протеиназ и 50,0 ед. бета-ГкС смеси эндо-бета- глюканаз и экзо-бета- глюканаз, а на второй стадии - вторую ферментную композицию, содержащую на 1 г сухих дрожжей 15,0 ед. ПС протеиназ и пептидаз, 100 ед. бета-ГкС смеси эндо-бета- глюканазы и экзо-бета- глюканазы, 20,0 ед. МС маннаназы и 0,5 ед. ХС хитиназы. Ферментолиз на второй стадии проводят при температуре 48°С, естественном рН и постоянном перемешивании в течение 3 час 45 мин. Готовый ферментолизат подвергают термической обработке при температуре 95°С в течение 15 мин. В полученном ферментолизате концентрация аминного азота составляет 4,1%, содержание растворимых протеинов - 99%, концентрация редуцирующих веществ (углеводов) - 20,9%. Выход составляет 93%.
Полученный ферментолизат подвергают распылительной сушке, получая концентрированный препарат. Препарат содержит растворимые белки, низкомолекулярные пептиды, аминокислоты и биологически активные продукты гидролиза полимеров клеточных стенок дрожжей. Полученная пищевая добавка может быть использована в качестве белково-аминокислотного обогатителя пищи.
Таким образом, способ согласно изобретению позволяет получать высококачественную пищевую добавку с повышением выхода целевого продукта.