СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВОГО ГИДРОЛИЗАТА
METHOD FOR PRODUCTION OF PROTEIN HYDROLYSATE

Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано в медицинской промышленности, в санитарно-эпидемиологических и научно-исследовательских учреждениях для приготовления микробиологических питательных сред, в частности, в технологии чумной вакцины.
Возрастающие объемы биотехнологической промышленности требуют наличие широкого ассортимента и достаточного количества микробиологических питательных сред (ПС), в которых основным компонентом, определяющим их биологическую ценность, являются белковые гидролизаты [1]. В качестве сырья для производства гидролизатов в нашей стране традиционно используются питательно ценные пищевые продукты животного происхождения, такие как мясо, мясные и рыбные полуфабриката, молоко и др. В условиях дефицита сырья пищевого назначения становится нецелесообразным использование его в отраслях не связанных с прямым назначением. На этом фоне возникает необходимость поиска и апробации пригодного для этих целей сырья, которое не используется в технологии пищевых продуктов.
Кроме того, производства мясной, молочной и птицеперерабатывающей промышленностей накапливают в значительных количествах белоксодержащее сырье, которое зачастую становится отходом. В связи с этим, рациональное использование и переработка образующихся отходов пищевых производств, например, в биотехнологических процессах, во многом способствовало бы ликвидации дефицита качественных гидролизатов микробиологических ПС и решению экологических проблем.
Известные способы получения белковых гидролизатов из отходов пищевых производств [2-3] основаны на применении химических или ферментативных методов расщепления белков до аминокислот и низкомолекулярных пептидов, которые в последующем могут использоваться для разных целей, в том числе и в составе микробиологических ПС в различных биотехнологических процессах.
Недостатками данных способов является то, что в результате гидролиза только часть свободных белков, пептидов и аминокислот переводится в растворимую фазу. Другая часть не подвергается глубокому расщеплению до уровня низкомолекулярных пептидов и аминокислот. В этом случае происходит денатурация белка и его коагуляция, не происходит гидролиз нуклеиновых кислот, деминерализация сырья и выделения микроэлементов. Отбор жировой фракции после гидролиза, проводимого при высокой температуре, способствует окислению жирных кислот и их разрушению. Все это в значительной мере снижает питательную ценность гидролизата, как основного компонента ПС.
Кроме того, указанные способы получения белковых гидролизатов из отходов пищевых производств обеспечивают получение продуктов, которые по своим физико-химическим показателям, в том числе и содержанию азотистых соединений, уступают известным мясным гидролизатам.
Наиболее близким к заявленному по совокупности признаков и достигаемому эффекту является способ получения ферментативного гидролизата куриных ног (ФГКН), предусматривающий использование в качестве гидролизуемого агента - куриные ноги (КН) [4].
Сущность данного способа заключается в том, что КН подвергаются ферментативному гидролизу поджелудочной железой. Агенты гидролиза вносятся в реактор при соотношении масс фермент/КН равном 0,2. В течение 4 суток (96 ч) происходит расщепление белкового сырья при концентрации ионов водорода (рН) в диапазоне 7,2-7,8 ед. рН и температуре 37-39°С.
Задачей изобретения является расширение ассортимента непищевого, недефицитного белкового сырья для получения ферментативных гидролизатов, с одновременным сокращением времени гидролиза и сохранением качества конечного продукта.
Технический результат, при осуществлении изобретения достигается тем, что для приготовления ферментативного гидролизата в качестве белкового сырья используется вторичное сырье птицеперерабатывающих предприятий - ноги цыплят-бройлеров (НЦБ), представляющие лапы с когтями, отделенные от тушки в области заплюсневелого сустава, очищенные, освобожденные от рогового слоя эпидермиса. За счет оптимизации параметров процесса (концентрация ионов водорода в диапазоне 7,4-8,0 ед. рН и температура 45-50°С) сокращается время гидролиза до 86 ч. Полученный гидролизат по физико-химическим характеристикам соответствует предъявляемым требованиям к ферментативному гидролизату мяса (ФГМ) крупного рогатого скота (КРС), используемому в технологии чумной вакцины [5], и достоверно не отличается от гидролизата, взятого за прототип (ФГКН).
Результаты, представленные в таблице 1, подтверждают наличие в НЦБ достаточного количества белка, что позволяет использовать данное сырье в последующей переработке.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что не обнаружен источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».
Дополнительный поиск известных решений показал, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».
Изобретение поясняется следующими примерами, но не ограничивается ими.
Пример 1. Подготовка сырья и его переработка
Отходы переработки птицы (НЦБ) измельчают до получения однородной массы (фарша).
Гидролиз осуществляют следующим образом. В реактор через загрузочный люк заливают расчетное количество водопроводной воды и вносят ранее приготовленную навеску фарша НЦБ. Далее смесь перемешивают, нагревают до кипения, выдерживают при кипении 20 минут. Затем реакционную смесь охлаждают до температуры (50±1)°С и 40% раствором NaOH устанавливают рН бульона 7,4-8,0. В полученную реакционную смесь при работающей мешалке вводят ранее приготовленную навеску фарша поджелудочных желез. Гидролиз проводят в течение 86 ч при температуре (45-50)°С при перемешивании. Концентрацию водородных ионов поддерживают в диапазоне 7,4-8,0 ед. рН. Периодически, раз в сутки, отбирают пробу для определения содержания аминного азота и рН реакционной смеси. При необходимости рН среды корректируют до заданного значения. Гидролиз проводят в течение 86 ч, окончание гидролиза определяют по прекращению нарастания массовой доли аминного азота. Полученный гидролизат очищают фильтрованием через бельтинг. Соотношение фермента, сырья и воды составляет соответственно 1:5:10.
Ферментативные гидролизаты оценивали по концентрациям общего и аминного азотов, показателю концентрации водородных ионов (рН), массовой доли сухих веществ (таблица 2).
Представленные в таблице 2 данные, по заявленному способу и способу прототипа, достоверно не отличаются между собой по составу, и соответствуют требованиям, предъявляемым к ФГМ КРС.
Питательную ценность гидролизатов во многом определяют качественный и количественный составы присутствующих в них аминокислот. В этой связи была проведена сравнительная характеристика ферментативных гидролизатов по аминокислотному составам (таблица 3).
Данные, представленные в таблице 3, свидетельствуют о том, что количественное содержание аминокислот, каждой в отдельности и их суммарное значение в ФГНЦБ не меньше, чем в ФГКН.
Пример 2. Приготовление питательной среды
Полученный, согласно разработанному способу, ФГНЦБ возможно использовать в качестве белковой основы для конструирования ПС. В соответствии с предполагаемым назначением ФГНЦБ была выбрана среда, применяемая в технологии вакцины чумной живой сухой [5], имеющая следующие характеристики и состав:
Приготовление ПС на основе ФГНЦБ было аналогичным, как и при получении среды, используемой в технологии вакцины чумной живой сухой [5]. Оно заключалось в смешении и последующем растворении в воде расчетных количеств сухих ингредиентов, внесении в раствор необходимого количества гидролизата и корректировке водородного показателя среды до заданного значения.
Пример 3. Использование питательной среды для выращивания чумного микроба. Контроль качества питательной среды
Контроль качества ПС в отношении чумного микроба согласно «Методических указаний...» [6] проводят по следующим биологическим показателям: чувствительность, эффективность, стабильность морфологических свойств, скорость роста.
Для этого используют 48-часовую культуру штамма ЕВ чумного микроба, выращенную на плотной питательной среде на основе ФГМ КРС при температуре 27°С.
На плотных ПС, приготовленных из заявляемого гидролизата и прототипа, через (40±2) ч инкубации при (27±1)°С наблюдали шероховатые (R-формы) колонии размером от 1,0 до 1,5 мм, серовато-белого цвета, полупрозрачные в проходящем свете, плотной консистенции, приподнятые над поверхностью среды, гомогенные, округлой формы с кружевной периферией.
Результаты оценки биологических показателей питательных сред в отношении штамма ЕВ чумного микроба представлены в таблице 4.
Результаты, представленные в таблице 4, свидетельствуют о том, что плотная питательная среда на основе ФГНЦБ по биологическим показателям не имеет существенных отличий от питательной среды, приготовленной на основе прототипа, что демонстрирует пригодность использования приготовленного по заявленному способу гидролизата в составе питательной среды для выращивания штамма ЕВ чумного микроба.
Источники информации:
1 Телишевская, Л.Я. Белковые гидролизаты / Л.Я. Телишевская. - М.: Аграрная наука, 2000. - 204 с.
2 Способ производства продуктов из мясокостного сырья и отходов мясоперерабатывающей промышленности. Авт. свид. СССР 1367932, кл. А23К 1/10, A23J 1/10, 1988;
3 Способ получения белкового гидролизата. Патент РФ 2054840, кл. А23К 1/10, 1996;
4 Коваленко, Е.А. Изучение возможности переработки вторичного сырья убоя птицы в гидролизаты микробиологических сред / Е.А.Коваленко [и др.] // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2015. - №7. - С. 17-19.
5 Регламент: ПР №08461522-23-14/ Промышленный регламент ПР №08461522-23-14 на производство вакцины чумной живой, лиофилизата для приготовления суспензии для инъекций, ингаляций и накожного скарифиционного нанесения. - Введ. 09.11.2014. - Киров, 2014.
6 Методические рекомендации к контролю питательных сред по биологическим показателям. М., - 1980., 16 с.